Сравнение WiFi усилителей в качестве выходного усилителя мощности для передающего конвертера QO-100

6.04.2019

В качестве усилителя мощности для передающего конвертера на 2400 МГц для геостационарного спутника QO-100/Phase-4A возможно использование серийно выпускаемых WiFi усилителей, которые имеются в продаже на eBay и Aliexpress за разумные деньги.

Для проверки такой возможности были приобретены четыре WiFi усилителя:

  1. EDUP EP-AB003 — 8W WIRELESS WIFI SIGNAL BOOSTER BROADBAND AMPLIFIERS
  2. отдельная плата, оказавшаяся в последствии платой  EDUP EP-AB003, но с некоторыми различиями в аппаратной части
  3. EDUP EP-AB007 — 4W WIFI WIRELESS BROADBAND AMPLIFIER ROUTER SIGNAL BOOSTER
  4. EDUP EP-AB007 — 4W WIFI WIRELESS BROADBAND AMPLIFIER ROUTER SIGNAL BOOSTER в облегченном конструктиве
 
  • EDUP EP-AB003

Изделие EDUP EP-AB003 заявлено как «8W WIRELESS WIFI SIGNAL BOOSTER BROADBAND AMPLIFIERS».

Страница на сайте производителя http://www.szedup.com/product-item/8w-wireless-wifi-signal-booster-broadband-amplifiers/

Это изображение имеет пустой атрибут alt; его имя файла - EP_AB003.jpg

Заявленные характеристики:

  • Operation Range: 2400-2500 MHz
  • Operation Mode: Bi-directional, half-duplex, Auto-Switching via carrier sensing.
  • Frequency Response: ± 1dB over operation range
  • Input Power: 3dBm (Min.)-20dBm (Max.)
  • Input Power 5 ~ 20 dBm.
  • Optimal Input Power 9 ~ 15 dBm.
  • Output Power: 8000mW/39dBm nominal for 802.11b/11Mbps.
  • Connector: SMA Receptacle, 50ohm.
  • Transmit Gain: 17dBm nominal.
  • Receiver Gain: 11dBm.
  • Receive Noise Figure: 3.0dBm nominal.
  • Operating Temperature: -40 to 70 degree.
  • Operating Humidity: Up to 95% relative humidity.
  • Material: Cast Aluminum.

Однако не верьте глазам своим (особенно тому, что выделено жирным текстом выше) когда читаете подобную китайскую техническую «документацию» — ну нет там никаких 8 Вт даже близко и быть не может.

Проведенные измерения показали что для EDUP EP-AB003:

  • выходная мощность в линейном режиме P1db равна 2.5 Вт
  • максимальная выходная мощность (нелинейный режим) соответствует 3.5 Вт
  • усиление на передачу составляет 14 дБ
  • максимальная входная мощность для линейного режима P1db равна +20 дБм
  • уровень второй гармоники равен -59 дБн (при выходной мощности 2.5 Вт)
  • уровень третьей гармоники равен -70 дБн (при выходной мощности 2.5 Вт)
  • максимальная температура внутри корпуса после 10 минут работы при выходной мощности 2.5Вт равна +43С.

Это изображение имеет пустой атрибут alt; его имя файла - EP_AB003_structure.jpg

Блок схема EDUP EP-AB003

В качестве активных элементов используются:

  • две микросхемы СВЧ усилителей Innotion YP242034 на выходе
  • коммутатор на входе — микросхема Skyworks AS193-73
  • коммутатор на выходе — микросхема Qorvo FMS2031 
  • счетверенный ОУ — микросхема ADA4851-4 
  • два линейных стабилизатора LM1117
  • линейный стабилизатор AP2952 (Chipown, China)

