Укорочение времени фронта и спада радиоимпульса усилителем Опции

[Sokrat]

Исходные данные:
Есть ВЧ усилитель на 850 МГц. В лабораторных условиях на его вход подаём радиочастотный импульсный сигнал с временами фронта и спада 250 нс (несущая 850 МГц, время импульса 300 мкс). Из-за нелинейности усилитель укорачивает время фронта и спада примерно на 50 нс. Укорочение более чем на 50 нс недопустимо (этого можно добиться регулировкой усилителя). Но в серии (при сдаче продукции) нет возможности сформировать сигнал с необходимыми фронтами и спадами (то есть с генератора идут радиочастотные импульсы с резкими фронтами).
Задача:
Косвенным методом гарантированно проверить укорочение времени спада и фронта импульса.

Первое, что пришло в голову, это снять проходную характеристику усилителя (зависимость мощности на выходе от мощности на входе) и сравнение её с каким-то эталоном. Но достаточно ли измерение данной характеристики для определения укорочения времён фронтов и спадов.
Какие ещё могут быть варианты? Помогайте!

[VCO]

Задача:
Косвенным методом гарантированно проверить укорочение времени спада и фронта импульса.

Начну по-чукотски: стробоскопический осциллограф с полосой несколько ГГц нужен, однако. Ну или крутой цифровой.

[Sokrat]

Начну по-чукотски: стробоскопический осциллограф с полосой несколько ГГц нужен, однако. Ну или крутой цифровой.

Отвечу по-чукотски: осцилограф, способный это увидеть, есть. На производстве нет ВЕКТОРНОГО генератора сигнала, который способен сформировать импульс с заданными фронтами. Есть генераторы R&S SMB-100А, но у них фронты "крутые" резкие.

Вероятно гармоники вашего сигнала сильно вырастают, их и надо смотреть на выходе анализатором.
Достаточной смотреть вторую и третью гармоники, если они выше какого-то порога то не прошло.

Интересная идея. Но гармоники могут вырасти не только из-за фронтов, а так же из-за "искажения" несущей (радиочастотного заполнения импульса). Как в таком случае поймать грань?
Да и опять же: сигнал, который придёт на усилитель, уже будет иметь эти гармоники, так как фронты "резкие"

[MePavel]

На производстве нет ВЕКТОРНОГО генератора сигнала, который способен сформировать импульс с заданными фронтами. Есть генераторы R&S SMB-100А, но у них фронты "крутые" резкие.

Если не хочется тратиться на векторный генератор, то почему нельзя смастерить на коленке импульсный модулятор, который сформирует нужные фронты? По-моему это проще, чем заморачиваться с мат. обработкой частотного спектра или временных диаграмм. К тому же все эти способы будет сложно согласовать с заказчиком.
Вообще укорочение фронта в 5 раз говорит о сильной перегрузке усилителя. Может не стоит работать с таким овердрайвом?

[Sokrat]

Если не хочется тратиться на векторный генератор, то почему нельзя смастерить на коленке импульсный модулятор, который сформирует нужные фронты? По-моему это проще, чем заморачиваться с мат. обработкой частотного спектра или временных диаграмм. К тому же все эти способы будет сложно согласовать с заказчиком.

Не вижу возможности собрать "простенький" модулятор, который может сформировать фронты с длительностями 250 нс.

Вообще укорочение фронта в 5 раз говорит о сильной перегрузке усилителя. Может не стоит работать с таким овердрайвом?

Фронты укорачиваются не с 250 нс до 50 нс, а "на 50 нс", то есть с 250 нс до 200 нс. Большее укорочение действительно "овердрайв", но указанное, вполне приемлемо.

[MePavel]

Не вижу возможности собрать "простенький" модулятор, который может сформировать фронты с длительностями 250 нс.

В чём видится основная сложность?

Фронты укорачиваются не с 250 нс до 50 нс, а "на 50 нс", то есть с 250 нс до 200 нс. Большее укорочение действительно "овердрайв", но указанное, вполне приемлемо.

Тогда тем более - это очень тонкая грань между линейным и перегруженным режимом. Предполагаю, что выходная мощность усилителя точно поддерживается (стабилизируется) в вашей системе? Кроме того, нагрузка усилителя всегда постоянная?

[Sokrat]

В чём видится основная сложность?

Нужно формировать модулирующий сигнал с соответствующими фронтами. Да и сама реализация модулятора мне не представляется такой, что б можно собрать, как Вы выразились, "на коленке".

Тогда тем более - это очень тонкая грань между линейным и перегруженным режимом. Предполагаю, что выходная мощность усилителя точно поддерживается (стабилизируется) в вашей системе? Кроме того, нагрузка усилителя всегда постоянная?

Да, стабилизируется изменением напряжения питания выходного каскада в небольшом диапазоне.

[MePavel]

Нужно формировать модулирующий сигнал с соответствующими фронтами. Да и сама реализация модулятора мне не представляется такой, что б можно собрать, как Вы выразились, "на коленке".

