低功率QRP便携式电台户外该配啥样的天调？以IC-705为例

SWLing Post Paul在论坛发帖，咨询Thomas关于新款Icom IC-705 SDR电台的便携式调谐器（ATU）的选择的问题，这个问题得到了Thomas 本人及众多火腿小伙伴们的响应。今天，我们就以ICOM公司最新便携式SDR电台IC-705为例，看看有哪些天调产品适合使用，这对所有QRP设备都有借鉴意义。

Paul:IC-705电台的ATU和100W放大器有哪些好的选择？Icom AH-4天线调谐器能否与IC-705配合使用？

100瓦放大器

我将IC-705与外部100W功放配对的经验有限。我拥有Elecraft KXPA100，它通过RF感应与IC-705配对良好。现在市场上有许多廉价的基本放大器，但我从未亲自使用或测试过。我可以说KXPA100是一款设计精美的放大器。

天线调谐器

ICOM AH-4

首先，关于Icom AH-4 ATU，我不确定IC-705是否具有与AH-4相同的控制命令。

作为用于户外操作的便携式天线调谐器，这不是我的首选。一方面，它的价格高达300美元。那样，对于那些需要在天线馈电点附近的棚架外部需要永久匹配盒的人来说，我一直将AH-4视为远程天线调谐器。对于该应用程序，我相信它很棒。

根据AH-4规范，它需要“ 10 W（5–15 W）”的调谐功率。我不太确定“ 5-15”W是什么意思，但是使用外部12-13.8V电池，IC-705的最大输出功率为10W，使用BP-272锂离子电池的最大输出功率为5W。不知道这是否足以触发AH-4在没有某种命令电缆连接的情况下找到匹配项。

对于便携式ATU，让我们看一下：

IC-705便携式ATU选件

Icom IC-705实际上在电台的侧面有一个端口，该端口允许将设备连接到ATU进行某种程度的自动ATU控制。发布时，作品中有两个可以使用此端口的ATU：Mat-Tuner mAT-705和Icom AH-705（可能还有更多，但我不知道它们）。

Mat-Tuner mAT-705（220美元）

我在QRPer.com上查看了mAT-705。简而言之，它在快速高效地匹配天线方面绝对是出色的选择，但它也存在一些设计缺陷。主要问题是必须使用机械开关将其打开和关闭，否则一周之内就要耗尽内部9V电池。大多数类似的ATU都具有自动关闭功能，或者至少具有外部电源选项。由于mAT-705可以直接连接到IC-705，因此它会自动知道何时需要调谐到某个频率，并且在您发送载波，按下PTT或通过菜单选项启动调谐时都可以执行此操作。它还可以记住您已经匹配的频率，以加快处理速度。mAT-705也是RF感应的，因此可以与其他电台配合使用。Vibroplex是mAT-705的美国分销商。同样要注意的是，有许多便携式Mat-Tuner可以与IC-705一起使用，mAT-705是唯一使用IC-705控制电缆的电缆（我觉得这实际上是不必要的）。在订购之前，请查看其完整的产品线。

Icom AH-705（$ TBA）

Icom AH-705是Icom自己的外部ATU，旨在与IC-705配合使用并适合LC-192背包。由于AH-705将能够直接连接到IC-705，因此其功能将与mAT-705非常相似。我在这里用将来时表示，因为在发布时（2020年11月18日），AH-705尚未生产，我们没有零售价格。话虽这么说，Icom一直秉承优质ATU的优良传统，因此毫无疑问，它的运作良好。就像mAT-705一样，它具有机械开/关按钮，因此您可能需要注意在不使用时将其关闭以保存内部碱性电池。与mAT-705不同，它具有外部13.8 VDC电源连接。Universal Radio将在价格发布时更新其网站，并提供运输信息。

Elecraft T1（160- 190美元）

Elecraft T1 ATU现已投入生产多年，是一款出色的便携式ATU。它不仅非常擅长查找匹配项，而且在功耗方面也非常有效。内置9V电池可运行数月（在现场更换非常容易）。T1没有用于IC-705的特殊连接，但确实具有用于Yaesu FT-817系列收发器的可选T1-FT817适配器。真的吗？我发现没有必要使用控制电缆，因为调整T1只需要按一下ATU上的“调谐”按钮，然后锁上收发器即可。一旦匹配，它就会关闭并锁定。您可以直接从Elecraft购买T1（160美元的套件/ 190美元的组装价格）。Elecraft T1是我选择的便携式ATU。