EDUP EP-AB003 со снятой нижней крышкой
  • Результаты измерения
 
Pin, dBm
Pin, mW
Pout, dBm
Pout, W
I, A
10
10
23.4
0.22
0,56
11
12.6
24.3
0.27
0,60
12
15.8
25.7
0,37
0,65
13
20
26.6
0,46
0,70
14
25.1
27.7
0,59
0,75
15
31.6
28.8
0,76
0,81
16
39.8
29.9
0,98
0,88
17
50.1
31.0
1,27
0,96
18
63.1
32.1
1,63
1,06
19
79.4
33.1
2,05
1,16
20
100
33.9
2,49
1,26
21
126
34.6
2,87
1,34
22
158
35.0
3,17
1,43
23
200
35.2
3,37
1,50
24
251
35.5
3,52
1,54
Некоторые наблюдения:
 
  • напряжение питания = + 12В
  • ток потребления в режиме RX = 170 мА
  • просадка напряжения питания со штатного блока питания с 12.2В до 12.0В, поэтому желательно использовать другой нормальный БП
  • на частоте 2500 МГц усиление на 1 дБ меньше, чем на 2400 МГц
  • автоматическое срабатывание коммутатора прием-передача при подаче на вход «Radio» ВЧ мощности более 3 дБм
  • индикатор «STATE»: красный цвет — «прием», зеленый — «передача»
  • температурный режим достаточно легкий даже после длительной работы на передачу
 
Уровень гармоник на выходе EDUP-AB003 при выходной мощности 2.5 Вт

Термограмма EDUP EP-AB003 после 10 минут работы на выходной мощности 2.5 Вт — максимальная температура +43С
  • EDUP EP-AB003 другой аппаратной версии

Отдельно на eBay была приобретена плата WiFi усилителя (booster) без корпуса, оказавшаяся в последствии платой  EDUP EP-AB003, но с некоторыми различиями в аппаратной части.

Различия в аппаратной части коснулись только приемного тракта (который в нашем случае в EDUP EP-AB003 не используется), и заключались в наличии более качественного керамического коаксиального фильтра с существенно лучшей прямоугольностью вместо многослойного керамического фильтра в первом варианте. 

EDUP EP-AB003 другой аппаратной версии
с коаксиальным керамическим фильтром в канале приема

Все остальные параметры идентичны предыдущему варианту EDUP EP-AB003.

Разница в цене между первым и вторым вариантами составила порядка 300 рублей, что с учетом отсутствия корпуса во втором варианте делает более дешевый выбор не всегда оправданным.

  • EDUP EP-AB007 первая версия

Изделие EDUP EP-AB007 заявлено как «4W WIFI WIRELESS BROADBAND AMPLIFIER ROUTER SIGNAL BOOSTER».

Страница на сайте производителя http://www.szedup.com/product-item/4w-wifi-wireless-broadband-amplifier-router-signal-booster/


EDUP EP-AB007
Заявленные характеристики:
 
  • Operation Range: 2400-2500 MHz.
  • Operation Mode: Bi-directional, half-duplex, Auto-Switching via carrier sensing.
  • Frequency Response: ± 1dB over operation range.
  • Input Power: 3dBm (Min.)-20dBm (Max.).
  • Output Power: 4000mW nominal
  • Transmit Gain: 12-14dBm nominal.
  • Receiver Gain: 9-11dBm.
  • Receive Noise Figure: 3.0dBm nominal.
  • Operating Temperature: -40 to 70 degree.
  • Operating Humidity: Up to 95% relative humidity.
  • Material: Cast Aluminum

Однако также как для EDUP EP-AB003 не верьте глазам своим — 4 Вт там точно нет…, вообще не понятно зачем показывать хорошую измерительную аппаратуру на сайте производителя и в то же время указывать заведомо ложные параметры…

Проведенные измерения показали, что EDUP EP-AB007:

  • мощность в линейном режиме P1db равна 1.2 Вт
  • максимальная мощность (нелинейный режим) соответствует 2.0 Вт
  • усиление на передачу составило 15 дБ
  • максимальная входная мощность для линейного режима P1db равна +15 дБм
  • уровень второй гармоники равен -37 дБн (при выходной мощности 1.2 Вт)
  • уровень третьей гармоники равен -57 дБн (при выходной мощности 1.2 Вт)
  • максимальная температура внутри корпуса после 10 минут работы на выходной мощности 1.2Вт равна +77С.  

