[repstosw 18]

Моделирую усилитель мощности на RFPA3800. Использую S-параметры от производителя.

Схема из даташита:

Характеристики из даташита:

 

Модель в Qucs:

При моделировании получаются совсем другие характеристики:

Вместо полосы частот  450-470 МГц,  максимум уехал на 573 МГц.

При этом я даже не поленился и нашёл данные о паразитном сопротивлении индуктивностей и добавил их в схему.  Паразитные ёмкости(индуктивности, не монтажа!) тоже пробовал добавлять, но они настолько малы, что ничего не меняется.

 

Что я делаю не так?  Почему резонанс уехал?

В схеме/на плате нет никаких микрополосковых линий - только дискретка.

 

Изменено 25 мая, 2023 пользователем repstosw

[V_G 7]

Говорить о резонансе корректно только в одноконтурных схемах. У вас не резонанс уехал, а верхняя частота широкополосной схемы немного ушла. Возможно, некорректная модель. На практике решается подстроечными компонентами

[repstosw 18]

12 minutes ago, V_G said:

Возможно, некорректная модель. На практике решается подстроечными компонентами

Я знаю чем это решается.  Вопрос в том почему приведённая в даташите схема в режиме моделирования работает не в том диапазоне, что обещано.

Может быть это зависит ещё от  печатной платы, типа диэлектрика препрега и расстояния от верхнего слоя до плоскости земли? Есть ли способ это учесть в Qucs?

 

Цель моих мероприятий - оттолкнуться от референсной схемы даташита и в моделлере изменить пассивные компоненты так, чтобы усиление было в полосе 430-440 МГц (вместо 450-470). Но для этого нужно понять для начала (чтобы избежать ошибок), почему моделлер показывает другой диапазон частот.

S-параметры были предоставлены производителем микросхемы усилителя.

Присмотрелся к их графикам на даташите - они тоже не айс, -  минимумы входных и выходных потерь тоже смещены вверх по частоте. Но не так сильо как в Qucs.

Сейчас составил схему согласования на простых Г-образных LC-звеньях (под нужный мне диапазон).  Но тогда возникает вопрос - зачем в даташите  схема согласования сложнее чем два элемента

C1-C3-L1-L2

и

L5 - (C5+C9) - C10

Изменено 25 мая, 2023 пользователем repstosw

[V_G 7]

С3 - не элемент согласования, а развязка по постоянке. L5 (L4 на исходной схеме) - не элемент согласования, а дроссель подачи питания на выход.

Но вообще широкополосное согласование может содержать и гораздо больше элементов

[repstosw 18]

36 minutes ago, V_G said:

С3 - не элемент согласования, а развязка по постоянке.

И в том числе и элемент согласования.  82 пФ на 460 МГц это 4,3 Ом реактивного сопротивления.  Если б это была чисто развязка, то взяли 470 - 1000 пФ.

36 minutes ago, V_G said:

L5 (L4 на исходной схеме) - не элемент согласования, а дроссель подачи питания на выход.

И в том числе и элемент согласования. Потому что 47 нГн -  это 136 Ом на 460 МГц.  И оно влияет  на согласование и является  частью согласующей цепочки.

 

Изменено 25 мая, 2023 пользователем repstosw

[oleg-n 5]

On 5/25/2023 at 9:34 AM, repstosw said:

Цель моих мероприятий - оттолкнуться от референсной схемы даташита и в моделлере изменить пассивные компоненты так, чтобы усиление было в полосе 430-440 МГц (вместо 450-470). Но для этого нужно понять для начала (чтобы избежать ошибок), почему моделлер показывает другой диапазон частот.

Вообще то по уму, чтобы не хаять производителя чипа, подключите порты на прямую к чипу без согласующих цепей, измените сопротивления портов под импедансы самой модели и посмотрите в каком участке данная модель работает.

Только потом нужно думать о согласовании к 50 омам. В противном случае не понятно что Вы там согласовываете... и соответственно предсказуемо почему Вы вне диапазона находитесь..

Изменено 25 мая, 2023 пользователем oleg-n

[repstosw 18]

44 minutes ago, oleg-n said:

Вообще то по уму, чтобы не хаять производителя чипа, подключите порты на прямую к чипу без согласующих цепей, измените сопротивления портов под импедансы самой модели и посмотрите в каком участке данная модель работает.

