pin 二极管原理及其在df100a 发射机agc 电路中的应用

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1、PIN二极管原理及其在DF100A发射机AGC电路中的应用卢东亮国家新闻出版广电总局五六一台330029【文章】本文对主要介绍了PIN变阻二极管的工作原理，及其在DF100A发射机自动增益控制电路中的应用。【关键词】PIN二极管;DF100A发射机;自动增益控制;AGC0前言DF100A发射机所需的激励大小，应根据频率等的变化，进行自动调整，即实现射频信号的自动增益控制（AutoGainControl，AGC）。此功能是由AGC控制器1A9完成。1A9通过监测末前阴流和高末栅流的变化，改变通过PIN变阻二极管的偏置电流，使其射频阻抗

2、变化，从而实现射频信号的自动增益控制。本文通过探讨PIN二极管工作原理及1A9工作原理，分析其AGC电路工作原理，并对其高频特性的改善提出解决方案。1PIN二极管工作原理1.1PIN二极管结构PIN二极管(positive-intrinsic-negativediode)，顾名思义，就是在普通的二极管的PN结基础之上，在P和N半导体材料之间加入一薄层低掺杂的本征(Intrinsic)半导体层，组成的这种P-I-N结构的二极管就是PIN二极管。I层的半征半导体由于工艺的原因，会含有少量的P型或N型杂质，称为PπN或PvN管。两种PIN

3、二极管工作原理和工作特性都很接近，一般不加以区分。本文以PπN来说明其工作原理。1.2PIN二极管工作原理零偏时，PIN二极管电荷分布同PN结一样。只不过I层有两个部分：一部分为空间电荷层，即耗尽层，电阻率很高；另一部分是I层。在零偏时，PIN管呈高阻抗。加正偏电压时，P层空穴和N层电子在外电场作用下，都将注入I层，并在I层复合。这时I层储存大量载流子，使之电阻率下降。即正偏时，PIN管呈低阻抗，且随着电流增大而减小。加反偏电压时，PIN二极管类似于PN二极管的反偏状态，阻抗值很大。低频时，由于交流信号周期很大，载流子进出I层渡越时

4、间可以忽略。此时，PIN二极管与普通PN结二极管相似，具有单向导电性，可用作整流、限幅等用途。高频时，信号周期很短，载流子进出I层的渡越时间将不可忽略，PIN管的整流作用就逐渐变弱。通俗地讲，就是指在信号的正半周内，PN结来不及完全导通，信号负半周就来临；在负半周时，PN结也来不及完全截止，正半周又来临。所以，当频率较高时，PIN管就显示出与普通二极管完全不同的特性，不能用作整流或检波，因为它对高频信号正、负半周的响应已经没有了明显区别，近似为线性元件。由于PIN二极I层的总电荷主要由偏置电流产生，而不是由高频电流瞬时值产生，所以其

5、对高频信号只呈现一个线性电阻。此阻值由直流偏置决定，正偏时阻值小，接近于短路，反偏时阻值大，接近于开路。正偏电流越大，射频阻抗越小；反之，射频阻抗越大。DF100A中AGC电路即是利用了PIN二极管的这一特性。2DF100A中自动增益控制原理2.1自动增益控制器1A9工作原理1A9工作原理主要包括外部控制信号、光电隔离、直流放大、射频分压、射频放大、射频输出几个部分。其原理分述如下：有两种：一是手动控制激励开关6R4，改变6R4阻值，可直接改变A点对地电阻及A点电压信号大小；二是自动控制信号，通过取样末前阴流和高末栅流来获得。末前阴

6、流和高末栅流取样电压送至光隔U1或U2。取样电流越大，所对应的取样负电压的绝对值越大，光隔导通更明显，A点对地电阻越小，电压也越小。利用光电隔离，可以很好的防止干扰。Q1、Q2组成了两级直流放大，放大倍数是固定的。Q1为共射接法，A点电压越高，Q1输出电压越低；Q2为共集接法，即射极输出器，具有电流放大，电压跟随的作用。Q2的输出经过电感L1送至PIN二极管。L1、C3、C4的作用是，将射频信号和直流偏置电路隔离。电阻R14、R15并联后为50Ω，充当频率合成器的负载电阻，为其提供一个较稳定的负载。射频信号通过R15、C6、R6、C

7、5等元器件与PIN二极管并联分压。显然，PIN射频阻抗越小，射频输出越小；PIN射频阻抗越大，射频输出越大。R16与L2的作用是滤除高频（即载波频率的高次谐波）。Q3、Q4为两级射频放大。接法与直流放大相同。第一级为共射接法，提供电压放大（同时反相）；第二级为共集接法，提供电流放大，输出电阻小，带载能力强，且与射频输出同轴电缆匹配。经过自动增益的射频信号，通过Q9接头输出，送至宽带放大器进行放大。2.1.71A9自动增益控制原理综上所述，可以得出1A9工作的原理。DF100A自动增益控制各点变化关系如表1。面板激励开关6R4实为一可

8、调电阻，可手动调节射频输出电平。从自动控制关系中可以看出，当发射机末前阴流或高末栅流变化时，自动增益控制能自动调整输出激励电平，从而使末前阴流和高末栅流保持稳定。【