Banc de prova de tensió de l'amplificador de potència RF FMUSER per a proves d'amplificador de potència (PA) i amplificador de memòria intermèdia del transmissor AM

Proves de la placa de l'amplificador de potència de RF | Solució de posada en servei AM de FMUSER

 

Els amplificadors de potència de RF i els amplificadors de memòria intermèdia són les parts més importants dels transmissors AM i sempre tenen un paper clau en el disseny inicial, el lliurament i el manteniment posterior.

 

Aquests components bàsics permeten la correcta transmissió de senyals de RF. Depenent del nivell de potència i de la força requerida pel receptor per identificar i descodificar el senyal, qualsevol dany pot deixar els transmissors d'emissió amb distorsió del senyal, consum d'energia reduït i molt més.

 

 

Per a la revisió i el manteniment posteriors dels components bàsics dels transmissors de radiodifusió, són essencials alguns equips de prova importants. La solució de mesura de RF de FMUSER us ajuda a verificar el vostre disseny mitjançant un rendiment de mesura de RF inigualable.

 

Com funciona?

 

S'utilitza principalment per provar quan la placa amplificadora de potència i la placa amplificadora de memòria intermèdia del transmissor AM no es poden confirmar després de la reparació.

 

 

Característiques

 

• La font d'alimentació del banc de proves és de 220 V CA i el panell té un interruptor d'alimentació. -5v, 40v i 30v generats internament són proporcionats per la font d'alimentació de commutació integrada.
• Hi ha interfícies de prova de sortida de buffer Q9 a la part superior del banc de proves: J1 i J2, interfícies de prova de sortida de l'amplificador de potència Q9: J1 i J2 i indicador de tensió de l'amplificador de potència (59C23). J1 i J2 estan connectats a l'oscil·loscopi de doble integració.
• El costat esquerre de la part inferior del banc de proves és la posició de prova d'amplificació del buffer, i el costat dret és la prova de la placa de l'amplificador de potència.

 

instruccions

 

• J1: prova l'interruptor d'alimentació
• S1: Interruptor selector de prova de la placa amplificadora i la prova de la placa d'amortiment
• S3/S4: prova de la placa amplificadora de potència, selecció d'encesa o apagada del senyal d'encesa a l'esquerra i a la dreta.

 

Amplificador de potència de RF: què és i com funciona?

 

En el camp de la ràdio, un amplificador de potència de RF (RF PA) o un amplificador de potència de radiofreqüència és un dispositiu electrònic comú que s'utilitza per amplificar i emetre contingut d'entrada, que sovint s'expressa com a tensió o potència, mentre que la funció de l'amplificador de potència de RF és augmentar les coses que "absorbeix" fins a un cert nivell i "l'exporta al món exterior".

 

Com funciona?

 

Normalment, l'amplificador de potència de RF està integrat al transmissor en forma de placa de circuit. Per descomptat, l'amplificador de potència de RF també pot ser un dispositiu separat connectat a la sortida del transmissor de sortida de baixa potència mitjançant un cable coaxial. A causa de l'espai limitat, si esteu interessats, benvingut, deixeu un comentari i l'actualitzaré algun dia en el futur :).

 

La importància de l'amplificador de potència de RF és obtenir una potència de sortida de RF prou gran. Això es deu al fet que, en primer lloc, al circuit frontal del transmissor, després que el senyal d'àudio s'introdueixi des del dispositiu font d'àudio a través de la línia de dades, es convertirà en un senyal de RF molt feble mitjançant la modulació, però aquests febles. els senyals no són suficients per satisfer la cobertura de transmissió a gran escala. Per tant, aquests senyals modulats de RF passen per una sèrie d'amplificació (etapa de memòria intermèdia, etapa d'amplificació intermèdia, etapa d'amplificació de potència final) a través de l'amplificador de potència de RF fins que s'amplifica a una potència suficient i després passa per la xarxa de concordança. Finalment, es pot alimentar a l'antena i radiar.

