全固态微波炮的序章:DIY晶体管微波源

上次那个DIY微波炮(https://www.kechuang.org/t/82889)用的是磁控管。磁控管是一种真空管,与真空管电路相对的是固态电路,意思是里面没有真空。现在很少提到固态电路这个概念了,因为目前已经极少用到真空管。而在三十年前,电路的“固态化”是先进生产力的代表。

磁控管的好处是:效率高;功率可以做得巨大;耐操。但是用在手持或便携微波炮上,它就有很多坏处,比如:高电压很危险,体积大,要求电池供电的话,结构会很复杂等。

一旦固态化,就可以用电池直接对功率放大器供电(而不必经过多次升压),大幅简化结构。在一两千瓦这个规模,固态电路的体积可以更小。固态源的其它优势比如频谱质量好等,不再赘述。

当然,由于效率低些,散热的难度大,如果要达到同样的工作时长,固态机需要更强劲的风扇,散热器可能也会增加重量。

这个制作分成多个部分,包括小功率微波源,推动放大器,功率放大器,合路器等部分。

第一步是做功率放大器,这是实验设备,最上面是推动功率源,然后是推动电源,功率计,主电源。偏置电源在另一侧的架子上,照片中看不见。推车下层硕大的散热器是功率衰减器。微波功率经衰减器以后,可以直接送入频谱仪观察。

20190404_151241.jpg

功放用的安普龙 BLC2425M10LS250,标称功率250W,用力推可以更大一点。电路与手册相似,无特殊。当然必须仔细设计与仿真,一定要做到理论=实际,否则就等着“四年磨一剑”吧。

20190320_180738.jpg

这是晶体管的外观

20190408_123906.jpg

这就是功放的实物,无视飞线和工艺。由于不需要长期连续工作,只装了个小散热器。耗散功率达200W,不是闹着玩的。
想必有人会吐槽SMA头承受不起这么大功率。不过就PCB转同轴来说,SMA是最最方便价廉的办法了,做实验就凑合一下吧。多工作一会儿还能看到SMA座子冒起魔法烟雾。。。
白色板材是RO4350B。就2.45GHz这个频率来说,一般小功率用FR4够了,但是大功率下,由于损耗大,板材会发热,烧起泡,所以需要用损耗小得多的4350。再大的功率可能需要5系列板材,更大就需要空气微带线。

20190404_151218.jpg

经过校正测试系统,实际测试得到输出功率54.5dBm(280W)。实测效率64.5%,算是相当满意了。

20190404_151300.jpg

这管子真是耐操,后来微调匹配的时候不小心弄打火了,板子都烧黑了,管子嘛事没有。

参考:

attachment icon BLC2425M10LS250.pdf 1.34MB PDF 231次下载 预览

长数对本文有主要贡献。

[修改于 1 年前 - 2019-04-08 12:42:17]

来自:电气武器 / 强微波
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2019-4-8 8:21:41
1楼

这是准备打无人机?

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2019-4-8 22:59:26
2楼

频谱相当不错啊。管子估计不便宜吧#(滑稽)

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2019-04-09 21:40:24
3楼

这哥们一看就是在通信公司做过功放的

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2019-04-10 18:25:19
4楼

问一下虎哥,2.45G效率这么高啊,见过7G左右的氮化镓功放,效率做出来只有20%

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虎哥(作者)
5楼
引用阡陌徘徊发表于4楼的内容
问一下虎哥,2.45G效率这么高啊,见过7G左右的氮化镓功放,效率做出来只有20%

仅仅管子,效率就是这么高。如果把输出电路包括环形器的损耗算上,就没多高了。

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2019-04-11 20:52:57
7楼

@阡陌徘徊 这个放大器是Class AB的,因为对线性度要求不高,所以Loadline是照着ClassB去的所以效率会比较高。

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8楼
引用1176764177发表于7楼的内容
@阡陌徘徊 这个放大器是Class AB的,因为对线性度要求不高,所以Loadline是照着Clas...

哦哦,明白了 ,我那个是一台通讯功放 C段连续波400W的

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2019-05-09 10:55:59
2019-5-9 10:55:59
9楼

看到虎哥的头发少了,我明白虎哥编程能力又提高了一个档次。

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2019-05-17 19:02:14
2019-5-17 19:02:14
10楼

这东西的源如果接一个无线网卡,输出再接口锅,是不可以实现几十km的数据传输?

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11楼

是芯片效率还是整体效率呢

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虎哥(作者)
12楼
引用qwe发表于10楼的内容
这东西的源如果接一个无线网卡,输出再接口锅,是不可以实现几十km的数据传输?

一级放大的增益不够,高增益放大器功率不够,要把WIFI的20mW放大到200W,至少需要3级放大器。

另外需要考虑功放在幅度上的和相位上的线性问题。

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虎哥(作者)
13楼
引用还珠奶奶发表于11楼的内容
是芯片效率还是整体效率呢

上面已经讲过了,64.5%是单级放大器电效率,请仔细阅读。

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虎哥(作者)
14楼
引用desert发表于2楼的内容
频谱相当不错啊。管子估计不便宜吧#(滑稽)

零买一只600元,批发估计300元。

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15楼
引用虎哥发表于14楼的内容
零买一只600元,批发估计300元。

壕。。。

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2019-05-18 11:29:49
16楼

@qwe 要注意的是wifi对EVM有严格要求,所以这种250wP1db的管子为了EVM满足要求实际上输出不了多少功率


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2019-05-22 12:47:28
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虎哥(作者)
17楼

放大器的推动级原理验证完成,0.1W进去,40W出来,效果不错。

20190522_120040.jpg

 

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18楼

放酒精灯是用来焊接?

