[Turgenev 1]

Имеется усилитель построенный на транзисторе с согласующими цепями. Цепь по входу (затвору) обеспечивает не везде желаемый КСВ в 1.1-1.3 в силу рааазных обстоятельств. Так же имеется передатчик, выход у которого представлен микросхемой SZA3044, у которой на выходе тоже должна быть согласующая цепь. Эта цепь по выходу тоже не обеспечивает идеальное согласование на 50 ом в требуемой полосе.

В итоге передатчик работает не пойми на какую нагрузку (вход усилителя) и у усилителя не пойми какой импеданс на входе (выход передатчика).

Ищу подходящее решение этой проблемы. 

Уже рассмотрел:

1) приводить выход передатчика и вход усилителя не к 50 ом, а к импедансам друг друга. Не подходит, так как лишаюсь универсальности в применении усилителя/передатчика с другими усилителями/передатчиками;

2) поставить на выходе передатчика или на входе усилка вентиль. Для передатчика поздно и громоздко, для усилителя громоздко, хотелось бы подумать еще;

3) поставить аттенюатор на выходе передатчика или на входе усилка. Потеря КУ на 6 дБ (или около того, все же тут гибкий выбор ). Тоже крайний вариант, бюджет тракта не такой большой;

4)  сделать квадратурный усилитель. Сложно и не понятно. Пока что не подходит;

5) Поставить по входу усилителя что-то типа ВЧ буфера. S21 низкие потери, S12 большие потери. Но это мои мечты, ничего такого не видел. Закинул дистрибьюторам и тд, молчат. 

6) в перспективе заменить в передатчике SZA3044 на согласованный внутренними цепями маломощный усилитель. Подходящего усилителя не нашел.

Характеристики выхода передатчика (требуемые) следующие:

- полоса усиления от 3 до 3.5 ГГц;

- КУ SZA3044 порядка 20дБ;

- выходная среднеквадратичная мощность полосового сигнала 20 дБм плюс 8дБ пик-фактора, итого по P1dB нужно 28дБм;

Характеристики усилителя:

- полоса та же;

- КУ около 12 дБ;

- выходная среднеквадратичная мощность полосового сигнала 30-33 дБм плюс 8дБ пик-фактора, итого по P1dB нужно 38-41дБм.

Может в вашей практике встречались еще решения? Или можете посоветовать что-то по имеющимся вариантам?

[merkader 3]

Можно попробовать подстроить входные и выходные согласующие цепи если к ним есть доступ, но нужны какие-то измерительные приборы. 1)перестраиваемый генератор 2) измеритель КСВ (линия), для контроля входного КСВН 3) измеритель мощности . Чтоу  Вас есть под руками?

И чистые 50 Ом некий идеал. Между усилителем и нагрузкой (антенной) всегда есть какой- то волновод. Коаксиальные кабели имеют сразу паспортный разброс сопротивления +/- 1 Ом.

[Turgenev 1]

40 минут назад, merkader сказал:

Можно попробовать подстроить входные и выходные согласующие цепи если к ним есть доступ, но нужны какие-то измерительные приборы. 1)перестраиваемый генератор 2) измеритель КСВ (линия), для контроля входного КСВН 3) измеритель мощности . Чтоу  Вас есть под руками?

И чистые 50 Ом некий идеал. Между усилителем и нагрузкой (антенной) всегда есть какой- то волновод. Коаксиальные кабели имеют сразу паспортный разброс сопротивления +/- 1 Ом.

Кто спорит, конечно, 50 Ом это идеал. Можно уйти от "Ом" к обратным потерям. 15 дБ обратных потерь в полосе для меня было бы замечательно.

И увы, возможности подстройки нет. Но на будущее- вы про закладывание полосков около согласующей цепи, которые затем можно спаивать между собой?

[khach 33]

Датчики КСВ ( направленный ответвитель или циркулятор с детектором в плече отраженнной волны) и тюнер импеданса. Или электромеханика на шаговых движках, или ферриты с подмагничиванием постоянным током. Может что MEMS-овое появилось но это смотреть надо. На варакторах-варикапах уровень высоковат.