И что это даст?  Значение импеданса зависит от частоты.  Выставил портам импеданс с противоположной мнимой частью - получилась работа на той частоте, на которой считается импеданс.

44 minutes ago, oleg-n said:

Только потом нужно думать о согласовании к 50 омам. В противном случае не понятно что Вы там согласовываете... и соответственно предсказуемо почему Вы вне диапазона находитесь..

Ничто не мешает согласовывать любой импеданс с любым импедансом.

Направленности вашей мысли не понял.

Что касается замеров S11 и S22 - так я их сделал в самом начале: подсоединил к 4-полюснику порты по 50 Ом с сигналом 0 дБм  и промерял на графике S11, S22.

Потом поставил маркер на 435 МГц (центр)  и нажал согласование 4-полюсника.

Сгенерировалась согласующая цепь для входа и выхода.  Её я растащил на схему что привёл в начале топика.  И снова промоделлил - графики S11,S12,S21,S22  выложил.

Изменено 25 мая, 2023 пользователем repstosw

[oleg-n 5]

On 5/25/2023 at 3:55 PM, repstosw said:

Ничто не мешает согласовывать любой импеданс с любым импедансом.

Это и ЕЖУ понятно.

Речь о том, чтобы как можно меньше в схему согласования  вносить компонентов при определении рабочей полосы активного компонента, так как каждый из них оказывает влияние на желаемую рабочую полосу.

Если без цепей согласования активный компонент работает в нужной Вам полосе, тогда и согласовывать можно, понимая где будет ЗАВАЛ по частоте.

А так пойди..догадайся... индуктивность с емкостью заваливает или сам активный компонент не хочет работать в той или иной полосе..

 

On 5/25/2023 at 3:55 PM, repstosw said:

И что это даст?  Значение импеданса зависит от частоты.

Как что ? Будете знать где ожидается подъем или спад амплитуды...

On 5/25/2023 at 9:34 AM, repstosw said:

Но тогда возникает вопрос - зачем в даташите  схема согласования сложнее чем два элемента

для широкополосности 

Изменено 25 мая, 2023 пользователем oleg-n

[repstosw 18]

Вот такую схему согласования придумал.   Полоса 430-440 МГц.  Индуктивности взял фабричные.

Резистор 0,1 Ом - это активное сопротивление индуктивностей на постоянном токе (очень вредные: убивают 1-2 дБ усиления). Тут либо смириться с потерями используя фабричные SMD катушки. Либо мотать свои медным проводом (что будет громоздко и не технологично).

Конденсатор C4 укорачивает лишнюю индуктивность L2 (ведь хочется фабричный номинал!).

C1 и C2 - составляются комбинацией стандартных номиналов или стандартный номинал + подстроечный  конденсатор (SMD: белый, синий, красный, зелёный, голубой).

Промоделированные параметры: 

S11 - входные потери : чем меньше - тем лучше

S22 - выходные потери : чем меньше - тем лучше

S21 - усиление (прямая передача) - самый полезный параметр: чем больше - тем лучше.

S12 - изоляция (обратная передача) - самый вредный параметр: чем меньше - тем лучше.

 

11 hours ago, oleg-n said:

Если без цепей согласования активный компонент работает в нужной Вам полосе, тогда и согласовывать можно, понимая где будет ЗАВАЛ по частоте.

Убрал цепи согласования.  Ниже графики. Что дальше?

Шире - до гигагерца:

 

Приложил проект Qucs :

qucs_test2.zip

 

Изменено 26 мая, 2023 пользователем repstosw

[V_G 7]

Большинство программ позволяют вводить добротность катушек на заданной частоте. Зачем вы вводите активное сопротивление, когда есть паспортный параметр добротности из даташита?

[repstosw 18]

11 minutes ago, V_G said:

Большинство программ позволяют вводить добротность катушек на заданной частоте. Зачем вы вводите активное сопротивление, когда есть паспортный параметр добротности из даташита?

Я не увидел тут как задать добротность катушки.  Очевидно, никак.  В идеале - SPICE модели подключать: конденсаторы, катушки,..

