当今“始终连接”的世界需要可靠、高性能、高能效的无线连接。射频通信对于移动和无绳电话、平板电脑、游戏机和机顶盒的成功运行至关重要。在汽车领域，从胎压监测和远程进入到导航和信息娱乐，无线在各个领域都发挥着重要作用。射频通信在多旋翼飞行器的控制中起着举足轻重的作用，从而确保安全运行。
成功满足这些应用要求的关键在于选择最合适的射频组件。本文概述了对射频通信日益增长的需求，探讨了在指定晶体管和二极管等分立元件时需要考虑的因素，并介绍了帮助工程师在其设计中实现稳定、鲁棒和可靠通信的技术。
分立射频 – 无线连接的核心
据估计，到 50 年，将有超过 2020 亿台设备连接。数据流量处于历史最高水平——由个人通信和物联网的机器对机器通信驱动。随着无线数据速率达到 1
Gbps，数据量继续快速增长，视频和数据流变得越来越普遍。
随着我们对无线的依赖程度越来越高，我们对性能和系统可用性的要求也越来越高，网络的稳定性和可靠性至关重要。分立射频元件的市场规模估计为
345.<> 亿欧元，是提供稳定可靠的通信的基础，而这些通信是消费、工业、通信和汽车领域应用的核心。
图 1：射频产品在不同市场的广泛应用中都有应用
其中最重要的射频分立器件包括PIN二极管、肖特基二极管和射频晶体管。在选择这些器件时，工程师需要考虑各种标准，例如性能、系统灵敏度、抗干扰性和效率。虽然组件性能当然起着重要作用，但尺寸和多功能性也起着重要作用。随着终端产品越来越小，各种封装类型的高性能器件的可用性是关键。这使得设计人员能够在太小的空间内实现所需的设计。
组件的质量和可靠性也是重要的选择标准，尤其是在预期在户外或工厂或车辆的恶劣条件下连续运行的应用中。
PIN二极管
PIN二极管与传统二极管类似，但它们在PN层之间有一个本征层。这种非掺杂区域增加了隔离并降低了电容，尤其是与传统二极管相比，为射频开关应用带来了显著优势。
PIN 二极管可用于电源和高压等领域，常见于 RF
设计中。当正向偏置时，PIN二极管的行为类似于电阻器，而当反向偏置时，它变为开路。这些独特的特性使PIN二极管可以用作可变衰减器中的可变电阻器或RF开关。PIN二极管也用于RF保护电路中。
PIN二极管开关用于移动应用(消费类手机和基站)以及WLAN设备、机顶盒和汽车娱乐系统。当用作衰减器时，它们最常见于汽车信息娱乐应用。
指定PIN二极管时，主要考虑因素之一是插入损耗，它与R成正比F，正向串联电阻。RF对于给定的偏置电流，通常以毫瓦为单位，理想情况下，RF应尽可能低。然而，与往常一样，需要权衡取舍。在本例中，作为
RF减小，因此电容 CT增加。C 的低值T是PIN二极管宽带隔离特性的重要决定因素。
为确保信号完整性，PIN二极管的线性度在许多应用中都是一个重要参数，开关时间也是如此，尤其是在RX-TX组合天线电路需要快速开关时间的情况下。
鉴于当今应用中的空间限制，设计人员将寻找提供各种封装类型的供应商，以便在PCB布局受限的情况下进行选择。通过将多个PIN二极管封装在一个公共封装中，可以进一步实现紧凑封装。
肖特基二极管
肖特基二极管的特点是正向压降低至约0.2
V，开关速度快。低压降使其在电源应用和射频应用中很受欢迎，而在射频应用中，与传统的PN二极管相比，快速的开关速度带来了显著的优势。肖特基二极管通常用于检测器电路，尤其是手机、WLAN设备和基站。它们还用作机顶盒和其他类似应用中的混合元件。
肖特基二极管是低势垒 N 型硅器件，由 N
型材料上的沉积金属层组成。然而，由于金属化区域边缘的强电场，可能会发生击穿和泄漏效应。这些问题可以通过在板边缘扩散P+半导体的保护环以及氧化层来克服。
