Стенд для випробування напруги підсилювача радіочастотної потужності FMUSER для тестування підсилювача потужності AM передавача (PA) і буферного підсилювача

Тестування плати підсилювача радіочастотної потужності | Рішення для введення в експлуатацію AM від FMUSER

 

Радіочастотні підсилювачі потужності та буферні підсилювачі є найважливішими частинами AM-передавачів і завжди відіграють ключову роль у ранньому проектуванні, доставці та післяобслуговуванні.

 

Ці основні компоненти забезпечують правильну передачу радіочастотних сигналів. Залежно від рівня потужності та потужності, необхідної приймачу для ідентифікації та декодування сигналу, будь-яке пошкодження може призвести до спотворення сигналу передавачів мовлення, зниження енергоспоживання тощо.

 

 

Для подальшого капітального ремонту та технічного обслуговування основних компонентів трансляційних передавачів необхідне деяке важливе тестове обладнання. Рішення FMUSER для радіочастотних вимірювань допоможе вам перевірити ваш дизайн за допомогою неперевершеної продуктивності радіочастотних вимірювань.

 

Як це працює?

 

Він в основному використовується для тестування, коли плата підсилювача потужності та плата буферного підсилювача передавача AM не можуть бути підтверджені після ремонту.

 

 

риси

 

• Електроживлення випробувального стенду — 220 В змінного струму, на панелі є вимикач живлення. Внутрішня напруга -5 В, 40 В і 30 В забезпечується вбудованим імпульсним блоком живлення.
• У верхній частині випробувального стенду є тестові інтерфейси буферного виходу Q9: J1 і J2, тестові інтерфейси Q9 підсилювача потужності: J1 і J2, а також індикатор напруги підсилювача потужності (59C23). J1 і J2 підключені до подвійного інтегрованого осцилографа.
• Ліва сторона нижньої частини випробувального стенду є місцем для тестування буферного підсилення, а права сторона — тестовою платою підсилювача потужності.

 

інструкції

 

• J1: Перевірте вимикач живлення
• S1: перемикач тесту плати підсилювача та тесту буферної плати
• S3/S4: тестування плати підсилювача потужності лівого та правого сигналу включення чи вимкнення.

 

Радіочастотний підсилювач потужності: що це таке і як він працює?

 

У сфері радіо радіочастотний підсилювач потужності (RF PA) або радіочастотний підсилювач потужності є звичайним електронним пристроєм, який використовується для посилення та виведення вхідного вмісту, який часто виражається як напруга або потужність, тоді як функція підсилювача радіочастотної потужності полягає в тому, щоб підвищувати речі, які він «поглинає» до певного рівня та «експортує це у зовнішній світ».

 

Як це працює?

 

Зазвичай РЧ підсилювач потужності вбудований в передавач у вигляді друкованої плати. Звичайно, радіочастотний підсилювач потужності також може бути окремим пристроєм, підключеним до виходу вихідного передавача малої потужності через коаксіальний кабель. Через обмежений простір, якщо ви зацікавлені, ласкаво просимо, залиште коментар, і я оновлю його колись у майбутньому :).

 

Значення РЧ-підсилювача потужності полягає в тому, щоб отримати достатньо велику вихідну РЧ-потужність. Це пов’язано з тим, що, по-перше, у вхідній схемі передавача після того, як аудіосигнал надходить із пристрою-джерела аудіо через лінію передачі даних, він перетворюється на дуже слабкий РЧ-сигнал через модуляцію, але ці слабкі сигналів недостатньо, щоб задовольнити масштабне покриття трансляції. Таким чином, ці РЧ-модульовані сигнали проходять серію посилень (буферний каскад, проміжний каскад посилення, кінцевий каскад посилення потужності) через РЧ-підсилювач потужності, доки він не буде посилений до достатньої потужності, а потім пройде через узгоджувальну мережу. Нарешті, його можна подати на антену та випромінювати.

 

Для роботи приймача трансивер або блок передавача-приймача може мати внутрішній або зовнішній перемикач передавання/приймання (T/R). Робота перемикача T/R полягає в тому, щоб за потреби перемикати антену на передавач або приймач.

 

Яка основна структура радіочастотного підсилювача потужності?

 

Основними технічними показниками підсилювачів ВЧ потужності є вихідна потужність і ККД. Як покращити вихідну потужність і ефективність є основою проектування підсилювачів радіочастотної потужності.

