Jump to content

    
Turgenev

CST MW согласование транзистора

Recommended Posts

3 часа назад, mepavel сказал:

На приведённой диаграмме Смитта, вероятно, ошибочно согласование выполняется на нагрузку 3.22-j*2.84, а не 3.22+j*2.84.

Мда... раз 10 перепроверял: комплексно ли споряженный импеданс я нанес на диаграмму? И все равно ошибся. Спасибо. Зато теперь я понимаю почему размеры полосков в CST отличаются от Смитовских где-то в 2 раза, а то уже хотел спрашивать.

11.01.2021 в 14:57, Freesom сказал:

На требуемой подложке делаются калибровочные меры, их характеристики измеряются и заносятся в ZVA24 как кастомный калибровочный набор.

У меня это NIST Multiline TRL (подробно распишу, потому что не делал ни разу и спросить не у кого и у R&S нет хоть приблизительно похожего измерения в примерах на ютубе):

1) Reflect для каждого порта- на медном основании пустая плата длиной в измеряемую, к которой через основание прикреплены разъемы

2) Through и Line1,2,3 - на медном основании сначала плата с 50 омной дорожкой (Through) длинной с измеряемую плату, а затем с тремя 50 омными дорожками разных длин (Line1,2,3). Везде разъемы как и в первом варианте. А насколько желательно длины дорожек должны отличаться от длины измеряемой платы для калибровки Line1,2,3?

Схематичное изображение предполагаемых плат:

Скрытый текст

image.thumb.png.01d0859b1247f70d31c1fa82e462bbcc.png

Если все так, то из вопросов реализации у меня остается крепеж платы и разъемов к основанию. Не хочется каждый раз паять их сплавом Розе. Для Line 1,2,3 еще можно припаять, а для измерений исходной платы, reflect, through я бы хотел сделать что-то универсальное. Наподобие того, что скидывал khach в этой теме:

Скрытый текст

 

Плату я бы почаще прикрутил по периметру на винты, а разъемы к основанию прикрепил бы винтами (указано синими линиями), чтобы под пайку остались только центральные жилы:

Скрытый текст

image.thumb.png.41f4be93ee40f71947afe0b9d720ecd9.png

Или использовал разъемы и тип основания как в статье, которую скидывал khach (в том же сообщении Figure 11), но вместо N-типа использовал бы SMA.

Скрытый текст

image.png.19c06e2ab2108f9acc3ba592a97473ce.png

 Но как бы часто я ни прикручивал плату к основанию я же не смогу обеспечить нормальный контакт планарной земли платы с основанием. Разъемы хотя бы по-жестче, а плата точно будет гулять. 

Edited by Turgenev

Share this post


Link to post
Share on other sites

Где то лежала красивая аппнота как такие транзисторы измерять, немогу найти. Вот посмотрите неплохой дисер по теме, там и трансформатор полных сопротивлений есть, и его калибровка мерами из корпусов транзистора изготовленными. Но это все немного не то.

Вот из него широкополосный трансформатор и набор мер для калибровки. Судя по всему- самодельные.

https://scholar.sun.ac.za/bitstream/handle/10019.1/2510/malan_low_2005.pdf

Набор SOLT  для калибровки нужен не 50 омный, а 10 омный полосковый. Это весьма широкие полоски. В принципе можно сделать самому как получится, обмерить на 50 омном VNA, сделать модель низкоомного SOL самому, внести в прибор как custom и по нему уже калибровать сетап с трансформатором.

Low Imp clbr.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites
12 часов назад, mepavel сказал:

На приведённой диаграмме Смитта, вероятно, ошибочно согласование выполняется на нагрузку 3.22-j*2.84, а не 3.22+j*2.84.

Вспомнил свои рассуждения. Таблица лоад пула с указанием импеданса источника:

Скрытый текст

image.thumb.png.3c94d3588ffadb53879fc56252ea005d.png

 

Если импеданс источника подключаемого к затвору равен 3.22-j*2.84, то импеданс затвора ему комплексно сопряжен и равен 3.22+j*2.84. При согласовании на диаграмме Смита мы указываем импеданс комплексно сопряженный импедансу нагрузки, т.е. импедансу затвора, а значит нанести надо было именно 3.22-j*2.84. Что и сделано на скрине, еще раз продублирую его, чтобы далеко не ходить:

Скрытый текст
05.01.2021 в 02:47, Turgenev сказал:

 

  Скрыть содержимое

1353759040_C9138.thumb.JPG.87070994b6a9dd088d178cf35091af6d.JPG

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 hours ago, Turgenev said:

Вспомнил свои рассуждения. Таблица лоад пула с указанием импеданса источника:

  Reveal hidden contents

image.thumb.png.3c94d3588ffadb53879fc56252ea005d.png

 

