FMUSER RF Eindversterker Spanning Testbank voor AM-zender Eindversterker (PA) en Bufferversterker Testen

RF-vermogensversterkerkaart testen | AM-inbedrijfstellingsoplossing van FMUSER

 

RF-vermogensversterkers en bufferversterkers zijn de belangrijkste onderdelen van AM-zenders en spelen altijd een sleutelrol bij het vroege ontwerp, de levering en het onderhoud.

 

Deze basiscomponenten maken een correcte overdracht van RF-signalen mogelijk. Afhankelijk van het vermogensniveau en de sterkte die de ontvanger nodig heeft om het signaal te identificeren en te decoderen, kan eventuele schade de zenders met signaalvervorming, verminderd stroomverbruik en meer achterlaten.

 

 

Voor de latere revisie en het onderhoud van de kerncomponenten van omroepzenders is een aantal belangrijke testapparatuur essentieel. De RF-meetoplossing van FMUSER helpt u om uw ontwerp te verifiëren door middel van ongeëvenaarde RF-meetprestaties.

 

Hoe het werkt

 

Het wordt voornamelijk gebruikt voor testen wanneer de eindversterkerkaart en de bufferversterkerkaart van de AM-zender niet kunnen worden bevestigd na reparatie.

 

 

Voordelen

 

• De voeding van de testbank is AC220V en het paneel heeft een aan/uit-schakelaar. Intern gegenereerde -5v, 40v en 30v worden geleverd door de ingebouwde schakelende voeding.
• Er zijn bufferuitgangstest Q9-interfaces op het bovenste deel van de testbank: J1 en J2, vermogensversterkeruitgangstest Q9-interfaces: J1 en J2 en vermogensversterkerspanningsindicator (59C23). J1 en J2 zijn verbonden met de dubbel geïntegreerde oscilloscoop.
• De linkerkant van het onderste deel van de testbank is de testpositie van de bufferversterking en de rechterkant is de test van de eindversterkerkaart.

 

Instructies

 

• J1: Test de aan/uit-schakelaar
• S1: Versterkerkaarttest en bufferkaarttestkeuzeschakelaar
• S3/S4: Eindversterker board test links en rechts turn-on signaal turn-on of turn-off selectie.

 

RF-eindversterker: wat is het en hoe werkt het?

 

In het radioveld is een RF-vermogensversterker (RF PA) of radiofrequentie-vermogensversterker een algemeen elektronisch apparaat dat wordt gebruikt om invoerinhoud te versterken en uit te voeren, wat vaak wordt uitgedrukt als spanning of vermogen, terwijl de functie van de RF-vermogensversterker is om de dingen die het "absorbeert" tot een bepaald niveau en het "exporteert naar de buitenwereld".

 

Hoe werkt het?

 

Gewoonlijk is de RF-vermogensversterker in de zender ingebouwd in de vorm van een printplaat. Natuurlijk kan de RF-vermogensversterker ook een afzonderlijk apparaat zijn dat via een coaxiale kabel op de uitgang van de zender met laag vermogen wordt aangesloten. Vanwege de beperkte ruimte, als je geïnteresseerd bent, welkom Laat een reactie achter en ik zal het op een dag in de toekomst bijwerken :).

 

Het belang van de RF-vermogensversterker is het verkrijgen van een voldoende groot RF-uitgangsvermogen. Dit komt omdat in de eerste plaats in het front-end circuit van de zender, nadat het audiosignaal van het audiobronapparaat via de datalijn is ingevoerd, het door modulatie wordt omgezet in een zeer zwak RF-signaal, maar deze zwakke signalen zijn niet voldoende om aan de grootschalige uitzendingen te voldoen. Daarom gaan deze RF-gemoduleerde signalen door een reeks van versterkingen (buffertrap, tussenversterkertrap, laatste vermogensversterkingstrap) door de RF-vermogensversterker totdat deze is versterkt tot voldoende vermogen en vervolgens door het bijpassende netwerk is gegaan. Ten slotte kan het naar de antenne worden gevoerd en uitgestraald.

