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[原创] 浅谈氮化镓器件之《射频宽带功率放大器设计》

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发表于 2017-11-18 16:55 | 显示全部楼层 |阅读模式
感觉好久没有来了,由于最近个人原因,终于把终身大事定下来了,也刚刚回到南京上班。
最近看到这里有个谈到氮化镓器件的活动,其实说起氮化镓我本人也不是太了解,平时很少用氮化镓的器件,主要是价格太贵,有些器件在国内还不容易购买,都是禁运的。所以才导致国内的产品很少有用氮化镓的,但是航天产品就不晓得了,本人没有接触过,不太清楚,我 只介绍下我自己用过的氮化镓器件。

先不谈氮化镓器件,说说Qorvo这个公司,我记得之前是WJ公司,我也比较喜欢用这个公司的器件,之前主要就是放大器管子,后来收购了,变成了TriQuint公司,我记得我最常用的就是AP561这款芯片。在以后与RFMD公司合并就成了现在的Qorvo公司了。

之前在公司接到一个项目,是无人机上面的,(非四轴)那总大型军用无人机。上面有个图传的通信链路,要涉及到功率放大器,说以我们就这个要求,设计了一款射频放大器。

由于客户要求比较苛刻,用在密封环境,散热不是太好,反而功率放大器最主要的就是散热问题。而且图像传输采用QPSK/10MHz带宽的信号,这样对功放就更难了,现在国内做的这类功放多数都是采用功率回退的办法,直接导致效率大打折扣,这也就是最难解决的问题。

之前采用飞思卡尔的MOSFET,这样做出来的功率放大器完全可以使用,但是唯一的缺点就是效率太低,实际测试只有13%左右。

后来就想起了氮化镓的功放管,但是氮化镓的管子在国内,确实比较贵,而且还不容易购买。但是后拉也找到了一家公司,购买了几只。
当时选的氮化镓的管子是CREE公司的,型号:CGH40025F。大概当时含税价格是1200/只,左右。确实很贵。。。

1.jpg

这个就是当时选得管子。氮化镓的管子好处就是频率做的比较宽,效率比较高。

032.jpg

这个就是当时的产品,由于是公司的,细节我就不展示了,

2.JPG

这个是成品,在某研究所做环境实验。

当时做这个功放的时候,超级小心,焊接的时候都是带着防静电手腕的,很怕很怕被静电打坏,。。。还有就是这类的功放都要负压偏置,所以一定要做时序电路,否则很容易烧掉管芯,这类功放管一定要先VGG,后VDD。否则很容易烧。其他的本人也不是太了解,这都是实践中总结的。

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后来我自己也打算做一款功放,短波的宽带功放,50W。这个没有做太好,实在无能为力了,由于经济状况,也不打算在烧钱了。

起初使用MOSFET管子做的,效果也很好,也比较稳定,后来打算用氮化镓的管子试试看,结果真是心在滴血呀,买管子的每一分钱都是血汗钱,实在是烧不起了。

可能设计的方案有问题,但是也没办法,氮化镓的管子不是太好购买,有些型号只能看供应商手里有没有,所以就拿这个CGH40025F管子来做的。采用4只功放管来合成。我做的时候都感觉扯淡了,只是好奇,完全是自己爱好。否则用飞思卡尔的管子1只就能搞定的。我采用4只氮化镓的管子,肯定有人讲我脑子有病。但是我就是想用氮化镓的管子来做一次试试看。

我用一个月的工资,买了4只管子,就买管子花了4000多,不含税。咱们就先不谈价格了。

设计短波功放,我也刚刚接触,也不是太了解,所以想了解就要付出代价,纸上谈兵永远都做不出产品。

先是巴伦转换,然后功率分配,再到合成,最后输出巴伦,至于里面的细节我也不解释了,告诉大家。这类的管子加电一定要有时序。否者肯定烧管子。

01.jpg

看到这四只管子我心在滴血呀,一个月的工资,就仍在这里了。全部烧掉了。。。。。。

02.jpg

输入是一个巴伦变换,不平衡到平衡,然后是功率非配,翻过来就是功率合成,
03.jpg

最后是输出巴伦,平衡到不平衡变换。

其实这个已经实现了,有一次上电的时候误操作了,导致4颗管子全烧掉。这就是搞科研的代价。


总结下,看看发展趋势,我觉得氮化镓器件肯定是慢慢普遍的,目前国内的55所貌似在做氮化镓的器件,具体不太清楚,只是听说。
氮化镓主要是用于大功率的功放管,或者是大功率的开关切换,说白了就是功率器件,功放想提高效率,目前的办法就是用氮化镓的器件,但是这肯定不是唯一的办法,比如还有在软件上做处理之类的。

