當今“始終連接”的世界需要可靠、高性能、高能效的無線連接。射頻通信對于移動和無繩電話、平板電腦、游戲機和機頂盒的成功運行至關重要。在汽車領域，從胎壓監測和遠程進入到導航和信息娛樂，無線在各個領域都發揮著重要作用。射頻通信在多旋翼飛行器的控制中起著舉足輕重的作用，從而確保安全運行。
成功滿足這些應用要求的關鍵在于選擇最合適的射頻組件。本文概述了對射頻通信日益增長的需求，探討了在指定晶體管和二極管等分立元件時需要考慮的因素，并介紹了幫助工程師在其設計中實現穩定、魯棒和可靠通信的技術。
分立射頻 – 無線連接的核心
據估計，到 50 年，將有超過 2020 億臺設備連接。數據流量處于歷史最高水平——由個人通信和物聯網的機器對機器通信驅動。隨著無線數據速率達到 1
Gbps，數據量繼續快速增長，視頻和數據流變得越來越普遍。
隨著我們對無線的依賴程度越來越高，我們對性能和系統可用性的要求也越來越高，網絡的穩定性和可靠性至關重要。分立射頻元件的市場規模估計為
345.<> 億歐元，是提供穩定可靠的通信的基礎，而這些通信是消費、工業、通信和汽車領域應用的核心。
圖 1：射頻產品在不同市場的廣泛應用中都有應用
其中最重要的射頻分立器件包括PIN二極管、肖特基二極管和射頻晶體管。在選擇這些器件時，工程師需要考慮各種標準，例如性能、系統靈敏度、抗干擾性和效率。雖然組件性能當然起著重要作用，但尺寸和多功能性也起著重要作用。隨著終端產品越來越小，各種封裝類型的高性能器件的可用性是關鍵。這使得設計人員能夠在太小的空間內實現所需的設計。
組件的質量和可靠性也是重要的選擇標準，尤其是在預期在戶外或工廠或車輛的惡劣條件下連續運行的應用中。
PIN二極管
PIN二極管與傳統二極管類似，但它們在PN層之間有一個本征層。這種非摻雜區域增加了隔離并降低了電容，尤其是與傳統二極管相比，為射頻開關應用帶來了顯著優勢。
PIN 二極管可用于電源和高壓等領域，常見于 RF
設計中。當正向偏置時，PIN二極管的行為類似于電阻器，而當反向偏置時，它變為開路。這些獨特的特性使PIN二極管可以用作可變衰減器中的可變電阻器或RF開關。PIN二極管也用于RF保護電路中。
PIN二極管開關用于移動應用(消費類手機和基站)以及WLAN設備、機頂盒和汽車娛樂系統。當用作衰減器時，它們最常見于汽車信息娛樂應用。
指定PIN二極管時，主要考慮因素之一是插入損耗，它與R成正比F，正向串聯電阻。RF對于給定的偏置電流，通常以毫瓦為單位，理想情況下，RF應盡可能低。然而，與往常一樣，需要權衡取舍。在本例中，作為
RF減小，因此電容 CT增加。C 的低值T是PIN二極管寬帶隔離特性的重要決定因素。
為確保信號完整性，PIN二極管的線性度在許多應用中都是一個重要參數，開關時間也是如此，尤其是在RX-TX組合天線電路需要快速開關時間的情況下。
鑒于當今應用中的空間限制，設計人員將尋找提供各種封裝類型的供應商，以便在PCB布局受限的情況下進行選擇。通過將多個PIN二極管封裝在一個公共封裝中，可以進一步實現緊湊封裝。
肖特基二極管
肖特基二極管的特點是正向壓降低至約0.2
V，開關速度快。低壓降使其在電源應用和射頻應用中很受歡迎，而在射頻應用中，與傳統的PN二極管相比，快速的開關速度帶來了顯著的優勢。肖特基二極管通常用于檢測器電路，尤其是手機、WLAN設備和基站。它們還用作機頂盒和其他類似應用中的混合元件。
肖特基二極管是低勢壘 N 型硅器件，由 N
型材料上的沉積金屬層組成。然而，由于金屬化區域邊緣的強電場，可能會發生擊穿和泄漏效應。這些問題可以通過在板邊緣擴散P+半導體的保護環以及氧化層來克服。
