Уважаемые инженеры (конструкторы)-топологи. Прокомментируйте пожалуйста топологию печатной платы балансного МШУ. (Может быть что-то добавить, может быть что-то убрать )

1) Балансная схема включена неправильно - одно плечо имеет набег фазы 0гр, другое 180гр., а должно быть 90 и 90гр.
2) Слева три микросхемы - тоже усилительные каскады? Не видно где к ним питание подводится
3) Столько каскадов - на какой суммарный коэффициент усиления рассчитываете?
4) Небольшие квадратные полигоны - зачем они?

НО странно включены. Нижняя схема в противофазе с верхней. Сдается мне, какой то из НО надо перевернуть.
Три МС это ограничители мощности. Предположительно.
Полагаю, что Ку 35... 50 дБ.
Квадратные полигоны для подстройки.

ПС: работать вряд ли будет, даже если перевернуть НО. Задержка в МС МШУ имеет некоторый разброс. Надо еще делать регулировочную МПЛ в одном из плеч для компенсации. Квадратными полигонами можно подстроить волновое, но одновременно с задержкой довольно сложно.
Вы бы хоть в каком симуляторе это посмотрели. Земляные полигоны "чтобы красивше" обычно заканчивают самовозбудом.

1) Покажите как разместить квадратурный мост, чтобы схема была балансной?
2) Слева защита от помехи - пин диоды



3)С учётом общих потерь, в том числе и 3.5дБ на мосту получается, где то около 40 дБ (каскадов при всём при этом всего лишь два )) )
TGA2612-sm
4)Небольшие квадратные полигоны - настройка АЧХ (выравнивание). Полигоны побольше - питание стока и смещение затвора




Почему вряд ли будет работать? Что за регулировочная линия в одном из плеч??? Компенсации чего? и при чём тут задержка? Меня совершенно не интересует ГВЗ!
Вопрос в другом: будет ли усиливать и "не шуметь" в соответствии с datasheet? Есть ли более компактные решения в части защиты от помехи? Насколько я понял длинна МПЛ между диодами должна быть четверть волны? Можно ли так подключать землю к N/C пинам? Будет ли такое подключение влиять на АЧХ? или же не стоит так рисовать полигон, а сделать одно! металлизированное отверстие диаметром 0.25 мм под пузиком диода и замкнуть пины на него?
Хоть бы в каком нибудь симуляторе я это и смотрел!!! Топология построена в AWR на основании схемы (с включёнными S-параметрами)!!! То есть Вы предлагаете убрать земляные полигоны???!!! ("... Земляные полигоны "чтобы красивше" обычно заканчивают самовозбудом ...")

Чувствуется отсутствие опыта!!!
Зачем вводить в заблуждение то?

Если перевернуть один из мостов работать будет. Единственное, что конечно будет амплитудный / фазовый разбаланс из за активных элементов (усилителей) и идеального суммирования не получить, но схемы суммирования типа этой обычно не так критичны к разабалнсам. Вот если нужно что то прилично скомпенсировать (вычесть) там уже да!
Еще как плюс получите меньший коэф. шума за счет не когерентного сложения шумов и когерентных сигналов.

Это что за бред? Если длина шлейфов в квадратурном мосте - четверти длин волн, и сопротивления шлейфов как в теории, то это классические квадратурные мосты и на выходах разность фаз 90 град, а не 180, как Вы пишете Можно тут посмотреть Вот пожалуйста, уже обсуждали Нажмите для просмотра прикрепленного файла


Вроде как да, с выходного моста нужно сигнал снимать с другого плеча (с нижнего, а балансную нагрузку на верхнее плечо)

Так я об этом и говорю - в первом посте включение НО с ошибкой - с такой схемой одно плечо имеет набег фазы 0гр, другое 180гр., а должно быть 90 и 90гр. Для исправления достаточно Правильную картинку не стал прикладывать чтобы ТС сам попробовал разобраться, в чём его ошибка.

Меня смутили габариты этих полигонов (по сравнению с шириной микрополоска) + расстояние от микрополоска до этих полигонов.

ТС, а от каких помех планируется защищаться?

А почему именно 0 и 90 разность фаз ? Вроде балун должен сигналы разворачивать на 180
Разве когда разность фаз 90 это не Doherty amplifier называется ?

Разворот в 180гр по входу и выходу используется в двухтактных усилителях. А балансный (=квадратурный) усилитель требует поворота по 90гр. (Здесь можно немного запутаться, т.к. на русскоязычных ресурсах встречал название двухтактных аудиоусилителей балансными).
А doherty (догерти, доэрти, дохерти - как его только не переводят)- немного не то. Там сдвиг на 90гр только в одном плече + усилители работают с разными токами покоя и разными выходными сопротивлениями.