图 2：显示保护环的肖特基二极管结构
在指定肖特基二极管时，漏电流是首要考虑因素。这与正向电阻 R
成正比F.二极管的整体效率非常重要，尤其是在电池电量非常宝贵的便携式设备中。设计人员还应密切关注二极管的信号失真和线性度，以确保忠实再现信号。(推荐：Infineon英飞凌CoolSiC™肖特基二极管IDW15G120C5B)
射频晶体管
异质结双极晶体管 (HBT) 具有性能参数，非常适合用作射频应用中的单频段和双频段低噪声放大器 (LNA)。它们通常分为低频(<5
GHz)和中频(高达 14 GHz)。（推荐：Ampleon宽带功率LDMOS射频晶体管BLF642）
LNA 广泛用于射频应用，因此，射频晶体管可用于卫星通信、导航系统、移动和固定连接(例如 WiMAX)和 Wi-Fi
系统。它们也是多旋翼飞行器远程控制的基础。
在指定射频晶体管时，需要考虑许多方面。由于射频晶体管的基本作用是放大信号，因此增益(G麦克斯)是至关重要的。器件效率也可能很重要，尤其是在电池供电应用中。
噪声系数 (NF) 是一个关键参数，它表征了与理论上完美的(无损和无噪声)放大器相比，实用放大器的信噪比 (SNR)
下降。NF就是放大器输入端的SNR与输出端SNR的比值。
基础半导体技术将对特定应用的整体适用性产生重大影响。例如，与砷化镓替代品相比，硅锗 (SiGe) 具有许多优势，包括由于 V
较低而具有更高的效率CE认证而且，一般来说，SiGe器件具有更好的噪声系数。
与SiGe器件相比，SiGe：C(硅-锗-碳化物)双极器件具有类似的出色噪声和线性度性能，其额外优势是ESD保护可以直接集成到晶体管中，从而显著提高了器件的鲁棒性。
“最先进的”射频分立器件
英飞凌用于互补无线设计的射频分立器件系列是这些技术近年来发展的一些很好的例子。例如，在PIN二极管的情况下，BA592的插入损耗(RF) 为 360
mW，而 BAR63 的 C 值为 0.23 pFT.如果空间在应用中至关重要，那么 BAR90 可作为采用超小型 TSSLP8 封装的四重封装提供。英飞凌
PIN 二极管系列的性能使其成为天线开关应用的理想选择，同时 AEC 认证也确保了对要求苛刻的汽车应用的适用性。
对于肖特基二极管，则有多种封装内配置可供选择，包括共阳极或阴极以及串联和并联配置。BAT15 系列提供多种配置，包括双通道和四通道选项，带有
CT0.26 pF，非常适合混频器应用。为了获得终极性能，BAT24 拥有 CT仅为 0.21 pF，适用于高达 24 GHz 的雷达系统。
最后，英飞凌的射频晶体管技术(现已推出第8代)旨在在整个范围内提供低噪声和高线性度等关键性能值。
图 3：英飞凌的射频晶体管产品线通过持续创新提供一流的性能
这一代产品的主要特性包括高转换频率(fT) 为 80 GHz，并且由于能够在低至 1.2 V 的电源电压下工作而功耗低。
图 4：RF 增益 (G麦克斯)和噪声功能与竞争器件相比，性能大幅提升
BFx84x 系列是领先的 HBT 器件之一，在分立式射频 LNA 中被认为是“同类最佳”。该器件的噪声系数为 0.85 dB (@5.5
GHz)，增益高达 23 dB，由于器件具有特殊的几何形状，其性能优于市场上的许多其他器件。与英飞凌的所有 SiGe：C 射频晶体管一样，BFx84x 提供高达
1.5 kV (HBM) 的内置 ESD 保护。
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