Як PIN -діоди керують схемами комутації антени у зв'язку?

1, Принцип структури та роботи PIN -діода
Структурні характеристики
PIN -діоди складаються з типу P -, внутрішнього напівпровідника (I рівня) та n - типів напівпровідникових шарів. Серед них P - Тип і n - Тип напівпровідники сильно лежать, тоді як шар I - це злегка допедний внутрішній напівпровідник. Ця структура робить шпильковий діод виявляє низький опір при упередженому вперед і високому опорі при зворотному упередженому.
Принцип роботи
Коли вперед упереджувані, отвори в області Р та електронів в N області вводяться в область I, утворюючи хмару заряду, яка різко знижує опір області I. Пін -діод демонструє стан низького опору, що дозволяє проходити струм; При зворотному упередженому, перевізників приваблюють межу області I, де майже немає хмари заряду, а опір різко збільшується. Пін -діод демонструє стан високого імпедансу, що запобігає проходженню струму.
Характерні переваги
Діоди PIN мають такі переваги, як високий імпеданс, низька втрата провідності, здатність до швидкої реакції, характеристики змінної ємності, низька шум, висока потужність та стабільність температури, які роблять їх широко використовувані в таких полях, як РЧ -зв'язок, модуляція сигналу, контроль потужності, схеми захисту та датчики.
2, Принцип управління штифтовим діодом у схемі комутації антени
Основні принципи
Діоди PIN -коду в основному використовуються як комутатори в схемах комутації антени. Контролюючи свою напругу зміщення, можна досягти провідності та відсічення штифта -діода, тим самим контролюючи з'єднання та відключення антени. Коли шпильковий діод є упередженим, він виявляє низький опір і антена підключена до ланцюга; Коли шпильковий діод є зворотним упередженим, він виявляє високий опір і відключає антену від ланцюга.
Механізм управління
Існують різні способи контролю напруги зміщення PIN -діодів, включаючи використання напруги управління постійним струмом, резистори, що обмежують струм, та котушки задуху. Наприклад, у ланцюзі, яка перетворює антени VHF та UHF, напруга управління 5В постійного струму використовується як джерело живлення для зміщення штифта через коаксіальний кабель, для обмеження струму, а також з емальованою раною мідного проводу на пероритному ядрі.
Перемикання продуктивності
Коли PIN -діоди використовуються як комутатори, вони мають швидкі можливості реагування і можуть перемикатися між провідними та обрізаними станами за короткий проміжок часу. У той же час, його низький опір при упередженому вперед і високому опорі, коли зворотний упереджений змушує схему комутації антени мати характеристики низької втрати вставки та високої ізоляції. Наприклад, у модулі перемикача антени на мобільному телефоні часто використовуються чотири штифтові діоди для створення єдиної конструкції подвійного кидка полюса. Перемикаючи напругу зміщення, антена може перемикатися між GPS та смугами частотних діапазонів, при цьому ізоляція перевищує 30 дБ, а втрата вигину контролюється в межах 0,5 дБ.
3, корпус програми шпилькового діода в схемі комутації антени
LICTING антени VHF/UHF
У специфічній схемі комутації антени VHF/UHF провідність та відсічення штифтів D1 і D2 керує комутацією антени. Коли напруга управління 5 В постійного струму застосовується до діода штифта через коаксіальний кабель, обмежуючий струм резистор обмежує струм, а котушка дроселя запобігає заземленням сигналу RF. Коли діод проводить, відповідна антена підключена до ланцюга; Коли діод вимкнено, відповідна антена та схема відключаються. Цей тип схеми має просту структуру та стабільну продуктивність і широко використовується на пристроях бездротового зв'язку.
Вибір антени в мульти -антенних системах
У мульти -антенних системах PIN -діоди можуть використовуватися для досягнення динамічного вибору антени. Наприклад, у системах LTE та 5G NR технологія комутації антен (TAS) може підвищити продуктивність та ефективність передачі. У кінці передачі використовується алгоритм вибору антени для вибору оптимальної антени для передачі даних на основі зворотного зв'язку з інформацією про стан каналу (CSI) з кінця прийому. Пін -діод служить перемикачем для управління з'єднанням та відключенням відповідної антени на основі результату відбору, тим самим досягаючи динамічного вибору антени.
Фактичний ефект застосування
У практичних додатках ланцюг комутаційного перемикання антени PIN -діода значно покращує продуктивність систем зв'язку. Наприклад, на базових станціях бездротового зв'язку PIN -діоди використовуються для передачі антени та перемикання прийому, регулювання відповідності підсилювача живлення та контролю ослаблення сигналу. У системах MIMO антени шпильки діодних комутаторів контролюють передачу та прийом сигналів антенних каналів, досягнення просторового різноманіття та формування променів, а також покращення ефективності передачі та діапазону покриття базових станцій. У той же час, характеристики швидкого комутації PIN -діодів також відповідають вимогам високого зв'язку - та зменшують швидкість помилок бітів.
4, конструкція та оптимізація ланцюга комутації антени з діодом
конструкція ланцюга
При проектуванні ланцюга комутації антени штифта, потрібно враховувати кілька факторів, включаючи вибір штифтів, метод управління напругою зміщення та макет та проводку ланцюга. При виборі слід вибирати відповідну модель PIN -діода на основі конкретних вимог програми, враховуючи параметри, такі як напруга вперед, номінальна напруга та максимальний зворотний струм. Метод управління напругою зміщення повинен бути стабільним та надійним та здатним відповідати вимогам швидкого перемикання. Макет та проводка ланцюга повинні бути скорочені якомога більше, щоб уникнути збитків перешкод.
Оптимізація продуктивності
Для того, щоб оптимізувати продуктивність комутаційної схеми для перемикання антенної діода, можна вжити різних заходів. Наприклад, використовуючи декілька PIN -діодів паралельно для зменшення еквівалентного опору та поліпшення провідності ланцюга; Паралельні конденсатори з'єднуються на обох кінцях діода PIN для поліпшення характеристик частотної відповіді; Оптимізуйте алгоритм управління напругою зміщення для підвищення точності та ефективності вибору антени.
Виклики та рішення в практичних додатках
У практичних додатках ланцюги комутаційних антени з діодом антени можуть зіткнутися з деякими проблемами, такими як втрата характеристик перемикання штифтів на високих частотах, висока напруга руху та недостатній термін експлуатації. Для вирішення цих питань можна прийняти відповідні рішення. Наприклад, у високочастотному діапазоні перемикачів MEMS можна вважати замінити штифтові діоди; Зменшити напругу руху за допомогою оптимізації конструкції схеми; Прийняття високих - якісних штифтів та розумних заходів розсіювання тепла для продовження терміну експлуатації їх обслуговування.
https://www.trrsemicon.com/diode/smd інс