[Turgenev 1]

4 часа назад, khach сказал:

Датчики КСВ ( направленный ответвитель или циркулятор с детектором в плече отраженнной волны) и тюнер импеданса. Или электромеханика на шаговых движках, или ферриты с подмагничиванием постоянным током. Может что MEMS-овое появилось но это смотреть надо. На варакторах-варикапах уровень высоковат.

Тюнер импеданса, чтобы понять какой импеданс на входе и подсогласовать? Потому что насколько знаю это дорогостоящее и сложное оборудование само по себе и в блок такое не поставишь. А вариант с подсогласованием в процессе мне не подходит. В смысле я хотел бы попробовать такой этап обойти.

Тут дистрибьютор присоветовал усилитель HMC1114. У него в даташите указано, что вход и выход согласован на 50 ом. У SZA3044, который стоит сейчас указано что только вход согласован на 50 ом. А теперь смотрю я на S22 обоих усилителей и вижу почти одно и тоже:

Скрытый текст

HMC1114:

SZA3044:

По опыту разработки согласующих цепей для вч транзисторов помню, что на S22 усилителя в сборе опираться не стоит, главное странсформировать импеданс от стока к 50 Омам. Но если о согласованности по выходу указанных выше усилителей тоже нельзя судить по S22, то по чему судить? Одна лишь фраза "rf output 50 ohm matched" не внушает доверия. 

 

Сам по себе параметр S22 у усилителя мне не понятен. Чтобы его оценить ВАЦ шлет сигнал на выход усилителя и оценивает какая часть энергии отразилась. Но при этом усилитель вкачивает в него сигнал с входа. По идее отраженка от выхода и сигнал с входа суммируются из-за чего S22  стремится к нулю (весь сигнал отразился), но это же не справедливо.

Изменено 22 октября, 2021 пользователем Turgenev

[Sokrat 4]

9 часов назад, Turgenev сказал:

Сам по себе параметр S22 у усилителя мне не понятен. Чтобы его оценить ВАЦ шлет сигнал на выход усилителя и оценивает какая часть энергии отразилась. Но при этом усилитель вкачивает в него сигнал с входа.

Кто Вам сказал, что измерение происходит при поданном на вход усилителя сигнале? А если усилитель мощный? ВАЦ просто сгорит....

[Krake 0]

13 hours ago, Turgenev said:

Сам по себе параметр S22 у усилителя мне не понятен. Чтобы его оценить ВАЦ шлет сигнал на выход усилителя и оценивает какая часть энергии отразилась. Но при этом усилитель вкачивает в него сигнал с входа. По идее отраженка от выхода и сигнал с входа суммируются из-за чего S22  стремится к нулю (весь сигнал отразился), но это же не справедливо.

В момент измерения параметра S22, сигнал с ВАЦ идет только на выход усилителя. Для примера, структурная схема ВАЦ, которая содержит переключатель между портами  http://www.planarchel.ru/Products/Measurement instrument/c1220/schema_planar_c1420.jpg/view

[Turgenev 1]

7 часов назад, Sokrat сказал:

Кто Вам сказал, что измерение происходит при поданном на вход усилителя сигнале? А если усилитель мощный? ВАЦ просто сгорит....

 

2 часа назад, Krake сказал:

В момент измерения параметра S22, сигнал с ВАЦ идет только на выход усилителя. Для примера, структурная схема ВАЦ, которая содержит переключатель между портами  http://www.planarchel.ru/Products/Measurement instrument/c1220/schema_planar_c1420.jpg/view

Понял, спасибо, что разъяснили. Значит в момент измерения S22 первый порт ничего не излучает, второй порт излучает и оценивает отраженный сигнал. Значит по S22 усилителя можно оценить его согласованность по выходу. Почему тогда Analog Dev пишет про свой HMC1114, что он согласован по выходу, а Qorvo про свой SZA3044 пишет что его надо согласовывать, хотя S22 у обоих почти одинаковый?

[khach 33]

10 hours ago, Sokrat said:

А если усилитель мощный? ВАЦ просто сгорит....

Дык правильную схему измерений собирать надо. Или с внешними направленными ответвителями ( для усилков среденй мощности) или с тюнерами полного импеданса ( для голых транзисторов несогласованных). S22 требует в этом случае дополнительного инжектора тестового сигнала. И выглядит это ( с импульсным питанием PA) как то так как на последнем фото. Дорого конечно дико.

