FMUSER RF uređaj za ispitivanje napona pojačala snage za ispitivanje pojačala snage AM odašiljača (PA) i međuspremnika

Ispitivanje ploče RF pojačala snage | Rješenje AM za puštanje u rad tvrtke FMUSER

 

RF pojačala snage i međuspremnik pojačala najvažniji su dijelovi AM odašiljača i uvijek igraju ključnu ulogu u ranom dizajnu, isporuci i post-održavanju.

 

Ove osnovne komponente omogućuju ispravan prijenos RF signala. Ovisno o razini snage i snazi ​​koju prijamnik zahtijeva za identifikaciju i dekodiranje signala, bilo kakvo oštećenje može ostaviti odašiljače s izobličenjem signala, smanjenom potrošnjom energije i više.

 

 

Za kasniji remont i održavanje osnovnih komponenti emitiranih odašiljača bitna je važna oprema za testiranje. RF mjerno rješenje FMUSER-a pomaže vam da provjerite svoj dizajn kroz neusporedive performanse RF mjerenja.

 

Kako radi

 

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

 

 

Značajke

 

• Napajanje ispitnog stola je AC220V, a ploča ima prekidač za napajanje. Interno generirani -5v, 40v i 30v osigurani su ugrađenim prekidačkim napajanjem.
• Na gornjem dijelu ispitnog stola nalaze se Q9 sučelja za testiranje izlaza međuspremnika: J1 i J2, Q9 sučelja za testiranje izlaza pojačala snage: J1 i J2, i indikator napona pojačala snage (59C23). J1 i J2 spojeni su na dvostruko integrirani osciloskop.
• Lijeva strana donjeg dijela ispitnog stola je položaj ispitivanja pojačanja međuspremnika, a desna strana je ispitivanje ploče pojačala snage.

 

Instrukcije

 

• J1: Testirajte prekidač napajanja
• S1: Prekidač za odabir ploče za ispitivanje ploče pojačala i ploče međuspremnika
• S3/S4: Ispitivanje ploče pojačala snage lijevo i desno uključivanje signala za uključivanje ili isključivanje odabira.

 

RF pojačalo snage: što je to i kako radi?

 

U radio polju, RF pojačalo snage (RF PA) ili radiofrekvencijsko pojačalo snage uobičajeni je elektronički uređaj koji se koristi za pojačavanje i izlaz ulaznog sadržaja, koji se često izražava kao napon ili snaga, dok je funkcija RF pojačala snage da podigne stvari koje "apsorbira" do određene razine i "izvozi to u vanjski svijet".

 

Kako se to radi?

 

Obično je RF pojačalo snage ugrađeno u odašiljač u obliku tiskane pločice. Naravno, RF pojačalo snage može biti i zaseban uređaj spojen na izlaz izlaznog odašiljača male snage preko koaksijalnog kabela. Zbog ograničenog prostora, ako ste zainteresirani, dobrodošli Ostavite komentar i ažurirat ću ga jednog dana u budućnosti :).

 

Značaj RF pojačala snage je da dobije dovoljno veliku RF izlaznu snagu. To je zato što će se, prije svega, u prednjem krugu odašiljača, nakon što se audio signal unese iz uređaja izvora zvuka kroz podatkovnu liniju, pretvoriti u vrlo slab RF signal putem modulacije, ali ovi slabi signali nisu dovoljni da zadovolje široku pokrivenost emitiranjem. Stoga ovi RF modulirani signali prolaze kroz seriju pojačanja (stadij međuspremnika, srednji stupanj pojačanja, završni stupanj pojačanja snage) kroz RF pojačalo snage sve dok se ne pojača na dovoljnu snagu i zatim prođe kroz odgovarajuću mrežu. Konačno, može se dovesti do antene i zračiti van.

 

Za rad prijemnika, primopredajnik ili jedinica odašiljač-prijemnik može imati unutarnji ili vanjski prekidač za odašiljanje/prijem (T/R). Zadatak T/R prekidača je prebacivanje antene na odašiljač ili prijemnik prema potrebi.

 

Koja je osnovna struktura RF pojačala snage?

 

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

 

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

 

Obično se u RF pojačalu snage osnovna frekvencija ili određeni harmonik mogu odabrati LC rezonantnim krugom kako bi se postiglo pojačanje bez izobličenja. Uz to, harmonijske komponente u izlazu trebaju biti što manje kako bi se izbjegle smetnje s drugim kanalima.