 

Voor ontvangerbediening kan de zendontvanger of zender-ontvangereenheid een interne of externe zend-/ontvangstschakelaar (T/R) hebben. De taak van de T/R-schakelaar is om de antenne naar behoefte naar de zender of ontvanger te schakelen.

 

Wat is de basisstructuur van een RF-eindversterker?

 

De belangrijkste technische indicatoren van RF-vermogensversterkers zijn uitgangsvermogen en efficiëntie. Het verbeteren van het uitgangsvermogen en de efficiëntie is de kern van de ontwerpdoelen van RF-vermogensversterkers.

 

De RF-vermogensversterker heeft een gespecificeerde werkfrequentie en de geselecteerde werkfrequentie moet binnen het frequentiebereik liggen. Voor een werkfrequentie van 150 megahertz (MHz) zou een RF-vermogensversterker in het bereik van 145 tot 155 MHz geschikt zijn. Een RF-vermogensversterker met een frequentiebereik van 165 tot 175 MHz zal niet kunnen werken op 150 MHz.

 

Gewoonlijk kan in de RF-vermogensversterker de grondfrequentie of een bepaalde harmonische worden geselecteerd door het LC-resonantiecircuit om vervormingsvrije versterking te bereiken. Daarnaast moeten de harmonische componenten in de output zo klein mogelijk zijn om interferentie met andere kanalen te voorkomen.

 

RF-vermogensversterkerschakelingen kunnen transistors of geïntegreerde schakelingen gebruiken om versterking te genereren. Bij het ontwerp van RF-vermogensversterkers is het doel om voldoende versterking te hebben om het gewenste uitgangsvermogen te produceren, terwijl een tijdelijke en kleine mismatch tussen de zender en de antennefeeder en de antenne zelf mogelijk is. De impedantie van de antennefeeder en de antenne zelf is meestal 50 ohm.

 

In het ideale geval zal de combinatie van antenne en voedingslijn een zuiver resistieve impedantie vertonen bij de werkfrequentie.

Waarom is een RF-vermogensversterker nodig?

 

Als het belangrijkste onderdeel van het zendsysteem is het belang van de RF-vermogensversterker vanzelfsprekend. We weten allemaal dat een professionele omroepzender vaak de volgende onderdelen bevat:

 

1. Stijve schaal: meestal gemaakt van aluminiumlegering, hoe hoger de prijs.
2. Audio-ingangskaart: wordt voornamelijk gebruikt om signaalinvoer van de audiobron te verkrijgen en om de zender en de audiobron te verbinden met een audiokabel (zoals XLR, 3.45 MM, enz.). Het audio-ingangsbord wordt meestal op het achterpaneel van de zender geplaatst en is een rechthoekig parallellepipedum met een beeldverhouding van ongeveer 4:1.
3. Voeding: Het wordt gebruikt voor voeding. Verschillende landen hebben verschillende voedingsnormen, zoals 110V, 220V, enz. In sommige grootschalige radiostations is de gemeenschappelijke voeding een 3-fasen 4-draadssysteem (380V/50Hz) volgens de norm. Het is ook een industrieterrein volgens de norm, die afwijkt van de civiele elektriciteitsnorm.
4. Bedieningspaneel en modulator: meestal op de meest opvallende positie op het voorpaneel van de zender, bestaande uit het installatiepaneel en enkele functietoetsen (knop, bedieningstoetsen, scherm, enz.), voornamelijk gebruikt om het audio-ingangssignaal om te zetten in RF-signaal (zeer zwak).
5. RF-vermogensversterker: verwijst meestal naar de vermogensversterkerkaart, die voornamelijk wordt gebruikt om de zwakke RF-signaalinvoer van het modulatiegedeelte te versterken. Het bestaat uit een PCB en een reeks complexe componentetsen (zoals RF-ingangslijnen, eindversterkerchips, filters, enz.), en het is verbonden met het antenne-aanvoersysteem via de RF-uitgangsinterface.
6. Voeding en ventilator: de specificaties zijn opgesteld door de fabrikant van de zender, voornamelijk gebruikt voor voeding en warmteafvoer

 

Onder hen is de RF-vermogensversterker het meest kernachtige, het duurste en het gemakkelijkst verbrande deel van de zender, wat voornamelijk wordt bepaald door hoe het werkt: de uitgang van de RF-vermogensversterker wordt dan verbonden met een externe antenne.

