PA 10 GHz (uwaga dużo obrazków)

[SQ1GQC]

Rozmawiałem w niedzielę ze Staszkiem SP6GWB i przekazał kilka swoich obserwacji które mogą być pomocne przy optymalizacji tej konstrukcji. Teraz będę miał co najmniej dwutygodniową albo i lepiej przerwę związaną ze sprawami zawodowymi i do tematu powrócę dopiero za jakiś czas. Ale wypiszę tutaj tematy w skrócie które poruszyliśmy, także aby samemu o tym nie zapomnieć. Część na pewno postaram się sprawdzić.

1. Staszek zaproponował sprawdzić symetrię obu gałęzi wzmacniacza poprzez kolejne odłączenie zasilania drenu i pomiar mocy w takich warunkach. Ze względu na to, że na wejściu i wyjściu są sprzęgacze hybrydowe 90 stopni z obciążeniem dołączonym do wrót izolowanych, nie zaszkodzi to tranzystorom. Pół mocy jednej gałęzi (1/4 całości) wydzieli się w rezystorze a druga połowa (także 1/4 całości) trafi na wyjście. Sprawdzę to.

2. Staszek wyraził wątpliwość co do skuteczności połączenia gniazda SMA z masą układu. Jako pierwsze sprawdzenie zastosowałem wczoraj pomiar rezystancji dla prądu stałego metodą czteroprzewodową (Kelvina) pomiędzy gniazdem wyjściowym a masą na górnej stronie płytki drukowanej w pobliżu wyjścia. Wyszły mi 4 miliomy. Jak będę miał czas, to (z drżeniem serca ) podłączę na wyjście wzmacniacza VNA z nadzieją, że się wzmacniacz nie wzbudzi i nie zabije VNA i zmierzę tak impedancję jak i zlokalizuje odbicia metodą TDR. Dodatkowo chętnie sprawdził bym okolice gniazda wyjściowego kamerą termowizyjną przy pełnej mocy. Jeśli były by tam straty, to musiało by być ciepło a jeśli moc była by odbita, to raczej widział bym to na VNA. Kamery jeszcze się nie dorobiłem, ale może uda mi się pożyczyć. Staszek stosuje bezpośrednie wejście semirigida i lutowanie go do masy na płytce i linii mikropaskowej. Tu pomiar rezystancji DC:





3. Dyskutowaliśmy na temat kierunku wlutowania kondensatorów ATC 100A 0,8 pF. Staszek optuje za obróceniem ich szerszą stroną równolegle do linii mikropaskowej (napisami do góry). Ja intencjonalnie wlutowałem je "na boku" z tego względu, że warstwy przewodnika w kondensatorze przy takim montażu nie są równoległe do linii paskowej i do masy a prostopadłe.  Posiłkowałem się notą techniczną ATC, gdzie zaznaczają że takie wlutowanie (oczywiście jeśli linia mikropaskowa nie jest dużo szersza od samego kondensatora) pozwala zmniejszyć efekt pierwszego rezonansu równoległego. Dzisiaj doczytałem dlaczego kondensatory pakowane są w taśmy tak, że w montażu automatycznym wypadają w "złą" stronę. One są w tej orientacji wycinane z szerszej i dłuższej "surówki" i kosztownym było by obracanie każdego kondensatorka przy pakowaniu w taśmę, a także znalazłem artykuł nieco szerzej traktujący o orientacji umieszczenia kondensatora. Być może to sprawdzę empirycznie, mam możliwości. Poniżej fragment noty ATC oraz artykułu z "Wireless Design & Development".





4. Wpływ impedancji "wachlarzy" na liniach zasilających dreny i bramki. Do przemyślenia.

5. Stuby strojeniowe ze złoconych wyprowadzeń tranzystorów mocy zamiast z folii miedzianej. Poszukam i postaram się sprawdzić.

6. Ewentualne skracanie linii w jednej z gałęzi poprzez nacinanie naroża. Ponieważ płytki były gotowe, miejsce umieszczenia kondensatorów zostało zdeterminowane płytką. Chęć zastosowania tej techniki wiązała by się z koniecznością przesunięcia miejsca montażu kondensatorów. Zobaczymy po sprawdzeniu symetrii gałęzi.

Dodatkowo przetestowałem dzisiaj tworzenie sygnału dwutonowego na częstotliwości 10,3682 GHz. Wygenerowałem sygnał z odstępem tonów 10 kHz z tego co miałem pod ręką. Wymyśliłem to w ten sposób:



Tu układ w praktyce.



Generator SMU200A na wbudowany modulator I/Q i cyfrowy generator sygnałów modulujących z taktowaniem maksymalnie 100 MHz i pasmem modulacji 40 MHz. Mogę stworzyć sobie w wewnętrznym czy zewnętrznym programie dowolny sygnał (w/g szablonu, równania, w excelu, w Matlabie etc) i go zaimportować i nim modulować sygnał RF. Część RF generatora pracuje w zakresie 100 kHz do 3 GHz. Wybrałem częstotliwość 2,5 GHz. Wyjście generatora podłączyłem do portu IF mieszacza Watkins-Johnson M80CA, który kiedyś kupiłem w TDM za kilkadziesiąt złotych. Port LO mieszacza zasiliłem z generatora SMF100A nastawionego na 7,8682 GHz. Port RF mieszacza (pracującego tutaj jako up-converter) obciążyłem izolatorem 7,95-12,05 GHz (także z TDM-u). Za tym dałem filtr górnoprzepustowy (do tłumienia lustrzanej) zrobiony z dwóch przejść SMA/WR-75 (TDM) oraz kawałka falowodu WR-75.
Na wyjściu filtra podłączyłem analizator widma. Uzyskałem taki efekt:



Tutaj w szerszym zakresie:



Marker 2, to druga harmoniczna sygnału 7,8682 GHz podanego na port LO mieszacza. Możliwe do wyfiltrowania w dość łatwy sposób. Tu zastosowałem tylko HPF, więc nie było tłumienia. Ciekawiło mnie czy da się zauważyć ślad lustrzanej. Nastawiłem analizator na 5,3682 GHz i zawęziłem pasmo ale do -120 dBm śladu nie stwierdzono. Jednak odcięcie falowodu, to skuteczna filtracja... Tu poszukiwania lustrzanej:



Sygnał jest jeszcze za mały żeby go wykorzystać do zasilania mojego drivera. Potrzebuję z 10..12 dBm. Czasem w TDM bywają wzmacniacze Avanteka obejmujące to pasmo ze sporym wzmocnieniem, ale aktualnie nie ma. Ostatnio jak kupiłem taki opisany od 8 GHz to okazał się od 12,5 GHz i się trochę zraziłem. A może ma ktoś takiego Avanteka co ma na 10 GHz z 12..15 dBm i wzmocnienie ze 20 dB lub więcej. Chętnie bym odkupił albo się na coś wymienił.
Może jeszcze spróbuję (raczej tytułem eksperymentu) konfigurację z dwoma mieszaczami i dwoma hybrydami kwadraturowymi. Akurat są (znowu w TDM) sprzęgacze 3 dB na nasze pasmo czyli de facto hybrydy kwadraturowe. Wystarczy dołączyć do portu izolowanego obciążenie SMA. Spodziewałem się oczywiście, ale i tak podoba mi się filtr górnoprzepustowy na falowodzie.