[Konstantin_Alexandrovich 0]

Привет!

Ситуация:
Есть такой RF RXTx модуль SE2435L. В нём есть УМ, МШУ и переключатель.

Хочу использовать лишь УМ в обход переключателя. Но не могу понять, как правильно подключить PA_OUT сразу к антенне.

Симулирую компоненты его родной evalation board, заточненной на использование интегрированного в усилок RxTx переключателя.
В даташите сказано, что PA_OUT нагружается на 5 Ом если хотим выжать +30 дБм.

 

Вопросы:
1) Я правильно понимаю, что PA_OUT (импеданс которого неуказан) нужно нагружать на 5 Ом т.к. это связано с Load Pull характеристиками усилка?
2) Я измерил S22 PA_OUT очень близко к непосредственно самому выводу микросхемы (калибровался импровизированным SOL, усилок включил перед измерением). Получил Z1=8.7 + j*18.6 Ohm.
Но если подставить Z1 в симуляцию s-параметров, то выглядит некрасиво. В то же время, если подставить в симуляцию 50 Ом вместо измеренного Z1, то выглядит норм.
Есть идеи, почему так?

 

 

3) Допустим я 5 Ом, которые являются нагрузкой PA_OUT далее трансформирую в 50 Ом для согласования с антенной. Будет ли усилок по-прежнему выдавать мощность (с учётом небольших потерь в траснсформаторе с 5 Ом на 50 Ом)?

 

Спасибо

[uve 3]

Что значит "усилок включил перед измерением"? Подали питание DC ? Или проводили измерение выходного импеданса при выходной мощности ВЧ  1 Вт?( Что за прибор для такого измерения?). 

Изменено 23 июля, 2021 пользователем uve

[Konstantin_Alexandrovich 0]

5 hours ago, uve said:

Что значит "усилок включил перед измерением"? Подали питание DC ? Или проводили измерение выходного импеданса при выходной мощности ВЧ  1 Вт?( Что за прибор для такого измерения?). 

 

Ой, точно, получается я измерил малосигнальные s-параметры. Но я всё равно не понимаю, как правильно подключить PA_OUT напрямую к антенне.

Да, просто подал питание. При этом вход усилка терминировал согласованной нагрузкой 50 Ом.

Прибор для измерения обычный FSH4

[uve 3]

Два пути: 1 Трансформировать импеданс 5 Ом в 50 Ом, далее фильтр подавляющий гармоники до требуемых величин и антенна. 2 Создать антенну с входным импедансом 5 Ом и напрямую подключить( через фильтр подавления гармоник) к антенне. Очевидно антенна должна быть PCB, поскольку фидеров с 5 омным волновым сопротивлением не знаю.

[Konstantin_Alexandrovich 0]

4 hours ago, uve said:

Два пути: 1 Трансформировать импеданс 5 Ом в 50 Ом, далее фильтр подавляющий гармоники до требуемых величин и антенна. 2 Создать антенну с входным импедансом 5 Ом и напрямую подключить( через фильтр подавления гармоник) к антенне. Очевидно антенна должна быть PCB, поскольку фидеров с 5 омным волновым сопротивлением не знаю.

Спасибо! А я, кстати, как раз в пункте 3 в первом сообщении согласовал 5 Ом в 50 Ом (ну, примерно).

 

В связи с этим еще вопросы (очень очевидные, но всё же):

1) Если трансформировать импеданс с 5 Ом на 50 Ом, то будет ли усилитель по прежнему "видеть" нагрузку 5 Ом и соответсвенно работать в своём Zoptimum-режиме? ...я, если честно, как-то не очень осознаЮ, что происходит когда каскады соединяются 

2) Единственная причина необходимости фильтра гармоник перед антенной - чтобы не засорять эфир продуктами нелинейности усилителя, правильно? То есть, без фильтра оно все равно будет работать.

3) То есть, получается, что в самой микросхеме, если использовать её стандартным образом, PA_OUT подключается к TX_IN и дальше где-то внутри микросхемы с 5 Ом трансформируется в 50 Ом (вывода ANT1 например)? 

 

[uve 3]

1 Когда "каскады соединяются", то при наличии согласования энергия сигнала передаётся от каскада к каскаду. Трансформация импеданса в 10 раз в простой схеме будет узкополосной.

2 Да, основная его функция подавление гармоник, но можно его рассчитывать с некой трансформацией сопротивления.

3 Насколько я понял из приведённой Вами схемы, выход УМ сделан сделан к схеме трансформации в 50 Ом, далее к свичу ТХ-RX уже идёт 50-омный тракт. Кстати, симуляцию схемы трансформации нужно делать с реальной топологией платы в электромагнитном симуляторе, т.к. это уже СВЧ диапазон частот и от топологии зависит результат расчётов. Если с этим есть проблемы, то пишите в личку, может договоримся. И насчёт антенны с вх. импедансом 5 Ом тоже.

[Konstantin_Alexandrovich 0]

1. То, что энергия передаётся от каскада к каскаду как раз понятно, а вот будет ли усилитель "видеть" всё те же 5 Ом, на которые его рекомендуется нагружать, как-то не очень понятно. Про узкополосную трансформацию в простой схеме тоже понятно.

2. Да, согласен, так и сделаю

3. Хм, я имел ввиду:

3.1 Если мы про схему с красными стрелками, то там выход УМ идет ко входу свича, при этом траснформируясь из 50 Ом (это лишь предположение) в 5 Ом, чтобы обеспечить Zopt усилку. Соответственно, далее к свичу не идет 50-Омный тракт. Я собственно об этом и спрашивал, типа правильно ли я понимаю. Получается, что трансформация в 50 Ом где-то вутри микросхемы в любом случае происходит. Но я то подключаю антенну напрямую без свича (красная сплошная стрелка).

