संचार पावर एम्पलीफायरों के पूर्वाग्रह नियंत्रण के लिए डायोड का उपयोग कैसे करें?

一, डायोड पूर्वाग्रह नियंत्रण का तकनीकी सिद्धांत और मुख्य मूल्य
1। तापमान मुआवजा तंत्र: थर्मल विरूपण की समस्या को हल करना
जब एक पावर एम्पलीफायर संचालन में होता है, तो ट्रांजिस्टर के जंक्शन तापमान में वृद्धि पर वोल्टेज (वीबीई) में कमी हो सकती है, जो बदले में एक स्थिर ऑपरेटिंग पॉइंट शिफ्ट का कारण बनती है, जिसके परिणामस्वरूप क्रॉसओवर विरूपण और लाभ संपीड़न होता है। एक नकारात्मक प्रतिक्रिया लूप का निर्माण करके, डायोड गतिशील पूर्वाग्रह मुआवजा प्राप्त कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, क्लास ए और बी पूरक सममित पावर एम्पलीफायरों में, दो डायोड श्रृंखला में पूर्वाग्रह सर्किट के रूप में जुड़े हुए हैं, और उनके आगे वोल्टेज ड्रॉप बढ़ते तापमान के साथ कम हो जाता है, जो ट्रांजिस्टर वीबीई के तापमान बहाव को बिल्कुल बंद कर देता है। प्रायोगिक डेटा से पता चलता है कि डायोड मुआवजे का उपयोग करने वाला एम्पलीफायर -40 डिग्री के एक विस्तृत तापमान सीमा के भीतर क्रॉसओवर विरूपण को 0.1% से कम करता है, जो कि असम्बद्ध सर्किट से 10 गुना अधिक है।
2। डायनेमिक बायस एडजस्टमेंट: बैलेंसिंग दक्षता और रैखिकता
क्लास सी पावर एम्पलीफायरों में, डायोड कंडक्शन एंगल के सटीक नियंत्रण को प्राप्त करने के लिए पोटेंशियोमीटर और रेसिस्टर नेटवर्क के साथ मिलकर काम करते हैं। जब इनपुट सिग्नल पावर बढ़ता है, तो डायोड का फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप बढ़ जाता है, जिससे बेस बायस वोल्टेज कम हो जाता है, जिससे वर्तमान प्रवाह कोण कम हो जाता है और नॉनलाइनर विरूपण को दबा देता है। इस योजना को अपनाने के बाद, 2.4GHz फ़्रीक्वेंसी बैंड में एक क्लास C एम्पलीफायर ने तीसरे - ऑर्डर इंटरमॉड्यूलेशन विरूपण (IMD3) को -25DBC से -38DBC से 20W के आउटपुट पावर में, 65%से अधिक की दक्षता बनाए रखते हुए अनुकूलित किया।
3। बुद्धिमान सुरक्षा तंत्र: डिवाइस अधिभार को रोकें
मिलीमीटर वेव कम्युनिकेशन मॉड्यूल में, शोट्की डायोड का उपयोग व्यापक रूप से ओवरवॉल्टेज प्रोटेक्शन सर्किट में किया जाता है, जो उनकी नैनोसेकंड प्रतिक्रिया गति के कारण होता है। जब इनपुट सिग्नल का आयाम सीमा से अधिक हो जाता है, तो डायोड जल्दी से शंट का संचालन करता है, एक सुरक्षित सीमा के भीतर ट्रांजिस्टर के कलेक्टर वोल्टेज को क्लैम्प करता है। एक निश्चित 28GHz फ़्रीक्वेंसी बैंड पावर एम्पलीफायर में इस योजना को अपनाने के बाद, डिवाइस का तापमान वृद्धि 120 डिग्री से घटकर 45 डिग्री हो गई जब इनपुट पावर अचानक 35DBM तक बढ़ गई, डिवाइस जीवन को काफी बढ़ा दिया।
2, डायोड पूर्वाग्रह नियंत्रण के विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य
1. 5 जी बेस स्टेशन आरएफ फ्रंट - अंत: उच्च - घनत्व एकीकरण और कम - बिजली डिजाइन