 

Krugovi RF pojačala snage mogu koristiti tranzistore ili integrirane sklopove za generiranje pojačanja. U dizajnu RF pojačala snage, cilj je imati dovoljno pojačanje za proizvodnju željene izlazne snage, uz istovremeno dopuštanje privremene i male neusklađenosti između odašiljača i antenskog napajanja i same antene. Impedancija antenskog fidera i same antene je obično 50 ohma.

 

U idealnom slučaju, kombinacija antene i napojnog voda predstavljat će čisto otpornu impedanciju na radnoj frekvenciji.

Zašto je potrebno RF pojačalo?

 

Kao glavni dio odašiljačkog sustava, važnost RF pojačala snage je sama po sebi očigledna. Svi znamo da profesionalni odašiljač često uključuje sljedeće dijelove:

 

1. Kruta školjka: obično izrađena od aluminijske legure, to je veća cijena.
2. Audioulazna ploča: uglavnom se koristi za dobivanje ulaznog signala iz audio izvora i povezivanje odašiljača i audio izvora pomoću audio kabela (kao što je XLR, 3.45 MM, itd.). Audioulazna ploča obično se nalazi na stražnjoj ploči odašiljača i pravokutni je paralelopiped s omjerom stranica od približno 4:1.
3. Napajanje: Služi za napajanje. Različite zemlje imaju različite standarde napajanja, kao što su 110V, 220V itd. U nekim velikim radio postajama uobičajeno napajanje je 3-fazni 4-žilni sustav (380V/50Hz) prema standardu. To je također industrijsko zemljište po standardu koji se razlikuje od civilnog elektroenergetskog standarda.
4. Upravljačka ploča i modulator: obično se nalaze na najuočljivijem mjestu na prednjoj ploči odašiljača, sastoje se od instalacijske ploče i nekih funkcijskih tipki (gumb, upravljačke tipke, zaslon itd.), uglavnom se koriste za pretvaranje audio ulaznog signala u RF signal (vrlo slab).
5. RF pojačalo snage: obično se odnosi na ploču pojačala snage, koja se uglavnom koristi za pojačavanje ulaznog slabog RF signala iz modulacijskog dijela. Sastoji se od PCB-a i niza složenih urezanih komponenti (kao što su RF ulazne linije, čipovi pojačala snage, filtri itd.) i povezan je sa sustavom antenskog napajanja preko RF izlaznog sučelja.
6. Napajanje i ventilator: Specifikacije je napravio proizvođač odašiljača, uglavnom se koristi za napajanje i odvođenje topline

 

Među njima, RF pojačalo snage najjezgriniji je, najskuplji i najlakše sagorevi dio odašiljača, što se uglavnom određuje načinom na koji radi: izlaz RF pojačala snage tada se spaja na vanjsku antenu.

 

Većina antena može se namjestiti tako da u kombinaciji s dovodom daju najidealniju impedanciju za odašiljač. Ovo usklađivanje impedancije potrebno je za maksimalni prijenos snage od odašiljača do antene. Antene imaju nešto drugačije karakteristike u frekvencijskom području. Važan test je osigurati da je reflektirana energija od antene do dovoda i natrag do odašiljača dovoljno niska. Kada je neusklađenost impedancije previsoka, RF energija poslana anteni može se vratiti u odašiljač, stvarajući visok omjer stojnog vala (SWR), uzrokujući da snaga prijenosa ostane u RF pojačalu snage, uzrokujući pregrijavanje, pa čak i oštećenje aktivnog komponente.

 

Ako pojačalo može imati dobre performanse, onda može doprinijeti više, što odražava njegovu vlastitu "vrijednost", ali ako postoje određeni problemi s pojačalom, tada nakon što počne raditi ili radi neko vrijeme, ne samo da ne može dulje Pružite bilo kakav "doprinos", ali može doći do nekih neočekivanih "šokova". Takvi "šokovi" su pogubni za vanjski svijet ili samo pojačalo.

 

Buffer pojačalo: što je to i kako radi?

 

Buffer pojačala se koriste u AM odašiljačima.