[Turgenev 1]

Ваши размышления натолкнули на вопрос. Когда я разрабатывал усилитель на несогласованном транзисторе мне постоянно говорили "не смотри на полувшийся S22 усилителя, главное это мощность, которую он отдает". Подразумевалось, как я понимаю, что S22 может быть и низким в каком-то диапазоне, но это не факт что он будет отдавать в том же диапазоне заявленную производителем транзистора мощность. Но ВАЦ измеряет S22 справедливо, значит, даже если в каком-то диапазоне усилитель отдает максимальную мощность, а S22 в этом диапазоне не ахти (и КСВ не очень- больше 2, даже 3), то импеданс выхода далеко не 50 Ом. А я то сток приводил к 50 Омам. Из-за такой непредсказуемости (ну по-моему) по выходу усилителя должен стоять вентиль не из-за того, что может случить обрыв антенны, а чтобы обеспечить стабильные 50 Ом. Иначе, подключи я к не 50 Омному выходу усилителя (в смысле сразу к согласующей цепи стока) антенну, у которой S11 тоже не ахти и постоянно меняется в зависимости от многих факторов, то на выходе я получу не известно что. Справедливы ли мои рассуждения или я где-то ошибаюсь?

 

[khach 33]

19 hours ago, Turgenev said:

Но ВАЦ измеряет S22 справедливо,

А вот это очень спорно. Обычно в этом случае первый порт ( вход усилителя) подключен на нагрузку и все.  Особенно если это усилитель в классе С то транзистор будет просто заперт. Что нам ВАЦ намеряет в этом случае? Если измерять по-уму то надо подать на транзистор сигнал как можно ближе к частоте измерения с нужным уровнем но чтобы ВАЦ еще мог от него отстроится в своем приемнике S22 без перегрузки и нелинейных искажения. Очень немногие ВАЦ так умеют. Обратите внимание на верхнюю картинку с PNA - там источник сигнала на входе- отдельный генератор а не ВАЦ, именно для измерения S22 c оффсетом по частоте.

[Kenger 3]

1 hour ago, khach said:

А вот это очень спорно. Обычно в этом случае первый порт ( вход усилителя) подключен на нагрузку и все.  Особенно если это усилитель в классе С то транзистор будет просто заперт. Что нам ВАЦ намеряет в этом случае? Если измерять по-уму то надо подать на транзистор сигнал как можно ближе к частоте измерения с нужным уровнем но чтобы ВАЦ еще мог от него отстроится в своем приемнике S22 без перегрузки и нелинейных искажения. Очень немногие ВАЦ так умеют. Обратите внимание на верхнюю картинку с PNA - там источник сигнала на входе- отдельный генератор а не ВАЦ, именно для измерения S22 c оффсетом по частоте.

Поддерживаю.

Чтобы разобраться в этом вопросе, необходимо вспомнить определение S-параметров и понимать как они измеряются векторным анализатором цепей:

Берем n-полюсник (устройство с количеством входов = n), в первый порт подаем сигнал фиксированной мощности от источника сигнала с импедансом системы, при этом все остальные порты нагружены на импеданс системы - 50 Ом или любой другой. При этом измеряем количество отраженной энергии в первом порту. Отношение мощности отраженной волны к мощности падающей волны - S11. Отношение прошедшей волны к падающей - S (n1). Далее повторяем процедуру для всех входов устройства и заполняем  матрицу S-параметров.

При измерении S22 усилителя в режиме измерения S-параметров на вход усилителя векторным анализатором цепей не подается сигнал, поэтому данных режим измерений не соответствует режиму при эксплуатации усилителя.

Об измерениях "истинных" S22 можно поискать информацию по запросу "Hot S22 measurements".

 

 

[K0nstantin 4]

22.10.2021 в 14:12, Turgenev сказал:

Имеется усилитель построенный на транзисторе с согласующими цепями. Цепь по входу (затвору) обеспечивает не везде желаемый КСВ в 1.1-1.3 в силу рааазных обстоятельств. Так же имеется передатчик, выход у которого представлен микросхемой SZA3044, у которой на выходе тоже должна быть согласующая цепь. Эта цепь по выходу тоже не обеспечивает идеальное согласование на 50 ом в требуемой полосе.