 

Радіочастотний підсилювач потужності має визначену робочу частоту, і вибрана робоча частота має бути в його частотному діапазоні. Для робочої частоти 150 мегагерц (МГц) підійде радіочастотний підсилювач потужності в діапазоні від 145 до 155 МГц. ВЧ-підсилювач потужності з діапазоном частот від 165 до 175 МГц не зможе працювати на частоті 150 МГц.

 

Зазвичай у радіочастотному підсилювачі потужності основна частота або певна гармоніка може бути обрана резонансним контуром LC для досягнення посилення без спотворень. На додаток до цього, гармонійні компоненти на виході повинні бути якомога меншими, щоб уникнути перешкод з іншими каналами.

 

Схеми підсилювача радіочастотної потужності можуть використовувати транзистори або інтегральні схеми для генерування підсилення. У конструкції підсилювача потужності радіочастот мета полягає в тому, щоб мати достатнє підсилення для отримання бажаної вихідної потужності, враховуючи при цьому тимчасову та невелику невідповідність між передавачем і фідером антени та самою антеною. Імпеданс антенного фідера і самої антени зазвичай становить 50 Ом.

 

В ідеалі комбінація антени та лінії живлення матиме чисто резистивний опір на робочій частоті.

Навіщо потрібен радіочастотний підсилювач потужності?

 

Як основної частини системи передачі, важливість радіочастотного підсилювача потужності є самоочевидною. Ми всі знаємо, що передавач професійного мовлення часто складається з наступних частин:

 

1. Жорстка оболонка: зазвичай виготовлена ​​з алюмінієвого сплаву, тим вища ціна.
2. Плата аудіовходу: в основному використовується для отримання вхідного сигналу від джерела аудіо та підключення передавача до джерела аудіо за допомогою аудіокабелю (наприклад, XLR, 3.45 мм тощо). Плата аудіовходу зазвичай розміщується на задній панелі передавача і являє собою прямокутний паралелепіпед із співвідношенням сторін приблизно 4:1.
3. Блок живлення: Використовується для живлення. У різних країнах існують різні стандарти електроживлення, наприклад 110 В, 220 В тощо. У деяких великих радіостанціях загальним джерелом живлення є 3-фазна 4-провідна система (380 В/50 Гц) відповідно до стандарту. Це також промислова земля за стандартом, який відрізняється від цивільного стандарту електроенергії.
4. Панель керування та модулятор: зазвичай розташовані на найбільш помітному місці на передній панелі передавача, складаються з панелі встановлення та деяких функціональних клавіш (ручка, клавіші керування, екран дисплея тощо), які в основному використовуються для перетворення вхідного аудіосигналу в радіочастотний сигнал (дуже слабкий).
5. Радіочастотний підсилювач потужності: зазвичай відноситься до плати підсилювача потужності, яка в основному використовується для посилення слабкого вхідного радіочастотного сигналу від частини модуляції. Він складається з друкованої плати та ряду складних гравюр компонентів (таких як радіочастотні вхідні лінії, мікросхеми підсилювача потужності, фільтри тощо), і він підключений до антенної фідерної системи через радіочастотний вихідний інтерфейс.
6. Джерело живлення та вентилятор: специфікації зроблені виробником передавача, в основному використовуються для живлення та розсіювання тепла

 

Серед них підсилювач радіочастотної потужності є основною, найдорожчою та найлегшою частиною передавача, яка в основному визначається тим, як він працює: вихід підсилювача радіочастотної потужності підключається до зовнішньої антени.

 

Більшість антен можна налаштувати так, щоб у поєднанні з фідером вони забезпечували найбільш ідеальний імпеданс для передавача. Це узгодження імпедансу необхідне для максимальної передачі потужності від передавача до антени. Антени мають дещо інші характеристики в частотному діапазоні. Важливим тестом є переконатися, що відбита енергія від антени до фідера та назад до передавача є достатньо низькою. Коли неузгодженість імпедансу надто висока, РЧ-енергія, що надсилається на антену, може повертатися до передавача, створюючи високий коефіцієнт стоячої хвилі (КСВ), через що потужність передачі залишається в РЧ-підсилювачі потужності, спричиняючи перегрів і навіть пошкодження активного компоненти.

 

Якщо підсилювач може мати хорошу продуктивність, то він може сприяти більше, що відображає його власну «цінність», але якщо є певні проблеми з підсилювачем, то після початку роботи або роботи протягом певного періоду часу він не тільки не може довше Надайте будь-який «внесок», але можуть бути якісь несподівані «поштовхи». Такі «струси» згубні для зовнішнього світу або самого підсилювача.