 

De meeste antennes kunnen zo worden afgestemd dat ze, in combinatie met de feeder, de meest ideale impedantie voor de zender bieden. Deze impedantieaanpassing is vereist voor maximale vermogensoverdracht van de zender naar de antenne. Antennes hebben iets andere kenmerken in het frequentiebereik. Een belangrijke test is om ervoor te zorgen dat de gereflecteerde energie van de antenne naar de feeder en terug naar de zender laag genoeg is. Wanneer de impedantiemismatch te hoog is, kan de RF-energie die naar de antenne wordt gestuurd, terugkeren naar de zender, waardoor een hoge staande golfverhouding (SWR) ontstaat, waardoor het zendvermogen in de RF-vermogensversterker blijft, wat oververhitting en zelfs schade aan actieve componenten.

 

Als de versterker goede prestaties kan leveren, kan hij meer bijdragen, wat zijn eigen "waarde" weerspiegelt, maar als er bepaalde problemen zijn met de versterker, dan kan het niet alleen niet langer Geef een "bijdrage", maar er kunnen enkele onverwachte "schokken" zijn. Dergelijke "schokken" zijn funest voor de buitenwereld of de versterker zelf.

 

Bufferversterker: wat is het en hoe werkt het?

 

Bufferversterkers worden gebruikt in AM-zenders.

 

De AM-zender bestaat uit een oscillatortrap, een buffer- en multipliertrap, een drivertrap en een modulatortrap, waarbij de hoofdoscillator de bufferversterker aandrijft, gevolgd door de buffertrap.

 

De trap naast de oscillator wordt een buffer of bufferversterker genoemd (soms eenvoudig een buffer genoemd) - zo genoemd omdat het de oscillator isoleert van de eindversterker.

 

Volgens Wikipedia is een bufferversterker een versterker die elektrische impedantieconversie van het ene circuit naar het andere mogelijk maakt om de signaalbron te beschermen tegen elke stroom (of spanning, voor een stroombuffer) die de belasting kan produceren.

 

In feite wordt aan de zenderzijde de bufferversterker gebruikt om de hoofdoscillator te isoleren van de andere trappen van de zender, zonder de buffer, zodra de eindversterker verandert, zal deze terugkaatsen naar de oscillator en ervoor zorgen dat deze van frequentie verandert, en als de oscillatie Als de zender de frequentie verandert, zal de ontvanger het contact met de zender verliezen en onvolledige informatie ontvangen.

 

Hoe werkt het?

 

De hoofdoscillator in een AM-zender produceert een stabiele subharmonische draaggolffrequentie. De kristaloscillator wordt gebruikt om deze stabiele subharmonische oscillatie te genereren. Daarna wordt de frequentie verhoogd tot de gewenste waarde door middel van een harmonische generator. De draaggolffrequentie moet zeer stabiel zijn. Elke verandering in deze frequentie kan interferentie veroorzaken voor andere zendstations. Hierdoor accepteert de ontvanger programma's van meerdere zenders.

 

Afgestemde versterkers die een hoge ingangsimpedantie bieden bij de hoofdoscillatorfrequentie zijn bufferversterkers. Het helpt elke verandering in de belastingsstroom te voorkomen. Vanwege de hoge ingangsimpedantie bij de werkfrequentie van de hoofdoscillator, hebben veranderingen geen invloed op de hoofdoscillator. Daarom isoleert de bufferversterker de hoofdoscillator van de andere trappen, zodat laadeffecten de frequentie van de hoofdoscillator niet veranderen.

 

Testbank voor RF-vermogensversterkers: wat het is en hoe het werkt

 

De term "testbank" gebruikt een hardwarebeschrijvingstaal in digitaal ontwerp om de testcode te beschrijven die de DUT instantieert en de tests uitvoert.

 

Testbank

 

Een testbank of testwerkbank is een omgeving die wordt gebruikt om de juistheid of gezondheid van een ontwerp of model te verifiëren.

