Kakšno vlogo bodo igrale diode pri komunikaciji z milimetrskimi valovi?

一, zahteve glede zmogljivosti za diode v komunikaciji z milimetrskimi valovi
Visoke - frekvenčne značilnosti milimetrskega frekvenčnega pasu valov (valovna dolžina 1-10 mm) nalagajo stroge zahteve za diode:
Nizki parazitski parametri: stičišče je treba nadzorovati pod 0,1pf, upor serije pa mora biti pod 1 Ω, da se zmanjša visoke - frekvenčne izgube.
Hiter odziv: Hitrost preklopa mora doseči raven picosekund, da se prilagodi hitremu preklopu visoko - frekvenčnih signalov.
Zmogljivost visoke moči: neprekinjena moč valov mora doseči 10 W ali več, impulzna moč pa mora zdržati vrhove nekaj sto vatov.
Nizek hrup: Šifra mora biti pod 5DB, da ustreza zahtevam občutljivosti sprejemnika.
Visoka zanesljivost: Prilagoditi se je treba ekstremnim temperaturam, ki segajo od -55 stopinj do +125 stopinje in imeti sevalno odpornost.
2, temeljna vloga diod v komunikaciji z milimetrskimi valovi
1. mešalnik: "prevajalec" pretvorbe frekvence
V komunikaciji z milimetrskim valom mešalnik doseže pretvorbo frekvence z nelinearnimi značilnostmi diod. Schottky diode so postale prednostna komponenta za mešalnike zaradi nizke prevodne napetosti (0,2-0,4 V) in hitrega odziva. Na primer, v sprejemnikih milimetrskih valov Schottky diode mešajo prejeti milimetrski valovni signal (na primer 28GHz) z lokalnim signalom oscilatorja (na primer 26GHz), da ustvarijo vmesni frekvenčni signal (2GHz) in s tem zmanjšajo težave pri nadaljnji obdelavi. Njegova izguba pretvorbe je lahko kar 6 dB, intermodulacijsko popačenje pa je manjše od -60dbc, kar bistveno izboljšuje kakovost signala.
2. Omejevalnik: "varnostni ventil" za zaščito signala
Komunikacija z milimetrskim valom je dovzetna za močne motnje in impulzni hrup, omejitve pa omejuje amplitudo signala znotraj varnega območja skozi nelinearne značilnosti diod. Na primer, v satelitskih komunikacijskih sprejemnikih lahko Schottky diode omejujejo vezje, ko vhodni signal presega +10 dbm, kar omejuje izhod na +5 dbm in ščiti spodnji nizko hrupno ojačevalnik (LNA) s poškodbe. Določen model milimetrskega omejevalnika valov sprejema štiristopenjsko strukturo diode Schottky diode, da doseže dinamični nadzor 40 dB v frekvenčnem pasu 30GHz, z izgubo vstavitve le 0,5 dB.
3. stikalo: "Inteligentni usmerjevalnik" za usmerjanje signala
Sistemi milimetra valov zahtevajo pogosto preklapljanje signalnih poti, diode pa postanejo idealni preklopni elementi zaradi njihovih lastnosti, ki jih je mogoče nadzorovati. V radarju za milimetrsko valovno matriko lahko stikala za diode PIN dosežejo hitro skeniranje snopa (hitrost preklopa na mikrosekundnem nivoju) z izolacijo nad 40 dB in vstavitvijo manj kot 1dB. Na primer, bazna postaja 28GHz 5G uporablja stikala GAN PIN Diode, da ohrani stabilne zmogljivosti v temperaturnem območju od -40 stopinj do +85 stopinj, z zmogljivostjo moči 100 W.
4. frekvenčni množitelj: "množitelj" za širitev frekvence
Millimeter wave communication requires the use of a multiplier to elevate low-frequency signals to high-frequency bands. Variable capacitance diodes utilize their voltage variable capacitance characteristics (Q value>100) Da bi dosegli učinkovito podvojitev frekvence. Na primer, v milimetrskih valovih oscilatorjih lahko GAAS varaktorske diode pomnožijo 14GHz signale do 28 GHz z učinkovitostjo pretvorbe 30% in faznim hrupom pod -120DBC/Hz.
