FMUSER RF teljesítményerősítő feszültség tesztpad az AM adó teljesítményerősítő (PA) és puffererősítő teszteléséhez

RF teljesítményerősítő kártya tesztelése | AM üzembe helyezési megoldás az FMUSER-től

 

Az RF teljesítményerősítők és puffererősítők az AM adók legfontosabb részei, és mindig kulcsszerepet játszanak a korai tervezésben, szállításban és utókarbantartásban.

 

Ezek az alapvető alkatrészek lehetővé teszik az RF jelek helyes továbbítását. A teljesítményszinttől és a vevő által a jel azonosításához és dekódolásához szükséges erősségtől függően bármilyen sérülés jeltorzulást, csökkentett energiafogyasztást stb.

 

 

A műsorszóró adók alapvető összetevőinek későbbi nagyjavításához és karbantartásához néhány fontos tesztelő berendezésre van szükség. Az FMUSER rádiófrekvenciás mérési megoldása páratlan rádiófrekvenciás mérési teljesítményen keresztül segít a terv ellenőrzésében.

 

Hogyan működik

 

Főleg tesztelésre használják, ha az AM adó végerősítő kártyája és puffererősítő kártyája javítás után nem ellenőrizhető.

 

 

Jellemzők

 

• A tesztpad tápellátása AC220V, a panel tápkapcsolóval rendelkezik. A belső előállítású -5V, 40V és 30V feszültséget a beépített kapcsolóüzemű tápegység biztosítja.
• A tesztpad felső részén puffer kimeneti teszt Q9 interfészek találhatók: J1 és J2, teljesítményerősítő kimeneti teszt Q9 interfészek: J1 és J2, valamint teljesítményerősítő feszültségjelző (59C23). A J1 és J2 a kettős beépített oszcilloszkóphoz csatlakozik.
• A próbapad alsó részének bal oldala a puffererősítési teszt pozíciója, a jobb oldala pedig a teljesítményerősítő kártya tesztje.

 

Utasítás

 

• J1: Ellenőrizze a főkapcsolót
• S1: Erősítőkártya teszt és pufferkártya teszt választókapcsoló
• S3/S4: Teljesítményerősítő kártya teszt bal és jobb oldali bekapcsolási jel be- vagy kikapcsolási kiválasztása.

 

RF teljesítményerősítő: mi ez és hogyan működik?

 

A rádiózás területén az RF teljesítményerősítő (RF PA) vagy rádiófrekvenciás teljesítményerősítő egy elterjedt elektronikus eszköz, amelyet a bemeneti tartalom erősítésére és kimenetére használnak, amelyet gyakran feszültségben vagy teljesítményben fejeznek ki, míg az RF teljesítményerősítő funkciója a teljesítmény növelése. azokat a dolgokat, amelyeket "elnyel" egy bizonyos szintig, és "exportálja a külvilágba".

 

Hogyan működik?

 

Általában az RF teljesítményerősítőt áramköri kártya formájában építik be az adóba. Természetesen az RF végerősítő egy különálló eszköz is lehet, amely koaxiális kábelen keresztül kapcsolódik a kis teljesítményű kimeneti adó kimenetére. A helyszűke miatt, ha felkeltettem érdeklődését, szívesen írjon egy megjegyzést, és valamikor a jövőben frissítem :).

 

Az RF teljesítményerősítő jelentősége az, hogy kellően nagy RF kimeneti teljesítményt érjen el. Ennek az az oka, hogy először is az adó előlapi áramkörében, miután az audiojelet az audio forráseszközről az adatvonalon keresztül bemeneti jellé, modulációval nagyon gyenge RF jellé alakítják át, de ezek a gyengék a jelek nem elegendőek a nagyszabású sugárzási lefedettség kielégítéséhez. Ezért ezek az RF modulált jelek egy sorozat erősítésen mennek keresztül (puffer fokozat, közbenső erősítési fokozat, végső teljesítményerősítő fokozat) az RF teljesítményerősítőn keresztül, amíg fel nem erősítik kellő teljesítményre, majd áthaladnak a megfelelő hálózaton. Végül az antennára táplálható és kisugározható.