Балун да, фазу на 180 крутит. Но у ТС в схеме квадратурные мосты стоят, они на 90 должны крутить.

А чем обоснован выбор LNA на нитриде? Думаю, что нитрид дороговат, чтобы основное его преимущество в виде бОльшей мощности тратить на маломощные LNA. Интересно было бы послушать мнения.

да теперь понял что не до понял терминологию. А смысл применения квадратурных гибридов в том что на резисторе будет гаситься отраженный сигнал ? По идее для этих же транзисторов можно применить и балун 0 180 ?

Еще нашел микруху защиты тоже пин диоды но все в одном TGL2210-SM

Почему Вас смутили габариты подстроечных полигонов? (квадраты 1 на 1 мм, ширина 50-ти ОМной линии на этом материале 0.54мм, расстояние до МПЛ = 1 мм) Какие по Вашему мнению должны быть габариты полигонов и расстояние до МПЛ?
Помехи бывают разные : импульсные и непрерывные, вражеские и наши Что конкретно Вас интересует?(частота, мощность, длительность импульса, скважность или )


Микросхема хороша, но только вот до 6 Гиг

Больше динамический диапазон.
Соответственно, ниже требования к фильтрам.
И сжечь его гораздо труднее: не критичен к согласованию нагрузки, статики почти не боится.

Смущает отсутствие индуктивностей и развязки по питанию между усилителями. Как бы не загудело. И что там с фазой сигнала для двухкаскадного включения получается? Для однокаскадного усилителя я бы сказал, что сигнал снимают не стого конца гибридного моста, а вот для двухкаскадного-что то затрудняюсь.

Отсутствие каких индуктивностей Вас смущает?

Опыто мало... хех.
Производитель не нормирует групповую задержку для своих усилителей. Каждая МС трехкаскадная. Допустим, разброс ФЧХ не составит более 30° на одну МС. С двух МС получится 60°. Добавим сюда перекос фаз в НО (до 45° по краям диапазона, до 90° с двух НО). Получим искажения АЧХ по диапазону почти 10 дБ при худших разбросах параметров (фаза будет крутиться суммарно до 150°).
Для гарантированной работоспособности я бы ввел еще один НО без терминатора в промежуток между усилителями. Причем, НО по краям и НО в промежутке я бы сделал разного размера, чтобы скомпенсировать фазу от крайних НО. Это позволит уменьшить разброс ФЧХ вдвое и не даст внезапных искажений АЧХ более 5 дБ в худшем случае.

По питанию. Vg и Vd. Я незнаю коэффициента "пролаза" сигнала в шины питания у этих усилителей, а тем более как влияет наводка по питанию на первый усилитель. Поэтому всегда развязываю питание каскадов LC фильтрами. Или вообще вывожу независимо через проходные конеденсаторы на ту сторону, где источники вторичного питания расположены.

То есть Вы предлагаете не объединять Vg и Vd для разных микросхем общей шиной, а сделать для каждого питания каждой микросхемы свою контактную площадку?

Или так, или проходные LC фильтры применить. Они еще хорошо перемычкой служат из за своей средней земли. Все-таки полный гейн более 45 дб предполагается. А вообще-то сделал бы макет одного плеча усилителя и обмерял бы, притом обмерил бы и в условиях плохого согласования. Промерял бы и ВЧ сигнал на шинах питания в условиях большого сигнала на входе. Для этого обычно делаю на плате пятак под ВЧ разьем и конденсаторы для расвязки по постоянке. На рабочий экземпляр можно потом просто не запаивать эти цепи.

При многокаскадном усилении никогда не обьединяют питание. Самовозбуд гарантирован. У меня был случай, когда два отдельных канала самовозбуждались друг от друга. И питание там было развязано лучше, чем у Вас. Чистую индуктивность ставить так же нельзя. Нужна RL сборка. Старайтесь избегать высокодобротных элементов в фильтрах питания, лучше несколько каскадов фильтрации. Не забывайте, что МПЛ плюс конденсатор/индуктивность замечательно работают не только на первой гармонике. С учетом усиления в 40 дБ диапазон возможного самовозбуда может быть от 0.6 до 40 ГГц.
Настоятельно рекомендую загнать все это в симулятор и прогнать весь вышеуказанный диапазон.

