FMUSER RF effektforsterker spenningstestbenk for AM sender effektforsterker (PA) og bufferforsterkertesting

Testing av RF-effektforsterkerkort | AM idriftsettelsesløsning fra FMUSER

 

RF-effektforsterkere og bufferforsterkere er de viktigste delene av AM-sendere og spiller alltid en nøkkelrolle i tidlig design, levering og ettervedlikehold.

 

Disse grunnleggende komponentene muliggjør korrekt overføring av RF-signaler. Avhengig av effektnivået og styrken som kreves av mottakeren for å identifisere og dekode signalet, kan enhver skade føre til at kringkastingssendere får signalforvrengning, redusert strømforbruk og mer.

 

 

For senere overhaling og vedlikehold av kjernekomponentene til kringkastingssendere, er noe viktig testutstyr avgjørende. FMUSERs RF-måleløsning hjelper deg med å verifisere designet ditt gjennom uovertruffen RF-målingsytelse.

 

Hvordan det fungerer

 

Den brukes hovedsakelig til testing når effektforsterkerkortet og bufferforsterkerkortet til AM-senderen ikke kan bekreftes etter reparasjon.

 

 

Egenskaper

 

• Strømforsyningen til testbenken er AC220V, og panelet har en strømbryter. Internt genererte -5V, 40V og 30V leveres av den innebygde byttestrømforsyningen.
• Det er bufferutgangstest Q9-grensesnitt på øvre del av testbenken: J1 og J2, effektforsterkerutgangstest Q9-grensesnitt: J1 og J2, og effektforsterkerspenningsindikator (59C23). J1 og J2 er koblet til det dobbeltintegrerte oscilloskopet.
• Venstre side av den nedre delen av testbenken er bufferforsterkningstestposisjonen, og høyre side er effektforsterkerbretttesten.

 

Instruksjoner

 

• J1: Test strømbryteren
• S1: Forsterkerkorttest og bufferkorttestvelgerbryter
• S3/S4: Test av effektforsterkerkort venstre og høyre slå på signal på eller av.

 

RF-effektforsterker: Hva er det og hvordan fungerer det?

 

I radiofeltet er en RF-effektforsterker (RF PA), eller radiofrekvenseffektforsterker en vanlig elektronisk enhet som brukes til å forsterke og sende ut inngangsinnhold, som ofte uttrykkes som spenning eller effekt, mens RF-effektforsterkerens funksjon er å heve tingene den "absorberer" til et visst nivå og "eksporterer den til omverdenen."

 

Hvordan virker det?

 

Vanligvis er RF-effektforsterkeren innebygd i senderen i form av et kretskort. Selvfølgelig kan RF-effektforsterkeren også være en separat enhet koblet til utgangen på laveffektutgangssenderen gjennom en koaksialkabel. På grunn av den begrensede plassen, hvis du er interessert, velkommen Legg igjen en kommentar, så oppdaterer jeg den en dag i fremtiden :).

 

Betydningen av RF-effektforsterkeren er å oppnå en tilstrekkelig stor RF-utgangseffekt. Dette er fordi, for det første, i front-end-kretsen til senderen, etter at lydsignalet er innført fra lydkildeenheten gjennom datalinjen, vil det bli konvertert til et veldig svakt RF-signal gjennom modulering, men disse svake signaler er ikke nok til å møte den store kringkastingsdekningen. Derfor går disse RF-modulerte signalene gjennom en rekke forsterkning (buffertrinn, mellomforsterkningstrinn, endelig effektforsterkningstrinn) gjennom RF-effektforsterkeren inntil den forsterkes til tilstrekkelig effekt og deretter passeres gjennom det matchende nettverket. Til slutt kan den mates til antennen og stråle ut.

 

For mottakerdrift kan transceiveren eller sender-mottakerenheten ha en intern eller ekstern sende/mottaksbryter (T/R). Jobben til T/R-bryteren er å bytte antennen til senderen eller mottakeren etter behov.

 

Hva er den grunnleggende strukturen til en RF-effektforsterker?

 

De viktigste tekniske indikatorene for RF-effektforsterkere er utgangseffekt og effektivitet. Hvordan forbedre utgangseffekten og effektiviteten er kjernen i designmålene til RF-effektforsterkere.

 

RF-effektforsterkeren har en spesifisert driftsfrekvens, og den valgte driftsfrekvensen må være innenfor frekvensområdet. For en driftsfrekvens på 150 megahertz (MHz), vil en RF-effektforsterker i området 145 til 155 MHz være egnet. En RF-effektforsterker med et frekvensområde på 165 til 175 MHz vil ikke kunne operere på 150 MHz.