 

A vevő működéséhez az adó-vevő vagy adó-vevő egység belső vagy külső adó/vevő (T/R) kapcsolóval rendelkezhet. A T/R kapcsoló feladata, hogy szükség szerint átkapcsolja az antennát az adóra vagy a vevőre.

 

Mi az RF teljesítményerősítő alapvető felépítése?

 

Az RF teljesítményerősítők fő műszaki mutatói a kimeneti teljesítmény és a hatékonyság. A kimenő teljesítmény és a hatékonyság javítása az RF teljesítményerősítők tervezési céljainak lényege.

 

Az RF teljesítményerősítő meghatározott működési frekvenciával rendelkezik, és a kiválasztott működési frekvenciának a frekvenciatartományon belül kell lennie. 150 megahertzes (MHz) működési frekvenciához egy 145 és 155 MHz közötti RF teljesítményerősítő lenne megfelelő. A 165 és 175 MHz közötti frekvenciatartományú rádiófrekvenciás teljesítményerősítő nem tud 150 MHz-en működni.

 

Általában az RF teljesítményerősítőben az alapfrekvencia vagy egy bizonyos harmonikus kiválasztható az LC rezonáns áramkörrel a torzításmentes erősítés elérése érdekében. Ezen kívül a kimenet harmonikus összetevőinek a lehető legkisebbnek kell lenniük, hogy elkerüljük a többi csatornával való interferenciát.

 

Az RF teljesítményerősítő áramkörök tranzisztorokat vagy integrált áramköröket használhatnak az erősítés létrehozására. Az RF teljesítményerősítők tervezésénél a cél az, hogy elegendő erősítés álljon rendelkezésre a kívánt kimeneti teljesítmény előállításához, miközben lehetővé teszi az átmeneti és kis eltéréseket az adó és az antenna adagolója, valamint maga az antenna között. Az antenna adagolójának és magának az antennának az impedanciája általában 50 ohm.

 

Ideális esetben az antenna és a tápvezeték kombinációja tisztán rezisztív impedanciát mutat a működési frekvencián.

Miért van szükség RF teljesítményerősítőre?

 

Az adórendszer fő részeként az RF teljesítményerősítő jelentősége magától értetődő. Mindannyian tudjuk, hogy egy professzionális műsorszóró gyakran a következő részekből áll:

 

1. Merev héj: általában alumíniumötvözetből készül, annál magasabb az ár.
2. Audio bemeneti kártya: főleg arra szolgál, hogy jelet kapjon az audioforrástól, és audiokábellel (például XLR, 3.45 mm, stb.) csatlakoztassa az adót az audioforráshoz. Az audio bemeneti kártya általában az adó hátlapján található, és egy téglalap alakú paralelepipedon, amelynek képaránya körülbelül 4:1.
3. Tápellátás: Tápellátásra szolgál. A különböző országokban eltérő tápellátási szabványok érvényesek, például 110 V, 220 V stb. Egyes nagyméretű rádióállomásokon a szabvány szerinti 3 fázisú 4 vezetékes rendszer (380 V/50 Hz) a közös tápegység. A szabvány szerint is ipari terület, ami eltér a polgári villamosenergia-szabványtól.
4. Vezérlőpanel és modulátor: általában az adó előlapján a legszembetűnőbb helyen található, a telepítőpanelből és néhány funkciógombból (gomb, vezérlőgombok, kijelző stb.) áll, amelyek főként az audio bemeneti jel átalakítására szolgálnak. RF jelbe (nagyon halvány).
5. RF teljesítményerősítő: általában a teljesítményerősítő kártyára utal, amelyet főként a modulációs rész gyenge RF jel bemenetének erősítésére használnak. Egy PCB-ből és egy sor összetett komponens-maratból áll (például RF bemeneti vonalak, teljesítményerősítő chipek, szűrők stb.), és az RF kimeneti interfészen keresztül csatlakozik az antenna adagolórendszeréhez.
6. Tápellátás és ventilátor: A specifikációkat a távadó gyártója határozza meg, főként tápellátásra és hőelvezetésre használják

 

Közülük az RF teljesítményerősítő az adó legmagosabb, legdrágább és legkönnyebben égethető része, amit elsősorban a működése határoz meg: az RF végerősítő kimenetét ezután egy külső antennára kötik.

