چگونه از دیودها برای محدودیت برق در مدارهای RF استفاده کنیم؟

1. اصل اساسی محدودیت قدرت دیود
خصوصیات غیرخطی دیودها
ویژگی اصلی یک دیود در ویژگی آمپر ولت غیرخطی آن نهفته است ، به این معنی که رابطه بین جریان و ولتاژ به سادگی خطی نیست. هنگامی که به جلو مغرضانه باشد ، دیود با افزایش ولتاژ به سرعت افزایش می یابد. هنگامی که معکوس مغرضانه است ، دیود خاموش می شود و تنها جریان نشت معکوس بسیار کمی دارد. این ویژگی غیرخطی دیودها را قادر می سازد تا محدودیت قدرت در سیگنال های ورودی در مدارهای RF را بدست آورند.
مکانیسم هدایت و قطع
هنگامی که قدرت سیگنال ورودی کم است ، دیود در حالت برش - خاموش قرار دارد و سیگنال می تواند یکنواخت عبور کند. هنگامی که قدرت سیگنال ورودی از آستانه خاصی فراتر رود ، دیود شروع به انجام می کند ، مقاومت معادل آن کاهش می یابد و برخی از سیگنال ها منحرف می شوند و از این طریق قدرت سیگنال خروجی را محدود می کنند. این مکانیسم دیود را قادر می سازد تا به طور خودکار حالت هدایت خود را بر اساس سطح قدرت سیگنال ورودی تنظیم کند و به محدودیت قدرت پویا برسد.
روش اجرای محدودیت برق
دو روش اصلی برای اجرای محدودیت توان دیود وجود دارد: یکی استفاده از خصوصیات غیرخطی دیودها برای انجام خودکار هنگامی که قدرت سیگنال از آستانه فراتر می رود و قدرت خروجی را محدود می کند. راه دیگر کنترل ولتاژ تعصب دیود از طریق یک مدار خارجی است و باعث می شود آن در یک محدوده قدرت خاص انجام شود یا قطع شود و از این طریق به کنترل دقیق توان خروجی دست یابد.
2. نقاط طراحی مدار محدود کننده توان دیود
انتخاب دیود
انتخاب دیودها در مدارهای محدود کننده قدرت دیود بسیار مهم است. لازم است دیودها را با پارامترهای مناسب مانند ولتاژ رو به جلو ، ولتاژ دارای امتیاز و حداکثر جریان معکوس انتخاب کنید تا از عملکرد پایدار آنها و محدودیت قدرت مؤثر در مدار اطمینان حاصل شود. در همین حال ، برای اطمینان از عملکرد طبیعی آن در محدوده فرکانس RF نیز لازم است ویژگی های پاسخ فرکانس دیود را در نظر بگیرید.
طراحی مدار تعصب
مدار تعصب یک مؤلفه مهم یک مدار محدود کننده توان دیود است ، که یک ولتاژ تعصب مناسب را برای دیود برای انجام یا قطع در یک محدوده قدرت خاص فراهم می کند. طراحی مدارهای تعصب باید به طور کامل عواملی مانند ثبات مدار ، قابلیت اطمینان و مصرف برق را در نظر بگیرد. مدارهای تعصب مشترک شامل مدارهای تعصب ثابت ، مدارهای تعصب خود و غیره است.
طراحی مدار تطبیق
در مدارهای RF ، تطبیق سیگنال برای انتقال نیرو و عملکرد مدار بسیار مهم است. بنابراین ، در مدارهای محدود کننده قدرت دیود ، لازم است مدارهای تطبیق مناسب را طراحی کنید تا از تطابق امپدانس بین دیود و جلوی- پایان و عقب - پایان استفاده کنید و بازتاب سیگنال را کاهش دهید. طراحی مدارهای تطبیق معمولاً ساختارهای شبکه ای مانند L {{4} type ، t {{5} type ، یا نوع π- را اتخاذ می کند.
طراحی حرارتی
با توجه به گرمای ایجاد شده توسط دیودها در حین هدایت ، لازم است یک ساختار اتلاف گرمای معقول طراحی شود تا اطمینان حاصل شود که دیودها به دلیل گرمای بیش از حد در حین کار آسیب نمی بینند. طراحی اتلاف گرما می تواند از سینک های گرما ، فن ها و روش های دیگر برای انتخاب راه حل مناسب برای اتلاف گرما با توجه به سناریوهای خاص استفاده کند.
