功率总结报告

功率问题面面观　
纲要：
一、　为什么要探讨功率问题？
二、　由实验现象所得出的猜想。

三、　由电路模型来解释实验现象，进一步从理论上验证。

四、　用电路模型验证已有的产品功率问题。

五、　如何改善功率的问题？
六、　如何计算功率容量的问题？
一、　为什么要探讨功率问题？
大家都知道，大功率是我们公司一直以来都存在的问题，如何解决这个问题，并总结出有价值的经验公式，成为目前比较迫切的难题。

现成的功率问题比较好解决，但要做到在设计产品之前就控制功率的容量，避免不断的修改腔体，以提高产品设计的成功率。

依据遇上的实际问题，改善功率容量有各种各样的方法，比如说谐振杆底部和调谐螺杆底部打火，我们可以选择把谐振杆底部车细，或是把谐振杆加高等等，这都是比较直观的认识，更深入一点，我们这样做，究竟是改变了什么？电场电容，驻波，单腔Q值，时延还是插损，他们之间又有什么样的联系？带着这些问题，用实物做实验，找出功率的改善究竟和什么有关？
二、　由实验现象所得出的猜想。

（一）　选用1.9GA CDDU合路器做实验：（0.5个大气压）
首先让插损变化，看看功率容量的变化：
插损（db）0.65 0.7 0.75
最大功率(w) 330 380 290
1.8G EDU：
插损（db）0.7 0.85 0.99
最大功率（w）110 450 610
从以上的实验可以看出，实验现象和我们以前的认识存在矛盾，
一般我们认为插损越大，功率容量会下降，但数据说明了，插损和功率不存在一个单调变化的过程，下面我们同样用1.8G EDU （二）驻波实验：
驻波系数 1.18 1.4 1.8
功率容量（W）440 350 640
经过反复实验，得到以上几个比较具代表性的数据，数据说明了，驻波的变化，不是和插损存在单调变化的效果，进而推断，功率和驻波不存在直接关系。

（三）　时延实验：
就着以上的实验，把每次做实验的时延图存下来，并把边频时延罗列如下：
1.8G ACDDU合路器:
时延（ns）52.76 50.25 48.73
功率容量（w）290 330 380
1.8G EDU:（边频1803MHZ）
时延（ns）93.8 92.458 89.2
功率容量（w）140 450 610
经过多次实验，发现时延和功率容量存在单调关系，于是，我们不妨假设他们存在直接关系。

（四）　走腔形式的不同，是否也有关系？
921MHZ DDMR第二腔打火，有飞感横跨
900MHZ RDFU，第二腔和第四腔打火，其中二四腔是飞感腔；
800MHZ ACDDU第三腔打火，飞感特点：2和4腔是飞感腔。

经过收集打火产品，发现走腔形式和大功率打火没有什么规律，走腔形式多样，打火的位置也不一样。

纵观以上几个实验，初步推断，功率容量和通带时延有直接的关系，而和驻波，插损和排腔形式不存在直接关系。

下面，运用电路模型，证明时延和功率容量有直接关系，并试图找出和时延直接相关的物理量。

三、　如何用电路模型，预算出打火位置，以及怎样从
理论上得出解决问题的方法。

下面用９００ＭＨＺ　ＲＤＦＵ的参数进行建模：　
借鉴前人电压仿真的方法，得到以下各腔电压幅值：　
从上面的图形可以看到：第二腔和第四腔在输入功率一定的情况下，所承受的电压最大，存在打火的隐患，经过实验验证，这两腔确实存在打火。

经过几个产品的验证，电压仿真的方法有比较高的精度，在打火位置上的预测值得设计产品的时候借鉴。

　
上面我们讲到时延的重要性，在这里，同样可以运用电压仿真的模型，更深入研究问题的关键。

经过多次仿真，发现改变单腔的Ｑ值，对时延和电压幅度有直接的关系，下面我们对比一下，不同的单腔Ｑ值下，时延和电压幅度有什么变化。

　
以９００ＭＨＺ　ＦＣＵ　为例：　
Q=4000的时候：
Q=2000的时候：
Q=1000的时候：
为了更直观，数据罗列如下：
单腔Q值最大电压
时延（ns）
（V）左边频最小值右边频
4000 20 50.65 39.5 68.96
2000 18.8 50.54 39.5 68.82
1000 17.5 50.28 39.5 68.41
从数据可以看出，随着单腔Q值的降低，峰值电压和时延都会降低，现在输入功率是1W，如果把输入功率加大，其电压降低的量是非常可观的，于是，单从模型出发，找到一种加大功率容量的方法：牺牲插损，在插损有余量的时候，可以降低单腔Q值。