 

AM odašiljač sastoji se od stupnja oscilatora, stupnja međuspremnika i množitelja, stupnja pokretača i stupnja modulatora, gdje glavni oscilator napaja pojačalo međuspremnika, nakon čega slijedi stupanj međuspremnika.

 

Stupanj pored oscilatora naziva se međuspremnik ili međuspremnik pojačala (ponekad se jednostavno naziva međuspremnik) - nazvan je tako jer izolira oscilator od pojačala snage.

 

Prema Wikipediji, međuspremnik pojačalo je pojačalo koje omogućuje pretvorbu električne impedancije iz jednog strujnog kruga u drugi kako bi zaštitilo izvor signala od bilo koje struje (ili napona, za strujni međuspremnik) koju opterećenje može proizvesti.

 

Zapravo, na strani odašiljača, međuspremnik pojačala se koristi za izolaciju glavnog oscilatora od ostalih stupnjeva odašiljača, bez međuspremnika, kada se pojačalo snage promijeni, ono će se reflektirati natrag na oscilator i uzrokovati njegovu promjenu frekvencije, a ako oscilacija Ako odašiljač promijeni frekvenciju, prijamnik će izgubiti kontakt s odašiljačem i primati nepotpune informacije.

 

Kako se to radi?

 

Glavni oscilator u AM odašiljaču proizvodi stabilnu podharmonijsku nosivu frekvenciju. Kristalni oscilator se koristi za generiranje ove stabilne sub-harmonijske oscilacije. Nakon toga se pomoću generatora harmonika frekvencija povećava na željenu vrijednost. Frekvencija nosača trebala bi biti vrlo stabilna. Svaka promjena ove frekvencije može uzrokovati smetnje drugim odašiljačkim postajama. Kao rezultat toga, prijemnik će prihvatiti programe s više odašiljača.

 

Ugođena pojačala koja daju visoku ulaznu impedanciju na frekvenciji glavnog oscilatora su međuspremnička pojačala. Pomaže u sprječavanju bilo kakve promjene struje opterećenja. Zbog svoje visoke ulazne impedancije na radnoj frekvenciji glavnog oscilatora, promjene ne utječu na glavni oscilator. Stoga međuspremnik pojačala izolira glavni oscilator od ostalih stupnjeva tako da učinci opterećenja ne mijenjaju frekvenciju glavnog oscilatora.

 

Ispitni uređaj za RF pojačalo snage: što je to i kako radi

 

Izraz "testni stol" koristi jezik opisa hardvera u digitalnom dizajnu za opisivanje testnog koda koji instancira DUT i pokreće testove.

 

Testna klupa

 

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

 

Izraz je nastao u ispitivanju elektroničke 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 provjeravao ispravnost uređaja koji se testira. (DUT).

 

U kontekstu softverskog ili firmverskog ili hardverskog inženjeringa, ispitni uređaj je okruženje u kojem se proizvod u razvoju testira uz pomoć softverskih i hardverskih alata. U nekim slučajevima, softver može zahtijevati manje izmjene za rad s testnim uređajem, ali pažljivo kodiranje osigurava da se promjene mogu lako poništiti i da se ne pojavljuju greške.

 

Drugo značenje "ispitne platforme" je izolirano, kontrolirano okruženje, vrlo slično proizvodnom okruženju, ali nije ni skriveno ni vidljivo javnosti, kupcima, itd. Stoga je sigurno napraviti promjene jer krajnji korisnik nije uključen.

 

RF uređaj pod ispitivanjem (DUT)

 

Uređaj koji se testira (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 ispitivanjem (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 dospiju na tržište, što također može smanjiti troškove proizvodnje.

 

Uređaj pod ispitivanjem (DUT), također poznat kao uređaj pod ispitivanjem (EUT) i jedinica pod ispitivanjem (UUT), inspekcija je proizvedenog proizvoda koji se testira prilikom prve proizvodnje ili kasnije u njegovom životnom ciklusu kao dio tekućeg funkcionalnog testiranja i kalibracija. To može uključivati ​​testiranje nakon popravka kako bi se utvrdilo odgovara li proizvod izvornim specifikacijama proizvoda.

 

U testovima poluvodiča, uređaj koji se ispituje je matrica na pločici ili konačni pakirani dio. Pomoću sustava spajanja spojite komponente na automatsku ili ručnu ispitnu opremu. Oprema za testiranje zatim napaja komponentu, daje signale podražaja te mjeri i ocjenjuje izlaz opreme. Na taj način ispitivač utvrđuje zadovoljava li određeni uređaj koji se ispituje specifikaciji uređaja.

