Πώς να χρησιμοποιήσετε τις δίοδοι για τον έλεγχο της μεροληψίας των ενισχυτών ισχύος επικοινωνίας;

一, η τεχνική αρχή και η βασική αξία του ελέγχου μεροληψίας διόδων
1. Μηχανισμός αντιστάθμισης θερμοκρασίας: Επίλυση του προβλήματος της θερμικής παραμόρφωσης
Όταν ένας ενισχυτής ισχύος είναι σε λειτουργία, μια αύξηση της θερμοκρασίας διασταύρωσης του τρανζίστορ μπορεί να προκαλέσει μείωση της τάσης ON (VBE), η οποία με τη σειρά της προκαλεί μετατόπιση στατικού σημείου λειτουργίας, με αποτέλεσμα τη διασταύρωση και την επίτευξη συμπίεσης. Με την κατασκευή ενός βρόχου αρνητικής ανάδρασης, οι δίοδοι μπορούν να επιτύχουν δυναμική αντιστάθμιση προκατάληψης. Για παράδειγμα, στην κατηγορία Α και Β συμπληρωματικών συμμετρικών ενισχυτών ισχύος, δύο δίοδοι συνδέονται σε σειρά ως κυκλώματα προκατάληψης και η σταγόνα τάσης προς τα εμπρός μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας, η οποία απογειώνεται ακριβώς η μετατόπιση της θερμοκρασίας του τρανζίστορ VBE. Τα πειραματικά δεδομένα δείχνουν ότι ο ενισχυτής που χρησιμοποιεί αντιστάθμιση διόδων μειώνει την παραμόρφωση της διασταύρωσης σε μικρότερη από 0,1% σε ευρεία κλίμακα θερμοκρασίας -40 βαθμού έως 125 βαθμών, το οποίο είναι 10 φορές υψηλότερο από το μη αντισταθμισμένο κύκλωμα.
2. Ρύθμιση δυναμικής μεροληψίας: εξισορρόπηση της απόδοσης και γραμμικότητας
Στους ενισχυτές ισχύος της κατηγορίας C, οι διόδους λειτουργούν σε συνδυασμό με ποτενσιόμετρα και δίκτυα αντιστάσεων για να επιτευχθούν ακριβής έλεγχος της γωνίας αγωγιμότητας. Όταν αυξάνεται η ισχύς του σήματος εισόδου, αυξάνεται η πτώση της τάσης προς τα εμπρός της διόδου, προκαλώντας τη μείωση της τάσης μεροληψίας βάσης, μειώνοντας έτσι τη γωνία ροής ρεύματος και καταστέλλει τη μη γραμμική παραμόρφωση. Μετά την υιοθέτηση αυτού του σχήματος, ένας ενισχυτής κατηγορίας C στη ζώνη συχνοτήτων 2.4GHz βελτιστοποίησε την τρίτη παραμόρφωση διατροπής (IMD3) από το -25DBC έως -38DBC σε ισχύ 20W, διατηρώντας παράλληλα μια απόδοση άνω του 65%.
3. Μηχανισμός ευφυούς προστασίας: Αποτροπή υπερφόρτωσης συσκευών
Στις μονάδες επικοινωνίας κύματος χιλιοστού κύματος, οι δίοδοι Schottky χρησιμοποιούνται ευρέως σε κυκλώματα προστασίας υπέρτασης λόγω της ταχύτητας απόκρισης του νανοδευτερόλεπτου. Όταν το πλάτος του σήματος εισόδου υπερβαίνει το κατώφλι, η δίοδος διεξάγει γρήγορα διακλάδωση, σφίγγοντας την τάση συλλέκτη του τρανζίστορ μέσα σε ένα ασφαλές εύρος. Μετά την υιοθέτηση αυτού του σχήματος σε έναν ορισμένο ενισχυτή ζώνης συχνοτήτων 28GHz, η αύξηση της θερμοκρασίας της συσκευής μειώθηκε από 120 μοίρες σε 45 μοίρες όταν η ισχύς εισόδου αυξήθηκε ξαφνικά στα 35dBM, επεκτείνοντας σημαντικά τη διάρκεια ζωής της συσκευής.
