دیودها در ارتباطات موج میلی متر چه نقشی دارند؟

一 ، الزامات عملکرد دیودها در ارتباط موج میلی متر
ویژگی های فرکانس بالا- High باند فرکانس موج میلی متر (طول موج 1-10 میلی متر) الزامات دقیق را بر روی دیودها تحمیل می کند:
پارامترهای انگلی کم: ظرفیت اتصال باید زیر 0.1pf کنترل شود ، و مقاومت سری باید زیر 1 Ω باشد تا تلفات فرکانس {{2} بالا کاهش یابد.
پاسخ سریع: سرعت سوئیچینگ برای تطبیق با سوئیچینگ سریع سیگنال های فرکانس بالا - باید به سطح Picosecond برسد.
ظرفیت قدرت بالا: قدرت موج مداوم باید به 10 وات یا بیشتر برسد و قدرت پالس برای مقاومت در برابر قله های چند صد وات باید مقاومت کند.
نویز کم: برای پاسخگویی به نیازهای حساس گیرنده ، شکل نویز باید زیر 5dB باشد.
قابلیت اطمینان بالا: باید با دمای شدید از -55 درجه تا درجه+125} سازگار شود و مقاومت در برابر تابش داشته باشد.
2 ، نقش اصلی دیودها در ارتباط موج میلی متر
1. میکسر: "مترجم" تبدیل فرکانس
در ارتباط موج میلی متر ، میکسر از طریق خصوصیات غیرخطی دیودها به تبدیل فرکانس می شود. دیودهای شوتکی به دلیل ولتاژ کم هدایت (0.2-0.4 ولت) و پاسخ سریع ، به مؤلفه ارجح برای میکسرها تبدیل شده اند. به عنوان مثال ، در گیرنده های موج میلی متر ، دیودهای Schottky سیگنال موج میلی متر دریافت شده (مانند 28 گیگاهرتز) را با سیگنال نوسان ساز محلی (مانند 26 گیگاهرتز) برای تولید سیگنال فرکانس میانی (2GHz) مخلوط می کنند و از این طریق دشواری پردازش بعدی را کاهش می دهد. از دست دادن تبدیل آن می تواند به اندازه 6dB باشد ، و اعوجاج Intermodulation کمتر از -60dBC است و به طور قابل توجهی کیفیت سیگنال را بهبود می بخشد.
2. محدود کننده: "دریچه ایمنی" برای محافظت از سیگنال
ارتباط موج میلی متر در معرض تداخل شدید و نویز پالس است و محدود کننده دامنه سیگنال را در محدوده ایمن از طریق خصوصیات غیرخطی دیودها محدود می کند. به عنوان مثال ، در گیرنده های ارتباطی ماهواره ای ، مدارهای محدود کننده دیود Schottky می توانند هنگامی که سیگنال ورودی از+10 DBM فراتر رود ، فعال شود ، خروجی را به {{2} dbm محدود کنید و از تقویت کننده نویز پایین پایین دست (LNA) از آسیب استفاده کنید. یک مدل خاص از محدود کننده موج میلی متر یک ساختار سری دیود شاتکی چهار مرحله ای را برای دستیابی به کنترل دامنه پویا 40dB در باند فرکانس 30GHz ، با از دست دادن درج تنها 0.5dB اتخاذ می کند.
سوئیچ: "روتر هوشمند" برای مسیریابی سیگنال
سیستم های موج میلی متر نیاز به تعویض مکرر مسیرهای سیگنال دارند و دیودهای پین به دلیل ویژگی های قابل کنترل قابل کنترل ، به عناصر سوئیچینگ ایده آل تبدیل می شوند. در رادار آرایه فاز موج میلی متر ، سوئیچ های دیود پین می توانند به اسکن سریع پرتو (سرعت سوئیچینگ سطح میکرو ثانیه) دست یابند ، با جداسازی بیش از 40dB و از دست دادن درج کمتر از 1dB. به عنوان مثال ، یک ایستگاه پایه 28GHz 5G از سوئیچ های دیود GAN پین برای حفظ عملکرد پایدار در محدوده دمای -40 درجه تا درجه+85 با ظرفیت قدرت 100W استفاده می کند.
4. ضرب فرکانس: "ضرب" برای گسترش فرکانس
Millimeter wave communication requires the use of a multiplier to elevate low-frequency signals to high-frequency bands. Variable capacitance diodes utilize their voltage variable capacitance characteristics (Q value>100) برای دستیابی به دو برابر فرکانس کارآمد. به عنوان مثال ، در نوسان سازهای موج میلی متر ، دیودهای Varactor GAAS می توانند سیگنال های 14 گیگاهرتز را به 28 گیگاهرتز با راندمان تبدیل 30 ٪ و نویز فاز زیر -120dbc/هرتز ضرب کنند.