 

De term is ontstaan ​​​​bij het testen van elektronische apparatuur, waarbij een ingenieur op een laboratoriumbank zou zitten, meet- en manipulatiehulpmiddelen zoals oscilloscopen, multimeters, soldeerbouten, draadknippers, enz. zou vasthouden en handmatig de juistheid van het te testen apparaat zou verifiëren (DUT).

 

In de context van software- of firmware- of hardware-engineering is een testbank een omgeving waarin een product in ontwikkeling wordt getest met behulp van software- en hardwaretools. In sommige gevallen kan de software kleine aanpassingen nodig hebben om met de testbench te werken, maar zorgvuldige codering zorgt ervoor dat wijzigingen gemakkelijk ongedaan kunnen worden gemaakt en dat er geen bugs worden geïntroduceerd.

 

Een andere betekenis van "testbed" is een geïsoleerde, gecontroleerde omgeving, die sterk lijkt op een productieomgeving, maar niet verborgen of zichtbaar is voor het publiek, klanten, enz. Het is daarom veilig om wijzigingen aan te brengen omdat er geen eindgebruiker bij betrokken is.

 

RF-apparaat onder test (DUT)

 

Een apparaat onder test (DUT) is een apparaat dat is getest om de prestaties en vaardigheid te bepalen. Een TU Delft kan ook een onderdeel zijn van een grotere module of eenheid die een te testen eenheid (UUT) wordt genoemd. Controleer de TU Delft op defecten om er zeker van te zijn dat het apparaat goed werkt. De test is bedoeld om te voorkomen dat beschadigde apparaten op de markt komen, wat ook de productiekosten kan verlagen.

 

Een apparaat onder test (DUT), ook bekend als een apparaat onder test (EUT) en een eenheid onder test (UUT), is een gefabriceerde productinspectie die wordt getest wanneer het voor het eerst wordt vervaardigd of later in zijn levenscyclus als onderdeel van lopende functionele tests en kalibratie. Dit kan tests na reparatie omvatten om te bepalen of het product voldoet aan de oorspronkelijke productspecificaties.

 

Bij halfgeleidertests is het te testen apparaat een matrijs op een wafer of het uiteindelijke verpakte onderdeel. Verbind componenten met behulp van het verbindingssysteem met automatische of handmatige testapparatuur. De testapparatuur voedt vervolgens de component, levert stimulussignalen en meet en evalueert de output van de apparatuur. Op deze manier bepaalt de tester of het specifieke te testen apparaat voldoet aan de apparaatspecificatie.

 

Over het algemeen kan een RF DUT een circuitontwerp zijn met elke combinatie en aantal analoge en RF-componenten, transistors, weerstanden, condensatoren, enz., geschikt voor simulatie met de Agilent Circuit Envelope Simulator. Complexere RF-circuits zullen meer tijd vergen om te simuleren en meer geheugen verbruiken.

 

Testbench-simulatietijd en geheugenvereisten kunnen worden gezien als een combinatie van benchmarktestbankmetingen met de vereisten van het eenvoudigste RF-circuit plus de circuit-envelopsimulatievereisten van de RF DUT van belang.

 

Een RF DUT aangesloten op een draadloze testbank kan vaak worden gebruikt met de testbank om standaardmetingen uit te voeren door de testbankparameters in te stellen. Standaard meetparameterinstellingen zijn beschikbaar voor een typische RF DUT:

 

• Een ingangssignaal (RF) met een constante radiofrequentiedraaggolffrequentie is vereist. De uitgang van de RF-signaalbron van de testbank produceert geen RF-signaal waarvan de RF-draaggolffrequentie met de tijd varieert. De testbank ondersteunt echter een uitgangssignaal dat RF-draaggolffase- en frequentiemodulatie bevat, wat kan worden weergegeven door geschikte I- en Q-envelopveranderingen bij een constante RF-draaggolffrequentie.
• Er wordt een uitgangssignaal met een constante RF-draaggolffrequentie geproduceerd. Het ingangssignaal van de testbank mag geen draaggolffrequentie bevatten waarvan de frequentie in de tijd varieert. De testbank ondersteunt echter ingangssignalen die RF-draaggolffaseruis of de in de tijd variërende Doppler-verschuiving van de RF-draaggolf bevatten. Deze signaalverstoringen zullen naar verwachting worden weergegeven door geschikte I- en Q-envelopveranderingen bij een constante RF-draaggolffrequentie.
• Een ingangssignaal van een signaalgenerator met een bronweerstand van 50 ohm is vereist.
• Een ingangssignaal zonder spectrale spiegeling is vereist.
• Genereer een uitgangssignaal waarvoor een externe belastingsweerstand van 50 ohm nodig is.
• Produceert een uitgangssignaal zonder spectrale spiegeling.
• Vertrouw op de testbank om elke meetgerelateerde banddoorlaatsignaalfiltering van het RF DUT-uitgangssignaal uit te voeren.

