Kako optimizirati parametre kapacitivnosti diod v komunikaciji z RF?

1, Analiza značilnosti diode kapacitivnosti
(1) Sestava kondenzatorja in frekvenčni odziv
The capacitance of a diode is composed of barrier capacitance (CB) and diffusion capacitance (CD). When conducting forward, CD dominates and its value increases with the increase of current; When the reverse cutoff occurs, CB dominates. In high-frequency scenarios, the equivalent capacitance of the diode can reach 5-15pF (frequency>100MHz), kar lahko privede do okvare modula RF. Na primer, PA modul določene 5G bazne postaje je imel 2,3 -odstotno zmanjšanje zmogljivosti EVM zaradi prekomerne kapacitivnosti diode. Po optimizaciji parametrov kapacitivnosti je bila zmogljivost obnovljena.
(2) Značilnosti diode varatorja
Vrednost kapacitivnosti diode varatorja se spreminja glede na napetost vzvratne pristranskosti, njegova kapacitinska napetost (C - v) pa značilna krivulja določa območje nastavitve in linearnost. Razmerje kapacitivnosti tipične varaktorske diode je 2 - 20. Na primer, ko se vzvratna napetost pristranskosti določenega modela spremeni iz -2V na -20V, se kapacitivnost lahko zmanjša s 30 pf na 5pf, razmerje varatorja pa lahko doseže 6. Pri zasnovi napetostnega nadzorovanega oscilatorja (VCO) je potrebno izbrati ustrezno razmerje varatorja glede na območje nastavitve. Na primer, za frekvence pod 600MHz so prednostni modeli srednje vrednosti Q, kot je BBY52, medtem ko se za frekvence med serijo 1-6 GHz, SMV1405 in MA46H upoštevajo.
(3) Značilnosti pin diode
Kadar je dioda PIN -a naprej pristranska, se koncentracija nosilca v plasti I poveča in upor se zmanjša; Ko je vzvratno pristranskost, se odpornost plasti I poveča, kar ima za posledico visoko impedanco. Njegove značilnosti kapacitivnosti so tesno povezane s širino plasti I - in napetostjo pristranskosti. Na primer, dioda PIN ima kapacitivnost 0,5 pf pri ničelni pristranskosti, in ko se napetost povratne pristranskosti poveča na -10V, kapacitivnost pade na 0,2pf. Pri oblikovanju RF stikala je treba izbrati ustrezno diodo PIN na podlagi hitrosti stikala in izolacijskih zahtev.
2, Strategija optimizacije za parametre kondenzatorja
(1) Optimizacija izbire komponent
Aplikacije z visoko frekvenco: Schottky diode so prednostne za RF povezave, pri čemer je CB le 0,5pf in hitrosti preklopa do nanosekund. Na primer, vezje za uglaševanje antene mobilnega telefona uporablja Schottky diode za doseganje učinkovite obdelave visoko - frekvenčnih signalov.
Scenarij nadzora napetosti: frekvenčna uglaševanje se doseže z varaktornimi diodami. Na primer, oprema za bazno postajo uporablja varaktorne diode z območjem kapacitivnosti 0,63-2,67pf (4V spreminjanja povratne napetosti) in Q vrednost 1000 pri 900MHz za izpolnjevanje visokih potreb po linearnosti.
Visoko temperaturno okolje: izberite Ultra - upornost z nizkim nizom (0,4 Ω) in uporabite miniaturne 0402 pakirane varaktorske diode. Na primer, satelitski komunikacijski sistem uporablja takšne diode, ki imajo še vedno q vrednost 500 pri 2GHz, primerni za visoko - frekvenco in visoko - temperaturno delovno okolje.
(2) Optimizacija oblikovanja vezja
Serijski kondenzator: V vezjih za nastavitev diode s spremenljivo kapacitivnostjo lahko kondenzatorji serije zmanjšajo učinkovito kapacitivnost in izboljšajo natančnost nastavitve. Na primer, v določenem VCO vezju je zaporedno povezan kondenzator 22PF, kar zmanjšuje učinkovito kapacitivnost diode varatorja in izboljša natančnost regulacije frekvence napetosti.
Nazaj na hrbtno povezavo: Dve varaktorski diodi sta povezani nazaj - na - nazaj, da zavirajo vpliv RF signalov na kapacitivnost. Na primer, brezžični mikrofon vezje uporablja to metodo povezave, ki poveča kapacitivnost ene diode, hkrati pa zmanjšuje kapacitivnost druge diode, pri čemer ohranja skupno konstanto kapacitivnosti.