 

Vanligvis, i RF-effektforsterkeren, kan grunnfrekvensen eller en viss harmonisk velges av LC-resonanskretsen for å oppnå forvrengningsfri forsterkning. I tillegg til dette bør de harmoniske komponentene i utgangen være så små som mulig for å unngå interferens med andre kanaler.

 

RF-effektforsterkerkretser kan bruke transistorer eller integrerte kretser for å generere forsterkning. I RF-effektforsterkerdesign er målet å ha tilstrekkelig forsterkning til å produsere ønsket utgangseffekt, samtidig som det tillater et midlertidig og lite misforhold mellom senderen og antennemateren og selve antennen. Impedansen til antennemateren og selve antennen er vanligvis 50 ohm.

 

Ideelt sett vil kombinasjonen av antenne og matelinje presentere en ren resistiv impedans ved driftsfrekvensen.

Hvorfor er RF-effektforsterker nødvendig?

 

Som hoveddelen av overføringssystemet er viktigheten av RF-effektforsterkeren selvinnlysende. Vi vet alle at en profesjonell kringkaster ofte inkluderer følgende deler:

 

1. Stivt skall: vanligvis laget av aluminiumslegering, jo høyere pris.
2. Lydinngangskort: brukes hovedsakelig for å få signalinngang fra lydkilden, og koble til senderen og lydkilden med en lydkabel (som XLR, 3.45MM, etc.). Lydinngangskortet er vanligvis plassert på bakpanelet på senderen og er et rektangulært parallellepipedum med et sideforhold på omtrent 4:1.
3. Strømforsyning: Den brukes til strømforsyning. Ulike land har forskjellige strømforsyningsstandarder, som 110V, 220V osv. I noen storskala radiostasjoner er den vanlige strømforsyningen et 3-faset 4-ledningssystem (380V/50Hz) i henhold til standarden. Det er også et industriområde i henhold til standarden, som er forskjellig fra den sivile elektrisitetsstandarden.
4. Kontrollpanel og modulator: vanligvis plassert i den mest iøynefallende posisjonen på frontpanelet til senderen, sammensatt av installasjonspanelet og noen funksjonstaster (knott, kontrolltaster, skjerm, etc.), hovedsakelig brukt til å konvertere lydinngangssignalet inn i RF-signal (veldig svakt).
5. RF effektforsterker: refererer vanligvis til effektforsterkerkortet, som hovedsakelig brukes til å forsterke det svake RF-signalet fra modulasjonsdelen. Den består av et PCB og en serie komplekse komponentetsninger (som RF-inngangslinjer, effektforsterkerbrikker, filtre, etc.), og den er koblet til antennematersystemet gjennom RF-utgangsgrensesnittet.
6. Strømforsyning og vifte: Spesifikasjonene er laget av senderprodusenten, hovedsakelig brukt til strømforsyning og varmeavledning

 

Blant dem er RF-effektforsterkeren den mest kjernen, den dyreste og den delen av senderen som er lettest å brenne, som hovedsakelig bestemmes av hvordan den fungerer: utgangen til RF-effektforsterkeren kobles deretter til en ekstern antenne.

 

De fleste antenner kan stilles inn slik at når de kombineres med materen, gir de den mest ideelle impedansen for senderen. Denne impedanstilpasningen er nødvendig for maksimal kraftoverføring fra senderen til antennen. Antenner har litt forskjellige egenskaper i frekvensområdet. En viktig test er å sikre at den reflekterte energien fra antennen til materen og tilbake til senderen er lav nok. Når impedansmistilpasningen er for høy, kan RF-energien som sendes til antennen returnere til senderen, noe som skaper et høyt stående bølgeforhold (SWR), noe som får sendeeffekten til å forbli i RF-effektforsterkeren, forårsake overoppheting og til og med skade på aktiv. komponenter.

 

Hvis forsterkeren kan ha god ytelse, så kan den bidra mer, noe som reflekterer dens egen "verdi", men hvis det er visse problemer med forsterkeren, så kan den ikke bare etter å ha begynt å jobbe eller virke i en periode lenger Gi ethvert "bidrag", men det kan komme noen uventede "sjokk". Slike "sjokk" er katastrofale for omverdenen eller forsterkeren selv.

 

Bufferforsterker: Hva er det og hvordan fungerer det?

 

Bufferforsterkere brukes i AM-sendere.

 

AM-senderen består av et oscillatortrinn, et buffer- og multiplikatortrinn, et drivertrinn og et modulatortrinn, hvor hovedoscillatoren driver bufferforsterkeren, etterfulgt av buffertrinnet.

