FMUSER RF pojačivač napona ispitna stanica za testiranje pojačivača snage AM predajnika (PA) i bafer pojačala

Testiranje ploče RF pojačala | AM puštanje u rad rješenje od FMUSER

 

RF pojačala snage i bafer pojačala su najvažniji dijelovi AM predajnika i uvijek igraju ključnu ulogu u ranom dizajnu, isporuci i naknadnom održavanju.

 

Ove osnovne komponente omogućavaju ispravan prenos RF signala. Ovisno o razini snage i jačini koju prijemnik zahtijeva za identifikaciju i dekodiranje signala, svako oštećenje može ostaviti odašiljače za emitiranje s izobličenjem signala, smanjenom potrošnjom energije i još mnogo toga.

 

 

Za kasniji remont i održavanje osnovnih komponenti radiodifuznih predajnika neophodna je neka važna oprema za testiranje. FMUSER-ovo RF rješenje za mjerenje pomaže vam da provjerite svoj dizajn kroz neusporedive performanse RF mjerenja.

 

Kako funkcionira

 

Uglavnom se koristi za testiranje kada se ploča pojačala snage i ploča pojačala bafera AM predajnika ne mogu potvrditi nakon popravka.

 

 

Značajke

 

• Napajanje ispitnog stola je AC220V, a panel ima prekidač za napajanje. Interno generisano -5v, 40v i 30v obezbeđuje ugrađeno prekidačko napajanje.
• Na gornjem dijelu ispitnog stola nalaze se Q9 interfejsi za ispitivanje izlaza bafera: J1 i J2, Q9 interfejsi za testiranje izlaznog pojačala pojačala: J1 i J2 i indikator napona pojačala snage (59C23). J1 i J2 su spojeni na dvostruko integrirani osciloskop.
• Lijeva strana donjeg dijela ispitnog stola je položaj za ispitivanje pojačanja bafera, a desna strana je test ploče pojačala snage.

 

instrukcije

 

• J1: Testirajte prekidač za napajanje
• S1: Prekidač za testiranje ploče pojačala i test ploče međuspremnika
• S3/S4: Testiranje ploče pojačala snage lijevo i desno odabir uključivanja ili isključivanja signala za uključivanje.

 

RF pojačalo snage: šta je to i kako radi?

 

U radio polju, RF pojačalo snage (RF PA), ili radiofrekventno pojačalo snage je uobičajen elektronski uređaj koji se koristi za pojačavanje i izlaz ulaznog sadržaja, koji se često izražava kao napon ili snaga, dok je funkcija RF pojačala snage podizanje stvari koje "apsorbuje" do određenog nivoa i "izvozi ih u spoljni svet".

 

Kako to radi?

 

Obično je RF pojačalo ugrađeno u predajnik u obliku ploče. Naravno, RF pojačalo može biti i poseban uređaj povezan na izlaz predajnika male snage preko koaksijalnog kabla. Zbog ograničenog prostora, ako ste zainteresovani, dobrodošli ostavite komentar i ja ću ga ažurirati jednog dana u budućnosti :).

 

Značaj RF pojačivača snage je da dobije dovoljno veliku izlaznu snagu RF. To je zato što će se, prije svega, u prednjem krugu predajnika, nakon što se audio signal unese iz audio izvora preko linije podataka, konvertuje u vrlo slab RF signal kroz modulaciju, ali ovi slabi signali nisu dovoljni da zadovolje široku pokrivenost emitovanjem. Stoga, ovi RF modulirani signali prolaze kroz seriju pojačanja (baferski stupanj, srednji stepen pojačanja, završni stepen pojačanja snage) kroz RF pojačavač snage dok se ne pojača do dovoljne snage i zatim prođe kroz odgovarajuću mrežu. Konačno, može se dovesti do antene i zračiti.

 

Za rad prijemnika, primopredajnik ili jedinica predajnik-prijemnik može imati interni ili eksterni prekidač za prijenos/prijem (T/R). Zadatak T/R prekidača je da po potrebi prebaci antenu na predajnik ili prijemnik.

