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想看大牛是如何DIY射频功放的吗?

作者:时间:2017-10-24来源:网络收藏
最近我自己在做一款。做出来也就是一款产品了。谈到功放,大家都不陌生,就是把信号放大最后经过天线发射出去,但是目前射频这一块,把功放单独拿出来算是一个类目,功放说起来很简单,但是做起来要考虑的事情太多了,我以前也做过不少的功放,但是都是小功率的,窄带;不超过10W的功率,相对来说还好做一点。

我自己把功放分下类不是按照什么工作点来分类的,是按照难易程度分类,目前功放可以分为宽带功放,和窄带功放如下图所示:

本文引用地址:http://www.amcfsurvey.com/article/201710/367768.htm

其实在这里面还能分类,分为线性功放和非线性功放,随着现在的数字调制技术的发展,对功放的要求也是很苛刻的。有些是是多载波信号(OFDM),这个就对功放的要求比较严格,必须要使用线性功放。目前国内做的线性功放多数都是功率回退。直接导致功放的效率很低,只有10%左右,这个我目前也做研制。非线性的还好做一点。

功放这东西很多人都不愿意去做,辐射太大,尤其是没有结婚的,女的就不用说了,更少了,但是不包括没有女人做功放,长期在大功率辐射下对生育很大影响。哈哈。。。大家都懂。。。

话又说回来,大功率的功放利润也是可嘉的。如果想拿命换钱的童鞋,赶快去研制大功率功放,一定能赚到钱。。。。

言归正传,我目前做了一款700MHz左右的50W功放,功率也不算大。这个也是我第一次开始摸索大功率的东西,以前都是在10W一下。我有个习惯也是坏毛病吧,我特别不喜欢与人交流,总是喜欢自己一个人摸索,我感觉在如今的社会里,还是自己摸索吧,你要去请教人,最后还牵扯到一些利益问题。除非是很不错的朋友。但是我也不喜欢去问。还不如自己去摸索,自己摸索出来的永远是自己的,一辈子也不会忘记的。

我的功放技术参数(目前做的版本)

频率 750MHz---760MHz

调制方式 FM (CW波)

输入功率 0dbm

增益 47db

输出功率 47dbm(50W)

带内平坦度 ±0.5db

杂散 -60dbc

P1dB >47dbm

谐波抑制 不加滤波器,奇次谐波>15dbc,偶次谐波>30dbc

IMD3 >-30dbc

工作电压 28V (单电源)

电流 <4A(实际调试3.5A左右)

功放保护要求

具有增益调节功能

PTT功能

驻波保护功能

温度检测及保护功能

正向功率检测功能

以上是具体的技术指标及要求。

下面是我采用的方案,以下有些涉及到商业问题,我就略过。请大家理解,主要是提供方案给大家,具体的排版和仿真我就略过了,这也是给大家自己发挥的机会,如果直接拿去,就失去意义了,我的目的是大家一起动脑一起动手这才是真正的目的。比如指标就这么提出来了,你想想怎么做呢!

方案:


这个就是整个功放系统的框图,其实有了这个图,所有的功放几乎都是差不多了,只是功放部分不一样。剩下都一样。

我采用的是飞思卡尔的管子,也有很多,例如infineon公司的,NXP的,ST公司的,富士通公司的,很多很多。我比较喜欢用飞思卡尔的功放管。这个管子还提供ADS模型,用起来比较方便。

