Ich stolpere gerade über eine Frage, die ich als Schmalspurelektriker
nicht selbst beantworten kann.
In einer Sekundärradaranwendung sollen 800W Impulsleistung (100µs
Pulsdauer, 10% Duty Cycle) an eine 50-Ohm-Antenne abgegeben werden.
Ist es nicht korrekt, dass ich dafür eine Effektivspannung von
Wurzel(800W * 50 Ohm) = 200 Volt brauche? Und da die Endstufe in Klasse
A arbeitet, also mehr als das Doppelte als Betriebsspannung? Wie kommt
es, dass die handelsüblichen Transistoren für solche Anwendungen dann
eher mit 50 V Kollektorspannung spezifiziert sind?
Arbeiten die in eine viel geringere Impedanz und es wird dann
transformiert? Oder ist meine naive Herangehensweise falsch?
Beispieltransistor:
https://www.integratech.com/ign1090m800-l-band-gan-sic-transistor/
Roger schrieb:> In einer Sekundärradaranwendung
Auch als IFF bekannt.
Ben B. schrieb:> solche Endstufen verwenden einen> Ausgangsübertrager,
Nicht bei reichlich 1GHz.
Da verwendet man Leitungsstücke zur Transformation.
Gewöhnlich zeigen die Hersteller solcher Transistoren auch erprobte
Layouts dafür.
Hmm, ich kann da keinen Transformator erkennen. Zum Beispiel bei diesem
Verstärkermodul sieht es so aus, als ginge es mehr oder weniger direkt
von den beiden Transistoren zur Ausgangsbuchse:
https://www.integratech.com/updates/new-l-band-rf-power-module-for-iffssr-systems-solves-avionic-challenges/
Die Angaben verwirren mich:
"It supplies a minimum of 2200W of peak output power, with typically >16
dB of gain and 57% efficiency and operates from a 50V supply voltage.
This RF power amplifier module/pallet is matched to 50-ohms at both
input and output and is suitable for both 1030 and 1090 MHz."
Wie geht das, 2200 W an 50 Ohm aus 50V Betriebsspannung ohne Trafo?
von Roger schrieb:
>Hmm, ich kann da keinen Transformator erkennen.
Vielleicht gibt es da Pi-Filter, ein Pi-Filter
kann auch hoch und runter transformieren.
Roger schrieb:> Zum Beispiel bei diesem> Verstärkermodul sieht es so aus, als ginge es mehr oder weniger direkt> von den beiden Transistoren zur Ausgangsbuchse:
Das "weniger direkt" ist die Anpasserei und Transformiererei. Da ist
doch alles voll von Umwegschleifen, Anpassnetzwerken und Balun
Roger schrieb:> Hmm, ich kann da keinen Transformator erkennen. Zum Beispiel bei diesem> Verstärkermodul sieht es so aus, als ginge es mehr oder weniger direkt> von den beiden Transistoren zur Ausgangsbuchse:
Bleib mal bei dem eingangs erwähnten Transistor. Auf Seite 2 Table 5 des
Datenblatts kannst lesen, dass der Transistor bei 1090MHz einen reellen
Lastwiderstand von 1 Ohm in Serie mit einem kapazitiven Blindwiderstand
von 0,5 Ohm (292pF) sehen möchte ( Z_OF = 1.0 - j 0.5).
Diese Transformation erledigt zum grössten Teil das extrem breite und
damit niederohmige Stück Microstrip Leitung am Drain, das einen
Wellenwiderstand von etwa Z=6,44 Ohm und eine elektrische Länge von
0,232 λ hat (ungefähre Werte, aus der Zeichnung abgegriffen).
Diese 0,232λ liegen in der Nähe von λ/4 und ein solches
λ/4-Leitungsstück hat Transformationseigenschaften: Rin * Rout = Z² bzw.
Rin = Z² / Rout.
Damit könnte allein schon ein solches λ/4-Stück Leitung die 50 Ohm
Lastwiderstand in eine Belastung von 0,83 Ohm am Transistor
transformieren.
Ganz schön nah dran, oder?
Wenn du genauer wissen willst, wie man solche Anpassungen richtig
macht, solltest du dich mit mal dem Smith-Diagramm beschäftigen.
P.S.:
Die elektrischen Daten der Microstrip-line aus RO4350 habe ich das
kostenlose Programm AppCAD ausrechnen lassen.
Wolfgang schrieb:> Das "weniger direkt" ist die Anpasserei und Transformiererei. Da ist> doch alles voll von Umwegschleifen, Anpassnetzwerken und Balun
Genau.
Bei diesen Frequenzen wird die Anpassung und Transformation von "seltsam
gewundenen" Leiterbahnen erledigt.
Das was man da auf der Platine sieht, ist das Anpassnetzwerk, dass die
Ausgangsimpedanz der Transistoren auf 50 Ohm bringt, und vorher noch die
Leistung der beiden Transistoren zusammenführt.
Das stimmt schon so, wenngleich solche Layouts nicht trivial zu
erstellen sind.
Die Dimensionen hängen auch noch vom gewählten Platinensubstrat ab.
Das heißt, dieses komische Netzwerk aus Geometrien und passiven
Bauteilen sorgt für eine Spannungstransformation, so dass an der Antenne
die nötige Effektivspannung von 200 Volt ankommt?
Hätte ich nicht gedacht, ist auf jeden Fall ein interessantes Thema.
Ich nehme an, dass man die Leiterbahnen mit Hilfe einer
Simulations-/Berechnungssoftware auslegt?
Roger schrieb:> Das heißt, dieses komische Netzwerk aus Geometrien und passiven> Bauteilen sorgt für eine Spannungstransformation, so dass an der Antenne> die nötige Effektivspannung von 200 Volt ankommt?
Ja.
Roger schrieb:> Ich nehme an, dass man die Leiterbahnen mit Hilfe einer> Simulations-/Berechnungssoftware auslegt?
Heutzutage schon.
Man kann die nötigen Bauteile, wie Induktivitäten, Kapazitäten,
Widerstände und auch Leitungsstücke aber auch mit Hilfe der Smith-Chart
nur mit Zirkel und Lineal ermitteln.
Da Problem dabei ist ein grosser Arbeitsaufwand für breitbandige
Anpassungen, weil man so immer nur einen Punkt ermitteln kann. Auch
Kreativität und Erfahrung bei der Bauteilwahl sind dabei gefragt.
Mit Rechnerhilfe kann man sich natürlich im Handumdrehen eine Kurve mit
hunderten von Punkten berechnen lassen und einfach mal etwas
ausprobieren.
> Hätte ich nicht gedacht,
Wenn man sich in dem Gebiet nicht auskennt, ist das einfach nur
HF-Voodoo. Wie schrieb Arthur C. Clarke so passend?
"Jede hinreichend fortschrittliche Technologie ist von Magie nicht zu
unterscheiden."