 

Koja je osnovna struktura RF pojačivača snage?

 

Glavni tehnički pokazatelji RF pojačala snage su izlazna snaga i efikasnost. Kako poboljšati izlaznu snagu i efikasnost je srž ciljeva dizajna RF pojačivača snage.

 

RF pojačalo snage ima određenu radnu frekvenciju, a odabrana radna frekvencija mora biti unutar njegovog frekvencijskog opsega. Za radnu frekvenciju od 150 megaherca (MHz), RF pojačalo snage u rasponu od 145 do 155 MHz bi bilo prikladno. RF pojačalo snage sa frekvencijskim opsegom od 165 do 175 MHz neće moći raditi na 150 MHz.

 

Obično, u RF pojačivaču snage, osnovna frekvencija ili određeni harmonik se može odabrati pomoću LC rezonantnog kola kako bi se postiglo pojačanje bez izobličenja. Pored toga, harmonijske komponente na izlazu treba da budu što je moguće manje da bi se izbegle smetnje sa drugim kanalima.

 

RF kola za pojačavanje snage mogu koristiti tranzistore ili integrirana kola za generiranje pojačanja. U dizajnu RF pojačivača snage, cilj je imati dovoljno pojačanje da se proizvede željena izlazna snaga, uz dopuštanje privremene i male neusklađenosti između predajnika i antenskog fidera i same antene. Impedansa antenskog fidera i same antene je obično 50 oma.

 

Idealno, kombinacija antene i napojne linije će predstavljati čisto otpornu impedanciju na radnoj frekvenciji.

Zašto je potrebno RF pojačalo?

 

Kao glavni deo predajnog sistema, značaj RF pojačivača snage je očigledan. Svi znamo da profesionalni odašiljač često uključuje sljedeće dijelove:

 

1. Čvrsta školjka: obično izrađena od legure aluminija, što je veća cijena.
2. Audio ulazna ploča: uglavnom se koristi za dobijanje ulaznog signala iz audio izvora i povezivanje predajnika i audio izvora pomoću audio kabla (kao što je XLR, 3.45 mm, itd.). Ploča za audio ulaz se obično nalazi na zadnjoj ploči predajnika i predstavlja pravougaoni paralelepiped sa omjerom širine i visine od približno 4:1.
3. Napajanje: Koristi se za napajanje. Različite zemlje imaju različite standarde napajanja, kao što su 110V, 220V, itd. U nekim velikim radio stanicama, uobičajeno napajanje je 3-fazni 4-žični sistem (380V/50Hz) u skladu sa standardom. To je također industrijsko zemljište po standardu koji se razlikuje od standarda za električnu energiju.
4. Kontrolna tabla i modulator: obično se nalaze na najupadljivijoj poziciji na prednjoj ploči predajnika, sastoje se od instalacijske ploče i nekih funkcijskih tipki (dugme, kontrolne tipke, ekran itd.), uglavnom se koriste za pretvaranje audio ulaznog signala u RF signal (veoma slab).
5. RF pojačalo snage: obično se odnosi na ploču pojačala snage, koja se uglavnom koristi za pojačavanje slabog ulaza RF signala iz modulacijskog dijela. Sastoji se od PCB-a i niza složenih komponenti urezivanja (kao što su RF ulazne linije, čipovi za pojačalo snage, filteri, itd.), i povezan je sa sistemom antenskog fidera preko RF izlaznog interfejsa.
6. Napajanje i ventilator: Specifikacije su napravljene od strane proizvođača predajnika, uglavnom se koriste za napajanje i odvođenje topline

 

Među njima, RF pojačalo snage je najjezgrovitiji, najskuplji i najlakše spaljiv dio predajnika, što je uglavnom određeno načinom na koji radi: izlaz RF pojačivača snage se zatim povezuje na vanjsku antenu.