 

Stadiet ved siden av oscillatoren kalles en buffer eller bufferforsterker (noen ganger ganske enkelt kalt en buffer) - så kalt fordi den isolerer oscillatoren fra effektforsterkeren.

 

Ifølge Wikipedia er en bufferforsterker en forsterker som gir elektrisk impedanskonvertering fra en krets til en annen for å beskytte signalkilden mot enhver strøm (eller spenning, for en strømbuffer) som lasten kan produsere.

 

Faktisk, på sendersiden, brukes bufferforsterkeren til å isolere hovedoscillatoren fra de andre trinnene i senderen, uten buffer, når effektforsterkeren endres, vil den reflektere tilbake til oscillatoren og få den til å endre frekvens, og hvis oscillasjonen Hvis senderen endrer frekvensen, vil mottakeren miste kontakten med senderen og motta ufullstendig informasjon.

 

Hvordan virker det?

 

Hovedoscillatoren i en AM-sender produserer en stabil sub-harmonisk bærefrekvens. Krystalloscillatoren brukes til å generere denne stabile sub-harmoniske oscillasjonen. Deretter økes frekvensen til ønsket verdi ved hjelp av en harmonisk generator. Bærefrekvensen bør være meget stabil. Enhver endring i denne frekvensen kan forårsake interferens for andre sendestasjoner. Som et resultat vil mottakeren godta programmer fra flere sendere.

 

Avstemte forsterkere som gir høy inngangsimpedans ved hovedoscillatorfrekvensen er bufferforsterkere. Det bidrar til å forhindre enhver endring i laststrømmen. På grunn av den høye inngangsimpedansen ved driftsfrekvensen til hovedoscillatoren, påvirker ikke endringer hovedoscillatoren. Derfor isolerer bufferforsterkeren hovedoscillatoren fra de andre trinnene slik at belastningseffekter ikke endrer frekvensen til hovedoscillatoren.

 

RF Power Amplifier Test Benk: Hva det er og hvordan det fungerer

 

Begrepet "testbenk" bruker et maskinvarebeskrivelsesspråk i digital design for å beskrive testkoden som instansierer DUT og kjører testene.

 

Test benk

 

En testbenk eller testarbeidsbenk er et miljø som brukes til å verifisere riktigheten eller fornuften til et design eller en modell.

 

Begrepet har sin opprinnelse i testing av elektronisk utstyr, der en ingeniør satte seg på en laboratoriebenk, holdt måle- og manipulasjonsverktøy som oscilloskop, multimetre, loddebolter, wirekuttere osv., og manuelt verifisere riktigheten til enheten som testes. (DUT).

 

I sammenheng med programvare eller firmware eller hardware engineering er en testbenk et miljø der et produkt under utvikling testes ved hjelp av programvare og maskinvareverktøy. I noen tilfeller kan programvaren kreve mindre modifikasjoner for å fungere med testbenken, men nøye koding sikrer at endringer enkelt kan angres og ingen feil blir introdusert.

 

En annen betydning av "testbed" er et isolert, kontrollert miljø, veldig likt et produksjonsmiljø, men verken skjult eller synlig for publikum, kunder osv. Det er derfor trygt å gjøre endringer da ingen sluttbruker er involvert.

 

RF-enhet under test (DUT)

 

En enhet under test (DUT) er en enhet som har blitt testet for å fastslå ytelse og ferdigheter. En DUT kan også være en komponent i en større modul eller enhet kalt en enhet under test (UUT). Sjekk DUT for defekter for å sikre at enheten fungerer som den skal. Testen er utformet for å hindre skadede enheter fra å nå markedet, noe som også kan redusere produksjonskostnadene.

 

En enhet under test (DUT), også kjent som en enhet under test (EUT) og en enhet under test (UUT), er en produsert produktinspeksjon som testes når den først produseres eller senere i livssyklusen som en del av pågående funksjonstesting og kalibrering. Dette kan inkludere testing etter reparasjon for å avgjøre om produktet oppfyller de originale produktspesifikasjonene.

 

I halvledertester er enheten som testes en dyse på en wafer eller den endelige pakkede delen. Ved hjelp av tilkoblingssystemet kobler du komponenter til automatisk eller manuelt testutstyr. Testutstyret driver deretter komponenten, gir stimulussignaler, og måler og evaluerer utgangen til utstyret. På denne måten avgjør testeren om den aktuelle enheten som testes oppfyller enhetsspesifikasjonen.

