Mennyire befolyásolja a PIN -diódák linearitása a kommunikáció minőségét?

A PIN -dióda lineáris tulajdonságainak elemzése
1. A linearitás meghatározása és tesztelési módja
A linearitás az eszköz kimeneti jele és a bemeneti jel közötti lineáris kapcsolat mértékére utal, amelyet általában olyan paraméterek jellemeznek, mint például az 1DB tömörítési pont (P1DB) és a harmadik - Rend -intermodulációs küszöbpont (IP3). A tesztelési módszerek tartalmazzák a kettős hangtesztelést (két egyenlő amplitúdó magas - frekvenciajelet) és a vektorhálózati elemző tesztelés. Az Avago HSMP-381X sorozatot példaként véve az IP3 elérheti a +50 DBM-t, amely 15dB-nél magasabb, mint a szokásos Schottky diódák.
2. Nemlineáris generációs mechanizmus
A PIN -diódák nemlinearitása elsősorban a következőkből származik:
Belső rétegű hordozó rekombináció: Az I réteg hordozó élettartama körülbelül 10ns, és a hiányos rekombinációs folyamat magas - frekvenciajelek alatt nemlinearitáshoz vezet.
Junction kapacitási moduláció: Ha fordított torzítás, a csomópont kapacitása feszültséggel változik, és az AM - PM -átalakítás generálása RF jelek hatására.
Hőhatás: A nagy teljesítményű jelek a csomópont hőmérsékletének növekedését okozják, az előremenő feszültségcsökkenési sebesség -2 mV/ fok.
3. Befolyásoló tényezők
I - réteg vastagsága: Minél vastagabb az i - réteg, annál hosszabb a hordozó tranzit ideje és annál alacsonyabb a nemlinearitás. Az I - HSMP réteg vastagsága - 3816 eléri a 10 μm-et, és linearitása jobb, mint az I-réteg vastagságú eszközöké, 3 μm.
Elfogási áram: Ha az előremenő torzítási áram 1MA -ról 10 mA -ra növekszik, az IP3 kb. 6dB -vel növekszik.
Hőmérséklet: -40 fokos hőmérsékleti tartományon belül +85 fokig az eszköz IP3 variációja elérheti a ± 3DB -t.
A linearitás hatása a kommunikációra
1.
Amplitúdó torzulása: A nemlineáris okok a jel boríték torzulását és a bit hibaarányának (BER) romlását. A 16QAM moduláció alatt az IP3 minden 10dB -es csökkenése esetén a BER egy nagyságrenddel növekszik.
Fázis torzítás: AM - A PM konverzió konstelláció forgását okozza, amely befolyásolja a demodulációs teljesítményt. Egy 64QAM rendszerben a fázzaj minden 1 fokos növekedése esetén az EVM 0,5%-kal romlik.
2. Intermodulációs interferencia
Harmadik rendű intermoduláció (IM3): A kettős hangtesztelés során az IM3 termékek a fogadó frekvenciasávba eshetnek. Az FDD bázisállomásokon az IM3 termékek és a helyi oszcillátor jelek közötti különbség -gyakoriság zavarhatja a felfelé irányuló kapcsolatot.
Keresztmoduláció (XM): Az erős interferencia jeleket nemlineáris eszközökön keresztül hasznos jelekre modulálják. A Wi Fi 6E rendszerekben az XM termékek 20dB csökkenést okozhatnak a szomszédos csatorna -interferencia arányban (ACIR).
3. Dinamikus tartomány tömörítése
1DB tömörítési pont: Ha a bemeneti teljesítmény meghaladja a P1DB -t, a kimeneti teljesítménynövekedés lelassul. A radarvevőknél, a P1DB minden 1dB -es csökkenésénél a maximális kimutatható távolság 6%-kal csökken.
Blokkoló hatás: Az erős interferenciajelek telítik a vevő elülső végét, ami az érzékenység csökkenéséhez vezet. Az 5G NR rendszerekben a blokkolási jelek 30dB -vel romolhatják az érzékenységet.
Ipari alkalmazás -esettanulmány
1. 5 G bázisállomás RF kapcsoló
Egy bizonyos berendezésgyártó a HSMP-3816 sorozatú PIN-kódot használja az RF kapcsolók tervezéséhez, elérve:
Beillesztési veszteség: 0,3dB (tipikus érték)
Elszigetelési szint: 45dB
IP3: +52 DBM
A hagyományos GAAS MESFET kapcsolókhoz képest az intermodulációs termék 15dB -vel csökken, ami a bázisállomás lefedettségének 8% -os növekedését eredményezi.
2. Műholdas kommunikációs csillapító
Egy bizonyos műholdas hasznos teher egy PIN -dióda -változó csillapítót használ:
Csillapítási tartomány: 0-30dB
Csillapítási laposság: ± 0,5dB
IP3: +48 DBM
Több hordozó üzemmódban az EVM -et 3,5% -ról 1,2% -ra optimalizálták, megfelelve a DVB - S2X szabvány követelményeinek.
3. Radar rendszer korlátozója
A fokozatos tömb radar egy PIN -dióda -korlátozót használ a következők eléréséhez:
Korlátozó küszöbérték: +20 DBM
Beillesztési veszteség: 0,8dB
A helyreállítási idő: 10NS
Erős interferencia környezetekben a vevő elülső - végső védelme 90%-kal növekszik, és a céldetektálási valószínűség 15%-kal növekszik.
Optimalizálási stratégia és technológiai fejlődés
1. eszköz szint optimalizálása
Anyaginnováció: A szilícium -karbid (sIC) alapú PIN -diódák felhasználásával a bontási feszültség 1200 V -ra növekszik, és az IP3 elérheti a +60 DBM -t.
Strukturális tervezés: Fejlesszen ki egy három - dimenziós integrált PIN -kódot, amelynek csökkentett csomópont -kapacitása 0,2pf és egy AM - PM konverziós együttható, kevesebb, mint 0,5 fok /dB.
2. áramköri szint optimalizálása
Elfogási kompenzáció: A hőmérséklet -kompenzációs torzítást használják annak biztosítása érdekében, hogy az IP3 ingadozása -40 fokos hőmérsékleti tartományon belül +85 fokig kevesebb, mint ± 1dB.
Linearizációs technika: Negatív visszacsatolási hurok bevezetése a csillapítóban, hogy a csillapítási laposságot ± 0,2dB -re optimalizálja.
3. Rendszerszint optimalizálása
Digitális pre -torzítás (DPD): Egy PIN -dióda nemlineáris modelljével kombinálva az adó ACLR -je 25dB -vel növekszik.
Adaptív vezérlés: Dinamikusan állítsa be a torzítási áramot a jelteljesítmény alapján, hogy a P1DB 3DB -vel növelje.
https://www.trrsemicon.com/transistor/small {2} }signal {3} }Transistor/small {4} }signal {5} }Transistors {6} }mbta42.html