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58 - ELETTRONICA OGGI 487 - GIUGNO-LUGLIO 2020 COMM T/R SWITCHES Skyworks Solutions. Questo circolatore a Y da 50 è in grado di gestire le operazioni di commutazione T/R nel campo di frequenze compreso tra 791 e 821 MHz. Destinato all’utilizzo in infrastruttura wireless e capace di gestire fino a 200 W, il dispositivo ha perdite di inserzione molto basse, pari 0,3 dB, tra il trasmet- titore e l’antenna e un isolamento minimo di 22 dB. Il circolatore SKYFR-000736 è un dispositivo a montag- gio superficiale relativamente piccolo di soli 28 mm di diametro e 10 mm di altezza. Essendo un dispositivo passivo, non richiede potenza. Diodi PIN I diodi PIN vengono utilizzati come interruttori o atte- nuatori alle frequenze RF e microonde. Sono formati da uno strato semiconduttore intrinseco ad alta resi- stività inserito tra gli strati di tipo P e tipo N di un nor- male diodo. Di conseguenza, il termine “PIN” riflette la struttura del diodo (Fig. 5). Non esiste carica immagazzinata nello strato intrinse- co del diodo PIN non polarizzato o polarizzato in senso inverso. Ciò rappresenta la condizione di “off” in un’ap- plicazione di commutazione. L’inserimento dello strato intrinseco aumenta l’ampiezza effettiva della regione di carica spaziale vuota del diodo, il che comporta una capacità molto bassa e tensioni di rottura più elevate. Entrambe queste caratteristiche sono senza dubbio utili in un interruttore RF. La condizione di polarizzazione diretta comporta l’i- niezione di lacune ed elettroni nello strato intrinseco. Questi portatori impiegano del tempo per ricombi- narsi fra loro. Questo tempo è detto tempo di vita del portatore, t (carrier lifetime). Vi è una carica media im- magazzinata che abbassa la resistenza effettiva dello strato intrinseco a un valore di resistenza minima, RS. Essa rappresenta la condizione di “on” in un’applica- zione di commutazione. Un interruttore T/R basato su PIN Un interruttore T/R basato su circolatore è un interrut- tore in banda stretta con un campo di frequenza limi- tato. Gli interruttori T/R basati su PIN possono essere implementati con linee di trasmissione a quarto d’on- da, che generano un campo di frequenza limitato. Uno dei vantaggi degli interruttori T/R basati su PIN è la possibilità di estenderne l’uso nella banda larga, poi- ché non utilizzano elementi sensibili alla frequenza. In questo articolo ci si concentrerà sull’implementazione in banda larga. L’interruttore T/R è una configurazione SPDT e la sua implementazione richiederà almeno due diodi PIN. La topologia dell’interruttore può utilizzare diodi in paral- lelo con il trasmettitore e il ricevitore in una connes- sione di tipo shunt (derivazione) oppure in serie con il trasmettitore e il ricevitore, ma anche in combinazione (Fig. 6). Nella configurazione con diodi in serie (Fig. 6a) i diodi PIN sono in serie tra l’antenna RF (comune) e il tra- smettitore e ricevitore. Le perdite di inserzione tra il trasmettitore e l’antenna dipendono dalla resistenza in serie del diodo polarizzato direttamente. L’isolamento tra il trasmettitore e il ricevitore dipende dalla capacità residua del diodo polarizzato inversamente. La disposizione in derivazione (b) prevede diodi in pa- rallelo con le connessioni di trasmettitore e ricevitore. L’isolamento dipende dalla resistenza del diodo po- larizzato direttamente, mentre le perdite d’inserzione dipendono dalla capacità del diodo polarizzato inver- samente. È possibile aumentare l’isolamento utilizzando entram- bi i diodi collegati in serie e in derivazione (c). Questa è la configurazione più utilizzata. L’isolamento è rego- lato dalla capacità del diodo in serie polarizzato inver- samente e dalla resistenza del diodo in derivazione po- larizzato direttamente. Oltre a un maggior isolamento, questa configurazione garantisce intrinsecamente una migliore protezione del ricevitore grazie alla presenza di due diodi di protezione. Le perdita di inserzione sul lato del trasmettitore sono una funzione della resisten- Fig. 5 – Un diodo PIN è costituito da uno strato di materiale semiconduttore intrinseco posto tra il materiale P e N degli elettrodi (rispettivamente anodo e catodo) (Fonte: Digi-Key Electronics) Fig. 4 – Quando si collega un circolatore orario come interruttore T/R, l’uscita del trasmettitore viene applicata alla porta 1, l’antenna è collegata alla porta 3 e il ricevitore è collegato alla porta 2 (Fonte: Digi-Key Electronics) Antenna Transmitter Circulator 1 3 2 Receiver