氮化镓的器件目前在国内真的太贵了,要是仅凭个人能力真的是玩不起,。。。。。而且供货渠道,成本问题,国内还是很少用。


此内容由EEWORLD论坛网友RF-刘海石原创,如需转载或用于商业用途需征得作者同意并注明出处



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本小店都是自主研发,低噪放、小功率功放、混频器、LC滤波器、


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发表于 2017-11-18 17:03 | 显示全部楼层
恭喜讲个人终身大事定下来,军机上用的东西不保密吗?

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功放这东西 保密意义也不是很大,你来我就放!  详情 回复 发表于 2017-11-20 15:06
我讲的这个没啥好保密的。呵呵。。。  详情 回复 发表于 2017-11-18 17:08
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 楼主| 发表于 2017-11-18 17:08 | 显示全部楼层
白丁 发表于 2017-11-18 17:03
恭喜讲个人终身大事定下来,军机上用的东西不保密吗?

我讲的这个没啥好保密的。呵呵。。。
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纯净的硅(初级)

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发表于 2017-11-20 10:55 来自手机 | 显示全部楼层
感谢分享!


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发表于 2017-11-20 11:07 | 显示全部楼层
没错,没错,楼主说的活动就是这个阅读打卡有礼】翻开《射频技术For Dummies系列》书籍,跟帖漫谈射频世界》:http://bbs.eeworld.com.cn/thread-578778-1-1.html


活动正在进行,欢迎加入EEworld&Qorvo的每周阅读活动,坚持下去,每周对射频世界了解多一点。本周阅读任务:阅读《氮化镓技术》(22页),并跟帖交流心得 参与活动:http://bbs.eeworld.com.cn/thread-578788-1-1.html


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一粒金砂(中级)

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发表于 2017-11-20 15:06 | 显示全部楼层
白丁 发表于 2017-11-18 17:03
恭喜讲个人终身大事定下来,军机上用的东西不保密吗?

功放这东西 保密意义也不是很大,你来我就放!


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一粒金砂(中级)

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发表于 2017-11-20 15:07 | 显示全部楼层
碉堡了,我喜欢,我们最近也在用氮化镓做个东西


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五彩晶圆(中级)

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荣誉会员勋章

发表于 2017-11-21 10:11 | 显示全部楼层
土豪,一只就几千大洋就没了,舍得舍得就有得

点评

我这个人就是,要想玩,什么都舍得。而且在这方面一定要有牺牲,就像你说的,有舍就有得。。。。  详情 回复 发表于 2017-11-21 13:24
淘宝:https://viiot.taobao.com/Q群243090717
多年专业物联网行业经验,个人承接各类物联网外包项目


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 楼主| 发表于 2017-11-21 13:24 | 显示全部楼层
wateras1 发表于 2017-11-21 10:11
土豪,一只就几千大洋就没了,舍得舍得就有得

我这个人就是,要想玩,什么都舍得。而且在这方面一定要有牺牲,就像你说的,有舍就有得。。。。
地址:江苏省南京市雨花台区
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一粒金砂(中级)

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发表于 2017-12-29 20:06 | 显示全部楼层
“看到这四只管子...一个月的工资...全部烧掉了”说明楼主对技术的热爱,让人敬佩!先预祝楼主元旦快乐、新年工作顺利不要再烧管、身体健康家庭幸福!


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一粒金砂(初级)

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发表于 2017-12-31 11:54 | 显示全部楼层
楼主加油


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一粒金砂(初级)

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发表于 2018-1-29 16:59 | 显示全部楼层
如需氮化镓功放管,请联系我。
谢谢!


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一粒金砂(初级)

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发表于 2018-7-3 23:58 | 显示全部楼层
【GaN PA】Fraunhofer IAF in Germany.pdf (1.76 MB, 下载次数: 14)


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