圖 2：顯示保護環的肖特基二極管結構
在指定肖特基二極管時，漏電流是首要考慮因素。這與正向電阻 R
成正比F.二極管的整體效率非常重要，尤其是在電池電量非常寶貴的便攜式設備中。設計人員還應密切關注二極管的信號失真和線性度，以確保忠實再現信號。(推薦：Infineon英飛凌CoolSiC?肖特基二極管IDW15G120C5B)
射頻晶體管
異質結雙極晶體管 (HBT) 具有性能參數，非常適合用作射頻應用中的單頻段和雙頻段低噪聲放大器 (LNA)。它們通常分為低頻(<5
GHz)和中頻(高達 14 GHz)。（推薦：Ampleon寬帶功率LDMOS射頻晶體管BLF642）
LNA 廣泛用于射頻應用，因此，射頻晶體管可用于衛星通信、導航系統、移動和固定連接(例如 WiMAX)和 Wi-Fi
系統。它們也是多旋翼飛行器遠程控制的基礎。
在指定射頻晶體管時，需要考慮許多方面。由于射頻晶體管的基本作用是放大信號，因此增益(G麥克斯)是至關重要的。器件效率也可能很重要，尤其是在電池供電應用中。
噪聲系數 (NF) 是一個關鍵參數，它表征了與理論上完美的(無損和無噪聲)放大器相比，實用放大器的信噪比 (SNR)
下降。NF就是放大器輸入端的SNR與輸出端SNR的比值。
基礎半導體技術將對特定應用的整體適用性產生重大影響。例如，與砷化鎵替代品相比，硅鍺 (SiGe) 具有許多優勢，包括由于 V
較低而具有更高的效率CE認證而且，一般來說，SiGe器件具有更好的噪聲系數。
與SiGe器件相比，SiGe：C(硅-鍺-碳化物)雙極器件具有類似的出色噪聲和線性度性能，其額外優勢是ESD保護可以直接集成到晶體管中，從而顯著提高了器件的魯棒性。
“最先進的”射頻分立器件
英飛凌用于互補無線設計的射頻分立器件系列是這些技術近年來發展的一些很好的例子。例如，在PIN二極管的情況下，BA592的插入損耗(RF) 為 360
mW，而 BAR63 的 C 值為 0.23 pFT.如果空間在應用中至關重要，那么 BAR90 可作為采用超小型 TSSLP8 封裝的四重封裝提供。英飛凌
PIN 二極管系列的性能使其成為天線開關應用的理想選擇，同時 AEC 認證也確保了對要求苛刻的汽車應用的適用性。
對于肖特基二極管，則有多種封裝內配置可供選擇，包括共陽極或陰極以及串聯和并聯配置。BAT15 系列提供多種配置，包括雙通道和四通道選項，帶有
CT0.26 pF，非常適合混頻器應用。為了獲得終極性能，BAT24 擁有 CT僅為 0.21 pF，適用于高達 24 GHz 的雷達系統。
最后，英飛凌的射頻晶體管技術(現已推出第8代)旨在在整個范圍內提供低噪聲和高線性度等關鍵性能值。
圖 3：英飛凌的射頻晶體管產品線通過持續創新提供一流的性能
這一代產品的主要特性包括高轉換頻率(fT) 為 80 GHz，并且由于能夠在低至 1.2 V 的電源電壓下工作而功耗低。
圖 4：RF 增益 (G麥克斯)和噪聲功能與競爭器件相比，性能大幅提升
BFx84x 系列是領先的 HBT 器件之一，在分立式射頻 LNA 中被認為是“同類最佳”。該器件的噪聲系數為 0.85 dB (@5.5
GHz)，增益高達 23 dB，由于器件具有特殊的幾何形狀，其性能優于市場上的許多其他器件。與英飛凌的所有 SiGe：C 射頻晶體管一樣，BFx84x 提供高達
1.5 kV (HBM) 的內置 ESD 保護。
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