Насколько линейность пин -диодов влияет на качество связи?

Анализ линейных характеристик диода PIN
1. Способ линейности определения и тестирования
Линейность относится к степени линейной взаимосвязи между выходным сигналом устройства и входным сигналом, обычно характеризующимся параметрами, такими как точка сжатия 1DB (P1DB) и третий - порядка точки пересечения межмодуляции (IP3). Методы тестирования включают в себя тестирование двойного тона (применяя два равной амплитуды высокой - частотных сигналов) и тестирование анализатора сети вектор. Принимая серию Avago HSMP-381X в качестве примера, его IP3 может достигать +50 DBM, что на 15 дБ выше, чем обычные диоды Шоттки.
2. Нелинейный механизм генерации
Нелинейность пин -диодов в основном происходит от:
Внутренняя рекомбинация носителя слоя: время жизни несущего слоя I составляет около 10NS, а неполный процесс рекомбинации при высоком - частотных сигналах приводит к нелинейности.
Модуляция емкости соединения: когда обратная смещение, емкость соединения изменяется с напряжением, генерируя AM - преобразование PM под действием радиочастотных сигналов.
Тепловой эффект: высокие сигналы мощности вызывают повышение температуры соединения с скоростью падения прямого напряжения на -2 мВ/ градус.
3. влияющие факторы
I - Толщина слоя: чем толще i - слой, тем дольше время транзита носителя и тем ниже нелинейность. I - толщина слоя HSMP - 3816 достигает 10 мкм, и его линейность лучше, чем у устройств с толщиной I-слоя 3 мкм.
Ток смещения: когда ток передового смещения увеличивается с 1MA до 10 мА, IP3 увеличивается примерно на 6 дБ.
Температура: В пределах температурного диапазона -40 градусов до +85 степень, изменение IP3 устройства может достигать ± 3 дБ.
Влияние линейности на качество связи
1. искажение сигнала
Амплитудное искажение: нелинейные выборы приводит к искажению оболочки сигнала и ухудшение частоты ошибок битов (BER). В течение 16 кварталов модуляция на каждые 10 дБ уменьшается IP3, BER увеличивается на один порядок.
Фазовое искажение: am - ПМ Преобразование вызывает вращение созвездий, влияя на производительность демодуляции. В системе 64QAM для каждого увеличения фазового шума на 1 градусе EVM ухудшается на 0,5%.
2. Интермодуляция помех
Интермодуляция третьего порядка (IM3): при тестировании двойного тона продукты IM3 могут попасть в приемную полосу частоты. На базовых станциях FDD частота различий между продуктами IM3 и сигналами локального генератора может мешать восходящей линии связи.
Поперечная модуляция (XM): Сильные интерференционные сигналы модулируются на полезные сигналы через нелинейные устройства. В системах Wi Fi 6e продукты XM могут привести к снижению 20 дБ в смежном соотношении интерференции канала (ACIR).
3. Сжатие динамического диапазона
Точка сжатия 1DB: когда входная мощность превышает P1DB, рост выходной мощности замедляется. В радарных приемниках на каждые 1DB уменьшение P1DB максимальное обнаруживаемое расстояние уменьшается на 6%.
Эффект блокировки: сильные интерференционные сигналы насыщают передний конец приемника, что приводит к снижению чувствительности. В 5G NR -системах блокирующие сигналы могут ухудшить чувствительность на 30 дБ.
Анализ применения в отрасли
1. 5 g базовая станция RF Switch
Определенный производитель оборудования использует контактный диод серии HSMP-3816 для разработки радиочастотных переключателей, достигая:
Потеря вставки: 0,3 дБ (типичное значение)
Уровень изоляции: 45 дБ
IP3: +52 DBM
По сравнению с традиционными переключателями GaAs Mesfet, продукт интермодуляции уменьшается на 15 дБ, что приводит к увеличению радиуса покрытия базовой станции на 8%.
2. аттенюатор спутниковой связи
В определенной спутниковой полезной нагрузке используется аттенюатор переменной диода PIN -кода для достижения:
Диапазон затухания: 0-30 дБ
Плохость затухания: ± 0,5 дБ
IP3: +48 DBM
В режиме работы Multi Carrier EVM был оптимизирован с 3,5% до 1,2%, что отвечает требованиям стандарта DVB - S2X.
3. Ограничитель радиолокационной системы
Радар с поэтапным массивом использует ограничитель диода для достижения:
Ограничивающий порог: +20 DBM
Потеря вставки: 0,8 дБ
Время восстановления: 10NS
В сильных интерференционных средах фронт - конечная эффективность защиты приемника увеличивается на 90%, а вероятность обнаружения целей увеличивается на 15%.
Стратегия оптимизации и технологический прогресс
1. Оптимизация уровня устройства
Материальные инновации: используя диоды на основе карбида (SIC), напряжение разбивки увеличивается до 1200 В, а IP3 может достигать +60 DBM.
Структурная конструкция: Разработайте три - интегрированный диод размерного штифта с уменьшенной емкостью соединения 0,2PF и AM - коэффициента преобразования PM менее 0,5 градуса /дБ.
2. Оптимизация уровня схемы
Компенсация смещения: цепь смещения температурной компенсации используется для обеспечения того, чтобы колебание IP3 в диапазоне температур в -40 градусов до +85 степень меньше ± 1 дБ.
Метод линеаризации: введение в петлю отрицательной обратной связи в аттенуаторе оптимизировать плоскостность ослабления до ± 0,2DB.
3. Оптимизация уровня системы
Цифровое предварительное искажение (DPD): в сочетании с нелинейной моделью диода PIN -диода ACLR передатчика увеличивается на 25 дБ.
Адаптивное управление: динамически отрегулируйте ток смещения на основе мощности сигнала для увеличения P1DB на 3DB.
https://www.trrsemicon.com/transistor/small__mallbemallbemall_smallblimble