 

Većina antena se može podesiti tako da u kombinaciji sa fiderom daju najidealniju impedanciju za predajnik. Ovo usklađivanje impedanse je potrebno za maksimalni prijenos snage od predajnika do antene. Antene imaju nešto drugačije karakteristike u frekvencijskom opsegu. Važan test je da se osigura da je reflektovana energija od antene do fidera i nazad do predajnika dovoljno niska. Kada je neusklađenost impedancije previsoka, RF energija poslana anteni može se vratiti u predajnik, stvarajući visoki omjer stajaćih valova (SWR), uzrokujući da snaga odašiljanja ostane u RF pojačalu snage, uzrokujući pregrijavanje, pa čak i oštećenje aktivnih komponente.

 

Ako pojačalo može imati dobre performanse, onda može doprinijeti više, što odražava njegovu vlastitu "vrijednost", ali ako postoje određeni problemi sa pojačalom, onda nakon početka rada ili rada neko vrijeme, ne samo da ne može duže Dajte bilo kakav "doprinos", ali može doći do nekih neočekivanih "šokova". Takvi "šokovi" su pogubni za vanjski svijet ili samo pojačalo.

 

Buffer pojačalo: šta je to i kako radi?

 

Bufer pojačala se koriste u AM predajnicima.

 

AM predajnik se sastoji od stepena oscilatora, stepena bafera i množenja, stepena drajvera i stepena modulatora, gde glavni oscilator napaja bafer pojačalo, nakon čega sledi bafer stepen.

 

Stepen pored oscilatora naziva se bafer ili bafer pojačalo (ponekad jednostavno nazvan bafer) - nazvan tako jer izoluje oscilator od pojačala snage.

 

Prema Wikipediji, bafer pojačalo je pojačalo koje omogućava konverziju električne impedanse iz jednog kola u drugo kako bi se izvor signala zaštitio od bilo koje struje (ili napona, za strujni bafer) koju opterećenje može proizvesti.

 

Zapravo, na strani odašiljača, tampon pojačalo se koristi za izolaciju glavnog oscilatora od ostalih stupnjeva predajnika, bez bafera, kada se pojačalo snage promijeni, ono će se reflektirati natrag na oscilator i uzrokovati promjenu frekvencije, i ako oscilacija Ako predajnik promijeni frekvenciju, prijemnik će izgubiti kontakt sa predajnikom i primiti nepotpune informacije.

 

Kako to radi?

 

Glavni oscilator u AM predajniku proizvodi stabilnu subharmoničku noseću frekvenciju. Kristalni oscilator se koristi za generiranje ove stabilne subharmoničke oscilacije. Nakon toga, frekvencija se povećava na željenu vrijednost pomoću generatora harmonika. Noseća frekvencija bi trebala biti vrlo stabilna. Svaka promjena ove frekvencije može uzrokovati smetnje drugim odašiljačkim stanicama. Kao rezultat toga, prijemnik će prihvatiti programe sa više predajnika.

 

Ugađana pojačala koja pružaju visoku ulaznu impedanciju na frekvenciji glavnog oscilatora su bafer pojačala. Pomaže u sprečavanju bilo kakve promjene struje opterećenja. Zbog visoke ulazne impedanse na radnoj frekvenciji glavnog oscilatora, promjene ne utiču na glavni oscilator. Stoga, bafer pojačalo izoluje glavni oscilator od ostalih stupnjeva tako da učinci opterećenja ne mijenjaju frekvenciju glavnog oscilatora.

 

Ispitni sto za RF pojačalo: šta je to i kako radi

 

Termin "testna klupa" koristi jezik opisa hardvera u digitalnom dizajnu da opiše testni kod koji instancira DUT i pokreće testove.

 

Ispitna klupa

 

Ispitni stol ili radni stol za testiranje je okruženje koje se koristi za provjeru ispravnosti ili ispravnosti dizajna ili modela.

