FMUSER RF effektforstærker Spændingstestbænk til AM Transmitter Power Amplifier (PA) og bufferforstærkertest

Test af RF effektforstærkerkort | AM idriftsættelsesløsning fra FMUSER

 

RF-effektforstærkere og bufferforstærkere er de vigtigste dele af AM-sendere og spiller altid en nøglerolle i tidligt design, levering og eftervedligeholdelse.

 

Disse grundlæggende komponenter muliggør korrekt transmission af RF-signaler. Afhængigt af effektniveauet og den styrke, som modtageren kræver for at identificere og afkode signalet, kan enhver skade efterlade udsendelsessendere med signalforvrængning, reduceret strømforbrug og mere.

 

 

Til senere eftersyn og vedligeholdelse af kernekomponenterne i broadcast-sendere er noget vigtigt testudstyr afgørende. FMUSERs RF-målingsløsning hjælper dig med at verificere dit design gennem uovertruffen RF-måleydelse.

 

Sådan fungerer det

 

Det bruges hovedsageligt til test, når effektforstærkerkortet og bufferforstærkerkortet på AM-senderen ikke kan bekræftes efter reparation.

 

 

Funktionalitet

 

• Strømforsyningen til testbænken er AC220V, og panelet har en strømafbryder. Internt genererede -5V, 40V og 30V leveres af den indbyggede switching strømforsyning.
• Der er buffer output test Q9 grænseflader på den øverste del af testbænken: J1 og J2, effektforstærker output test Q9 grænseflader: J1 og J2, og effektforstærker spændingsindikator (59C23). J1 og J2 er forbundet til det dobbeltintegrerede oscilloskop.
• Den venstre side af den nederste del af testbænken er bufferforstærkningstestpositionen, og den højre side er effektforstærkerkortets test.

 

Instruktioner

 

• J1: Test afbryderen
• S1: Forstærkerkorttest og bufferkorttestvælgerkontakt
• S3/S4: Test af effektforstærkerkort venstre og højre tændingssignal tændt eller slukket valg.

 

RF-effektforstærker: Hvad er det, og hvordan virker det?

 

I radiofeltet er en RF-effektforstærker (RF PA) eller radiofrekvenseffektforstærker en almindelig elektronisk enhed, der bruges til at forstærke og udsende inputindhold, som ofte udtrykkes som spænding eller effekt, mens RF-effektforstærkerens funktion er at hæve de ting, det "absorberer" til et vist niveau og "eksporterer det til omverdenen."

 

Hvordan virker det?

 

Normalt er RF-effektforstærkeren indbygget i senderen i form af et printkort. Naturligvis kan RF-effektforstærkeren også være en separat enhed forbundet til udgangen af ​​laveffektudgangstransmitteren gennem et koaksialkabel. På grund af den begrænsede plads, hvis du er interesseret, velkommen Efterlad en kommentar, og jeg vil opdatere den en dag i fremtiden :).

 

Betydningen af ​​RF effektforstærkeren er at opnå en tilstrækkelig stor RF udgangseffekt. Dette skyldes først og fremmest, at i senderens front-end-kredsløb, efter at lydsignalet er input fra lydkildeenheden gennem datalinjen, vil det blive konverteret til et meget svagt RF-signal gennem modulering, men disse svage signaler er ikke nok til at imødekomme den store udsendelsesdækning. Derfor går disse RF-modulerede signaler gennem en række forstærkninger (buffertrin, mellemforstærkningstrin, endelige effektforstærkningstrin) gennem RF-effektforstærkeren, indtil den forstærkes til tilstrækkelig effekt og derefter føres gennem det matchende netværk. Endelig kan den føres til antennen og stråle ud.

 

Til modtagerdrift kan transceiveren eller sender-modtagerenheden have en intern eller ekstern sende/modtage (T/R) omskifter. T/R-kontaktens opgave er at skifte antennen til senderen eller modtageren efter behov.

 

Hvad er den grundlæggende struktur af en RF-effektforstærker?

 

De vigtigste tekniske indikatorer for RF-effektforstærkere er udgangseffekt og effektivitet. Hvordan man forbedrer udgangseffekt og effektivitet er kernen i designmålene for RF-effektforstærkere.

 

RF-effektforstærkeren har en specificeret driftsfrekvens, og den valgte driftsfrekvens skal være inden for dens frekvensområde. Til en driftsfrekvens på 150 megahertz (MHz) vil en RF-effektforstærker i området 145 til 155 MHz være velegnet. En RF-effektforstærker med et frekvensområde på 165 til 175 MHz vil ikke kunne fungere ved 150 MHz.