Если импеданс источника подключаемого к затвору равен 3.22-j*2.84, то импеданс затвора ему комплексно сопряжен и равен 3.22+j*2.84. При согласовании на диаграмме Смита мы указываем импеданс комплексно сопряженный импедансу нагрузки, т.е. импедансу затвора, а значит нанести надо было именно 3.22-j*2.84. Что и сделано на скрине, еще раз продублирую его, чтобы далеко не ходить:

  Hide contents

 

 

Так программа же работает явно по другому и даже поясняющая схема согласования приведена. Там где нарисовано сопротивление ZL должно быть введено значение входного импеданса 3.22+j*2.84. В точке TP4 измеряется импеданс со стороны 50-омного тракта. При идеальном согласовании должно быть 50 Ом, что мы и видим. У Вас же всё наоборот: нагрузкой согласующей цепи является ей же приводимый импеданс.

Попробуйте поэкспериментировать с нагрузкой по проще, например 25 - j*25. Сравните результаты моделирования с расчётами этой программы. При длинах микрополоска, заметно превышающих его ширину, и при отсутствии резких переходов по ширине результат аналитического расчёта должен близко совпадать с ЕМ-моделированием. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, mepavel сказал:

Попробуйте поэкспериментировать с нагрузкой по проще, например 25 - j*25

Согласовывал по своему, все сошлось, но только если сопротивление порта в CST ставить 25+j*25, а не указанное вами. Я не прав. Нашел статью почему я так думал, 2й пример там один в один как у меня:

Скрытый текст

Странно, эту статью много где советуют

 

Edited by Turgenev

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 hours ago, Turgenev said:

Согласовывал по своему, все сошлось, но только если сопротивление порта в CST ставить 25+j*25, а не указанное вами. Я не прав. Нашел статью почему я так думал, 2й пример там один в один как у меня:

  Reveal hidden contents

Странно, эту статью много где советуют

 

 

Нагрузка с источником согласованы, когда их импедансы комплексно сопряжены. Рядом с диаграммой Смитта нарисована схема, в которой нагрузке ZL в явном виде задан импеданс источника транзистора из Load Pull данных на транзистор. А это противоречит законам физики, т.к. в общем случае при согласовании импедансы нагрузки и источника комплексно сопряжены, а в Вашем случае получилось, что эти импедансы равны.  Поэтому либо поясняющая схема нарисована некорректно, либо ошибочные данные введены в эту программу.

Share this post


Link to post
Share on other sites
7 часов назад, mepavel сказал:

Поэтому либо поясняющая схема нарисована некорректно, либо ошибочные данные введены в эту программу.

Судя по решению вашей задачи у меня введены ошибочные данные. Так верил этой статье, что ни разу не проверил, а все различия модели и графика списывал на неумение пользоваться CST. Ну главное, что импеданс затвора в моделировании я указал комплексно сопряженным указанному в лоад пуле, а там CST за меня исправил мою ошибку.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, Turgenev said:

Ну главное, что импеданс затвора в моделировании я указал комплексно сопряженным указанному в лоад пуле

Это не импеданс затвора, а просто значение, комплексно-сопряженное импедансу входной согласующей цепи. Про импеданс затвора можно было говорить когда использовался touchstone-файлик малосигнальных параметров. При большом сигнале тюнеры обеспечивают оптимальные характеристики мощности и кпд транзистора, а не выполняют согласование сопряжением по импедансу. Кстати, попробуйте взять матрицу малосигнальных параметров транзистора, а на порты поставить значения импедансов из лоадпула - предыдущий транзистор неплохо согласовывался так по импедансу.

Spoiler

loadpull.thumb.PNG.e71880156901fe888274f64cd7f26969.PNG

 

On 1/12/2021 at 6:12 PM, Turgenev said:

Схематичное изображение предполагаемых плат:

Не надо лепить разъемы впритык к согласующей цепи и делать reflect нулевой длины - ничего хорошего там не светит.

какая у вас длительность цикла изготовления одного прототипа платы?

Share this post


Link to post
Share on other sites
8 hours ago, Freesom said:

При большом сигнале тюнеры обеспечивают оптимальные характеристики мощности и кпд транзистора, а не выполняют согласование сопряжением по импедансу.

Это Вы говорите про случай, когда имеется только тюнер нагрузки. Обычным делом и необходимостью является наличие тюнера источника. В этом случае тюнер источника выполняет (может выполнить) согласование с сопряжением ко входному импедансу.

Другое дело, что возможности согласования тюнеров не безграничны, поэтому не всегда удаётся получить идеальное согласование. Особенно когда большие КСВ или активная часть входного импеданса отрицательная. Для этого используется Source и Load Pull с векторными приёмниками, который позволяет "видеть" входной импеданс. Для LDMOS транзисторов значения входного импеданса на малом и большом сигнале неплохо совпадают. У GaN HEMT, работающего в стабильном режиме, аналогичная ситуация вплоть до компрессии коэффициента усиления в 1-2 дБ. Так что использование малосигнальных S-параметров для уточнения входного импеданса в большинстве случаев целесообразно. В идеале лучше использовать данные Source и Load Pull с векторными приёмниками.

