Kā PIN diodes kontrolē antenas komutācijas shēmas saziņā?

1, PIN diodes struktūra un darba princips
Strukturālās īpašības
PIN diodes sastāv no p - tipa, iekšējā pusvadītāja (I slāņa) un n - tipa pusvadītāju slāņiem. Starp tiem p - tips un n - tipa pusvadītāji ir stipri leģēti, savukārt I slānis ir viegli leģēts iekšējais pusvadītājs. Šī struktūra padara tapu diodi zemu pretestību, ja uz priekšu ir neobjektīva un augsta pretestība, ja reversā ir neobjektīva.
Darba princips
Kad uz priekšu ir aizspriedumaini, caurumi P reģionā un elektroni N reģionā tiek ievadīti I reģionā, veidojot lādiņu mākoni, kas strauji samazina I reģiona izturību. PIN diodei ir zema pretestības stāvoklis, ļaujot strāvai iziet cauri; Kad pārvadātāji ir apgriezti, pārvadātāji tiek piesaistīti I reģiona robežai, kur gandrīz nav lādiņu mākoņa un pretestība dramatiski palielinās. PIN diodei ir augsts pretestības stāvoklis, neļaujot strāvai iziet cauri.
Raksturīgas priekšrocības
PIN diodes ir tādas priekšrocības kā augsta pretestība, zems vadīšanas zudums, ātra reakcijas spēja, mainīgas kapacitātes īpašības, zems troksnis, lielas jaudas jaudas un temperatūras stabilitāte, kas padara tās plaši izmantotas laukos, piemēram, RF sakaru, signāla modulācija, jaudas kontrole, aizsardzības ķēdes un sensori.
2, PIN diodes vadības princips antenas komutācijas shēmā
Pamatprincipi
PIN diodes galvenokārt tiek izmantotas kā slēdži antenas komutācijas shēmās. Kontrolējot tā aizspriedumu spriegumu, var panākt PIN diodes vadīšanu un robežu, tādējādi kontrolējot antenas savienojumu un atvienošanu. Kad tapas diode ir neobjektīva uz priekšu, tai ir zema pretestība un antena ir savienota ar ķēdi; Kad tapas diode ir apgriezta, tā uzrāda lielu pretestību un atvieno antenu no ķēdes.
kontroles mehānisms
Ir dažādi veidi, kā kontrolēt PIN diožu aizspriedumu spriegumu, ieskaitot līdzstrāvas vadības sprieguma, strāvas ierobežojošo rezistoru un aizrīties spoļu izmantošanu. Piemēram, ķēdē, kas pārveido VHF un UHF antenas, 5 V līdzstrāvas vadības spriegumu izmanto kā neobjektivitātes barošanas avotu tapas diodei caur koaksiālo kabeli, strāvas ierobežošanai tiek izmantots strāvas ierobežojoša pretestība, un aizrīties spole tiek izgatavota no emaljas vara stieples brūces ferīta kodolam, lai novērstu radio signālu no zemes.
Pārslēgšanas veiktspēja
Ja tapu diodes tiek izmantotas kā slēdži, tiem ir ātras reakcijas iespējas un īsā laika posmā var pārslēgties starp vadošiem un nogriešanas stāvokļiem. Tajā pašā laikā tā zemā pretestība, ja uz priekšu ir neobjektīva un augsta pretestība, kad reversā ir neobjektīva, antenas komutācijas shēmai ir zema ievietošanas zudumu un augstas izolācijas raksturlielumi. Piemēram, mobilā tālruņa antenas slēdža modulī bieži tiek izmantotas četras tapu diodes, lai izveidotu viena pola dubultā metiena struktūru. Mainot neobjektivitātes spriegumu, antena var pārslēgties starp GPS un šūnu frekvences joslām ar izolāciju lielāku par 30 dB un spraudņa zudumu, kas kontrolēts 0,5 dB.
3, PIN diodes lietošanas gadījums antenas komutācijas shēmā
VHF/UHF antenas komutācijas shēma
Konkrētā VHF/UHF antenas komutācijas shēmā PIN diožu D1 un D2 vadīšana un izslēgšana kontrolē antenas pārslēgšanu. Ja caur koaksiālo kabeli tiek pielietots 5 V līdzstrāvas vadības spriegums, strāvas ierobežojošais rezistors ierobežo strāvu un aizrīties spoli novērš RF signāla zemējumu. Kad diode veic, atbilstošā antena ir savienota ar ķēdi; Kad diode ir izslēgta, atbilstošā antena un ķēde tiek atvienota. Šāda veida shēmai ir vienkārša struktūra un stabila veiktspēja, un to plaši izmanto bezvadu sakaru ierīcēs.
