¿Cuál es el método de coordinación entre diodos y transistores en sistemas de comunicación?

Comparación de características básicas entre diodos y transistores.
1. Características principales de los diodos.
Conductividad unidireccional: la unión PN conduce cuando tiene polarización directa y se apaga cuando tiene polarización inversa, con una caída de tensión directa típica de 0,6-0,7 V para diodos de silicio.
Características no lineales: en aplicaciones de alta-frecuencia, la capacitancia de unión de los diodos varía con el voltaje, lo que genera conversión AM-PM y distorsión de intermodulación.
Características de bajo ruido: los diodos Schottky son la opción preferida para la detección y mezcla de RF debido a su bajo voltaje de barrera (0,15-0,3 V).
2. Características principales de los transistores.
Amplificación de corriente: los transistores de unión bipolar (BJT) controlan la corriente del colector a través de la corriente de base, con una ganancia de corriente típica de 100-500.
Control de voltaje: los transistores de efecto de campo (FET) controlan la corriente de drenaje a través del voltaje de compuerta y tienen características de alta impedancia de entrada y bajo consumo de energía.
Características de conmutación: la resistencia de encendido del MOSFET puede ser tan baja como m Ω, lo que es adecuado para fuentes de alimentación conmutadas de alta-frecuencia e interruptores de RF.
La coordinación entre diodos y transistores.
1. Operación colaborativa en circuitos mezcladores.
Mezclador de diodos balanceados duales: Utiliza cuatro diodos para formar una estructura en anillo, mezclando señales de RF con señales de oscilador local para generar señales de frecuencia intermedia. Las características no lineales de los diodos son la clave para lograr la conversión de frecuencia.
Amplificador de transistores en cascada: en la salida del mezclador, se utiliza un amplificador de transistores para amplificar la señal de frecuencia intermedia y compensar la pérdida de inserción del mezclador de diodos. Por ejemplo, en la banda de frecuencia de 3,5 GHz, la pérdida de inserción de un mezclador de diodos es de aproximadamente 6 dB, que se puede compensar con un margen de 1 dB mediante un amplificador de transistores.
2. Diseño colaborativo en circuitos de conmutación de RF.
Interruptor de diodo PIN: utiliza las características de conducción directa y corte inverso de los diodos PIN para lograr el control de encendido/apagado de las señales de RF. En la banda de frecuencia de 3,5 GHz, la pérdida de inserción de los interruptores de diodo PIN puede ser tan baja como 0,3 dB y el aislamiento puede alcanzar los 45 dB.
Circuito impulsado por transistor: al controlar la corriente de polarización del diodo PIN a través de un transistor, se logra una conmutación rápida de los estados del interruptor. Por ejemplo, el uso de MOSFET para controlar diodos PIN puede acortar el tiempo de conmutación a 10 ns.
3. Aplicación colaborativa de circuitos de protección y limitación de amplitud.
Limitador de diodo: utiliza diodos PIN o diodos Schottky para limitar señales de interferencia fuertes y proteger el circuito aguas abajo. En la banda X-(8-12 GHz), el umbral límite del limitador de diodo PIN puede alcanzar +20dBm y el tiempo de recuperación es inferior a 10 ns.
Protección contra sobrecorriente del transistor: en los circuitos de potencia, los transistores se utilizan para detectar corriente. Cuando la corriente excede el umbral, la energía se corta a través de un circuito de derivación de diodo para evitar daños al equipo.
4. Implementación colaborativa en circuitos lógicos
Puerta lógica de diodo: utiliza la conductividad unidireccional de los diodos para lograr funciones lógicas básicas como puertas Y y O. Por ejemplo, un transistor multiemisor puede ser equivalente a un circuito de puerta AND compuesto de diodos, realizando la lógica y el funcionamiento de múltiples señales de entrada.
Amplificación y conformación del transistor: en la salida de la puerta lógica del diodo, se utiliza un amplificador de transistor para dar forma y amplificar la señal, mejorando la capacidad de conducción. Por ejemplo, en los circuitos lógicos TTL, la etapa de salida del transistor puede aumentar el nivel lógico de 0,7 V a 3,3 V, aumentando la capacidad de conducción en más de 10 veces.
Análisis de casos de aplicaciones industriales.
1. 5Frontal-de RF de estación base G
Diseño del mezclador: se utiliza un mezclador doble balanceado de diodo para mezclar señales de RF con señales de oscilador local y emitir señales de frecuencia intermedia. Amplifique la señal de frecuencia intermedia a través de un amplificador de transistores, compense la pérdida de inserción y aumente la sensibilidad del receptor en 3 dB.
Diseño del circuito de conmutación: el interruptor de diodo PIN se utiliza para lograr la conmutación de la antena, y el estado del interruptor se controla mediante el circuito de conducción MOSFET para acortar el tiempo de conmutación a 20 ns, cumpliendo con los requisitos de la conmutación de ranura de tiempo 5G NR.
2. Terminal de comunicación por satélite
Diseño limitador: el limitador de diodo PIN se utiliza para proteger el amplificador de bajo ruido (LNA) y evitar que señales de interferencia fuertes dañen el LNA. El monitoreo en tiempo real del estado del limitador se logra a través de un circuito de detección de transistores. Cuando se activa el limitador, la potencia de transmisión se ajusta automáticamente para evitar interferencias.
Gestión de energía: uso de una fuente de alimentación conmutada por transistores para lograr un suministro de energía eficiente, convirtiendo la energía de CA en energía de CC a través del circuito de rectificación de diodos, proporcionando energía estable para los terminales satelitales.
3. Sistema de radares
Protección del receptor: el limitador de diodo PIN se utiliza para proteger el extremo frontal del receptor, evitando que señales de eco fuertes dañen el LNA. El reinicio automático del limitador se logra a través del circuito de control de transistores, lo que permite que el receptor restablezca rápidamente su estado de funcionamiento.
Procesamiento de señal: se utiliza un mezclador de diodos para mezclar la señal de eco del objetivo recibida con la señal transmitida, generando una señal de frecuencia intermedia. Amplifique y filtre la señal de frecuencia intermedia a través de un amplificador de transistores para extraer información del objetivo.
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