Заказать обратный звонок
Просто оставьте контактные данные, наш эксперт свяжется в ближайшее время
Переключатель на PIN диодах для антенн и спутникового оборудования
Для распределения энергии в антенно-фидерной системе при приеме и передаче сигнала, а также для предохранения входных цепей приемника от проникновения в него энергии передатчика применяются антенные переключатели. Одной из разновидностей таких коммутаторов выступает переключатель, работающий на диодах, выполненных по pin-технологии.

Переключатель на PIN диодах для антенн и спутникового оборудования

Для распределения энергии в антенно-фидерной системе при приеме и передаче сигнала, а также для предохранения входных цепей приемника от проникновения в него энергии передатчика применяются антенные переключатели. Одной из разновидностей таких коммутаторов выступает переключатель, работающий на диодах, выполненных по pin-технологии.

PIN диод: что это

Диодный переключатель, где между пространствами дырочной (p) и электронной (n) проводимости расположен нелегированный (собственный) полупроводник (область i). Сильное легирование p и n обеспечивает хороший омический контакт с металлом.

Обычно диод выступает выпрямителем, но нелегированная широкая i‑oбласть pin диода исключает эту возможность. Однако данный вид диодного переключателя широко применяется в ослабляющих сигнал аттенюаторах, фотодетекторах, быстрых переключателях, высоковольтной электронике. Чаще всего работает в сантиметровом волновом диапазоне.

Построенные по pin‑технологии твердотельные антенные переключатели характеризуются высокой степенью изоляции, износостойкостью, быстрым восстановлением, долгой службой.

Характеристики PIN диодов

Характеристики подобных диодов следующие:

Характеристика вольт/ампер (ВАХ)

Соотношение тока, проходящего через двухполюсную электрическую цепь и напряжения этой цепи.

Pin диод во время работы с высокими частотами выступает отличным резистором. ВАХ остается линейной даже при высоком напряжении. Большое количество накопленного заряда, находящееся на высоких частотах в i‑области, обеспечивает работу диода. Низкие частоты приводят к рекомбинации и выключению.

Реактивное сопротивление

Находится в обратной пропорции к значению постоянного тока, проходящего через диодный переключатель. Значение сопротивления таким образом широко варьируется от 0,1 Ом до 10 кОм при замене постоянной составляющей тока.

Размеры i-области

Большая ширина показывает незначительную емкость переключателя при обратном характере смещения.

Область пространственного заряда (ОПЗ)

Данная величина у диодов, выполненных по pin-технологии превосходит ОПЗ стандартных. Ее границы незначительно меняются и зависят от того, какое обратное напряжение было приложено, тем самым увеличивая объем полупроводника.

Свойства PIN диодов

Главное свойство — перемена внутреннего сопротивления в зависимости от прикладываемого к нему внешнего напряжения, определяемого как напряжение смещения.

Принцип действия переключателя на PIN диодах

Свойства переключателя проявляются во время работы при использовании режима инжекции. На легированные области p и n воздействует прямое смещение напряжения, а носители заряда наполняют i-область, после чего через диод начинает проходить ток.

При перемене напряжения смещения изменяется сопротивление диодных переключателей от 6 кОм (отрицательное смещение) до 5 Ом (положительное смещение), поэтому они могут работать как электронные.

При положительном напряжении смещения

Пара pin-диодов обладают низким сопротивлением. Передающее устройство направляет мощность к антенне через верхний из них. Нижний также имеет низкое сопротивление, поэтому он, замыкая вход приемника, защищает последний от генерируемой передатчиком мощности. Низкое сопротивление при помощи согласующей линии преобразуется в высокое. Таким образом высокочастотная идущая от передатчика энергия определяет высокое сопротивление и поступает в антенну, где импеданс согласуется с сопротивлением линии передачи.

При отрицательном напряжении смещения

Пара pin-диодов обладают низким сопротивлением. Принимаемая мощность не попадает к передатчику благодаря тому, что идущая к нему линия имеет высокое сопротивление, как и диодный переключатель в принимающем тракте. Интенсивность сигнала практически не зависит от работы диода.
Заказать спутниковое оборудование

Преимущества твердотельных переключателей на PIN диодах

Такие твердотельные переключатели имеют три основных преимущества:
  • Долгий срок службы;
  • Отсутствие задержек при переключении;
  • Высокая скорость восстановления.

Недостатки СВЧ переключателей на PIN диодах

Кроме преимуществ переключатели имеют недостатки:
  • Потребность в управляющем напряжении;
  • Поломка приводит к выходу из строя других элементов системы;
  • Необходимость дополнительной защиты устройств, функционирующих с высокой мощностью.

Применение PIN диодов

Подобные диоды применяются как переключатели для РЧ и СВЧ-трактов.

РЧ и СВЧ переключатели на PIN диодах

Малая пропускная способность pin диода при обратном или нулевом смещении не дает пройти высокочастотному сигналу, а реактивное сопротивление, значение которого при прямом смещении составляет 1 Ом, делает диод хорошим проводником.

Управляемые РЧ и СВЧ аттенюаторы на PIN диодах

При изменении тока посредством pin диодного переключателя быстро меняется обратно пропорциональное высокочастотной силе тока реактивное сопротивление. Это дает возможность использовать pin диод как управляемый аттенюатор, а также шунтирующий или мостовой резистор.

Особенности PIN диодных переключателей, созданных по технологии HMIC

Технология HMIC предполагает размещение кремниевых вставок с диодами на поверхности стеклянной подложки, которая используется для формирования управляющих ими пассивных элементов. Это позволяет создавать топологию с высоким разрешением, что обеспечивает хорошую повторяемость характеристик.

Переключатели на PIN диодах L3Harris Narda-ATM — лидер рынка элементов волноводного тракта для спутникового оборудования

Компания L3Harris Narda-ATM разрабатывает, производит, поставляет микроволновые радиочастотные компоненты для спутниковых систем, занимая лидирующие позиции на мировом рынке. Антенные переключатели, работающие на pin диодах, надежны, имеют высокую скорость срабатывания, отличаются низким уровнем потерь сигнала.
Запросить обратный звонок
Просто оставьте контактные данные, и мы свяжемся в ближайшее время