LDG Z-100A（180美元）

这些年来，我拥有许多LDG调谐器，绝对喜欢它们。我发现它们具有出色的性价比，性能惊人，并且结构良好。实际上，我围绕原始的Z-11 Pro自动调谐器设计了一个室外远程天线调谐单元。它安装在密封的防水外壳中，可以完全暴露在室外湿度和温度变化的影响下（在山上这可能是很大的变化）。我使用Z-11 Pro已经有10年了，它是由Micro M +充电控制器和5W BP太阳能电池板充电的废弃密封铅酸电池供电的。我从来不需要维护它。LDG最新的便携式ATU之一是Z-100A。我从未使用过它，但我想它会很好用，我很可能会联系LDG，搞一台配合IC-705进行测评。它确实具有可与Icom电台配合使用的命令电缆端口，但是我正在与LDG进行测评，以查看它是否可与IC-705配合使用。LDG Z-100A在LDG网站上的零售价为180美元。

Emtech ZM-2

特别是短波广播听众，应注意Emtech ZM-2平衡线路调谐器！与上面的ATU不同，ZM-2是手动的，这意味着您可以手动调整调谐器的L / C控件以实现与天线的匹配。我拥有ZM-2已有多年，并且已将其与许多QRP收发器一起使用。由于它不是自动的，因此可能需要一分钟左右的时间才能找到比赛，但值得等待。ZM-2无需电池即可操作，这使其成为现场宝贵而可靠的小工具。此外，由于ZM-2不需要RF能量就能找到匹配的物体，因此对于想要调整有线天线的SWL来说，这是一个绝佳的选择。我发现它的功能甚至比专门为接收器设计的其他手动调谐器还要好。ZM-2也是同类产品中最便宜的：您可以从Emtech上以$ 87.50的价格购买预组装的组件，也可以以套件的形式以$ 62.50的价格购买预制组件。即使您也有自动天线调谐器，我还是建议您购买一台，这样可以很好地备份！

还有其他选择吗？

这绝不是与IC-705配对的便携式ATU的完整列表，仅是一些建议。实际上，像MFJ Enterprises这样的公司制造了许多手动调谐器，可以很容易地带到现场并且不需要电源（就像上面的ZM-2一样）。

小叔来啦：

如果您有使用其他类型的ATU的经验，请发表评论，如果可能，请提供链接！

网友点评：

约翰：

我的LDG Z-817今天早上到达，今天下午将与我的IC-705一起尝试。

对我的IC-7300使用LDGZ-100plus。

我确定Icom AH-705调谐器在价格方面会有点偏高。

说到价格，我注意到Gigaparts出售Icom LC-192背包的价格为119.95美元，比通常价格便宜50美元，几天后才为我节省50美元

GUN:

我的Yaesu FT-187nd与LDG Z-817搭配（还有其他功能）取得了不错的效果。它总是看起来像*原型轻量级背包QRP自动调谐器，厂商建议零售价为130美元，处于所列其他调谐器的低成本方面。自供电，带电池9.3盎司。我很惊讶在这里还没有人提到它。

制造商的链接：

https://ldgelectronics.com/index.php/products/zero-power/z-817/

保罗:

我找到了这个：

将Icom AH-4与IC-705配合使用

https://www.fbnews.jp/202007/ww02/index.html

安德鲁:

我不知道火腿灵怎么了；调谐器只不过是一个（或两个）空气电容器和一个分接的线圈，其背后就没有“黑魔法”！

13dka:

到目前为止，我发现的唯一不那么昂贵的PA替代方案（除非您想自己制作一些东西）是：

不含调谐器的意大利100W

https://www.wimo.com/cn/mla-100

当然还有Xiegu PA：

https://xiegu.eu/product/xpa125-100w-solid-state-linear-amplifier/

两者都能以合理的550欧元获得100W的功率。

顺便说一句调谐器，尽管我正计划避免使用调谐器，但在您所有酷炫的QRP活动都真的促使我这样做之后，我上周订购了Elecraft T1。

Thomas Post作者：

您将爱上T1，OM！这是一款出色的调谐器，而且功能强大。您甚至可以“调整”几乎完美谐振的天线。

13dka:

