Kuinka optimoida diodien kapasitanssiparametrit RF -viestinnässä?

1, diodin kapasitanssiominaisuuksien analyysi
(1) Kondensaattorin koostumus ja taajuusvaste
The capacitance of a diode is composed of barrier capacitance (CB) and diffusion capacitance (CD). When conducting forward, CD dominates and its value increases with the increase of current; When the reverse cutoff occurs, CB dominates. In high-frequency scenarios, the equivalent capacitance of the diode can reach 5-15pF (frequency>100MHz), mikä voi johtaa RF -moduulin vikaantumiseen. Esimerkiksi tietyn 5G: n tukiaseman PA -moduulin EVM -suorituskyvyn väheneminen 2,3% liiallisen diodin kapasitanssin vuoksi. Kapasitanssiparametrien optimoinnin jälkeen suorituskyky palautettiin.
(2) Varaktoridiodin ominaisuudet
Varaktoridiodin kapasitanssiarvo vaihtelee käänteisen esijännitteen ja sen kapasitanssijännitteen (C - V) ominaiskäyrän mukaan viritysalue ja lineaarisuus. Tyypillisen varaktoridiodin kapasitanssisuhde on 2 - 20. Esimerkiksi, kun tietyn mallin käänteinen esijännite muuttuu -2V: stä -20V: iin, kapasitanssi voidaan vähentää 30PF: stä 5PF: ään ja varaktorisuhde voi saavuttaa 6. Jännitekontrolloitujen oskillaattorin (VCO) suunnittelussa on tarpeen valita sopiva varaktorisuhde viritysalueen perusteella. Esimerkiksi alle 600MHz: n taajuuksilla keskipitkät Q-arvomallit, kuten BBY52, ovat edullisia, kun taas 1-6 GHz: n, SMV1405- ja MA46H-sarjojen välillä tarkastellaan taajuuksilla.
(3) PIN -diodin ominaisuudet
Kun PIN -diodi on eteenpäin puolueellinen, kantajapitoisuus I -kerroksessa kasvaa ja vastus vähenee; Käänteinen puolueellinen, I -kerroksen vastus kasvaa, mikä johtaa suureen impedanssiin. Sen kapasitanssiominaisuudet liittyvät läheisesti I - kerroksen leveyteen ja esijänniteeseen. Esimerkiksi PIN -diodin kapasitanssi on 0,5pf nollapoikkeamalla, ja kun käänteispoikkeaman jännite kasvaa -10V: iin, kapasitanssi laskee arvoon 0,2pf. RF -kytkimen suunnittelussa asianmukainen PIN -diodi on valittava kytkimen nopeuden ja eristysvaatimusten perusteella.
2, Optimointistrategia kondensaattoriparametreille
(1) Komponenttien valinnan optimointi
Korkean taajuuden sovellukset: Schottky -diodit ovat edullisia RF -linkeille, CB: n ollessa niin alhainen kuin 0,5pf ja kytkentänopeudet nanosekuntiin asti. Esimerkiksi matkapuhelinantennin virityspiiri käyttää Schottky -diodeja saavuttaakseen korkean - taajuussignaalien tehokkaan käsittelyn.
Jännitteenohjausskenaario: Taajuuden viritys saavutetaan varactor -diodeilla. Esimerkiksi tukiaseman laitteet käyttävät varactor-diodeja, joiden kapasitanssialue on 0,63-2,67pf (4 V käänteisen jännitteen variaatio) ja Q-arvon 1000 900MHz: lla korkeiden lineaarisuusvaatimusten täyttämiseksi.
Korkean lämpötilan ympäristö: Valitse Ultra - matalan sarjan vastus (0,4 Ω) ja käytä miniatyyriä 0402 pakattuja varaktoriodeja. Esimerkiksi satelliittiviestintäjärjestelmä käyttää sellaisia ​​diodeja, joiden q -arvo on edelleen 500 2 GHz: llä, joka sopii korkealle - taajuudelle ja korkealle - lämpötilatyöympäristöille.
(2) Piirisuunnittelun optimointi
Sarjan kondensaattorin suunnittelu: Muuttuvassa kapasitanssidiodin virityspiirissä sarjan kondensaattorit voivat vähentää tehokasta kapasitanssia ja parantaa viritystarkkuutta. Esimerkiksi tietyssä VCO -piirissä sarjassa 22PF -kondensaattori on kytketty sarjaan, mikä vähentää varaktoridiodin tehokasta kapasitanssia ja parantaa jännitteen ohjaustaajuuden säätelyn tarkkuutta.
Takaisin yhteys: Kaksi varaktoridiodia on kytketty takaisin - - - takaisin tukahduttaaksesi RF -signaalien vaikutuksen kapasitanssiin. Esimerkiksi langaton mikrofonipiiri käyttää tätä yhteysmenetelmää, joka lisää yhden diodin kapasitanssia vähentäen samalla toisen diodin kapasitanssia pitäen kokonaiskapasitanssivakion.