 

Normalt, i RF-effektforstærkeren, kan grundfrekvensen eller en vis harmonisk vælges af LC-resonanskredsløbet for at opnå forvrængningsfri forstærkning. Ud over dette bør de harmoniske komponenter i outputtet være så små som muligt for at undgå interferens med andre kanaler.

 

RF-effektforstærkerkredsløb kan bruge transistorer eller integrerede kredsløb til at generere forstærkning. I RF-effektforstærkerdesign er målet at have tilstrækkelig forstærkning til at producere den ønskede udgangseffekt, samtidig med at der er mulighed for et midlertidigt og lille misforhold mellem senderen og antenneføderen og selve antennen. Impedansen af ​​antenneføderen og selve antennen er normalt 50 ohm.

 

Ideelt set vil kombinationen af ​​antenne og fødeledning præsentere en ren resistiv impedans ved driftsfrekvensen.

Hvorfor er RF-effektforstærker nødvendig?

 

Som hoveddelen af ​​sendesystemet er vigtigheden af ​​RF-effektforstærkeren indlysende. Vi ved alle, at en professionel broadcast-sender ofte omfatter følgende dele:

 

1. Stiv skal: normalt lavet af aluminiumslegering, jo højere pris.
2. Lydindgangskort: bruges hovedsageligt til at opnå signalinput fra lydkilden og forbinde senderen og lydkilden med et lydkabel (såsom XLR, 3.45MM osv.). Lydindgangskortet er normalt placeret på senderens bagpanel og er et rektangulært parallelepipedum med et billedformat på ca. 4:1.
3. Strømforsyning: Den bruges til strømforsyning. Forskellige lande har forskellige strømforsyningsstandarder, såsom 110V, 220V osv. I nogle store radiostationer er den almindelige strømforsyning et 3 Phase 4 Wire System (380V/50Hz) ifølge standarden. Det er også et industriområde ifølge standarden, som er forskellig fra den civile el-standard.
4. Kontrolpanel og modulator: normalt placeret i den mest iøjnefaldende position på senderens frontpanel, sammensat af installationspanelet og nogle funktionstaster (knap, kontroltaster, skærm osv.), der hovedsageligt bruges til at konvertere lydindgangssignalet ind i RF-signal (meget svagt).
5. RF effektforstærker: refererer normalt til effektforstærkerkortet, som hovedsageligt bruges til at forstærke det svage RF-signalinput fra modulationsdelen. Den består af et printkort og en række komplekse komponentætsninger (såsom RF-indgangslinjer, effektforstærkerchips, filtre osv.), og den er forbundet til antennefødersystemet via RF-udgangsgrænsefladen.
6. Strømforsyning og blæser: Specifikationerne er lavet af senderproducenten, hovedsagelig brugt til strømforsyning og varmeafledning

 

Blandt dem er RF-effektforstærkeren den mest kerne, den dyreste og den lettest brændte del af senderen, hvilket hovedsageligt bestemmes af, hvordan den fungerer: RF-effektforstærkerens udgang forbindes så til en ekstern antenne.

 

De fleste antenner kan indstilles, så de, når de kombineres med feederen, giver den mest ideelle impedans for senderen. Denne impedanstilpasning er nødvendig for maksimal effektoverførsel fra senderen til antennen. Antenner har lidt forskellige karakteristika i frekvensområdet. En vigtig test er at sikre, at den reflekterede energi fra antennen til feederen og tilbage til senderen er lav nok. Når impedansmistilpasningen er for høj, kan RF-energien, der sendes til antennen, vende tilbage til senderen, hvilket skaber et højt stående bølgeforhold (SWR), hvilket får sendeeffekten til at forblive i RF-effektforstærkeren, hvilket forårsager overophedning og endda skade på aktiv. komponenter.

 

Hvis forstærkeren kan have en god ydeevne, så kan den bidrage mere, hvilket afspejler dens egen "værdi", men hvis der er visse problemer med forstærkeren, så efter at have begyndt at arbejde eller arbejdet i en periode, kan den ikke kun ikke længere Giv ethvert "bidrag", men der kan være nogle uventede "chok". Sådanne "chok" er katastrofale for omverdenen eller selve forstærkeren.

 

Bufferforstærker: Hvad er det, og hvordan virker det?

 

Bufferforstærkere bruges i AM-sendere.

 

AM-senderen består af et oscillatortrin, et buffer- og multiplikatortrin, et drivertrin og et modulatortrin, hvor hovedoscillatoren driver bufferforstærkeren efterfulgt af buffertrinnet.