 

Буферний підсилювач: що це таке і як він працює?

 

Буферні підсилювачі використовуються в передавачах AM.

 

Передавач АМ складається з каскаду генератора, каскаду буфера та помножувача, каскаду драйвера та каскаду модулятора, де основний генератор живить буферний підсилювач, а потім буферний каскад.

 

Ступінь поруч із генератором називається буфером або буферним підсилювачем (іноді його називають просто буфером) — названа так тому, що вона ізолює генератор від підсилювача потужності.

 

Відповідно до Вікіпедії, буферний підсилювач — це підсилювач, який забезпечує перетворення електричного опору від однієї схеми до іншої, щоб захистити джерело сигналу від будь-якого струму (або напруги, для буфера струму), який може виробляти навантаження.

 

Насправді, на стороні передавача буферний підсилювач використовується для ізоляції основного генератора від інших каскадів передавача, без буфера, як тільки підсилювач потужності змінюється, він відбиватиметься назад до генератора і змушуватиме його змінювати частоту, і якщо коливання Якщо передавач змінює частоту, приймач втрачає зв’язок із передавачем і отримує неповну інформацію.

 

Як це працює?

 

Основний осцилятор в AM-передавачі створює стабільну субгармонічну несучу частоту. Кристалічний генератор використовується для створення цього стабільного субгармонічного коливання. Після цього частота підвищується до потрібного значення за допомогою генератора гармонік. Несуча частота повинна бути дуже стабільною. Будь-яка зміна цієї частоти може викликати перешкоди для інших передавальних станцій. У результаті приймач прийматиме програми від кількох передавачів.

 

Налаштовані підсилювачі, які забезпечують високий вхідний опір на частоті основного генератора, є буферними підсилювачами. Це допомагає запобігти будь-якій зміні струму навантаження. Завдяки високому вхідному опору на робочій частоті основного генератора зміни не впливають на основний генератор. Таким чином, буферний підсилювач ізолює основний генератор від інших каскадів, щоб ефекти навантаження не змінювали частоту основного генератора.

 

Випробувальний стенд підсилювача потужності РЧ: що це таке і як це працює

 

Термін «випробувальний стенд» використовує мову опису апаратного забезпечення в цифровому дизайні для опису тестового коду, який створює екземпляр DUT і запускає тести.

 

Тестовий стенд

 

Випробувальний стенд або випробувальний стенд — це середовище, яке використовується для перевірки правильності чи розумності конструкції чи моделі.

 

Термін виник під час тестування електронного обладнання, коли інженер сидів на лабораторному столі, тримав інструменти вимірювання та маніпуляції, такі як осцилографи, мультиметри, паяльники, різаки дроту тощо, і вручну перевіряв правильність тестованого пристрою. (DUT).

 

У контексті розробки програмного забезпечення, вбудованого програмного забезпечення чи апаратного забезпечення, тестовий стенд — це середовище, у якому продукт, що розробляється, тестується за допомогою програмних і апаратних засобів. У деяких випадках програмне забезпечення може вимагати незначних модифікацій для роботи з тестовим стендом, але ретельне кодування гарантує, що зміни можна легко скасувати та не виникнуть помилки.

 

Інше значення терміну «випробувальний стенд» — це ізольоване контрольоване середовище, дуже схоже на виробниче середовище, але не приховане й не видиме для громадськості, клієнтів тощо. Тому можна безпечно вносити зміни, оскільки кінцевий користувач не задіяний.

 

Тестовий радіочастотний пристрій (DUT)

 

Випробуваний пристрій (DUT) – це пристрій, який було перевірено для визначення продуктивності та кваліфікації. ТУ також може бути компонентом більшого модуля або блоку, що називається тестовим блоком (ТЕ). Перевірте DUT на наявність дефектів, щоб переконатися, що пристрій працює належним чином. Тест призначений для запобігання потраплянню пошкоджених пристроїв на ринок, що також може знизити витрати на виробництво.

 

Тестовий пристрій (DUT), також відомий як тестовий пристрій (EUT) і тестовий блок (UUT), — це інспекція виготовленого продукту, який тестується під час першого виробництва або пізніше в його життєвому циклі як частина поточного функціонального тестування. і калібрування. Це може включати тестування після ремонту, щоб визначити, чи відповідає продукт оригінальним характеристикам продукту.