 

A legtöbb antenna úgy hangolható, hogy a feederrel kombinálva a legideálisabb impedanciát biztosítsa az adó számára. Ez az impedanciaillesztés szükséges a maximális teljesítményátvitelhez az adóról az antennára. Az antennák a frekvenciatartományban kissé eltérő jellemzőkkel rendelkeznek. Egy fontos teszt annak biztosítása, hogy az antennáról a betáplálóba és vissza az adóba visszavert energia elég alacsony legyen. Ha az impedancia eltérés túl magas, az antennára küldött rádiófrekvenciás energia visszatérhet az adóba, magas állóhullámarányt (SWR) hozva létre, aminek következtében az adási teljesítmény az RF teljesítményerősítőben marad, ami túlmelegedést és akár az aktív károsodást is okozhat. alkatrészek.

 

Ha az erősítő tud jó teljesítményt nyújtani, akkor többet tud hozzájárulni, ami a saját "értékét" tükrözi, de ha bizonyos problémák vannak az erősítővel, akkor a működés megkezdése vagy egy ideig tartó működés után nem csak hosszabb Adjon meg bármilyen "hozzájárulást", de előfordulhat néhány váratlan "sokk". Az ilyen "sokkok" katasztrofálisak a külvilágra vagy az erősítőre nézve.

 

Puffer erősítő: mi ez és hogyan működik?

 

Az AM adókban puffererősítőket használnak.

 

Az AM adó egy oszcillátor fokozatból, egy puffer és egy szorzófokozatból, egy meghajtó fokozatból és egy modulátor fokozatból áll, ahol a fő oszcillátor táplálja a puffererősítőt, majd a pufferfokozat.

 

Az oszcillátor melletti fokozatot puffernek vagy puffererősítőnek (néha egyszerűen puffernek) nevezik – azért nevezik így, mert elválasztja az oszcillátort a teljesítményerősítőtől.

 

A Wikipédia szerint a puffererősítő olyan erősítő, amely elektromos impedanciát alakít át egyik áramkörről a másikra, hogy megvédje a jelforrást a terhelés által generált minden áramtól (vagy feszültségtől).

 

Valójában az adó oldalán a puffererősítő a fő oszcillátor leválasztására szolgál az adó többi fokozatától, puffer nélkül, amint a teljesítményerősítő megváltozik, visszaverődik az oszcillátorra, és frekvenciaváltást okoz. és ha az oszcilláció Ha az adó megváltoztatja a frekvenciát, a vevő elveszti a kapcsolatot az adóval és hiányos információkat kap.

 

Hogyan működik?

 

Az AM adók fő oszcillátora stabil szubharmonikus vivőfrekvenciát állít elő. A kristályoszcillátor ezt a stabil szubharmonikus rezgést generálja. Ezt követően egy harmonikus generátor segítségével a frekvenciát a kívánt értékre növeljük. A vivőfrekvenciának nagyon stabilnak kell lennie. Ennek a frekvenciának bármilyen változása interferenciát okozhat más adóállomásokon. Ennek eredményeként a vevő több adóról is fogad programokat.

 

A hangolt erősítők, amelyek nagy bemeneti impedanciát biztosítanak a fő oszcillátor frekvenciáján, puffererősítők. Segít megelőzni a terhelési áram változását. A fő oszcillátor működési frekvenciáján lévő nagy bemeneti impedanciája miatt a változások nem érintik a fő oszcillátort. Ezért a puffererősítő elszigeteli a fő oszcillátort a többi fokozattól, így a terhelési hatások nem változtatják meg a fő oszcillátor frekvenciáját.

 

RF teljesítményerősítő tesztpad: mi ez és hogyan működik

 

A "tesztpad" kifejezés egy hardverleíró nyelvet használ a digitális tervezésben a DUT-t példányosító és a teszteket futtató tesztkód leírására.

 

Teszt pad

 

A tesztpad vagy teszt munkapad egy olyan környezet, amelyet egy terv vagy modell helyességének vagy épelméjűségének ellenőrzésére használnak.