Я так понимаю принципиально специализированный модулятор применять не хочется. Хотя я не вижу никаких сложностей, учитывая возможность использования импортной ЭКБ. Можно было бы создать отдельную тему по модулятору. Кроме того, думаю никто Вам не запрещает обратиться за помощью со стороны (кто-то же делает модулятор для Вашей системы).

Да, стабилизируется изменением напряжения питания выходного каскада в небольшом диапазоне.

А вот здесь кроется главная проблема. Предположим уровень мощности на выходе больше нормы. Если выходную мощность понизить за счёт уменьшения входной, то усилитель выйдет на более линейный участок передаточной характеристики и, следовательно, фронты увеличатся. А если мощность на выходе понизить за счёт напряжения питания, то нелинейность усилителя ещё больше увеличится за счёт увеличения компрессии коэффициента усиления и фронты будут укорачиваться.

[Sokrat]

Я так понимаю принципиально специализированный модулятор применять не хочется. Хотя я не вижу никаких сложностей, учитывая возможность использования импортной ЭКБ. Можно было бы создать отдельную тему по модулятору. Кроме того, думаю никто Вам не запрещает обратиться за помощью со стороны (кто-то же делает модулятор для Вашей системы).

В том то и дело, что формирователь сигналов тоже делаем мы сами и это не тривиальное устройство. Закладывать его в стенд проверки тоже так сказать "жирно" так же как и векторный генератор, а на разработку нового стенда проверки изначально не заложили денег (да и времени уже нет ) Сейчас вопрос стоит так, если нет возможности контролировать данный параметр средствами и приборами, которые есть на производстве, значит не контролировать совсем. Но мне на данный момент последний вариант не нравиться (так как мало ли чего регулировщики могут нарегулировать). Поэтому пытаюсь найти способ хоть какого-то контроля. Но пока что-то ничего найти не удаётся.

А вот здесь кроется главная проблема. Предположим уровень мощности на выходе больше нормы. Если выходную мощность понизить за счёт уменьшения входной, то усилитель выйдет на более линейный участок передаточной характеристики и, следовательно, фронты увеличатся. А если мощность на выходе понизить за счёт напряжения питания, то нелинейность усилителя ещё больше увеличится за счёт увеличения компрессии коэффициента усиления и фронты будут укорачиваться.

Правильно всё Вы говорите, согласен. Но диапазон регулировки очень незначительный (не должен оказать существенного влияния)

[MePavel]

Правильно всё Вы говорите, согласен. Но диапазон регулировки очень незначительный (не должен оказать существенного влияния)

По моему мнению, Вам необходим достаточно линейный усилитель для выполнения таких жёстких требований к фронту импульса без доп. фильтра на выходе. Причём, если я правильно понял, усилитель многокаскадный (3-4 каскада усиления). Тогда следует, понимать что коэффициент усиления всего устройства может изменяться на несколько децибел в зависимости от температуры и других факторов. Таким образом, незначительной регулировкой напряжения на выходе вряд ли удастся изменять в таких широких пределах усиление. Кроме того, как писал ранее, такой подход ещё больше угробит линейность усилителя.
Так же необходимо учитывать, что существенная нелинейность может проявляться не только в выходном каскаде. Тут всё зависит от того, насколько правильно распределено усиление между каскадами и насколько хорошо они настроены (опять вопрос к регулировщикам).

Советы про измерение линейности с помощью амплитудной модуляции не подходят для мощных импульсных усилителей. Во-первых, в таком режиме произойдет превышение максимально допустимой температуры перехода транзистора, во-вторых, из-за другой температуры перехода транзистора поведение усилителя может сильно отличаться от его работы в импульсном режиме.

[Sokrat]

По моему мнению, Вам необходим достаточно линейный усилитель для выполнения таких жёстких требований к фронту импульса без доп. фильтра на выходе. Причём, если я правильно понял, усилитель многокаскадный (3-4 каскада усиления). Тогда следует, понимать что коэффициент усиления всего устройства может изменяться на несколько децибел в зависимости от температуры и других факторов. Таким образом, незначительной регулировкой напряжения на выходе вряд ли удастся изменять в таких широких пределах усиление. Кроме того, как писал ранее, такой подход ещё больше угробит линейность усилителя.
Так же необходимо учитывать, что существенная нелинейность может проявляться не только в выходном каскаде. Тут всё зависит от того, насколько правильно распределено усиление между каскадами и насколько хорошо они настроены (опять вопрос к регулировщикам).

Советы про измерение линейности с помощью амплитудной модуляции не подходят для мощных импульсных усилителей. Во-первых, в таком режиме произойдет превышение максимально допустимой температуры перехода транзистора, во-вторых, из-за другой температуры перехода транзистора поведение усилителя может сильно отличаться от его работы в импульсном режиме.

Фильтр на выходе есть 3 каскада усиления. Расчётные и отмоделированные усиления каскадов сбалансированы (это учитывалось). Посмотрим, что получится, когда опытный образец появится. Сегодня разговаривал с руководством. Уже начинает появляться понимание и (вроде бы) сдвиг пошёл в сторону обеспечения нескольких рабочих мест векторниками. Не знаю что из этого выйдет, увидим.