 

Basisprincipes van AM-zenders die u moet kennen

 

Een zender die een AM-signaal uitzendt, wordt een AM-zender genoemd. Deze zenders worden gebruikt in de middengolf (MW) en korte golf (SW) frequentiebanden van AM-uitzendingen. De MW-band heeft frequenties tussen 550 kHz en 1650 kHz en de SW-band heeft frequenties van 3 MHz tot 30 MHz.

 

De twee soorten AM-zenders die worden gebruikt op basis van zendvermogen zijn:

 

1. hoog niveau
2. laag niveau

 

Zenders op hoog niveau gebruiken modulatie op hoog niveau en zenders op laag niveau gebruiken modulatie op laag niveau. De keuze tussen de twee modulatieschema's hangt af van het zendvermogen van de AM-zender. In omroepzenders waarvan het zendvermogen in de orde van kilowatt kan zijn, wordt modulatie op hoog niveau gebruikt. In zenders met een laag vermogen die slechts een paar watt zendvermogen nodig hebben, wordt modulatie op laag niveau gebruikt.

 

Zenders op hoog en laag niveau

 

De onderstaande figuur toont het blokschema van de zenders op hoog en laag niveau. Het fundamentele verschil tussen de twee zenders is de vermogensversterking van de draaggolf en gemoduleerde signalen.

 

Figuur (a) toont een blokschema van een geavanceerde AM-zender.

 

Figuur (a) is getekend voor audiotransmissie. Bij transmissie op hoog niveau wordt het vermogen van de draaggolf en gemoduleerde signalen versterkt voordat het wordt toegepast op de modulatortrap, zoals weergegeven in figuur (a). Bij modulatie op laag niveau wordt het vermogen van de twee ingangssignalen naar de modulatortrap niet versterkt. Het benodigde zendvermogen wordt verkregen uit de laatste trap van de zender, de klasse C eindversterker.

 

De onderdelen van figuur (a) zijn:

 

1. Carrier-oscillator
2. Bufferversterker
3. Frequentievermenigvuldiger
4. Eindversterker
5. Audioketen
6. Gemoduleerde klasse C eindversterker
7. Carrier-oscillator

 

Een draaggolfoscillator genereert een draaggolfsignaal in het radiofrequentiebereik. De frequentie van de drager is altijd hoog. Omdat het moeilijk is om hoge frequenties met een goede frequentiestabiliteit te genereren, genereren draaggolfoscillatoren subveelvouden met de gewenste draaggolffrequentie. Dit suboctaaf wordt vermenigvuldigd met de vermenigvuldigingstrap om de gewenste draaggolffrequentie te verkrijgen. Ook kan in dit stadium een ​​kristaloscillator worden gebruikt om een ​​laagfrequente draaggolf met de beste frequentiestabiliteit te genereren. De frequentievermenigvuldigertrap verhoogt dan de draaggolffrequentie tot de gewenste waarde.

 

Bufferversterker

 

Het doel van de bufferversterker is tweeledig. Het komt eerst overeen met de uitgangsimpedantie van de draaggolfoscillator met de ingangsimpedantie van de frequentievermenigvuldiger, de volgende fase van de draaggolfoscillator. Het isoleert vervolgens de draaggolfoscillator en frequentievermenigvuldiger.

 

Dit is nodig zodat de vermenigvuldiger geen grote stromen trekt van de draaggolfoscillator. Als dit gebeurt, zal de frequentie van de draaggolfoscillator niet stabiel zijn.