哦，我确定我会喜欢的，我对您的评估充满信心。但是，当然，我还做了一些额外的作业，它看起来很适合我的个人资料，很高兴您指出了我的个人资料。

保罗·埃文斯:

不好意思，但Elecraft PA在发出非常“肮脏”的信号（特别是在SSB上）方面享有很高的声誉。他们不惜一切代价避免在欧洲赢得声誉。同样，当以低于全功率的功率使用时，它们的效率极低，以30 W左右的功率驱动时，功率效率降至25％以下。拟议包含在Elecraft K4中的“清理”代码是为了解决这一BUT问题，而不是替代良好的RF功率放大器设计。我为Elecraft感到羞耻。用来偏置PIN开关二极管的逆变器（实际上很便宜1N4005s）非常嘈杂，我卖掉我的K2 / 100是因为它在所有频段（特别是28 MHz）上都会产生杂散！可怕。

对抗打压，华为已开始自行设计PA！什么是PA芯片？一文了解RF PA

美国为打压华为，不断向半导体厂商下达禁售令。据报道，很多美国半导体厂商最近都纷纷下调营收逾期，最近，工商时报(台)报道中称资深半导体产业分析师陆行之在脸书上说，Lumentum、Qorvo、Inphi、ADI因华为禁售案陆续下修第二季营收预期达5％-8％，Skyworks也宣布下修8％的营收预期到7.55-7.75亿美元，Skyworks公布过去六个月，华为占其营收12％。

要知道Skyworks可是射频功放PA芯片的主要供应商，报道中指出原Skyworks、Qorvo功率放大器GaAs代工厂指出，华为已经直接自行设计PA 。

此前，华为海思领导人曾宣布，海思设计的备胎芯片全部转正，或许，PA也在其列，要知道，PA芯片可是5G通信前端模块的核心芯片呢，这也不难理解为什么华为在这一方面早就有所准备了吧，下面就随21ic的小编来一起学习下这个5G通信中的关键产品吧。

一、PA简介

PA是Power Amplifier的简称,中文名称为功率放大器,简称“功放”,指在给定失真率条件下,能产生最大功率输出以驱动某一负载的放大器。

对于射频通信系统，PA负责发射通道的信号放大，没有PA，信号覆盖就会成为很大的问题，所以，PA很重要。

射频PA的主要技术指标是输出功率与效率，如何提高输出功率和效率是射频功率放大器设计目标的核心。作为一个射频芯片，PA不但对工艺有需求，同时其设计团队的技术能力、经验积累和专利支撑都非常重要，尤其是工程师的经验和和Know-How，更是重中之重。再者，随着5G的到来，PA需要满足的性能参数众多，因此不可避免需要研发时间的积累，对于后来入局者具有一定障碍。尤其是工艺方面，更是很多PA厂商，甚至是射频厂商难以逾越的门槛。

这也是为什么PA先进技术仍把持在国外厂商手中的原因吧，我们起步太晚了啊！

二、射频功率放大器RF PA的功能

射频功率放大器RFPA是发射系统中的主要部分，其重要性不言而喻。在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。功率放大器往往是固定设备或终端的最昂贵、最耗电、效率最低的器件。

在调制器产生射频信号后，射频已调信号就由RFPA将它放大到足够功率，经匹配网络，再由天线发射出去。

放大器的功能，即将输入的内容加以放大并输出。输入和输出的内容，我们称之为“信号”，往往表示为电压或功率。对于放大器这样一个“系统”来说，它的“贡献”就是将其所“吸收”的东西提升一定的水平，并向外界“输出”。这一“提升的贡献”，即为放大器存在的“意义”所在。如果放大器能够有好的性能，那么它就可以贡献更多，这才体现出它自身的“价值”。如果放大器的初始“机制设计”存在着一定的问题，那么在开始工作或者工作了一段时间之后，不但不能再提供任何“贡献”，反而有可能出现一些不期然的“震荡”，这种“震荡”，对于外界还是放大器自身，都是灾难性的。

