Kaip diodai ir ribojančios grandinės veikia kartu ryšių sistemose?

一, diodų charakteristikos: fizinis grandinių ribojimo pagrindas
Diodų vienkryptis laidumas atsiranda iš PN jungčių nešiklio pasiskirstymo charakteristikų. Kai priekinės paklaidos įtampa viršija laidumo slenkstį (apie 0,7 V silicio vamzdeliams ir maždaug 0,3 V germanio vamzdeliams), diodas patenka į mažą atsparumą laidžioje būsenoje; Kai atvirkštinis šališkas, nešikliai yra išskirti išeikvojimo sluoksniu, sudarydami didelę pasipriešinimo ribą. Dėl šios netiesinės charakteristikos diodai tampa natūralaus signalo amplitudės reguliatoriumi.
Esant aukštam - dažnio ryšio scenarijams, Schottky diodai tapo pageidaujamu komponentu ribojant grandines dėl jų žemos laidumo įtampos-0,15–0,45 V ir pikosekundės atsako greičio. Pvz., Millimetro bangų ryšių sistemose tam tikro tipo Schottky diodas gali pasiekti įterpimo praradimą –40dbm 100 GHz dažnių juostoje, tuo pačiu atlaikant didžiausią galios viršįtampį 30 dbm. „Zener“ diodai vaidina lemiamą vaidmenį apsaugos nuo viršįtampio scenarijuose dėl jų įtampos stabilizavimo charakteristikų atvirkštinio skilimo srityje. Jų skilimo įtampos tikslumas gali pasiekti ± 2%, o atsako laikas yra mažesnis nei 1N.
2, Apribojimo grandinės topologija: nuo pagrindinio iki patobulinto
1. Serijos ribojanti grandinė
Į priekinė serija Ribinė grandinė jungia diodą iš eilės su signalo keliu. Kai teigiamas įvesties signalo pusės ciklas viršija laidumo įtampą, diodas veda ir sudaro trumpą jungimą, užfiksuodamas išvesties įtampą VF (laidumo įtampos) lygyje. Atvirkštinės serijos ribojanti grandinė pasiekia neigiamo pusės ciklo ribojimą atvirkštiniu jungiamu diodais. Tam tikras RF frontas - pabaigos modulis priima dvigubos diodų serijos struktūrą, kad būtų pasiektas dvikryptis ± 1,5 V apribojimas 2,4 GHz dažnio juostoje, o įterpimo praradimas yra tik 0,5 dB.
2. Lygiagrečia ribojanti grandinė
Lygiagrečiai ribojanti grandinė pasiekia ribojimą, prijungdamas diodus lygiagrečiai su apkrova. Į priekinėje lygiagrečioje struktūroje, kai įvesties įtampa viršija (VBIAS+VF), diodas vykdo vengimą, ribodamas išėjimo įtampą žemiau šios slenksčio. Palydovinio ryšio imtuvas priima lygiagrečią ribinę grandinę su 2 V įtampos įtampa, kuri pradeda riboti, kai įvesties signalas pasiekia 2,7 V, veiksmingai apsaugodamas galinę stadijos LNA (mažo triukšmo stiprintuvą) nuo stiprių trukdžių.
3. Konkretiška ribojanti grandinė
Kombinuota dvikryptė ribojanti grandinė pasiekia viso dažnio diapazono amplitudės valdymą, susiejant į priekį ir atvirkštinius diodus. Tam tikros 5G bazinės stoties PA (galios stiprintuvo) apsaugos modulis priima keturių diodų tilto struktūrą, kad dinaminis diapazono valdymas būtų ± 10dbm 28 GHz dažnių juostoje, o ribinis tikslumas yra geresnis nei ± 0,3 dB. Grandinė optimizuoja parazitinių talpos parametrus, kad kontroliuotų grupės vėlavimo svyravimus ± 5PS, tenkinant griežtus 5G NR signalų laiko reikalavimus.
