Kā izmantot diodes, lai kontrolētu sakaru jaudas pastiprinātājus?

一, diožu aizspriedumu kontroles tehniskais princips un pamatvērtība
1. Temperatūras kompensācijas mehānisms: termisko kropļojumu problēmas risināšana
Ja darbojas jaudas pastiprinātājs, tranzistora krustojuma temperatūras paaugstināšanās var izraisīt sprieguma (VBE) samazināšanos, kas savukārt izraisa statisku darba punkta nobīdi, kā rezultātā rodas krosoveru kropļojumi un palielina saspiešanu. Veidojot negatīvu atgriezenisko saiti, diodes var sasniegt dinamiskas novirzes kompensāciju. Piemēram, A un B klases papildinošos simetriskos jaudas pastiprinātājus virknē ir savienoti virknē divus diodes, un to priekšējā sprieguma kritums samazinās, palielinoties temperatūrai, kas precīzi apspiež tranzistora VBE temperatūras novirzīšanos. Eksperimentālie dati rāda, ka pastiprinātājs, izmantojot diodes kompensāciju, samazina krosoveru izkropļojumu līdz mazāk nekā 0,1% plašā temperatūras diapazonā no -40 grādiem līdz 125 grādiem, kas ir 10 reizes augstāks nekā nekompensētais ķēde.
2.
C klases jaudas pastiprinātājos diodes darbojas kopā ar potenciāliem un rezistoru tīkliem, lai panāktu precīzu vadīšanas leņķa kontroli. Ja palielinās ieejas signāla jauda, ​​palielinās diodes priekšējā sprieguma kritums, izraisot bāzes novirzes sprieguma samazināšanos, tādējādi samazinot strāvas plūsmas leņķi un nomācot nelineārus kropļojumus. Pēc šīs shēmas pieņemšanas C klases pastiprinātājs 2,4 GHz frekvences joslā optimizēja trešo - pasūtījuma intermodulācijas kropļojumu (IMD3) no -25dbc līdz -38dbc ar izejas jaudu 20W, vienlaikus saglabājot efektivitāti virs 65%.
3. Saprātīgs aizsardzības mehānisms: novērst ierīces pārslodzi
Milimetru viļņu sakaru moduļos Schottky diodes tiek plaši izmantotas pārmērīga sprieguma aizsardzības ķēdēs to nanosekundes reakcijas ātruma dēļ. Kad ieejas signāla amplitūda pārsniedz slieksni, diode ātri vada šuntu, saspraužot tranzistora kolektora spriegumu drošā diapazonā. Pēc šīs shēmas pieņemšanas noteiktā 28 GHz frekvences joslas jaudas pastiprinātājā ierīces temperatūras paaugstināšanās samazinājās no 120 grādiem līdz 45 grādiem, kad ieejas jauda pēkšņi palielinājās līdz 35 dbm, ievērojami pagarinot ierīces kalpošanas laiku.
2, tipiski diožu aizspriedumu kontroles lietošanas scenāriji
1. 5 G bāzes stacija rf priekšpuse - beigas: augsts - blīvuma integrācija un zema - strāvas projektēšana
Masīvās MIMO bāzes stacijās GaN jaudas pastiprinātāji kā novirzes ķēdes izmanto diodes savienotus NMOS tranzistorus, lai samazinātu enerģijas patēriņu, izmantojot pašreizējo atkārtotas izmantošanas tehnoloģiju. Piemēram, noteikta modeļa 64T64R antenas masīva jaudas pastiprinātāja modulis pēc diodes savienojuma novirzes izmantošanas samazina statisko strāvu no 1,2A līdz 0,4A un atbalsta EVM (kļūdu vektora amplitūdas) indeksu, kas ir labāks par 1,5% zem 256QAM modulācijas, atbilst 3GPP standartu prasībām.
2. Satelītu sakaru fāzēts masīvs: plaša temperatūra un augsta uzticamības dizains
T/R modulim zemās orbītas satelīta kravā ir jāizstrādā stabili vidē, sākot no -55 grādiem līdz 125 grādiem. KA josla (26,5–40 GHz) jaudas pastiprinātājs izmanto saliktu novirzes ķēdi, kas sastāv no Zener diodes un termistora. Pārraugot krustojuma temperatūru reālā laikā un pielāgojot aizspriedumu spriegumu, pastiprinājuma svārstības kontrolē ± 0,2dB robežās. Orbītas testa dati rāda, ka šis risinājums ir palielinājis ierīces MTBF (vidējais laiks starp kļūmēm) līdz vairāk nekā 15 gadiem.
3. Transportlīdzekļa v2x sakari: līdzsvars anti - traucējumi un augsta efektivitāte
C - V2X sakaru modulī automātiskās pastiprināšanas kontroles (AGC) ķēdē tiek izmantotas PIN diodes. Kad saņemtais signāla stiprums mainās no -110dbm līdz -20dbm, PIN diode dinamiski pielāgo pastiprinātāja pastiprinājumu 40dB diapazonā, mainot ekvivalento pretestību. Pēc šīs shēmas ieviešanas noteikts jauns enerģijas transportlīdzeklis samazināja sakaru kļūdu līmeni no 10 ⁻ ³ līdz 10 ⁻ sarežģītā elektromagnētiskajā vidē, piemēram, tuneļos un viļņos, vienlaikus samazinot enerģijas patēriņu par 30%.