2, τυπικά σενάρια εφαρμογής του ελέγχου μεροληψίας διόδων
1. 5 G Σταθμός βάσης RF μπροστά - end: High - ενσωμάτωση πυκνότητας και χαμηλή - σχεδιασμός ισχύος
Σε τεράστιους σταθμούς βάσης MIMO, οι ενισχυτές ισχύος GAN χρησιμοποιούν τα τρανζίστορ NMOS που συνδέονται με τη δίοδο ως κυκλώματα προκατάληψης για τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας μέσω της τρέχουσας τεχνολογίας επαναχρησιμοποίησης. Για παράδειγμα, η μονάδα ενισχυτή ισχύος μιας συγκεκριμένης συστοιχίας κεραίας μοντέλου 64T64R, μετά τη χρήση της μεροληψίας σύνδεσης διόδου, μειώνει το στατικό ρεύμα από 1,2Α σε 0,4Α και υποστηρίζει τον δείκτη EVM (πλάτος διανυσμάτων σφάλματος) καλύτερα από 1,5% κάτω από 256qam διαμόρφωση, πληρούν τις απαιτήσεις των προτύπων 3GPP.
2. Δορυφορική επικοινωνία σταδιακά συστοιχία: ευρεία θερμοκρασία και σχεδιασμός υψηλής αξιοπιστίας
Η μονάδα T/R στο δορυφορικό φορτίο χαμηλής τροχιάς πρέπει να λειτουργεί σταθερά σε ένα περιβάλλον που κυμαίνεται από -55 βαθμούς έως 125 βαθμούς. Ένας ενισχυτής ισχύος KA (26,5-40GHz) χρησιμοποιεί ένα σύνθετο κύκλωμα μεροληψίας που αποτελείται από μια δίοδο zener και ένα θερμίστορ. Παρακολουθεί τη θερμοκρασία διασταύρωσης σε πραγματικό χρόνο και ρυθμίζοντας την τάση μεροληψίας, η διακύμανση του κέρδους ελέγχεται εντός ± 0,2dB. Σε δεδομένα δοκιμών τροχιάς δείχνει ότι αυτή η λύση έχει αυξήσει το MTBF (μέσος χρόνος μεταξύ των αποτυχιών) της συσκευής σε πάνω από 15 χρόνια.
3. Οχήματος V2X Επικοινωνία: Εξισορρόπηση anti - παρεμβολή και υψηλή απόδοση
Στο C - v2x module επικοινωνίας, οι δίοδοι ακίδων χρησιμοποιούνται στο κύκλωμα αυτόματου ελέγχου κέρδους (AGC). Όταν η ληφθείσα ισχύς σήματος αλλάζει από -110dBM σε -20dBM, η διόδους PIN ρυθμίζει δυναμικά το κέρδος του ενισχυτή εντός της περιοχής 40dB αλλάζοντας την ισοδύναμη αντίσταση. Μετά την υιοθέτηση αυτού του συστήματος, ένα ορισμένο νέο ενεργειακό όχημα μείωσε το ποσοστό σφάλματος επικοινωνίας από 10 ⁻ ³ σε 10 ⁻ σε πολύπλοκα ηλεκτρομαγνητικά περιβάλλοντα όπως σήραγγες και υπερχείλιση, μειώνοντας παράλληλα την κατανάλωση ενέργειας κατά 30%.
3, Τάσεις Τεχνολογικής Εξέλιξης και Εξερεύνηση Frontier
1. Τεχνολογία ετερογενούς ενσωμάτωσης: σπάσιμο της συμφόρησης της συμβατότητας της διαδικασίας
Σε απάντηση της ασυμβατότητας μεταξύ των διαδικασιών GAN ​​και CMOS, μια συγκεκριμένη επιχείρηση έχει αναπτύξει ένα διάλυμα τριών - διαστάσεων ετερογενών ενσωμάτωσης: ενσωμάτωση μιας συστοιχίας διόδων 0,15 μm GaN σε ένα υπόστρωμα CMOS 45NM μέσω τεχνολογίας συγκόλλησης μικρο -χτύπημα. Αυτό το σχήμα επιτυγχάνει μια απόδοση προστιθέμενης ισχύος (PAE) 58% στη ζώνη X - (8 - 12 GHz), η οποία είναι 18 ποσοστιαίες μονάδες υψηλότερες από το ενσωματωμένο σχήμα ενός chip. Έχει εφαρμοστεί στο σχεδιασμό των ωφέλιμων φορτίου ραντάρ.
2. Έλεγχος ευφυής προκατάληψη: Ο αλγόριθμος AI δίνει τη δυναμική βελτιστοποίηση
Μια ερευνητική ομάδα εφάρμοσε αλγόριθμους εκμάθησης βαθιάς ενίσχυσης για τον έλεγχο της μεροληψίας ενισχυτή ισχύος, τη δυναμική ρύθμιση της τάσης μεροληψίας της διόδου με την παρακολούθηση των χαρακτηριστικών του σήματος εισόδου σε πραγματικό χρόνο- (όπως η μέση αναλογία μέσου όρου, η φασματική κατανομή). Τα πειραματικά δεδομένα δείχνουν ότι κάτω από τη διαμόρφωση 64QAM, αυτό το σχήμα βελτιστοποιεί το ACPR (γειτονική αναλογία ισχύος καναλιού) κατά 3DB και βελτιώνει την αποτελεσματικότητα κατά 5 ποσοστιαίες μονάδες.