 

Как учесть ещё влияние земляной плоскости(на нижнем слое печатной платы) при моделировании?   Интересует именно в Qucs.

 

P.S. Попробую в Agilent Genesys согласовать и проверить цепь из даташита.

Изменено 26 мая, 2023 пользователем repstosw

[V_G 7]

Я работаю с RFSim99, с Multisim и c Filter Sоlutions, везде можно вводить паразитные параметры. В Multisim можно попробовать найти конкретную модель конкретного типа катушки. А в Filter Sоlutions - делать широкополосное согласование с произвольным числом согласующих элементов

[oleg-n 5]

On 5/26/2023 at 7:42 AM, repstosw said:

Вот такую схему согласования придумал.   Полоса 430-440 МГц.  Индуктивности взял фабричные.

Резистор 0,1 Ом - это активное сопротивление индуктивностей на постоянном токе (очень вредные: убивают 1-2 дБ усиления). Тут либо смириться с потерями используя фабричные SMD катушки. Либо мотать свои медным проводом (что будет громоздко и не технологично).

Конденсатор C4 укорачивает лишнюю индуктивность L2 (ведь хочется фабричный номинал!).

C1 и C2 - составляются комбинацией стандартных номиналов или стандартный номинал + подстроечный  конденсатор (SMD: белый, синий, красный, зелёный, голубой).

Промоделированные параметры: 

S11 - входные потери : чем меньше - тем лучше

S22 - выходные потери : чем меньше - тем лучше

S21 - усиление (прямая передача) - самый полезный параметр: чем больше - тем лучше.

S12 - изоляция (обратная передача) - самый вредный параметр: чем меньше - тем лучше.

 

Убрал цепи согласования.  Ниже графики. Что дальше?

Шире - до гигагерца:

 

 

Приложил проект Qucs :

qucs_test2.zip 1.44 MB · 1 download

 

 

Ну вот сейчас видно что активный компонент действительно широкополосный.

Значит дело только в Вашем согласовании.

Берите Filter Sоlutions    и синтезируйте широкополосное согласование указав 5-10% погрешность для емкостей и индуктивностей.

Широкополосность с запасом берите вверх примерно на 20-50MHz.

Изменено 26 мая, 2023 пользователем oleg-n

[arhiv6 15]

В 26.05.2023 в 11:58, repstosw сказал:

Я не увидел тут как задать добротность катушки.  Очевидно, никак.

Компоненты->RF компоненты, там находятся компоненты с добротностью. Появились в Qucs 0.0.20 (он ещё в бете, если не найдёте бинарники или не сможете собрать - попробуйте Qucs-S или Qucs Studio, может там уже добавили).

В 26.05.2023 в 11:58, repstosw сказал:

В идеале - SPICE модели подключать: конденсаторы, катушки,

Для ВЧ лучше файлы с S-параметрами. На сайтах производителей есть архивы с этими файлами (у Murata индуктивности и конденсаторы, у Coicraft ВЧ катушки на большие токи и т.д.) доступны прямо на страницах компонентов или Murata ещё отдельно архивы выкладывает.

В 26.05.2023 в 11:58, repstosw сказал:

Как учесть ещё влияние земляной плоскости(на нижнем слое печатной платы) при моделировании?   Интересует именно в Qucs.

Компоненты->Линии передачи. Добавляете на схему нужные вам линии (например "Микрополосковая линия") + компонент "Подложка", который описывает материал и толщину печатной платы.

[repstosw 18]

2 hours ago, arhiv6 said:

Для ВЧ лучше файлы с S-параметрами. На сайтах производителей есть архивы с этими файлами (у Murata индуктивности и конденсаторы, у Coicraft ВЧ катушки на большие токи и т.д.) доступны прямо на страницах компонентов или Murata ещё отдельно архивы выкладывает.

Скачал и заменил.   Всё плачевно - всё поехало.  Пришлось подбирать номиналы, чтобы восстановить параметры в нужной полосе.

Больше всего меня убивает то, что у меня в наличии индуктивности и конденсаторы неизвестного типа.  Я их снимаю с трубок сотовых телефонов.

 

Если есть VNA, то он поможет с настройкой согласования усилителя по входу и выходу?