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19楼
引用qwe发表于10楼的内容
这东西的源如果接一个无线网卡,输出再接口锅,是不可以实现几十km的数据传输?

我也有这个想法,网上的2.4Gwifi放大器太坑,有点想自己做一个10瓦以上的

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虎哥(作者)
20楼
引用信仰は儚き人間の為に发表于18楼的内容
放酒精灯是用来焊接?

对的,散热太好,所有焊接都需要预热,电预热台太慢,最有效的办法就是酒精灯烧。

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2019-05-23 07:45:07
21楼
引用1176764177发表于16楼的内容
@qwe 要注意的是wifi对EVM有严格要求,所以这种250wP1db的管子为了EVM满足要求实际...

有沒有誰家的wifi ASIC帶dpd觀測接收機的....來個數字預失真😅

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2019-05-31 23:17:44
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22楼

数字预失真是个好东西,不过不能替代带外滤波器。

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2019-06-01 08:05:52
23楼
引用test23发表于22楼的内容
数字预失真是个好东西,不过不能替代带外滤波器。

沒有什麼人拿來代替低通的,那又不值錢。。。主要用途是用線性比較差的高效電路,比如cdma用doherty的年代降低evm,這個好多appnote可以看

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2019-09-13 18:10:24
2019-9-13 18:10:24
虎哥(作者)
24楼

由于外面的线太硬,调试过程中不小心受力太大,导致接插件芯针折断了与他连接的铜箔。在折断的一瞬间,输出微带线像烧电焊一样从右到左瞬间消失,终止于输出电容处。

及时切断电源后,输出电容损坏短路。功放管完好。

20190902_154355.jpg

如果输出微带线蒸发了,反向耦合器自然也就得不到信号,于是保护失效,最终会还是会烧管子。

图中SMA接口纯属为了调试方便而采用,最终会采用N型头。


[修改于 1 年前 - 2019-09-13 18:16:43]

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2019-11-08 12:21:05
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25楼

楼主是专业人士的做法,在此我公布一种非专业人士的微波炮做法(亲测):

拆了一个微波炉,从磁控管所接的波导管体上加一个喇叭形状的金属层。

由于这是很久以前玩的,图没了,实测结果,开机后3 cm外可以点亮小灯泡,小米3手机放前面可以正常工作,手放前面微微觉得发热。

一开始做它是因为楼上空调轰隆隆的太吵还不肯修,但是发现做出来的东西甚至不足以干扰手机运行后,放弃。

如果楼主当时做了这台东西,并且有强烈的干扰效果的话,我当时一定会很想买一个的。

今年楼上空调已经换了。

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26楼

通用的2.4G的前级放大和功率电路原理图能发一下吗?我做个5W的试试500米距离的数据传输。

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2020-02-13 10:17:28
2020-2-13 10:17:28
27楼

佩服

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2020-02-14 11:08:35
2020-2-14 11:08:35
28楼
引用Leonard发表于25楼的内容
楼主是专业人士的做法,在此我公布一种非专业人士的微波炮做法(亲测):拆了一个微波炉,从磁控管所接的波...

哈哈,我的也是这么做的,用了一个220伏便携交流电源,做了一只铝箔纸手套,脸上盖着微波炉门上的有洞洞的黑色网,感觉仿佛能把辐射都隔绝了(其实是自我安慰)

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31楼
引用特乌德劳斯基发表于30楼的内容
哈哈,我的也是这么做的,用了一个220伏便携交流电源,做了一只铝箔纸手套,脸上盖着微波炉门上的有洞洞...

俗话说得好:没有金刚钻,别揽瓷器活。

这位朋友,出事恐怕要快了

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35楼
引用GiroPetrenko发表于31楼的内容
俗话说得好:没有金刚钻,别揽瓷器活。这位朋友,出事恐怕要快了

同志,虎哥无防护玩大功率工业级的,我的小功率还是有一点防护。。。

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36楼
引用特乌德劳斯基发表于35楼的内容
同志,虎哥无防护玩大功率工业级的,我的小功率还是有一点防护。。。

280W VS 800W....

(便携交流电源 不一定等于 小功率)

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37楼
引用GiroPetrenko发表于36楼的内容
280W VS 800W....(便携交流电源 不一定等于 小功率)

我说的是磁控管功率。。。

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38楼
引用GiroPetrenko发表于36楼的内容
280W VS 800W....(便携交流电源 不一定等于 小功率)

同志,看看虎哥另外一个微波炮

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39楼
引用特乌德劳斯基发表于38楼的内容
同志,看看虎哥另外一个微波炮

所以要小心啊。而且你说的“便携交流电源”指的是逆变器带微波炉里的工频变压器对吧,除非改变绕组,不然功率无法改变。

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40楼
引用GiroPetrenko发表于39楼的内容
所以要小心啊。而且你说的“便携交流电源”指的是逆变器带微波炉里的工频变压器对吧,除非改变绕组,不然功...

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41楼
引用特乌德劳斯基发表于28楼的内容
哈哈,我的也是这么做的,用了一个220伏便携交流电源,做了一只铝箔纸手套,脸上盖着微波炉门上的有洞洞...

需要注意某些组织的散热能力差,且变热以后人不会马上察觉,就容易引起严重后果。其典型代表是眼睛的晶状体、男性的睾丸

选自https://www.kechuang.org/t/82889

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42楼
引用desert发表于41楼的内容
需要注意某些组织的散热能力差,且变热以后人不会马上察觉,就容易引起严重后果。其典型代表是眼睛的晶状体...

知道,原文仔细看了好几遍了。

当时没想到。

不过我爆炸都不怕怕这个?

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2020-02-16 20:57:40
2020-2-16 20:57:40
43楼

这个频率和功率,让我想到了FC-11F(逃

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