Jaká je metoda koordinace mezi diodami a tranzistory v komunikačních systémech?

Porovnání základních charakteristik diod a tranzistorů
1. Charakteristika jádra diod
Jednosměrná vodivost: PN přechod vede při dopředném předpětí a vypíná při zpětném předpětí, s typickým poklesem napětí v propustném směru 0,6-0,7V pro křemíkové diody.
Nelineární charakteristiky: Ve vysokofrekvenčních aplikacích se přechodová kapacita diod mění s napětím, což vede ke konverzi AM-PM a intermodulačnímu zkreslení.
Nízkošumové charakteristiky: Schottkyho diody jsou preferovanou volbou pro RF detekci a směšování díky jejich nízkému bariérovému napětí (0,15-0,3V).
2. Charakteristika jádra tranzistorů
Proudové zesílení: Bipolární přechodové tranzistory (BJT) řídí kolektorový proud přes základní proud, s typickým proudovým zesílením 100-500.
Řízení napětí: Tranzistory s efektem pole (FET) řídí odběrový proud přes hradlové napětí a mají vysokou vstupní impedanci a nízkou spotřebu energie.
Spínací charakteristiky: Zapínací odpor MOSFETu může být až m Ω, což je vhodné pro vysokofrekvenční spínané zdroje a RF spínače.
Koordinace mezi diodami a tranzistory
1. Kolaborativní provoz ve směšovacích okruzích
Duální vyvážený diodový směšovač: Používá čtyři diody k vytvoření kruhové struktury, směšováním RF signálů se signály lokálního oscilátoru generuje mezifrekvenční signály. Nelineární charakteristiky diod jsou klíčem k dosažení frekvenční konverze.
Kaskádový tranzistorový zesilovač: Na výstupu směšovače je použit tranzistorový zesilovač pro zesílení mezifrekvenčního signálu a kompenzaci vložného útlumu diodového směšovače. Například ve frekvenčním pásmu 3,5 GHz je vložný útlum diodového směšovače asi 6 dB, což může být kompenzováno s přesností 1 dB pomocí tranzistorového zesilovače.
2. Kolaborativní návrh v obvodech RF spínačů
PIN diodový spínač: využívající dopředné vedení a reverzní cutoff charakteristiky PIN diod k dosažení on/off ovládání RF signálů. Ve frekvenčním pásmu 3,5 GHz může být vložný útlum PIN diodových spínačů až 0,3 dB a izolace může dosáhnout 45 dB.
Obvod řízený tranzistorem: Řízením předpětí PIN diody tranzistorem je dosaženo rychlého přepínání stavů spínače. Například použití MOSFETu k buzení PIN diod může zkrátit dobu sepnutí na 10 ns.
3. Kolaborativní aplikace obvodů omezujících amplitudu a ochran
Diodový omezovač: použití PIN diod nebo Schottkyho diod k omezení silných rušivých signálů a ochraně následného obvodu. V pásmu X- (8–12 GHz) může limitní práh omezovače PIN diody dosáhnout +20dBm a doba zotavení je kratší než 10 ns.
Tranzistorová nadproudová ochrana: Ve výkonových obvodech se tranzistory používají k detekci proudu. Když proud překročí prahovou hodnotu, napájení se přeruší obvodem bypassu diody, aby se zabránilo poškození zařízení.
4. Kolaborativní implementace v logických obvodech
Diodové logické hradlo: Využití jednosměrné vodivosti diod k dosažení základních logických funkcí, jako jsou hradla AND a hradla OR. Například tranzistor s více emitory může být ekvivalentní obvodu AND hradla složeného z diod, realizující logiku a činnost více vstupních signálů.
Tranzistorové zesílení a tvarování: Na výstupu diodového logického hradla je použit tranzistorový zesilovač pro tvarování a zesílení signálu, čímž se zlepšuje schopnost řízení. Například v TTL logických obvodech může tranzistorový výstupní stupeň zvýšit logickou úroveň z 0,7 V na 3,3 V, čímž se zvýší schopnost řízení více než 10krát.
Případová analýza průmyslové aplikace
1. 5Základní stanice G RF frontend-
Konstrukce směšovače: Diodový dvojitě vyvážený směšovač se používá ke směšování RF signálů se signály lokálního oscilátoru a výstupem mezifrekvenčních signálů. Zesilte mezifrekvenční signál přes tranzistorový zesilovač, kompenzujte vložný útlum a zvyšte citlivost přijímače o 3dB.
Konstrukce spínacího obvodu: PIN diodový spínač se používá k dosažení přepínání antény a stav spínače je řízen řídicím obvodem MOSFET, aby se zkrátila doba přepínání na 20 ns, což splňuje požadavky na přepínání časových slotů 5G NR.
2. Satelitní komunikační terminál
Provedení omezovače: Omezovač PIN diody se používá k ochraně nízkošumového zesilovače (LNA) a zabraňuje poškození LNA silnými rušivými signály. Monitorování stavu omezovače v reálném čase je zajištěno obvodem detekce tranzistoru. Když je omezovač aktivován, vysílací výkon se automaticky upraví, aby se zabránilo rušení.
Správa napájení: Použití tranzistorového spínaného napájecího zdroje k dosažení efektivního napájení, přeměna střídavého proudu na stejnosměrný proud pomocí diodového usměrňovacího obvodu, který poskytuje stabilní napájení pro satelitní terminály.
3. Radarový systém
Ochrana přijímače: Omezovač PIN diody se používá k ochraně přední části přijímače, aby se zabránilo poškození LNA silnými echo signály. Automatický reset omezovače je dosažen prostřednictvím tranzistorového řídicího obvodu, což umožňuje přijímači rychle obnovit svůj pracovní stav.
Zpracování signálu: Diodový směšovač se používá ke smíchání přijímaného cílového echo signálu s vysílaným signálem, čímž se generuje mezifrekvenční signál. Zesilujte a filtrujte mezifrekvenční signál přes tranzistorový zesilovač a extrahujte cílové informace.
https://www.trrsemicon.com/transistor/npn-tranzistor-2sd669.html