 

Per al funcionament del receptor, el transceptor o la unitat transmissor-receptora pot tenir un interruptor de transmissió/recepció (T/R) intern o extern. La funció de l'interruptor T/R és canviar l'antena al transmissor o receptor segons sigui necessari.

 

Quina és l'estructura bàsica d'un amplificador de potència de RF?

 

Els principals indicadors tècnics dels amplificadors de potència de RF són la potència de sortida i l'eficiència. Com millorar la potència i l'eficiència de sortida és el nucli dels objectius de disseny dels amplificadors de potència de RF.

 

L'amplificador de potència de RF té una freqüència de funcionament especificada i la freqüència de funcionament seleccionada ha d'estar dins del seu rang de freqüències. Per a una freqüència de funcionament de 150 megahertz (MHz), seria adequat un amplificador de potència de RF en el rang de 145 a 155 MHz. Un amplificador de potència de RF amb un rang de freqüències de 165 a 175 MHz no podrà funcionar a 150 MHz.

 

Normalment, a l'amplificador de potència de RF, el circuit ressonant LC pot seleccionar la freqüència fonamental o un determinat harmònic per aconseguir una amplificació sense distorsions. A més d'això, els components harmònics de la sortida han de ser tan petits com sigui possible per evitar interferències amb altres canals.

 

Els circuits amplificadors de potència de RF poden utilitzar transistors o circuits integrats per generar amplificació. En el disseny de l'amplificador de potència de RF, l'objectiu és tenir una amplificació suficient per produir la potència de sortida desitjada, alhora que permet un desajust temporal i petit entre el transmissor i l'alimentador d'antena i la pròpia antena. La impedància de l'alimentació de l'antena i de la pròpia antena sol ser de 50 ohms.

 

Idealment, la combinació d'antena i línia d'alimentació presentarà una impedància purament resistiva a la freqüència de funcionament.

Per què és necessari un amplificador de potència de RF?

 

Com a part principal del sistema de transmissió, la importància de l'amplificador de potència de RF és evident. Tots sabem que un transmissor d'emissió professional sovint inclou les parts següents:

 

1. Carcassa rígida: generalment feta d'aliatge d'alumini, més alt és el preu.
2. Placa d'entrada d'àudio: s'utilitza principalment per obtenir l'entrada de senyal de la font d'àudio i connectar el transmissor i la font d'àudio mitjançant un cable d'àudio (com ara XLR, 3.45 mm, etc.). La placa d'entrada d'àudio se sol col·locar al panell posterior del transmissor i és un paral·lelepípede rectangular amb una relació d'aspecte d'aproximadament 4:1.
3. Font d'alimentació: S'utilitza per a l'alimentació. Els diferents països tenen diferents estàndards d'alimentació, com ara 110V, 220V, etc. En algunes estacions de ràdio a gran escala, la font d'alimentació comuna és un sistema de 3 fils de 4 fases (380V/50Hz) segons l'estàndard. També és un sòl industrial segons la norma, que és diferent de la norma d'electricitat civil.
4. Panell de control i modulador: generalment situat a la posició més destacada del panell frontal de l'emissor, compost pel panell d'instal·lació i algunes tecles de funció (mantell, tecles de control, pantalla, etc.), s'utilitzen principalment per convertir el senyal d'entrada d'àudio. en senyal de RF (molt feble).
5. Amplificador de potència de RF: normalment es refereix a la placa amplificadora de potència, que s'utilitza principalment per amplificar l'entrada feble del senyal de RF de la part de modulació. Consisteix en un PCB i una sèrie de gravats de components complexos (com ara línies d'entrada de RF, xips d'amplificadors de potència, filtres, etc.) i està connectat al sistema d'alimentació d'antena mitjançant la interfície de sortida de RF.
6. Font d'alimentació i ventilador: les especificacions les fa el fabricant del transmissor, que s'utilitzen principalment per a l'alimentació i la dissipació de calor.

 

Entre ells, l'amplificador de potència de RF és la part més bàsica, la més cara i la part més fàcil de cremar del transmissor, que es determina principalment per com funciona: la sortida de l'amplificador de potència de RF es connecta a una antena externa.

