13cm PA de F6BVA

16.04.2019

После завершения работ по построению передающего конвертера 430->2400 МГц для геостационарного спутника QO-100/Phase-4A опять возник вопрос о более мощном выходном усилителе  на передачу как опции взамен готового решения EDUP EP-AB003, который обеспечивал только 2.5 Вт в линейном режиме.  

В качестве интересного решения по реализации 2400 МГц выходного усилителя на 25 Вт был найден вариант усилителя на MW7IC2725 от Michel, F6BVA. Более подробную информацию можно получить на сайте автора по ссылке http://f6bva.pagesperso-orange.fr/Technique/Satellite/PA%2013cm%20MW7IC2725N%20complet.pdf

NXP MMIC MW7IC2725 представляет собой двухкаскадный усилитель на диапазон частот 2300-2700 МГц и предназначен для работы при питании напряжением от 26 до 32 В. В режиме CW  можно ожидать выходной мощности 25-30 Вт при коэффициенте усиления 28 дБ, что вполне отвечало требованиям по выходной мощности с передающего конвертера (до +20 дБм). MMIC выдерживает КСВ = 10 при питании 32 В и выходной мощности 40 Вт. Согласно данным на MW7IC2725 уровень выходной мощности  Pout @ 1 dB составляет 25 Вт.   

Поиск на eBay показал, что указанные MMIC не трудно найти от нескольких источников по скромной цене от 500 рублей и выше. Оказалось, что некоторые версии MW7IC2725 уже сняты с производства, но их запасы на складах еще достаточно большие, что положительно сказалось на снижении цены. Также при заказе следует принимать во внимание тот факт, что MW7IC2725 существуют в двух корпусах TO-272 и  TO-270, где корпус TO-272, на мой взгляд, более удобен для нашего использования, так как крепление корпуса на радиатор осуществляется двумя винтами, в то время как корпус TO-270 предполагает использование специальных прижимов.

Заказывать в Москве производство печатных плат на материале Rogers 4003 только для тестирования усилителя не хотелось — долго ждать и по деньгам не дешево. Поэтому попробовал написать автору Michel, F6BVA и сразу же получил положительный ответ на просьбу приобретения нескольких печатных плат (ПП) для тестов. Посылки с печатными платами из Франции прибыли в Москву быстро и почти одновременно с MW7IC2725. Платы выполнены на материале Rogers 4003 толщиной 0,5 мм, однако сквозные переходные отверстия были сделаны вручную медными заклепками уже после заводского изготовления самих плат. Поэтому для реализации более правильной «земли» по всему периметру ПП медной фольгой было сделано U-образное соединение верхнего и нижнего «земляных» слоев ПП (видно на фото ниже).       

Топология усилителя 13 см F6BVA
Собранная тестовая плата на Rogers 4003 для испытаний MW7IC2725

Michel, F6BVA так описывает подготовку к настройке:

  • подключите ВЧ входы и выходы усилителя
  • на блоке питания +28 В установите ограничение по току 1А
  • подайте +12В на вход «+12 TX»
  • потребление по току должно быть в пределах 70-80 мА, это ток покоя первого каскада MW7IC2725
  • подстроечным резистором R4 (5K) установите общий ток покоя до 350 мА
  • установите ограничение тока до 2.5 А по источнику питания +28 В
  • подайте 15-16 дБм на вход и на выходе должно быть 25-30 Вт

Вроде бы все ясно и просто, все режимы по постоянному току выполнены, но поначалу больше 10 Вт получить не смог. Помог Michel, F6BVA, который изучив фото моей платы  посоветовал изменить подключение к выходу с кабельного на нормальный SMA разъем. Сразу же появилась обещанная мощность 25 Вт на выходе усилителя.

Ниже результаты измерений усилителя мощности: 

Pin, дБм
Pout, Вт
Pout, дБм
I, A
2.8
1.5
31.8
0.6
3.8
1.9
32.8
0.6
4.8
2.3
33.6
0.7
5.7
2.9
34.6
0.8
6.7
3.5
35.5
0.8
7.7
4.3
36.3
0.9
8.7
5.3
37.2
1.0
9.7
6.6
38.2
1.1
10.7
8.1
39.1
1.2
11.7
10.0
40
1.3
12.7
12.3
40.9
1.4
13.7
15.2
41.8
1.6
14.7
18.3
42.6
1.8
15.6
21.0
43.2
1.9
16.6
23.2
43.7
2.0
17.5
24.5
43.9
2.1
18.2
25.2
44.0
2.2
18.8
25.8
44.1
2.3
Таблица выходной мощности усилителя от входной мощности при питании 28В
Амплитудная характеристика при различном напряжении питания:
28В (синий), 22В (оранжевый), 13,8В (серый)
Cпектр на выходе усилителя при Pout = 15 Вт и полосе обзора 500 МГц
(на входе АС аттенюатор 40 дБ)

Cпектр на выходе усилителя при Pout = 15 Вт и полосе обзора 5 ГГц
(на входе АС аттенюатор 40 дБ)
Гармонические составляющие на выходе усилителя при Pout = 15 Вт
(на входе АС аттенюатор 40 дБ)

Гармонические составляющие на выходе усилителя при Pout = 23 Вт
(на входе АС аттенюатор 40 дБ)
Зависимость выходной мощности MW7IC2725 от частоты при Pin =13.7 дБм
Термограмма MW7IC2725, установленного на ребристый алюминиевый радиатор 150х100х30мм, после 10 мин на выходной мощности 20Вт

Выводы: 

  • MMIC MW7IC2725 обеспечивает необходимую выходную мощность для передающего конвертера для узкополосного транспондера QO-100/Phase-4A
  • MW7IC2725 доступен и не дорог
  • усилитель имеет хорошую повторяемость (согласно данным F6BVA)
  • усилитель требует добавления на выход двухзвенного ФНЧ, так как при выходной мощности 15 Вт уровень второй и третьей гармоник составляет -28 и -47 дБн соответственно 
  • пока не совсем ясно с уровнем выходной мощности в линейном режиме P1db: в результате измерений получается примерно 15 Вт, хотя по информационному листку на MW7IC2725 этот уровень должен быть порядка 25 Вт 
  • при ребристом алюминиевым радиаторе небольшого размера (150 х 100 х 30 мм) температура при длительной работе в режиме CW на выходной мощности 20 Вт не превышает +75 С, что положительно сказывается на высоком MTTF MMIC
  • при понижении питания  до 12В существенно снижается уровень выходной мощности при которой MW7IC2725 работает в линейном режиме (тестировалось при 22В и 12В) 

И в заключении хотел бы поблагодарить Michel, F6BVA за помощь при изготовлении и настройке  усилителя, которые позволили добиться положительного результата. 

Ссылки:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *