Banco de proba de voltaje de amplificador de potencia RF FMUSER para probas de amplificador de potencia de transmisor AM (PA) e amplificador de búfer

Probas de placa de amplificador de potencia RF | Solución de puesta en marcha AM de FMUSER

 

Os amplificadores de potencia de RF e os amplificadores tampón son as partes máis importantes dos transmisores AM e sempre xogan un papel fundamental no deseño, entrega e post-mantemento inicial.

 

Estes compoñentes básicos permiten a transmisión correcta dos sinais de RF. Dependendo do nivel de potencia e da forza requirida polo receptor para identificar e decodificar o sinal, calquera dano pode deixar os transmisores de emisión con distorsión do sinal, redución do consumo de enerxía e moito máis.

 

 

Para a posterior revisión e mantemento dos compoñentes fundamentais dos transmisores de radiodifusión, é esencial algúns equipos de proba importantes. A solución de medición de RF de FMUSER axúdache a verificar o teu deseño mediante un rendemento de medición de RF incomparable.

 

Como funciona

 

Úsase principalmente para probar cando a placa amplificadora de potencia e a placa amplificadora de búfer do transmisor AM non se poden confirmar despois da reparación.

 

 

características

 

• A fonte de alimentación do banco de probas é de 220 V CA e o panel ten un interruptor de alimentación. Os -5v, 40v e 30v xerados internamente son proporcionados pola fonte de alimentación conmutada integrada.
• Hai interfaces de proba de saída de búfer Q9 na parte superior do banco de proba: J1 e J2, interfaces de proba de saída do amplificador de potencia Q9: J1 e J2 e indicador de tensión do amplificador de potencia (59C23). J1 e J2 están conectados ao osciloscopio dobre integrado.
• O lado esquerdo da parte inferior do banco de probas é a posición de proba de amplificación do buffer, e o lado dereito é a proba da placa do amplificador de potencia.

 

instrucións

 

• J1: proba o interruptor de alimentación
• S1: Interruptor selector de proba da tarxeta amplificadora e proba da tarxeta de memoria intermedia
• S3/S4: proba da placa do amplificador de potencia á esquerda e á dereita da selección de aceso ou desactivación do sinal de aceso.

 

Amplificador de potencia de RF: que é e como funciona?

 

No campo da radio, un amplificador de potencia de RF (RF PA) ou amplificador de potencia de radiofrecuencia é un dispositivo electrónico común usado para amplificar e emitir contido de entrada, que a miúdo se expresa como voltaxe ou potencia, mentres que a función do amplificador de potencia de RF é aumentar as cousas que "absorbe" ata certo nivel e "exportao ao mundo exterior".

 

Como funciona?

 

Normalmente, o amplificador de potencia de RF está integrado no transmisor en forma de placa de circuíto. Por suposto, o amplificador de potencia de RF tamén pode ser un dispositivo separado conectado á saída do transmisor de saída de baixa potencia a través dun cable coaxial. Debido ao espazo limitado, se estás interesado, benvido Deixe un comentario e actualizarémolo algún día no futuro :).

 

A importancia do amplificador de potencia de RF é obter unha potencia de saída de RF suficientemente grande. Isto ocorre porque, en primeiro lugar, no circuíto frontal do transmisor, despois de que o sinal de audio se introduza desde o dispositivo fonte de audio a través da liña de datos, converterase nun sinal de RF moi débil mediante a modulación, pero estes débiles. os sinais non son suficientes para cubrir a cobertura de transmisión a gran escala. Polo tanto, estes sinais modulados de RF pasan por unha serie de amplificación (etapa tampón, etapa de amplificación intermedia, etapa de amplificación de potencia final) a través do amplificador de potencia de RF ata que se amplifica a potencia suficiente e despois pasa pola rede correspondente. Finalmente, pódese alimentar á antena e irradiar.

 

Para o funcionamento do receptor, o transceptor ou a unidade transmisor-receptora pode ter un interruptor de transmisión/recepción (T/R) interno ou externo. O traballo do interruptor T/R é cambiar a antena ao transmisor ou receptor segundo sexa necesario.

 

Cal é a estrutura básica dun amplificador de potencia de RF?

 

Os principais indicadores técnicos dos amplificadores de potencia de RF son a potencia de saída e a eficiencia. Como mellorar a potencia de saída e a eficiencia é o núcleo dos obxectivos de deseño dos amplificadores de potencia de RF.

