Как оптимизировать параметры емкости диодов в радиочастотной связи?

1, Анализ характеристик диодной емкости
(1) Состав конденсатора и частотная реакция
The capacitance of a diode is composed of barrier capacitance (CB) and diffusion capacitance (CD). When conducting forward, CD dominates and its value increases with the increase of current; When the reverse cutoff occurs, CB dominates. In high-frequency scenarios, the equivalent capacitance of the diode can reach 5-15pF (frequency>100 МГц), что может привести к отказу радиочастотного модуля. Например, модуль PA определенной базовой станции 5G испытывал снижение производительности EVM на 2,3% из -за чрезмерной диодной емкости. После оптимизации параметров емкости производительность была восстановлена.
(2) Характеристики варакторного диода
Значение емкости диода варктора варьируется в зависимости от напряжения обратного смещения, а характерная кривая его емкости (C - V) определяет диапазон настройки и линейность. Коэффициент емкости типичного варакторного диода составляет 2 - 20. Например, когда обратное напряжение смещения определенной модели изменяется с -2 В до -20 В, емкость может быть уменьшена с 30pf до 5pf, а соотношение варакора может достичь 6. При конструкции осциллятора, контролируемого напряжением (VCO) необходимо выбрать соответствующий соотношение варната на основе диапазона настройки. Например, для частот ниже 600 МГц предпочтительнее средних моделей Q-значения, таких как BBY52, в то время как для частот между 1-6 ГГц, SMV1405 и MA46H рассматриваются серии.
(3) Характеристики диода PIN
Когда контактный диод пережит вперед, концентрация носителя в слое I увеличивается, а сопротивление уменьшается; Когда обратное смещение, сопротивление слоя I увеличивается, что приводит к высоким импедансом. Его емкостные характеристики тесно связаны с I - шириной слоя и напряжением смещения. Например, диод PIN имеет емкость 0,5PF при нулевом смещении, а когда напряжение обратного смещения увеличивается до -10 В, емкость падает до 0,2PF. В конструкции радиочастотного переключателя необходимо выбрать соответствующий выводной диод на основе скорости переключателя и требований к изоляции.
2, Стратегия оптимизации для параметров конденсатора
(1) Оптимизация выбора компонентов
Высокочастотные применения: диоды Шоттки являются предпочтительными для радиочастотных звеньев, причем CB составляет всего 0,5PF, а скорость переключения до наносекунд. Например, схема настройки антенны мобильного телефона использует диоды Шоттки для достижения эффективной обработки высоких сигналов частотных сигналов-.
Сценарий управления напряжением: частотная настройка достигается с использованием вариантных диодов. Например, оборудование базовой станции использует варакторные диоды с диапазоном емкости 0,63-2,67PF (изменение обратного напряжения 4 В) и значение Q 1000 при 900 МГц для удовлетворения требований высокой линейности.
Среда высокой температуры: выберите Ultra - Низкое сопротивление (0,4 Ом) и используйте миниатюру 0402 упакованные варакторные диоды. Например, спутниковая система связи использует такие диоды, которые по -прежнему имеют значение Q 500 при 2 ГГц, подходящее для высокого - частоты и высокой - температурных рабочих сред.
(2) Оптимизация конструкции схемы
Дизайн серии конденсаторов: в схемах настройки диодов с переменной емкостью сериальные конденсаторы могут снизить эффективную емкость и повысить точность настройки. Например, в определенной схеме VCO конденсатор 22PF подключен последовательно, что снижает эффективную емкость диода вактора и повышает точность регуляции частоты управления напряжением.
Назад к задней подключению: два варакторных диода подключены назад - к - обратно, чтобы подавить влияние сигналов RF на емкость. Например, беспроводная микрофонная схема использует этот метод соединения, который увеличивает емкость одного диода, одновременно уменьшая емкость другого диода, сохраняя постоянную полную емкость.
Сегментированная настройка: сегментированный контроль частотного диапазона достигается посредством переключающих диодов, снижая давление настройки на диодах вактора. Например, цепь колебания, контролируемая напряжением 40-70 МГц, принимает сегментированный метод регулировки для достижения грубой и тонкой настройки частот.
(3) Оптимизация температурной компенсации
Компенсация выбора: выберите переменную емкостное диод со встроенным - в температурной компенсации, такой как модель MA46H202, чья емкость меньше изменяется с температурой.
Компенсация схемы: компенсационная сеть создается с использованием NTC Thermistors, которые регулируют напряжение смещения в соответствии с изменениями температуры для поддержания стабильности конденсаторов. Например, определенная радиолокационная система использует этот метод, чтобы конденсатор колебался менее 5% в диапазоне от -40 градусов до 85 градусов.
3, соображения упаковки и макета
(1) Выбор упаковки
Низкие паразитические параметры: SOT - 23 Упаковка снижает паразитическую индуктивность на 30% по сравнению с упаковкой SOD-323, а упаковка Flip Chip может снизить индуктивность последовательности до 0,1NH. Например, высокочастотная схема с использованием варакторного диода в упаковке Flip Chip снижает паразитическую индуктивность и повышает целостность сигнала.
Миниатюризация: 0402 Упаковка подходит для высокой - частоты и высокой - температурных рабочих сред. Например, в миллиметровом радиолокационном радаре используется 0402 упакованных вариантных диодов для удовлетворения требований пространства и производительности.
(2) Оптимизация макета печатной платы
Заземление через: расстояние между заземлением через и штифтом не должно превышать 0,3 мм, чтобы уменьшить импеданс заземления. Например, модуль PA определенной базовой станции 5G улучшил индекс EVM, оптимизируя планировку заземляющих VIAS.
Импеданс маршрутизации: управляйте импедансом маршрутизации линии управления для поддержания 50 Ом, уменьшая отражение сигнала. Например, определенная РЧ -схема использует линии микрополосков с управлением импедансом 50 Ом, что улучшает целостность сигнала.
Экранирование и изоляция: экранирование плоскостей замыкания и сетки заземляющих средств используются для уменьшения электромагнитных помех. Например, модуль беспроводной зарядки определенного мобильного телефона использует этот метод для повышения точности адаптивной корректировки резонансной частоты.
4, проверка теста и проверка параметров
(1) Тестирование параметров конденсатора
Анализатор векторного сети: используйте анализатор векторной сети для измерения параметров S диодов и получения фактической емкости и значений Q. Например, определенная система отбора проверяет, соответствуют ли диапазон емкости и Q значение варакторного диода, измеряя параметр S.
Тестирование температуры. Проверьте стабильность температуры конденсатора в диапазоне -40 градусов до 125 градусов, чтобы гарантировать, что он может нормально функционировать в экстремальных средах. Например, определенное промышленное оборудование подвергается тестированию температуры, чтобы проверить, находится ли колебания емкости диода варактора в пределах допустимого диапазона.
(2) Проверка производительности цепи
Проверка диапазона настройки: убедитесь, соответствует ли диапазон настройки диода вактора с помощью требований к проекту с помощью фактического тестирования схемы. Например, определенная схема VCO проверяет, покрывает ли ее диапазон настройки частот целевой полосу частот путем настройки напряжения смещения.
Проверка шума и искажения: измерьте фазовый шум и гармоническое искажение цепи, чтобы гарантировать, что оптимизация параметров емкости диода не вводила дополнительного шума или искажения. Например, определенная радиолокационная система проверяет, соответствует ли оптимизация емкости диода варктора путем измерения фазового шума.
https://www.trrsemicon.com/transistor/pnp__mbertransistors-2sc1037.html