Kako PIN diode kontroliraju sklopne antene u komunikaciji?

1, Struktura i princip radnog dijela PIN diode
Strukturne karakteristike
PIN diode sastoje se od P - tipa, intrinzičnog poluvodiča (I sloj) i n - tipa poluvodičke slojeve. Među njima, P - Tip i n - Tip poluvodiči su jako dopirani, dok je i sloj lagano dopiran intrinzičan poluvodič. Ova struktura čini pin diodu izloži nisku impedanciju kada su pristrana naprijed i velika impedancija prilikom obrnutog pristranog.
Princip rada
Kada su pristrani naprijed, rupe u regiji P i elektroni u regiji N ubrizgavaju se u I regiju, formirajući oblak naboja koji oštro smanjuje otpor Igra. Pin Diod izlaže stanje niske impedancije, omogućavajući struji da prođe; Kada se preokrene pristrano, prevoznici privlače granicu I regije, gdje gotovo da nema oblaka za naplatu, a otpor dramatično povećava. Pin Dioda izlaže visoku državu impedancije, sprečavajući prolazak struje.
Karakteristične prednosti
Pin Diode imaju prednosti kao što su visoka impedancija, mali provodljivost, sposobnost brzog odgovornosti, varijabilne karakteristike kapaciteta, visoki buka, visoki kapacitet snage i temperaturnu sposobnost, poput RF komunikacije, kontrole signala, zaštitni krugovi i senzori.
2, Kontrolirajte princip PIN diode u sklopnom krugu antene
Osnovni principi
PIN diode se uglavnom koriste kao prekidači u sklopkima antene. Kontrolom njenog pristranog napona, može se postići provođenje i isključenje PIN diode, čime se kontrolira vezu i isključivanje antene. Kad se PIN dioda pristrana prosljeđuje, pokazuje nisku impedanciju, a antena je povezana sa krugom; Kad je pin dioda preokreće pristrano, pokazuje visoku impedanciju i isključuje antenu iz kruga.
mehanizam kontrole
Postoje različiti načini za kontrolu napona pristranosti PIN dioda, uključujući upotrebu DC upravljačkog napona, ograničavanja struje i zavojnice za prigušivanje. Na primjer, u krugu koji pretvara VHF i UHF antene, za kontrolni napon od 5V koristi se kao pristranost koaksijalnog kabla, za ograničenje za ograničenje za prigušivanje, a zavojnica za prigušivanje na dimenzioniranom bakrenu žicu na feritnom jezgru kako bi se spriječilo da se radio signal spriječi da se učini radio signal.
Prebacivanje performansi
Kada se PIN diode koriste kao sklopke, imaju brze mogućnosti odgovora i mogu se prebaciti između provođenja i država za rezanje u kratkom vremenskom periodu. Istovremeno, njena niska impedancija kada je pristrana i velika impedancija kada se obrnuto pristrani napravi sklopni krug antene imaju karakteristike gubitka niskog umetanja i visoku izolaciju. Na primjer, u modulu za prebacivanje antene mobilnog telefona često se koriste četiri pinske diode za izgradnju jedno polni dvosobni strukturu. Prebacivanjem napona pristranosti, antena se može prebaciti između GPS-a i mobilnih frekvencijskih opsega, sa izolacijom većom od 30db i gubitak utikača koji se kontrolira u roku od 0,5 dB.
3, Slučaj aplikacije PIN diode u sklopnom krugu antene
VHF / UHF antenski sklopni krug
U specifičnom VHF / UHF antenom prebacivanju antene, provođenje i prekid pinskih dioda D1 i D2 kontroliraju prebacivanje antene. Kada se 5V DC kontrolni napon primjenjuje na pin Diod kroz koaksijalni kabel, ograničavač struje ograničava struju i choke zavojnicu sprječava uzemljenje RF-a. Kad se dioda vrši, odgovarajuća antena je povezana na krug; Kad se dioda isključi, odgovarajuća antena i krug su isključeni. Ova vrsta kruga ima jednostavnu strukturu i stabilne performanse, a široko se koristi u bežičnim komunikacijskim uređajima.