 

Termin je nastao u testiranju elektronske opreme, gdje bi inženjer sjedio na laboratorijskoj klupi, držao alate za mjerenje i manipulaciju kao što su osciloskopi, multimetri, lemilice, rezači žice, itd., i ručno provjerio ispravnost uređaja koji se testira (DUT).

 

U kontekstu softverskog ili firmverskog ili hardverskog inženjeringa, ispitna klupa je okruženje u kojem se proizvod u razvoju testira uz pomoć softverskih i hardverskih alata. U nekim slučajevima, softver može zahtijevati manje modifikacije da bi radio sa testnom grupom, ali pažljivo kodiranje osigurava da se promjene mogu lako poništiti i da se ne unose greške.

 

Drugo značenje pojma "testni krevet" je izolovano, kontrolisano okruženje, veoma slično proizvodnom okruženju, ali nije ni skriveno ni vidljivo javnosti, kupcima itd. Stoga je bezbedno praviti promene jer nije uključen krajnji korisnik.

 

RF uređaj u testiranju (DUT)

 

Uređaj na testiranju (DUT) je uređaj koji je testiran kako bi se utvrdile performanse i stručnost. DUT također može biti komponenta većeg modula ili jedinice koja se naziva jedinica pod testom (UUT). Provjerite ima li na DUT-u kvarova kako biste bili sigurni da uređaj ispravno radi. Test je osmišljen kako bi se spriječilo da oštećeni uređaji dođu na tržište, što također može smanjiti troškove proizvodnje.

 

Uređaj na testiranju (DUT), također poznat kao uređaj pod testom (EUT) i jedinica pod testom (UUT), je inspekcija proizvedenog proizvoda koja se testira kada je prvi put proizvedena ili kasnije u svom životnom ciklusu kao dio tekućeg funkcionalnog testiranja. i kalibraciju. Ovo može uključivati ​​testiranje nakon popravke kako bi se utvrdilo da li proizvod radi prema originalnim specifikacijama proizvoda.

 

U testovima poluvodiča, uređaj koji se testira je matrica na pločici ili završni dio pakovanja. Koristeći sistem povezivanja, povežite komponente na automatsku ili ručnu opremu za testiranje. Oprema za testiranje zatim napaja komponentu, daje stimulativne signale i mjeri i procjenjuje izlaz opreme. Na taj način tester utvrđuje da li određeni uređaj koji se testira ispunjava specifikaciju uređaja.

 

Općenito, RF DUT može biti dizajn kola sa bilo kojom kombinacijom i brojem analognih i RF komponenti, tranzistora, otpornika, kondenzatora, itd., pogodnih za simulaciju sa Agilentnim simulatorom omotača kruga. Složenijim RF krugovima trebat će više vremena da simuliraju i potroše više memorije.

 

Zahtjevi za vrijeme simulacije testnog stola i zahtjevi za memorijom mogu se smatrati kombinacijom mjerenja benčmark testbench-a sa zahtjevima najjednostavnijeg RF kola plus zahtjevima za simulaciju omotača kola za RF DUT od interesa.

 

RF DUT spojen na bežični ispitni sto se često može koristiti sa ispitnom klupom za obavljanje zadanih mjerenja postavljanjem parametara ispitne ploče. Zadane postavke mjernih parametara dostupne su za tipičan RF DUT:

 