 

Stadiet ved siden af ​​oscillatoren kaldes en buffer eller bufferforstærker (nogle gange blot kaldet en buffer) - sådan kaldes det, fordi det isolerer oscillatoren fra effektforstærkeren.

 

Ifølge Wikipedia er en bufferforstærker en forstærker, der giver elektrisk impedanskonvertering fra et kredsløb til et andet for at beskytte signalkilden mod enhver strøm (eller spænding, for en strømbuffer), som belastningen kan producere.

 

Faktisk, på sendersiden, bruges bufferforstærkeren til at isolere hovedoscillatoren fra senderens andre trin uden bufferen, når effektforstærkeren ændres, vil den reflektere tilbage til oscillatoren og få den til at ændre frekvens, og hvis oscillationen Hvis senderen ændrer frekvensen, vil modtageren miste kontakten med senderen og modtage ufuldstændig information.

 

Hvordan virker det?

 

Hovedoscillatoren i en AM-sender producerer en stabil sub-harmonisk bærefrekvens. Krystaloscillatoren bruges til at generere denne stabile subharmoniske oscillation. Derefter øges frekvensen til den ønskede værdi ved hjælp af en harmonisk generator. Bærefrekvensen skal være meget stabil. Enhver ændring i denne frekvens kan forårsage interferens for andre sendestationer. Som et resultat vil modtageren acceptere programmer fra flere sendere.

 

Tunede forstærkere, der giver høj indgangsimpedans ved hovedoscillatorfrekvensen, er bufferforstærkere. Det hjælper med at forhindre enhver ændring i belastningsstrømmen. På grund af dens høje indgangsimpedans ved hovedoscillatorens driftsfrekvens påvirker ændringer ikke hovedoscillatoren. Derfor isolerer bufferforstærkeren hovedoscillatoren fra de andre trin, så belastningseffekter ikke ændrer hovedoscillatorens frekvens.

 

RF Power Amplifier Test Bench: Hvad det er, og hvordan det virker

 

Udtrykket "testbænk" bruger et hardwarebeskrivelsessprog i digitalt design til at beskrive testkoden, der instansierer DUT'en og kører testene.

 

Testbænk

 

En testbænk eller testarbejdsbænk er et miljø, der bruges til at verificere rigtigheden eller sundheden af ​​et design eller en model.

 

Begrebet opstod i test af elektronisk udstyr, hvor en ingeniør satte sig på en laboratoriebænk, holdt måle- og manipulationsværktøjer såsom oscilloskoper, multimetre, loddekolber, trådskærer osv., og manuelt kontrollere rigtigheden af ​​den enhed, der testes. (DUT).

 

I forbindelse med software eller firmware eller hardware engineering er en testbænk et miljø, hvor et produkt under udvikling testes ved hjælp af software og hardwareværktøjer. I nogle tilfælde kan softwaren kræve mindre ændringer for at fungere med testbænken, men omhyggelig kodning sikrer, at ændringer nemt kan fortrydes, og der ikke indføres fejl.

 

En anden betydning af "testbed" er et isoleret, kontrolleret miljø, meget lig et produktionsmiljø, men hverken skjult eller synligt for offentligheden, kunder osv. Det er derfor sikkert at foretage ændringer, da ingen slutbruger er involveret.

 

RF-enhed under test (DUT)

 

En enhed under test (DUT) er en enhed, der er blevet testet for at bestemme ydeevne og færdighed. En DUT kan også være en komponent i et større modul eller en enhed kaldet en enhed under test (UUT). Kontroller DUT for defekter for at sikre, at enheden fungerer korrekt. Testen er designet til at forhindre beskadigede enheder i at nå markedet, hvilket også kan reducere produktionsomkostningerne.

 

En enhed under test (DUT), også kendt som en enhed under test (EUT) og en enhed under test (UUT), er en fremstillet produktinspektion, der testes, når den først fremstilles eller senere i sin livscyklus som en del af løbende funktionstest og kalibrering. Dette kan omfatte test efter reparation for at afgøre, om produktet opfylder de originale produktspecifikationer.

 

I halvledertests er den testede enhed en matrice på en wafer eller den endelige emballerede del. Ved hjælp af tilslutningssystemet tilsluttes komponenter til automatisk eller manuelt testudstyr. Testudstyret driver derefter komponenten, giver stimulussignaler og måler og evaluerer udstyrets output. På denne måde afgør testeren, om den pågældende enhed, der testes, opfylder enhedsspecifikationen.

