Пытаюсь разобраться с расчетом выходного каскада усилителя мощности. Подобрал несколько типов подходящих транзисторов и перешел к схеме согласования, и тут возникли вопросы
Выходной импеданс транзистора для расчета схемы согласоваи выбирается исходя из Load Pull Performance как компромис между максимальной выходной мощностью, PAE и коэффициентом усиления. Это в принципе понятно, но проблема в том что Load Pull Performance приведены только для нескольких частот. Например для Infenion PTFC270101M они приведены для частот 940, 2140, 2655 МГц, а меня интересуют частота 1200 и другие внутри этого диапазона. Найти дешевые и доступные транзисторы для которых специфицированы характеристики на интересующих меня частотах не удалось. Просто интерполировать данные между частотами наверно бессмысленно.
Или можно считать что точности в 30% - 50% достаточно?

Как я понимаю Load Pull Performance можно расчитать исходя из модели транзистора (вольтамперных характеристик, параметров корпуса, перенос референсной плоскости и др). Но единственый подходящий транзистор для которого в принципе есть Modelithic параметры это Qorvo QPD1009 но и их пока не удалось получить, буржуи говорят что не поддерживают пользователей в России, а Макротим обещал помочь но прошло уже недели три а результата нет. Так что опять же нет данных.
Как правильно решается эта задача?

Аналогичный вопрос с входным сопротивлением транзистора.

Еще один вопрос связан с выбором тока покоя. В даташитах приводятся характеристики транзисторов для линейных усилителей при токе покоя порядка 100 мА. Но для линейного каскада класса А для получения 10 Вт на активном сопротивлении 15 Ом нужно иметь ток порядка 1.2 А. Так что получается что 100 мА это скорее класс B или AB. И опять же где взять характеристики транзистора при токе 1 А?

Непонятно как меняются характеристики в идустриальном дипазоне температур, надо ли стабилизировать температурный дрейф тока стока и коэффициент усиления с помощью внешней схемы?
Вообще даташиты какие-то очень лаконичные (привык что про обыкновенный операционник или АЦП от AD в даташите приведено столько параметров, и при нескольких напряжениях питания и при разных тепературах и т.д.).

В качестве выходного каскада часто используется балансный каскад состоящий из двух транзисторов объединяемых через квадратурные мосты. Столкнулся с мнением что эта схема является двухтактным каскадом, в котором транзисторы могут работать в режиме AB сохраняя общую линейность, грубо говоря один транзистор открывается на положительной полуволне и усиливает ее, другой - отрицательную. Правильно ли я понимаю что это не верно и для обеспечения общей линейности надо чтобы оба транзистора работали в режиме A?

Написать производителю и спросить пробовали?

Приготовьтесь к тому, что для начала нужно будет заполнить End User, но это чаще всего не является проблемой. Проблема в том что эти транзисторы очень дешевые и скорее всего вы столкнетесь с тем, что у Infineon на эти транзисторы идет минимальное количество для заказа - порядка 1000 шт.
Если повезет, то у ритейлеров есть упаковка и вам удастся купить что то в розницу.

Купить десяток PTFC270101M не проблема, и цена вполне приличная. Собственно по цене их и выбрали
У Инфениона не спрашивали, в начале хотели ставить Qorvo и NXP c ними общались и не добились ничего кроме того что есть на сайте. И решили что с Инефенионом будет тоже самое. Может надо было обещать потребление 10К в месяц.

Как правильно решается эта задача?
... в учебнике написано, что на векторнике тестовыми фикстурами и регулируемыми согласоваелями. т.е. дорого. поэтому лучше подождать ответа Макротим. сам все хотел освоить методу, да денег и времени на все это нет.

1. Что в вашем понимании линейный усилитель? Количественно цифру назовите, характеризующую линейность. От этого будет дальнейший разговор.
2. Почему спрашиваете линейность, а говорите о нелинейной характеристике? Для линейной модели придуманы s-параметры. Но это опять к п. 1. А для изменения s-параметров не так много и нужно. В принципе можно и колхозным колхозом обойтись для таких низких частот. Или интерполировать s - параметры имеющихся точек. Тем более там разрывов или петель не будет. Там значения вроде близкие.

Под линейностью я понимаю следующее: уровень гармоник ниже -30 дБ относительно несущей и линейная зависимость между уровнем входного и выходного сигнала. Сигнал одно-тональный, уровень может меняться.
Конечно проще было бы использовать режим А: все проще и понятнее, фильтры не нужны (или будут простейшие), проще стабилизировать рабочую точку так как средний ток стока не зависит от уровня сигнала и др.
Но при этом КПД на полном сигнале раза в два или более хуже чем у режима В, при меньшем уровне сигнала ситуация еще хуже.
Так что приходится использовать режим В и добиваться требуемого уровня гармоник выходными фильтрами, диапазоны не широкие около 20% от несущей.

