Доброго вам. Покритикуйте схематику усилителя мощности.

Требуется усилить ЧМ сигнал частотой 900 Мгц с 50 мВт до 10 Вт, с коммутацией прием-передача, с дистанционной регулировкой выходной мощности и самодиагностикой. Прошу посмотреть на мою схему и высказать конструктивные замечания. На схеме не показаны цепи управления, они будут реализованы на микропроцессоре, там ничего сложного я пока не вижу, в отличие от ВЧ- части.

Вопросы у меня в первую очередь вот какие:
1) Элементы VT1, R3, C7 и VT2, R7, C16 введены для получения отрицательного смещения на pin диодах, но нужно ли оно в данной схеме?
2) Выбор Pin диодов. BAR64 выбраны в первую очередь по цене и наличию в Москве. Но насколько адекватно они подходят в данную схему?
3) Линии W1-W4. Делать я их планирую шириной 2.9 мм, на FR-4 толщиной 1,6 и фольге 18 мкм. Как правильно рассчитать необходимую физическую длину W1 и W4?
4) При центральной рабочей частоте 900 Мгц, можно ли получить широкополосность хотя бы в 10% по этим линиям?
5) Как правильно свернуть (петлей, меандром или как еще) линии W1 и W4 для оптимизации габаритов печатной платы.
6) Выбор номинала разделительных и блокировочных емкостей в 75 пф типоразмера 0603 адекватен рабочей частоте 900 Мгц?

1. Запирающее напряжение на pin-диоды нужно однозначно, так что указанные элементы нужны, не обязательно только запирающее для VD4, потому как если через него не протекает ток, для слабого принимаемого с антенны сигнала он все равно будет заперт. Надо только обеспечить путь для обратного тока диода VD5, для чего его "плюсовой" конец заземлить через 100-килоомный резистор.
И еще, что Вы не учли по управлению: цепь управления +12VТХ, которая идет на резисторы R4, R5 надо отделить от общей +12VТХ, обозвать +12VRX и подавать на нее +12V только в режиме приема, тогда только будет открываться обходной путь усилителя и линия W1 будет закорачиваться на землю.
2. PIN-диоды BAR64 вполне подойдут.
3. Ширина линий W1-W4 определена правильно (проверил в TXLine), длину четвертьволновых W1, W4 надо считать исходя из требуемой электрической длины 90град. У меня в TXLine получилось 44,8мм.
4. В 10%-ой полосе запорные линии W1, W4 вполне обеспечат требуемые 40dB развязки.
5. При сворачивании линии в меандр ее геометрическая длина должна быть несколько увеличена. На какую величину - зависит от шага меандра, исходного волнового сопротивления линии и многих других факторов. Обычно я это делаю методом прямой симуляции, в электромагнитном симуляторе AWRDE рисую топологию и считаю Z или S-параметры.
6. Блокировочные конденсаторы NP0-0603 - 75pF должны вполне подойти, хотя более оптимальными для частоты 900MHz являются 33pF.

Сообщение отредактировал Proffessor - Dec 14 2012, 12:13

Спасибо. Да, прикольная ошибка с +TX. Еще рисовал и думал, а что это у меня +RX никуда не понадобилось?

На тему "сворачивания" линий в меандр или петлю. Так как описанным вами методом анализа в AWRDE не владею, возникают следующие вопросы
1) Если вместо microstrip линий использовать копланарные, эффект укорочения при "сворачивании" не уменьшится ли?
2) Насколько может повлиять неучтенный эффект укорочения , учитывая начальный разброс проницаемости FR4 в 20% и широкополосность 10%?

Для подстройки длины линий W1 и W4 хочу сделать несколько возможных точек пайки диодов VD3 и VD5, напрмер с шагом 3 мм. И настроить таким образом один экземпляр усилителя, а далее копировать место пайки. Стоит этим заморачиватся?

Копланарная вряд ли получится, потому как в промежутках между соседними витками не поместить нормальный земляной полигон. Чтобы иметь возможность подстраивать, вполне можно точку заземления сделать переменной. При серийном производстве повторная подстройка возможно не понадобится, особенно, если FR4 будет из одного листа или по крайней мере из одной партии.

Копланарная вряд ли получится, потому как в промежутках между соседними витками не поместить нормальный земляной полигон. Чтобы иметь возможность подстраивать, вполне можно точку заземления сделать переменной. При серийном производстве повторная подстройка возможно не понадобится, особенно, если FR4 будет из одного листа или по крайней мере из одной партии.

Глюк-повторы сообщений, в последнее время участились.