 

Generelt kan en RF DUT være et kredsløbsdesign med en hvilken som helst kombination og antal af analoge og RF-komponenter, transistorer, modstande, kondensatorer osv., egnet til simulering med Agilent Circuit Envelope Simulator. Mere komplekse RF-kredsløb vil tage mere tid at simulere og forbruge mere hukommelse.

 

Testbench-simuleringstid og hukommelseskrav kan opfattes som en kombination af benchmark-testbench-målinger med kravene til det enkleste RF-kredsløb plus kredsløbskonvolut-simuleringskravene for RF DUT af interesse.

 

En RF DUT forbundet til en trådløs testbænk kan ofte bruges sammen med testbænken til at udføre standardmålinger ved at indstille testbænkens parametre. Standardindstillinger for måleparametre er tilgængelige for en typisk RF DUT:

 

• Der kræves et indgangssignal (RF) med en konstant radiofrekvensbærefrekvens. Outputtet fra testbænkens RF-signalkilde producerer ikke et RF-signal, hvis RF-bærefrekvens varierer med tiden. Testbænken vil dog understøtte et udgangssignal, der indeholder RF-bærebølgefase- og frekvensmodulation, som kan repræsenteres af passende I- og Q-indhyllingskurveændringer ved en konstant RF-bærebølgefrekvens.
• Der produceres et udgangssignal med en konstant RF-bærefrekvens. Testbænkens indgangssignal må ikke indeholde en bærefrekvens, hvis frekvens varierer over tid. Testbænken vil dog understøtte inputsignaler, der indeholder RF-bærerfasestøj eller den tidsvarierende Doppler-forskydning af RF-bæreren. Disse signalforstyrrelser forventes at blive repræsenteret af passende I- og Q-indhyllingsændringer ved en konstant RF-bærefrekvens.
• Der kræves et indgangssignal fra en signalgenerator med 50 ohm kildemodstand.
• Et indgangssignal uden spektral spejling er påkrævet.
• Generer et udgangssignal, der kræver en ekstern belastningsmodstand på 50 ohm.
• Producerer et udgangssignal uden spektral spejling.
• Stol på testbænken til at udføre enhver målingsrelateret båndpassignalfiltrering af RF DUT-udgangssignalet.

 

Grundlæggende om AM-sender, du bør kende

 

En sender, der udsender et AM-signal, kaldes en AM-sender. Disse sendere bruges i mellembølge (MW) og kortbølge (SW) frekvensbånd for AM-udsendelser. MW-båndet har frekvenser mellem 550 kHz og 1650 kHz og SW-båndet har frekvenser fra 3 MHz til 30 MHz.

 

De to typer AM-sendere, der anvendes baseret på sendeeffekt, er:

 

1. højt niveau
2. lavt niveau

 

Højniveausendere bruger højniveaumodulation, og lavniveausendere bruger lavniveaumodulation. Valget mellem de to modulationsskemaer afhænger af AM-senderens sendeeffekt. I broadcast-sendere, hvis sendeeffekt kan være i størrelsesordenen kilowatt, anvendes højniveau-modulation. I laveffektsendere, der kun kræver nogle få watts sendeeffekt, anvendes lavniveaumodulation.

 

Højt og lavt niveau sendere

 

Nedenstående figur viser blokdiagrammet for højniveau- og lavniveausendere. Den grundlæggende forskel mellem de to sendere er effektforstærkningen af ​​bærebølgen og modulerede signaler.

 

Figur (a) viser et blokdiagram af en avanceret AM-sender.

 

Figur (a) er tegnet til lydtransmission. Ved højniveautransmission forstærkes effekten af ​​bærebølgen og de modulerede signaler, før de påføres modulatortrinnet, som vist i figur (a). Ved lavniveaumodulation forstærkes effekten af ​​de to indgangssignaler til modulatortrinnet ikke. Den nødvendige sendeeffekt opnås fra senderens sidste trin, klasse C-effektforstærkeren.

 

Delene i figur (a) er:

 

1. Carrier Oscillator
2. Bufferforstærker
3. Frekvens multiplikator
4. Effektforstærker
5. Audio kæde
6. Moduleret klasse C effektforstærker
7. Carrier Oscillator

 

En bærebølgeoscillator genererer et bæresignal i radiofrekvensområdet. Frekvensen af ​​transportøren er altid høj. Da det er vanskeligt at generere høje frekvenser med god frekvensstabilitet, genererer bærebølgeoscillatorer submultipler med den ønskede bærefrekvens. Denne sub-oktav multipliceres med multiplikatortrinnet for at opnå den ønskede bærefrekvens. Også en krystaloscillator kan bruges på dette trin til at generere en lavfrekvent bærebølge med den bedste frekvensstabilitet. Frekvensmultiplikatortrinnet øger derefter bærefrekvensen til dens ønskede værdi.