Вообще как я понимаю слово линейный в отношении усилителей мощности используется немного не так как обычно, например встречал сочетание "линейный усилитель класса АВ"

S параметры это конечно хорошо, но в умных книжках пишут что даже для режима А используют не их а Load Pull Performance. А для класса В они совсем не подходит.
В общем то это понятно, максимальную мощность можно получить при сопротивлении нагрузки равном напряжение питания / ток покоя, которое совсем не обязательно равно выходному сопротивлению на малом сигнале.

В результате поисков склоняюсь к использованию транзисторов NXP, для которых удалось найти модели для AWR, с которыми сейчас и разбираюсь.

я тоже, молодой еще, никогда не слышал про линейные усилители мощности. А АВ усилители линейные, УМ только на низких частотах называют, когда у них на выходе эмиттерный повторитель... по моему так.

Опять ничего не ясно. Если Вы говорите о второй гармонике в линейном режиме без цепей фильтрации, то согласно всем известной формуле:
delta = OIP2 - Pout, где дельта, это отношение мощности сигнала к мощности второй гармоники в дБ
тогда получим
30дБ = OIP2 - 40дБм
OIP2 = 70дБм
от сюда следует, что примерно Вам нужен транзистор со следующими
OIP1dB = 47 дБм
OPSAT = 50 дБм
OIP3 = 60 дБм
OIP2 = 70 дБм
А именно для достижения такого требования Вам придётся использовать 100Ваттный усилитель!!!!!!!!
Примечание - расчеты сделаны согласно литературе "RADIO RECEIVER DESIGN Kevin MeClaning and Tom Vito".

Но!!! Если поставить небольшой фильтр на выходе (который часто совмещается с цепями согласования). То всё станет не так тоскливо и немного проще. С фильтром можно задавить вторую гармонику почти до бесконечности и тогда можно использовать прямо 10Ваттный транзистор.

Но, если Вы говорите об интермодуляции в линейном режиме, когда каскад передаёт цифровые виды модуляции, то тогда формула будет немного другой:
OIP3 = Pout + дельта/2, где дельта, это отношение мощности одной палки к мощности продуктов интермодуляции.
Формулы взяты из той же книжки
OIP3 = 40дБм + 30дБ/2 = 55дБм
от сюда следует, что примерно Вам нужен транзистор
OIP1dB = 42 дБм
OPSAT = 45 дБм
OIP3 = 55 дБм
OIP2 = 65 дБм
Тоесть примерно 16Ватт
Но тут уже близко к нелинейному режиму и тогда формулы могут неработать. Надо смотреть на много всяких факторов. Чаще всего интермодуляция вблизи точки насыщения скорее всего подробно описаны в ПДФника. И тут уже шаманство разработчика.



Про режимы А, АВ, В.
Чего то давно не видел СВЧ транзисторов работающих в режиме А. Большинство работают в АВ, В, С. Причём связные чаще всего в режиме АВ, а для импульсных применений в режиме В и С

Для данного транзистора, не имеющего внутренних цепей согласования, можно и проинтерполировать. Тем более частота 1200 МГц не так далека от 940 МГц. Можно вполне на погрешность в 10-20% выйти, что соответствует погрешности измерений этих импедансов.

Нелинейную модель транзистора не обязательно иметь. Достаточно создать модели входного и выходного импеданса. Методом оптимизации найти номиналы элементов этих моделей.


При токе покое в 1,2 А и 28 В питания на транзисторе будет выделяться тепла порядка 34 Вт, что приведет к перегреву на 136 град. С (тепловое сопротивление переход-корпус 4.04 град. С/Вт). Необходимо обеспечивать очень хороший отвод тепла. Переходные отверстия в плате вряд ли справятся с этой задачей.
При таком токе покоя транзистор будет работать на верхнем загибе передаточной (сток-затворной) характеристики. Приличная линейность будет только на малых уровнях выходной мощности (в 3-4 раза меньше номинальной выходной мощности). Про КПД можно забыть.

При токе покоя 1,2 А можно не стабилизировать напряжение входного смещения рассматриваемого транзистора в диапазоне температур.


На частоте 1200 МГц для LDMOS транзистора двухтактный каскад в линейности не даст больших преимуществ, но можно хорошо подавить четные гармоники.