• Potreban je ulazni (RF) signal sa konstantnom frekvencijom nosioca radio frekvencije. Izlaz izvora RF signala ispitnog uređaja ne proizvodi RF signal čija frekvencija RF nosioca varira s vremenom. Međutim, testna ploča će podržavati izlazni signal koji sadrži fazu RF nosioca i modulaciju frekvencije, što se može predstaviti odgovarajućim promjenama I i Q envelope na konstantnoj frekvenciji RF nosioca.
• Proizvodi se izlazni signal sa konstantnom frekvencijom RF nosioca. Ulazni signal ispitnog stola ne smije sadržavati noseću frekvenciju čija frekvencija varira tokom vremena. Međutim, testna ploča će podržavati ulazne signale koji sadrže fazni šum RF nosioca ili vremenski promenljiv Doplerov pomak RF nosača. Očekuje se da će ove perturbacije signala biti predstavljene odgovarajućim promjenama I i Q envelope na konstantnoj frekvenciji RF nosioca.
• Potreban je ulazni signal iz generatora signala sa otporom izvora od 50 oma.
• Potreban je ulazni signal bez spektralnog zrcaljenja.
• Generirajte izlazni signal za koji je potreban vanjski otpornik opterećenja od 50 oma.
• Proizvodi izlazni signal bez spektralnog zrcaljenja.
• Oslonite se na ispitnu klupu da izvršite bilo kakvo filtriranje propusnog opsega u vezi sa mjerenjem izlaznog signala RF DUT-a.

 

Osnove AM predajnika koje biste trebali znati

 

Predajnik koji emituje AM signal naziva se AM predajnik. Ovi predajnici se koriste u frekventnim opsezima srednjeg talasa (MW) i kratkog talasa (SW) AM emitovanja. MW opseg ima frekvencije između 550 kHz i 1650 kHz, a SW opseg ima frekvencije od 3 MHz do 30 MHz.

 

Dvije vrste AM predajnika koje se koriste na osnovu snage odašiljanja su:

 

1. visoki nivo
2. nizak nivo

 

Predajnici visokog nivoa koriste modulaciju visokog nivoa, a predajnici niskog nivoa koriste modulaciju niskog nivoa. Izbor između dvije modulacijske sheme ovisi o prijenosnoj snazi ​​AM predajnika. U radiodifuznim predajnicima čija snaga odašiljanja može biti reda veličine kilovata, koristi se modulacija visokog nivoa. U odašiljačima male snage koji zahtijevaju samo nekoliko vati snage prijenosa, koristi se modulacija niskog nivoa.

 

Predajnici visokog i niskog nivoa

 

Slika ispod prikazuje blok dijagram predajnika visokog i niskog nivoa. Osnovna razlika između dva predajnika je pojačanje snage nosioca i moduliranih signala.

 

Slika (a) prikazuje blok dijagram naprednog AM predajnika.

 

Slika (a) je nacrtana za audio prijenos. U prenosu visokog nivoa, snaga nosioca i modulisanih signala se pojačavaju pre nego što se primene na stepen modulatora, kao što je prikazano na slici (a). U modulaciji niskog nivoa, snaga dva ulazna signala u stepen modulatora se ne pojačava. Potrebna snaga odašiljanja se dobija iz poslednjeg stepena predajnika, pojačivača snage C klase.

 

Dijelovi slike (a) su:

 

1. Oscilator nosioca
2. Buffer Amplifier
3. Multiplikator frekvencije
4. Pojačalo snage
5. Audio lanac
6. Modulirano pojačalo snage C klase
7. Oscilator nosioca

 

Oscilator nosioca generiše signal nosioca u opsegu radio frekvencija. Frekvencija nosioca je uvijek visoka. Pošto je teško generisati visoke frekvencije sa dobrom stabilnošću frekvencije, oscilatori nosioca generišu podmnože sa željenom frekvencijom nosioca. Ova podoktava se množi sa stepenom množenja da bi se dobila željena frekvencija nosioca. Takođe, kristalni oscilator se može koristiti u ovoj fazi za generisanje niskofrekventnog nosača sa najboljom stabilnošću frekvencije. Stepen množenja frekvencije tada povećava noseću frekvenciju na željenu vrijednost.

 

Buffer Amp

 

Svrha bafer pojačala je dvostruka. Prvo poklapa izlaznu impedanciju oscilatora nosioca sa ulaznom impedancijom množitelja frekvencije, sljedećeg stupnja oscilatora nosioca. Zatim izoluje oscilator nosioca i množitelj frekvencije.