Antenas izvēle multi antenas sistēmās
Vairāku antenu sistēmās PIN diodes var izmantot, lai sasniegtu dinamisko antenu izvēli. Piemēram, LTE un 5G NR sistēmās antenas komutācijas tehnoloģija (TAS) var uzlabot pārraides veiktspēju un efektivitāti. Pārraidīšanas gals izmanto antenas atlases algoritmu, lai izvēlētos optimālo antenu datu pārraidei, pamatojoties uz kanāla stāvokļa informācijas (CSI) atgriezenisko saiti no saņēmēja gala. PIN diode kalpo kā slēdzis, lai kontrolētu atbilstošās antenas savienojumu un atvienošanu, pamatojoties uz atlases rezultātu, tādējādi sasniedzot dinamisko antenas izvēli.
Faktiskais pielietojuma efekts
Praktiskos lietojumos PIN diodes antenu komutācijas shēma ievērojami uzlabo sakaru sistēmu veiktspēju. Piemēram, bezvadu sakaru bāzes stacijās PIN diodes tiek izmantotas antenas pārraides un uztveršanas pārslēgšanai, jaudas pastiprinātāja izejas saskaņošanas pielāgošanai un signāla vājināšanās kontrolei. MIMO antenas sistēmās PIN diodes slēdži kontrolē antenas kanālu signālu pārraidi un uztveršanu, sasniedzot telpisko daudzveidību un staru kūli, kā arī uzlabojot pārraides efektivitātes un pārklājuma diapazonu bāzes stacijām. Tajā pašā laikā straujās PIN diožu pārslēgšanas īpašības atbilst arī augstas - ātruma komunikācijas prasībām un samazina bitu kļūdu līmeni.
4, PIN diodes antenas komutācijas shēmas projektēšana un optimizācija
ķēdes dizains
Izstrādājot PIN diodes antenas komutācijas ķēdi, jāņem vērā vairāki faktori, ieskaitot tapu diožu izvēli, novirzes sprieguma vadības metodi, kā arī ķēdes izkārtojumu un vadu. Izvēloties, atbilstošais PIN diodes modelis jāizvēlas, pamatojoties uz īpašām lietojumprogrammu prasībām, ņemot vērā tādus parametrus kā uz priekšu spriegums, novērtēts spriegums un maksimālā reversā strāva. Neobjektivitātes sprieguma vadības metodei jābūt stabilai un uzticamai, un tā spēj izpildīt ātras pārslēgšanas prasības. Ķēdes izkārtojums un elektroinstalācija pēc iespējas vairāk jāsaīsina, lai izvairītos no traucējumu uzņemšanas.
veiktspējas optimizācija
Lai optimizētu PIN diodes antenas komutācijas shēmas veiktspēju, var veikt dažādus pasākumus. Piemēram, paralēli izmantojot vairākas tapu diodes, lai samazinātu ekvivalentu pretestību un uzlabotu ķēdes vadītspēju; Paralēli kondensatori ir savienoti abos PIN diodes galos, lai uzlabotu frekvences reakcijas raksturlielumus; Optimizējiet aizspriedumu sprieguma vadības algoritmu, lai uzlabotu antenas izvēles precizitāti un efektivitāti.
Izaicinājumi un risinājumi praktiskos pielietojumos
Praktiskos lietojumos PIN diodes antenas komutācijas shēmas var saskarties ar dažiem izaicinājumiem, piemēram, PIN diodes pārslēgšanas īpašību zudumi augstās frekvencēs, augsts braukšanas spriegums un nepietiekams kalpošanas laiks. Lai risinātu šos jautājumus, var izmantot atbilstošus risinājumus. Piemēram, augstfrekvences diapazonā var apsvērt MEMS slēdžus, lai aizstātu tapu diodes; Samazināt braukšanas spriegumu, optimizējot shēmas dizainu; Augstu - kvalitātes tapu diožu pieņemšana un saprātīgi siltuma izkliedes pasākumi, lai pagarinātu viņu kalpošanas laiku.
https://www.trrsemicon.com/diode/smd {{2 ^