В итоге передатчик работает не пойми на какую нагрузку (вход усилителя) и у усилителя не пойми какой импеданс на входе (выход передатчика).

Ищу подходящее решение этой проблемы. 

Уже рассмотрел:

1) приводить выход передатчика и вход усилителя не к 50 ом, а к импедансам друг друга. Не подходит, так как лишаюсь универсальности в применении усилителя/передатчика с другими усилителями/передатчиками;

 

Дальше не читал, дочитаю тему завтра, т.к. времени нет. 
Откуда вообще идея согласовывать выход микрухи на 50 Ом, а потом 50 Ом - ко входу усилителя? Вы же теряете в габаритах. Зачем эти лишние телодвижения, если они у вас расположены на одной плате, и есть возможность непосредственно соединить микрополоском?
 

[Turgenev 1]

6 часов назад, khach сказал:

А вот это очень спорно. Обычно в этом случае первый порт ( вход усилителя) подключен на нагрузку и все.  Особенно если это усилитель в классе С то транзистор будет просто заперт. Что нам ВАЦ намеряет в этом случае? Если измерять по-уму то надо подать на транзистор сигнал как можно ближе к частоте измерения с нужным уровнем но чтобы ВАЦ еще мог от него отстроится в своем приемнике S22 без перегрузки и нелинейных искажения. Очень немногие ВАЦ так умеют. Обратите внимание на верхнюю картинку с PNA - там источник сигнала на входе- отдельный генератор а не ВАЦ, именно для измерения S22 c оффсетом по частоте.

Об этом я не подумал, но снова нюансы. Нитрид галиевый транзистор, конечно, открывается сигналом, но есть же напряжение смещения, которым я задаю режим работы. У меня это строго класс А. Но все равно, вывод из вашего сообщения и это логично- не справедливо измерять S22, если на вход не подан сигнал, какое бы смещение не было на затворе.

1 час назад, K0nstantin сказал:

и есть возможность непосредственно соединить микрополоском?

Не не, у меня отдельно блок передатчика и блок усилителя и хочется чтобы они, как и все приборы такого типа, работали с другими 50 омными приборами, в смысле с другими передатчиками и усилителями, а не только друг на друга.

 

Но если вернутся. Вот есть параметры S22 HMC1114 и SZA3044. Есть ли гарантия, что эти параметры измерены справедливо, как вы писали выше?

И если это так (все же это Analog Devices и Qorvo, именитые фирмы), то почему при одинаковых параметрах одни пишут, что их усилитель согласован по выходу, а другие пишут что нужна согласующая цепь?

[PArtem 0]

12 hours ago, Turgenev said:

Об этом я не подумал, но снова нюансы. Нитрид галиевый транзистор, конечно, открывается сигналом, но есть же напряжение смещения, которым я задаю режим работы. У меня это строго класс А. Но все равно, вывод из вашего сообщения и это логично- не справедливо измерять S22, если на вход не подан сигнал, какое бы смещение не было на затворе.

Не не, у меня отдельно блок передатчика и блок усилителя и хочется чтобы они, как и все приборы такого типа, работали с другими 50 омными приборами, в смысле с другими передатчиками и усилителями, а не только друг на друга.

 

Но если вернутся. Вот есть параметры S22 HMC1114 и SZA3044. Есть ли гарантия, что эти параметры измерены справедливо, как вы писали выше?

И если это так (все же это Analog Devices и Qorvo, именитые фирмы), то почему при одинаковых параметрах одни пишут, что их усилитель согласован по выходу, а другие пишут что нужна согласующая цепь?

Они "формально" согласованны , вопрос на сколько хорошо и на какой частоте :). Бывают еще и не совсем stable :). Измеряются отн. все честно, но НА их собственных eval boards.
Есть вариант нагрузить передатчик на полосовой фильтр (керамика или микрополосок). У всех mmic усилителей тонким моментом как раз являются согл. цепи на входе-выходе (они запатентованы и блюрятся на картинках die).
по входу приемника - сделать макет с посадочными местами для г или п звена (0603-0402), промерить s11 подавая реальный уровень сигнала, расчитать согл элементы (диапазон достаточно низкий).
если передатчик нагружен на длинную линию с большим коэф затухания (>10-15Дб), то пофик на ксв....хоть 75 ом подключай, стоячей волны не будет :)