 

La majoria de les antenes es poden sintonitzar de manera que quan es combinen amb l'alimentador, proporcionin la impedància més ideal per al transmissor. Aquesta concordança d'impedància és necessària per a la màxima transferència de potència del transmissor a l'antena. Les antenes tenen característiques lleugerament diferents en el rang de freqüències. Una prova important és assegurar-se que l'energia reflectida de l'antena a l'alimentador i de tornada al transmissor és prou baixa. Quan el desajust d'impedància és massa alt, l'energia de RF enviada a l'antena pot tornar al transmissor, creant una alta relació d'ona estacionària (SWR), fent que la potència de transmissió es mantingui a l'amplificador de potència de RF, provocant un sobreescalfament i fins i tot danys a l'actiu. components.

 

Si l'amplificador pot tenir un bon rendiment, pot aportar més, cosa que reflecteix el seu propi "valor", però si hi ha certs problemes amb l'amplificador, després de començar a funcionar o treballar durant un període de temps, no només pot no ja Proporcioneu qualsevol "contribució", però pot haver-hi alguns "xocs" inesperats. Aquests "xocs" són desastrosos per al món exterior o per al propi amplificador.

 

Amplificador buffer: què és i com funciona?

 

Els amplificadors buffer s'utilitzen en transmissors AM.

 

El transmissor AM consta d'una etapa d'oscil·lador, una etapa de buffer i multiplicador, una etapa de controlador i una etapa de modulador, on l'oscil·lador principal alimenta l'amplificador de memòria intermèdia, seguit de l'etapa de memòria intermèdia.

 

L'escenari al costat de l'oscil·lador s'anomena amplificador de memòria intermèdia o amplificador de memòria intermèdia (de vegades simplement anomenat buffer), anomenat així perquè aïlla l'oscil·lador de l'amplificador de potència.

 

Segons la Viquipèdia, un amplificador de memòria intermèdia és un amplificador que proporciona la conversió d'impedància elèctrica d'un circuit a un altre per tal de protegir la font del senyal de qualsevol corrent (o tensió, per a un buffer de corrent) que la càrrega pugui produir.

 

De fet, al costat del transmissor, l'amplificador de memòria intermèdia s'utilitza per aïllar l'oscil·lador principal de les altres etapes del transmissor, sense el buffer, un cop canvia l'amplificador de potència, es reflectirà de nou a l'oscil·lador i farà que canviï la freqüència, i si l'oscil·lació Si l'emissor canvia la freqüència, el receptor perdrà el contacte amb l'emissor i rebrà informació incompleta.

 

Com funciona?

 

L'oscil·lador principal d'un transmissor AM produeix una freqüència portadora subharmònica estable. L'oscil·lador de cristall s'utilitza per generar aquesta oscil·lació subharmònica estable. Després d'això, la freqüència s'incrementa fins al valor desitjat mitjançant un generador d'harmònics. La freqüència de la portadora hauria de ser molt estable. Qualsevol canvi en aquesta freqüència pot causar interferències a altres estacions de transmissió. Com a resultat, el receptor acceptarà programes de diversos transmissors.

 

Els amplificadors afinats que proporcionen una alta impedància d'entrada a la freqüència de l'oscil·lador principal són amplificadors de memòria intermèdia. Ajuda a evitar qualsevol canvi en el corrent de càrrega. A causa de la seva alta impedància d'entrada a la freqüència de funcionament de l'oscil·lador principal, els canvis no afecten l'oscil·lador principal. Per tant, l'amplificador de memòria intermèdia aïlla l'oscil·lador principal de les altres etapes perquè els efectes de càrrega no modifiquin la freqüència de l'oscil·lador principal.

 

Banc de proves d'amplificadors de potència de RF: què és i com funciona

 

El terme "banc de proves" utilitza un llenguatge de descripció de maquinari en disseny digital per descriure el codi de prova que crea una instancia del DUT i executa les proves.