 

A kifejezés az elektronikai berendezések teszteléséből származik, ahol a mérnök egy laboratóriumi padon ül, mérő- és manipulációs eszközöket, például oszcilloszkópokat, multimétereket, forrasztópákákat, huzalvágókat stb., és manuálisan ellenőrizte a vizsgált eszköz helyességét. (DUT).

 

Szoftver- vagy firmware- vagy hardverfejlesztéssel összefüggésben a tesztpad olyan környezet, amelyben a fejlesztés alatt álló terméket szoftver- és hardvereszközök segítségével tesztelik. Egyes esetekben a szoftver kisebb módosításokat igényelhet, hogy működjön a tesztpaddal, de a gondos kódolás biztosítja, hogy a változtatások könnyen visszavonhatók, és ne kerüljenek be hibák.

 

A „tesztpad” másik jelentése egy elszigetelt, ellenőrzött környezet, amely nagyon hasonlít a termelési környezethez, de nem rejtőzik, és nem is látható a nyilvánosság, az ügyfelek stb. számára. Ezért biztonságos a változtatások végrehajtása, mivel nincs benne végfelhasználó.

 

RF eszköz tesztelés alatt (DUT)

 

A tesztelt eszköz (DUT) olyan eszköz, amelyet teszteltek a teljesítmény és a jártasság meghatározására. A DUT egy nagyobb modul vagy egység komponense is lehet, amelyet tesztelés alatt álló egységnek (UUT) neveznek. Ellenőrizze a DUT-t, hogy vannak-e hibák, hogy megbizonyosodjon arról, hogy az eszköz megfelelően működik. A teszt célja, hogy megakadályozza a sérült eszközök piacra kerülését, ami a gyártási költségeket is csökkentheti.

 

A tesztelt eszköz (DUT), más néven tesztelt eszköz (EUT) és tesztelt egység (UUT), egy gyártott termékellenőrzés, amelyet az első gyártáskor vagy életciklusának későbbi szakaszában tesztelnek a folyamatban lévő funkcionális tesztelés részeként. és kalibrálás. Ez magában foglalhatja a javítás utáni tesztelést annak megállapítására, hogy a termék megfelel-e az eredeti termékspecifikációknak.

 

A félvezető teszteknél a vizsgált eszköz egy szeleten vagy a véglegesen becsomagolt részen lévő szerszám. A csatlakozórendszer segítségével csatlakoztassa az alkatrészeket az automatikus vagy kézi vizsgálóberendezéshez. A tesztberendezés ezután táplálja az alkatrészt, ingerjeleket ad, valamint méri és értékeli a berendezés kimenetét. Ily módon a tesztelő megállapítja, hogy a vizsgált eszköz megfelel-e az eszköz specifikációinak.

 

Általánosságban elmondható, hogy az RF DUT lehet egy olyan áramkör, amely analóg és RF komponensek, tranzisztorok, ellenállások, kondenzátorok stb. tetszőleges kombinációját és számát tartalmazza, és alkalmas az Agilent Circuit Envelope Simulator szimulátorral történő szimulációra. A bonyolultabb RF áramkörök szimulációja több időt vesz igénybe, és több memóriát fogyaszt.

 

A tesztpadi szimuláció idő- és memóriaigénye a benchmark tesztpadi mérések és a legegyszerűbb RF áramkör követelményei, valamint az érdeklődésre számot tartó RF DUT áramköri burkológörbe szimulációs követelményei kombinációjaként fogható fel.

 

A vezeték nélküli tesztpadhoz csatlakoztatott RF DUT gyakran használható a tesztpaddal az alapértelmezett mérések elvégzésére a tesztpad paramétereinek beállításával. A mérési paraméterek alapértelmezett beállításai elérhetőek egy tipikus RF DUT esetén:

 