3. سناریوهای برنامه مدارهای محدود کننده قدرت دیود
سیستم ارتباطی
در سیستم های ارتباطی ، مدارهای محدود کننده توان دیود معمولاً برای محافظت از فرستنده ها و گیرنده ها در برابر آسیب های ناشی از سیگنال های بیش از حد استفاده می شوند. به عنوان مثال ، در یک ایستگاه پایه ، یک مدار محدود کننده توان دیود می تواند قدرت خروجی فرستنده را محدود کند تا از فراتر از ارزش آن جلوگیری کند و به تجهیزات آسیب برساند. در گیرنده ، یک مدار محدود کننده توان دیود می تواند قدرت سیگنال ورودی را محدود کند تا از بزرگ شدن آن و اشباع کردن جلو- تقویت کننده انتهای گیرنده جلوگیری کند.
سیستم رادار
در سیستم های رادار ، مدارهای محدود کننده توان دیود معمولاً برای محافظت از فرستنده ها رادار و گیرنده ها از تأثیر سیگنال های قدرت بالا {{0} استفاده می شوند. فرستنده رادار در حین کار سیگنال های RF قدرت- بالا تولید می کند ، و مدار محدود کننده توان دیود می تواند قدرت این سیگنال ها را محدود کند تا از آسیب به تقویت کننده قدرت فرستنده جلوگیری کند. در همین حال ، در گیرنده ، مدار محدود کننده توان دیود همچنین می تواند قدرت سیگنال اکو را برای محافظت از اجزای حساس گیرنده محدود کند.
سیستم جنگ الکترونیکی
در سیستم های جنگ الکترونیکی ، مدارهای محدود کننده قدرت دیود معمولاً برای محافظت از تجهیزات جنگ الکترونیکی در برابر آسیب های ناشی از سیگنال های تداخل قدرت - استفاده می شوند. تجهیزات اقدامات متقابل الکترونیکی نیاز به دریافت و پردازش تعداد زیادی از سیگنال های دشمن در حین کار دارند. مدار محدود کننده توان دیود می تواند قدرت این سیگنالها را محدود کند تا از بزرگ شدن آنها و تداخل در یا آسیب رساندن به عملکرد عادی تجهیزات اقدامات متقابل الکترونیکی جلوگیری کند.
4. استراتژی بهینه سازی مدار محدود کننده توان دیود
اتخاذ یک ساختار محدودیت سطح multi {0}
به منظور بهبود دقت و دامنه محدودیت قدرت ، می توان ساختار محدودیت سطح چند {0} را اتخاذ کرد. در یک ساختار محدودیت سطح Multi- ، دیودهای متعدد آبشار هستند و هر دیود وظیفه محدود کردن دامنه های مختلف قدرت را بر عهده دارد. به این ترتیب ، هنگامی که قدرت سیگنال ورودی از یک آستانه خاص فراتر رود ، دیود مربوطه شروع به انجام می کند و قدرت سیگنال خروجی را محدود می کند. از آنجا که قدرت سیگنال ورودی همچنان در حال افزایش است ، دیودهای بعدی نیز به صورت متوالی انجام می شوند و قدرت سیگنال خروجی را محدود می کنند.
کنترل بازخورد را معرفی کنید
برای بهبود ثبات و قابلیت اطمینان محدودیت قدرت ، می توان کنترل بازخورد را معرفی کرد. در کنترل بازخورد ، با تشخیص قدرت سیگنال خروجی و مقایسه آن با مقدار تنظیم ، ولتاژ تعصب یا حالت هدایت دیود بر اساس نتیجه مقایسه تنظیم می شود و در نتیجه به کنترل دقیق قدرت خروجی می رسد.
اتخاذ دستگاه های جدید دیود
با توسعه مداوم فناوری نیمه هادی ، انواع جدیدی از دستگاه های دیود همچنان پدیدار می شوند. این دستگاه های دیود جدید دارای مزایایی مانند ظرفیت قدرت بالاتر ، از دست دادن هدایت پایین تر و سرعت پاسخ سریعتر هستند که می تواند عملکرد و کارآیی محدودیت قدرت را بیشتر بهبود بخشد. بنابراین ، در مدارهای محدود کننده قدرت دیود ، این دستگاه های دیود جدید را می توان برای بهینه سازی عملکرد مدار در نظر گرفت.
طرح و سیم کشی مدار را بهینه کنید
در مدارهای RF ، طرح و سیم کشی مدار برای انتقال سیگنال و عملکرد مدار بسیار مهم است. بنابراین ، در مدارهای محدود کننده توان دیود ، برای کاهش تداخل و از بین رفتن سیگنال ، نیاز به طراحی طرح و سیم کشی مدار منطقی است. به عنوان مثال ، طراحی تخته PCB چند لایه- ، طرح مناسب از موقعیت های مؤلفه و کوتاه شدن طول سیم کشی می تواند برای بهینه سازی طرح و مسیریابی مدار استفاده شود.
https://www.trrsemicon.com/diode/smd {2 }Diode/zener {3 }Diode {4} }Zmm2v4.html