5. Ojačevalnik moči: "Energetski motor" za izboljšanje signala
Impatt diode in puške so osrednje komponente amplifikacije moči milimetra valov. Impatt dioda lahko v frekvenčnem pasu 94GHz oddaja 10W neprekinjeno valovno moč, z učinkovitostjo do 20%; Gunn diode dosežejo 5W izhod v frekvenčnem pasu 35GHz in se pogosto uporabljajo v milimetrskih valovih proti slikarskih sistemih. Na primer, določen avtomobilski radar milimetra valov uporablja GAN Impatt diode, da doseže izhodno moč 20 dBM v frekvenčnem pasu 77GHz, z razponom zaznavanja do 200 metrov.
3, trendi tehnološkega evolucije
1. Materialna inovacija: od silicija do širokih polprevodnikov pasu
Tradicionalne diode na osnovi silicija - se soočajo z visokimi - frekvenčnimi izgubami in omejitvami moči v frekvenčnem pasu milimetra, medtem ko široki polprevodniški materiali, kot sta GAN in SIC, postanejo temeljni materiali za naslednjo generacijo milimetrskih valovnih diod zaradi moči moči moči moči (3.3mV/CM) in visoke moči. Na primer, Gan Schottky Diode dosežejo 5W zmogljivost obdelave energije v frekvenčnem pasu 140 GHz, ki je 10 -krat višji od silicijevih naprav.
2. Integracija: od diskretnih komponent do enojnih - integracije čipov
Tehnologija integriranega vezja z enim čipom mikrovalovnega vezja omogoča - integracija diod z moduli, kot sta LNA in PA. Določen 28GHz 5G sprednji - končni čip sprejema 0,13 μm Sige Bicmos tehnologijo, ki vključuje Schottky Limiter, Pin Switch in LNA na 2 mm × 2 mm čipa, zmanjša izgubo vstavljanja na 1,2 dB in porabo energije na samo 80mW.
3. Inteligenca: prilagodljivo omejevanje in dinamični nadzor
Algoritem prilagodljivega striženja, ki temelji na strojnem učenju, lahko spremlja statistične značilnosti signalov v realnem času in dinamično prilagodi prag striženja. Določen program 6G prototipa zmanjšuje izkrivljanje izkrivljanja na eno - tretjino tradicionalne sheme, tako da v realnem času prilagodi časovno konstanto obnovitve, hkrati pa ohranja celovitost signala.
4, Analiza primerov aplikacije
Zadeva 1: 5g milimetrske valovne bazne postaje PA zaščita
Bazna postaja za 5G milimetra za operaterja sprejema shemo omejevanja amplitude: prva stopnja uporablja Schottky diode za omejevanje grobe amplitude, pri čemer zavira najvišjo vrednost vhodnega signala iz +38 dbm na +28 dbm; Druga stopnja uporablja pin diode za doseganje natančne omejevanja amplitude, končni izhod pa je stabilen pri +23 dbm. Ta načrt zmanjšuje stopnjo odpovedi PA s 3 -krat na mesec na 0,2 -krat, kar prihrani več kot 2 milijona juanov letnih stroškov vzdrževanja.
Primer 2: Milimeter Automotive Radar Anti - motnje
Avtonomni radar v valovi za milimeter vozila sprejme prilagodljivo omejevalno vezje, ki dinamično prilagodi omejevalni prag s spremljanjem PAPR vhodnega signala v realnem času. V močnih scenarijih motenj sistem samodejno znižuje omejevalni prag iz +10 dbm do +5 dbm, kar zmanjša hitrost napake bitja z 10 ⁻⁴ na 10 ⁻⁶ in podaljša efektivni čas sprejema za 40%.
https://www.trrsemicon.com/transistor/npn