Naprava za preskušanje napetosti ojačevalnika moči RF FMUSER za ojačevalnik moči AM oddajnika (PA) in testiranje ojačevalnika medpomnilnika

Preskušanje plošče RF ojačevalnika moči | Rešitev za zagon AM podjetja FMUSER

 

RF ojačevalniki moči in ojačevalniki vmesnega pomnilnika so najpomembnejši deli AM oddajnikov in vedno igrajo ključno vlogo pri zgodnjem načrtovanju, dobavi in ​​vzdrževanju.

 

Te osnovne komponente omogočajo pravilen prenos RF signalov. Odvisno od ravni moči in moči, ki jo sprejemnik potrebuje za prepoznavanje in dekodiranje signala, lahko kakršna koli škoda povzroči popačenje signala v oddajnikih, zmanjšano porabo energije in drugo.

 

 

Za poznejšo obnovo in vzdrževanje osnovnih komponent oddajnikov je bistvenega pomena nekaj pomembne opreme za testiranje. RF merilna rešitev FMUSER vam pomaga preveriti vaš dizajn z neprimerljivo zmogljivostjo RF merjenja.

 

Kako deluje

 

Uporablja se predvsem za testiranje, ko plošče ojačevalnika moči in plošče ojačevalnika medpomnilnika AM oddajnika ni mogoče potrditi po popravilu.

 

 

Lastnosti

 

• Napajanje preskusne mize je AC220V, plošča pa ima stikalo za vklop. Notranje ustvarjene -5v, 40v in 30v zagotavlja vgrajen preklopni napajalnik.
• Na zgornjem delu preskusne mize sta vmesnika Q9 za testiranje izhoda medpomnilnika: J1 in J2, vmesnika Q9 za testiranje izhoda ojačevalnika moči: J1 in J2 ter indikator napetosti ojačevalnika moči (59C23). J1 in J2 sta povezana z dvojno integriranim osciloskopom.
• Leva stran spodnjega dela preskusne mize je položaj za preskus ojačevanja puferja, desna stran pa je test plošče ojačevalnika moči.

 

navodila

 

• J1: Preizkusite vklopno stikalo
• S1: Izbirno stikalo za testiranje ojačevalnika in preskusne plošče medpomnilnika
• S3/S4: Preizkus plošče ojačevalnika moči levega in desnega vklopnega signala za izbiro vklopa ali izklopa.

 

RF ojačevalnik moči: kaj je in kako deluje?

 

V radijskem polju je RF ojačevalnik moči (RF PA) ali radiofrekvenčni ojačevalnik moči običajna elektronska naprava, ki se uporablja za ojačanje in izhod vhodne vsebine, ki je pogosto izražena kot napetost ali moč, medtem ko je funkcija RF ojačevalnika moči dvig stvari, ki jih "vsrka" do določene ravni in "izvozi v zunanji svet".

 

Kako deluje?

 

Običajno je RF ojačevalnik moči vgrajen v oddajnik v obliki vezja. RF ojačevalnik moči je seveda lahko tudi ločena naprava, ki je preko koaksialnega kabla povezana z izhodom izhodnega oddajnika majhne moči. Zaradi omejenega prostora, če vas zanima, dobrodošli Pustite komentar in posodobil ga bom nekega dne v prihodnosti :).

 

Pomen RF ojačevalnika moči je pridobiti dovolj veliko RF izhodno moč. To je zato, ker se najprej v sprednjem vezju oddajnika, potem ko je zvočni signal vnesen iz zvočne izvorne naprave prek podatkovne linije, pretvori v zelo šibek RF signal z modulacijo, vendar ti šibki signalov ni dovolj, da bi izpolnili obsežno oddajno pokritost. Zato gredo ti RF modulirani signali skozi serijo ojačanj (stopnja vmesnega pomnilnika, vmesna stopnja ojačanja, končna stopnja ojačanja moči) skozi RF ojačevalnik moči, dokler se ne ojačajo na zadostno moč in nato prenesejo skozi ujemajoče se omrežje. Končno se lahko napaja na anteno in seva ven.