 

O amplificador de potencia de RF ten unha frecuencia de operación especificada e a frecuencia de operación seleccionada debe estar dentro do seu rango de frecuencia. Para unha frecuencia de funcionamento de 150 megahercios (MHz), sería adecuado un amplificador de potencia de RF no rango de 145 a 155 MHz. Un amplificador de potencia de RF cun rango de frecuencia de 165 a 175 MHz non poderá funcionar a 150 MHz.

 

Normalmente, no amplificador de potencia de RF, o circuíto resonante LC pode seleccionar a frecuencia fundamental ou un determinado harmónico para conseguir unha amplificación sen distorsións. Ademais disto, os compoñentes harmónicos da saída deben ser o máis pequenos posible para evitar interferencias con outras canles.

 

Os circuítos amplificadores de potencia de RF poden usar transistores ou circuítos integrados para xerar amplificación. No deseño do amplificador de potencia de RF, o obxectivo é ter a amplificación suficiente para producir a potencia de saída desexada, ao tempo que permite unha pequena e temporal desaxuste entre o transmisor e o alimentador de antena e a propia antena. A impedancia do alimentador de antena e da propia antena adoita ser de 50 ohmios.

 

Idealmente, a combinación de antena e liña de alimentación presentará unha impedancia puramente resistiva na frecuencia de operación.

Por que é necesario un amplificador de potencia de RF?

 

Como parte principal do sistema de transmisión, a importancia do amplificador de potencia de RF é evidente. Todos sabemos que un transmisor de transmisión profesional adoita incluír as seguintes partes:

 

1. Carcasa ríxida: normalmente feita de aliaxe de aluminio, canto maior sexa o prezo.
2. Placa de entrada de audio: utilízase principalmente para obter a entrada de sinal da fonte de audio e conectar o transmisor e a fonte de audio mediante un cable de audio (como XLR, 3.45 MM, etc.). A placa de entrada de audio adoita colocarse no panel traseiro do transmisor e é un paralelepípedo rectangular cunha relación de aspecto de aproximadamente 4:1.
3. Alimentación: utilízase para a alimentación. Os diferentes países teñen diferentes estándares de subministración de enerxía, como 110 V, 220 V, etc. Nalgunhas estacións de radio a gran escala, a fonte de alimentación común é un sistema de 3 fíos trifásicos (4 V/380 Hz) segundo o estándar. Tamén é un solo industrial segundo a norma, que é diferente da norma de electricidade civil.
4. Panel de control e modulador: normalmente situado na posición máis visible do panel frontal do transmisor, composto polo panel de instalación e algunhas teclas de función (botón, teclas de control, pantalla, etc.), que se usan principalmente para converter o sinal de entrada de audio. en sinal de RF (moi débil).
5. Amplificador de potencia de RF: xeralmente refírese á placa do amplificador de potencia, que se usa principalmente para amplificar a entrada de sinal de RF débil da parte de modulación. Consta dunha PCB e unha serie de gravados de compoñentes complexos (como liñas de entrada de RF, chips de amplificadores de potencia, filtros, etc.) e está conectado ao sistema de alimentación de antenas a través da interface de saída de RF.
6. Fonte de alimentación e ventilador: as especificacións son feitas polo fabricante do transmisor, utilizada principalmente para a fonte de alimentación e a disipación de calor

 

Entre eles, o amplificador de potencia de RF é a parte máis núcleo, o máis caro e a máis fácil de queimar do transmisor, que está determinada principalmente polo seu funcionamento: a saída do amplificador de potencia de RF conéctase entón a unha antena externa.

 

A maioría das antenas poden sintonizarse para que, cando se combinan co alimentador, proporcionen a impedancia máis ideal para o transmisor. Esta adaptación de impedancia é necesaria para a máxima transferencia de potencia do transmisor á antena. As antenas teñen características lixeiramente diferentes no rango de frecuencias. Unha proba importante é asegurarse de que a enerxía reflectida desde a antena ao alimentador e de volta ao transmisor sexa o suficientemente baixa. Cando a discrepancia de impedancia é demasiado alta, a enerxía de RF enviada á antena pode volver ao transmisor, creando unha alta relación de ondas estacionarias (SWR), facendo que a potencia de transmisión permaneza no amplificador de potencia de RF, causando un sobreenriquecemento e mesmo danos ao dispositivo activo. compoñentes.

 

Se o amplificador pode ter un bo rendemento, entón pode contribuír máis, o que reflicte o seu propio "valor", pero se hai certos problemas co amplificador, despois de comezar a funcionar ou traballar durante un período de tempo, non só pode non máis tempo Proporciona calquera "contribución", pero pode haber algúns "choques" inesperados. Tales "choques" son desastrosos para o mundo exterior ou o propio amplificador.

 

Amplificador buffer: que é e como funciona?

 

Os amplificadores buffer úsanse nos transmisores AM.

