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INTRODUCCIÓN

La generación de frecuencias para el rango de microondas se puede realizar de

varias maneras, lo más común es el uso de dispositivos de estado sólido como losdiodos Gunn, sobre todo por su tamaño pequeño y bajo consumo.

A través de este dispositivo y otros como la fuente de alimentación y el

atenuador variable se realizara la práctica siguiente con la finalidad de aprender cómo

opera el oscilador Gunn y como se pueden calcular potencias y frecuencias con una

tensión dada.

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MARCO TEÓRICO

Diodo Gunn: Es una forma de diodo usado en la electrónica de alta frecuencia. A

diferencia de los diodos ordinarios construidos con regiones de dopaje P o N, solamentetiene regiones del tipo N, razón por lo que impropiamente se le conoce como diodo.

Existen en este dispositivo tres regiones; dos de ellas tienen regiones tipo N fuertemente

dopadas y una delgada región intermedia de material ligeramente dopado.

Cuando se aplica un voltaje determinado a través de sus terminales, en la zona

intermedia el gradiente eléctrico es mayor que en los extremos. Eventualmente estazona empieza a conducir esto significa que este diodo presenta una zona de resistencia

negativa.

La frecuencia de la oscilación obtenida a partir de este efecto, es determinada

parcialmente por las propiedades de la capa o zona intermedia del diodo, pero también

puede ser ajustada exteriormente. Los diodos Gunn son usados para construir

osciladores en el rango de frecuencias comprendido entre los 10 Gigahertz y frecuencias

aún más altas (hasta Terahertz).

Este diodo se usa en combinación con circuitos resonantes construidos con guías

de ondas, cavidades coaxiales y resonadores YIG (mono cristal de granate Itrio e hierro,

Yttrium Iron Garnet por sus siglas en inglés) y la sintonización es realizada mediante

ajustes mecánicos, excepto en el caso de los resonadores YIG en los cuales los ajustes

son eléctricos.

Los diodos Gunn suelen fabricarse de arseniuro de galio para osciladores de

hasta 200 GHz, mientras que los de Nitruro de Galio pueden alcanzar los 3 Terahertz. El

dispositivo recibe su nombre del científico británico, nacido en Egipto, John

Battiscombe Gunn quien produjo el primero de estos diodos basado en los cálculos

teóricos del profesor y científico británico Cyril Hilsum.

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OSCILADOR GUNN

El oscilador Gunn sirve para generar potencias de microondas. Está compuesto

por módulos y puede ser separado en los siguientes elementos componentes:

1.  Modulo diodo-Gunn, longitud aprox. 27mm.2.  Pared posterior de la cubierta.

3.  Diafragma perforado con abertura de 8mm de diámetro.

4.  Adaptador para guías de ondas.

Es posible operar el equipo como oscilador de frecuencia variable empleando

adicionalmente las unidades de sintonía a dieléctrico, de sintonía a varactaor o el cursor

de cortocircuito, en el rango de frecuencia de aproximadamente 8.5 GHz… 11GHz 

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DESARROLLO DEL EXPERIMENTO

Conectar el equipo de la siguiente manera:

Configuración para la medición de la característica corriente-tensión del diodo Gunn

Fuente de

alimentación

Oscilador

Gunn

Atenuador

variable

Adaptador Guía de

Onda Líneas Coaxial

Mensaje de

Termocupla

Medidor

de

Potencia

m.A

V

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MEDICIÓN DE LA CARACTERÍSTICA POTENCIA-TENSIÓN:

a)  Fije el nivel de tensión en 2 voltios. El ajuste del atenuador variable debe ser por

lo menos de 3 dB. para proveer adecuada aislación del oscilador Gunn.b)  Varíe la tensión de 2 voltios y registre la potencia correspondiente en la

siguiente tabla.

RESULTADOS 

Tensión de

Alimentación

(v)

Potencia

2v 0.21x30µw2.5v 0.21x30 µw

3v 0.21x30 µw

3.5v 0.21x30 µw

4v 0.21x30 µw

4.5v 0.21x30 µw

5v 0.44x30 µw

5.5v 0.47x30 µw

6v 0.38x30 µw

6.5v 0.32x30mw

7v 0.54x30mw

MEDICION DE LA RELACION POTENCIA DE SALIDA-TENSION DE

ALIMENTACION EN EL DIODO GUN

a)  Coloque el interruptor del medidor de potencia en ON. Lleve a cero el medidor

de potencia para que el sensor de potencia reciba la polarización adecuada.

b)  Varíe la tensión de alimentación del diodo Gunn en espacios de 0.5 voltios y

registre la potencia indicada por el medidor. Anote también la posición indicada

por el atenuador (indicada en la escala).

c)  Calcule la potencia de salida en el diodo Gunn en dBm convirtiendo la lectura

de miliwatts a dBm (utilice las escalas de la parte inferior del medidor de

potencia) y sumándole la indicación del medidor en dB.