Блок схема EP-AB007 соответствует блок схеме EP-AB003.

В качестве активных элементов используются:

  • две микросхемы СВЧ усилителей Innotion YP242034 на выходе
  • коммутатор на входе — микросхема Hexawave HWS408
  • коммутатор на выходе — микросхема Hexawave HWS421  
  • счетверенный ОУ — микросхема 3PEAK TPH2504 

EDUP EP-AB007 без нижней крышки
Pin, mW
Pin, dBm
Pout, W
Pout, dBm
19
12.8
0.63
+28
23
13.6
0.79
+29
29
14.6
0.99
+30
36
15.6
1.23
+30.9
45
16.53
1.43
+31.55
57
17.56
1.63
+32.12
71
18.51
1.80
+32.55
90
19.54
1.90
+32.79
113
20.53
1.97
+32.94
142
21.52
2.01
+33.03
180
22.55
2.03
+33/07
226
23.54
2.05
+33.12
285
24.55
2.06
+33.14
Некоторые наблюдения:
 
  • напряжение питания = + 12В
  • на частоте 2500 МГц усиление на 1 дБ меньше, чем на 2400 МГц
  • автоматическое срабатывание коммутатора прием-передача при подаче на вход «Radio» ВЧ мощности более 3 дБм
  • температурный режим очень тяжелый — после длительной (10 мин) работы на передачу температура некоторых элементов достигает +77С. Высокая температура активных элементов приводит к деградации выходной мощности с 1.2 Вт до 0.9 Вт. 
Уровень гармоник на выходе EDUP EP-AB007 при выходной мощности 1.2 Вт
Термограмма EDUP EP-AB007 после 10 минут работы на выходной мощности 1.2 Вт — очень горячий корпус и плата
  • EDUP EP-AB007 вторая версия

Изделие EDUP EP-AB007 заявлено как «4W WIFI WIRELESS BROADBAND AMPLIFIER ROUTER SIGNAL BOOSTER». Отличие от первой версии состоит только в другой конструкции металлического корпуса модуля.

Второй вариант усилителя EP-AB007

Второй вариант усилителя EP-AB007 без нижней крышки

Аппаратная часть и печатная плата та же, что и в первом варианте EP-AB007. Электрические параметры такие же как в первом варианте. Корпус сделан существенно облегченный (скорее всего с целью установки на летающие модели самолетов, вертолетов и квадракоптеров), имеющий лапки под винт для установки на дополнительный радиатор. Температурный режим очень тяжелый — после длительной (10 мин) работы на передачу без дополнительного радиатора температура некоторых элементов достигает +77С. Высокая температура активных элементов приводит к деградации выходной мощности с 1.2 Вт до 0.9 Вт. 

Сравнительная таблица моделей EP-AB003 и EP-AB007

Параметр
EP-AB003
EP-AB007
Максимальная мощность в линейном режиме, Вт
2.5
1.2
Максимальная мощность в нелинейном режиме, Вт
3.5
2.0
Входная мощность для линейного режима, дБм
+20
+15
Усиление, дБ
14
15
Уровень второй гармоники, дБн
-59
-37
Уровень третьей гармоники, дБн
-70
-57
Максимальная температура после 10 мин передачи, С
+43
+77

73 de Карен, RA3APW

13 комментариев на «Сравнение WiFi усилителей в качестве выходного усилителя мощности для передающего конвертера QO-100»

  1. Вадим говорит:

    Карен, спасибо за работу! 73 de R-0-AU

    • ra3apw говорит:

      Вадим, спасибо. После длительного строительного периода опять появилось время для Hamradio. Надеюсь встретимся на QO-100/Phase-4A. 73 de RA3APW

  2. Игорь R1ZH говорит:

    Спасибо за обзор. У меня тот усилитель, что у вас под номером 4. При замерах получил даже худшие результаты, которые удалось слегка улучшить удалением микросхем коммутаторов. Но ненамного, конечно.
    Снимаю с него полтора ватта при хорошем радиаторе, работает надёжно. В планах усилитель «верхнего» исполнения, для которого этот будет драйвером.
    Всего самого!