Опасность автогенерации может быть из-за того, что:
- усиление более 40 дБ и если плату поместить в общий металлический корпус без радиопоглощающих экранов, то может быть как автогенерация, так и регенерация (отрицательное активное сопротивление или коэффициент отражения по модулю больше 1), которая приведёт к сильному искривлению АЧХ и ФЧХ. В идеале надо каждый каскад друг от друга экранировать, т.е. не должно так получаться, чтобы в общем объёме были входные и выходные полосковые линии. На крышке может не помешать радиопоглощающий материал;
- недостаточно хорошо спроектированы цепи смещения и плохая развязка по питанию;
- между входным и выходным каскадом отсутствует развязка;
- сама по себе структурная схема МШУ не самая удачная с точки зрения фазовых набегов внутри суммирующей цепи из-за технологического разброса параметров МИС.

Если нужна хорошая развязка (а следовательно устойчивость, равномерная АЧХ МШУ) между первым и вторым каскадом, то лучше каждый каскад в отдельности выполнять по балансной схеме.
Не понимаю чем аргументировано использование шлейфных НО, при том что, баластный резистор маломощный и имеет малые паразитные составляющие? Вроде как такие НО обладают меньшей широкополосностью и более критичны к точности изготовления, чем квадратурные сумматоры-делители по схеме Вилкинсона.
Кроме того, при таком подходе ещё неизвестно что будет с устойчивостью за пределами рабочего диапазона частот.
В этом случае лучше использовать НО с электромагнитной связью.

Если не сложно по этим двум пунктам по-подробнее или где почитать.

"Дурацкий" вопрос на...!

...3)С учётом общих потерь, в том числе и 3.5дБ на мосту получается, где то около 40 дБ (каскадов при всём при этом всего лишь два)
TGA2612-sm...

Зачем такой большой Ку для МШУ? Вы, что после МШУ сигнал по длинному кабелю гнать будите?
ИМХО. Достаточно 10...15 дБ Ку для МШУ. С таким большим Ку (40 дБ) замучаетесь с большими сигналами
на входе, какими бы мощными кристалы МШУ не были.
Про самовозбуждение уже писали выше!

И, потерь на мосту в 3,5 дБ не будет (балансная схема). Будет примерно по 0,5 дБ потерь на каждом мосте (=1 дБ).

И, зачем балансная схема (мне для общего развития)? Динамика улучшится только на 3 дБ. Ну, еще подавление четных гармоник.
Но все гармоники начиная со второй будет легче с помощью ФНЧ убрать.

Требования ТЗ (заказчика). После МШУ понятия не имею как пойдёт сигнал - моё сечение - коаксиальный вход, коаксиальный выход. Вам может быть и достаточно 10-15 дБ, а нам маловато Что по Вашему является большим сигналом? И почему я должен с ними замучаться?

Вы боритесь с помехами.
Любая помеха уровнем -30..-20 дБм вылезет на выходе МШУ в уровень +10...+20 дБм!!
Т.е., чтобы у вас полезный сигнал не компресировался, то вам надо, чтобы ваш МШУ мог выдать на выходе более 100 мВт.
А лучше больше, т.к. сильно возрастут интермодуляционные искажения (IP3).
А при насыщенности разными стандартами сотовой связи такие сигналы очень даже возможны.
Правда, если вы будете работать в тундре (где только олени и белые медведи), то остается только вопрос по
самовозбуждению МШУ.

Балансную схему тоже Заказчики заказали?

С помехами мы не боремся, мы от них защищаемся

Наш МШУ не то что может, а выдаёт на выходе 640 мВт - выделено красным цветом, до 2 Вт - на него можно подавать максимально(не сгорит) в непрерывном режиме - выделено зелёным цветом, а всё что больше будут защищать пин-диоды. Как то так.
Работать будем в тундре - здесь Вы угадали (только помимо оленей и медведей - там ещё обитают бараны и волки )
Вопрос по самовозбуждению(генерации) МШУ пока остаётся открытым - ясность наступит после макета - тогда и закроем этот вопрос.
Балансная схема - в инициативном порядке, дабы отработать пассивные цепочки (мосты, фильтры и т.д.). Хотя некоторые спецы писали что "Еще как плюс получите меньший коэф. шума за счет не когерентного сложения шумов и когерентных сигналов. " nljobs

Вы смотрите не на ту строчку!
Надо смотреть на "Output Power at 1 dB Gain Commpression = 19 dBm"
Т.е. с этого выходного уровня уже начинается заметная нелинейность вашего МШУ (немного меньше 100 мВт).
А для лучшей линейности надо иметь выход еще меньше на 5...6 дБ.

Балансная схема вам усложняет конструкцию, но не уменьшает коэффициент шума!
Просто в данной схеме, т.к. на входе делитель, то имеете потери 3 дБ (увеличение шума на 3 дБ), но т.к. схема
балансная, то на выходе за счет "не когерентного сложения шумов и когерентных сигналов" вы уменьшаете шум на 3 дБ.
Т.е., в итоге вы остаетесь "в нулях" по шумам.