 

Generelt kan en RF DUT være en kretsdesign med hvilken som helst kombinasjon og antall analoge og RF-komponenter, transistorer, motstander, kondensatorer, etc., egnet for simulering med Agilent Circuit Envelope Simulator. Mer komplekse RF-kretser vil ta mer tid å simulere og forbruke mer minne.

 

Testbenk-simuleringstid og minnekrav kan betraktes som en kombinasjon av benchmark-testbenkmålinger med kravene til den enkleste RF-kretsen pluss kretskonvoluttsimuleringskravene til RF DUT av interesse.

 

En RF DUT koblet til en trådløs testbenk kan ofte brukes sammen med testbenken for å utføre standardmålinger ved å stille inn testbenkens parametere. Standardinnstillinger for måleparametere er tilgjengelige for en typisk RF DUT:

 

• Et inngangssignal (RF) med konstant radiofrekvensbærefrekvens er nødvendig. Utgangen fra testbenkens RF-signalkilde produserer ikke et RF-signal hvis RF-bærefrekvens varierer med tiden. Imidlertid vil testbenken støtte et utgangssignal som inneholder RF-bærebølgefase- og frekvensmodulasjon, som kan representeres av passende I- og Q-envelopeendringer ved en konstant RF-bærefrekvens.
• Et utgangssignal med konstant RF-bærefrekvens produseres. Testbenkens inngangssignal må ikke inneholde en bærefrekvens hvis frekvens varierer over tid. Testbenken vil imidlertid støtte inngangssignaler som inneholder RF-bærerfasestøy eller det tidsvarierende Doppler-skiftet til RF-bæreren. Disse signalforstyrrelsene forventes å være representert av passende I- og Q-omhyllingsendringer ved en konstant RF-bærefrekvens.
• Det kreves et inngangssignal fra en signalgenerator med 50 ohm kildemotstand.
• Et inngangssignal uten spektral speiling er nødvendig.
• Generer et utgangssignal som krever en ekstern belastningsmotstand på 50 ohm.
• Gir et utgangssignal uten spektral speiling.
• Stol på testbenken for å utføre enhver målingsrelatert båndpasssignalfiltrering av RF DUT-utgangssignalet.

 

Grunnleggende om AM-sender du bør kjenne til

 

En sender som sender ut et AM-signal kalles en AM-sender. Disse senderne brukes i mellombølge (MW) og kortbølge (SW) frekvensbånd for AM-kringkasting. MW-båndet har frekvenser mellom 550 kHz og 1650 kHz og SW-båndet har frekvenser fra 3 MHz til 30 MHz.

 

De to typene AM-sendere som brukes basert på sendeeffekt er:

 

1. høy level
2. lavt nivå

 

Høynivåsendere bruker høynivåmodulasjon, og lavnivåsendere bruker lavnivåmodulasjon. Valget mellom de to modulasjonsskjemaene avhenger av sendeeffekten til AM-senderen. I kringkastingssendere hvis sendeeffekt kan være i størrelsesorden kilowatt, brukes høynivåmodulasjon. I laveffektsendere som bare krever noen få watt sendeeffekt, brukes lavnivåmodulasjon.

 

Høyt og lavt nivå sendere

 

Figuren nedenfor viser blokkskjemaet for høynivå- og lavnivåsendere. Den grunnleggende forskjellen mellom de to senderne er effektforsterkningen til bærebølgen og modulerte signaler.

 

Figur (a) viser et blokkskjema over en avansert AM-sender.

 

Figur (a) er tegnet for lydoverføring. Ved høynivåoverføring forsterkes kraften til bærebølgen og de modulerte signalene før de tilføres modulatortrinnet, som vist i figur (a). Ved lavnivåmodulasjon forsterkes ikke kraften til de to inngangssignalene til modulatortrinnet. Den nødvendige sendeeffekten hentes fra siste trinn av senderen, klasse C-effektforsterkeren.

 

Delene i figur (a) er:

 

1. Bæreoscillator
2. Bufferforsterker
3. Frekvensmultiplikator
4. Power Amplifier
5. Lydkjede
6. Modulert klasse C effektforsterker
7. Bæreoscillator

 

En bærebølgeoscillator genererer et bæresignal i radiofrekvensområdet. Frekvensen til transportøren er alltid høy. Siden det er vanskelig å generere høye frekvenser med god frekvensstabilitet, genererer bærebølgeoscillatorer submultipler med ønsket bærefrekvens. Denne sub-oktaven multipliseres med multiplikatortrinnet for å oppnå ønsket bærefrekvens. Dessuten kan en krystalloscillator brukes på dette stadiet for å generere en lavfrekvent bærebølge med den beste frekvensstabiliteten. Frekvensmultiplikatortrinnet øker deretter bærefrekvensen til ønsket verdi.

