Kako odabrati visoko - frekvencijske diode u komunikacijskim aplikacijama?

一, odnos mapiranja između osnovnih tehničkih parametara visokog - frekvencijskih dioda i komunikacijskih scenarija
1. Vrijeme obnavljanja (TRR): "prag brzine" visokog - frekvencijski prekidači
Brzo prebacivanje visokog - frekvencijskih signala zahtijeva da diode dovrše tranziciju između kondukcijskih i rezonacija unutar nanosekundi. Uzimanje preklopnog kruga od 5G bazne stanice PA (pojačalo napajanja), ako se koristi uobičajena ispravljačka dioda sa TRR =100 NS, na frekvencijskom opsegu od 28GHz, svaki će se ciklus prebacivanja proizvesti oko 0,3% izobličenja signala, što rezultira EVM-om (amplituda EVM-a) veće od standardnog. TRR ultra brze diode za oporavak (UFRD) može biti niže kao 10ns, a stopa izobličenja može se smanjiti na 0,003% u istoj frekvencijskom opsegu, sastanku 3GPP-ovih zahtjeva za kvalitet signala 5G NR.
Prijedlog odabira:
Komunikacija milimetra talasa (iznad 24GHz): prioritet ufrd ili schotty diodu (SBD) s TRR-om manje ili jednakom 5ns;
Sub-6GHz frekvencijski pojas: može se koristiti Dioda brzog oporavka (FRD) sa TRR =20-50 ns;
Avoid using ordinary diodes with Trr>100ns, osim ako se ne primenjuje na nisku - frekvenciju (<1MHz) scenarios.
2. Spojni kapacitet (CJ): "nevidljivi filter" za frekvenciju visokog -
Spojni kapacitet diode i parazitskog induktivnosti kruga formira LC rezonantni krug, koji može prouzrokovati odraz signala ili prigušivanje u visokom frekvencijskom rasponu. Uzimajući KA bend (26.5-40GHz) pretvarač za satelitsku komunikaciju kao primjer, ako se koristi Dioda detekcije CJ =5 PF, gubitak umetanja na frekvencijskoj tački od 30 GHz može dostići 3DB, što rezultira smanjenjem od 50%. Korištenjem Schottky Diode sa CJ<0.5pF, the loss can be controlled within 0.5dB.
Prijedlog odabira:
RF front-end (>1GHz): Odaberite SBD ili PIN diode sa CJ-om<1pF;
Obrada baznog pojasa (<100MHz): Acceptable FRD of Cj=5-10pF;
Provjerite utjecaj spojnog kapaciteta na integritet signala kroz tri - dimenzionalna elektromagnetska simulacija (poput HFSS).
3. Naprijed Pad napona (VF): "ručica ključa" za dizajn snage niskog ({1}}
U IOT komunikacijskim modulima koji se napajaju baterije, potrošnja energije dioda može prelaziti 30%. Uzimanje kruga prekidača napajanja NB IOT modula kao primjer, ako se koristi silikonska dieda s VF =0.7 V, potrošnja energije na 10mA struja je 7MW; Dok koristite Schottky Diod s VF =0.2 V, potrošnja energije može se smanjiti na 2MW, značajno produžavajući vijek trajanja baterije.
Prijedlog odabira:
Scenarij niskog napona (<5V): prioritize SBD with Vf<0.4V;
High voltage scenario (>100V): Prihvatljivo FRD / UFRD sa VF =1-2 V;
Obratite pažnju na trgovinu - između VF i TRR-a: neki ultra {- niski VF diode mogu žrtvovati TRR performanse.
2, diferencirana strategija odabira za komunikacijske podsisteme
1. RF front - Kraj: "Dominantno polje" Schottky Diodes
Na RF frontu - kraj 5G baznih stanica, Schottky Diode preferirani su izbor za miksere, detektore i ograničenja zbog njihove brzine ultra brzo prebacivanja (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:
Mikser: Upotreba nelinearnih karakteristika SBD-a za postizanje pretvorbe frekvencije;
Detektor: Izvucite informacije o koverti RF signala;
Limiter: štiti niske pojačale buke (LNA) iz jakih nagrada signala.
2. Obrada osnovne pojase: "Trošak - efektivni izbor" za brze diode oporavka
U krugovima za obradu baznih pojačavanja, brze diode za oporavak (FRDS) postali su glavni izbor za uzorkovanje ADC i držanje, pretvorbu logičke razine i druge scenarije zbog izbalansiranih performansi i troškova. Na primjer, Weishi's ByV26E serije FRD može izdržati 1A struju na preklopni frekvenciji od 100kHz, sa vremenom obrnutog oporavka od samo 50ns i cijene samo jedan - treći dioide.
Tipične aplikacije
ADC uzorkovanje i držanje: Upotreba brzih preklopnih karakteristika FRD-a za smanjenje grešaka uzorkovanja;
Pretvaranje logičkog nivoa: postizanje kompatibilnosti između TTL i CMOS nivoa;
Zaštita snage: Sprečite oštećenje kruga uzrokovane obrnutom priključkom ili prenapona.
