Микроволновый ГСС

[RZ4HD]

        Здравствуйте, коллеги. Разрабатывается и изготавливается СВЧ генератор, предназначенный для настройки антенн и рупоров на частотах 1300МГц, 5760 МГц и 10368 МГц с применением циркуляторов. Планируемая выходная мощность 20-50 мВт. Конечно, прибор может использоваться и для других целей. В самом простом тестовом варианте он состоит из платы синтезатора и умножителя. Пока тестировались  умножители с применением ГСС. Умножители не работают. Подскажите почему. На первый взгляд все очень просто. Был изготовлен умножитель с применением транзистора BFP-420 и полоскового фильтра, предложенным в конструкции маяка Владимиром R3GC. Схема и топология печатной платы приводится. Фото нет, так как плата не дома. Входную мощность, подаваемую на плату, изменял от 0 до 13dBm. Видно, что ток транзистора меняется от 0 до 20 мА. Сначала смещение от плюса источника питания не подавалось, т.е. база транзистора была соединена с массой резистором в 3.3кОма. Затем подключалось смещение. Мощность при этом изменялась процентов на пять. А выходная мощность  была всего 0.3 мВт. Она измерялась калиброванным измерителем мощности конструкции RA3WDK с применением AD-8317. Изменялась и частота. Почему-то явно измеряемый резонанс был на частоте 1730 МГц. Подрезание поэтапно на 2 мм самой дальней полоски фильтра не привели к изменению этой частоты. Это первая непонятка. Где резать фильтр для его настройки? Почему нет мощности? Может конструктивная емкость питания транзистора в умножителе в виде полоски не работает как надо, но ведь не до таких же пор.  Или индуктивности в цепи активных элементов неправильные. Для частоты в 5760 МГц и материале FR-4 четвертьволновый дроссель-полоска имеет длину порядка 7 мм. Может здесь не так? Посоветуйте. Совсем затык какой-то. Измерения с помощью условно высокоомного щупа, который работает на этих частотах, уже не помню.
       Юрий.RZ4HD.

[ur5efx Игорь]

 Юра, попробуй х2 х2. Сразу на 4 наверное так и будет.
 Тем более гармоника четная.

[RA3WDK]

Юрий , не совсем понял какая частота подавалась на вход умножителя ?
Если 1730 МГц , то примерно правильно настроен фильтр на выходе умножителя , на 5190 МГц. Но емкость на входе умножителя очень велика.
У меня 10-20 пФ при умножении 100 МГц на 5 , и 5 пФ при  умножении 500 МГц на 3.

[RA3WDK]

Юрий , схема достаточно удачная для того , чтобы вначале подать частоту 5760 прямо на вход умножителя и настроить на максимум фильтр в коллекторе транзистора, далее необходимо согласовать вход AG-604 ( так жу по максимуму измеряемой на выходе мощности).
А далее , уже подавать частоту в 3 и 5 раз меньшую .
Коэффициент преобразования такого умножителя примерно -15 -20 дб .

Не уверен, что коллектор транзистора согласован с фильтром ( даже при 5V / 20мА получаем 250 Ом , для 50 Ом эту схему надо закачать до 100 мА ) Поэтому , часто на выходе умножителя устанавливают аттенюатор , если невозможно приблизительно согласовать выход умножителя и фильтра.

[RZ4HD]

Привет, Иван. Обратил внимание на то, что третья и пятая гармоника получаются более мощными, нежели четвертая. Иван. Я пробовал частоту 1440 МГц. Когда понял, что ничего наскоком не вышло, то стал уже как бы экспериментировать. Стал гонять ГСС по частоте. Нашел резонанс на 1730 МГц. Подрезание фильтра ничего не дало. Снова изменял частоту, но максимум остался там же по частоте. Может резал не то и не там? Юрий.RZ4HD.

[RZ4HD]

               Далее тестировался умножитель на наперсточном фильтре и том же транзисторе BFP-420. Схема и печатная плата приведены. Приведены и фотографии платы и отдельно каскадов ШПУ и умножителя.  Тот же результат. При изменении раскачки меняется ток, но мощности на выходе нет. Ничего не пойму. Где зарыта собака? Может поставить в коллекторной цепи и цепи питания AG-604-86 сосредоточенные индуктивности на 1-3 наногенри? Антеннки фильтра 3 мм. Фильтр сделан из медной трубки, к которой припаяна крышка с гайкой (резьба М4х0.5). Размеры нужные.  Фильтр настраивается. При помощи изменения частоты ГСС я вижу и утроение и учетверение частоты входного сигнала. Но мощность совсем мала. Меньше милливатта. Какой может быть расклад мощности в умножителе на 4 с 1440 МГц на 5760 МГц? Подаю на вход 10 мВт. Могу и 20 мВт. Транзистор это держит и не сгорает. Составляющая четвертой гармоники после транзистора будет в  1-2мВт? Фильтр посадит сигнал на 7 dB. ШПУ усилит на этой частоте на 10-12 dB. Я рассчитывал на мощность в 3-4 мВт для этой платы. Может поставить вместо AG-604-86  ERA-1? Мощность еще мала, а вторая ШПУ более высокочастотная. А далее раскачать уже AG-604-86. Но хотел использовать лишь одну AG-604-86. Неужели невозможно? Если получить 10 мВт, то уже можно использовать циркулятор. Да и эксперименты проводить. Мощность достаточна для работы в эфире. Извиняюсь, что пишу кусками. Просто хочу получить более оперативный ответ. Завтра в планах решать проблемы умножителей. Чуть позже напишу про полевик. Юрий.RZ4HD.

