Який метод координації між діодами та транзисторами в системах зв’язку?

Порівняння основних характеристик діодів і транзисторів
1. Основні характеристики діодів
Односпрямована провідність: PN-перехід проводить провідність при прямому зміщенні та вимикається при зворотному зміщенні, із типовим падінням прямої напруги 0,6-0,7 В для кремнієвих діодів.
Нелінійні характеристики: у високо-частотних програмах ємність переходу діодів змінюється залежно від напруги, що призводить до перетворення AM-PM та інтермодуляційних спотворень.
Низькі шумові характеристики: діоди Шотткі є кращим вибором для виявлення та змішування радіочастот через їх низьку бар’єрну напругу (0,15-0,3 В).
2. Основні характеристики транзисторів
Посилення струму: біполярні транзистори (BJT) контролюють струм колектора через струм бази, із типовим коефіцієнтом підсилення струму 100-500.
Контроль напруги: польові транзистори (FET) контролюють струм стоку через напругу затвора та мають високий вхідний опір і низькі характеристики споживання електроенергії.
Характеристики перемикання: Опір увімкнення MOSFET може становити лише м Ом, що підходить для високочастотних імпульсних джерел живлення та радіочастотних перемикачів.
Узгодження діодів і транзисторів
1. Спільна робота в схемах змішувача
Подвійний збалансований діодний змішувач: він використовує чотири діоди для формування кільцевої структури, змішуючи радіочастотні сигнали з сигналами гетеродина для генерації сигналів проміжної частоти. Нелінійні характеристики діодів є ключем до досягнення перетворення частоти.
Каскадний транзисторний підсилювач: на виході змішувача використовується транзисторний підсилювач для посилення сигналу проміжної частоти та компенсації внесених втрат діодного змішувача. Наприклад, у діапазоні частот 3,5 ГГц внесені втрати діодного змішувача становлять близько 6 дБ, які можна компенсувати з точністю до 1 дБ за допомогою транзисторного підсилювача.
2. Спільне проектування схем радіочастотного комутатора
Перемикач PIN-діода: використання характеристик прямої провідності та зворотного відсікання PIN-діодів для досягнення керування вмиканням/вимкненням радіочастотних сигналів. У смузі частот 3,5 ГГц внесені втрати PIN-діодних перемикачів можуть становити лише 0,3 дБ, а ізоляція може досягати 45 дБ.
Схема, керована транзистором: шляхом керування струмом зміщення PIN-діода через транзистор досягається швидке перемикання станів перемикача. Наприклад, використання MOSFET для керування PIN-діодами може скоротити час перемикання до 10 нс.
3. Спільне застосування схем обмеження амплітуди та захисту
Діодний обмежувач: використання PIN-діодів або діодів Шотткі для обмеження сильних сигналів перешкод і захисту вихідної схеми. У діапазоні X- (8-12 ГГц) граничний поріг обмежувача PIN-діода може досягати +20дБм, а час відновлення становить менше 10 нс.
Захист транзисторів від перевантаження по струму: у ланцюгах живлення транзистори використовуються для визначення струму. Коли струм перевищує порогове значення, живлення відключається через байпасну схему діода, щоб запобігти пошкодженню обладнання.
4. Спільна реалізація в логічних схемах
Діодний логічний вентиль: використання односпрямованої провідності діодів для досягнення базових логічних функцій, таких як вентилі І та вентилі АБО. Наприклад, багатоемітерний транзистор може бути еквівалентним схемі затвора І, що складається з діодів, реалізуючи логіку та роботу кількох вхідних сигналів.
Транзисторне підсилення та формування: на виході діодного логічного вентиля транзисторний підсилювач використовується для формування та посилення сигналу, покращуючи здатність керування. Наприклад, у логічних схемах TTL транзисторний вихідний каскад може підвищити логічний рівень з 0,7 В до 3,3 В, збільшуючи здатність керування більш ніж у 10 разів.
Аналіз застосування в галузі
1. 5G базова станція RF front-
Конструкція змішувача: діодний подвійний збалансований змішувач використовується для змішування радіочастотних сигналів із сигналами гетеродина та виведення сигналів проміжної частоти. Підсилюйте сигнал проміжної частоти через транзисторний підсилювач, компенсуйте внесені втрати та збільште чутливість приймача на 3 дБ.
Конструкція схеми перемикача: PIN-діодний перемикач використовується для перемикання антени, а стан перемикача контролюється схемою керування MOSFET, щоб скоротити час перемикання до 20 нс, що відповідає вимогам перемикання часових інтервалів 5G NR.
2. Термінал супутникового зв'язку
Конструкція обмежувача: PIN-діодний обмежувач використовується для захисту підсилювача з низьким рівнем шуму (LNA) і запобігання пошкодженню LNA сильними сигналами перешкод. Моніторинг стану обмежувача в реальному часі здійснюється за допомогою схеми виявлення транзистора. Коли обмежувач активований, потужність передачі автоматично регулюється, щоб уникнути перешкод.
Управління живленням: використання транзисторного імпульсного джерела живлення для досягнення ефективного джерела живлення, перетворення живлення змінного струму на живлення постійного струму через діодну схему випрямлення, що забезпечує стабільне живлення для супутникових терміналів.
3. Радарна система
Захист приймача: PIN-діодний обмежувач використовується для захисту переднього кінця приймача, запобігаючи пошкодженню МШУ сильними сигналами відлуння. Автоматичний скидання обмежувача досягається через транзисторну схему управління, що дозволяє приймачу швидко відновити робочий стан.
Обробка сигналу: діодний змішувач використовується для змішування отриманого цільового ехо-сигналу з переданим сигналом, генеруючи сигнал проміжної частоти. Посилюйте та фільтруйте сигнал проміжної частоти через транзисторний підсилювач, щоб отримати цільову інформацію.
https://www.trrsemicon.com/transistor/npn-transistor-2sd669.html