 

Za delovanje sprejemnika ima lahko oddajnik ali oddajno-sprejemna enota notranje ali zunanje stikalo za oddajanje/sprejemanje (T/R). Naloga stikala T/R je, da po potrebi preklopi anteno na oddajnik ali sprejemnik.

 

Kakšna je osnovna struktura RF ojačevalnika moči?

 

Glavni tehnični indikatorji RF ojačevalnikov moči so izhodna moč in učinkovitost. Kako izboljšati izhodno moč in učinkovitost je jedro načrtovalskih ciljev RF ojačevalnikov moči.

 

RF ojačevalnik moči ima določeno delovno frekvenco in izbrana delovna frekvenca mora biti znotraj njegovega frekvenčnega območja. Za delovno frekvenco 150 megahercev (MHz) bi bil primeren RF ojačevalnik moči v območju od 145 do 155 MHz. RF ojačevalnik moči s frekvenčnim območjem od 165 do 175 MHz ne bo mogel delovati pri 150 MHz.

 

Običajno lahko v RF ojačevalniku moči osnovno frekvenco ali določeno harmoniko izbere resonančno vezje LC, da se doseže ojačanje brez popačenja. Poleg tega morajo biti harmonične komponente v izhodu čim manjše, da se izognete motnjam drugih kanalov.

 

RF ojačevalna vezja lahko uporabljajo tranzistorje ali integrirana vezja za ustvarjanje ojačanja. Pri zasnovi RF ojačevalnika moči je cilj imeti zadostno ojačitev za proizvodnjo želene izhodne moči, hkrati pa omogočiti začasno in majhno neusklajenost med oddajnikom in antenskim podajalnikom ter samo anteno. Impedanca antenskega podajalnika in same antene je običajno 50 ohmov.

 

V idealnem primeru bo kombinacija antene in napajalnega voda predstavljala čisto uporovno impedanco pri delovni frekvenci.

Zakaj je RF ojačevalnik moči potreben?

 

Kot glavni del oddajnega sistema je pomembnost RF ojačevalnika moči samoumevna. Vsi vemo, da profesionalni oddajnik pogosto vključuje naslednje dele:

 

1. Trdna lupina: običajno iz aluminijeve zlitine, višja je cena.
2. Plošča za vhod zvoka: v glavnem se uporablja za pridobivanje vhodnega signala iz vira zvoka ter povezavo oddajnika in vira zvoka z avdio kablom (kot je XLR, 3.45 mm itd.). Avdio vhodna plošča je običajno nameščena na zadnji plošči oddajnika in je pravokoten paralelepiped z razmerjem stranic približno 4:1.
3. Napajanje: Uporablja se za napajanje. Različne države imajo različne standarde napajanja, kot so 110 V, 220 V itd. V nekaterih velikih radijskih postajah je običajno napajanje 3-fazni 4-žilni sistem (380 V/50 Hz) v skladu s standardom. Tudi po standardu je industrijsko zemljišče, ki se razlikuje od civilnega elektroenergetskega standarda.
4. Nadzorna plošča in modulator: običajno se nahajata na najbolj vidnem mestu na sprednji plošči oddajnika, sestavljena iz namestitvene plošče in nekaterih funkcijskih tipk (gumb, tipke za upravljanje, zaslon itd.), ki se večinoma uporabljajo za pretvorbo zvočnega vhodnega signala v RF signal (zelo šibek).
5. RF ojačevalnik moči: običajno se nanaša na ploščo ojačevalnika moči, ki se v glavnem uporablja za ojačanje šibkega vhodnega RF signala iz modulacijskega dela. Sestavljen je iz tiskanega vezja in niza kompleksnih jedkanih komponent (kot so RF vhodne linije, čipi ojačevalnika moči, filtri itd.) in je povezan z antenskim dovodnim sistemom prek RF izhodnega vmesnika.
6. Napajanje in ventilator: Specifikacije je določil proizvajalec oddajnika, ki se večinoma uporablja za napajanje in odvajanje toplote

 

Med njimi je RF ojačevalnik moči najbolj jedrni, najdražji in najlažje zažgani del oddajnika, kar je v glavnem odvisno od njegovega delovanja: izhod RF ojačevalnika moči je nato priključen na zunanjo anteno.

