Согласование транзисторов на УКВ диапазонах, Не понимаю что использовать, то ли S хар-и то ли сопротивления... Опции

[Dimik]

Добрый день коллеги!

Раньше, когда вставала задача построить ВЧ устройство всегда применял готовые 50ом эл-ты, а тут был строгий указ. RD07MVS1, "т.к. мы их купили черти сколько и их нужно применить, так что модули оставь на потом..."

Начал разбираться. В даташит приведены S параметры до Гига, а так же пару точек комплексо сопряженных импедансов входа и выхода. По моему предположению (верно ли оно?), если пересчитать S в Z на тех частотах, для которых указанны компл. сопр. Z, и поменять знак, должно все сойтись.

Т.е. в даташит указанно, что на 520МГц сопряженное Zin=0.76+j0.06, и, т.к. Zo=10Ом, Zin=7.6+j0.6Ом, поменяв знак получим, что входное сопротивление транзистора 7.6 - j0.6 Ом.

Далее, следуя моей логике, берем точку по S хар. на частоте 520МГц получаем отражение 0.935 угол (-178.5). Пересчитываем в Z и получаем 1.68-j0.65 Ом, что не сходится с полученными ранее 7.6 - j0.6Ом.

Для чистоты эксперимента еще олна точка, 175МГц:

15.5-j55.3 Ом по диаграмме и 2.67 - j1.72 Ом при пересчете из S, разница огромная.

Товарищи, где и что я наврал?

[RFMAN]

2 grandrei

А можно ли в первом приближении считать, что если транзистор абсолютно устойчив по S-параметрам в малосигнальном режиме, то в режиме большого сигнала он также будет абсолютно устойчив?

[grandrei]

2 grandrei

А можно ли в первом приближении считать, что если транзистор абсолютно устойчив по S-параметрам в малосигнальном режиме, то в режиме большого сигнала он также будет абсолютно устойчив?

С одной стороны, малосигнальный режим наиболее опасный с точки зрения паразитного самовозбуждения на любых частотах, поскольку крутизна транзистора максимальна как малосигнальная. Однако, в большом сигнале есть серьезная опасность параметрического возбуждения на субгармонике за счет нелинейной коллекторной емкости. Это довольно частое явление, особенно для биполярных усилителей. Кроме того, в некоторых случаях, если общий емиттер или база заземлены через конденсатор большой емкости, может быть режим автомодуляции. При наличии сильной обратной связи, но недостаточной для самовозбуждения, может возникнуть ситуация режима жесткого самовозбуждения, когда достаточно даже очень маленького сигнала на входе. Это вариант регенеративного усилителя или автогенератора с внешней синхронизацией. Но в принципе, первым делом надо проверять малосигнальный К-фактор, и если он больше единицы, то это в целом обнадеживает, но не дает полной гарантии, тем более, что в симуляциях все эти параметрические эффекты можно и не обнаружить из-за отсутствия точных нелинейных моделей транзисторов.

[RFMAN]

С одной стороны, малосигнальный режим наиболее опасный с точки зрения паразитного самовозбуждения на любых частотах, поскольку крутизна транзистора максимальна как малосигнальная. Однако, в большом сигнале есть серьезная опасность параметрического возбуждения на субгармонике за счет нелинейной коллекторной емкости. Это довольно частое явление, особенно для биполярных усилителей. Кроме того, в некоторых случаях, если общий емиттер или база заземлены через конденсатор большой емкости, может быть режим автомодуляции. При наличии сильной обратной связи, но недостаточной для самовозбуждения, может возникнуть ситуация режима жесткого самовозбуждения, когда достаточно даже очень маленького сигнала на входе. Это вариант регенеративного усилителя или автогенератора с внешней синхронизацией. Но в принципе, первым делом надо проверять малосигнальный К-фактор, и если он больше единицы, то это в целом обнадеживает, но не дает полной гарантии, тем более, что в симуляциях все эти параметрические эффекты можно и не обнаружить из-за отсутствия точных нелинейных моделей транзисторов.

