Kuinka diodit ja rajoittavat piirit toimivat yhdessä viestintäjärjestelmissä?

一, diodien ominaisuudet: piireiden rajoittamisen fyysinen perusta
Diodien yksisuuntainen johtavuus on peräisin PN -liitoksen kantaja -jakautumisominaisuuksista. Kun eteenpäin suuntautuva puolueellisuusjännite ylittää johtamiskynnyksen (noin 0,7 V piiputkille ja noin 0,3 V germaniumputkille), diodi siirtyy alhaiseen vastuskykyyn; Kun käänteisesti puolueelliset, kantajat eristetään ehtymiskerroksella, muodostaen korkean vastus raja -tilan. Tämä epälineaarinen ominaisuus tekee diodeista luonnollisen signaalin amplitudin säätimen.
Korkeissa - Taajuusviestinnän skenaarioissa Schottky-diodeista on tullut edullinen komponentti rajoittaville piireille johtuen niiden alhaisesta johtavuusjännitteestä 0,15-0,45 V ja pikosekunnin vasteen nopeus. Esimerkiksi millimetrin aaltoviestintäjärjestelmissä tietyntyyppinen Schottky -diodi voi saavuttaa lisäysmenetyksen -40dBM 100 GHz: n taajuuskaistalla, samalla kun se kestää huipputehon nousua 30 dBm. Zener -diodeilla on ratkaiseva rooli ylijännitesuojausskenaarioissa jännitteen vakauttamisominaisuuksien kautta käänteisen hajoamisen alueella. Heidän jakautumisen jännitteen tarkkuus voi saavuttaa ± 2% ja vasteaika on alle 1NS.
2, Rajoittavan piirin topologia: Perustiedot edistyneeseen
1. Sarjan rajoittava piiri
Eteenpäin suuntautuva sarjan rajoittava piiri yhdistää sarjan diodin signaalipolulla. Kun tulosignaalin positiivinen puolisykli ylittää johtavuusjännitteen, diodi johtaa ja muodostaa oikosulun, puristamalla lähtöjännite VF (johtavuusjännite) -tasolla. Käänteinen sarjan rajoituspiiri saavuttaa negatiivisen puolisyklin rajoittamisen kääntämällä diodit. Tietyn RF -etuosan - päätymoduuli hyväksyy kaksois diodisarjarakenteen kaksisuuntaisen ± 1,5 V: n rajoittamisen saavuttamiseksi 2,4 GHz: n taajuuskaistalla, ja lisäysmenetelmä on vain 0,5db.
2. rinnakkain rajoittava piiri
Rinnakkais rajoittava piiri saavuttaa rajoittamisen kytkemällä diodeja rinnakkain kuorman kanssa. Eteenpäin suuntautuvassa rinnakkaisrakenteessa, kun tulojännite ylittää (VBias+VF), diodi johtaa siirtymistä rajoittaen lähtöjännitettä tämän kynnyksen alapuolelle. Satelliittiviestinnän vastaanotin käyttää rinnakkaista rajoittavaa piiriä, jonka esijännite on 2V, joka alkaa rajoittaa, kun tulosignaali saavuttaa 2,7 V: n, suojaamalla tehokkaasti takavaiheen LNA (matala kohinavahvistin) voimakkaista häiriöistä.
3. Kaksisuuntainen rajoituspiiri
Yhdistetty kaksisuuntainen rajoituspiiri saavuttaa täyden taajuusalueen amplitudien hallinnan pariliitoksella eteenpäin ja käänteiset diodit. Tietyn 5G: n tukiaseman PA (tehovahvistin) suojausmoduuli hyväksyy neljä diodisiltarakennetta ± 10 dBm: n dynaamisen alueen hallinnan saavuttamiseksi 28 GHz: n taajuuskaistalla, rajoittavan tarkkuuden ollessa parempi kuin ± 0,3db. Piiri optimoi loiskapasitanssiparametrit ryhmän viiveenvaihtelun hallitsemiseksi ± 5PS: n sisällä täyttäen 5G NR -signaalien tiukat ajoitusvaatimukset.
