[YouFake 0]

Добрый дня всем!
Столкнулся с проблемой доработки технического решения усилителя GaN CGH40025F.
Условия: класс усиления А
Выходная мощность: ~20 Вт (41-43 дБм)

Входная мощность: 31-33 дБм 

Частота: 4ГГц.

Требования к полосе, коэффициенту шума нет, усиливаем монохроматический сигнал.КУ не ниже 10 дБ, соответственно.

Первоначально собрали макет на базе CGH (фактически, была скопирована топология из ДШ), микрополосками были подогнаны импедансы по входу и выходу, добились результата в 7.5 дБ усиления. Стали делать перерасчет, используя NI AWR. Доступа к нелинейной модели, к сожалению, нет, поэтому load-pull просчет сделать не удалось. Пользовался только S параметрами в нужных режимах работы (28В, 400 мА). Делали полноценное ЭМ моделирование AXIEM'ом с учетом толщины проводников и тп. Считали для голой меди, текстолит: RO4350B. Попытались учесть в расчетах паразитные входные и выходные емкости/индуктивности (заложили топологически возможность коррекции импедансов).
В общем, по расчетам все тип-топ, а по факту... сходимости никакой расчетов и фактических результатов

Стали использовать заложенные методы коррекции, удалось приблизить КСВ к нужной частоте. Далее, использовали медную фольгу, чтобы микрополосками подогнать КСВ - удалось добиться не менее -10 дБ отражения по входу и выходу. Но. усиление - 4.5-5 дБ, никуда не годится.

Параметры снимали NI анализатором цепей до 8.5 ГГц.

В общем, я пока в ступоре. Грешу еще на линии подвода смещения GS и питания DS.

Прошу подсказать, где ошибка, в чем мы прогадали. На макете без расчетов, но с соплями в виде медной фольги, вышло лучше, нежели попытка проявить свои расчетные таланты..

 

ЗЫ. Сразу скажу, фактически, впервые проектирую УМ транзисторные, поэтому много нюансов мог не учесть при проектировании. До этого считал в AWR, в основном, фильтры, мосты и пр. Там сходимость была уверенной.

Схемы и проект вышлю лично, сюда не прикладываются.

Спасибо!

 

 

[freeport 2]

Почти 10 лет используем этот транзистор, мощность и усиление соответствует заявленным параметрам, частота 3,6ГГц. Интересно, что производитель в Dаtasheet, скачанных 10 лет назад и сейчас, приводит  разное  входное сопротивление на частоте 3,5ГГц. Раньше было 2,2Ом (активное), а сейчас 1,31. Так вот, при  таком малом сопротивлении сильно влияет, то как установлен транзистор. Если появляется зазор между корпусом и рисунком платы, то частота настройки  входной цепи уходит и приходится заливать припоем или наоборот подрезать входные цепи. Аналогично и с выходными цепями, но там сопротивление больше, и уход меньше. Топологию использую свою, т.к. в Datasheet непонятное нагромождение на входе и выходе, занимает много места. 

[Александр Мылов 4]

Добрый день

Вышлете на [email protected]

[YouFake 0]

On 3/8/2019 at 8:38 PM, freeport said:

Почти 10 лет используем этот транзистор, мощность и усиление соответствует заявленным параметрам, частота 3,6ГГц. Интересно, что производитель в Dаtasheet, скачанных 10 лет назад и сейчас, приводит  разное  входное сопротивление на частоте 3,5ГГц. Раньше было 2,2Ом (активное), а сейчас 1,31. Так вот, при  таком малом сопротивлении сильно влияет, то как установлен транзистор. Если появляется зазор между корпусом и рисунком платы, то частота настройки  входной цепи уходит и приходится заливать припоем или наоборот подрезать входные цепи. Аналогично и с выходными цепями, но там сопротивление больше, и уход меньше. Топологию использую свою, т.к. в Datasheet непонятное нагромождение на входе и выходе, занимает много места. 

Спасибо за наводку, попробуем поиграть ещё с цепями согласования.

Вы ориентируетесь на таблицу, приведённую в ДШ (см рисунок)?

Я правильно понимаю, в данной таблице указаны импедансы с учетом паразитных элементов корпуса транзистора? Эти значения расходятся с теми, что приведены ниже в S параметрах при таком же режиме.

Я при проектировании использовал именно S параметры, приведённые в ДШ. А по статьям, которые нашёл в свободном доступе, подобрал паразитные LC.