बड़े पैमाने पर MIMO बेस स्टेशनों में, GAN पावर एम्पलीफायरों ने वर्तमान पुन: उपयोग प्रौद्योगिकी के माध्यम से बिजली की खपत को कम करने के लिए पूर्वाग्रह सर्किट के रूप में डायोड कनेक्टेड NMOS ट्रांजिस्टर का उपयोग किया। उदाहरण के लिए, एक निश्चित मॉडल 64T64R एंटीना सरणी का पावर एम्पलीफायर मॉड्यूल, डायोड कनेक्शन पूर्वाग्रह का उपयोग करने के बाद, स्थिर वर्तमान को 1.2A से 0.4A तक कम कर देता है, और 256qam मॉड्यूलेशन के तहत EVM (त्रुटि वेक्टर आयाम) सूचकांक का समर्थन करता है, 3GPP मानकों की आवश्यकताओं को पूरा करता है।
2। उपग्रह संचार चरणबद्ध सरणी: व्यापक तापमान और उच्च विश्वसनीयता डिजाइन
कम कक्षा सैटेलाइट पेलोड में टी/आर मॉड्यूल को -55 डिग्री से 125 डिग्री तक के वातावरण में संचालित करने की आवश्यकता होती है। एक केए बैंड (26.5-40GHz) पावर एम्पलीफायर एक समग्र पूर्वाग्रह सर्किट का उपयोग करता है जिसमें एक ज़ेनर डायोड और एक थर्मिस्टर शामिल है। वास्तविक समय में जंक्शन तापमान की निगरानी और पूर्वाग्रह वोल्टेज को समायोजित करके, लाभ में उतार -चढ़ाव को ± 0.2DB के भीतर नियंत्रित किया जाता है। ऑर्बिट टेस्ट डेटा में दिखाया गया है कि इस समाधान ने डिवाइस के MTBF (विफलताओं के बीच का समय) को बढ़ा दिया है।
3। वाहन V2X संचार: संतुलन एंटी - हस्तक्षेप और उच्च दक्षता
C - v2x संचार मॉड्यूल में, पिन डायोड का उपयोग स्वचालित लाभ नियंत्रण (AGC) सर्किट में किया जाता है। जब प्राप्त सिग्नल की ताकत -110dbm से -20DBM से बदल जाती है, तो पिन डायोड गतिशील रूप से 40DB रेंज के भीतर एम्पलीफायर लाभ को समतुल्य प्रतिरोध को बदलकर समायोजित करता है। इस योजना को अपनाने के बाद, एक निश्चित नए ऊर्जा वाहन ने संचार त्रुटि दर को 10 ³ ⁻ से 10 ⁻ से घटाकर जटिल विद्युत चुम्बकीय वातावरण जैसे सुरंगों और ओवरपासों में 30%तक कम कर दिया।
3, तकनीकी विकास के रुझान और सीमांत अन्वेषण
1। विषम एकीकरण प्रौद्योगिकी: प्रक्रिया संगतता की अड़चन के माध्यम से तोड़ना
GAN और CMOS प्रक्रियाओं के बीच असंगति के जवाब में, एक निश्चित उद्यम ने एक तीन - आयामी विषम एकीकरण समाधान विकसित किया है: माइक्रो बंप सोल्डरिंग तकनीक के माध्यम से 45nm CMOS सब्सट्रेट पर 0.15 μ M GAN डायोड सरणी को एकीकृत करना। यह योजना x - बैंड (8 - 12 गीगाहर्ट्ज) में 58% की एक शक्ति जोड़ा दक्षता (PAE) प्राप्त करती है, जो एकल-चिप एकीकृत योजना की तुलना में 18 प्रतिशत अधिक है। यह एयरबोर्न रडार पेलोड के डिजाइन में लागू किया गया है।
2। इंटेलिजेंट बायस कंट्रोल: एआई एल्गोरिथ्म डायनेमिक ऑप्टिमाइज़ेशन को सशक्त बनाता है
