Kako izbrati visoko - frekvenčne diode v komunikacijskih aplikacijah?

一, Razmerje med preslikavo med osnovnimi tehničnimi parametri visokih - frekvenčnih diod in scenarijev komunikacije
1. Čas obratnega obnovitve (TRR): "Prag hitrosti" visokih - frekvenčnih stikal
Hitro preklapljanje visoko - frekvenčnih signalov zahteva diode za dokončanje prehoda med prevodnimi in mejnimi stanji znotraj nanosekund. Če uporabimo stikalno vezje 5G bazne postaje PA (ojačevalnik moči), če se uporabi skupna dioda usmernika s TRR =100 NS, bo pri frekvenčnem pasu 28GHz vsak preklopni cikel ustvaril približno 0,3% popačenje signala, kar ima za posledico EVM (Ampers Ampers Amplitude), ki presega standard. TRR ultra diode za hitro okrevanje (UFRD) je lahko le 10ns, hitrost izkrivljanja pa se lahko zmanjša na 0,003% v istem frekvenčnem pasu, pri čemer izpolnjuje zahteve 3GPP za kakovost signala 5G NR.
Predlog za izbiro:
Komunikacija z milimetrskim valom (nad 24GHz): Prednostno določite UFRD ali Schottky Diode (SBD) s TRR manjšim ali enakim 5NS;
Pod-6GHz frekvenčni pas: hitro obnovitev (FRD) s TRR =20-50 lahko uporabite ns;
Avoid using ordinary diodes with Trr>100ns, razen če se uporablja za nizko - frekvenca (<1MHz) scenarios.
2. stična kapacitivnost (CJ): "Nevidni filter" za visoko - frekvenčne signale
Spojna kapacitivnost diode in parazitska induktivnost vezja tvorita LC resonančno vezje, ki lahko povzroči odsev signala ali slabljenja v visokofrekvenčnem območju. Če uporabimo pretvornik za satelitsko komunikacijo, jemljete kazen Ka (26,5-40GHz) za satelitsko komunikacijo, če se uporabi dioda CJ =5 PF, lahko izguba vstavitve v frekvenčni točki 30GHz doseže 3DB, kar povzroči 50% zmanjšanja občutljivosti sprejema. Z uporabo Schottky Diode s CJ<0.5pF, the loss can be controlled within 0.5dB.
Predlog za izbiro:
RF front-end (>1GHz): Izberite SBD ali PIN diode s CJ<1pF;
Obdelava osnovnega pasu (<100MHz): Acceptable FRD of Cj=5-10pF;
Preverite vpliv kapacitivnosti stičišča na celovitost signala skozi tri - dimenzijsko elektromagnetno simulacijo (kot je HFSS).
3. Padec napetosti naprej (VF): "Ključna ročica" za nizko - dizajn moči
Pri komunikacijskih modulih, ki jih poganjajo baterijo, lahko poraba energije diod preseže 30%. Če uporabimo vezje stikala za vklop modula NB IoT, če se uporabi dioda silicijevega stikala z VF =0.7 V, je poraba energije pri 10MA toku 7mW; Medtem ko uporabljate diodo Schottky z VF =0.2 V, se lahko poraba energije zmanjša na 2MW, kar znatno podaljša življenjsko dobo baterije.
Predlog za izbiro:
Scenarij nizke napetosti (<5V): prioritize SBD with Vf<0.4V;
High voltage scenario (>100V): sprejemljiv FRD/UFRD z vf =1-2 v;
Bodite pozorni na trgovino - izklopljena med VF in TRR: nekaj ultra - nizke VF diode lahko žrtvuje zmogljivost TRR.
2, Različna strategija izbire za komunikacijske podsisteme
1. Rf spredaj - konec: "Dominantno polje" Schottky Diode
V sprednji strani RF - konec osnovnih postaj 5G so Schottky diode najprimernejša izbira za mešalnike, detektorje in omejitve zaradi svoje ultra hitre hitrosti preklopa (TRR<3ns) and low junction capacitance (Cj<0.2pF). For example, Infineon's BAT62 series Schottky diodes can achieve a sensitivity of -15dBm and a dynamic range of 10dB in the 28GHz frequency band, meeting 3GPP's requirements for 5G NR receivers.
Tipične aplikacije:
Mešalnik: z uporabo nelinearnih značilnosti SBD za doseganje frekvenčne pretvorbe;
Detektor: izvlecite podatke o ovojnici RF signalov;
Omejevalnik: ščiti nizke ojačevalnike hrupa (LNA) pred močnimi pretepi signala.
2. Obdelava osnovnih pasov: "Stroški - efektivna izbira" za diode za hitro okrevanje
V vezjih za obdelavo signalov osnovnega pasu so diode hitrega obnavljanja (FRDS) postale glavna izbira za vzorčenje in držanje ADC, pretvorbo logične ravni in druge scenarije zaradi njihove uravnotežene zmogljivosti in stroškov. Na primer, Weishijeva serija BYV26E FRD lahko zdrži 1A tok pri stikalni frekvenci 100KHz, s povratnim časom obnovitve le 50ns in ceno samo enega - tretjine Schottky Diods.
Tipične aplikacije
Vzorčenje in držanje ADC: z uporabo značilnosti hitrega preklopa FRD za zmanjšanje napak v vzorčenju;
Pretvorba logične ravni: doseganje združljivosti med stopnjami TTL in CMOS;
Zaščita električne energije: Preprečite poškodbe vezja, ki jih povzroča obratna povezava ali prenapetost.