 

Večino anten je mogoče nastaviti tako, da v kombinaciji s podajalnikom zagotavljajo najbolj idealno impedanco za oddajnik. To ujemanje impedance je potrebno za največji prenos moči od oddajnika do antene. Antene imajo nekoliko drugačne značilnosti v frekvenčnem območju. Pomemben preizkus je zagotoviti, da je odbita energija od antene do podajalnika in nazaj do oddajnika dovolj nizka. Ko je neusklajenost impedance previsoka, se lahko RF energija, poslana v anteno, vrne v oddajnik in ustvari visoko razmerje stoječih valov (SWR), zaradi česar oddajna moč ostane v RF ojačevalniku moči, kar povzroči pregrevanje in celo poškodbe aktivnega komponente.

 

Če ima ojačevalnik dobre zmogljivosti, potem lahko prispeva več, kar odraža njegovo lastno "vrednost", če pa obstajajo določene težave z ojačevalnikom, potem ko začne delovati ali deluje nekaj časa, ne samo, da ne more dlje Zagotovite kakršen koli "prispevek", lahko pa pride do kakšnih nepričakovanih "pretresov". Takšni "šoki" so pogubni za zunanji svet oziroma sam ojačevalec.

 

Medpomnilniški ojačevalnik: kaj je in kako deluje?

 

Vmesni ojačevalniki se uporabljajo v AM oddajnikih.

 

Oddajnik AM je sestavljen iz stopnje oscilatorja, stopnje medpomnilnika in množilnika, stopnje pogona in stopnje modulatorja, kjer glavni oscilator napaja ojačevalnik medpomnilnika, ki mu sledi stopnja medpomnilnika.

 

Stopnja poleg oscilatorja se imenuje vmesni pomnilnik ali vmesni ojačevalnik (včasih preprosto imenovan vmesni pomnilnik) – imenovan tako, ker izolira oscilator od močnostnega ojačevalnika.

 

Glede na Wikipedijo je vmesni ojačevalnik ojačevalnik, ki zagotavlja pretvorbo električne impedance iz enega tokokroga v drugega, da zaščiti vir signala pred kakršnim koli tokom (ali napetostjo, za tokovni vmesni pomnilnik), ki ga lahko proizvede obremenitev.

 

Pravzaprav se na strani oddajnika vmesni ojačevalnik uporablja za izolacijo glavnega oscilatorja od drugih stopenj oddajnika, brez vmesnega pomnilnika, ko se ojačevalnik moči spremeni, se odbije nazaj v oscilator in povzroči, da spremeni frekvenco, in če nihanje Če oddajnik spremeni frekvenco, bo sprejemnik izgubil stik z oddajnikom in prejel nepopolne informacije.

 

Kako deluje?

 

Glavni oscilator v AM oddajniku proizvaja stabilno subharmonično nosilno frekvenco. Kristalni oscilator se uporablja za ustvarjanje tega stabilnega subharmoničnega nihanja. Po tem se frekvenca poveča na želeno vrednost s pomočjo harmoničnega generatorja. Nosilna frekvenca mora biti zelo stabilna. Vsaka sprememba te frekvence lahko povzroči motnje drugim oddajnim postajam. Posledično bo sprejemnik sprejemal programe iz več oddajnikov.

 

Uglašeni ojačevalniki, ki zagotavljajo visoko vhodno impedanco pri glavni frekvenci oscilatorja, so medpomnilniški ojačevalniki. Pomaga preprečiti kakršno koli spremembo obremenitvenega toka. Zaradi visoke vhodne impedance pri delovni frekvenci glavnega oscilatorja spremembe ne vplivajo na glavni oscilator. Zato vmesni ojačevalnik izolira glavni oscilator od drugih stopenj, tako da učinki obremenitve ne spremenijo frekvence glavnega oscilatorja.

 

Testna naprava RF ojačevalnika moči: kaj je in kako deluje

 

Izraz "testna miza" uporablja opisni jezik strojne opreme v digitalnem oblikovanju za opis testne kode, ki instancira DUT in izvaja teste.