3.2 Если мы про схему, нарисованную в ADS (пункт 3 самого первого сообщения), то то, что не выделено жёлтым цветом - это схема с родной evaluation board. А то, что подсвечено, это мой простой трансформатор 5 Ом а 50 Ом для подключения антенны.

4. По поводу симуляции топологии, а также 5-Омной антенны во всяких CST/HFSS/Momentum я подумаю.

[uve 3]

1 Мощность по PDF 1 Вт, если усилитель не нагружен( "видит") на 5 Ом, одного Ватта Вы не получите.

3.1 Как то странно Вы рассуждаете: "там выход УМ идет ко входу свича, при этом траснформируясь из 50 Ом (это лишь предположение) в 5 Ом" ?! Выход УМ 5 Ом, следовательно трансформация( это внешняя цепь) из 5 Ом в 50 Ом.

[Konstantin_Alexandrovich 0]

53 minutes ago, uve said:

1 Мощность по PDF 1 Вт, если усилитель не нагружен( "видит") на 5 Ом, одного Ватта Вы не получите.

3.1 Как то странно Вы рассуждаете: "там выход УМ идет ко входу свича, при этом траснформируясь из 50 Ом (это лишь предположение) в 5 Ом" ?! Выход УМ 5 Ом, следовательно трансформация( это внешняя цепь) из 5 Ом в 50 Ом.

1. Угу

2. Согласен, странно. Это от непонимания.

На самом деле, я первым делом просимулировал цепь между PA_OUT и TX_IN, назначив выходу УМ 5 Ом, а входу TX_IN 50 Ом, но меня сбило с толку не очень хорошее соласование. После которого, я поменял местами импедансы портов 

 

Вот для сравнения:

S(2,1) - это перепутанные местами импедансы портов PA_OUT=50 Ом, TX_IN = 5 Ом

S(10,9) - это правильные PA_OUT=5 Ом, TX_IN = 50 Ом

Я до сих пор не очень понимаю, почему получается не очень хорошее согласование? ( ну то есть, Skyworks такие берут и на пустом месте теряют примерно 1 дБ выходной мощности, что не укладывается в голове, если честно)

 

[uve 3]

Я  же Вам написал, симуляцию нужно делать с учётом топологии в электромагнитном симуляторе. Я на работе постоянно этим занимаюсь: проект из Альтиума с топологией воспроизвожу в  HFSS и считаю. Вот Вы не задумывались почему  в схеме стоят два чип-конденсатора 1.8 и 8.2 пФ параллельно? Возможно с учётом полоска топологии это важный элемент согласования. А в Вашем симуляторе это просто ёмкость на 10 пФ.

[Konstantin_Alexandrovich 0]

36 minutes ago, uve said:

Я  же Вам написал, симуляцию нужно делать с учётом топологии в электромагнитном симуляторе. Я на работе постоянно этим занимаюсь: проект из Альтиума с топологией воспроизвожу в  HFSS и считаю. Вот Вы не задумывались почему  в схеме стоят два чип-конденсатора 1.8 и 8.2 пФ параллельно? Возможно с учётом полоска топологии это важный элемент согласования. А в Вашем симуляторе это просто ёмкость на 10 пФ.

Задумывался, и именно поэтому моя симуляция не такая уж и неточная, ведь каждый part number в ней представляет из себя s-параметры реального компонента с указанныи part number'ом.

Вопрос про то, почему не очень хорошее согласование приведенной на evaluation board схеме всё равно остается открытым. Вы ведь не думаете, что если заморочиться с симуляцией по взрослому, то S(10,9) = -1.4 dB улучшится до -0.4?

[uve 3]

Я как раз так и думаю, опираясь на свой опыт работы. В расчёте есть s-параметры всех пэдов и полосков топологии?

[Konstantin_Alexandrovich 0]

Нууу, это спорный момент мне кажется, тем более всего лишь 900 MГц.

 

На мой взгляд, более правдоподобная версия, что у них вход TX_IN не совсем 50-Омный, а вот уже выходы ANT1 и ANT2 имеют typical -10 dB return loss:

 

По поводу учтены ли пэды и полоски топологии. Вроде бы не учтены. Вот тут написано, как всё измеряется для этих моделей.

Quote

In the S-parameter data, although the characteristics of the land pattern and measurement equipment are eliminated by calibration and electrical delay, the characteristics of the via holes and the land pattern are still included in the measurement. Therefore, the data of the capacitor itself is extracted by eliminating the characteristics of the via holes and the land pattern.

 

[uve 3]

Мы же говорим о результатах расчётов, они не дают у Вас обещанных в ПДФ характеристик. Я Вам о возможных причинах этого. Из своего опыта работы могу сказать, что я часто корректирую схемы согласования входных и выходных цепей радиочипов, фильтров и пр., предложенных фирмами разработчиками. Основная причина, на мой взгляд, это применение своей топологии платы, отличной от предложенной фирмой производителем. Чаще всего работаю с частотой 868 МГц. В любом случае мерило истины практика, во время реальной настройки наступит ясность о соответствии номиналов элементов схем согласования оптимальным значениям.

[Prostograf 0]

А какие проблемы сделайте цепь согласования из 50-Ом в 5 Ом и измерьте  выходную мощность и КПД, если получите то, что вам надо (необходимую мощность и КПД), значит ваше понимание проблемы правильно

 

И вообще ваша микросхема на выходной мощности 30 дбм уже работает со значительными нелинейными искажениями.... у нее на этой мощности сильно падает Ку