Qual é o método de coordenação entre diodos e transistores em sistemas de comunicação?

Comparação de características básicas entre diodos e transistores
1. Características principais dos diodos
Condutividade unidirecional: a junção PN conduz quando polarizada diretamente e desliga quando polarizada reversamente, com uma queda de tensão direta típica de 0,6-0,7 V para diodos de silício.
Características não lineares: em aplicações de alta-frequência, a capacitância da junção dos diodos varia com a tensão, levando à conversão AM-PM e à distorção de intermodulação.
Características de baixo ruído: Os diodos Schottky são a escolha preferida para detecção e mistura de RF devido à sua baixa tensão de barreira (0,15-0,3V).
2. Características principais dos transistores
Amplificação de corrente: Os transistores de junção bipolar (BJTs) controlam a corrente do coletor através da corrente de base, com um ganho de corrente típico de 100-500.
Controle de tensão: Os transistores de efeito de campo (FETs) controlam a corrente de dreno através da tensão da porta e possuem alta impedância de entrada e características de baixo consumo de energia.
Características de comutação: a resistência de ativação do MOSFET pode ser tão baixa quanto m Ω, adequada para fontes de alimentação de comutação de alta-frequência e interruptores de RF.
A coordenação entre diodos e transistores
1. Operação colaborativa em circuitos misturadores
Misturador de diodo duplo balanceado: Ele usa quatro diodos para formar uma estrutura em anel, misturando sinais de RF com sinais de oscilador local para gerar sinais de frequência intermediária. As características não lineares dos diodos são a chave para alcançar a conversão de frequência.
Amplificador de transistor em cascata: Na saída do misturador, um amplificador de transistor é usado para amplificar o sinal de frequência intermediária e compensar a perda de inserção do misturador de diodo. Por exemplo, na banda de frequência de 3,5 GHz, a perda de inserção de um misturador de diodo é de cerca de 6dB, que pode ser compensada em até 1dB por meio de um amplificador de transistor.
2. Projeto colaborativo em circuitos de comutação de RF
Chave de diodo PIN: utiliza as características de condução direta e corte reverso dos diodos PIN para obter controle liga/desliga de sinais de RF. Na banda de frequência de 3,5 GHz, a perda de inserção dos interruptores de diodo PIN pode ser tão baixa quanto 0,3 dB e o isolamento pode chegar a 45 dB.
Circuito acionado por transistor: Ao controlar a corrente de polarização do diodo PIN através de um transistor, é obtida uma comutação rápida dos estados da chave. Por exemplo, usar MOSFET para acionar diodos PIN pode reduzir o tempo de comutação para 10ns.
3. Aplicação colaborativa de circuitos de limitação e proteção de amplitude
Limitador de diodo: usando diodos PIN ou diodos Schottky para limitar sinais de interferência fortes e proteger o circuito a jusante. Na banda X-(8-12GHz), o limite do limitador de diodo PIN pode atingir+20dBm e o tempo de recuperação é inferior a 10ns.
Proteção contra sobrecorrente do transistor: Em circuitos de potência, os transistores são usados ​​para detectar corrente. Quando a corrente excede o limite, a energia é cortada através de um circuito de desvio de diodo para evitar danos ao equipamento.
4. Implementação Colaborativa em Circuitos Lógicos
Porta lógica de diodo: Utiliza a condutividade unidirecional dos diodos para alcançar funções lógicas básicas, como portas AND e portas OR. Por exemplo, um transistor multiemissor pode ser equivalente a um circuito de porta AND composto de diodos, realizando a lógica e a operação de múltiplos sinais de entrada.
Amplificação e modelagem de transistor: Na saída da porta lógica de diodo, um amplificador de transistor é usado para moldar e amplificar o sinal, melhorando a capacidade de acionamento. Por exemplo, em circuitos lógicos TTL, o estágio de saída do transistor pode aumentar o nível lógico de 0,7 V para 3,3 V, aumentando a capacidade de acionamento em mais de 10 vezes.
Análise de casos de aplicação na indústria
1. 5Front de RF da estação base G-
Projeto do misturador: Um misturador duplo balanceado de diodo é usado para misturar sinais de RF com sinais de oscilador local e emitir sinais de frequência intermediária. Amplifique o sinal de frequência intermediária através de um amplificador transistorizado, compense a perda de inserção e aumente a sensibilidade do receptor em 3dB.
Projeto do circuito de comutação: o interruptor de diodo PIN é usado para obter a comutação da antena, e o estado do interruptor é controlado pelo circuito de acionamento MOSFET para reduzir o tempo de comutação para dentro de 20ns, atendendo aos requisitos de comutação de intervalo de tempo 5G NR.
2. Terminal de comunicação via satélite
Design do limitador: O limitador de diodo PIN é usado para proteger o amplificador de baixo ruído (LNA) e evitar que sinais de interferência fortes danifiquem o LNA. O monitoramento em tempo real do status do limitador é obtido através de um circuito de detecção de transistor. Quando o limitador é ativado, a potência de transmissão é ajustada automaticamente para evitar interferências.
Gerenciamento de energia: Usando fonte de alimentação de comutação de transistor para obter uma fonte de alimentação eficiente, convertendo energia CA em energia CC através de circuito de retificação de diodo, fornecendo energia estável para terminais de satélite.
3. Sistema de radar
Proteção do receptor: O limitador de diodo PIN é usado para proteger a extremidade frontal do receptor, evitando que sinais de eco fortes danifiquem o LNA. A reinicialização automática do limitador é obtida através do circuito de controle do transistor, permitindo que o receptor restaure rapidamente seu estado de funcionamento.
Processamento de sinal: Um misturador de diodo é usado para misturar o sinal de eco alvo recebido com o sinal transmitido, gerando um sinal de frequência intermediária. Amplifique e filtre o sinal de frequência intermediária através de um amplificador transistor para extrair informações do alvo.
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