3. Mikrovalna pećnica i milimetarski val: "varijabilni artefakt impedance" PIN dioda
U scenariji mikrovalnog / milimetra valova poput radara i elektronskog ratovanja, pinske diode postaju temeljne komponente faznih mjenjača, preklopne matrice i prigušivače prilagođavanjem impedancije putem napona privrštavanja. Na primjer, Stmicroelektronika 'HSMP - 3890 serija može postići gubitak umetanja od 0,1dB i izolacija 40dB u frekvencijskom opsegu od 10GHz, ispunjavajući zahtjeve vojnog radara za preklopke visokih performansi.
Tipične aplikacije:
PIHALNI RADAR RADAR: Brzo skeniranje snopa postignuto putem PIN dioda;
Satelitska komunikacija: Izgradnja matrice visoke izolacijske sklopke pomoću PIN dioda;
Instrument za testiranje: Kao komponenta kalibracije za vektorske mrežne analizatore.
3, nevidljive zamke i strategije izbjegavanja u izboru
1. Paket parazitski parametri: "visoka - frekvencijska prednost" SMD ambalaže
PIN induktivnost utikača - u diodama (kao što kao i uči - 41) može dostići 10h, što će uvesti 9,3 ω induktivnost u frekvencijskom opsegu od 1GHz, što rezultira prigušenjem signala. Parazitska induktivnost SMD paketa (poput Sod-123) je samo 1NH, a induktivnost se smanjuje na 0,6 ω u istom frekvencijskom opsegu, značajno poboljšavajući performanse visokog frekvencije.
Strategija izbjegavanja:
Prioritet SMD ambalaže (poput Sod-123, Sot-23);
Izbjegavajte korištenje dugih čepnih utikača - u paketima (kao što je DO-41, do 220);
Smanjite parazitsku induktivnost putem optimizacije izgleda PCB-a (poput skraćenih dužina olova i povećanje prizemnih vijaka).
2. Temperaturna stabilnost: "Izazov za reverse curenja" Schottky dioda
Trenutačno obrnuto curenje (IR) Schottky Diode povećava se eksponencijalno temperaturom. Na primjer, dioda sa IR-om {=1 μ a u 25 stepeni može se povećati na 100 μ a u 85 stepeni, što je dovelo do značajnog povećanja potrošnje električne energije u krugu. IR temperaturni koeficijent dioda PN Junction-a je samo 1/10 onog od Schottky dioda.
Strategija izbjegavanja:
PN junction diodes are preferred for high temperature scenarios (>85 stepeni);
Ako se moraju koristiti Schottky Diode, temperatura raskršćenja treba smanjiti dizajnu disipacije topline;
Odaberite niske IR modele (kao što su Infineon's Bat62 serija, IR<0.1 μ A @ 25 ℃).
3. Rizik lanca opskrbe: "alternativna prilika" lokalizacije
Zbog geopolitičkih faktora, neke uvezene frekvencijske diode {- serije (poput Anson-a MBR serije) suočavaju se sa rizikom prekida ponude. Domaći proizvođači poput Suzhou Gude i Changdian tehnologije postigli su nezavisnu kontrolizivost proizvoda poput Schottki dioda i frda. Na primjer, SS14 SHOTTKY GUDE SS14 Schottky Diode može u potpunosti zamijeniti uvozne modele u pogledu performansi, a ciklus opskrbe je skraćen na 4 tjedna.
Strategija izbjegavanja:
Uspostaviti listu domaćeg uređaja zamijeniti i provoditi redovne testove u odnosu na performanse;
Uspostaviti stratešku saradnju sa domaćim proizvođačima kako bi se osigurala sigurnost lanca opskrbe;
Obratite pažnju na industrijski trendove i pravovremeno prilagodite strategije odabira.
4, budući trend: "Smjer tehnološke evolucije" visokog - frekvencijskih dioda
1. Materijalne inovacije: "Visoka frekvencija" iz silikonskih karbidnih (sic) dioda
Visoka mobilnost elektrona (1000cm ² / v · s) i široki pojasni (3,3EV) karakteristike SiC materijala čine ga idealnim materijalom za visoke - frekvencijske diode. Na primjer, SCT2080KE serija SIC Sct2080ke serije može izdržati 10a struje na preklopni frekvenciji od 1MHz, s obrnutim vremenom oporavka u blizini nule, čineći ga pogodnim za efikasan dizajn napajanja u baznim stanicama 5G.
2 Integracija: prekogranična integracija dioda i MEM-a
Razvoj komunikacijskih sustava prema minijaturizaciji i integraciji, integracija dioda i MEM-ova (Micro Electro mehanički sustavi) postala je novi trend. Na primjer, ADI-jev HMC serijski serijski mjenjači serije C090 mogu postići fazni kontrola faze od 360 stupnjeva u frekvencijskom opsegu od 363z, s samo zapreminom 1/5 tradicionalnih rješenja.
3. Inteligencija: "Self - funkcija nadgledanja dioda
U budućnosti, visoke razine frekvencijske diode mogu integrirati temperaturne i naponske senzore za postizanje samog [{1}} nadgledanja i prilagodbe. Na primjer, Infineon razvija "Inteligentnu Schottky Diodu" koja može nadgledati temperaturu spojnica u stvarnom {- vrijeme kroz izgrađenu - u senzorima i optimizirati performanse podešavanjem pristranog napona, značajno poboljšanje pouzdanosti sustava.