 

Frequentievermenigvuldiger

 

De sub-vermenigvuldigde frequentie van het door de draaggolfoscillator geproduceerde draaggolfsignaal wordt nu via de bufferversterker aan de frequentievermenigvuldiger toegevoerd. Deze fase wordt ook wel een harmonische generator genoemd. De frequentievermenigvuldiger produceert hogere harmonischen van de draaggolfoscillatorfrequentie. Een frequentievermenigvuldiger is een afgestemde kring die afstemt op de draaggolffrequentie die moet worden verzonden.

 

Eindversterker

 

Het vermogen van het draaggolfsignaal wordt vervolgens versterkt in een eindversterkertrap. Dit is een basisvereiste voor een zender van hoog niveau. Klasse C-vermogensversterkers leveren krachtige stroompulsen van het draaggolfsignaal aan hun uitgangen.

Audioketen

 

Het uit te zenden audiosignaal wordt verkregen van de microfoon zoals weergegeven in figuur (a). De audiodriverversterker versterkt de spanning van dit signaal. Deze versterking is nodig om audio-eindversterkers aan te sturen. Vervolgens versterkt een klasse A of klasse B eindversterker het vermogen van het audiosignaal.

 

Gemoduleerde klasse C versterker

 

Dit is de eindtrap van de zender. Het gemoduleerde audiosignaal en het draaggolfsignaal worden na vermogensversterking aan deze modulatietrap toegevoerd. De modulatie vindt plaats in dit stadium. De klasse C-versterker versterkt ook het vermogen van het AM-signaal tot het herwonnen zendvermogen. Dit signaal wordt uiteindelijk doorgegeven aan de antenne, die het signaal de zendruimte in straalt.

 

Afbeelding (b): Laag-niveau AM-zenderblokdiagram

 

De AM-zender op laag niveau die wordt weergegeven in afbeelding (b) is vergelijkbaar met de zender op hoog niveau, behalve dat het vermogen van de draaggolf en audiosignalen niet wordt versterkt. Deze twee signalen worden rechtstreeks toegevoerd aan de gemoduleerde klasse C eindversterker.

 

De modulatie vindt plaats tijdens deze fase en het vermogen van het gemoduleerde signaal wordt versterkt tot het gewenste zendvermogensniveau. De zendantenne zendt vervolgens het signaal uit.

 

Koppeling van eindtrap en antenne

 

De eindtrap van de gemoduleerde klasse C eindversterker voedt het signaal naar de zendantenne. Om het maximale vermogen van de eindtrap naar de antenne over te dragen, moeten de impedanties van de twee secties overeenkomen. Hiervoor is een matchingsnetwerk nodig. De match tussen de twee moet perfect zijn op alle zendfrequenties. Omdat afstemming op verschillende frequenties vereist is, worden inductoren en condensatoren gebruikt die verschillende impedanties bieden bij verschillende frequenties in het afstemmingsnetwerk.

 

Met deze passieve componenten moet een matchingsnetwerk worden aangelegd. Zoals weergegeven in figuur (c) hieronder.

 

Afbeelding (c): Dual Pi-matchingnetwerk

 

Het bijpassende netwerk dat wordt gebruikt om de zenderuitgangstrap en de antenne te koppelen, wordt een dubbel π-netwerk genoemd. Het netwerk wordt getoond in figuur (c). Het bestaat uit twee spoelen L1 en L2 en twee condensatoren C1 en C2. De waarden van deze componenten zijn zo gekozen dat de ingangsimpedantie van het netwerk tussen 1 en 1' ligt. Figuur (c) wordt getoond om overeen te komen met de uitgangsimpedantie van de eindtrap van de zender. Verder komt de uitgangsimpedantie van het netwerk overeen met de impedantie van de antenne.

 

Het dubbele π matching-netwerk filtert ook ongewenste frequentiecomponenten uit die verschijnen aan de uitgang van de laatste trap van de zender. De uitvoer van een gemoduleerde klasse C-vermogensversterker kan zeer ongewenste hogere harmonischen bevatten, zoals tweede en derde harmonischen. De frequentierespons van het matching-netwerk is ingesteld om deze ongewenste hogere harmonischen volledig te onderdrukken en alleen het gewenste signaal wordt aan de antenne gekoppeld.