 

У випробуваннях напівпровідників випробовуваним пристроєм є матриця на пластині або кінцева упакована частина. Використовуючи систему підключення, підключіть компоненти до автоматичного або ручного тестового обладнання. Потім випробувальне обладнання живить компонент, подає стимулюючі сигнали, вимірює та оцінює вихід обладнання. Таким чином, тестер визначає, чи відповідає конкретний пристрій, що перевіряється, специфікаціям пристрою.

 

Загалом RF DUT може бути схемою з будь-якою комбінацією та кількістю аналогових і радіочастотних компонентів, транзисторів, резисторів, конденсаторів тощо, придатних для моделювання за допомогою Agilent Circuit Envelope Simulator. Більш складні радіочастотні схеми потребуватимуть більше часу для моделювання та споживатимуть більше пам’яті.

 

Вимоги до часу моделювання та пам’яті випробувального стенду можна розглядати як комбінацію вимірювань випробувального стенду з вимогами найпростішої радіочастотної схеми плюс вимоги до моделювання огинаючої ланцюга цікавого радіочастотного пристрою.

 

RF DUT, підключений до бездротового випробувального стенду, часто можна використовувати з випробувальним стендом для виконання вимірювань за замовчуванням шляхом встановлення параметрів випробувального стенду. Налаштування параметрів вимірювання за замовчуванням доступні для типового RF DUT:

 

• Потрібен вхідний (РЧ) сигнал із постійною несучою частотою радіочастоти. Вихід джерела радіочастотного сигналу випробувального стенду не виробляє радіочастотний сигнал, частота якого змінюється з часом. Проте випробувальний стенд підтримуватиме вихідний сигнал, що містить фазову та частотну модуляцію радіочастотної несучої, яка може бути представлена ​​відповідними змінами огинаючої I та Q на постійній частоті радіочастотної несучої.
• Утворюється вихідний сигнал із постійною несучою радіочастотною частотою. Вхідний сигнал випробувального стенду не повинен містити несучу частоту, частота якої змінюється з часом. Проте випробувальний стенд підтримуватиме вхідні сигнали, які містять фазовий шум радіочастотної несучої або змінний у часі доплерівський зсув радіочастотної несучої. Очікується, що ці збурення сигналу будуть представлені відповідними змінами огинаючої I та Q на постійній несучій радіочастоті.
• Потрібен вхідний сигнал від генератора сигналів з опором джерела 50 Ом.
• Потрібен вхідний сигнал без спектрального віддзеркалення.
• Згенеруйте вихідний сигнал, для якого потрібен зовнішній резистор навантаження 50 Ом.
• Видає вихідний сигнал без спектрального віддзеркалення.
• Покладіться на випробувальний стенд, щоб виконати будь-яку пов’язану з вимірюванням смугову фільтрацію вихідного сигналу RF DUT.

 

Основи передавача AM, які ви повинні знати

 

Передавач, який випромінює AM-сигнал, називається AM-передавачем. Ці передавачі використовуються в діапазонах частот середніх (MW) і коротких (SW) хвиль AM-мовлення. СВ-діапазон має частоти від 550 кГц до 1650 кГц, а ПВ-діапазон має частоти від 3 МГц до 30 МГц.

 

Залежно від потужності передачі використовуються два типи передавачів AM:

 

1. високий рівень
2. низький рівень

 

Передавачі високого рівня використовують модуляцію високого рівня, а передавачі низького рівня використовують модуляцію низького рівня. Вибір між двома схемами модуляції залежить від потужності передачі АМ-передавача. У широкомовних передавачах, потужність передачі яких може бути порядку кіловат, використовується модуляція високого рівня. У передавачах малої потужності, які вимагають лише кілька ват потужності передачі, використовується модуляція низького рівня.

 

Передавачі високого і низького рівня

 

На малюнку нижче показано блок-схему передавачів високого та низького рівнів. Основною відмінністю між двома передавачами є посилення потужності несучого та модульованого сигналів.

 

На малюнку (a) показана блок-схема вдосконаленого передавача AM.

 

Рисунок (а) намальований для передачі звуку. У передачі високого рівня потужність несучої та модульованих сигналів посилюється перед подачею на каскад модулятора, як показано на малюнку (а). При модуляції низького рівня потужність двох вхідних сигналів на каскад модулятора не посилюється. Необхідна потужність передачі отримується від останнього каскаду передавача, підсилювача потужності класу C.

