300Вт усилитель на 88-108 МГц на транзисторе MRFE6VP5300N/MRFE6VP6300H Опции

[Atlasv]

Добрый вечер!
Потенциальный работодатель поставил такую задачу.
1. Подобрать необходимый транзистор;
2. Подобрать материал печатной платы;
3. Смоделировать работу усилителя;
4. Произвести трассировку печатной платы.

Печатную плату планирую заказать в ООО "Резонит"

Решил смоделировать работу усилителя по схеме из даташита в AWR Design Environment 12. На схеме электрической принципиальной смущает один момент про "Bias regulator and Temperature Compensation - Цепь смещения и температурная стабилизация" то, что отсутствует данный участок. Прочитав Application Note 1643 узнал, что необходимо использовать регулятор напряжения и делитель напряжения, и диод соответственно.
Думаю над тем, как правильно использовать схемотехнические решения с AN1643.
На сайте NXP скачал spice модель данного транзистора.
Хочу освоить моделирование в программе и произвести трассировку печатной платы. Изучаю саму программу и для тренировки смоделировал ФНЧ, ФВЧ. Материал печатной платы подобрал.
1. Базовый материал - Rogers RO4003C
2. Защитная маска - Fotochem FSR-8000-8G
3. Финишное покрытие - Иммерсионное серебрение

Можно ли использовать данные транзисторы? (MRFE6VP5300N и MRFE6VP6300H)
Посоветуйте с дальнейшими действиями.

Эскизы прикрепленных изображений

 

Прикрепленные файлы

 MRFE6VP5300N.pdf ( 992.93 килобайт ) Кол-во скачиваний: 51
 RF_LDMOS_Power_Modules_for_GSM_Base_Station_Application___Optimum_Biasing_Circuit.pdf ( 96.91 килобайт ) Кол-во скачиваний: 49

 

[Atlasv]

Redcrusader.
По первому.
Не понятно что и с чем вы сравниваете.
Полуволновый отрезок вы считаете правильно. Но не понятно, длина чего и для чего указана в даташите!

Расчет для кабеля RG-8/U рассматривал как пример.
В даташите для транзистора MRFE6VP5300N есть схема электрическая принципиальная и таблица с номиналами компонентов для диапазона 88-108 МГц. В данной таблице есть строка COAX1,2 - 35 Ohm Flex Cable, 4.72" - 0,12 м и COAX3 - 50 Ohm Flex Cable, 6.3" - 0,16 м.
Не могу понять каким образом получили результат 4.72" - 0,12 м и 6.3" - 0,16 м?

Прикрепленные файлы

 ___________________.rar ( 1.41 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 13

 

[Redcrusader]

...В данной таблице есть строка COAX1,2 - 35 Ohm Flex Cable, 4.72" - 0,12 м и COAX3 - 50 Ohm Flex Cable, 6.3" - 0,16 м.
Не могу понять каким образом получили результат 4.72" - 0,12 м и 6.3" - 0,16 м?

Вам дали длину в дюймах и тут же в метрах.
4.72" = 0,12 м, т.к. 2,54см * 4,72" = 11,9888 см = 0,12 м.

1. т.е. правильно ли я понимаю, что настраивали по одной точке мощности? По ваттметру?
...

1. Можно и так.
Но, лучше настраивать в полосе.
Если есть АЧХометр, то с помощью его. Можно свободно вводить импульсную модуляцию между
выходом АЧХометра и входом усилителя. Конечно, между выходом усилителя и входом АЧХометра
надо ставить аттенюатор на достаточную рассеиваемую мощность.
Настраивать по максимуму АЧХ и нужной равномерности в полосе.
Абсолютное значение мощности уже можно контролировать в точке ваттметром.
Или пересчитать с учетом выходного сигнала АЧХометра, ослабления аттенюатора и т.д.
Здесь мощно откалибровать тракт, убрав из него усилитель. Но, вас может не устроить ошибка пересчета.
Т.к. ошибка 1 дБ = 10% по мощности.

2. Никак не оцениваю.
Знаю, что в одном корпусе(отсеке) нельзя давать усиление больше 30...40 дБ!!
И, использую эпоксидный клей + ферритовый порошок на крышку. :-))

3. Не знаю.
Т.к. никогда таким не интересовался.
Мне не понятно, зачем вам это?!
Если "пытать" усилитель на нагрузки с разным КСВн, то это, ИМХО, не правильно.
Усилитель мощности СВЧ должен работать на нормальную нагрузку, КСВн не более 1,5...2,0.
За остальным должна следить ЗАЩИТА.