3. Mikrovalovni in milimetrski val: "artefakt spremenljive impedance" zatičnih diod
V scenarijih mikrovalovne/milimetrske valov, kot sta radar in elektronsko vojskovanje, zatične diode postanejo temeljne komponente faznih premikov, preklopnih matric in atenutorjev s prilagajanjem impedance s pristransko napetostjo. Na primer, HSMP Stmicroelectronics 'HSMP - 3890 serije Pin Diode lahko doseže izgubo vstavitve 0,1 dB in izolacijo 40 dB v frekvenčnem pasu 10GHz, pri čemer izpolnjuje zahteve vojaškega radarja za visoko zmogljivo stikala.
Tipične aplikacije:
Fazni radar matrike: Hitro skeniranje snopa, doseženo s pin diodami;
Satelitska komunikacija: konstruiranje matrice visoke izolacijske stikale z uporabo pin diod;
Instrument za testiranje: kot kalibracijska komponenta za analizatorje vektorskih omrežij.
3, nevidne pasti in strategije izogibanja pri izbiri
1. Parazitski parametri paketa: "High - frekvenčna prednost" embalaže SMD
Induktivnost PIN Plug - v diodah (na primer - 41) lahko doseže 10nh, kar bo v frekvenčni pasu 1GHz uvedlo 6,3 Ω induktivnost, kar ima za posledico slabljenje signala. Parazitska induktivnost paketov SMD (na primer SOD-123) je le 1NH, induktivnost pa se zmanjša na 0,6 Ω v istem frekvenčnem pasu, kar bistveno izboljša visokofrekvenčno delovanje.
Strategija izogibanja:
Prednostno embalažo SMD (na primer SOD-123, SOT-23);
Izogibajte se uporabi dolgega vtiča - v paketih (na primer DO-41, TO-220);
Zmanjšajte parazitsko induktivnost z optimizacijo postavitve PCB (na primer skrajšanje dolžin svinca in povečanje ozemljitvenih vias).
2. Temperaturna stabilnost: "Izziv obratnega uhajanja" Schottky Diod
Tok obratnega puščanja (IR) Schottky Diods se s temperaturo eksponentno poveča. Na primer, dioda z IR =1 μ A pri 25 stopinjah se lahko dvigne na 100 μ A pri 85 stopinj, kar vodi do znatnega povečanja porabe energije v vezju. IR temperaturni koeficient Pn stikalnih diod je le 1/10 od Schottky diod.
Strategija izogibanja:
PN junction diodes are preferred for high temperature scenarios (>85 stopinj);
Če je treba uporabiti Schottky diode, je treba temperaturo stika znižati z zasnovo odvajanja toplote;
Izberite nizke modele IR (na primer Infineon's BAT62 Series, IR<0.1 μ A @ 25 ℃).
3. Tveganje dobavne verige: "alternativna priložnost" lokalizacije
Zaradi geopolitičnih dejavnikov se nekatere uvožene visoko - frekvenčne diode (kot je Ansonova serija MBR) soočajo s tveganjem prekinitve oskrbe. Domači proizvajalci, kot sta Suzhou Gude in Changdian Technology, so dosegli neodvisno obvladljivost izdelkov, kot so Schottky Diode in FRDS. Na primer, SS14 SS14 Schottky Diode Suzhou Gude lahko v celoti nadomesti uvožene modele glede na zmogljivost, dobavni cikel pa se skrajša na 4 tedne.
Strategija izogibanja:
Vzpostavite seznam nadomestkov domačih naprav in izvedite redne teste primerjave uspešnosti;
Vzpostaviti strateško sodelovanje z domačimi proizvajalci, da se zagotovi varnost dobavne verige;
Bodite pozorni na trende v industriji in pravočasno prilagodite izbirne strategije.
4, prihodnji trend: "Tehnološka smer evolucije" visokih - frekvenčnih diod
1. Materialna inovacija: "Visokofrekvenčni preboj" diod iz silicijevega karbida (sic)
Visoka mobilnost elektronov (1000 cm ²/v · s) in široke pasu (3.3ev) značilnosti materiala SIC so idealen material za visoko - frekvenčne diode. Na primer, Rohm -ova serija SCT2080KE Sic Schottky Diode lahko zdrži 10A tok pri stikalni frekvenci 1MHz, z obratnim časom obnovitve pa je blizu nič, zaradi česar je primeren za učinkovito zasnovo napajanja v 5G osnovnih postajah.
2. Integracija: čezmejna integracija diod in MEMS
Z razvojem komunikacijskih sistemov za miniaturizacijo in integracijo je integracija diod in MEM (Micro Electro mehanski sistemi) postala nov trend. Na primer, ADI -jev HMC - serije C090 Integrirani pin diodni fazni prestavniki lahko dosežejo 360 -stopinjski fazni nadzor v frekvenčnem pasu 24GHz, z le 1/5 tradicionalnih raztopin.
3. Inteligenca: "Self - funkcija spremljanja" diod
V prihodnosti lahko visoko - frekvenčne diode vključijo senzorje temperature in napetosti, da dosežejo samo - spremljanje in prilagodljivo nastavitev. Na primer, Infineon razvija "inteligentno Schottky Diode", ki lahko spremlja temperaturo stičišča v resničnem - časa skozi vgrajen - v senzorjih in optimizira delovanje s prilagajanjem napetosti pristranskosti, kar bistveno izboljša zanesljivost sistema.