Share this post


Link to post
Share on other sites
14.01.2021 в 01:22, Freesom сказал:

Кстати, попробуйте взять матрицу малосигнальных параметров транзистора, а на порты поставить значения импедансов из лоадпула

Сделал. Не так чтобы все оч красиво.

Скрытый текст

image.thumb.png.50d727469f647ae924fe6e7143ef4c87.png

 

14.01.2021 в 01:22, Freesom сказал:

Не надо лепить разъемы впритык к согласующей цепи и делать reflect нулевой длины - ничего хорошего там не светит.

какая у вас длительность цикла изготовления одного прототипа платы?

Не совсем понял как вы это видите. 

Если своими руками изготавливать плату, то часа 3-4 не отрываясь. Если плата простенькая, то 1.5-2 часа. Если на заводе- 2 недели.

14.01.2021 в 01:22, Freesom сказал:

Это не импеданс затвора, а просто значение, комплексно-сопряженное импедансу входной согласующей цепи.

Прочитал этот абзац на картинке. Так понял, что вы хотите до меня донести, что при создании лоад пула производитель пытался выжать максимум из транзистора и не факт что выжал, будучи ограниченным в настройке тюнеров или просто не настроив тюнеры идеально под транзистор, а просто выжав сколько надо. Если так, то из этого следует, что можно взять S-параметры транзистора, измеренные при максимальном токе стока и подобрать в CST импедансы входа и выхода таким образом, чтобы S11 было минимально, а S21- максимально. Я понимаю, не обязаны получившиеся импедансы совпасть с теми, что в лоад пуле, хотя бы потому что ток стока в лоад пуле меняется, но должны быть близкими по значению.

Вход получился 2.45-j*3.81, выход 6.05-j*0.63. Импедансы искал из S-параметров с максимальным током стока что дал производитель (750мА). Результаты в программе под катом.

Скрытый текст

image.thumb.png.e4513b76e2d9734434a91b0fe0bc0c1d.png

 

Edited by Turgenev

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 hours ago, Turgenev said:

Прочитал этот абзац на картинке. Так понял, что вы хотите до меня донести, что при создании лоад пула производитель пытался выжать максимум из транзистора и не факт что выжал, будучи ограниченным в настройке тюнеров или просто не настроив тюнеры идеально под транзистор, а просто выжав сколько надо.

Если производитель не выжал максимум (оптимум) из транзистора при проведении Load Pull будучи ограниченным в настройке тюнера нагрузки (Load Tuner), то такой Load Pull признаётся не состоявшимся. В этом случае подбирается более подходящая оснастка, позволяющая расширить возможности тюнера. С тюнером источника (Source Tuner) такое тоже может быть, но это уже не состоявшийся Source Pull, который никак не влияет на режим работы транзистора. Например, если источника мощности хватает с достаточным запасом, то тюнер источника вообще не используют.

4 hours ago, Turgenev said:

Если так, то из этого следует, что можно взять S-параметры транзистора, измеренные при максимальном токе стока и подобрать в CST импедансы входа и выхода таким образом, чтобы S11 было минимально, а S21- максимально. Я понимаю, не обязаны получившиеся импедансы совпасть с теми, что в лоад пуле, хотя бы потому что ток стока в лоад пуле меняется, но должны быть близкими по значению.

Опираться на импеданс выхода по малосигнальным S-параметрам для мощных транзисторов, работающих в нелинейном режиме, категорически неправильно! Я же Вам сразу написал, что это Ваша главная ошибка. Так делают только для линейных устройств. Если бы так можно было, то смысла в проведении дорогостоящего  Load Pull не было бы. А вот входной импеданс можете определить и он будет удовлетворительно совпадать с импедансом на большом сигнале. Здесь смысл есть, т.к. тюнер источника на больших КСВ ограничен. И ещё, надо понимать, что входной импеданс нелинеен, т.е. зависит от уровня мощности и активная составляющая может легко меняться в 2-3 раза (особенно резкие изменения происходят в режиме насыщения).

Так что подключаете к S-параметрам оптимальный импеданс нагрузки и измеряете входной.

4 hours ago, Turgenev said:

Вход получился 2.45-j*3.81, выход 6.05-j*0.63. Импедансы искал из S-параметров с максимальным током стока что дал производитель (750мА). Результаты в программе под катом.

  Hide contents

image.thumb.png.e4513b76e2d9734434a91b0fe0bc0c1d.png

 

 

У меня на 3 ГГц Zin=4.77-j*1.65 для ПП9138Б при токе стока 750 мА, напряжении сток-исток 28 В. При этом импеданс нагрузки взят из Load Pull данных и равен ZL=5.9 - j*1.6.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.