Aká je metóda koordinácie medzi diódami a tranzistormi v komunikačných systémoch?

Porovnanie základných charakteristík diód a tranzistorov
1. Charakteristika jadra diód
Jednosmerná vodivosť: PN prechod vedie, keď je predpätý dopredu a vypína sa pri spätnom predpätí, s typickým poklesom napätia v priepustnom smere 0,6-0,7V pre kremíkové diódy.
Nelineárne charakteristiky: Vo vysoko{0}}frekvenčných aplikáciách sa prechodová kapacita diód mení s napätím, čo vedie ku konverzii AM-PM a intermodulačnému skresleniu.
Nízkošumové charakteristiky: Schottkyho diódy sú preferovanou voľbou pre RF detekciu a miešanie kvôli ich nízkemu bariérovému napätiu (0,15-0,3V).
2. Charakteristika jadra tranzistorov
Prúdové zosilnenie: Bipolárne tranzistory (BJT) riadia kolektorový prúd cez základný prúd, s typickým prúdovým zosilnením 100-500.
Riadenie napätia: Tranzistory s efektom poľa (FET) riadia odberový prúd cez hradlové napätie a majú vysokú vstupnú impedanciu a nízku spotrebu energie.
Spínacie charakteristiky: Zapínací odpor MOSFET môže byť až m Ω, vhodný pre vysoko-frekvenčné spínané napájacie zdroje a RF spínače.
Koordinácia medzi diódami a tranzistormi
1. Spoločná prevádzka v zmiešavacích okruhoch
Dvojitý vyvážený diódový mixér: Používa štyri diódy na vytvorenie kruhovej štruktúry, pričom zmiešava RF signály so signálmi lokálneho oscilátora na generovanie medzifrekvenčných signálov. Nelineárne charakteristiky diód sú kľúčom k dosiahnutiu frekvenčnej konverzie.
Kaskádový tranzistorový zosilňovač: Na výstupe zmiešavača je použitý tranzistorový zosilňovač na zosilnenie medzifrekvenčného signálu a kompenzáciu vložného útlmu diódového zmiešavača. Napríklad vo frekvenčnom pásme 3,5 GHz je vložená strata diódového zmiešavača približne 6 dB, čo môže byť kompenzované s presnosťou 1 dB prostredníctvom tranzistorového zosilňovača.
2. Kolaboratívny návrh v obvodoch RF spínačov
PIN diódový prepínač: využívajúce charakteristiky priameho vedenia a spätného vypínania PIN diód na dosiahnutie zapnutia/vypnutia RF signálov. Vo frekvenčnom pásme 3,5 GHz môže byť strata vloženia PIN diódových spínačov až 0,3 dB a izolácia môže dosiahnuť 45 dB.
Obvod riadený tranzistorom: Riadením predpätia PIN diódy cez tranzistor sa dosiahne rýchle prepínanie stavov spínača. Napríklad použitie MOSFET na riadenie PIN diód môže skrátiť čas prepínania na 10 ns.
3. Spoločná aplikácia obvodov obmedzujúcich amplitúdu a ochrany
Diódový obmedzovač: použitie PIN diód alebo Schottkyho diód na obmedzenie silných interferenčných signálov a ochranu následného obvodu. V pásme X- (8 – 12 GHz) môže limitný prah obmedzovača PIN diódy dosiahnuť +20dBm a čas obnovy je kratší ako 10 ns.
Tranzistorová nadprúdová ochrana: V silových obvodoch sa tranzistory používajú na detekciu prúdu. Keď prúd prekročí prahovú hodnotu, napájanie sa preruší cez obtokový obvod diódy, aby sa zabránilo poškodeniu zariadenia.
4. Spoločná implementácia v logických obvodoch
Diódové logické hradlo: Využitie jednosmernej vodivosti diód na dosiahnutie základných logických funkcií, ako sú hradla AND a hradla OR. Napríklad tranzistor s viacerými emitormi môže byť ekvivalentný obvodu AND hradla zloženého z diód, realizujúcich logiku a činnosť viacerých vstupných signálov.
Zosilnenie a tvarovanie tranzistora: Na výstupe diódovej logickej brány sa používa tranzistorový zosilňovač na tvarovanie a zosilňovanie signálu, čím sa zlepšuje schopnosť riadenia. Napríklad v TTL logických obvodoch môže tranzistorový výstupný stupeň zvýšiť logickú úroveň z 0,7 V na 3,3 V, čím sa zvýši schopnosť riadenia viac ako 10-krát.
Analýza prípadových aplikácií v odvetví
1. 5VF vstupná stanica základňovej stanice G-
Konštrukcia zmiešavača: Diódový dvojito vyvážený zmiešavač sa používa na zmiešanie RF signálov so signálmi lokálneho oscilátora a výstup medzifrekvenčných signálov. Zosilnite medzifrekvenčný signál cez tranzistorový zosilňovač, kompenzujte vložný úbytok a zvýšte citlivosť prijímača o 3 dB.
Konštrukcia spínacieho obvodu: PIN diódový prepínač sa používa na dosiahnutie prepínania antény a stav prepínača je riadený riadiacim obvodom MOSFET, aby sa skrátil čas prepínania na 20 ns, čo spĺňa požiadavky na prepínanie časových slotov 5G NR.
2. Satelitný komunikačný terminál
Konštrukcia obmedzovača: obmedzovač PIN diódy sa používa na ochranu zosilňovača s nízkym šumom (LNA) a na zabránenie poškodeniu LNA silnými interferenčnými signálmi. Monitorovanie stavu obmedzovača v reálnom čase sa dosahuje pomocou obvodu detekcie tranzistora. Keď je obmedzovač aktivovaný, vysielací výkon sa automaticky upraví, aby sa zabránilo rušeniu.
Správa napájania: Použitie tranzistorového spínaného napájacieho zdroja na dosiahnutie efektívneho napájania, konvertovanie striedavého prúdu na jednosmerný prúd prostredníctvom diódového usmerňovacieho obvodu, čím sa poskytuje stabilné napájanie pre satelitné terminály.
3. Radarový systém
Ochrana prijímača: Obmedzovač PIN diódy sa používa na ochranu predného konca prijímača, aby sa zabránilo poškodeniu LNA silnými echo signálmi. Automatický reset obmedzovača je dosiahnutý pomocou tranzistorového riadiaceho obvodu, čo umožňuje prijímaču rýchlo obnoviť svoj pracovný stav.
Spracovanie signálu: Diódový mixér sa používa na zmiešanie prijatého cieľového echo signálu s vysielaným signálom, čím sa generuje medzifrekvenčný signál. Zosilnite a filtrujte medzifrekvenčný signál cez tranzistorový zosilňovač, aby ste získali informácie o cieli.
https://www.trrsemicon.com/transistor/npn-tranzistor-2sd669.html