 

Banc de proves

 

Un banc de proves o banc de proves és un entorn utilitzat per verificar la correcció o la seny d'un disseny o model.

 

El terme es va originar en les proves d'equips electrònics, on un enginyer s'asseia en un banc de laboratori, sostenia eines de mesura i manipulació com oscil·loscopis, multímetres, soldadors, talladors de filferro, etc., i verificava manualment la correcció del dispositiu sota prova. (DUT).

 

En el context de l'enginyeria de programari o microprogramari o maquinari, un banc de proves és un entorn en el qual un producte en desenvolupament es prova amb l'ajuda d'eines de programari i maquinari. En alguns casos, el programari pot requerir modificacions menors per funcionar amb el banc de proves, però una codificació acurada garanteix que els canvis es puguin desfer fàcilment i que no s'introdueixin errors.

 

Un altre significat de "banc de proves" és un entorn aïllat i controlat, molt semblant a un entorn de producció, però que no s'amaga ni és visible per al públic, clients, etc. Per tant, és segur fer canvis ja que no hi intervenen cap usuari final.

 

Dispositiu de RF en prova (DUT)

 

Un dispositiu en prova (DUT) és un dispositiu que s'ha provat per determinar el rendiment i la competència. Un DUT també pot ser un component d'un mòdul o unitat més gran anomenat unitat en prova (UUT). Comproveu si hi ha defectes al DUT per assegurar-vos que el dispositiu funciona correctament. La prova està dissenyada per evitar que els dispositius danyats arribin al mercat, cosa que també pot reduir els costos de fabricació.

 

Un dispositiu en prova (DUT), també conegut com a dispositiu en prova (EUT) i unitat en prova (UUT), és una inspecció de producte fabricat que es prova quan es fa per primera vegada o més tard en el seu cicle de vida com a part de les proves funcionals en curs. i calibratge. Això pot incloure proves posteriors a la reparació per determinar si el producte funciona segons les especificacions originals del producte.

 

En les proves de semiconductors, el dispositiu a prova és una matriu sobre una hòstia o la peça final empaquetada. Utilitzant el sistema de connexió, connecteu components a equips de prova automàtics o manuals. A continuació, l'equip de prova alimenta el component, proporciona senyals d'estímul i mesura i avalua la sortida de l'equip. D'aquesta manera, el verificador determina si el dispositiu en particular sota prova compleix les especificacions del dispositiu.

 

En general, un DUT de RF pot ser un disseny de circuit amb qualsevol combinació i nombre de components analògics i de RF, transistors, resistències, condensadors, etc., adequats per a la simulació amb el simulador d'envoltura de circuits Agilent. Els circuits de RF més complexos trigaran més temps a simular i consumir més memòria.

 

El temps de simulació del banc de proves i els requisits de memòria es poden considerar com una combinació de mesures del banc de proves de referència amb els requisits del circuit de RF més simple més els requisits de simulació de l'envoltura del circuit del DUT de RF d'interès.

 

Sovint es pot utilitzar un DUT RF connectat a un banc de proves sense fil amb el banc de proves per realitzar mesures predeterminades mitjançant la configuració dels paràmetres del banc de proves. Els paràmetres de mesura per defecte estan disponibles per a un DUT de RF típic:

 

• Es requereix un senyal d'entrada (RF) amb una freqüència portadora de radiofreqüència constant. La sortida de la font de senyal de RF del banc de proves no produeix un senyal de RF la freqüència portadora de RF del qual varia amb el temps. No obstant això, el banc de proves admetrà un senyal de sortida que contingui una modulació de freqüència i fase de portadora de RF, que es pot representar mitjançant canvis d'embolcall I i Q adequats a una freqüència de portadora de RF constant.
• Es produeix un senyal de sortida amb una freqüència portadora de RF constant. El senyal d'entrada del banc de proves no ha de contenir una freqüència portadora la freqüència de la qual varia amb el temps. Tanmateix, el banc de proves admetrà senyals d'entrada que continguin soroll de fase del portador de RF o el desplaçament Doppler variable en el temps del portador de RF. S'espera que aquestes pertorbacions del senyal estiguin representades per canvis adequats d'embolcall I i Q a una freqüència portadora de RF constant.
• Es requereix un senyal d'entrada d'un generador de senyal amb una resistència de font de 50 ohms.
• Es requereix un senyal d'entrada sense reflex espectral.
• Genereu un senyal de sortida que requereixi una resistència de càrrega externa de 50 ohms.
• Produeix un senyal de sortida sense reflex espectral.
• Confieu en el banc de proves per realitzar qualsevol filtratge de senyal de pas de banda relacionat amb la mesura del senyal de sortida RF DUT.