3. Νέες δίοδοι υλικών: Επεκτονία των ορίων υψηλής - Εφαρμογές συχνότητας
Οι δίοδοι ετεροβιδίου Graphene έχουν πραγματοποιήσει ανακαλύψεις στην έρευνα επικοινωνίας Terahertz λόγω των μηδενικών χαρακτηριστικών τους. Η συσκευή που αναπτύχθηκε από ένα συγκεκριμένο εργαστήριο επιτυγχάνει αναλογία μεταγωγής άνω των 1000 στη ζώνη συχνοτήτων 0,3thz και ένας χρόνος απόκρισης μειώνεται στο επίπεδο femtosecond. Αυτή η συσκευή μπορεί να ενσωματωθεί σε μάρκες απεικόνισης Terahertz για χρήση σε συστήματα επιθεώρησης ασφαλείας σταθμών 6G σταθμών βάσης, με ανάλυση 0,05mm, η οποία είναι 20 φορές υψηλότερη από τα παραδοσιακά συστήματα κύματος χιλιοστών.
4, η μετατόπιση της μεθοδολογίας του σχεδιασμού
1. Προσομοίωση συνεργασίας πολλαπλών φυσικών πεδίου
Στο σχεδιασμό μιας μονάδας επικοινωνίας κύματος χιλιοστού, χρησιμοποιήθηκαν η πλατφόρμα προσομοίωσης ANSYS HFSS και ICEPAK Joint Morlic Assure για την εκτέλεση 3D μοντελοποίησης των διόδων SIC. Με τη βελτιστοποίηση της διάταξης των καναλιών διάχυσης θερμότητας, η θερμοκρασία διασταύρωσης μειώθηκε από 150 βαθμούς σε 120 μοίρες, ενώ ελέγχει την παραμόρφωση των αρμών συγκόλλησης που προκαλούνται από θερμική τάση εντός 0,3 μm, εξασφαλίζοντας αξιόπιστη λειτουργία της συσκευής εντός ευρείας θερμοκρασίας από -55 βαθμούς έως 125 βαθμούς.
2. Κατασκευή της βιβλιοθήκης παραμετροποιημένου μοντέλου
Ένας ορισμένος κατασκευαστής της EDA έχει αναπτύξει μια βιβλιοθήκη μοντέλων μπαχαρικών που περιέχει πάνω από 500 παραμέτρους για έναν νέο τύπο διόδου. Αυτή η βιβλιοθήκη καλύπτει δεδομένα όπως οι παραμέτρους S - παραμέτρους και θόρυβος κάτω από διαφορετικές θερμοκρασίες (-40 βαθμούς έως 175 βαθμούς) και συνθήκες προκατάληψης και υποστηρίζει την άμεση πρόσβαση σε εργαλεία mainstream όπως διαφημίσεις και ρυθμό. Στο σχεδιασμό ενός μικρού σταθμού βάσης 5G, η εφαρμογή αυτής της βιβλιοθήκης μοντέλου μείωσε τον κύκλο επανάληψης του σχεδιασμού από 10 εβδομάδες σε 4 εβδομάδες και αύξησε το ποσοστό επιτυχίας μιας παραγωγής τσιπ στο 95%.
3. Σχεδιασμός για τη βελτιστοποίηση κατασκευής (DFM)
Μια συγκεκριμένη επιχείρηση έχει καθιερώσει μια βιβλιοθήκη κανόνων DFM για μικροαφυλίες συσκευασμένες στο 008004 (0.3mm × 0.15mm):
Απόσταση μαξιλαριών: μεγαλύτερη ή ίση με 30 μm
Πάχος πλέγματος χάλυβα: 0,06mm ± 0,005mm
Θερμοκρασία μέγιστης θερμοκρασίας αναδημιουργίας: 240 βαθμοί ± 3 μοίρες
Με τη βελτιστοποίηση των παραμέτρων εκτύπωσης πάστα συγκόλλησης, ο ρυθμός κενής συγκόλλησης μειώθηκε από 12% σε κάτω από 2%, ικανοποιώντας τις απαιτήσεις του AEC {{2} q101 πρότυπο για τα ηλεκτρονικά αυτοκινήτων.
https://www.trrsemicon.com/transistor/npn {{2