[serega_sh____]

3. Не знаю.
Т.к. никогда таким не интересовался.
Мне не понятно, зачем вам это?!

Спасибо за пояснения. Мне бросилось в глаза, что в импульсном режиме измерить АЧХ при помощи АЧХометра немного сложновато. Там рабочее место сложно настраивать вот и переспросил. Интересная методика. Правильная. Просто мы до импульсного метода пока не доросли. Спасибо ещё раз.

Кстати про мощные аттенюаторы: будте аккуратнее с ними. Уже пару раз нарывались на изменение ослабления при нагревании аттенюаторов т.е. они давали дополнительную ошибку при измерениях. Например на малой мощности одно ослабление, на большой мощности другое ослабление. Поэтому - для подключения приборов мы щас исползуем ответвители вместо аттенюаторов. Или надо иметь оченьхороший запас по мощности у аттенюаторов.

Про устойчивость многокаскадных усилителей:
Если усилитель состоит из одного каскада, то потенциальную НЕустойчивость можно смотреть по S11 и S21. А именно, если на диаграмме Вольперта-Смитта какая то точка хочет выбежать из диаграммы, то значит что на этой точке скорее всего будет возбуд. Или есть разрыв в диаграмме.
Но в многокаскадных усилителях это не проверить. И даже АЧХ на частоте возбуда может быть маленькой, потому что фильтры/цепи согласования стоят на выходе и между каскадами (да даже те же разделительные конденсаторы маленькой ёмкости чтоб не имел громадного усиления на НЧ). Но это не гарантия, что транзистор сам на себя не загудит.


А про КСВ и устойчивость.
Есть у меня требование: должен сохранять работоспособность если оторвалась антенна. И вот как это требование проверить? На рабочем месте длинна кабеля одна, в системе длинна кабеля другая, а у потребителя третья и каждый раз отраженная волна приходит с разными фазами и разными частотами.
А если представить, что схема может быть отрегулирована по разному (регулировщик выравнивал АЧХ и проверял отрыв в трех точках диапазона) или ошибка в моей схемотехнике (ну пусть - направленный ответвитель на краях диапазона не имеет направленности, потому что мне пришлось укоротить микрополоски НапрОтветв из-за отсутствия места в блоке). А вентиль кстати большой и работает только в рабочем диапазоне частот, а что пропускает за диапазоном никто не гарантирует.
А если на это наложить - стрессоустойчивость и области устойчивой работы. То будет очень тоскливо.

Вот и пляшем и думаем...

А про скорость отрабатывания защиты, исполнительные устройства и ёмкости питания уже спрашивали выше. Тут или дубовая схема не боящаяся ничего (мне нужна такая), или затыкающаяся схема обвешенная всякими защитами.

[MePavel]

Кстати про мощные аттенюаторы: будте аккуратнее с ними. Уже пару раз нарывались на изменение ослабления при нагревании аттенюаторов т.е. они давали дополнительную ошибку при измерениях. Например на малой мощности одно ослабление, на большой мощности другое ослабление. Поэтому - для подключения приборов мы щас исползуем ответвители вместо аттенюаторов. Или надо иметь оченьхороший запас по мощности у аттенюаторов.

Интересно, что за аттенюаторы Вы использовали? Я такие эффекты наблюдал только на самодельных, сделанных на отечественных резисторах. Кстати, направленные ответвители (НО) - не выход из положения.
Задача измерительного аттенюатора иметь не только стабильный коэффициент ослабления, но и эталонный, независящий от уровня мощности, КСВН по выходу и выходу. Как правило, у описываемых Вами, аттенюаторов изменяется входной импеданс. Поэтому правильно настроить усилитель на 50 не получится и НО не помогут.

Про устойчивость многокаскадных усилителей:
Если усилитель состоит из одного каскада, то потенциальную НЕустойчивость можно смотреть по S11 и S21. А именно, если на диаграмме Вольперта-Смитта какая то точка хочет выбежать из диаграммы, то значит что на этой точке скорее всего будет возбуд. Или есть разрыв в диаграмме.

