روش هماهنگی بین دیودها و ترانزیستورها در سیستم های ارتباطی چگونه است؟

مقایسه مشخصات اساسی بین دیودها و ترانزیستورها
1. مشخصات اصلی دیودها
رسانایی یک جهته: اتصال PN هنگام بایاس به جلو هدایت می شود و در صورت بایاس معکوس خاموش می شود، با افت ولتاژ رو به جلو معمولی 0.6-0.7V برای دیودهای سیلیکونی.
ویژگی‌های غیرخطی: در کاربردهای فرکانس بالا، ظرفیت اتصال دیودها با ولتاژ تغییر می‌کند که منجر به تبدیل AM-و اعوجاج درون مدولاسیونی می‌شود.
ویژگی های کم نویز: دیودهای شاتکی به دلیل ولتاژ مانع کم (0.15-0.3V) انتخاب ارجح برای تشخیص و اختلاط RF هستند.
2. مشخصات اصلی ترانزیستورها
تقویت جریان: ترانزیستورهای پیوند دوقطبی (BJT) جریان کلکتور را از طریق جریان پایه کنترل می کنند، با افزایش جریان معمولی 100-500.
کنترل ولتاژ: ترانزیستورهای اثر میدانی (FETs) جریان تخلیه را از طریق ولتاژ گیت کنترل می‌کنند و دارای امپدانس ورودی بالا و ویژگی‌های مصرف توان کم هستند.
ویژگی های سوئیچینگ: مقاومت روشن ماسفت می تواند تا m Ω کم باشد، مناسب برای منابع تغذیه سوئیچینگ فرکانس بالا و سوئیچ های RF.
هماهنگی بین دیودها و ترانزیستورها
1. عملیات مشترک در مدارهای میکسر
میکسر دیود متعادل دوگانه: از چهار دیود برای تشکیل یک ساختار حلقه استفاده می‌کند و سیگنال‌های RF را با سیگنال‌های نوسان‌گر محلی برای تولید سیگنال‌های فرکانس متوسط ​​ترکیب می‌کند. ویژگی های غیر خطی دیودها کلید دستیابی به تبدیل فرکانس است.
تقویت کننده ترانزیستور آبشاری: در خروجی میکسر از تقویت کننده ترانزیستوری برای تقویت سیگنال فرکانس میانی و جبران افت ورودی میکسر دیود استفاده می شود. به عنوان مثال، در باند فرکانس 3.5 گیگاهرتز، افت ورودی یک میکسر دیود حدود 6 دسی بل است که می تواند از طریق تقویت کننده ترانزیستوری تا 1 دسی بل جبران شود.
2. طراحی مشارکتی در مدارهای سوئیچ RF
سوئیچ دیود پین: با استفاده از ویژگی های هدایت رو به جلو و قطع معکوس دیودهای پین برای دستیابی به کنترل روشن/خاموش سیگنال های RF. در باند فرکانس 3.5 گیگاهرتز، از دست دادن سوئیچ‌های دیود پین می‌تواند به 0.3 دسی‌بل و ایزوله به 45 دسی‌بل برسد.
مدار محرک ترانزیستور: با کنترل جریان بایاس دیود پین از طریق ترانزیستور، سوئیچینگ سریع حالت های سوئیچ به دست می آید. به عنوان مثال، استفاده از ماسفت برای راه اندازی دیودهای پین می تواند زمان سوئیچینگ را به 10 ثانیه کاهش دهد.
3. کاربرد مشترک مدارهای محدود کننده و حفاظتی دامنه
محدود کننده دیود: استفاده از دیودهای پین یا دیودهای شاتکی برای محدود کردن سیگنال های تداخل قوی و محافظت از مدار پایین دست. در باند X- (8-12 گیگاهرتز)، آستانه محدودکننده دیود پین می‌تواند به +20dBm برسد و زمان بازیابی کمتر از 10 ثانیه است.