 

Conceptes bàsics del transmissor AM que hauríeu de conèixer

 

Un transmissor que emet un senyal AM s'anomena transmissor AM. Aquests transmissors s'utilitzen a les bandes de freqüència d'ona mitjana (MW) i d'ona curta (SW) de la radiodifusió AM. La banda MW té freqüències entre 550 kHz i 1650 kHz i la banda SW té freqüències de 3 MHz a 30 MHz.

 

Els dos tipus de transmissors AM utilitzats en funció de la potència de transmissió són:

 

1. alt nivell
2. nivell baix

 

Els transmissors d'alt nivell utilitzen modulació d'alt nivell i els transmissors de baix nivell utilitzen modulació de baix nivell. L'elecció entre els dos esquemes de modulació depèn de la potència de transmissió del transmissor AM. En els transmissors d'emissió la potència de transmissió dels quals pot ser de l'ordre dels quilowatts, s'utilitza la modulació d'alt nivell. En transmissors de baixa potència que només requereixen uns pocs watts de potència de transmissió, s'utilitza la modulació de baix nivell.

 

Transmissors d'alt i baix nivell

 

La figura següent mostra el diagrama de blocs dels transmissors d'alt nivell i de baix nivell. La diferència bàsica entre els dos transmissors és l'amplificació de potència de la portadora i els senyals modulats.

 

La figura (a) mostra un diagrama de blocs d'un transmissor AM avançat.

 

La figura (a) està dibuixada per a la transmissió d'àudio. En la transmissió d'alt nivell, la potència de la portadora i dels senyals modulats s'amplifica abans d'aplicar-se a l'etapa del modulador, tal com es mostra a la figura (a). En la modulació de baix nivell, la potència dels dos senyals d'entrada a l'etapa del modulador no s'amplifica. La potència de transmissió necessària s'obté de l'última etapa del transmissor, l'amplificador de potència de classe C.

 

Les parts de la figura (a) són:

 

1. Oscil·lador portador
2. Amplificador de memòria intermèdia
3. Multiplicador de freqüència
4. Amplificador de potència
5. Cadena d'àudio
6. Amplificador de potència modulat de classe C
7. Oscil·lador portador

 

Un oscil·lador portador genera un senyal portador en el rang de radiofreqüències. La freqüència del portador és sempre alta. Com que és difícil generar altes freqüències amb una bona estabilitat de freqüència, els oscil·ladors portadors generen submúltiples amb la freqüència portadora desitjada. Aquesta sub-octava es multiplica per l'etapa multiplicadora per obtenir la freqüència portadora desitjada. A més, en aquesta etapa es pot utilitzar un oscil·lador de cristall per generar un portador de baixa freqüència amb la millor estabilitat de freqüència. L'etapa multiplicadora de freqüència augmenta llavors la freqüència portadora fins al seu valor desitjat.

 

Amplificador buffer

 

L'objectiu de l'amplificador buffer és doble. Primer coincideix la impedància de sortida de l'oscil·lador portador amb la impedància d'entrada del multiplicador de freqüència, la següent etapa de l'oscil·lador portador. A continuació, aïlla l'oscil·lador portador i el multiplicador de freqüència.

 

Això és necessari perquè el multiplicador no tregui grans corrents de l'oscil·lador portador. Si això passa, la freqüència de l'oscil·lador portador no serà estable.