5. تقویت کننده برق: "موتور انرژی" برای تقویت سیگنال
دیودهای Impatt و دیودهای گون اجزای اصلی تقویت قدرت موج میلی متر هستند. دیود IMPATT می تواند قدرت موج مداوم 10 وات را در باند فرکانس 94 گیگاهرتز با بهره وری تا 20 ٪ تولید کند. دیودهای گون در باند فرکانس 35 گیگاهرتز به خروجی 5W می رسند و به طور گسترده در سیستم های تصویربرداری موج میلی متر استفاده می شوند. به عنوان مثال ، یک رادار خاص خودرو موج میلی متر از دیودهای GAN Impatt برای دستیابی به قدرت خروجی 20dBM در باند فرکانس 77GHz ، با دامنه تشخیص تا 200 متر استفاده می کند.
3 ، روندهای تکامل تکنولوژیکی
1. نوآوری مواد: از سیلیکون گرفته تا نیمه هادی های باند گسترده
سنتی سیلیکون - مبتنی بر دیودهای مبتنی بر مواجهه با تلفات و محدودیت های فرکانس بالا- در باند فرکانس موج میلی متر ، در حالی که مواد نیمه هادی باند گسترده مانند GAN و SIC به دلیل قدرت میدان شکست بالا (3.3mv/cm) و آتیلت زیاد ، به مواد اصلی برای نسل بعدی دیودهای موج میلی متر تبدیل شده اند. به عنوان مثال ، دیودهای Gan Schottky در باند فرکانس 140 گیگاهرتز ، که 10 برابر بیشتر از دستگاه های سیلیکون است ، به قابلیت پردازش 5W قدرت می رسند.
2. ادغام: از مؤلفه های گسسته گرفته تا تک - ادغام تراشه
فناوری تک مایکروویو تک تراشه (MMIC) فناوری - ادغام تراشه دیودها را با ماژول هایی مانند LNA و PA امکان پذیر می کند. یک تراشه 28GHz 5G Front-} End Technology 0.13 میکرومتر از فناوری BICMOS SIGE ، ادغام محدود کننده Schottky ، پین سوئیچ و LNA را در یک تراشه 2mm × 2mm ، کاهش درج درج به 1.2dB و مصرف برق فقط به 80mw.
3. هوش: محدود کننده تطبیقی ​​و کنترل پویا
الگوریتم کلیپ تطبیقی ​​مبتنی بر یادگیری ماشین می تواند ویژگی های آماری سیگنال ها را در زمان واقعی نظارت کند و آستانه قطع را به صورت پویا تنظیم کند. یک سیستم نمونه اولیه 6G ، اعوجاج قطع را به یک -} سوم از طرح سنتی با تنظیم ثابت زمان بازیابی قطع در زمان واقعی و در عین حال حفظ یکپارچگی سیگنال کاهش می دهد.
4 ، تجزیه و تحلیل مورد برنامه
مورد 1: 5 گرم میلی متر ایستگاه پایه PA محافظت
ایستگاه پایه موج 5 گرم میلی متر یک اپراتور خاص یک طرح محدود کننده دامنه درجه بندی شده را اتخاذ می کند: مرحله اول از دیودهای Schottky برای محدود کردن دامنه درشت استفاده می کند ، و سرکوب مقدار اوج سیگنال ورودی از+38 DBM به +28 dbm ؛ مرحله دوم از دیودهای پین برای دستیابی به محدودیت دامنه دقیق استفاده می کند ، و خروجی نهایی در +23 dbm پایدار است. این طرح نرخ خرابی PA را از 3 بار در ماه به 0.2 بار کاهش می دهد و باعث صرفه جویی در بیش از 2 میلیون یوان در هزینه های نگهداری سالانه می شود.
مورد 2: Millimeter Wave Radar Anti - تداخل
یک رادار موج میلی متر وسیله نقلیه خودمختار یک مدار محدود کننده تطبیقی ​​را اتخاذ می کند ، که با نظارت بر PAPR سیگنال ورودی در زمان واقعی ، آستانه محدود کننده را به صورت پویا تنظیم می کند. در سناریوهای تداخل قوی ، سیستم به طور خودکار آستانه محدود کننده را از +10 dbm به +5 dbm پایین می آورد و میزان خطای بیت را از 10 به 10 ⁻⁶ کاهش می دهد و زمان پذیرش مؤثر را 40 ٪ افزایش می دهد.
https://www.trrsemicon.com/transistor/npn {2} transistor {3 }BC817-16.html