三、射频功率放大器RFPA的分类

根据工作状态的不同，功率放大器分类如下：

射频功率放大器的工作频率很高，但相对频带较窄，射频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。射频功率放大器可以按照电流导通角的不同，分为甲 （A）、乙（B）、丙（C）三类工作状态。甲类放大器电流的导通角为360°，适用于小信号低功率放大，乙类放大器电流的导通角等于180°，丙类放大器电流的导通角则小于180°。乙类和丙类都适用于大功率工作状态，丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高的。射频功率放大器大多工作于丙类， 但丙类放大器的电流波形失真太大，只能用于采用调谐回路作为负载谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然接近于正弦波形，失真很小。

除了以上几种按照电流导通角分类的工作状态外，还有使电子器件工作于开关状态的丁（D）类放大器和戊（E）类放大器，丁类放大器的效率高于丙类放大器。

四、射频功率放大器RF PA的性能指标

射频功率放大器RF PA的主要技术指标是输出功率与效率，如何提高输出功率和效率,是射频功率放大器设计目标的核心。通常在射频功率放大器中，可以用LC谐振回路选出基频或某次谐波，实现不失真放大。总体来说，放大器的评判大概存在着如下指标：

-增益 。这是输入和输出之间比值，代表着放大器的贡献。好的放大器，都是在其“自身能力的范围内”，尽可能多的贡献出“产出”。

-工作频率 。这代表着放大器对不同频率信号的承载能力。

-工作带宽 。这决定着放大器能够在多大范围内产生“贡献”。对于一个窄带放大器来说，其自身设计即便没有问题，但是其贡献可能是有限的。

-稳定性 。每一个晶体管都存在着潜在的“不稳定区域”。放大器的“设计”需要消除这些潜在的不稳定。放大器的稳定性包括两种，潜在不稳定和绝对稳定。前者可能在特定条件和环境下出现不稳定现象，后者则能够保证在任何情况下保持稳定。稳定性问题之所以重要，是因为不稳定意味着“震荡”，这时放大器不但影响自身，还会将不稳定因素输出。

-最大输出功率 。这个指标决定着放大器的“容量”。对于“大的系统”来说，希望他们在牺牲一定的增益的情况下能够输出更大的功率。

-效率 。放大器都要消耗一定“能量”，还实现一定的“贡献”。其贡献与消耗之比，即为放大器的效率。能够贡献更多消耗更少，就是好的放大器。

-线性 。线性所表征的是放大器对于大量输入进行正确的反应。线性的恶化表示放大器在过量的输入的状态下将输入“畸变”或“扭曲”。好的放大器不应该表现出这种“畸形”的性质。

五、射频功率放大器RF PA的电路组成

放大器有不同类型，简化之，放大器的电路可以由以下几个部分组成：晶体管、偏置及稳定电路、输入输出匹配电路。

1、晶体管

晶体管有很多种，包括当前还有多种结构的晶体管被发明出来。本质上，晶体管的工作都是表现为一个受控的电流源或电压源，其工作机制是将不含内容的直流的能量转化为“有用的”输出。直流能量乃是从外界获得，晶体管加以消耗，并转化成有用的成分。一个晶体管，我们可以视之为“一个单位”。不同的晶体管不同的“能力”，例如其承受功率的能力有区别，这也是因为其能获取的直流能量的能力不同所致；例如其反应速度不同，这决定它能工作在多宽多高的频带上；例如其面向输入、输出端的阻抗不同，及对外的反应能力不同，这决定了给它匹配的难易程度。

2、偏置及稳定电路

偏置和稳定电路是两种不同的电路，但因为他们往往很难区分，且设计目标趋同，所以可以放在一起讨论。

晶体管的工作需要在一定的偏置条件下，我们称之为静态工作点。这是晶体管立足的根本，是它自身的“定位”。每个晶体管都给自己进行了一定的定位，其定位不同将决定了它自身的工作模式，在不同的定位上也存在着不同的性能表现。有写定位点上起伏较小，适合于小信号工作；有些定位点上起伏较大，适合于大功率输出；有些定位点上索取较少，释放纯粹，适合于低噪声工作；有些定位点，晶体管总是在饱和和截至之间徘徊，处于开关状态。一个恰当的偏置点，是正常工作的础。