 

O transmisor AM consta dunha etapa de oscilador, unha etapa de búfer e multiplicador, unha etapa de controlador e unha etapa de modulador, onde o oscilador principal alimenta o amplificador de búfer, seguido da etapa de búfer.

 

O escenario próximo ao oscilador chámase buffer ou amplificador buffer (ás veces chamado simplemente buffer), así chamado porque illa o oscilador do amplificador de potencia.

 

Segundo Wikipedia, un amplificador buffer é un amplificador que proporciona a conversión de impedancia eléctrica dun circuíto a outro para protexer a fonte de sinal de calquera corrente (ou voltaxe, para un buffer de corrente) que poida producir a carga.

 

De feito, no lado do transmisor, o amplificador tampón utilízase para illar o oscilador principal das outras etapas do transmisor, sen o búfer, unha vez que o amplificador de potencia cambie, reflectirase de volta ao oscilador e fará que cambie de frecuencia. e se a oscilación Se o transmisor cambia a frecuencia, o receptor perderá o contacto co transmisor e recibirá información incompleta.

 

Como funciona?

 

O oscilador principal nun transmisor AM produce unha frecuencia portadora subharmónica estable. O oscilador de cristal úsase para xerar esta oscilación subharmónica estable. Despois diso, a frecuencia increméntase ata o valor desexado mediante un xerador de harmónicos. A frecuencia portadora debe ser moi estable. Calquera cambio nesta frecuencia pode causar interferencias a outras estacións transmisoras. Como resultado, o receptor aceptará programas de varios transmisores.

 

Os amplificadores sintonizados que proporcionan unha alta impedancia de entrada na frecuencia do oscilador principal son amplificadores tampón. Axuda a evitar calquera cambio na corrente de carga. Debido á súa alta impedancia de entrada na frecuencia de funcionamento do oscilador principal, os cambios non afectan ao oscilador principal. Polo tanto, o amplificador tampón illa o oscilador principal das outras etapas para que os efectos de carga non cambien a frecuencia do oscilador principal.

 

Banco de proba de amplificadores de potencia de RF: que é e como funciona

 

O termo "banco de probas" usa unha linguaxe de descrición de hardware no deseño dixital para describir o código de proba que crea unha instancia do DUT e executa as probas.

 

Banco de probas

 

Un banco de probas ou banco de traballo de probas é un ambiente usado para verificar a corrección ou cordura dun deseño ou modelo.

 

O termo orixinouse nas probas de equipos electrónicos, onde un enxeñeiro sentaba nun banco de laboratorio, sostén ferramentas de medida e manipulación como osciloscopios, multímetros, soldadores, cortadores de fíos, etc., e verificaba manualmente a corrección do dispositivo en proba. (DUT).

 

No contexto da enxeñaría de software ou firmware ou hardware, un banco de probas é un ambiente no que se proba un produto en desenvolvemento coa axuda de ferramentas de software e hardware. Nalgúns casos, o software pode requirir pequenas modificacións para funcionar co banco de probas, pero unha codificación coidadosa garante que os cambios se poidan desfacer facilmente e que non se introduzan erros.

 

Outro significado de "campo de proba" é un ambiente illado e controlado, moi semellante a un ambiente de produción, pero que non se oculta nin é visible para o público, os clientes, etc. Polo tanto, é seguro facer cambios xa que non interveñen ningún usuario final.

 

Dispositivo de RF en proba (DUT)

 

Un dispositivo en proba (DUT) é un dispositivo que foi probado para determinar o rendemento e a competencia. Un DUT tamén pode ser un compoñente dun módulo ou unidade máis grande chamado unidade en proba (UUT). Comprobe se hai defectos no DUT para asegurarse de que o dispositivo funciona correctamente. A proba está deseñada para evitar que os dispositivos danados cheguen ao mercado, o que tamén pode reducir os custos de fabricación.

 

Un dispositivo en proba (DUT), tamén coñecido como dispositivo en proba (EUT) e unidade en proba (UUT), é unha inspección dun produto fabricado que se proba cando se fabrica por primeira vez ou máis tarde no seu ciclo de vida como parte das probas funcionais en curso. e calibración. Isto pode incluír probas posteriores á reparación para determinar se o produto cumpre coas especificacións orixinais do produto.

 

Nas probas de semicondutores, o dispositivo en proba é unha matriz nunha oblea ou a peza final embalada. Usando o sistema de conexión, conecte os compoñentes a equipos de proba automáticos ou manuais. O equipo de proba entón alimenta o compoñente, proporciona sinais de estímulo e mide e avalía a saída do equipo. Deste xeito, o comprobador determina se o dispositivo en particular en proba cumpre coa especificación do dispositivo.