  3. ra3apw говорит:

    День добрый, Игорь. Рад, что было полезно. Испытал также усилитель F6BVA на основе MW7IC2725 — получается даже лучше и дешевле, чем указанные китайские «изделия». Плату под усилитель делал на FR-4, а не на Ro-4003. Использую топологию платы от R3GC. Результаты выложу позже. Желаю успеха!

    • Игорь R1ZH говорит:

      Гляну с удовольствием. У меня есть нечто похожее от сотовых станций с частот 1800 и 2100 Мгц, а также готовые усилители на эти частоты. Руки дойдут, поэкспериментирую с ними, возможно, хоть как-то заработают и на 2400… Даже если половину положенного дадут, будет здорово.
      Всего наилучшего!

  4. YL3AKC говорит:

    Thank you very much! Nice review. But… If both boosters use the same amplifier IC YP242034, how it is possible to get different power? Both boosters have DC-DC step down converters which give 5.5 — 5.89 V. Can you measure voltage on following pins with accuracy of 2 digits after decimal.
    Pin 2 (VR1)
    Pin 14 (VR2)
    Pin 7 (VCC1) and output from DC-DC converter?

    I assume that difference in parameters are because of different bias (VR1 and VR2) and supply voltage.

    Yes, I have EP-AB007. I assume that on EP-AB007 DC-DC down-conveter chip is compatible with TI TPS563209. Pins looks 100% compatible. I think that it is possible to supply wifi boosters from high current (3A) USB power bank. Later i will make experiment with power bank.

    PS: you can answer in Russian. I can read Russian, but can not write in Russian.

    • ra3apw говорит:

      День добрый, Янис. Благодарю. Задался таким же вопросом после того как сравнил эти два усилителя, собранных по подобной схеме. Как я понял, главным назначением изделия EP-AB007 является минимальных вес и габариты для установки на летающие модели (FPV). В связи с этим возникает проблема с охлаждением — температура элементов доходит до 77 С, что должно существенно сокращать MTBF (срок до отказа). Так как при ограниченном размере и весе отводить тепло проблематично, то, как Вы и пишите, разработчиками был выбран путь аппаратного ограничения мощности для тех же активных элементов методом изменения режимов по постоянному току. Мне такой «китайский» подход сильно не нравится и мои преподаватели учили меня делать изделия с большим запасом по экстремальным параметрам, поэтому для себя решил, что использовать такой усилитель точно не буду. Понравился вариант на MW7IC2725 от F6BVA, сделал вариант на ПП из RO4003 и также планирую вскоре испытать его же на FR-4 с пересчетом топологии ПП.

      • YL3AKC говорит:

        OK! I see. I will continue experiments and modding with EP-AB007. I have white aluminum version. I disassembled and added write thermal grease to PCB. Then I screwed case to aluminum heat sink and added more thermal grease. Didn’t observed overheat problems, but will check more carefully later.

  5. ra3apw говорит:

    На мой взгляд это правильно. Надо постараться отвести тепло в EP-AB007 до уровня стационарной версии EP-AB003 при 100% цикле и тогда можно будет рассчитывать на надежность решения. Желаю успеха!

  6. SP3OSJ говорит:

    These amplifiers have a construction flaw:

    http://www.kooikerhondje.com.pl/movie/8W.JPG

  7. Artur говорит:

    У кого то есть полная схема усилителя EP-AB007 или EP-AB003? Или есть где выложена, ссылку можете дать?

Обсуждение закрыто.