稳定电路一定要在匹配电路之前，因为晶体管需要将稳定电路作为自身的一部分存在，再与外界接触。在外界看来，加上稳定电路的晶体管，是一个“全新的”晶体管。它做出一定的“牺牲”，获得了稳定性。稳定电路的机制能够保证晶体管顺利而稳定的运转。

3、输入输出匹配电路

匹配电路的目的是在选择一种接受的方式。对于那些想提供更大增益的晶体管来说，其途径是全盘的接受和输出。这意味着通过匹配电路这一个接口，不同的晶体管之间沟通更加顺畅，对于不同种的放大器类型来说，匹配电路并不是只有“全盘接受”一种设计方法。一些直流小、根基浅的小型管，更愿意在接受的时候做一定的阻挡，来获取更好的噪声性能，然而不能阻挡过了头，否则会影响其贡献。而对于一些巨型功率管，则需要在输出时谨小慎微，因为他们更不稳定，同时，一定的保留有助于他们发挥出更多的“不扭曲的”能量。

六、射频功率放大器RF PA稳定的实现方式

每一个晶体管都是潜在不稳定的。好的稳定电路能够和晶体管融合在一起，形成一种“可持续工作”的模式。稳定电路的实现方式可划分为两种：窄带的和宽带的。

窄带的稳定电路是进行一定的增益消耗。这种稳定电路是通过增加一定的消耗电路和选择性电路实现的。这种电路使得晶体管只能在很小的一个频率范围内贡献。另外一种宽带的稳定是引入负反馈。这种电路可以在一个很宽的范围内工作。

不稳定的根源是正反馈，窄带稳定思路是遏制一部分正反馈，当然，这也同时抑制了贡献。而负反馈做得好，还有产生很多额外的令人欣喜的优点。比如，负反馈可能会使晶体管免于匹配，既不需要匹配就可以与外界很好的接洽了。另外，负反馈的引入会提升晶体管的线性性能。

七、射频功率放大器RF PA的效率提升技术

晶体管的效率都有一个理论上的极限。这个极限随偏置点（静态工作点）的选择不同而不同。另外，外围电路设计得不好，也会大大降低其效率。目前工程师们对于效率提升的办法不多。这里仅讲两种：包络跟踪技术与Doherty技术。

包络跟踪技术的实质是：将输入分离为两种：相位和包络，再由不同的放大电路来分别放大。这样，两个放大器之间可以专注的负责其各自的部分，二者配合可以达到更高的效率利用的目标。

Doherty技术的实质是：采用两只同类的晶体管，在小输入时仅一个工作，且工作在高效状态。如果输入增大，则两个晶体管同时工作。这种方法实现的基础是二只晶体管要配合默契。一种晶体管的工作状态会直接的决定了另一支的工作效率。

八、RF PA面临的测试挑战

功率放大器是无线通信系统中非常重要的组件，但他们本身是非线性的，因而会导致频谱增生现象而干扰到邻近通道，而且可能违反法令强制规定的带外（out-of-band）放射标准。这个特性甚至会造成带内失真，使得通信系统的误码率（BER）增加、数据传输速率降低。

在峰值平均功率比（PAPR）下，新的OFDM传输格式会有更多偶发的峰值功率，使得PA不易被分割。这将降低频谱屏蔽相符性，并扩大整个波形的EVM及增加BER。为了解决这个问题，设计工程师通常会刻意降低PA的操作功率。很可惜的，这是非常没有效率的方法，因为PA降低10%的操作功率，会损失掉90%的DC功率。

现今大部分的RF PA皆支持多种模式、频率范围及调制模式，使得测试项目变得更多。数以千计的测试项目已不稀奇。波峰因子消减（CFR）、数字预失真（DPD）及包络跟踪（ET）等新技术的运用，有助于将PA效能及功率效率优化，但这些技术只会使得测试更加复杂，而且大幅延长设计及测试时间。增加RF PA的带宽，将导致DPD测量所需的带宽增加5倍（可能超过1 GHz），造成测试复杂性进一步升高。