3, Bendradarbiavimo darbo mechanizmas: dinaminės pusiausvyros menas
1. Signalo apsaugos scenarijus
Radaro impulsų trukdžių scenarijuose didžiausia įvesties signalo galia gali pasiekti +40 dbm, o pasroviui ADC įvesties dinaminis diapazonas yra tik -10dbm iki +10 dbm. Ribojanti grandinė pasiekia apsaugą pagal klasifikuotą ribojančią strategiją: pirmajame etape naudojami Schottky diodai šiurkščiai ribojant, slopindamas didžiausią reikšmę +20 dbm; Antrajame etape naudojamas zenerio diodas, kad būtų galima tiksliai apriboti amplitudę, todėl stabilus +10 dbm išėjimas yra stabilus. Tam tikros karinės komunikacijos įrangos bandymo duomenys rodo, kad ši schema sumažina įrangos bitų klaidų lygį nuo 10 ⁻³ iki 10 ⁻⁹ esant stiprioms trukdžių aplinkoms.
2. Dinaminio diapazono valdymas
OFDM ryšių sistemose piko ir vidutinis galios santykis (PAPR) gali pasiekti 12db, o tai kelia rimtą iššūkį PA tiesiškumui. Ribojanti grandinė sumažina PAPR per vidutinio sunkumo kirpimą ir pasiekia pusiausvyrą tarp efektyvumo ir tiesiškumo per skaitmeninės išankstinio iškraipymo (DPD) technologiją. Tam tikra 5G bazinės stoties PA priima ribotą DPD jungties optimizavimo schemą, pasiekusi 45% drenažo efektyvumą 28 GHz dažnių juostoje, o ACPR (gretimi kanalo galios santykis) yra geresnis nei -45DBC, kuris yra 10DB didesnis nei tradicinė schema.
3. Triukšmo slopinimo pritaikymas
Gilios erdvės komunikacijos imtuvuose ribojanti grandinė apsaugo pasroviui esančią grandinę, slopindama staigų triukšmo impulsus. Tam tikro „Mars Rover“ imtuvas priima adaptyviąją ribinę grandinę. Kai įvesties signalo amplitudė viršija slenkstį (nustatytas kaip vidurkis +6 σ), jis automatiškai pradeda riboti ir suaktyvina triukšmo slopinimo algoritmą. Išmatuoti duomenys rodo, kad ši schema pagerina signalą - ir - sistemos triukšmo santykį 8dB ir išplečia efektyvųjį priėmimo atstumą 20% esant stipriam saulės vėjo trukdžiui.
4, technologinės evoliucijos tendencijos
1. Materialinės naujovės
„Gallium“ nitrido (GAN) diodai palaipsniui keičia tradicinius silicio - pagrįstus prietaisus dėl jų didelio skilimo lauko stiprumo (3,3 mv/cm) ir elektronų prisotinimo greičio (2,7 × 10 ⁷ cm/s). Tam tikra 6G prototipų sistema naudoja GAN ribojančius diodus, kad pasiektų didžiausią 5W galios apdorojimo galimybę 140 GHz dažnių juostoje, kuri yra 10 kartų didesnė nei silicio įrenginių.
2. Integruota plėtra
Vieno lusto mikrobangų krosnelės integruota grandinė (MMIC) technologija įgalina - lustų integraciją ribojančiose grandinėse su LNA, PA ir kitais moduliais. Tam tikras 28 GHz 5G priekis - end lustas pritaiko 0,13 μm „Sige BicMOS“ technologiją, integruojančią ribojančią grandinę, LNA ir įjunkite 2 mm × 2 mm lustą, sumažinant įterpimo praradimą iki 1,2 dB ir energijos suvartojimo iki 80MW.
3. Pažangi kontrolė
Atsiranda mašinų mokymosi pagrįstų adaptyviųjų kirpimo algoritmų. Tam tikra 6G prototipų sistema dinamiškai koreguoja kirpimo slenkstį ir atkūrimo laiko konstantą, stebėdama statistines signalo charakteristikas realiuoju laiku, išlaikant signalo vientisumą, sumažindama iškarpymo iškraipymus iki vieno - trečdalio tradicinio sprendimo.
https://www.trrsemicon.com/transistor/p [{} channel [{}smd [{4 }MOSFETCHANTAS {{2}FDD4141.html