• Állandó rádiófrekvenciás vivőfrekvenciás bemeneti (RF) jelre van szükség. A tesztpad RF jelforrásának kimenete nem állít elő olyan RF jelet, amelynek RF vivőfrekvenciája idővel változik. A tesztpad azonban támogatni fog egy RF vivőfázis- és frekvenciamodulációt tartalmazó kimeneti jelet, amely megfelelő I és Q burkológörbe változtatásokkal reprezentálható állandó RF vivőfrekvencián.
• Állandó RF vivőfrekvenciájú kimeneti jel keletkezik. A próbapad bemeneti jele nem tartalmazhat olyan vivőfrekvenciát, amelynek frekvenciája idővel változik. A tesztpad azonban támogatja az RF vivőfáziszajt vagy az RF vivő időben változó Doppler-eltolását tartalmazó bemeneti jeleket. Ezeket a jelperturbációkat várhatóan megfelelő I és Q burkológörbe-változások jelentik állandó RF vivőfrekvencián.
• Egy 50 ohmos forrásellenállású jelgenerátor bemeneti jele szükséges.
• Bemeneti jel spektrális tükrözés nélkül szükséges.
• Olyan kimeneti jelet állítson elő, amelyhez 50 ohmos külső terhelési ellenállás szükséges.
• Kimeneti jelet állít elő spektrális tükrözés nélkül.
• Bízzon a tesztpadra az RF DUT kimeneti jel méréssel kapcsolatos sávszűrésének végrehajtásához.

 

Az AM adó alapjai, amelyeket tudnia kell

 

Az AM jelet kibocsátó adót AM jeladónak nevezzük. Ezeket az adókat az AM műsorszórás középhullámú (MW) és rövidhullámú (SW) frekvenciasávjában használják. Az MW sáv 550 kHz és 1650 kHz közötti, az SW sáv 3 MHz és 30 MHz közötti frekvenciákkal rendelkezik.

 

Az adási teljesítmény alapján kétféle AM ​​adót használnak:

 

1. magas szint
2. alacsony szint

 

A magas szintű adók magas szintű, az alacsony szintű adók alacsony szintű modulációt használnak. A két modulációs séma közötti választás az AM adó adási teljesítményétől függ. Azokban a broadcast adókban, amelyek adási teljesítménye kilowatt nagyságrendű lehet, magas szintű modulációt alkalmaznak. Az alacsony teljesítményű adókban, amelyek csak néhány watt adási teljesítményt igényelnek, alacsony szintű modulációt alkalmaznak.

 

Magas és alacsony szintű adók

 

Az alábbi ábra a magas és alacsony szintű adók blokkdiagramját mutatja. Az alapvető különbség a két adó között a vivő és a modulált jelek teljesítményerősítése.

 

Az (a) ábra egy fejlett AM adó blokkvázlatát mutatja.

 

Az (a) ábra hangátvitelhez készült. Magas szintű átvitelnél a vivő és a modulált jelek teljesítményét felerősítik, mielőtt a modulátor fokozatra alkalmaznák, amint az az (a) ábrán látható. Alacsony szintű moduláció esetén a modulátor fokozat két bemeneti jelének teljesítménye nem erősödik. A szükséges adási teljesítményt az adó utolsó fokozatától, a C osztályú teljesítményerősítőtől kapjuk.

 

Az a) ábra részei:

 

1. Carrier Oszcillátor
2. Előütemű erősítő
3. Frekvenciaszorzó
4. Erősítő
5. Audio lánc
6. Modulált C osztályú teljesítményerősítő
7. Carrier Oszcillátor

 

Egy vivőoszcillátor vivőjelet generál a rádiófrekvenciás tartományban. A hordozó frekvenciája mindig magas. Mivel nehéz jó frekvenciastabilitás mellett magas frekvenciákat előállítani, a vivőoszcillátorok a kívánt vivőfrekvenciás részmultipokat generálnak. Ezt az aloktávot megszorozzuk a szorzófokozattal, hogy megkapjuk a kívánt vivőfrekvenciát. Ebben a szakaszban kristályoszcillátor is használható a legjobb frekvenciastabilitású alacsony frekvenciájú vivő létrehozására. A frekvenciaszorzó fokozat ezután a kívánt értékre növeli a vivőfrekvenciát.

 

Puffer Amp

 

A puffererősítő célja kettős. Először egyezteti a vivőoszcillátor kimeneti impedanciáját a frekvenciaszorzó bemeneti impedanciájával, a vivőoszcillátor következő fokozatával. Ezután leválasztja a vivőoszcillátort és a frekvenciaszorzót.

 

Erre azért van szükség, hogy a szorzó ne vegyen fel nagy áramokat a vivőoszcillátorból. Ha ez megtörténik, a vivőoszcillátor frekvenciája nem lesz stabil.

