带开关的微波功率放大器。方案、说明

带开关的微波功率放大器。无线电电子电气工程百科全书

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在俄罗斯条件下使用某些外国通信手段的特殊性是需要用各种国产机顶盒来补充这些手段的功能。例如，IEEE802.11标准[1]的无线通信系统，采用PCMCIA卡设计，在国外用于将便携式计算机连接到商店、大学、机场、仓库等的公共和企业网络。由于它们设计用于与便携式计算机配合使用，因此它们的电路在能耗方面被最小化，这与低发射器功率（30-100 mW）相关。由于价格相对较低，此类设备在俄罗斯随处可见，用于任何无线通信应用。通常，它们的低输出功率是唯一不能满足最终客户的问题。在这种情况下，国产功率放大器登场，设计用于与IEEE802.11微型设备配合使用，使它们的输出功率大幅提高。本文将讨论其中一种放大器的设计和测试。

通常IEEE802.11设备有一个微波连接器用于连接天线，发射/接收切换发生在设备内部，因为这是一种时分系统。因此，功率放大器开发首先要解决的问题就是接收和发射通道的分离，以便放大后者，并在可能的情况下尽可能减少前者的衰减。对于所描述的分离，您可以使用无源设备 - 循环器。带环行器的功率放大器的设计在[2]中有详细描述，因此本文将重点讨论另一种方式——使用有源开关。

带开关的微波功率放大器
米。 1. 带开关的功率放大器框图

使用微波开关的一个特点是需要生成用于切换接收-发射模式的控制信号。当然，这样的信号可以从IEEE802.11设备本身获取，但是在这种情况下，就失去了使用放大器的便利性，因为除了微波电缆之外，还必须连接一根控制电缆。另外，接收-发送切换信号没有明确地输出到PCMCIA连接器。为了获得开关控制信号，所开发的放大器使用基于安捷伦 HSMS-2850 型肖特基二极管的微波检测器。肖特基二极管 HSMS-2850 设计用于 915 MHz 至 5.8 GHz 范围内的检测、调制、混频和分频，频率为 2.45 GHz（所开发放大器的平均工作频率），灵敏度为 35 mV/微瓦。有关该组件技术参数的更多详细信息，请参见 [3] 或互联网上的 agilent.ru。为了在 2.45 GHz 频率下匹配肖特基二极管，使用了由两条带组成的谐振电路。其计算方法在文献[4]中给出，另外，其计算可以使用Agilent免费发布的AppCad微波计算器。

带开关的微波功率放大器
米。 2、设备外观

所开发的放大器的框图如图1所示。 2、外观——如图，如图。 0289.使用来自Stanford Microdevices的基于砷化镓的SHF-30场效应晶体管作为放大器的有源元件。这款面向未来的组件可在 2.45 GHz 频率和 20 dBm 输入功率下提供至少 8 dBm 的输出功率。它的使用的一些缺点可以称为需要 5 伏的电源电压，但正如实验所示，如果您不需要它的全部输出功率，即使在 5 伏的电压下它也能令人满意地工作。应用文档[XNUMX]中给出的晶体管开关电路相当复杂，而在调谐过程中必须改变某些元件的值才能获得可接受的参数，但这就是所有场效应晶体管的命运。

从晶体管放大器的输出，放大的发射器信号通过 MA-COM 馈送到 SW-438 微波开关。这款低成本 GaAs 开关采用 SOT-363 塑料表面贴装封装，具有低正向衰减（0.7 GHz 时 2.4 dB 或更低）、高隔离度（25 dB 或更高），并且几乎无功耗（低于 10 µA） 3 伏）。通常，微波场开关由负电压控制，因此它的另一个优点是能够控制负电压和正电压 - 这在设计驱动器时非常方便。该组件的详细技术文档 [6] 可在制造商的网站上找到：macom.com。

带开关的微波功率放大器
米。一、示意图

微波开关由驱动器控制，在该电路中，驱动器是 Analog Devices ADG774ABRQ 的高速模拟信号多路复用器。其功能包括根据微波探测器输入端的功率检测信号（通过执行元件 - KT-0 晶体管传输），在 SW-2.5 开关的控制输入端同时切换 438 和 +3130 伏信号。 + 2.5 伏电平由电阻分压器 R7 / R8 形成 - 请参见图 3 中的电路图。 774. ADG2.2ABRQ 具有 5 欧姆的低导通电阻，可在 3V 或 774V 电压下工作，并且与控制输入兼容 TTL/CMOS。 ADG774ABRQ 与其第一个实现 ADG400BRQ 的主要区别在于双模拟信号带宽 - 3 MHz 和短切换时间 - 7 ns，这使得在任何现代电信中使用此类多路复用器成为可能，更多相关信息在[XNUMX]中。

带开关的微波功率放大器
米。 4. 测试结果

所开发器件的测试结果如图 4 所示。图中显示了器件的增益（以分贝为单位）和输出功率（以分贝/毫瓦为单位），具体取决于工作频率。总之，我们要指出的是，使用 1 毫米厚的带箔 PTFE 代替 1.5 毫米厚的带箔玻璃纤维作为放大器基板材料将显着改善所获得的结果。

使用的文献列表

Shakhnovich I.“无线 LAN。IEEE802.11 标准剖析”。 - 电子：科学、技术、商业。 - 第 1 号，2003 年。 - S. 38-48。
马利金 I.V. “IEEE802.11标准微波无线电调制解调器功率放大器的开发和研究” - 组件和技术。 - 第 9 号，2002 年。 - 第 24 - 25 条。
表面贴装微波肖特基检波二极管 HSMS-2850 系列。技术数据。通信组件设计师目录。惠普。 5966-0895E(9/97)。
2.45 GHz 探测器演示板。组装和操作说明。 HSMS-2850。半导体产品设计师目录。安捷伦科技。光盘。 5968-7805E (11/99)。
SHF-0289。 DC - 3 GHz，1.0 瓦，CaAs HFET。产品描述。斯坦福微设备公司，stanfordmicro.com。 EDS-101241 修订版 A。
GaAs SPDT 开关 DC-3.0 GHz SW-438。版本。 2.00，MA-COM，泰科/电子。
低电压 400 VHz 四路 2:1 多路复用器，开关时间为 3 ns ADG774A。修订版0。 Analog Devices Inc.，2001 年，analog.com。

作者：Malygin I.V.；出版物：library.espec.ws

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