حفاظت در برابر جریان اضافه ترانزیستور: در مدارهای قدرت از ترانزیستورها برای تشخیص جریان استفاده می شود. وقتی جریان از آستانه فراتر رفت، برق از طریق مدار بای پس دیود قطع می شود تا از آسیب دیدگی تجهیزات جلوگیری شود.
4. پیاده سازی مشارکتی در مدارهای منطقی
گیت منطقی دیود: استفاده از رسانایی یک طرفه دیودها برای دستیابی به توابع منطقی اساسی مانند گیت های AND و گیت های OR. به عنوان مثال، یک ترانزیستور چند امیتر می تواند معادل یک مدار گیت AND متشکل از دیودها باشد که منطق و عملکرد سیگنال های ورودی متعدد را درک می کند.
تقویت و شکل دهی ترانزیستور: در خروجی گیت منطقی دیود، از تقویت کننده ترانزیستوری برای شکل دهی و تقویت سیگنال استفاده می شود که باعث بهبود قابلیت رانندگی می شود. به عنوان مثال، در مدارهای منطقی TTL، مرحله خروجی ترانزیستور می تواند سطح منطقی را از 0.7 ولت به 3.3 ولت افزایش دهد و قابلیت رانندگی را بیش از 10 برابر افزایش دهد.
تحلیل موردی کاربرد صنعت
1. 5قسمت جلویی ایستگاه پایه G RF-
طراحی میکسر: یک میکسر متعادل دیودی دوگانه برای مخلوط کردن سیگنال های RF با سیگنال های نوسان ساز محلی و سیگنال های فرکانس متوسط ​​خروجی استفاده می شود. سیگنال فرکانس متوسط ​​را از طریق تقویت کننده ترانزیستوری تقویت کنید، افت ورودی را جبران کنید و حساسیت گیرنده را 3dB افزایش دهید.
طراحی مدار سوئیچ: سوئیچ دیود پین برای دستیابی به سوئیچینگ آنتن استفاده می شود و وضعیت سوئیچ توسط مدار رانندگی ماسفت کنترل می شود تا زمان سوئیچینگ را تا 20 ثانیه کوتاه کند و نیازهای سوئیچینگ شکاف زمانی 5G NR را برآورده کند.
2. پایانه ارتباطی ماهواره ای
طراحی محدود کننده: محدود کننده دیود پین برای محافظت از تقویت کننده کم نویز (LNA) و جلوگیری از آسیب سیگنال های تداخل قوی به LNA استفاده می شود. نظارت بر زمان واقعی وضعیت محدود کننده از طریق یک مدار تشخیص ترانزیستور به دست می آید. هنگامی که محدود کننده فعال می شود، قدرت انتقال به طور خودکار تنظیم می شود تا از تداخل جلوگیری شود.
مدیریت توان: استفاده از منبع تغذیه سوئیچینگ ترانزیستور برای دستیابی به منبع تغذیه کارآمد، تبدیل برق AC به برق DC از طریق مدار یکسوسازی دیود، تامین توان پایدار برای پایانه های ماهواره ای.
3. سیستم رادار
محافظت از گیرنده: محدود کننده دیود پین برای محافظت از قسمت جلویی گیرنده استفاده می شود و از آسیب رساندن سیگنال های اکو قوی به LNA جلوگیری می کند. تنظیم مجدد خودکار محدود کننده از طریق مدار کنترل ترانزیستور به دست می آید و گیرنده را قادر می سازد تا به سرعت حالت کار خود را بازیابی کند.
پردازش سیگنال: یک میکسر دیود برای مخلوط کردن سیگنال اکو هدف دریافتی با سیگنال ارسالی استفاده می‌شود و یک سیگنال فرکانس متوسط ​​تولید می‌کند. سیگنال فرکانس متوسط ​​را از طریق تقویت کننده ترانزیستوری تقویت و فیلتر کنید تا اطلاعات هدف را استخراج کنید.
https://www.trrsemicon.com/transistor/npn-transistor-2sd669.html