HF Verstärker--Ich brauch Hilfe

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HF Verstärker--Ich brauch Hilfe

Beitragvon Chipbruzzler » Mi 27. Aug 2014, 20:30

Servus,

wie der Titel schon ahnen lässt will ich mich nun, dank meiner Amateurfunklizenz, endlich mal mit HF Technik beschäftigen. Daher will ich gerne einen HF Verstärker an ein Videosendemodul anschliessen und das ganze möglichst zum laufen bringen.
Layoutkenntnisse im Digitalbereich sind massig da (3 Jahre in der Firma Leiterplatten designed) , leider nicht im HF Bereich. Genauso siehts auch mitm Wissen bei den Verstärkern aus.

Ich hab mir zum Ziel gesetzt, dass ich diesen Verstärker: https://www.hittite.com/content/documents/data_sheet/hmc406ms8g.pdf mit einem 10mW 5,8Ghz Modul zum laufen bringe und diese gemeinsam auf eine Platine setze.

Jetzt aber mal meine völligen Noobfragen:
- Wo sehe ich, welche Eingangsleistung zur Sättigung des Verstärkers führt? Und wo sehe ich welche EIngangsleistung zum P1db Kompressionspunkt führt.
- Wo bekomme ich allgemein Lektüre für solche ICs her. Für PCB design hab ich einiges gefunden, aber allgemeine Erklärungen für einen IC-HF-Verstärker habe ich nirgends finden können.

An Messequipment steht mir ein Spektrum Analyser (N9342C) zur Verfügung mit dem ich auch Eingangsleistung usw. Erfassen kann wenn ich das ganze Teil mal aufgebaut habe.

Ich fühl mich da grade etwas sehr verloren in dem neuen Themengebiet.

Mfg,
Flo
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Re: HF Verstärker--Ich brauch Hilfe

Beitragvon xoexlepox » Mi 27. Aug 2014, 21:00

Chipbruzzler hat geschrieben:...endlich mal mit HF Technik beschäftigen.

Und du hast keine Befürchtungen, das ein Projekt auf 5.8GHz als Einstieg "ein wenig hart" ist? Du verfügst zwar über Messequipment für den Frequenzbereich, aber dir ist sicher auch bekannt, daß in diesem Frequenzbereich "sehr spezielle Spielregeln" gelten... Ich würde bei einem solchen Projekt zuerst einmal zusehen, einen Kontakt zu einem "GHz-Freak" (die Leute, die ihre Gehäuse ausschliesslich "aus dem Vollen fräsen") zu bekommen, der dir bestimmt einige Hinweise geben kann, wie man solch ein Projekt angeht, und worauf zu achten ist. Und bereite dich schon einmal auf "etwas Mechanik" vor ;)

55!
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Re: HF Verstärker--Ich brauch Hilfe

Beitragvon ozonisator » Mi 27. Aug 2014, 21:26

Das Ding hab ich und Virtex schon länger im Visier, nachdem Analog Devices hittite aufgekauft hat, warten wir quasi nur ab bis man den Chip samplen kann :lol:
Das Platinendesign ist denkbar einfach, 2x 50 Ohm Streifenleitungen (=> berechnen), und ganz wichtig: gute Masseführung, mit Abblock C's nicht geizig sein, und die richtig platzieren. Impedanzanpassung Eingang/Ausgang hat der Chip schon eingebaut. Das ist nämlich der Haken bei der Verstärker-Bauerei.
Wichtig ist der Satz:
Wtih a minimum of external components, the amplifier provides 17 dB of gain and +29 dBm of saturated power at 38% PAE from a +5V supply voltage.

Die dB-Schubserei überlass ich mal dir, darfst du auch gerne hier mal vorrechnen und ich guck drüber.
Wenn du Infos suchst, Uni Scripte. Mach dich schonmal mit dem Drehwurm (smith chart) vertraut, wer damit arbeiten kann hats nachher tierisch leicht (anstatt mit komplexen Zahlen um sich zu werfen braucht man nur einen Zirkel, Lineal und einen spitzen Bleistift).
Und entgegen der üblichen Meinung kann man das auch auf FR4 klopfen. Problematisch ist bei dem Zeug nur ein inkonsistentes εr.
Denk an die Kühlung, da muss entweder ein Ausschnitt samt Aluklötzchen her, oder zumindest ein Haufen Vias und dann Leistung anpassen falls es zur Kernschmelze kommen sollte.