И, что-то 2 дБ шума этого транзистора считаю сильно большим, т.к. есть чипы с шумом 0,5...1,0 дБ, но не такие мощные.
Хотя, с примерно такой же точкой компрессии усиления на 1 дБ.

Честно говоря тоже не очень понятно зачем делать входной каскад МШУ балансным. Это нонсенс какой-то. Схемы сложения (неважно какие балансные, синфазные) применяют когда нужно увеличить выходную мощность, а применить более мощный транзистор нет возможности. В таком случае точка компрессии увеличивается на 3 дБ. Зачем МШУ строить по таким схемам непонятно. Если Вам не хватает мощности, то усильте сначала на каскаде с МШУ, а дальше просто усилителем обычным или хоть по балансной схеме разгоняйте сигнал до того уровня, какой нужен.

У балансного усилителя точка пересечения второго порядка на 15... 20 дБ выше, чем у однотактного. На точку пересечения третьего порядка балансность влияет мало. Нечетные гармоники одинаково хорошо работают на МПЛ. У данного усилителя, кроме проблем с фазой, еще будет увеличен коэффициент шума по причине потерь в сложном входном каскаде. С учетом того, что фильтра по входу нет, будет вылезать третья гармоника с 2,5 ГГц от ВайФай, БлюТуз... Возможно, это не критично, с учетом остальных блоков и антенны.

Это понятно, но первый каскад МШУ и не должен находится в компрессии, поэтому откуда взяться второй гармонике? А вот последующие каскады усиления можно и балансными делать (или какими душе угодно)

Всем спасибо за комментарии. Прошу прокомментировать вариант из шести раздельных плат. 1-ая плата - защита от помехи. 2-ая плата - квадратурный мост. Далее 4 платы МШУ. И 7-ая плата - мост по выходу. Можно проверить(будем посмотреть) каждую в отдельности. В конечном итоге собрать их вместе.





Соединять платы между собой - индием

Не совсем понял, что именно Вас интересует.
По поводу |Г|>1 (отрицательное активное сопротивление) можно, например, почитать в любой литературе по усилителям СВЧ в разделе про устойчивость. Так же можете поискать информацию про "регенеративные усилители СВЧ" или "усилители с отрицательным сопротивлением".
Что касается развязки между каскадами, то в этой теме многие это игнорируют.
Нередко при оптимальном согласовании СВЧ транзистора на большом сигнале наблюдаются большие коэффициенты отражения (КО) по входу и выходе на малом сигнале. Таким образом, что отдельный каскад усилителя может быть устойчив, если, например сопротивления генератора и нагрузки чисто активные от 0 до fгр, однако если импеданс источника и (или) нагрузки будет попадать в область неустойчивой работы, то возможны проблемы с появлением резонансных пиков на АЧХ и, в худшем случае, самовозбуждение.
Например, возьмём Вашу схему, где один выход усилителя напрямую подключен ко входу другого усилителя, через линию передачи 50 Ом. Как видно, из даташита на МИС |S11| и |S22| неплохие (во всяком случае, от 5 до 13 ГГц, что за полосой творится неизвестно, надо исследовать S-параметры), но и далеки от того, что может обеспечить балансный усилитель или вентиль.
Таким образом, линия передачи 50 Ом, нагруженная с одного конца на некий комплексный импеданс (рассогласованную нагрузку), на противоположном конце даст КО с произвольной фазой. В итоге вполне можно получить импеданс в некоторой точке, попадающий в зону неустойчивой работы МИС или конкретного СВЧ транзистора.
Если два каскада усиления выполнить по балансной схеме, то при условии "одинаковости" МИС можно получить входное и выходное сопротивление каждого каскада близкое к 50 Ом в довольно широкой полосе (здесь всё зависит от квадратурного моста).
P.S. Что касается конкретной МИС TGA2612-SM, то она вполне может быть абсолютно устойчива. Входные и выходные КО должны позволить сделать первый каскад на одной МИС, а следом можно и балансный усилитель подключить. Если так важна перегрузочная способность по входу, то почему тогда на первый каскад не поставить 4 или 8 МИС? Слабо верится в то, что одной МИС мало, а двух достаточно.

Считаю это совсем лишним.
Сделайте одну плату, а между разными частями (каскадами) сделайте перемычки или поставьте конденсаторы.
При необходимости, снимаете перемычки или конденсаторы и проверяете каскады отдельно.
Перемычки делаются из тонкой фольги (индий для керамики).

На худой конец, сделайте 3-и платы (входная, выходная и плата с каскадами усиления).

И еще, квадратики подстройки слишком далеко от линии. Зазор 0,1...0,2 мм и не будет сильно влиять, но будет удобнее.