 

Частини рисунка (а) такі:

 

1. Осцилятор несучої
2. Буферний підсилювач
3. Помножувач частоти
4. Підсилювач потужності
5. Аудіоланцюг
6. Модульований підсилювач потужності класу C
7. Осцилятор несучої

 

Несучий генератор генерує несучий сигнал в діапазоні радіочастот. Частота несучої завжди висока. Оскільки важко генерувати високі частоти з хорошою стабільністю частоти, несучі осцилятори генерують дольні частоти з бажаною несучою частотою. Ця підоктава множиться на ступінь помножувача, щоб отримати бажану несучу частоту. Крім того, на цьому етапі можна використовувати кристалічний генератор для генерації низькочастотної несучої з найкращою стабільністю частоти. Потім каскад помножувача частоти збільшує несучу частоту до бажаного значення.

 

Буферний підсилювач

 

Призначення буферного підсилювача двояке. Спочатку він узгоджує вихідний опір несучого генератора з вхідним опором помножувача частоти, наступного ступеня несучого генератора. Потім він ізолює несучий генератор і помножувач частоти.

 

Це необхідно для того, щоб помножувач не споживав великі струми від несучого генератора. Якщо це станеться, частота несучого генератора не буде стабільною.

 

Помножувач частоти

 

Помножена частота несучого сигналу, виробленого генератором несучої, тепер застосовується до помножувача частоти через буферний підсилювач. Цей ступінь також відомий як генератор гармонік. Помножувач частоти створює вищі гармоніки несучої частоти генератора. Помножувач частоти - це налаштована схема, яка налаштовується на несучу частоту, яку необхідно передати.

 

Підсилювач потужності

 

Потім потужність несучого сигналу посилюється в каскаді підсилювача потужності. Це основна вимога до передавача високого рівня. Підсилювачі потужності класу С видають на своїх виходах потужні імпульси струму несучого сигналу.

Аудіоланцюг

 

Аудіосигнал для передачі отримується з мікрофона, як показано на малюнку (а). Підсилювач звукового драйвера підсилює напругу цього сигналу. Це підсилення необхідне для керування аудіопідсилювачами потужності. Далі підсилювач потужності класу A або B підсилює потужність аудіосигналу.

 

Модульований підсилювач класу C

 

Це вихідний каскад передавача. Модульований аудіосигнал і несучий сигнал подаються на цей каскад модуляції після посилення потужності. На цьому етапі відбувається модуляція. Підсилювач класу С також посилює потужність АМ-сигналу до відновленої потужності передачі. Цей сигнал в кінцевому підсумку передається на антену, яка випромінює сигнал у простір передачі.

 

Малюнок (b): Блок-схема передавача AM низького рівня

 

Передавач АМ низького рівня, показаний на малюнку (b), подібний до передавача високого рівня, за винятком того, що потужність несучої та аудіосигналів не підсилюється. Ці два сигнали подаються безпосередньо до модульованого підсилювача потужності класу C.

 

Під час цієї фази відбувається модуляція, і потужність модульованого сигналу посилюється до бажаного рівня потужності передачі. Потім передавальна антена передає сигнал.

 

Сполучення вихідного каскаду і антени

 

Вихідний каскад модульованого підсилювача потужності класу С подає сигнал на передавальну антену. Для передачі максимальної потужності від вихідного каскаду до антени імпеданси двох секцій повинні збігатися. Для цього потрібна відповідна мережа. Збіг між ними має бути ідеальним на всіх частотах передачі. Оскільки потрібне узгодження на різних частотах, у мережі узгодження використовуються котушки індуктивності та конденсатори, які забезпечують різний опір на різних частотах.

 

З використанням цих пасивних компонентів необхідно побудувати відповідну мережу. Як показано на малюнку (c) нижче.

 

Малюнок (c): Подвійна мережа Pi

 

Мережа узгодження, яка використовується для з’єднання вихідного каскаду передавача та антени, називається подвійною мережею π. Мережа показана на малюнку (c). Він складається з двох котушок індуктивності L1 і L2 і двох конденсаторів C1 і C2. Значення цих компонентів вибираються таким чином, щоб вхідний опір мережі був між 1 і 1'. На малюнку (c) показано вихідний опір вихідного каскаду передавача. Крім того, вихідний опір мережі відповідає опору антени.

 

Мережа подвійного π-узгодження також відфільтровує небажані частотні компоненти, які з’являються на виході останнього каскаду передавача. Вихідний сигнал модульованого підсилювача потужності класу С може містити дуже небажані вищі гармоніки, такі як друга та третя гармоніки. Частотна характеристика узгоджувальної мережі встановлюється так, щоб повністю відкидати ці небажані вищі гармоніки, і на антену подається лише потрібний сигнал.