Недавно боролся с паразитными составляющими спектра УМ, у которого при расчете по малосигнальным S-параметрам K > 1.5. Усилитель Рвых = 50 Вт, транзистор RD70HVF1, частота 450 МГц, класс АВ (ток покоя - 10% от номинального при раскачке). При номинальной мощности спектр чистый. Выставляя пониженный уровень мощности 10 Вт (уменьшая смещение), заметил по бокам от несущей на расстоянии 60(!) МГц симметрично два паразитных "горба". Каждый "горб" - шумоподобный сигнал с шириной спектра 5-6 МГц и уровнем -55 дБ. Как ни бился - убрать не смог. Они видны и при 20%-ном изменении питания и при различной раскачке. Интересно, к какому виду самовозбуждения можно отнести данные "горбы"?

[grandrei]

Недавно боролся с паразитными составляющими спектра УМ, у которого при расчете по малосигнальным S-параметрам K > 1.5. Усилитель Рвых = 50 Вт, транзистор RD70HVF1, частота 450 МГц, класс АВ (ток покоя - 10% от номинального при раскачке). При номинальной мощности спектр чистый. Выставляя пониженный уровень мощности 10 Вт (уменьшая смещение), заметил по бокам от несущей на расстоянии 60(!) МГц симметрично два паразитных "горба". Каждый "горб" - шумоподобный сигнал с шириной спектра 5-6 МГц и уровнем -55 дБ. Как ни бился - убрать не смог. Они видны и при 20%-ном изменении питания и при различной раскачке. Интересно, к какому виду самовозбуждения можно отнести данные "горбы"?

Похоже на что-то параметрическое, присущее этому транзистору. С другой стороны надо иметь ввиду, что малосигнальная крутизна при таком смещении и токе покоя не максимальна, и может возрасти в режиме большого сигнала. Понятно, что надо каким-то образом зашунтировать цепь по 60 МГц, возможно использовать не дроссель по питанию, а небольшую индуктивность (может быть и с дополнительным фильтром на 60 МГц). Очень эффективным методом с относительно низкочастотными возбуждениями является использование по входу высокочастотного согласующего звена с последовательной емкостью и параллельной индуктивностью вместо низкочастотного. Также не исключено влияние цепи смещения, поскольку уровень паразитных частот довольно мал, может надо там где-нибудь зашунтировать большой емкостью. А в общем, конечно, в каждом случае своя специфика. Например, помнится мощные полевые МДП-транзисторы типа 2П918 или 2П923 любили возбуждаться именно на 100 МГц в широкополосной схеме.

[RFMAN]

Похоже на что-то параметрическое, присущее этому транзистору. С другой стороны надо иметь ввиду, что малосигнальная крутизна при таком смещении и токе покоя не максимальна, и может возрасти в режиме большого сигнала. Понятно, что надо каким-то образом зашунтировать цепь по 60 МГц, возможно использовать не дроссель по питанию, а небольшую индуктивность (может быть и с дополнительным фильтром на 60 МГц). Очень эффективным методом с относительно низкочастотными возбуждениями является использование по входу высокочастотного согласующего звена с последовательной емкостью и параллельной индуктивностью вместо низкочастотного. Также не исключено влияние цепи смещения, поскольку уровень паразитных частот довольно мал, может надо там где-нибудь зашунтировать большой емкостью. А в общем, конечно, в каждом случае своя специфика. Например, помнится мощные полевые МДП-транзисторы типа 2П918 или 2П923 любили возбуждаться именно на 100 МГц в широкополосной схеме.

Помогло добавление в входную цепь согласования последовательного конденсатора, шунтированного резистором. "Горбы" исчезли. Моторола любит применять подобные цепочки.

Сообщение отредактировал RFMAN - Jan 12 2008, 11:04

[grandrei]

Помогло добавление в входную цепь согласования последовательного конденсатора, шунтированного резистором. "Горбы" исчезли. Моторола любит применять подобные цепочки.

В монолитных схемах я обычно вставляю просто последовательный резистор, подключаемый непосредственно к базе транзистора, поскольку в этом случае можно использовать очень маленькие его величины. А входную и межкаскадные цепи делаю в виде высокочастотных LC секций. В общем случае, смотрю как малосигнальный К-фактор, так и активную составляющую входного сопротивления транзистора в режиме большого сигнала. Естественно, это эффективно, если есть запас по усилению. А конденсатор и с параллельным резистором - действительно некогда популярный подход, но в гибридных схемах я им не пользовался.