Интересный подход. S21 вообще должен "выбежать" из диаграммы Смита (без Вольперта, не знаю кто это такой), если у усилителя имеется усиление. Каким прибором измеряются S11 и S21 и как этот прибор подключается к мощному усилителю?

А про КСВ и устойчивость.
Есть у меня требование: должен сохранять работоспособность если оторвалась антенна. И вот как это требование проверить? На рабочем месте длинна кабеля одна, в системе длинна кабеля другая, а у потребителя третья и каждый раз отраженная волна приходит с разными фазами и разными частотами.
А если представить, что схема может быть отрегулирована по разному (регулировщик выравнивал АЧХ и проверял отрыв в трех точках диапазона) или ошибка в моей схемотехнике (ну пусть - направленный ответвитель на краях диапазона не имеет направленности, потому что мне пришлось укоротить микрополоски НапрОтветв из-за отсутствия места в блоке). А вентиль кстати большой и работает только в рабочем диапазоне частот, а что пропускает за диапазоном никто не гарантирует.
А если на это наложить - стрессоустойчивость и области устойчивой работы. То будет очень тоскливо.

Вот и пляшем и думаем...

Это решается созданием нескольких нагрузок, при которых наблюдается максимальное и минимальное потребление тока на тестовых частотах диапазона.

А про скорость отрабатывания защиты, исполнительные устройства и ёмкости питания уже спрашивали выше. Тут или дубовая схема не боящаяся ничего (мне нужна такая), или затыкающаяся схема обвешенная всякими защитами.

Какой транзистор собираетесь "защитить"?

[serega_sh____]

Интересно, что за аттенюаторы Вы использовали? Я такие эффекты наблюдал только на самодельных, сделанных на отечественных резисторах. Кстати, направленные ответвители (НО) - не выход из положения.
Задача измерительного аттенюатора иметь не только стабильный коэффициент ослабления, но и эталонный, независящий от уровня мощности, КСВН по выходу и выходу. Как правило, у описываемых Вами, аттенюаторов изменяется входной импеданс. Поэтому правильно настроить усилитель на 50 не получится и НО не помогут.

Минициркуитовские серии VAT и подобные. Но сильно не занимался исследованием. Наткнулись, плюнули, перешли на направленники.
Это я говорю про измерения мощностей. В итоге пришли к выводу, что: измеряем только при помощи ослабления на направленниках. Линию и ваттметры подключаем при помощи направленников.
А мощную нагрузку гораздо проще найти. т.е. повторю: Всё уходит в нагрузку, а сигнал на измерения мы ответвляем при помощи направленников.

Интересный подход. S21 вообще должен "выбежать" из диаграммы Смита (без Вольперта, не знаю кто это такой), если у усилителя имеется усиление. Каким прибором измеряются S11 и S21 и как этот прибор подключается к мощному усилителю?

Примерно так:
http://literature.cdn.keysight.com/litweb/...5990-5039EN.pdf
http://literature.cdn.keysight.com/litweb/...5990-8005EN.pdf

Какой транзистор собираетесь "защитить"?

Так то задача, чтоб устройство работало всегда и при любых ошибках оператора. Но обычно выгорает выходной транзистор, потому что он работает на грани своих возможностей как по пробойному напряжению СИ, так и мощности рассеивания.

Я про устойчивость спрашиваю, недавно ситуация была:
Усилитель состоит из двух каскадов. На входе стоит аттенюатор на пин диодах для АРМ и затыкания сигнала при ХХ. Затвор первого транзистора тоже глушится при ХХ. Первый и второй каскады для достижения максимальных КПД включены без согласования на 50 ом между собой. Усилитель был сданн. Поставили в систему и при проверке отрыва антенны усилитель сгорел. Разбор был. Заказчики икру метали со словами "ну я понимаю, если бы при проверке блока произошел отказ, но как так получается что при автономной проверке блока - всё хорошо, а при проверке системы отказ? А что будет у потребителя? Вы чего не можете блок отдельно проверить ... А что делать с заделом???....
Моё мнение свистнул первый транзистор на низкой частоте вне диапазона когда диоды начали закрываться и АРМ неуспела отработать. Ну и теперь чуток схему улучшили, чтоб такого небыло.

Вот и спрашиваю как проверить устойчивость много каскадной схемы?

p.s. вот кто такой Амиэль Рафаилович Вольперт:
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%...%B2%D0%B8%D1%87