 

Općenito, RF DUT može biti dizajn strujnog kruga s bilo kojom kombinacijom i brojem analognih i RF komponenti, tranzistora, otpornika, kondenzatora itd., prikladan za simulaciju s Agilentovim simulatorom ovojnice kruga. Složenijim RF krugovima trebat će više vremena za simulaciju i potrošiti više memorije.

 

Zahtjevi za vrijeme simulacije testnog uređaja i memoriju mogu se smatrati kombinacijom referentnih mjerenja ispitnog uređaja sa zahtjevima najjednostavnijeg RF kruga plus zahtjevi za simulaciju omotnice kruga RF DUT-a od interesa.

 

RF DUT spojen na bežični ispitni uređaj često se može koristiti s ispitnim uređajem za izvođenje zadanih mjerenja postavljanjem parametara ispitnog uređaja. Zadane postavke parametara mjerenja dostupne su za tipični RF DUT:

 

• Potreban je ulazni (RF) signal s konstantnom nosivom frekvencijom radiofrekvencije. Izlaz izvora RF signala ispitnog uređaja ne proizvodi RF signal čija frekvencija nositelja RF varira s vremenom. Međutim, ispitni uređaj podržavat će izlazni signal koji sadrži RF noseću fazu i modulaciju frekvencije, što se može prikazati odgovarajućim promjenama I i Q ovojnice na konstantnoj RF nosivoj frekvenciji.
• Proizvodi se izlazni signal s konstantnom nosivom RF frekvencijom. Ulazni signal ispitnog uređaja ne smije sadržavati nosivu frekvenciju čija frekvencija varira tijekom vremena. Međutim, ispitni uređaj podržavat će ulazne signale koji sadrže fazni šum RF nositelja ili vremenski promjenjivi Dopplerov pomak RF nositelja. Očekuje se da će ove smetnje signala biti predstavljene prikladnim promjenama I i Q ovojnice pri konstantnoj nosivoj frekvenciji RF.
• Potreban je ulazni signal iz generatora signala s otporom izvora od 50 ohma.
• Potreban je ulazni signal bez spektralnog zrcaljenja.
• Generirajte izlazni signal koji zahtijeva vanjski otpornik opterećenja od 50 ohma.
• Proizvodi izlazni signal bez spektralnog zrcaljenja.
• Oslonite se na ispitni uređaj za izvođenje bilo kakvog filtriranja pojasnog signala povezanog s mjerenjem izlaznog RF DUT signala.

 

Osnove AM odašiljača koje biste trebali znati

 

Odašiljač koji emitira AM signal naziva se AM odašiljač. Ovi se odašiljači koriste u srednjevalnom (MW) i kratkovalnom (SW) frekvencijskom pojasu AM emitiranja. MW pojas ima frekvencije između 550 kHz i 1650 kHz, a SW pojas ima frekvencije od 3 MHz do 30 MHz.

 

Dvije vrste AM odašiljača koji se koriste na temelju snage odašiljanja su:

 

1. visoka razina
2. niska razina

 

Odašiljači visoke razine koriste modulaciju visoke razine, a odašiljači niske razine koriste modulaciju niske razine. Izbor između dvije modulacijske sheme ovisi o snazi ​​prijenosa AM odašiljača. U odašiljačima emitiranja čija snaga prijenosa može biti reda veličine kilovata, koristi se modulacija visoke razine. U odašiljačima male snage koji zahtijevaju samo nekoliko vata snage odašiljanja, koristi se modulacija niske razine.

 

Odašiljači visoke i niske razine

 

Donja slika prikazuje blok dijagram odašiljača visoke i niske razine. Osnovna razlika između ova dva odašiljača je pojačanje snage nosivog i moduliranog signala.

 

Slika (a) prikazuje blok dijagram naprednog AM odašiljača.

 

Slika (a) je nacrtana za audio prijenos. U prijenosu visoke razine, snaga nositelja i moduliranih signala se pojačava prije nego što se primijeni na stupanj modulatora, kao što je prikazano na slici (a). U modulaciji niske razine, snaga dvaju ulaznih signala u stupanj modulatora nije pojačana. Potrebna snaga odašiljanja dobiva se iz zadnjeg stupnja odašiljača, pojačala snage klase C.