€dit:
ich hab das DaBla nur überflogen und lag falsch. Nimm lieber den:
https://www.hittite.com/content/documen ... 07ms8g.pdf
Weil der von dir verlinkte hat keinen Output Match intern.
Zuletzt geändert von ozonisator am Mi 27. Aug 2014, 21:33, insgesamt 2-mal geändert.
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Re: HF Verstärker--Ich brauch Hilfe

Beitragvon Virtex7 » Mi 27. Aug 2014, 21:31

awas Problematisch... das geht schon.

ich hab da eine Antenne für designt, 5,8GHz, patch zirkular rechtsrum drehend.
kann man hier irgendwie gescheit Daten hochladen?

ah Programme: CST Microwave Studio (für daheim bissl teuer, UNI) und ADS (von Agilent, auch teuer und schwer erhältlich)
damit könntest du eig ALLES berechnen und auch simulieren, schau halt ob du irgendwie drankommst.


der Verstärker ist recht simpel, da 50r leitungen direkt drankommen, der ist schon auf 50r angepasst!
ich empfehle in diesem Zusammenhang des Stripline Rechner von KiCAD, der geht einwandfrei, ein paar Leitungen habe ich auch händisch nachgerechnet, Formel scheint also zu stimmen!

Scripte hier:
https://macgyver.fablab.fau.de/~em41yka ... m/Scripte/
gescannt, weil die Lehrstühle die nicht als pdf rausrücken wollten :(
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Re: HF Verstärker--Ich brauch Hilfe

Beitragvon D2O » Mi 27. Aug 2014, 21:34

Chipbruzzler hat geschrieben:- Wo sehe ich, welche Eingangsleistung zur Sättigung des Verstärkers führt?


...with a minimum of external components, the amplifier provides 17 dB of gain and +29 dBm of saturated power at 38% pAe from a +5V supply voltage.

(pAe musste ich nachschlagen: PAE power-added efficiency For a power amp, the ratio of output power divided by the sum of input RF and DC power.)

Chipbruzzler hat geschrieben:Und wo sehe ich welche EIngangsleistung zum P1db Kompressionspunkt führt.

P1dB vs. Temperature zeigt dir ja bei welcher Ausgangsleistung(dBm) der P1dB liegt.
Wenn du die 17dB Verstärkung abziehst, müsstest du am Ziel sein.

Chipbruzzler hat geschrieben:- Wo bekomme ich allgemein Lektüre für solche ICs her. Für PCB design hab ich einiges gefunden, aber allgemeine Erklärungen für einen IC-HF-Verstärker habe ich nirgends finden können.

Was willst du denn allgemein wissen ? Wie der IC funktioniert, oder wie man ihn in die Schaltung einbaut und berechnet ?
http://www.microwaves101.com kennst du ?

73, Matze

PS: ADS bekommt man als Studentenversion.
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Re: HF Verstärker--Ich brauch Hilfe

Beitragvon xoexlepox » Mi 27. Aug 2014, 22:12

ozonisator hat geschrieben:Mach dich schonmal mit dem Drehwurm (smith chart) vertraut, wer damit arbeiten kann hats nachher tierisch leicht...

Jau, das erleichtert schon einmal eine Menge, nur "vektorielle" Messungen werden bei den Frequenzen jedoch auch "echt spassig" ;)

Und entgegen der üblichen Meinung kann man das auch auf FR4 klopfen.

Jaaaa, nur "Heimfertigung" kannst du sehr wahrscheinlich einfach nur vergessen: Es macht bei den Frequenzen z.B. schon einen riesigen Unterschied, ob ein "Via" mit Zinn (oder auch einem Draht) gefüllt ist, oder ob es wirklich "hohl" ist -> Dabei "greift" der Skineffekt ganz heftig, und die "gefüllten" Vias werden ziemlich wirkungslos (und stellen damit nicht mehr unbedingt eine "Masseverbindung" dar) ;) Wie schon geschrieben: In dem Frequenzbereich "gelten andere Spielregeln"...
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Re: HF Verstärker--Ich brauch Hilfe

Beitragvon ozonisator » Mi 27. Aug 2014, 22:16

Das ist mir schon bewusst. Ich hab bei der Aussage impliziert, dass die Platine nachher gefertigt wird. Muss sie wohl oder übel auch. Und mal ganz nebenbei kann man wunderbar cheaten beim Layout, ein scharfer Blick ins Datenblatt verrät das Kochrezept ;)
Wenn ich mir anschauen was die Chinesen so auf den Markt werfen... Und das schlimme ist, das funktioniert auch noch ( Qualitätskontrolle und eingebaute Obsoleszens mal nicht inkludiert...).