Segmentirano nastavitev: segmentirano krmiljenje frekvenčnega območja dosežemo s preklopnimi diodami, s čimer se zmanjša tlak nastavitve na varaktorskih diodah. Na primer, 40-70MHz napetostno nadzorovano nihajno vezje sprejme segmentirano metodo nastavitve za doseganje grobe in fine frekvenčne nastavitve.
(3) Optimizacija temperature kompenzacije
Izbira kompenzacije: Izberite diodo spremenljive kapacitivnosti z vgrajenim - v kompenzaciji temperature, kot je model MA46H202, katerega kapacitivnost se s temperaturo manj spreminja.
Nadomestilo vezja: Izgradno je kompenzacijsko omrežje s pomočjo termistorjev NTC, ki prilagodijo napetost pristranskosti glede na temperaturne spremembe, da se ohrani stabilnost kondenzatorja. Na primer, določen radarski sistem uporablja to metodo, da kondenzator niha manj kot 5% v območju od -40 do 85 stopinj.
3, pomisleki o embalaži in postavitvi
(1) Izbira embalaže
Nizki parazitski parametri: SOT - 23 embalaža zmanjša parazitsko induktivnost za 30% v primerjavi s pakiranjem SOD-323, embalaža Flip čipov pa lahko zmanjša induktivnost serij na 0,1nh. Na primer, visokofrekvenčni vezje, ki uporablja varaktorsko diodo v embalaži Flip čipa, zmanjša parazitsko induktivnost in izboljša celovitost signala.
Miniaturizacija: 0402 Embalaža je primerna za visoko - frekvenco in visoko - temperaturno delovno okolje. Na primer, radarski sistem milimetra valov uporablja 0402 pakirane varaktorske diode za izpolnjevanje potreb po prostoru in zmogljivosti.
(2) Optimizacija postavitve PCB
Ozemljitev prek: razdalja med ozemljitvijo prek in zatičem ne sme presegati 0,3 mm, da zmanjša ozemljitvena impedanca. Na primer, PA modul določene 5G bazne postaje je izboljšal indeks EVM z optimizacijo postavitve ozemljitvenih vias.
Umetna impedanca: Nadzirajte usmerjevalno impedanco kontrolne črte, da ohranite 50 Ω, kar zmanjša odsev signala. Na primer, določeno RF vezje uporablja mikroposojeve črte s 50 Ω krmiljenjem impedance, kar izboljša celovitost signala.
Zaščita in izolacija: zaščita zemeljskih ravnin in ozemljitvenih ozemljitev se uporabljajo za zmanjšanje elektromagnetnih motenj. Na primer, brezžični modul za polnjenje določenega mobilnega telefona sprejme to metodo za izboljšanje natančnosti prilagodljive prilagoditve resonančne frekvence.
4, Validacija testa in potrditev parametrov
(1) Testiranje parametrov kondenzatorja
Vektorski omrežni analizator: za merjenje parametrov diod uporabite vektorski omrežni analizator in pridobite dejanske kapacitivnosti in Q vrednosti. Na primer, določen izbirni sistem preveri, ali območje kapacitivnosti in Q varaktorska dioda izpolnjujeta oblikovne zahteve z merjenjem parametra S.
Temperaturno testiranje: Preizkusite temperaturno stabilnost kondenzatorja v območju od -40 do 125 stopinj, da zagotovite, da lahko še vedno normalno deluje v ekstremnih okoljih. Na primer, določena industrijska oprema je opravljena temperaturna testiranje, da preveri, ali je nihanje kapacitivnosti diode varatorja znotraj dovoljenega območja.
(2) Preverjanje zmogljivosti vezja
Preverjanje razporeda nastavitve: Preverite, ali razpon uglaševanja diode varatorja ustreza oblikovalskim zahtevam z dejanskim testiranjem vezja. Na primer, določen VCO vezje preveri, ali njegovo frekvenčno nastavitev pokriva ciljni frekvenčni pas s prilagajanjem napetosti pristranskosti.
Preverjanje hrupa in izkrivljanja: izmerite fazni hrup in harmonično popačenje vezja, da zagotovite, da optimizacija parametrov kapacitivnosti diode ne uvaja dodatnega hrupa ali izkrivljanja. Na primer, določen radarski sistem preveri, ali optimizacija kapacitivnosti diode varatorja ustreza sistemom z merjenjem faznega hrupa.
https://www.trrsemicon.com/transistor/pnp {2} }transistors-2sc1037.html