 

Ovo je neophodno kako množitelj ne bi povukao velike struje iz oscilatora nosioca. Ako se to dogodi, frekvencija oscilatora nosioca neće biti stabilna.

 

Multiplikator frekvencije

 

Podmnožena frekvencija signala nosioca koji proizvodi oscilator nosioca sada se primjenjuje na množitelj frekvencije kroz bafer pojačalo. Ovaj stepen je poznat i kao generator harmonika. Multiplikator frekvencije proizvodi više harmonike frekvencije nosećeg oscilatora. Multiplikator frekvencije je podešeno kolo koje se podešava na noseću frekvenciju koju treba prenijeti.

 

Power Amp

 

Snaga signala nosioca se zatim pojačava u stepenu pojačala snage. Ovo je osnovni zahtjev za predajnik visokog nivoa. Pojačala snage C klase pružaju strujne impulse velike snage signala nosioca na svojim izlazima.

Audio lanac

 

Audio signal koji se prenosi dobija se iz mikrofona kao što je prikazano na slici (a). Pojačalo audio drajvera pojačava napon ovog signala. Ovo pojačanje je neophodno za pogon audio pojačala. Zatim, pojačalo snage klase A ili klase B pojačava snagu audio signala.

 

Modulirano pojačalo klase C

 

Ovo je izlazni stepen predajnika. Modulirani audio signal i signal nosioca se primjenjuju na ovu modulacijsku fazu nakon pojačanja snage. U ovoj fazi dolazi do modulacije. Pojačalo klase C takođe pojačava snagu AM signala na povratnu snagu odašiljanja. Ovaj signal se na kraju prenosi do antene, koja zrači signal u prostor za prenos.

 

Slika (b): Blok dijagram AM predajnika niskog nivoa

 

AM predajnik niskog nivoa prikazan na slici (b) sličan je predajniku visokog nivoa osim što se snaga nosača i audio signala ne pojačavaju. Ova dva signala se primjenjuju direktno na modulirano pojačalo snage C klase.

 

Modulacija se dešava tokom ove faze, a snaga modulisanog signala se pojačava na željeni nivo snage prenosa. Predajna antena tada prenosi signal.

 

Spajanje izlaznog stepena i antene

 

Izlazni stepen modulisanog pojačala snage C klase dovodi signal do predajne antene. Za prijenos maksimalne snage sa izlaznog stupnja na antenu, impedanse dvije sekcije moraju odgovarati. Za to je potrebna odgovarajuća mreža. Podudaranje između njih bi trebalo biti savršeno na svim frekvencijama prijenosa. Pošto je potrebno usklađivanje na različitim frekvencijama, u mreži za usklađivanje se koriste induktori i kondenzatori koji daju različite impedancije na različitim frekvencijama.

 

Pomoću ovih pasivnih komponenti mora se izgraditi odgovarajuća mreža. Kao što je prikazano na slici (c) ispod.

 

Slika (c): Dual Pi podudarna mreža

 

Mreža koja se koristi za spajanje izlaznog stepena predajnika i antene naziva se dual π mreža. Mreža je prikazana na slici (c). Sastoji se od dva induktora L1 i L2 i dva kondenzatora C1 i C2. Vrijednosti ovih komponenti su odabrane tako da ulazna impedancija mreže bude između 1 i 1'. Slika (c) je prikazana da odgovara izlaznoj impedanciji izlaznog stepena predajnika. Nadalje, izlazna impedansa mreže odgovara impedanciji antene.

 

Mreža dvostrukog π podudaranja također filtrira neželjene frekvencijske komponente koje se pojavljuju na izlazu posljednje faze predajnika. Izlaz moduliranog pojačala snage C klase može sadržavati vrlo nepoželjne više harmonike, kao što su drugi i treći harmonici. Frekvencijski odziv mreže za usklađivanje je podešen da u potpunosti odbaci ove neželjene više harmonike i samo se željeni signal povezuje na antenu.