एक शोध टीम ने प्रबल एम्पलीफायर बायस कंट्रोल के लिए गहरी सुदृढीकरण सीखने के एल्गोरिदम को लागू किया, वास्तविक रूप से वास्तविक - समय में इनपुट सिग्नल विशेषताओं की निगरानी करके डायोड पूर्वाग्रह वोल्टेज को समायोजित करना (जैसे कि शिखर से औसत अनुपात, वर्णक्रमीय वितरण)। प्रायोगिक डेटा से पता चलता है कि 64QAM मॉड्यूलेशन के तहत, यह योजना 3DB द्वारा ACPR (आसन्न चैनल पावर अनुपात) का अनुकूलन करती है और 5 प्रतिशत अंकों से दक्षता में सुधार करती है।
3। नई सामग्री डायोड: उच्च - आवृत्ति अनुप्रयोगों की सीमाओं का विस्तार करना
ग्राफीन हेटेरोजंक्शन डायोड ने अपने शून्य बैंडगैप विशेषताओं के कारण टेराहर्ट्ज़ संचार अनुसंधान में सफलताएं बनाई हैं। एक निश्चित प्रयोगशाला द्वारा विकसित डिवाइस 0.3thz आवृत्ति बैंड में 1000 से अधिक के स्विचिंग अनुपात को प्राप्त करता है और एक प्रतिक्रिया समय फेमटोसेकंड स्तर तक छोटा होता है। इस उपकरण को 6G बेस स्टेशन सुरक्षा निरीक्षण प्रणालियों में उपयोग के लिए Terahertz इमेजिंग चिप्स में एकीकृत किया जा सकता है, जिसमें 0.05 मिमी का संकल्प है, जो पारंपरिक मिलीमीटर वेव सिस्टम की तुलना में 20 गुना अधिक है।
4, डिजाइन पद्धति में प्रतिमान बदलाव
1। मल्टी फिजिक्स फील्ड सहयोगी सिमुलेशन
एक मिलीमीटर तरंग संचार मॉड्यूल के डिजाइन में, ANSYS HFSS और ICEPAK संयुक्त सिमुलेशन प्लेटफॉर्म का उपयोग SIC डायोड के 3D मॉडलिंग करने के लिए किया गया था। गर्मी अपव्यय चैनलों के लेआउट को अनुकूलित करके, जंक्शन का तापमान 150 डिग्री से कम हो गया था, जबकि 0.3 μ मीटर के भीतर थर्मल तनाव के कारण मिलाप जोड़ों की विरूपण को नियंत्रित करता है, -55 डिग्री के एक विस्तृत तापमान सीमा के भीतर डिवाइस के विश्वसनीय संचालन को सुनिश्चित करता है।
2। पैरामीटर किए गए मॉडल लाइब्रेरी का निर्माण
एक निश्चित ईडीए निर्माता ने एक नए प्रकार के डायोड के लिए 500 से अधिक मापदंडों वाले एक स्पाइस मॉडल लाइब्रेरी विकसित की है। यह लाइब्रेरी डेटा को अलग-अलग तापमानों (-40 डिग्री से 175 डिग्री) और पूर्वाग्रह की स्थिति के तहत S - पैरामीटर और शोर के आंकड़े जैसे डेटा को कवर करती है, और एडीएस और ताल जैसे मुख्यधारा के उपकरणों तक प्रत्यक्ष पहुंच का समर्थन करती है। 5g छोटे बेस स्टेशन के डिजाइन में, इस मॉडल लाइब्रेरी के अनुप्रयोग ने डिजाइन पुनरावृत्ति चक्र को 10 सप्ताह से 4 सप्ताह तक छोटा कर दिया, और एक चिप उत्पादन की सफलता दर को 95%तक बढ़ा दिया।
3। विनिर्माणता के लिए डिजाइन (DFM) अनुकूलन
एक निश्चित उद्यम ने 008004 (0.3 मिमी × 0.15 मिमी) में पैक किए गए माइक्रो डायोड के लिए एक DFM नियम पुस्तकालय स्थापित किया है:
पैड रिक्ति: 30 μ मीटर से अधिक या बराबर
स्टील मेष मोटाई: 0.06 मिमी mm 0.005 मिमी
रिफ्लो टोलिंग का पीक तापमान: 240 डिग्री ± 3 डिग्री
सोल्डर पेस्ट प्रिंटिंग मापदंडों को अनुकूलित करके, वेल्डिंग शून्य दर 12% से कम हो गई थी, 2% से नीचे, AEC - Q101 मानक ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए आवश्यकताओं को पूरा करते हुए।
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