मिलीमीटर तरंग संचार में डायोड क्या भूमिका निभाएंगे?

一, मिलीमीटर तरंग संचार में डायोड के लिए प्रदर्शन आवश्यकताएं
उच्च - मिलीमीटर तरंग आवृत्ति बैंड (तरंग दैर्ध्य 1-10 मिमी) की आवृत्ति विशेषताएं डायोड पर सख्त आवश्यकताएं लागू करती हैं:
कम परजीवी पैरामीटर: जंक्शन कैपेसिटेंस को 0.1pf से नीचे नियंत्रित किया जाना चाहिए, और उच्च - आवृत्ति घाटे को कम करने के लिए श्रृंखला प्रतिरोध 1 to से नीचे होना चाहिए।
फास्ट रिस्पांस: स्विचिंग स्पीड को उच्च - आवृत्ति संकेतों के तेजी से स्विचिंग के अनुकूल होने के लिए picosecond स्तर तक पहुंचने की आवश्यकता होती है।
उच्च शक्ति क्षमता: निरंतर तरंग शक्ति को 10W या अधिक तक पहुंचने की आवश्यकता होती है, और पल्स पावर को कई सौ वाट की चोटियों का सामना करने की आवश्यकता होती है।
कम शोर: रिसीवर की संवेदनशीलता आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए शोर का आंकड़ा 5DB से नीचे होना चाहिए।
उच्च विश्वसनीयता: इसे -55 डिग्री से लेकर +125 डिग्री तक चरम तापमान के अनुकूल होने की आवश्यकता है और विकिरण प्रतिरोध है।
2, मिलीमीटर तरंग संचार में डायोड की मुख्य भूमिका
1। मिक्सर: आवृत्ति रूपांतरण का "अनुवादक"
मिलीमीटर तरंग संचार में, मिक्सर डायोड की नॉनलाइनियर विशेषताओं के माध्यम से आवृत्ति रूपांतरण को प्राप्त करता है। शोट्की डायोड अपने कम चालन वोल्टेज (0.2-0.4v) और तेजी से प्रतिक्रिया के कारण मिक्सर के लिए पसंदीदा घटक बन गए हैं। उदाहरण के लिए, मिलीमीटर वेव रिसीवर में, शोट्की डायोड एक मध्यवर्ती आवृत्ति सिग्नल (2GHz) उत्पन्न करने के लिए स्थानीय थरथरानवाला सिग्नल (जैसे 26GHz) के साथ प्राप्त मिलीमीटर वेव सिग्नल (जैसे 28GHz) को मिलाते हैं, जिससे बाद के प्रसंस्करण की कठिनाई कम हो जाती है। इसका रूपांतरण हानि 6DB जितना कम हो सकता है, और इंटरमॉड्यूलेशन विरूपण -60DBC से कम है, जिससे सिग्नल की गुणवत्ता में काफी सुधार होता है।
2। सीमक: सिग्नल सुरक्षा के लिए एक "सुरक्षा वाल्व"
मिलीमीटर तरंग संचार मजबूत हस्तक्षेप और पल्स शोर के लिए अतिसंवेदनशील है, और सीमक डायोड की नॉनलाइनियर विशेषताओं के माध्यम से एक सुरक्षित सीमा के भीतर सिग्नल आयाम को सीमित करता है। उदाहरण के लिए, सैटेलाइट संचार रिसीवरों में, जब इनपुट सिग्नल +10 dbm से अधिक हो जाता है, तो Schottky Diode सीमित सर्किट को सक्रिय किया जा सकता है, आउटपुट को +5 DBM तक सीमित करना और डाउनस्ट्रीम कम शोर एम्पलीफायर (LNA) को नुकसान से बचाना। मिलीमीटर वेव लिमिटर का एक निश्चित मॉडल केवल 0.5DB के सम्मिलन हानि के साथ 30GHz आवृत्ति बैंड में 40DB के गतिशील रेंज नियंत्रण को प्राप्त करने के लिए एक चार चरण Schottky डायोड श्रृंखला संरचना को अपनाता है।
3। स्विच: सिग्नल रूटिंग के लिए "इंटेलिजेंट राउटर"
मिलीमीटर वेव सिस्टम को सिग्नल पथों के लगातार स्विचिंग की आवश्यकता होती है, और पिन डायोड उनके नियंत्रणीय प्रतिबाधा विशेषताओं के कारण आदर्श स्विचिंग तत्व बन जाते हैं। मिलीमीटर वेव में चरणबद्ध सरणी रडार में, पिन डायोड स्विच फास्ट बीम स्कैनिंग (माइक्रोसेकंड स्तर स्विचिंग स्पीड) प्राप्त कर सकते हैं, जिसमें 40DB से अधिक का अलगाव और 1DB से कम का सम्मिलन हानि होती है। उदाहरण के लिए, एक 28GHz 5G बेस स्टेशन 100W की बिजली क्षमता के साथ -40 डिग्री के तापमान सीमा में +85 डिग्री के तापमान सीमा में स्थिर प्रदर्शन को बनाए रखने के लिए GAN पिन डायोड स्विच का उपयोग करता है।
4। आवृत्ति गुणक: आवृत्ति विस्तार के लिए एक "गुणक"