 

Preskusna klop

 

Testna miza ali testna delovna miza je okolje, ki se uporablja za preverjanje pravilnosti ali razumnosti zasnove ali modela.

 

Izraz izvira iz testiranja elektronske opreme, kjer bi inženir sedel na laboratorijski mizi, držal merilna in manipulativna orodja, kot so osciloskopi, multimetri, spajkalniki, rezalniki za žice itd., in ročno preverjal pravilnost testirane naprave. (DUT).

 

V okviru inženiringa programske ali vdelane programske opreme ali strojne opreme je preskusna naprava okolje, v katerem se izdelek v razvoju testira s pomočjo orodij programske in strojne opreme. V nekaterih primerih lahko programska oprema zahteva manjše spremembe za delo s preskusno napravo, vendar skrbno kodiranje zagotavlja, da je mogoče spremembe enostavno razveljaviti in da ne pride do napak.

 

Drug pomen izraza "testna postelja" je izolirano, nadzorovano okolje, zelo podobno produkcijskemu okolju, vendar ni niti skrito niti vidno javnosti, strankam itd. Spremembe je torej varno, saj končni uporabnik ni vključen.

 

Preizkušena RF naprava (DUT)

 

Preskušena naprava (DUT) je naprava, ki je bila preizkušena za določitev zmogljivosti in strokovnosti. DUT je lahko tudi sestavni del večjega modula ali enote, imenovane preizkušana enota (UUT). Preverite, ali je DUT poškodovan, da zagotovite pravilno delovanje naprave. Test je zasnovan tako, da poškodovanim napravam prepreči dostop do trga, kar lahko tudi zmanjša proizvodne stroške.

 

Preizkušana naprava (DUT), znana tudi kot preskušena naprava (EUT) in preizkušana enota (UUT), je inšpekcijski pregled izdelanega izdelka, ki je preizkušen ob prvi izdelavi ali kasneje v življenjskem ciklu kot del tekočega funkcionalnega preskušanja. in umerjanje. To lahko vključuje testiranje po popravilu, da se ugotovi, ali izdelek ustreza originalnim specifikacijam izdelka.

 

Pri polprevodniških testih je preskušana naprava matrica na rezini ali končni pakirani del. S povezovalnim sistemom povežite komponente z avtomatsko ali ročno preskusno opremo. Testna oprema nato napaja komponento, zagotavlja signale dražljajev ter meri in ovrednoti izhod opreme. Na ta način preizkuševalec ugotovi, ali določena testirana naprava ustreza specifikaciji naprave.

 

Na splošno je RF DUT lahko zasnova vezja s poljubno kombinacijo in številom analognih in RF komponent, tranzistorjev, uporov, kondenzatorjev itd., ki je primerna za simulacijo s simulatorjem ovojnice vezja Agilent. Bolj zapletena RF vezja bodo potrebovala več časa za simulacijo in porabila več pomnilnika.

 

Čas simulacije preskusne naprave in pomnilniške zahteve si lahko predstavljamo kot kombinacijo primerjalnih meritev preskusne naprave z zahtevami najpreprostejšega RF vezja in zahtevami za simulacijo ovojnice vezja zanimivega RF DUT.

 

RF DUT, povezan z brezžično preskusno napravo, se lahko pogosto uporablja s preskusno napravo za izvajanje privzetih meritev z nastavitvijo parametrov preskusne naprave. Privzete nastavitve merilnih parametrov so na voljo za tipično RF DUT:

 