 

Dijelovi slike (a) su:

 

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

 

Nosivi oscilator generira nosivi signal u radiofrekvencijskom području. Frekvencija nosača je uvijek visoka. Budući da je teško generirati visoke frekvencije s dobrom stabilnošću frekvencije, noseći oscilatori generiraju višekratnike sa željenom nosivom frekvencijom. Ova podoktava se množi sa stupnjem množitelja kako bi se dobila željena noseća frekvencija. Također, kristalni oscilator se može koristiti u ovoj fazi za generiranje niskofrekventnog nosača s najboljom frekvencijskom stabilnošću. Stupanj množenja frekvencije zatim povećava frekvenciju nosača na željenu vrijednost.

 

Pojačalo međuspremnika

 

Svrha međuspremnika pojačala je dvojaka. Prvo usklađuje izlaznu impedanciju nosivog oscilatora s ulaznom impedancijom frekvencijskog množitelja, sljedećeg stupnja nosivog oscilatora. Zatim izolira nosivi oscilator i množitelj frekvencije.

 

To je potrebno kako multiplikator ne bi izvlačio velike struje iz nosivog oscilatora. Ako se to dogodi, frekvencija nosivog oscilatora neće biti stabilna.

 

Multiplikator frekvencije

 

Podmnožena frekvencija signala nositelja koju proizvodi oscilator nositelja sada se primjenjuje na množitelj frekvencije preko međuspremnika pojačala. Ovaj stupanj je također poznat kao generator harmonika. Frekvencijski množitelj proizvodi više harmonike frekvencije nosivog oscilatora. Frekvencijski množitelj je podešeni krug koji se podešava na frekvenciju nosača koja se treba odašiljati.

 

Pojačalo snage

 

Snaga nosivog signala se tada pojačava u stupnju pojačala snage. Ovo je osnovni uvjet za odašiljač visoke razine. Pojačala snage klase C daju strujne impulse velike snage signala nositelja na svojim izlazima.

Audio lanac

 

Audio signal koji se šalje dobiva 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 stupanj odašiljača. Modulirani audio signal i nosivi signal primjenjuju se na ovaj stupanj modulacije nakon pojačanja snage. Modulacija se događa u ovoj fazi. Pojačalo klase C također pojačava snagu AM signala na ponovno dobivenu snagu prijenosa. Ovaj signal se na kraju prosljeđuje anteni, koja zrači signal u prostor za prijenos.

 

Slika (b): Blok dijagram AM odašiljača niske razine

 

AM odašiljač niske razine prikazan na slici (b) sličan je odašiljaču visoke razine osim što snaga nositelja i audio signala nije pojačana. Ova dva signala primjenjuju se izravno na modulirano pojačalo snage C klase.

 

Modulacija se događa tijekom ove faze, a snaga moduliranog signala se pojačava do željene razine snage prijenosa. Odašiljačka antena tada odašilje signal.

 

Spajanje izlaznog stupnja i antene

 

Izlazni stupanj moduliranog pojačala snage klase C dovodi signal do odašiljačke antene. Za prijenos maksimalne snage s izlaznog stupnja na antenu, impedancije dviju sekcija moraju se podudarati. Za to je potrebna odgovarajuća mreža. Usklađenost između to dvoje trebala bi biti savršena na svim frekvencijama prijenosa. Budući da je potrebno usklađivanje na različitim frekvencijama, induktori i kondenzatori koji daju različite impedancije na različitim frekvencijama koriste se u mreži za usklađivanje.

 

Pomoću ovih pasivnih komponenti mora se konstruirati odgovarajuća mreža. Kao što je prikazano na slici (c) u nastavku.

 

Slika (c): Dual Pi podudarajuća mreža

 

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

 

Mreža dvostrukog π usklađivanja također filtrira neželjene frekvencijske komponente koje se pojavljuju na izlazu posljednjeg stupnja odašiljača. Izlaz moduliranog pojačala snage C može sadržavati vrlo nepoželjne više harmonike, poput drugog i trećeg harmonika. Frekvencijski odziv mreže za usklađivanje postavljen je tako da u potpunosti odbacuje ove neželjene više harmonike i samo se željeni signal povezuje s antenom.