دیود مُدولاتور (Modulator Diode)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع دیودها (Diode) را در آموزش زیر شرح دادیم :
دیود مُدولاتور (Modulator Diode) :
دیود مُدولاتور (Modulator Diode) یک اصطلاح کلی برای دیودهایی است که در مدارات مدولاسیون (Modulation Circuits) برای تغییر مشخصات یک سیگنال حامل (Carrier) بر اساس یک سیگنال مدوله کننده (Modulating Signal) استفاده می شوند. این دیودها معمولا در مدولاتورهای دامنه (AM Modulators)، مدولاتورهای فاز (Phase Modulators)، و مدولاتورهای فرکانس (Frequency Modulators) در فرکانس های پایین تا متوسط به کار می روند.
انواع مختلفی از دیودها می توانند به عنوان مدولاتور عمل کنند. دیودهای واراکتور (Varactor Diodes) با تغییر ظرفیت خازنی خود بر اساس ولتاژ، در مدولاتورهای فرکانس (FM) و فاز (PM) استفاده می شوند. دیودهای PIN (PIN Diodes) با تغییر مقاومت RF خود بر اساس جریان، در مدولاتورهای دامنه (AM) و مدولاتورهای دیجیتال (ASK) کاربرد دارند. دیودهای شاتکی (Schottky Diodes) نیز در میکسرها برای مدولاسیون استفاده می شوند.
در مدولاتورهای AM ساده، می توان از یک دیود به عنوان عنصر غیرخطی (Nonlinear Element) برای مخلوط کردن سیگنال حامل و سیگنال مدوله کننده استفاده کرد. خروجی شامل حامل و باندهای جانبی (Sidebands) است. با فیلتر کردن مناسب، می توان سیگنال AM تولید کرد. این روش در فرستنده های AM ساده (مانند فرستنده های توان پایین) کاربرد دارد.
پارامترهای مهم دیود مدولاتور به نوع مدولاسیون بستگی دارد. برای مدولاسیون فرکانس با واراکتور، نسبت ظرفیت (Capacitance Ratio)، ضریب کیفیت (Q)، و خطی بودن تغییرات ظرفیت با ولتاژ (C-V Linearity) مهم است. برای مدولاسیون دامنه با PIN، مقاومت سری در برابر جریان (R_s vs. I) و توان RF قابل تحمل اهمیت دارد.
کاربرد اصلی دیود مدولاتور در فرستنده های رادیویی با توان پایین و متوسط است. به عنوان مثال، در فرستنده های FM ساده (مانند فرستنده های FM میکرو) از یک دیود واراکتور برای تغییر فرکانس نوسان ساز بر اساس سیگنال صوتی استفاده می شود. در فرستنده های AM ساده، از یک دیود PIN یا یک ترانزیستور به عنوان مدولاتور استفاده می شود.
در سیستم های مخابراتی دیجیتال، از مدولاتورهای دیودی برای مدولاسیون ASK (Amplitude Shift Keying) و PSK (Phase Shift Keying) استفاده می شود. با تغییر ولتاژ بایاس دیود PIN، دامنه سیگنال RF قطع و وصل می شود (ASK). با تغییر ولتاژ بایاس دیود واراکتور، فاز سیگنال تغییر می کند (PSK).
سری معروف دیودهای واراکتور برای مدولاسیون شامل خانواده BB (مانند BB109) و SMV (از Skyworks) است. این دیودها برای کاربردهای VCO و مدولاتور FM در فرکانس های تا چند گیگاهرتز طراحی شده اند. دیودهای PIN برای مدولاتورهای ASK و تضعیف کننده ها شامل خانواده BA (مانند BA482) و سری MA4P از MACOM هستند.
یکی از چالش های مدولاتورهای دیودی، اعوجاج (Distortion) ناشی از غیرخطی بودن مشخصه دیود است. برای کاهش اعوجاج، باید از دیودهایی با خطی بودن بهتر استفاده کرد و سیگنال مدوله کننده را در محدوده خطی دیود اعمال نمود. گاهی از تکنیک های پیش اعوجاج (Pre-distortion) برای جبران غیرخطی بودن استفاده می شود.
در نهایت، دیود مدولاتور یک قطعه کلیدی در فرستنده های رادیویی و سیستم های مخابراتی است. اگرچه در بسیاری از کاربردهای مدرن از مدارات مجتمع مدولاتور (مانند VCOهای یکپارچه) استفاده می شود، اما در کاربردهای ساده و آموزشی، مدولاتورهای دیودی همچنان یک راه حل عملی و کم هزینه هستند. آشنایی با انواع دیودهای مدولاتور برای درک اصول مخابرات مفید است.