@xoexlepox:
ich hab mir mal den Jux erlaubt, einen 1206 SMD Widerstand durch den VNA zu jagen. Echt lustig, wenn aus deinem R plötzlich ein C oder L wird :mrgreen:
Nicht umsonst ist auf der Platine Ameisenfutter verbaut! Und bei den Frequenzen gehts eh viel besser mit Streifenleitungen. Da hilft dann auch wieder das smitch chart.
Da muss man dann aucch nicht großartig rumüberlegen, einfach richtig ablesen. Und dann weiss man schon wie lang und wie man abschließen muss für den gewünschten Voodoo-Effekt :mrgreen:
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Re: HF Verstärker--Ich brauch Hilfe

Beitragvon Chipbruzzler » Do 28. Aug 2014, 07:49

Erstmal danke für die ganzen Antworten.

P1db liegt bei 5,8Ghz bei 25dbm Ausgangsleistung. Wenn ich jetzt die 17db Verstärkung rausrechne, dann bekomme ich 8dbm Eingangsleistung, also 6,31mW

Wenn ich jetzt den Satz
"the amplifier provides 17 dB of gain and +29 dBm of saturated power at 38% PAE from a +5V supply voltage.

nehme, dann bräuchte ich für 29dbm Ausgangsleistung 12dbm Eingangsleistung (also 15,85mW).
Wenn ich nun die Erklärung für den PAE nehme (die ja anscheinend nur die DC Leistung mit der Ausgangsleistung in Verbindung setzt) und die Formel erstelle wären das ja:
PAE=Pout/(Pin+PDC) . Also würden im Fall von 29dbm Ausgangsleistung 2089,195mW DC Leistung aufgenommen.

(Bitte was sagen falls ich da jetzt grade vollkomen Kraut und Rüben rechne)

Was mir jetzt nicht so ganz in den Kopf geht: Wie soll ich diese Eingangsleistung so präzise an den Verstärker weitergeben. Meine HF Quelle ist ein RTC6705 ( http://sky.geocities.jp/oumeastro/RTC6705-DST-001.pdf) , der noch dazu extremen Produktionsschwankungen unterliegt.



Zum Thema Programme:
ADS werd ich mir mal besorgen und mich reinarbeiten. Das wird etwas dauern fürchte ich ;)

Zum Thema Platinen:
Die werden natürlich nicht daheim gefertigt sondern beim Leiterplattenhersteller meines kleinsten Misstrauens. Das Heimätzen habe ich mir schon abgewohnt dank der ganzen BGAs und MLFs

Mfg,
Florian


@D2O: Danke für die PAE Erklärung. Da habe ich auch schon gegoogelt aber nix brauchbares gefunden. Ja ich will wiesen die man ihn in die Schaltung einbaut und berechnet. Die Funktionsweise bzw. der innere Aufbau ist jetzt erstmal nebensächlich für mich.
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Re: HF Verstärker--Ich brauch Hilfe

Beitragvon Chipbruzzler » Do 28. Aug 2014, 14:59

Ein anders Problem vor dem ich gerade stehe ist, dass man für das FR4 in dem Frequenzbereich natürlich keine Auskunft mehr über die Dielektrizitätskonstante bekommt. Wird dann ein bisschen schwer mit der Impedanzberechnung des 50-Ohm-Microstrips
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Re: HF Verstärker--Ich brauch Hilfe

Beitragvon ozonisator » Do 28. Aug 2014, 17:19

nehme, dann bräuchte ich für 29dbm Ausgangsleistung 12dbm Eingangsleistung (also 15,85mW).
Wenn ich nun die Erklärung für den PAE nehme (die ja anscheinend nur die DC Leistung mit der Ausgangsleistung in Verbindung setzt) und die Formel erstelle wären das ja:
PAE=Pout/(Pin+PDC) . Also würden im Fall von 29dbm Ausgangsleistung 2089,195mW DC Leistung aufgenommen.

Du brauchst dann ein kleines Dämpfungsglied nach dem RTC, und das legst du so aus, dass du etwas Luft nach oben hast, die Angaben im Datenblatt sind da recht optimistisch.

Ein anders Problem vor dem ich gerade stehe ist, dass man für das FR4 in dem Frequenzbereich natürlich keine Auskunft mehr über die Dielektrizitätskonstante bekommt. Wird dann ein bisschen schwer mit der Impedanzberechnung des 50-Ohm-Microstrips

http://www.mikrocontroller.net/topic/261259
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