 

Buffer Amp

 

Formålet med bufferforsterkeren er todelt. Den matcher først utgangsimpedansen til bærebølgeoscillatoren med inngangsimpedansen til frekvensmultiplikatoren, neste trinn i bærebølgeoscillatoren. Den isolerer deretter bærebølgeoscillatoren og frekvensmultiplikatoren.

 

Dette er nødvendig for at multiplikatoren ikke skal trekke store strømmer fra bæreoscillatoren. Hvis dette skjer, vil frekvensen til bærebølgeoscillatoren ikke være stabil.

 

Frekvensmultiplikator

 

Den sub-multiplikerte frekvensen til bærebølgesignalet som produseres av bærebølgeoscillatoren tilføres nå frekvensmultiplikatoren gjennom bufferforsterkeren. Dette trinnet er også kjent som en harmonisk generator. Frekvensmultiplikatoren produserer høyere harmoniske av bærebølgeoscillatorfrekvensen. En frekvensmultiplikator er en innstilt krets som stiller inn på bærefrekvensen som må overføres.

 

Effektforsterker

 

Kraften til bæresignalet forsterkes deretter i et effektforsterkertrinn. Dette er et grunnleggende krav for en høynivåsender. Klasse C effektforsterkere gir høyeffekts strømpulser av bæresignalet på utgangene deres.

Lydkjede

 

Lydsignalet som skal overføres hentes fra mikrofonen som vist i figur (a). Lyddriverforsterkeren forsterker spenningen til dette signalet. Denne forsterkningen er nødvendig for å drive lydeffektforsterkere. Deretter forsterker en klasse A eller klasse B effektforsterker kraften til lydsignalet.

 

Modulert klasse C forsterker

 

Dette er utgangstrinnet til senderen. Det modulerte lydsignalet og bæresignalet tilføres dette modulasjonstrinnet etter effektforsterkning. Moduleringen skjer på dette stadiet. Klasse C-forsterkeren forsterker også kraften til AM-signalet til den gjenvunnede sendeeffekten. Dette signalet sendes til slutt til antennen, som sender signalet ut i overføringsrommet.

 

Figur (b): Blokkerdiagram for AM-sender på lavt nivå

 

AM-senderen på lavt nivå vist i figur (b) ligner på høynivåsenderen, bortsett fra at kraften til bærebølgen og lydsignalene ikke forsterkes. Disse to signalene tilføres direkte til den modulerte klasse C effektforsterkeren.

 

Modulasjonen skjer under denne fasen, og effekten til det modulerte signalet forsterkes til ønsket sendeeffektnivå. Senderantennen sender deretter signalet.

 

Kobling av utgangstrinn og antenne

 

Utgangstrinnet til den modulerte klasse C effektforsterkeren mater signalet til senderantennen. For å overføre maksimal effekt fra utgangstrinnet til antennen, må impedansene til de to seksjonene samsvare. For dette kreves et matchende nettverk. Matchingen mellom de to skal være perfekt på alle sendefrekvenser. Siden matching ved forskjellige frekvenser er nødvendig, brukes induktorer og kondensatorer som gir forskjellige impedanser ved forskjellige frekvenser i matchingsnettverket.

 

Et matchende nettverk må konstrueres ved hjelp av disse passive komponentene. Som vist i figur (c) nedenfor.

 

Figur (c): Dual Pi-matchende nettverk

 

Det matchende nettverket som brukes til å koble senderens utgangstrinnet og antennen kalles et dobbelt π-nettverk. Nettverket er vist i figur (c). Den består av to induktorer L1 og L2 og to kondensatorer C1 og C2. Verdiene til disse komponentene er valgt slik at inngangsimpedansen til nettverket er mellom 1 og 1'. Figur (c) er vist for å matche utgangsimpedansen til senderens utgangstrinnet. Videre samsvarer utgangsimpedansen til nettverket med impedansen til antennen.

 

Det doble π-tilpasningsnettverket filtrerer også ut uønskede frekvenskomponenter som vises ved utgangen til det siste trinnet av senderen. Utgangen fra en modulert klasse C effektforsterker kan inneholde svært uønskede høyere harmoniske, slik som andre og tredje harmoniske. Frekvensresponsen til det matchende nettverket er satt til å fullstendig avvise disse uønskede høyere harmoniske og bare det ønskede signalet kobles til antennen.