 

Multiplicador de freqüència

 

La freqüència submultiplicada del senyal portadora produïda per l'oscil·lador portadora s'aplica ara al multiplicador de freqüència a través de l'amplificador de memòria intermèdia. Aquesta etapa també es coneix com a generador d'harmònics. El multiplicador de freqüència produeix harmònics més alts de la freqüència de l'oscil·lador portador. Un multiplicador de freqüència és un circuit sintonitzat que sintonitza la freqüència portadora que cal transmetre.

 

Amplificador de potència

 

A continuació, la potència del senyal portadora s'amplifica en una etapa d'amplificador de potència. Aquest és un requisit bàsic per a un transmissor d'alt nivell. Els amplificadors de potència de classe C proporcionen polsos de corrent d'alta potència del senyal portador a les seves sortides.

Cadena d'àudio

 

El senyal d'àudio que s'ha de transmetre s'obté del micròfon tal com es mostra a la figura (a). L'amplificador del controlador d'àudio amplifica el voltatge d'aquest senyal. Aquesta amplificació és necessària per conduir amplificadors de potència d'àudio. A continuació, un amplificador de potència de classe A o classe B amplifica la potència del senyal d'àudio.

 

Amplificador modulat de classe C

 

Aquesta és l'etapa de sortida del transmissor. El senyal d'àudio modulat i el senyal portador s'aplica a aquesta etapa de modulació després de l'amplificació de potència. La modulació es produeix en aquesta etapa. L'amplificador de classe C també amplifica la potència del senyal AM a la potència de transmissió recuperada. Aquest senyal es passa finalment a l'antena, que irradia el senyal a l'espai de transmissió.

 

Figura (b): Diagrama de blocs del transmissor AM de baix nivell

 

El transmissor AM de baix nivell que es mostra a la figura (b) és similar al transmissor d'alt nivell, excepte que la potència del portador i dels senyals d'àudio no s'amplifica. Aquests dos senyals s'apliquen directament a l'amplificador de potència modulat de classe C.

 

La modulació es produeix durant aquesta fase i la potència del senyal modulat s'amplifica fins al nivell de potència de transmissió desitjat. Aleshores, l'antena de transmissió transmet el senyal.

 

Acoblament d'etapa de sortida i antena

 

L'etapa de sortida de l'amplificador de potència modulat de classe C alimenta el senyal a l'antena de transmissió. Per transferir la màxima potència de l'etapa de sortida a l'antena, les impedàncies de les dues seccions han de coincidir. Per a això, cal una xarxa coincident. La concordança entre els dos hauria de ser perfecta a totes les freqüències de transmissió. Com que es requereix una concordança a diferents freqüències, a la xarxa d'adaptació s'utilitzen inductors i condensadors que proporcionen diferents impedàncies a diferents freqüències.

 

S'ha de construir una xarxa coincident amb aquests components passius. Com es mostra a la figura (c) següent.

 

Figura (c): xarxa de concordança Dual Pi

 

La xarxa de concordança utilitzada per acoblar l'etapa de sortida del transmissor i l'antena s'anomena xarxa π dual. La xarxa es mostra a la figura (c). Consta de dos inductors L1 i L2 i dos condensadors C1 i C2. Els valors d'aquests components es trien de manera que la impedància d'entrada de la xarxa estigui entre 1 i 1'. La figura (c) es mostra per coincidir amb la impedància de sortida de l'etapa de sortida del transmissor. A més, la impedància de sortida de la xarxa coincideix amb la impedància de l'antena.

 

La xarxa de concordança de doble π també filtra els components de freqüència no desitjats que apareixen a la sortida de l'última etapa del transmissor. La sortida d'un amplificador de potència de classe C modulat pot contenir harmònics superiors molt indesitjables, com ara segon i tercer harmònic. La resposta en freqüència de la xarxa de concordança està configurada per rebutjar completament aquests harmònics superiors no desitjats i només el senyal desitjat s'acobla a l'antena.