这个推论可以解释，为什么特性阻抗为33欧姆的时候，其功率容量比较大，而单腔Q值比较低，也就是任何事物都有两面性，有得必有失。

从单腔电场仿真，也能说明在同样频率下，Q值越高，电场越强。

不过，试想一下，如果要求单腔Q值比较高的情况下，我们怎么办？接下来，举一反三，借鉴时延滤波器的做法，把时延滤波器的精髓应用到普通同轴滤波器中，也就是经常用到的四腔两飞感形式，引入虚极点，改善时延平坦度。

下面以900MHZ FCU为例（两件产品单腔一样大小），证明这种方法的可行性。

900MHZ FCU双工器的RX端采用如下排腔方式：
而滤波器采用6腔八字型排腔：
输入同样的功率，比较它们的电压幅度和时延图：　（１）　双工器波形：　
（２）　滤波器波形：　
数据罗列如下：　
排腔方式　最大电压
时延比较（　ｎｓ）　
幅度（Ｖ）　左边频　最小值　右边频　
ＲＸ　２０　５０．６５　３９．５　６８．９６　
滤波器　２３．４７　５０．７２　３９．５２　６８．８８　
从数据可以看出，４腔两飞感比６腔八字型排腔的峰值电压小，时延也有改善（这里改善不是很明显，但时延滤波器里改善最明显）。

从而得到第二种解决办法，也就是多注意如下的排腔　方式：　
四、　如何计算功率容量？　
电压幅度仿真的办法，经过验证９００ＭＨＺ　ＲＤＦＵ、Ｘ０４和刘金龙ＤＤ系列等产品，预测和实际结果都有较高的吻合度，说明这
种方法是可行的，然而摆在面前最迫切要解决的是如何预测功
率的容量。

　
目前来说有这么一种方法，把整个滤波器，按实际尺寸画出来整体仿真，输入一定的功率，然后在每个谐振杆场强最大
的地方用ＨＦＳＳ计算器把场强积分出来，用相关的气压、湿度等
外在环境把发生电弧时候的场强换算出来，对比实际每个单腔
场强的大小，这样就可以算出多大功率的时候会击穿。

不过这
种方法要求计算机的性能比较好，就当前的条件，不足以实施。

新的方法有待实验和理论的发现。

　
五、　结束语　
经过实验和电路模型相结合的办法，大致找出几种办法：一、在排腔方式不变的情况下，可以改变单腔的大小。

从电路模型里，找出容易打火的腔，在设计的时候，就得特别照顾那几腔，比如把腔做大点，谐振杆的内外半径做大，在特性阻抗方面，试图让他们接近３３欧姆，把单腔Ｑ值降下来（适可而止）。

之前遇到打火的单腔，改变谐振杆的大小，我个人认为只是改变了单腔的Ｑ值，从而降低了在同样输入功率的情况下的电场峰值。

　
二、改善通带时延平坦度。

设计产品的初期，可以用电路模型，
改变飞感的位置，对比每种走向的电压峰值和时延。

选择电压峰值最小，时延相对比较平坦的排腔方式。

上文中提到的４腔两飞感的排腔方式值得借鉴。

　
三、从特性阻抗上分析，腔外型和谐振杆外径成阻抗３３欧姆，谐振杆外半径和内半径成７０欧姆的时候，功率容量有改善。

　
　以上论述，是在实验的基础上得出的猜想，需要在理论上进一步阐述，需要更多的实验去验证。

由于本人水平有限，论述难免出错，敬请指出。

　
微器一部 杨秀林 白云鹏 。