依趋势来看，为了增加效率，RF PA组件及前端模块（FEM）将更紧密整合，而单一FEM则将支持更广泛的频段及调制模式。将包络跟踪电源供应器或调制器整合入FEM，可有效地减少移动设备内部的整体空间需求。为了支持更大的操作频率范围而大量增加滤波器/双工器插槽，会使得移动设备的复杂度和测试项目的数量节节攀升。

我们纵观上面的射频器件供应商，几乎所有都是IDM厂商。拥有自己的晶圆厂是他们能够领先市场的关键。

九、功率放大器的工艺

据了解，目前射频PA采用的工艺分别是GaAs，SOI，CMOS和SiGe。其中4G PA主要采用GaAs工艺；3G PA 采用GaAs或者CMOS，出货大约各50%；2G PA主要是CMOS；5G手机PA采用GaAs工艺；NB-IoT PA采用CMOS和SOI是趋势，现在还是GaAs为主，个别厂商采用SiGe。SiGe工艺几乎能够与硅半导体超大规模集成电路(VLSI)行业中的所有新工艺技术兼容，是未来的趋势。

十、功率放大器发展趋势

英国研究公司Technavio 称，全球功率放大器市场主要有三个四发展趋势：晶圆尺寸增大；初创企业采用CMOS 技术；国防领域的高速放大器需求逐渐增大：利用InGaP 工艺，实现功率放大器的低功耗和高效率。

晶圆尺寸变大 。半导体行业见证了过去40 年晶圆尺寸的变化，砷化镓（GaAs）晶圆尺寸从50mm 增大到150mm，制造成本降低了20%～25%。目前，业界制造功率放大器通常采用150mm晶圆。预测150mm 晶圆还将继续使用，因为台湾的稳懋半导体公司等制造商还在大力投资升级和新建150mm 工厂。业内正在开发200mm 晶圆技术，预计2018 年底能够试生产。斯坦福大学研究人员正在研究降低200mm GaAs 晶圆的价格，使其可以以较低的价格与硅晶圆争夺市场。同时这也对掩膜版检测设备登晶圆制造设备提出需求。

初创公司采用CMOS技术 。一些初创企业，如Acco Semiconductor ， 正越来越多的采用CMOS 技术。Acco Semiconductor 抓住移动手机和物联网产品对射频功率放大器巨大需求的机会，已经投资350 亿美元扩展其基于CMOS 的射频功率放大器业务。目前绝大多数功率放大器采用锗硅（SiGe）或GaAs 技术，而非CMOS。但根据报告可知，基于CMOS 工艺有助于实现低成本、高性能的功率放大器。

国防领域需要高速放大器 。军事领域需要更高效的利用频谱，更多的使用移动设备来通信。因此，Technavio 公司称，军事领域要求高速功率放大器。美国国防先期研究计划局（DARPA）在太赫兹电子项目中已取得进展，即美国诺·格公司开发了出固态功率放大器和行波管放大器，这是仅有的两款太赫兹频率产品。太赫兹频段的功率放大器可用于许多领域，包括高分辨率安全成像、高数据速率通信、防撞雷达、远距离危险化学品和爆炸物探测系统等，这些设备的高速率运行要求必须使用高速放大器。

利用InGaP 工艺 ，实现功率放大器的低功耗和高效率。InGaP 特别适合要求相当高功率输出的高频应用。InGaP 工艺的改进让产量得到了提高，并带来了更高程度的集成，使芯片可以集成更多功能。这样既简化了系统设计，降低了原材料成本，也节省了板空间。有些InGaP PA 也采用包含了CMOS 控制电路的多芯片封装。如今，在接收端集成了PA 和低噪音放大器(LNA)并结合了RF 开关的前端WLAN 模块已经可以采用精简型封装。例如，ANADIGICS 公司提出的InGaP-Plus 工艺可以在同一个InGaP 芯片上集成双极晶体管和场效应晶体管。这一技术正被用于尺寸和PAE(功率增加效率)有所改进的新型CDMA 和WCDMA 功率放大器。

（21ic整理，编辑：王丽英）

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