Millimeter wave communication requires the use of a multiplier to elevate low-frequency signals to high-frequency bands. Variable capacitance diodes utilize their voltage variable capacitance characteristics (Q value>100) कुशल आवृत्ति दोहरीकरण प्राप्त करने के लिए। उदाहरण के लिए, मिलीमीटर वेव ऑसिलेटर्स में, GAAS varactor डायोड्स 14GHz सिग्नल को 28GHz से 30% की रूपांतरण दक्षता और चरण शोर से -120dbc/Hz से नीचे कर सकते हैं।
5। पावर एम्पलीफायर: सिग्नल एन्हांसमेंट के लिए "एनर्जी इंजन"
इम्पैट डायोड और गन डायोड मिलीमीटर वेव पावर प्रवर्धन के मुख्य घटक हैं। इम्पैट डायोड 20%तक की दक्षता के साथ 94GHz फ़्रीक्वेंसी बैंड में 10W निरंतर तरंग शक्ति का उत्पादन कर सकता है; गन डायोड 35GHz आवृत्ति बैंड में 5W आउटपुट प्राप्त करते हैं और व्यापक रूप से मिलीमीटर वेव एंटी इमेजिंग सिस्टम में उपयोग किए जाते हैं। उदाहरण के लिए, एक निश्चित मिलीमीटर वेव ऑटोमोटिव रडार 77GHz फ़्रीक्वेंसी बैंड में 20DBM आउटपुट पावर को प्राप्त करने के लिए GAN IMPATT डायोड का उपयोग करता है, जिसमें 200 मीटर तक का पता लगाने की सीमा होती है।
3, तकनीकी विकास रुझान
1। सामग्री नवाचार: सिलिकॉन से व्यापक बैंडगैप अर्धचालक तक
पारंपरिक सिलिकॉन - आधारित डायोड उच्च - मिलीमीटर तरंग आवृत्ति बैंड में आवृत्ति हानि और बिजली की सीमाओं का सामना करते हैं, जबकि व्यापक बैंडगैप सेमीकंडक्टर सामग्री जैसे कि GAN और SIC ने अगली पीढ़ी के मिलीमीटर वेव डियोड (3.3MV/CM) के कारण कोर सामग्री बन गई है। उदाहरण के लिए, गान शोट्की डायोड 140GHz आवृत्ति बैंड में 5W पावर प्रोसेसिंग क्षमता प्राप्त करते हैं, जो सिलिकॉन उपकरणों की तुलना में 10 गुना अधिक है।
2। एकीकरण: असतत घटकों से एकल - चिप एकीकरण तक
सिंगल चिप माइक्रोवेव इंटीग्रेटेड सर्किट (एमएमआईसी) तकनीक LNA और PA जैसे मॉड्यूल के साथ डायोड के चिप एकीकरण - पर सक्षम बनाती है। एक निश्चित 28GHz 5G फ्रंट - एंड चिप 0.13 μ m sige Bicmos तकनीक को अपनाता है, 2 मिमी × 2 मिमी चिप पर Schottky Limiter, Pin स्विच, और LNA को एकीकृत करता है, जिससे 1.2DB तक सम्मिलन हानि और केवल 80mw तक बिजली की खपत कम हो जाती है।
3। खुफिया: अनुकूली सीमित और गतिशील नियंत्रण
मशीन लर्निंग पर आधारित अनुकूली क्लिपिंग एल्गोरिथ्म वास्तविक समय में संकेतों की सांख्यिकीय विशेषताओं की निगरानी कर सकता है और गतिशील रूप से क्लिपिंग सीमा को समायोजित कर सकता है। एक निश्चित 6G प्रोटोटाइप सिस्टम सिग्नल अखंडता को बनाए रखते हुए वास्तविक समय में क्लिपिंग रिकवरी समय को समायोजित करके पारंपरिक योजना के एक - तीसरे को क्लिपिंग विरूपण को कम करता है।
4, आवेदन केस विश्लेषण
केस 1: 5 जी मिलीमीटर वेव बेस स्टेशन पीए संरक्षण
एक निश्चित ऑपरेटर का 5g मिलीमीटर वेव बेस स्टेशन एक ग्रेडेड आयाम सीमित योजना को अपनाता है: पहला चरण मोटे आयाम को सीमित करने के लिए Schottky डायोड का उपयोग करता है, इनपुट सिग्नल के पीक मान को +38 dbm से +28 dbm तक दबा देता है; दूसरा चरण सटीक आयाम सीमित करने के लिए पिन डायोड का उपयोग करता है, और अंतिम आउटपुट +23 dbm पर स्थिर है। यह योजना पीए विफलता दर को 3 बार प्रति माह से 0.2 गुना तक कम कर देती है, जिससे वार्षिक रखरखाव लागत में 2 मिलियन से अधिक युआन की बचत होती है।
केस 2: मिलीमीटर वेव ऑटोमोटिव रडार एंटी - हस्तक्षेप
एक स्वायत्त वाहन मिलीमीटर वेव रडार एक अनुकूली सीमित सर्किट को अपनाता है, जो वास्तविक समय में इनपुट सिग्नल PAPR की निगरानी करके गतिशील रूप से सीमित सीमा को समायोजित करता है। मजबूत हस्तक्षेप परिदृश्यों में, सिस्टम स्वचालित रूप से +10 dbm से +5 dbm तक सीमित सीमा को कम करता है, बिट त्रुटि दर को 10 ⁻⁴ से 10 ⁻⁶ तक कम करता है और प्रभावी रिसेप्शन समय को 40%तक बढ़ाता है।
https://www.trrsemicon.com/transistor/npn ({{20