 

Frekvenciaszorzó

 

A vivőoszcillátor által előállított vivőjel felszorzott frekvenciája most a puffererősítőn keresztül a frekvenciaszorzóra kerül. Ezt a fokozatot harmonikus generátornak is nevezik. A frekvenciaszorzó a vivőoszcillátor frekvenciájának magasabb harmonikusait állítja elő. A frekvenciaszorzó egy hangolt áramkör, amely az átvitelre szoruló vivőfrekvenciára hangol.

 

Teljesítmény erősítő

 

A vivőjel teljesítményét ezután egy teljesítményerősítő fokozatban felerősítik. Ez alapkövetelmény egy magas szintű adó esetében. A C osztályú teljesítményerősítők nagy teljesítményű áramimpulzusokat bocsátanak ki a vivőjelből a kimeneteiken.

Audio lánc

 

A továbbítandó hangjelet a mikrofonból kapjuk, az (a) ábrán látható módon. Az audio meghajtó erősítő felerősíti ennek a jelnek a feszültségét. Ez az erősítés szükséges az audio teljesítményerősítők meghajtásához. Ezután egy A vagy B osztályú teljesítményerősítő erősíti fel az audiojel teljesítményét.

 

Modulált C osztályú erősítő

 

Ez az adó kimeneti fokozata. A modulált audiojel és a vivőjel teljesítményerősítés után kerül erre a modulációs fokozatra. A moduláció ebben a szakaszban történik. A C osztályú erősítő az AM jel teljesítményét is felerősíti a visszanyert adási teljesítményre. Ez a jel végül az antennához kerül, amely a jelet az átviteli térbe sugározza.

 

(b) ábra: Alacsony szintű AM adó blokkdiagramja

 

A (b) ábrán látható alacsony szintű AM adó hasonló a magas szintű adóhoz, azzal a különbséggel, hogy a vivő és az audiojelek teljesítménye nincs felerősítve. Ez a két jel közvetlenül a modulált C osztályú teljesítményerősítőre kerül.

 

A moduláció ebben a fázisban történik, és a modulált jel teljesítményét a kívánt adási teljesítményszintre erősítik. Ezután az adóantenna továbbítja a jelet.

 

A végfok és az antenna csatolása

 

A modulált C osztályú teljesítményerősítő kimeneti fokozata táplálja a jelet az adóantennához. A maximális teljesítmény átviteléhez a végfokozatról az antennára, a két szakasz impedanciájának meg kell egyeznie. Ehhez egy megfelelő hálózatra van szükség. A kettő közötti egyezésnek tökéletesnek kell lennie minden adási frekvencián. Mivel különböző frekvenciákon történő illesztésre van szükség, az illesztési hálózatban különböző frekvenciákon eltérő impedanciát biztosító tekercseket és kondenzátorokat használnak.

 

Ezeknek a passzív összetevőknek a felhasználásával megfelelő hálózatot kell felépíteni. Az alábbi (c) ábrán látható módon.

 

(c) ábra: Dual Pi illesztési hálózat

 

Az adó kimeneti fokozatának és az antennának az összekapcsolására használt illesztő hálózatot kettős π hálózatnak nevezik. A hálózat a (c) ábrán látható. Két L1 és L2 induktorból és két C1 és C2 kondenzátorból áll. Ezen összetevők értékeit úgy választjuk meg, hogy a hálózat bemeneti impedanciája 1 és 1' között legyen. A (c) ábra az adó kimeneti fokozatának kimeneti impedanciájához igazodik. Ezenkívül a hálózat kimeneti impedanciája megegyezik az antenna impedanciájával.

 

A kettős π illesztő hálózat kiszűri a nem kívánt frekvenciakomponenseket is, amelyek az adó utolsó fokozatának kimenetén jelennek meg. A modulált C osztályú teljesítményerősítők kimenete tartalmazhat rendkívül nemkívánatos magasabb harmonikusokat, például második és harmadik felharmonikusokat. Az illesztő hálózat frekvenciaválasza úgy van beállítva, hogy teljesen elutasítsa ezeket a nem kívánt magasabb harmonikusokat, és csak a kívánt jelet csatolja az antennához.