Сообщение отредактировал Proffessor - Dec 15 2012, 07:19

Понял, и посмотрите, пожалуйста, на разводку пп, в плане идеологических косяков в вч части.

Опять надо более тщательно пересчитать ширину микрополосковой линии с учетом бокового земляного полигона. Такая линия называется копланарной.
К сожалению, из рисунка невозможно понять, какая ширина сигнальной линии и величина зазора между линией и земляным полигоном . Ширина такой линии как правило должна быть меньше, чем свободной микрополосковой линии. Как видите, при зазоре GAP=0.2мм ширина линии должна быть 1,1мм, длина четвертьволновой линии уже не 44 а 50мм.


Сообщение отредактировал Proffessor - Dec 17 2012, 12:54

Да, я как раз так и считал, и даже в этой программе. Ширина у меня получилась 1.16 при зазоре 0,2 а длина 51,6. При этом длину +-3 мм можно изменить подбором точки пайки пин-диода, замыкающего ее на землю.

А в остальном как? Так, при беглом осмотре?

Ну так вроде все OK. Чувствуется рука не студента, но мужа.
Я так понимаю на С7 и С18 также предусмотрены по три посадочных места, правильно, я бы тоже так сделал.

Усилитель сделал, работает почти как хотелось. Потери в тракте приема около 1,6 db (без выходного ФНЧ) , развязка около 40 db, это устраивает полностью.

Но теперь проблема в выходном фильтре. В нем потери 8 db на частоте 868 Мгц, что неприемлимо. Подскажите, что может быть не так? В первоначальной схеме номиналы точно ошибочны, делал с такими номиналами, как на схеме в этом посте. Цель примения эллиптического фильтра - подавление частот 1100-1300 Мгц.

Компоненты фильтра - конденсаторы 0603 NP0 и монолитные индуктивности TF160808. Фильтр считался в программе Filter Solutions, там подставлял значения реальных элементов для конденсаторов: добротность 100 и для индуктивностей: последовательное сопротивление 0,25 ом. Что я мог сделать неправильно?

Если фильтр посчитан и сделан правильно, то потери могут быть из-за согласования по входу/выходу. Поскольку там не всегда 50ом.

Хвост Слона, А вы могли бы поподробнее описать схему управления pin-диодами? Немного непонятно, как протекают прямые токи или прикладываются запирающие напряжения?

Proffessor, а почему для 900МГц хорошо подходят 33пФ разделительные конденсаторы? Вроде же чем больше, тем лучше.

Сообщение отредактировал Zadorik - Jan 5 2013, 21:56

Дело в том, что любой керамический конденсатор, даже в SMD-корпусе имеет частоту последовательного резонанса, на которой его импеданс минимален, точнее равен небольшому активному сопротивлению потерь. На практике, если рабочая полоса небольшая, емкость конденсатора надо выбирать так, чтобы частота резонанса была близка к центральной рабочей частоте. На частоте больше резонансной импеданс конденсатора также растет и уже имеет индуктивный характер. Например конденсатор керамический NP0-0603-33pF имеет резонанс на частоте 923MHz, где его импеданс равен 0,6ом.



Фильтры на дискретных элементах наиболее достоверно анализируются с использованием s2p-моделей индукторов (есть на сайтах производителей) в пакетах RFSim99 или AWRDE/MWO.
Вот такие должны быть характеристики фильтра с Вашими номиналами (посчитано в AWRDE):

На второй рисунок не обращайте внимание, он неправильный.
Чтобы хорошо подавить частоты 1100-1300MHz, надо немного изменить номиналы:
L4=3.3nH; C27=6.8pF; L5=8.2nH; 1.8pF.


Господа модераторы! Прошу убрать последнюю картинку из этого поста, у меня почему-то не убирается



Сообщение отредактировал Proffessor - Jan 8 2013, 14:11

Спасибо, про резонанс все понятно конечно, однако это свойство конкретного конденсатора конкретного производителя, надо оценивать по S-параметрам и покупать именно этот конденсатор. Благо и AVX, и Murata такие базы дают. Меня просто смутил такой ответ - 33 пики и все будет хорошо)
Спасибо!
Немного оффтоп - а вам не приходилось сталкиваться с блокировочными конденсаторами на диапазон 30-40 ГГц?

Керамические многослойные конденсаторы все производители делают по одинаковой технологии, поэтому резонансные частоты у них не будут существенно различаться.
30-40GHz - до этих частот еще не дошел, но ATC выпускает керамические конденсаторы на частоты до 40GHz.
http://www.richardsonrfpd.com/resources/Re...%2010-14-11.pdf

Сообщение отредактировал Proffessor - Jan 9 2013, 08:38