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EJEMPLO

Para una tensión de alimentación dada de 7.5 voltios el medidor de potencia

acusa una lectura de 6.3 mW, la cual es equivalente a 8 dBm (10 log 6.3= 8

dBm). Sumando la lectura del medidor de potencia al estado del atenuador (dB)

resulta un total de 11dBm. La potencia del mili dm del diodo Gunn se convierte

en miliwatts de la siguiente manera:

Log __Po_

1 mW Por lo tanto, la potencia de salida será Po-12.6mW

Para su comodidad podrá encontrar escalas de conversión de mW a dBm en la

parte posterior del medidor.

Anote los resultados en la siguiente tabla:

RESULTADOS

Tensión de

Alimenta-

ción (v)

Lectura

del

Medidor

de Poten-

cia (mW)

Transformación

de la lectura del

medidor de

potencia a dBm

(dB)

Estado del

atenuador

(dB)

Nivel de

potencia

del diodo

Gunn

(dB)

Transformación

de la potencia

del diodo Gunn

en mW

2v   7.99dB 3dB

3v   7.99dB 3dB

4v   7.99dB 3dB

5v   11.2dB 3dB

6v   10.5dB 3dB

7v   12.2dB 3dB

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a)  Verifique que el generador de onda cuadrada entrega pulsos 1 Vpp a 1000.

Conecte el generador de onda cuadrada al diodo-PIN.

b)  Acoplar el control DC del amplificador vertical del osciloscopio y ajustar la

ganancia y la posición vertical hasta que el tope de la onda cuadrada coincida

con el cero de la retícula.

c)  Ajuste el atenuador variable tal que el extremo inferior de la onda cuadrada

coincida con el cero de la retícula. La variación de la atenuación puede ser

utilizada para obtener la profundidad de modulación.

d)  Repita la medición para una onda cuadrada negativa de 0.6 Vpp.

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

En la experiencia #1 relación potencia de salida-tensión de entrada se logro

obtener dicha potencia a través de la buena colocación de cada dispositivo. Estapotencia con una tensión de 2v a 4.5v se mantuvo constante con un valor de

021x30µw= 6.3W. luego la potencia vario desde 5v a 7 con un valor de

 W a   W. De esta forma se logra obtener la potencia de

salida requerida en la práctica.

En la experiencia #2 donde se realizo la medición de la relación potencia de

salida-tensión de alimentación en el diodo Gunn; en este caso se vario la tensión de

alimentación del diodo Gunn en espacios de 1 voltio, se obtuvo así la potencia desalida en cada variación de tensión y luego logramos transformar la potencia de

salida de miliwatts a dBm. Obteniendo así las siguientes medias:

  De 2v a 4v se obtuvo una medida de w transformado a dBm: 7.99dB.

  De 5v se obtuvo una medida de w transformado a dBm: 11.2dB.

  De 6v se obtuvo una medida de w transformado a dBm: 10.5dB.

  De 7v se obtuvo una medida de w transformado a dBm: 12.2dB.

Estas medidas fueron transformadas de la siguiente manera:

 

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CONCLUSION

Teniendo en cuenta que el oscilador Gunn es usado para medir frecuencias o

potencias de microondas, y que a través de una excitación de los materiales

semiconductores (Efecto Gunn) es generada una frecuencia; en esta práctica pude

verificar que realizando las conexiones correctas de la fuente de alimentación con cada

uno de los dispositivos (oscilador Gunn, atenuador variable, Adaptador Guía de Onda

Líneas Coaxial, Mensaje de Termocupla) hasta el medidor de potencia, se logra obtener

una potencia de salida con una tensión de entrada. También se Logró ver el

funcionamiento y comportamiento de un oscilador Gunn.

Por otra parte esta práctica fue importante ya que aprendimos a manejar los distintos

dispositivos utilizados en el laboratorio, tales como el oscilador Gunn, el atenuador

variable entre otros, cabe destacar que fue de importancia significativa la ayuda del

docente ya que nos brindo sus conocimientos para de esa forma poder tener los

resultados requeridos.