[RW3XA]

Обратил внимание на то, что третья и пятая гармоника получаются более мощными, нежели четвертая.

Юрий, если 4-я меньше чем 3 и 5-я, то нужно чуть "придавить", подобрать смещение транзистора.

[UA6FA]

Юрий, а для чего R33k ?

[RA3WDK]

Меньше милливатта. Какой может быть расклад мощности в умножителе на 4 с 1440 МГц на 5760 МГц?

Юрий , эта схема для нечетных гармоник, для четных - эта схема невыгодна.
Если посмотреть на анализаторе - то четные палки будут на 5-10 дб меньше нечетных.

Но умножители на 2 и 4 сложнее делать на СВЧ - нужен балансный умножитель и сдвиг фаз на 180 град, поэтому, я вначале стараюсь умножать на четное число раз, а потом , с ростом частоты на нечетное число раз.
КПД умножителя на четных грамониках по балансной схеме значительно больше, чем у умножителя на нечетные гармоники по приведенной выше схеме.

[RA3WDK]

Юрий , если есть возможность , с данной топологией ,  умножай на 3 или 5.

При подаче на вход 10 мВт , на выходе будешь иметь для 3-ей гармоники ( с умножителя )
-5-7 дбм , и при 5-ой гармонике  - 10-12 дбм . После AG604 уровень будет уже больше.

Можно пойти другим путем.
Вместо BFP-520 поставь ERA-1 или ERA-2.  Попробуй , что получается с ней. Переделок, практически, никаких.  Возможно,  BFP420 поддельный.

Проверь КУ усилителя на AG604 , на вход фильтра включи генератор на частоту фильтра - это снимет лишние вопросы о работе устройства.

[RZ4HD]

        На второй плате с баночным фильтром есть возможность сделать регулируемое смещение. Поставить резистор на 10 кОм, разорвать дорожку и впаять резистор, но плата уже переделана под установку FET и он уже стоит. Нужно делать другую плату с учетом всех советов.
        Иван. Я твою мысль понял, но видимо нет необходимости подавать 5760 МГц на вход умножителя и строить фильтр. Г4-81 есть. Фильтр строится и я вижу выходную частоту на частотомере 5760 МГц при умножении. А вот мощность хилая. И еще по выходному импедансу. При токе в 20 мА и резисторах в 100 Ом со стороны питания на коллекторе транзистора всего 3 Вольта. Так, что импеданс еще меньший как бы в 150 Ом, но согласования нет точно. По утроению понял. Значит буду утраивать частоту 1920 МГц для 5760 МГц. Это не проблема. Просто данная частота как бы приближается к предельной частоте работы микросхемы синтезатора. Не хотел этого делать.  Но, скорее всего придется. А что для 10368 МГц? Два раза утраивать частоту? Я планировал сначала удвоить и потом утроить.
      Что сделал дальше. На плате умножителя с баночным фильтром слегка подрезал дорожки для установки BFP-420 и впаял туда полевой транзистор из спутниковой головки с маркировкой L. Затвор на массе подключен через резистор в 3.3 кОм. Стабилизатор 78L05 заменен на трехвольтовый. Здесь еще интересней. Без подачи сигнала с ГСС напряжение на стоке порядка 0.5 Вольта.
При подаче сигнала и изменении его амплитуды видно, что напряжение на стоке увеличивается. Ток уменьшается Это правильно. Транзистор прикрывается. Здесь я помню значения показаний условновысокоомного щупа. Если микроамперметр на базе показывает 25 делений прибора, то на стоке это значение равно 30 делениям. Это на входе фильтра. А на выходе фильтра ничего нет!  Вот только не помню сейчас перестраивал ли фильтр после запайки полевого транзистора.  Естественно, это нужно было сделать, а вот сделал или нет просто не помню. Завтра эту плату снова буду мучать. Посмотрю.
             
           Жду советов. Юрий.RZ4HD.

[RX3DR Александр]

Юра ,тот полосковый фильтр от R3GC широкополосный и подрезанием особо ни чего не добиться. Я пробовал над ним издеваться ,изоленту наклеивал ,ситал пробовал и другое.
Посмотри как делает W1GHZ например.
Да и считаю что фольга земляная со стороны дорожек ни к чему ,может в ней причина кроется.

[UA6FA]

Александр, печатку можно?

[UA3MCH]

Добрый день.

........................................................
И еще по выходному импедансу. При токе в 20 мА и резисторах в 100 Ом со стороны питания на коллекторе транзистора всего 3 Вольта. Так, что импеданс еще меньший как бы в 150 Ом, но согласования нет точно.
................................................. ......

Несколько странный метод определения выходного импеданса.... (особенно для каскада в классе С)
По поводу учетверения...
Юрий, посмотрите эту ссылку
http://www.hamshop.ru/spravochnik/koefficienty-berga.html
Обратите внимание на соотношение коэффициентов a0 и a4. Более наглядно это видно там же, на рисунке (внизу).
Как здесь уже подсказывали (RW3XA, UA6FA), нужно подзапереть транзистор, чтобы получить отсечку порядка 30гр. (коэффициент а4 - максимален)Причем, именно - подзапереть минусом (или в эмиттер подавать небольшой плюс), а не просто оставить нулевое смещение. А настраивать (подбирать режим) лучше было бы, как мне кажется, по селективному вольтметру, анализатору спектра, приемнику(выбрать по вкусу... )

[RX3DR Александр]

Александр, печатку можно?

У W1GHZ можно купить,я не имею такой печатки в электронном виде.