 

En xeral, un DUT de RF pode ser un deseño de circuíto con calquera combinación e número de compoñentes analóxicos e de RF, transistores, resistencias, capacitores, etc., axeitados para a simulación co simulador de envolvente de circuíto Agilent. Os circuítos de RF máis complexos tardarán máis en simular e consumirán máis memoria.

 

Os requisitos de tempo e memoria de simulación do banco de probas pódense considerar como unha combinación de medicións do banco de probas de referencia cos requisitos do circuíto de RF máis sinxelo máis os requisitos de simulación da envolvente do circuíto do DUT de RF de interese.

 

Un DUT de RF conectado a un banco de probas sen fíos pódese usar a miúdo co banco de probas para realizar medicións predeterminadas configurando os parámetros do banco de probas. Os axustes de parámetros de medición predeterminados están dispoñibles para un DUT de RF típico:

 

• Requírese un sinal de entrada (RF) cunha frecuencia portadora de radiofrecuencia constante. A saída da fonte de sinal de RF do banco de probas non produce un sinal de RF cuxa frecuencia portadora de RF varía co tempo. Non obstante, o banco de probas admitirá un sinal de saída que contén modulación de frecuencia e fase portadora de RF, que se pode representar mediante cambios de envolvente I e Q adecuados a unha frecuencia portadora de RF constante.
• Prodúcese un sinal de saída cunha frecuencia portadora de RF constante. O sinal de entrada do banco de probas non debe conter unha frecuencia portadora cuxa frecuencia varíe ao longo do tempo. Non obstante, o banco de proba admitirá sinais de entrada que conteñan ruído de fase da portadora de RF ou o cambio Doppler variable no tempo da portadora de RF. Espérase que estas perturbacións do sinal estean representadas por cambios adecuados de envolvente I e Q a unha frecuencia portadora de RF constante.
• Requírese un sinal de entrada dun xerador de sinal cunha resistencia de fonte de 50 ohmios.
• Requírese un sinal de entrada sen espello espectral.
• Xera un sinal de saída que require unha resistencia de carga externa de 50 ohmios.
• Produce un sinal de saída sen espello espectral.
• Confíe no banco de probas para realizar calquera filtrado de sinal de paso de banda relacionado coa medición do sinal de saída RF DUT.

 

Conceptos básicos do transmisor AM que debes saber

 

Un transmisor que emite un sinal AM chámase transmisor AM. Estes transmisores utilízanse nas bandas de frecuencia de onda media (MW) e onda curta (SW) da radiodifusión AM. A banda MW ten frecuencias entre 550 kHz e 1650 kHz e a banda SW ten frecuencias de 3 MHz a 30 MHz.

 

Os dous tipos de transmisores AM utilizados en función da potencia de transmisión son:

 

1. nivel alto
2. nivel baixo

 

Os transmisores de alto nivel usan modulación de alto nivel e os transmisores de baixo nivel usan modulación de baixo nivel. A elección entre os dous esquemas de modulación depende da potencia de transmisión do transmisor AM. Nos transmisores de radiodifusión cuxa potencia de transmisión pode ser da orde de quilovatios, utilízase a modulación de alto nivel. En transmisores de baixa potencia que só requiren uns poucos vatios de potencia de transmisión, utilízase a modulación de baixo nivel.

 

Transmisores de alto e baixo nivel

 

A figura seguinte mostra o diagrama de bloques dos transmisores de alto e baixo nivel. A diferenza básica entre os dous transmisores é a amplificación de potencia da portadora e os sinais modulados.

 

A figura (a) mostra un diagrama de bloques dun transmisor AM avanzado.

 

A figura (a) está debuxada para a transmisión de audio. Na transmisión de alto nivel, a potencia da portadora e dos sinais modulados amplícase antes de aplicarse á etapa do modulador, como se mostra na Figura (a). Na modulación de baixo nivel, a potencia dos dous sinais de entrada á etapa do modulador non se amplifica. A potencia de transmisión necesaria obtense da última etapa do transmisor, o amplificador de potencia Clase C.

 

As partes da figura (a) son:

 

1. Oscilador portador
2. Amplificador Buffer
3. Multiplicador de frecuencia
4. Amplificador de potencia
5. Cadea de audio
6. Amplificador de potencia modulado clase C
7. Oscilador portador

 

Un oscilador portador xera un sinal portador no rango de radiofrecuencia. A frecuencia do portador é sempre alta. Dado que é difícil xerar altas frecuencias cunha boa estabilidade de frecuencia, os osciladores portadores xeran submúltiplos coa frecuencia portadora desexada. Esta sub-octava multiplícase pola etapa multiplicadora para obter a frecuencia portadora desexada. Ademais, pódese usar un oscilador de cristal nesta fase para xerar unha portadora de baixa frecuencia coa mellor estabilidade de frecuencia. A etapa do multiplicador de frecuencia aumenta entón a frecuencia portadora ata o seu valor desexado.

