全固态微波炮的序章:DIY晶体管微波源
虎哥2019/04/08正能量研究 IP:四川

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 529次下载 预览

长数对本文有主要贡献。

[修改于 5年1个月前 - 2019/04/08 12:42:17]

来自:物理高能技术 / EMP和强微波
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~~空空如也
虎哥 作者
5年1个月前 IP:四川
857219
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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虎哥作者
4年11个月前 IP:四川
858897
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
4年11个月前 IP:四川
858899
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
4年11个月前 IP:四川
858900
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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虎哥作者
4年11个月前 IP:四川
859070

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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虎哥作者
4年11个月前 IP:四川
859087
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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虎哥作者
4年8个月前 修改于 4年8个月前 IP:四川
863669

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。


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虎哥作者
2年6个月前 IP:四川
898143

水冷1kW固态微波源。

20211027_150813.mp4 点击下载


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虎哥作者
1年7个月前 IP:四川
908018
引用Eetingcandy发表于45楼的内容
虎哥,东西还在吗想收入囊中。

这个不是销售贴,没明白你的意思。。

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虎哥作者
1年7个月前 IP:四川
908024
引用Eetingcandy发表于47楼的内容
既然不是销售贴本来还想买呢那就算了。

要这个干什么,水冷的,你也开不起来。而且并不便宜,一套价格5位数。

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