• Potreben je vhodni (RF) signal s konstantno nosilno frekvenco radijske frekvence. Izhod vira RF signala preskusne naprave ne proizvaja RF signala, katerega RF nosilna frekvenca se spreminja s časom. Vendar bo preskusna naprava podpirala izhodni signal, ki vsebuje RF nosilno fazno in frekvenčno modulacijo, ki se lahko predstavi z ustreznimi spremembami ovojnice I in Q pri konstantni RF nosilni frekvenci.
• Proizvede se izhodni signal s konstantno RF nosilno frekvenco. Vhodni signal preskusne naprave ne sme vsebovati nosilne frekvence, katere frekvenca se spreminja skozi čas. Vendar bo preskusna naprava podpirala vhodne signale, ki vsebujejo fazni šum nosilca RF ali časovno spremenljiv Dopplerjev premik nosilca RF. Pričakuje se, da bodo te motnje signala predstavljene z ustreznimi spremembami ovojnice I in Q pri konstantni RF nosilni frekvenci.
• Potreben je vhodni signal iz generatorja signalov z izvornim uporom 50 ohmov.
• Potreben je vhodni signal brez spektralnega zrcaljenja.
• Ustvarite izhodni signal, ki zahteva zunanji bremenski upor 50 ohmov.
• Proizvaja izhodni signal brez spektralnega zrcaljenja.
• Zanesite se na preskusno napravo za izvedbo kakršnega koli z meritvami povezanega pasovnega filtriranja izhodnega signala RF DUT.

 

Osnove AM oddajnika, ki bi jih morali poznati

 

Oddajnik, ki oddaja signal AM, se imenuje oddajnik AM. Ti oddajniki se uporabljajo v srednjevalovnem (MW) in kratkovalovnem (SW) frekvenčnem pasu AM radiodifuzije. MW pas ima frekvence med 550 kHz in 1650 kHz, SW pas pa ima frekvence od 3 MHz do 30 MHz.

 

Dve vrsti oddajnikov AM, ki se uporabljata glede na oddajno moč, sta:

 

1. visoka stopnja
2. nizka stopnja

 

Oddajniki na visoki ravni uporabljajo modulacijo na visoki ravni, oddajniki na nizki ravni pa modulacijo na nizki ravni. Izbira med obema modulacijskima shemama je odvisna od oddajne moči AM oddajnika. V oddajnikih, katerih oddajna moč je lahko reda velikosti kilovatov, se uporablja visokonivojska modulacija. V oddajnikih z nizko močjo, ki zahtevajo le nekaj vatov oddajne moči, se uporablja nizkonivojska modulacija.

 

Oddajniki visokega in nizkega nivoja

 

Spodnja slika prikazuje blokovni diagram oddajnikov visokega in nizkega nivoja. Osnovna razlika med obema oddajnikoma je ojačanje moči nosilnega in moduliranega signala.

 

Slika (a) prikazuje blokovni diagram naprednega AM oddajnika.

 

Slika (a) je narisana za prenos zvoka. Pri prenosu na visoki ravni se moč nosilnega in moduliranega signala ojača, preden se nanese na stopnjo modulatorja, kot je prikazano na sliki (a). Pri modulaciji nizkega nivoja se moč dveh vhodnih signalov v modulatorsko stopnjo ne ojača. Zahtevana oddajna moč se pridobi iz zadnje stopnje oddajnika, ojačevalnika moči razreda C.

 

Deli slike (a) so:

 

1. Nosilni oscilator
2. Vmesni ojačevalnik
3. Frekvenčni množitelj
4. Ojačevalnik
5. Avdio veriga
6. Modulirani ojačevalnik moči razreda C
7. Nosilni oscilator

 

Nosilni oscilator generira nosilni signal v radiofrekvenčnem območju. Frekvenca nosilca je vedno visoka. Ker je težko ustvariti visoke frekvence z dobro frekvenčno stabilnostjo, nosilni oscilatorji generirajo podmnožnike z želeno nosilno frekvenco. Ta podoktava se pomnoži s stopnjo množitelja, da dobimo želeno nosilno frekvenco. Na tej stopnji se lahko uporabi tudi kristalni oscilator za ustvarjanje nizkofrekvenčnega nosilca z najboljšo stabilnostjo frekvence. Stopnja množitve frekvence nato poveča nosilno frekvenco na želeno vrednost.

 

Puffer Amp

 

Namen vmesnega ojačevalnika je dvojen. Najprej uskladi izhodno impedanco nosilnega oscilatorja z vhodno impedanco frekvenčnega množitelja, naslednjo stopnjo nosilnega oscilatorja. Nato izolira nosilni oscilator in frekvenčni množitelj.