[Herasim 0]

Для моделирования в режиме большого сигнала нужны сопротивления ZS, ZL. либот нелинейная модель

 

[Maksimka 0]

10 hours ago, YouFake said:

Я правильно понимаю, в данной таблице указаны импедансы с учетом паразитных элементов корпуса транзистора? Эти значения расходятся с теми, что приведены ниже в S параметрах при таком же режиме.

 

Во-первых, S-параметры - малосигнальные, а ZS и ZL определяют на большом сигнале.

Во-вторых, S-параметры не должны сходиться с ZS и ZL. S11 и S22 - импедансы входа и выхода усилителя. ZS и ZL - импедансы цепей согласования в соответствующем стрелкам направлении.

 

При согласовании по входу добиваются, чтобы ZS был комплексно сопряженным ZIN (входному импедансу транзистора при большом сигнале), при этом |S11| становится приемлемым (очень желательно меньше минус 10 dB), а также вытягивается усиление. При согласовании по выходу уже добиваются нужной мощности и пр.

И я думаю, что ZS и ZL значительно изменяются от режима. У вас режим A, а данные получены при Idq = 250 мА.

[west 0]

При настройке параметров вы допустили ошибку. Для нелинейных приборов параметры выходного КСВН и мощности непосредственно не связаны с друг другом. Оптимум по выходной мощности может быть при КСВН 3 или даже хуже, там где оптимум КСВН (т.е близко к 1), мощность может быть меньше на 3-5 дБ максимального значения. Настройте выходную цепь по мощности, КСВН смотрите только по входу. С усилением может быть проблема из-за конденсаторов, мы сталкивались с таким на частотах 2,4 ГГц. Пока не заменили типовые 0805 AVX на дорогие ATC 600F, никак не получалось поднять усиление выше 12 дБ, после замены - увидели 16. Транзисторы NPTB0004 Nitronex. Конденсаторы стояли в выходной согласующей цепи.

[YouFake 0]

Спасибо за ответы! 

 Что касается конденсаторов - логично в принципе.. Мы используем Йоханссоны 0805 и мурата highQ линейки.

Но, каким образом без нелинейной модели можно рассчитать Zload?

В Дш ещё указаны выходные и входные ёмкости, емкость обратной связи. Как их тоже адекватно учитывать при расчете УМ больших сигналов?

Спасибо!

[freeport 2]

6 hours ago, YouFake said:

Но, каким образом без нелинейной модели можно рассчитать Zload?

В Дш ещё указаны выходные и входные ёмкости, емкость обратной связи. Как их тоже адекватно учитывать при расчете УМ больших сигналов?

 

Вам надо нагрузить транзистор на те комплексные сопротивления, которые указаны в таблице. Например, для частоты 3,5ГГц нагрузка стока должна иметь сопротивление 5,8-j0,51, а цепь, подключенная к затвору должна иметь сопротивление 1,31-j7,3 .  Исходя из этого надо рассчитать (придумать) согласующую цепь. Учитывать величины вх. и вых. ёмкостей не нужно. Для вашей частоты 4ГГц,  величины  этих сопротивлений вероятно будут близки к тем, что приведены для частоты 3,5ГГц. Согласующие цепи можно настроить, увеличивая или уменьшая площадь входных и выходных проводников, по максимуму усиления и выходной мощности. Можно ориентироваться на S параметры, но как правильно  сказал WEST128, минимум КСВ на выходе не означает максимум выходной мощности.

[Hale 1]

непонятно пишете. цепь согласующую что с чем? Вот максимка просто сказал - сопротивления, комплексно согласованные входному и условно говоря "оптимальному выходному". Т.е. трансформаторы Zo:ZS, и Zo:ZL. Оптимальному в какой точке? В указанной под таблицей (optimized for Psat).

[YouFake 0]

В общем пока удалось отстроить усилитель на 11 дБ усиления, правда по частоте немного ушли вниз - на 3900 МГц. 

Буду дальше разбираться.

Что касается СЦ: я имел ввиду выходную СЦ. Каким образом без нелинейной модели можно рассчитать выходное сопротивление транзистора в нужном режиме работы (например, Ids = 800 мА, Vds = 28 В)? В даташите указаны параметры для конкретного режима при токе 250 мА, соответственно в моем случае выходной импеданс все равно будет отличный. Я понимаю, что задача не тривиальная, но может сталкивались с ее решением и подскажете в каких статьях/литературе данное решение можно подсмотреть.

Спасибо!