接下来是我DIY开始

这个功放我一共分为三个阶段,为调试版,升级版,最终版。先从我的调试版说起,

调试版比较简单,而且都是分立的模块,主要就是验证能不能实现。可以实现直接去pcb。结果我的调试版很顺利的就是通过了调试,测试结果如下

我的工作台,三个字,脏、乱、差。

输入5dbm,前面有增益可调节的,根据电压不同增益不同,现在是5V控制电压。

输出为22.46dbm 因为前端有25db的衰减器。计算25+22.46=47.46dbm经过计算输出为55.7W,所以调试版基本ok!坐等升级版。

中间还有个插曲,我做了个长时间通电,刚刚通电30分钟。我直接用大拇指去按散热块了,直接一层皮烫白了。。。

看来不用风扇吹是不行滴。。。。下面升级版一定要用风扇吹。。。

升级版

首先打样回来

辛苦了整整一个晚上,把pcb画出来了,虽然难看,先将就看看调试结果再说。

接下来考虑安装问题。还是在调试版的基础上重新打孔攻丝。说干就干。。。

打孔,攻丝,看我我以后也可以从事急哦钳工的工作了,哈哈哈。。。。

刚刚好,完全合适。孔位一点也不差,接下来就是把上面的器件补齐。

升级版,补齐器件后,完整的功能。

开始测试

我也搞不懂,我的工作台总是那三个字,,,,,,,呵呵呵。。。。。。。

测试结果

测试结果22.45dbm

同样输入加了25db的衰减器,

25+22.45=47.45dbm(55W)

看来升级版也顺利通过了,明天带到公司,用公司的仪器测试下啊。(偷偷地,大家懂得)。

在公司测试

最终测试结果显示46.9dbm(50W)。这个与前面用测试的结果有区别,可能是两种仪器的检波方式不一样。所以测试的结果有所不同(我猜测)。要么就是仪器不同,稍稍有所差异有0.4db的差异。也有可能是这个仪器比较老了。存在误差,这个就不纠结了,完全满足的。

至于后面的其他指标我会慢慢来测试的,IMD3,还有谐波之类的,我会后面测试的。还有我前面的所说的功能,我全部测试了,都能实现,大功率的功放主要就是驻保护功能,我测试,把功放的输出端开路,控制部分马上就把电源断开,驻波保护端输出高电平,驱动LED之类的器件。

温度保护功能,也实现了,到达70多度的时候功放也是自动就不工作了,防止温度过高损坏功放管。

这次我用了个大的风扇一直吹,效果很好,我摸了摸散热块,也就是40度左右(长时间工作)。

到此为止这个功放几乎就都实现了,坐等最终版!!!机加工CNC做个精致的外壳,人靠衣服马靠鞍,同样的道理,有了外壳遮挡下,会漂亮点哈哈哈。。。

最终版

穿上衣服了。。。。。

我自己感觉都漂亮了。。。。

心得体会这个也是我第一次,做大功率的功放,从中收获了很多,从功放的选型,到排版布局,仿真等,都有所提高。只要用心去钻研肯定会有所收获的,我相信还是肯付出,会有回报,不付出一定没有回报,我在这个产品中,也发过火,甚至都哭了,想放弃了,在调节第二级推动的时候,总是烧管子,我选得是TriQuint公司的管子,这个公司的管子都比较贵,所以烧的不是芯片,是钱啊!!!。。。。。这都是我辛苦的工资。一连烧了4片。600块就没了,我真的想放弃了。第二天想想既然做到这了,一定要坚持下去,之后静下心来慢慢的调,最后稳定了,不管什么产品什么项目,背后都有不为人知的心酸。看着很简单的东西,也要去动手做,才知道简单、容易。

总结下,要搞大功率的器件,真的太烧钱了,我朋友说他也在搞功放,一个管子2000多。一晚上烧了5个。都是匹配不好,长时间工作,导致的。大功率的衰减器,大的吓人,大功率功放对身体百害无一利。最主要是利润!!!

接下里我去挑战下短波宽带功放,例如2---100MHz。50W的功率。

功放的难点就是增益高,会自激,所以放大器级间匹配一定要做好,尤其是末端,一定要做好匹配,否则就会烧管子(钱),现在的功放都是28V或者50V供电,所以电源一定要设置好,免得上电,就把功放管击穿,这个我也遇到过的。

解决上述的问题就是:耐心+时间+经验=成功



关键词: 射频功放 频谱仪

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