3, tehnoloģiskās evolūcijas tendences un robežas izpēte
1. Neviendabīga integrācijas tehnoloģija: pārtraukšana caur procesa saderības sašaurinājumu
Reaģējot uz nesaderību starp GAN un CMOS procesiem, noteikts uzņēmums ir izstrādājis trīs - Dimensiju neviendabīgu integrācijas risinājumu: 0,15 μm Gan diožu bloka integrēšana 45NM CMOS substrāta gadījumā, izmantojot mikro bump lodēšanas tehnoloģiju. Šī shēma sasniedz pievienoto jaudas efektivitāti (PAE) 58% X {-} joslā (8 - 12 GHz), kas ir par 18 procentpunktiem augstāks par vienas mikroshēmas integrēto shēmu. Tas ir izmantots gaisa radara kravas projektēšanā.
2. Inteliģenta aizspriedumu kontrole: AI algoritms dod dinamiskai optimizācijai dinamiskai optimizācijai
Pētniecības grupa izmantoja dziļu pastiprināšanas mācīšanās algoritmus, lai palielinātu pastiprinātāja novirzes kontroli, dinamiski pielāgojot diodes novirzes spriegumu, uzraugot ieejas signāla raksturlielumus reālā - laikā (piemēram, maksimālā un vidējā attiecība, spektrālais sadalījums). Eksperimentālie dati rāda, ka saskaņā ar 64QAM modulāciju šī shēma optimizē 3DB ACPR (blakus esošā kanāla jaudas attiecība) un uzlabo efektivitāti par 5 procentpunktiem.
3. Jaunas materiālu diodes: augstas - frekvences lietojumprogrammu robežu paplašināšana
Grafēna heterojunkcijas diodes ir veikušas sasniegumus Terahertz komunikācijas pētījumos, ņemot vērā to nulles joslas īpašības. Ierīce, ko izstrādājusi noteikta laboratorija, sasniedz pārslēgšanas koeficientu virs 1000 0,3THz frekvences joslā un reakcijas laiku saīsina līdz femtosekundes līmenim. Šo ierīci var integrēt Terahertz attēlveidošanas mikroshēmās, lai to izmantotu 6G bāzes stacijas drošības pārbaudes sistēmās ar izšķirtspēju 0,05 mm, kas ir 20 reizes lielāks nekā tradicionālajām milimetru viļņu sistēmām.
4, paradigmas maiņa dizaina metodoloģijā
1. Vairāku fizikas lauka sadarbības simulācija
Milimetru viļņu sakaru moduļa projektēšanā ANSYS HFSS un IcePak locītavas simulācijas platforma tika izmantota, lai veiktu 3D modelēšanu no SIC diodes. Optimizējot siltuma izkliedes kanālu izkārtojumu, krustojuma temperatūra tika samazināta no 150 grādiem līdz 120 grādiem, vienlaikus kontrolējot lodēšanas savienojumu deformāciju, ko izraisa termiskais spriegums 0,3 μm laikā, nodrošinot ierīces ticamu darbību plašā temperatūras diapazonā no -55 grādiem līdz 125 grādiem.
2. Parametrizētas modeļa bibliotēkas uzbūve
Noteikts EDA ražotājs ir izstrādājis garšvielu modeļa bibliotēku, kurā ir vairāk nekā 500 parametri jauna veida diodei. Šī bibliotēka aptver tādus datus kā S - parametri un trokšņa rādītāji dažādās temperatūrās (-40 grādi līdz 175 grādiem) un neobjektivitātes apstākļiem, un tā atbalsta tiešu piekļuvi vispārizglītojošiem rīkiem, piemēram, reklāmām un kadencei. 5G mazas bāzes stacijas projektēšanā šīs modeļa bibliotēkas pielietojums saīsināja dizaina iterācijas ciklu no 10 nedēļām līdz 4 nedēļām un palielināja vienas mikroshēmas ražošanas panākumu līmeni līdz 95%.
3. Ražošanas izstrāde (DFM) optimizācija
Noteikts uzņēmums ir izveidojis DFM noteikumu bibliotēku mikro diodēm, kas iesaiņotas 008004 (0,3 mm × 0,15 mm):
PAD atstatums: lielāks vai vienāds ar 30 μm
Tērauda acu biezums: 0,06 mm ± 0,005 mm
Pārkāpumu lodēšanas maksimālā temperatūra: 240 grādi ± 3 grādi
Optimizējot lodēšanas ielīmēšanas drukas parametrus, metināšanas tukšuma ātrums tika samazināts no 12% līdz zem 2%, atbilst AEC - Q101 standarta automobiļu elektronikas standartam.
https://www.trrsemicon.com/transistor/npn {{2 ^