Odabir antene u multi antenskim sistemima
U multi antenskim sistemima, PIN diode mogu se koristiti za postizanje dinamičnog odabira antene. Na primjer, u LTE i 5G NR sistemima, tehnologija prebacivanja antene (TAS) može poboljšati performanse i efikasnost prenosa. Kraj prenose koristi algoritam odabira antene za odabir optimalne antene za prijenos podataka na temelju povratnih informacija o državi kanala (CSI) od kraja prijema. PIN dioda služi kao prekidač za kontrolu veze i isključenja odgovarajuće antene na temelju rezultata odabira, čime se postigne dinamički izbor antene.
Stvarni efekt aplikacije
U praktičnim primjenama, prebacivanje preklopnog kruga pinskih dioda značajno poboljšava performanse komunikacijskih sustava. Na primjer, u bežičnim komunikacijskim baznim stanicama se za prebacivanje i prijemne prijenosne diode koriste i pinske diode, prilagođavanje pojačanog izlaza napajanja i kontrolu prigušivanja signala. U MIMO antenskim sistemima, PIN diodni prekidači kontroliraju prijenos i prijem signala kanala antenskih kanala, postizanje prostornog raznolikosti i snopa i poboljšanje efikasnosti prenosa i opseg prenosnih učinkovitosti i opsega prenosa baznih stanica. Istovremeno, brzo prebacivanje karakteristika PIN dioda također udovoljavaju zahtjevima visoke komunikacije s visokim brzinama i smanjuju bitnu brzinu greške.
4, Dizajn i optimizacija kruga za prebacivanje antene PIN diode
Dizajn kruga
Prilikom dizajniranja kruga za prebacivanje diode antene, potrebno je razmotriti više faktora, uključujući izbor pinskih dioda, kontrolni način napona pristranosti i rasporeda i ožičenja kruga. Prilikom odabira, odgovarajući model PIN diode treba odabrati na osnovu određenih zahtjeva za aplikacije, uzimajući u obzir parametre kao što su napon napred, nazivni napon i maksimalno obrnuto strujanje. Način kontrole napona pristranosti trebao bi biti stabilan i pouzdan i u mogućnosti da ispuni zahtjeve brzog prebacivanja. Izgled i ožičenje kruga treba skratiti što je više moguće kako bi se izbjeglo pokupiti smetnje.
Optimizacija performansi
Da bi se optimizirali performanse klinastih krugova preklopnog kruga antene, mogu se poduzeti različite mjere. Na primjer, koristeći više diode s PIN-a paralelno za smanjenje ekvivalentnog otpora i poboljšati provodljivost kruga; Paralelni kondenzatori povezani su na oba kraja pin diode za poboljšanje karakteristika frekvencije; Optimizirajte upravljački algoritam pristranog napona za poboljšanje tačnosti i efikasnosti odabira antene.
Izazovi i rješenja u praktičnim primjenama
U praktičnim primenima, klipovi za prebacivanje antene Pin Diode mogu se suočiti sa nekim izazovima, poput gubitka konkurentskih preklopki PIN diode na visokim frekvencijama, visokim voznim naponom i nedovoljnim životnim naponom i nedovoljnim životnim naponom. Može se poduzeti odgovarajuća rješenja za rješavanje ovih pitanja. Na primjer, u rasponu visokih frekvencija, MEMS prekidači mogu se smatrati za zamjenu PIN dioda; Smanjite vožnje napon optimiziranjem dizajna kruga; Usvajanje visokog - Kvalitetne diode i razumne mjere disipacije topline za proširenje njihovog servisnog vijeka.
https://www.trrrsemicon.com/diode 29Dan{{2.