 

To je potrebno, da množitelj ne črpa velikih tokov iz nosilnega oscilatorja. Če se to zgodi, frekvenca nosilnega oscilatorja ne bo stabilna.

 

Frekvenčni množitelj

 

Podpomnožena frekvenca nosilnega signala, ki ga proizvede nosilni oscilator, se zdaj prek ojačevalnika medpomnilnika uporabi za frekvenčni množitelj. Ta stopnja je znana tudi kot harmonski generator. Frekvenčni množitelj proizvaja višje harmonike frekvence nosilnega oscilatorja. Frekvenčni množitelj je uglašeno vezje, ki se uglasi na nosilno frekvenco, ki jo je treba oddati.

 

Ojačevalnik moči

 

Moč nosilnega signala se nato ojača v stopnji ojačevalnika moči. To je osnovna zahteva za visokonivojski oddajnik. Močnostni ojačevalniki razreda C zagotavljajo močne tokovne impulze nosilnega signala na svojih izhodih.

Avdio veriga

 

Zvočni signal za prenos se pridobi iz mikrofona, kot je prikazano na sliki (a). Ojačevalnik zvočnega gonilnika ojača napetost tega signala. Ta ojačitev je potrebna za pogon zvočnih ojačevalnikov moči. Nato ojačevalnik moči razreda A ali razreda B ojača moč zvočnega signala.

 

Modulirani ojačevalnik razreda C

 

To je izhodna stopnja oddajnika. Modulirani zvočni signal in nosilni signal se po ojačanju moči uporabita za to stopnjo modulacije. Na tej stopnji pride do modulacije. Ojačevalnik razreda C prav tako ojača moč AM signala na ponovno pridobljeno oddajno moč. Ta signal se končno prenese na anteno, ki oddaja signal v oddajni prostor.

 

Slika (b): blokovni diagram AM oddajnika nizke ravni

 

AM oddajnik nizkega nivoja, prikazan na sliki (b), je podoben oddajniku visokega nivoja, le da moč nosilnega in zvočnega signala ni ojačana. Ta dva signala se uporabita neposredno na moduliranem ojačevalniku moči razreda C.

 

Med to fazo pride do modulacije in moč moduliranega signala se ojača na želeno raven oddajne moči. Oddajna antena nato oddaja signal.

 

Sklop izhodne stopnje in antene

 

Izhodna stopnja moduliranega ojačevalnika moči razreda C dovaja signal do oddajne antene. Za prenos največje moči iz izhodne stopnje na anteno se morata impedanci obeh odsekov ujemati. Za to je potrebno ustrezno omrežje. Ujemanje med obema mora biti popolno na vseh oddajnih frekvencah. Ker je potrebno ujemanje pri različnih frekvencah, se v ujemajočem omrežju uporabljajo induktorji in kondenzatorji, ki zagotavljajo različne impedance pri različnih frekvencah.

 

Z uporabo teh pasivnih komponent je treba zgraditi ustrezno omrežje. Kot je prikazano na spodnji sliki (c).

 

Slika (c): Dvojno omrežje za ujemanje Pi

 

Ustrezno omrežje, ki se uporablja za povezavo izhodne stopnje oddajnika in antene, se imenuje dvojno π omrežje. Omrežje je prikazano na sliki (c). Sestavljen je iz dveh induktorjev L1 in L2 ter dveh kondenzatorjev C1 in C2. Vrednosti teh komponent so izbrane tako, da je vhodna impedanca omrežja med 1 in 1'. Slika (c) je prikazana tako, da ustreza izhodni impedanci izhodne stopnje oddajnika. Poleg tega se izhodna impedanca omrežja ujema z impedanco antene.

 

Mreža dvojnega π ujemanja tudi filtrira neželene frekvenčne komponente, ki se pojavijo na izhodu zadnje stopnje oddajnika. Izhod moduliranega ojačevalnika moči razreda C lahko vsebuje zelo nezaželene višje harmonike, kot sta drugi in tretji harmonik. Frekvenčni odziv ujemajočega se omrežja je nastavljen tako, da popolnoma zavrača te neželene višje harmonike in na anteno je povezan le želeni signal.