Quelle est la méthode de coordination entre les diodes et les transistors dans les systèmes de communication ?

Comparaison des caractéristiques de base entre les diodes et les transistors
1. Caractéristiques principales des diodes
Conductivité unidirectionnelle : la jonction PN conduit lorsqu'elle est polarisée en direct et s'éteint lorsqu'elle est polarisée en inverse, avec une chute de tension directe typique de 0,6 à 0,7 V pour les diodes au silicium.
Caractéristiques non linéaires : dans les applications à haute-fréquence, la capacité de jonction des diodes varie en fonction de la tension, entraînant une conversion AM-PM et une distorsion d'intermodulation.
Caractéristiques à faible bruit : les diodes Schottky sont le choix préféré pour la détection et le mélange RF en raison de leur faible tension de barrière (0,15-0,3 V).
2. Caractéristiques fondamentales des transistors
Amplification de courant : les transistors à jonction bipolaire (BJT) contrôlent le courant du collecteur via le courant de base, avec un gain de courant typique de 100 à 500.
Contrôle de tension : les transistors à effet de champ (FET) contrôlent le courant de drain via la tension de grille et ont une impédance d'entrée élevée et des caractéristiques de faible consommation d'énergie.
Caractéristiques de commutation : la résistance à l'état passant du MOSFET peut être aussi faible que m Ω, ce qui convient aux alimentations à découpage haute fréquence-et aux commutateurs RF.
La coordination entre diodes et transistors
1. Fonctionnement collaboratif dans les circuits mélangeurs
Mélangeur à double diode équilibrée : il utilise quatre diodes pour former une structure en anneau, mélangeant les signaux RF avec les signaux de l'oscillateur local pour générer des signaux de fréquence intermédiaire. Les caractéristiques non linéaires des diodes sont la clé pour réaliser une conversion de fréquence.
Amplificateur à transistor en cascade : A la sortie du mélangeur, un amplificateur à transistor est utilisé pour amplifier le signal de fréquence intermédiaire et compenser la perte d'insertion du mélangeur à diodes. Par exemple, dans la bande de fréquences de 3,5 GHz, la perte d'insertion d'un mélangeur à diodes est d'environ 6 dB, qui peut être compensée à 1 dB près via un amplificateur à transistor.
2. Conception collaborative dans les circuits de commutation RF
Commutateur à diode PIN : utilise les caractéristiques de conduction directe et de coupure inverse des diodes PIN pour obtenir un contrôle marche/arrêt des signaux RF. Dans la bande de fréquences de 3,5 GHz, la perte d'insertion des commutateurs à diode PIN peut être aussi faible que 0,3 dB et l'isolation peut atteindre 45 dB.
Circuit piloté par transistor : en contrôlant le courant de polarisation de la diode PIN via un transistor, une commutation rapide des états de commutation est obtenue. Par exemple, l'utilisation d'un MOSFET pour piloter des diodes PIN peut réduire le temps de commutation à 10 ns près.
3. Application collaborative de circuits de limitation d'amplitude et de protection
Limiteur de diodes : utilisant des diodes PIN ou des diodes Schottky pour limiter les forts signaux parasites et protéger le circuit aval. Dans la bande X-(8-12 GHz), le seuil limite du limiteur à diode PIN peut atteindre+20dBm et le temps de récupération est inférieur à 10 ns.
Protection contre les surintensités des transistors : Dans les circuits de puissance, les transistors sont utilisés pour détecter le courant. Lorsque le courant dépasse le seuil, l'alimentation est coupée via un circuit de dérivation de diode pour éviter d'endommager l'équipement.
4. Implémentation collaborative dans les circuits logiques
Porte logique de diode : utilise la conductivité unidirectionnelle des diodes pour réaliser des fonctions logiques de base telles que les portes ET et les portes OU. Par exemple, un transistor multi-émetteurs peut être équivalent à un circuit de porte ET composé de diodes, réalisant la logique et le fonctionnement de plusieurs signaux d'entrée.
Amplification et mise en forme du transistor : à la sortie de la porte logique de la diode, un amplificateur à transistor est utilisé pour façonner et amplifier le signal, améliorant ainsi la capacité de pilotage. Par exemple, dans les circuits logiques TTL, l'étage de sortie du transistor peut augmenter le niveau logique de 0,7 V à 3,3 V, augmentant ainsi la capacité de pilotage de plus de 10 fois.
Analyse de cas d'application industrielle
1. 5Avant RF de la station de base G-
Conception du mélangeur : un mélangeur à double équilibrage à diode est utilisé pour mélanger les signaux RF avec les signaux d'oscillateur local et produire des signaux de fréquence intermédiaire. Amplifiez le signal de fréquence intermédiaire via un amplificateur à transistor, compensez la perte d'insertion et augmentez la sensibilité du récepteur de 3 dB.
Conception du circuit de commutation : le commutateur à diode PIN est utilisé pour réaliser la commutation d'antenne, et l'état du commutateur est contrôlé par le circuit de commande MOSFET pour raccourcir le temps de commutation à moins de 20 ns, répondant aux exigences de commutation de tranche horaire 5G NR.
2. Terminal de communication par satellite
Conception du limiteur : le limiteur à diode PIN est utilisé pour protéger l'amplificateur à faible bruit (LNA) et empêcher les signaux d'interférence puissants d'endommager le LNA. La surveillance en temps réel de l'état du limiteur est réalisée grâce à un circuit de détection de transistor. Lorsque le limiteur est activé, la puissance d'émission est automatiquement ajustée pour éviter les interférences.
Gestion de l'alimentation : utilisation d'une alimentation à découpage à transistor pour obtenir une alimentation efficace, convertissant l'alimentation CA en alimentation CC via un circuit de rectification à diode, fournissant une alimentation stable aux terminaux satellite.
3. Système radar
Protection du récepteur : le limiteur à diode PIN est utilisé pour protéger l'extrémité avant du récepteur, empêchant les signaux d'écho forts d'endommager le LNA. La réinitialisation automatique du limiteur est réalisée via un circuit de commande à transistor, permettant au récepteur de restaurer rapidement son état de fonctionnement.
Traitement du signal : un mélangeur à diodes est utilisé pour mélanger le signal d'écho cible reçu avec le signal transmis, générant ainsi un signal de fréquence intermédiaire. Amplifiez et filtrez le signal de fréquence intermédiaire via un amplificateur à transistor pour extraire les informations cibles.
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