Extraction S parameters FET in small-signal model Опции

[YuriyMatveev]

Добрый день!!!! Есть следующий вопрос:
Не так давно расчитывал усилитель мощности в классе "А" (2,3-2,7GHz), для согласования транзистора на максимальную выходную мощность по методу Криппса использовал малосигнальную модель FET полученную из измеренных S-параметров, модель получил в MWO путем подгонки ее S-параметров к измеренным данным, и вроде как все получилось с довольно неплохим приближением к расчету.
Сейчас возникла необходимость расчета другого усилителя, также в классе А, но вот с моделью ничего не получается, очень уж сильно все зависит от задаваемых начальных условий, вернее начальных значений номиналов элементов модели FET, без конкретного точного начального приближения получить примемлемый результат путем оптимизации достаточно сложно, да и долго.

Вопрос в следующем подскажите какие нибудь free software tools для экстракции S-параметров транзистора в его малосигнальную модель.


P.S.(из платного программного обеспечения позволяющего делать экстракцию нашел только ,Ampsa Mosaic Multimatch, - но дороговато, заниматься самому разработкой такой програмки конечно интересно но как всегда нет времени, да и статей по данному направлению не так уж много.
Еще слышал про free программу "FETCad" но найти ее так и не удалось )

[RFMAN]

Ну, я занимался и сейчас иногда приходится. Для линейных усилителей в первом приближении использую S-параметры, затем подгоняю на макете. Малосигнальные модели не использую, хватает S-параметров, да и дело в основном имею с мощными нелинейными усилителями (класас АВ и В), для которых измеряю в тестовой плате оптимальные импедансы транзистора Zin и Zout и по ним строю цепи согласования.

[YuriyMatveev]

Ну, я занимался и сейчас иногда приходится. Для линейных усилителей в первом приближении использую S-параметры, затем подгоняю на макете. Малосигнальные модели не использую, хватает S-параметров, да и дело в основном имею с мощными нелинейными усилителями (класас АВ и В), для которых измеряю в тестовой плате оптимальные импедансы транзистора Zin и Zout и по ним строю цепи согласования.

А по какому критерию вы выбиратете оптимальные импедансы,????
(В Вашей практике никогда небыло такого, что согласованный транзистор на минимум КСВ и максимальный коэф. усиления имеет выходную мощность на 3-4dB меньше от заявленной на него в datasheet ?)

[RFMAN]

А по какому критерию вы выбиратете оптимальные импедансы,????
(В Вашей практике никогда небыло такого, что согласованный транзистор на минимум КСВ и максимальный коэф. усиления имеет выходную мощность на 3-4dB меньше от заявленной на него в datasheet ?)

Входная цепь транзистора настраивается на минимальный КСВ (на каждой частоте настройка производится отдельно). Выходная цепь настраивается на номинальную выходную мощность при хорошем КПД (55-60%) также на каждой частоте отдельно. После каждой подстройки транзистор изымается из схемы и измеряется импедансы обоих цепей согласования со стороны транзистора. Сложность здесь - изготовить хороший ВЧ щуп для измерения импедансов. Если транзистор мощный (импедансы малы), то точность измерений невысока, поэтому при проектировании усилителя делается несколько итераций (переразводок топологии) под нужные характеристики.

Насчет мощности на 3-4 дБ меньше даташитовской - это очень странно. Производитель обычно занижает ее процентов на 20. Возможные причины:
1. Недостаточно мощности на входе УМ (ток транзистора при раскачке не достигает номинального).
2. Мал ток покоя (недостаточно смещения УМ, транзистор недостаточно открыт раскачкой).
3. Вход рассогласован (ток транзистора при раскачке не достигает номинального, возможно возбуждение)
4. Выход рассогласован (недостаточная выходная мощность даже при большом токе транзистора)

Сообщение отредактировал RFMAN - Feb 12 2008, 12:06

[YuriyMatveev]

Входная цепь транзистора настраивается на минимальный КСВ (на каждой частоте настройка производится отдельно). Выходная цепь настраивается на номинальную выходную мощность при хорошем КПД (55-60%) также на каждой частоте отдельно. После каждой подстройки транзистор изымается из схемы и измеряется импедансы обоих цепей согласования со стороны транзистора. Сложность здесь - изготовить хороший ВЧ щуп для измерения импедансов. Если транзистор мощный (импедансы малы), то точность измерений невысока, поэтому при проектировании усилителя делается несколько итераций (переразводок топологии) под нужные характеристики.

Насчет мощности на 3-4 дБ меньше даташитовской - это очень странно. Производитель обычно занижает ее процентов на 20. Возможные причины:
1. Недостаточно мощности на входе УМ (ток транзистора при раскачке не достигает номинального).
2. Мал ток покоя (недостаточно смещения УМ, транзистор недостаточно открыт раскачкой).
3. Вход рассогласован (ток транзистора при раскачке не достигает номинального, возможно возбуждение)
4. Выход рассогласован (недостаточная выходная мощность даже при большом токе транзистора)

Ну в принципе Ваша методика по подбору оптимальных импедансов понятна. Только насколько я помню для получения opt. Zin, Zout при maxPout, Ga, PAE и т.д., существуют гамма-тюнеры фирмы "MAURY", вы же видимо обходетесь без них?

Что касается того что производителеи занижают выходную мощность в даташитах, то верно, но не всегда. Я, например - спроектировал усилитель в калассе А, на выходную мощность при компрессии 1dB 38dBm (по даташиту) , при этом и по расчету и при измерении КСВ по входу и выходу получился менее 1.2 - 1.3. Но выходная мощность при компрессии 1dB составила 35 dBm. Тогда пересчитав только выходную цепь с использованием малосигнальной модели на оптимальный импеданс, я получил КСВ на выходе усилителя около 2,5 но при этом выходная мощность во всей полосе (2.3GHz-2.7Gz) составила уже 38-39dBm при той же компрессии в 1dB, в результате даже больше чем заявлено в даташите (ток покоя и входную мощность я при этом не изменял).
Я не знаю, может быть в первоночальном исполнении транзистор отдал бы и большую мощность, но при большей компрессии?
С учетом того, что приходится усиливать сложно-модулированные сигналы типа OFDM, то как показала практика использовать усилитель при компрессии выходной мощности больше 0,5dB-1dB не желательно.