 

Amplificador tampón

 

O propósito do amplificador buffer é dobre. Primeiro fai coincidir a impedancia de saída do oscilador portador coa impedancia de entrada do multiplicador de frecuencia, a seguinte etapa do oscilador portador. Despois illa o oscilador portador e o multiplicador de frecuencia.

 

Isto é necesario para que o multiplicador non atraiga grandes correntes do oscilador portador. Se isto ocorre, a frecuencia do oscilador portador non será estable.

 

Multiplicador de frecuencia

 

A frecuencia submultiplicada do sinal portador producido polo oscilador portador aplícase agora ao multiplicador de frecuencia a través do amplificador tampón. Esta etapa tamén se coñece como xerador de harmónicos. O multiplicador de frecuencia produce harmónicos máis altos da frecuencia do oscilador portador. Un multiplicador de frecuencia é un circuíto sintonizado que se sintoniza coa frecuencia portadora que se debe transmitir.

 

Amplificador de potencia

 

A potencia do sinal portador é entón amplificada nunha etapa de amplificador de potencia. Este é un requisito básico para un transmisor de alto nivel. Os amplificadores de potencia de clase C proporcionan pulsos de corrente de alta potencia do sinal portador nas súas saídas.

Cadea de audio

 

O sinal de audio que se vai transmitir obtense do micrófono como se mostra na figura (a). O amplificador do controlador de audio amplifica a tensión deste sinal. Esta amplificación é necesaria para controlar os amplificadores de potencia de audio. A continuación, un amplificador de potencia Clase A ou Clase B amplifica a potencia do sinal de audio.

 

Amplificador modulado clase C

 

Esta é a fase de saída do transmisor. O sinal de audio modulado e o sinal portador aplícase a esta etapa de modulación despois da amplificación de potencia. A modulación prodúcese nesta fase. O amplificador de Clase C tamén amplifica a potencia do sinal AM ata a potencia de transmisión recuperada. Este sinal pásase finalmente á antena, que irradia o sinal ao espazo de transmisión.

 

Figura (b): Diagrama de bloques do transmisor AM de baixo nivel

 

O transmisor AM de baixo nivel que se mostra na Figura (b) é similar ao transmisor de alto nivel, agás que a potencia do portador e dos sinais de audio non se amplifican. Estes dous sinais aplícanse directamente ao amplificador de potencia modulado Clase C.

 

A modulación prodúcese durante esta fase e a potencia do sinal modulado amplifica ata o nivel de potencia de transmisión desexado. A antena transmisora ​​transmite entón o sinal.

 

Acoplamento de etapa de saída e antena

 

A etapa de saída do amplificador de potencia modulado de clase C alimenta o sinal á antena de transmisión. Para transferir a máxima potencia da etapa de saída á antena, as impedancias das dúas seccións deben coincidir. Para iso, é necesaria unha rede coincidente. A correspondencia entre ambos debe ser perfecta en todas as frecuencias de transmisión. Dado que se require a correspondencia a diferentes frecuencias, na rede de adaptación utilízanse indutores e capacitores que proporcionan impedancias diferentes a diferentes frecuencias.

 

Debe construírse unha rede coincidente utilizando estes compoñentes pasivos. Como se mostra na figura (c) a continuación.

 

Figura (c): rede de coincidencia Dual Pi

 

A rede coincidente utilizada para acoplar a etapa de saída do transmisor e a antena chámase rede π dual. A rede móstrase na figura (c). Consta de dous indutores L1 e L2 e dous capacitores C1 e C2. Os valores destes compoñentes escóllense para que a impedancia de entrada da rede estea entre 1 e 1'. A figura (c) móstrase para coincidir coa impedancia de saída da etapa de saída do transmisor. Ademais, a impedancia de saída da rede coincide coa impedancia da antena.

 

A rede de coincidencia dobre π tamén filtra os compoñentes de frecuencia non desexados que aparecen na saída da última etapa do transmisor. A saída dun amplificador de potencia de Clase C modulado pode conter harmónicos superiores moi indesexables, como segundo e terceiro harmónicos. A resposta en frecuencia da rede coincidente está configurada para rexeitar completamente estes harmónicos superiores non desexados e só o sinal desexado está acoplado á antena.