3, yhteistyöhön perustuva työmekanismi: dynaamisen tasapainon taide
Kello 1. Signaalisuojausskenaario
Tutkan pulssihäiriöiden skenaarioissa tulosignaalin huipputeho voi saavuttaa +40 DBM: n, kun taas alavirran ADC: n tulodynamiikka -alue on vain -10dbm to +10 dbm. Rajoittava piiri saavuttaa suojan luokiteltujen rajoitusstrategian avulla: Ensimmäisessä vaiheessa käytetään Schottky -diodeja karkean rajoittamiseen, tukahduttamalla huipun arvo +20 dbm; Toisessa vaiheessa käytetään zener -diodia tarkan amplitudin rajoittamisen saavuttamiseksi, mikä johtaa +10 dbm: n stabiiliin lähtöihin. Tietyn sotilaallisen viestintälaitteen testitiedot osoittavat, että tämä järjestelmä vähentää laitteiden bittivirheastetta 10 ⁻³ 10 ⁻⁹: iin vahvoissa häiriöympäristöissä.
2. dynaaminen alueen hallinta
OFDM -viestintäjärjestelmissä huipun ja keskimäärin tehosuhde (PAPR) voi saavuttaa 12 dB, mikä asettaa vakavan haasteen PA: n lineaarisuudelle. Rajoittava piiri vähentää PAPR: ää kohtalaisen leikkauksen avulla ja saavuttaa tasapainon tehokkuuden ja lineaarisuuden välillä digitaalisen pre -vääristymisen (DPD) tekniikan avulla. Tietyn 5G: n tukiaseman PA omaksuu rajoittavan DPD -nivelten optimointijärjestelmän saavuttaen 45%: n tyhjennystehokkuuden 28 GHz: n taajuuskaistalla, ACPR: llä (viereisen kanavan tehosuhde) parempi kuin -45DBC, mikä on 10 dB korkeampi kuin perinteinen kaavio.
3. Melunvaimennuksen levitys
Syvän avaruusviestinnän vastaanottimissa rajoittava piiri suojaa alavirran piiriä tukahduttamalla äkilliset kohinapulssit. Tietyn Mars Roverin vastaanottaja ottaa käyttöön mukautuvan rajoituspiirin. Kun tulosignaalin amplitudi ylittää kynnyksen (asetettu keskiarvoksi +6 σ), se alkaa automaattisesti rajoittaa ja laukaisee melunvaimennusalgoritmia. Mitatut tiedot osoittavat, että tämä kaavio parantaa järjestelmän - - -kohinasuhdetta 8DB: llä ja laajentaa efektiivistä vastaanottoetäisyyttä 20% voimakkaiden aurinkotuulihäiriöiden alla.
4, teknologisen evoluutiotrendit
1. Materiaaliinnovaatio
Gallium -nitridi (GAN) diodit korvaavat vähitellen perinteistä piitä - -pohjaisia ​​laitteita niiden suuren hajoamiskentän voimakkuuden (3,3 mV/cm) ja elektronien kylläisyyden nopeuden (2,7 × 10 ⁷ cm/s) vuoksi. Tietty 6G -prototyyppijärjestelmä käyttää GAN -rajoittavia diodeja 5W: n huipputehonkäsittelykyvyn saavuttamiseksi 140 GHz: n taajuuskaistalla, joka on 10 kertaa korkeampi kuin piisilaitteiden.
2. integroitu kehitys
Yhden sirun mikroaalto -integroitu piiri (MMIC) -tekniikka mahdollistaa - siru -integroinnin LNA-, PA- ja muiden moduulien rajoittavien piirien integroinnissa. Eräs 28 GHz 5G: n etuosa - -siru omaksuu 0,13 μm sige bicmos -teknologiaa, integroimalla rajoituspiiri, LNA ja kytken 2 mm × 2 mm -sirun, vähentäen lisäyshäviötä 1,2 dB: n ja voimankulutuksen vain 80MW.
3. Älykäs hallinta
Koneoppimispohjaiset adaptiiviset leikkausalgoritmit ovat syntymässä. Tietty 6G -prototyyppijärjestelmä säätää dynaamisesti leikkauskynnyksen ja palautumisajan vakiona seuraamalla signaalin tilastollisia ominaisuuksia reaaliajassa säilyttäen signaalin eheyden vähentämällä leikkausvääristymistä yhdeksi - kolmanneksi perinteisestä ratkaisusta.
https://www.trrsemicon.com/transistor/p {{2 }Channel.