Segmentoitu viritys: Taajuusalueen segmentoitu ohjaus saavutetaan kytkentä diodien avulla vähentäen virityspainetta varaktoridiodien kanssa. Esimerkiksi 40-70MHz: n jännitteen ohjattu värähtelypiiri ottaa segmentoidun säätömenetelmän karkean ja hienon taajuuden virityksen saavuttamiseksi.
(3) Lämpötilan kompensointioptimointi
Valintakorvaus: Valitse muuttuvan kapasitanssidiodi, jossa on rakennettu - lämpötilan kompensoinnissa, kuten MA46H202 -malli, jonka kapasitanssi muuttuu vähemmän lämpötilan kanssa.
Piirikompensaatio: Kompensaatioverkko rakennetaan käyttämällä NTC -termistoreita, jotka säätävät bias -jännitettä lämpötilan muutosten mukaan kondensaattorin stabiilisuuden ylläpitämiseksi. Esimerkiksi tietty tutkajärjestelmä käyttää tätä menetelmää kondensaattorin vaihtamiseen alle 5% -40 asteessa 85 asteeseen.
3, pakkaus- ja asettelutiedot
(1) Pakkausvalinta
Pienet loisparametrit: SOT - 23 pakkaus vähentää loisten induktanssia 30% verrattuna SOD-323-pakkaukseen, ja kääntö sirupakkaukset voivat vähentää sarjan induktanssia arvoon 0,1NH. Esimerkiksi korkeataajuinen piiri, joka käyttää flip-sirupakkauksen varactor-diodia, vähentää loisten induktanssia ja parantaa signaalin eheyttä.
Miniaturalisointi: 0402 Pakkaus sopii korkealle - taajuudelle ja korkealle - lämpötilatyöympäristöille. Esimerkiksi millimetrin aaltotutkajärjestelmä käyttää 0402 pakattuja varaktoriodoja tilan ja suorituskykyvaatimusten täyttämiseen.
(2) piirilevyn asettelun optimointi
Maadoitus: Maadoituksen ja PIN -koodin välinen etäisyys ei saisi ylittää 0,3 mm maadoitusimpedanssin vähentämiseksi. Esimerkiksi tietyn 5G: n tukiaseman PA -moduuli on parantanut EVM -indeksiä optimoimalla maadoitusviaten asettelun.
Reititysimpedanssi: Hallitse ohjauslinjan reititysimpedanssi 50 Ω: n ylläpitämiseksi vähentäen signaalin heijastusta. Esimerkiksi tietty RF -piiri käyttää mikrolivisiä linjoja, joissa on 50 Ω impedanssin hallinta, mikä parantaa signaalin eheyttä.
Suojaus ja eristäminen: Maatasojen suojaus- ja ruudukon maadoitus ViaS: ää käytetään sähkömagneettisten häiriöiden vähentämiseen. Esimerkiksi tietyn matkapuhelimen langaton latausmoduuli hyväksyy tämän menetelmän resonanssitaajuuden mukautuvan säätämisen tarkkuuden parantamiseksi.
4, Testin validointi ja parametrien validointi
(1) Kondensaattorin parametritestaus
Vector Network -analysaattori: Mitata vektoriverkkoanalysaattori diodien S -parametrien ja saada todelliset kapasitanssi- ja Q -arvot. Esimerkiksi tietty valintajärjestelmä tarkistaa, täyttävätkö varaktoridiodin kapasitanssialueen ja Q -arvo mittaamalla S -parametria.
Lämpötilan testaus: Testaa kondensaattorin lämpötilan stabiilisuus -40 asteessa 125 asteeseen varmistaaksesi, että se voi silti toimia normaalisti äärimmäisissä ympäristöissä. Esimerkiksi tietylle teollisuuslaitteelle läpäisee lämpötilatestauksen varmistaakseen, onko varaktoridiodin kapasitanssivaihtelu sallitulla alueella.
(2) Piirin suorituskyvyn varmennus
Viritysalueen varmennus: Varmista, täyttääkö varaktoridiodin viritysalue suunnitteluvaatimukset todellisen piiritestauksen kautta. Esimerkiksi tietty VCO -piiri varmistaa, kattaako sen taajuuden viritysalue kohdetaajuuskaistalla säätämällä esijännitettä.
Melu ja vääristymien todentaminen: Mittaa piirin vaiheen kohina ja harmoninen vääristymä varmistaaksesi, että diodin kapasitanssiparametrien optimointi ei aiheuta lisäkohinaa tai vääristymiä. Esimerkiksi tietty tutkajärjestelmä varmistaa, täyttääkö varaktoridiodin kapasitanssin optimointi järjestelmän vaatimuksiin mittaamalla vaiheen kohina.
https://www.trrsemicon.com/transistor/pnp {{2} transistors-2sc1037.html