 

Buffer Amp

 

Formålet med bufferforstærkeren er dobbelt. Den matcher først bærebølgeoscillatorens udgangsimpedans med indgangsimpedansen af ​​frekvensmultiplikatoren, det næste trin i bærebølgeoscillatoren. Den isolerer derefter bærebølgeoscillatoren og frekvensmultiplikatoren.

 

Dette er nødvendigt for at multiplikatoren ikke trækker store strømme fra bæreoscillatoren. Hvis dette sker, vil frekvensen af ​​bærebølgeoscillatoren ikke være stabil.

 

Frekvens multiplikator

 

Den sub-multiplicerede frekvens af bærebølgesignalet, der produceres af bærebølgeoscillatoren, tilføres nu frekvensmultiplikatoren gennem bufferforstærkeren. Dette trin er også kendt som en harmonisk generator. Frekvensmultiplikatoren producerer højere harmoniske af bærebølgeoscillatorfrekvensen. En frekvensmultiplikator er et indstillet kredsløb, der tuner ind på den bærefrekvens, der skal transmitteres.

 

Effektforstærker

 

Effekten af ​​bæresignalet forstærkes derefter i et effektforstærkertrin. Dette er et grundlæggende krav til en højniveausender. Klasse C effektforstærkere giver højeffektstrømimpulser af bæresignalet ved deres udgange.

Audio kæde

 

Lydsignalet, der skal transmitteres, opnås fra mikrofonen som vist i figur (a). Lyddriverforstærkeren forstærker spændingen af ​​dette signal. Denne forstærkning er nødvendig for at drive lydeffektforstærkere. Dernæst forstærker en klasse A eller klasse B effektforstærker lydsignalets effekt.

 

Moduleret klasse C forstærker

 

Dette er senderens udgangstrin. Det modulerede lydsignal og bæresignalet påføres dette moduleringstrin efter effektforstærkning. Modulationen sker på dette stadium. Klasse C-forstærkeren forstærker også AM-signalets effekt til den genvundne sendeeffekt. Dette signal sendes i sidste ende til antennen, som udsender signalet ind i transmissionsrummet.

 

Figur (b): Blokdiagram for AM-transmitter på lavt niveau

 

AM-senderen på lavt niveau vist i figur (b) ligner højniveausenderen, bortset fra at effekten af ​​bærebølgen og lydsignalerne ikke forstærkes. Disse to signaler tilføres direkte til den modulerede klasse C effektforstærker.

 

Modulationen sker i denne fase, og effekten af ​​det modulerede signal forstærkes til det ønskede sendeeffektniveau. Senderantennen sender derefter signalet.

 

Kobling af udgangstrin og antenne

 

Udgangstrinnet på den modulerede klasse C effektforstærker sender signalet til sendeantennen. For at overføre maksimal effekt fra udgangstrinnet til antennen skal impedanserne af de to sektioner matche. Til dette kræves et matchende netværk. Matchningen mellem de to skal være perfekt ved alle sendefrekvenser. Da matchning ved forskellige frekvenser er påkrævet, bruges induktorer og kondensatorer, der giver forskellige impedanser ved forskellige frekvenser, i matchningsnetværket.

 

Et matchende netværk skal konstrueres ved hjælp af disse passive komponenter. Som vist i figur (c) nedenfor.

 

Figur (c): Dual Pi-matchende netværk

 

Det matchende netværk, der bruges til at koble senderens udgangstrin og antennen, kaldes et dobbelt π-netværk. Netværket er vist i figur (c). Den består af to induktorer L1 og L2 og to kondensatorer C1 og C2. Værdierne for disse komponenter er valgt således, at netværkets indgangsimpedans er mellem 1 og 1'. Figur (c) er vist for at matche udgangsimpedansen for transmitterens udgangstrin. Ydermere svarer netværkets udgangsimpedans til antennens impedans.

 

Det dobbelte π-matchende netværk bortfiltrerer også uønskede frekvenskomponenter, der vises ved udgangen af ​​senderens sidste trin. Outputtet fra en moduleret klasse C effektforstærker kan indeholde meget uønskede højere harmoniske, såsom anden og tredje harmoniske. Frekvensresponsen af ​​det matchende netværk er indstillet til fuldstændigt at afvise disse uønskede højere harmoniske, og kun det ønskede signal kobles til antennen.