FMUSER RF Power Amplifier Voltage Test Bench untuk AM Transmitter Power Amplifier (PA) dan Pengujian Buffer Amplifier

Pengujian Papan Penguat Daya RF | Solusi Komisi AM dari FMUSER

 

Penguat daya RF dan penguat penyangga adalah bagian terpenting dari pemancar AM dan selalu memainkan peran kunci dalam desain awal, pengiriman, dan pasca-pemeliharaan.

 

Komponen dasar ini memungkinkan transmisi sinyal RF yang benar. Tergantung pada tingkat daya dan kekuatan yang dibutuhkan oleh penerima untuk mengidentifikasi dan memecahkan kode sinyal, kerusakan apa pun dapat membuat pemancar siaran mengalami distorsi sinyal, pengurangan konsumsi daya, dan banyak lagi.

 

 

Untuk perbaikan dan pemeliharaan komponen inti pemancar siaran nanti, beberapa peralatan pengujian penting sangat penting. Solusi pengukuran RF FMUSER membantu Anda memverifikasi desain Anda melalui kinerja pengukuran RF yang tak tertandingi.

 

Bagaimana itu bekerja

 

Hal ini terutama digunakan untuk pengujian ketika papan penguat daya dan papan penguat penyangga dari pemancar AM tidak dapat dikonfirmasi setelah perbaikan.

 

 

Fitur

 

• Catu daya bangku tes adalah AC220V, dan panel memiliki sakelar daya. -5v, 40v, dan 30v yang dihasilkan secara internal disediakan oleh catu daya switching bawaan.
• Ada antarmuka uji keluaran buffer Q9 di bagian atas bangku uji: J1 dan J2, antarmuka uji keluaran penguat daya Q9: J1 dan J2, dan indikator tegangan penguat daya (59C23). J1 dan J2 terhubung ke osiloskop terintegrasi ganda.
• Sisi kiri bagian bawah bangku tes adalah posisi uji amplifikasi penyangga, dan sisi kanan adalah uji papan penguat daya.

 

petunjuk

 

• J1: Uji sakelar daya
• S1: Uji papan penguat dan sakelar pemilih uji papan penyangga
• S3/S4: Uji papan penguat daya kiri dan kanan sinyal nyalakan atau matikan pilihan.

 

Penguat Daya RF: Apa itu dan Bagaimana Cara Kerjanya?

 

Dalam bidang radio, penguat daya RF (RF PA), atau penguat daya frekuensi radio adalah perangkat elektronik yang umum digunakan untuk memperkuat dan mengeluarkan konten input, yang sering dinyatakan sebagai tegangan atau daya, sedangkan penguat daya RF berfungsi untuk menaikkan hal-hal yang "menyerap" ke tingkat tertentu dan "mengekspornya ke dunia luar".

 

Bagaimana cara kerjanya?

 

Biasanya, penguat daya RF dibangun ke dalam pemancar dalam bentuk papan sirkuit. Tentu saja, penguat daya RF juga dapat menjadi perangkat terpisah yang terhubung ke keluaran pemancar keluaran berdaya rendah melalui kabel koaksial. Karena ruang terbatas, jika Anda tertarik, selamat datang. Tinggalkan komentar dan saya akan memperbaruinya suatu hari nanti :).

 

Arti penting dari penguat daya RF adalah untuk mendapatkan daya keluaran RF yang cukup besar. Ini karena, pertama-tama, di sirkuit ujung depan pemancar, setelah sinyal audio dimasukkan dari perangkat sumber audio melalui jalur data, itu akan diubah menjadi sinyal RF yang sangat lemah melalui modulasi, tetapi sinyal lemah ini sinyal tidak cukup untuk memenuhi cakupan siaran skala besar. Oleh karena itu, sinyal termodulasi RF ini melalui serangkaian amplifikasi (tahap penyangga, tahap amplifikasi menengah, tahap amplifikasi daya akhir) melalui penguat daya RF sampai diperkuat dengan daya yang cukup dan kemudian melewati jaringan yang cocok. Akhirnya, dapat diumpankan ke antena dan dipancarkan keluar.

 

Untuk operasi penerima, unit transceiver atau pemancar-penerima dapat memiliki sakelar pemancar/penerima (T/R) internal atau eksternal. Tugas dari saklar T/R adalah untuk mengalihkan antena ke pemancar atau penerima sesuai kebutuhan.

 

Apa Struktur Dasar Penguat Daya RF?

 

Indikator teknis utama penguat daya RF adalah daya keluaran dan efisiensi. Cara meningkatkan daya dan efisiensi output adalah inti dari tujuan desain amplifier daya RF.

 

Penguat daya RF memiliki frekuensi operasi tertentu, dan frekuensi operasi yang dipilih harus berada dalam rentang frekuensinya. Untuk frekuensi operasi 150 megahertz (MHz), penguat daya RF dalam kisaran 145 hingga 155 MHz akan sesuai. Penguat daya RF dengan rentang frekuensi 165 hingga 175 MHz tidak akan dapat beroperasi pada 150 MHz.

 

Biasanya, dalam penguat daya RF, frekuensi dasar atau harmonik tertentu dapat dipilih oleh rangkaian resonansi LC untuk mencapai amplifikasi bebas distorsi. Selain itu, komponen harmonik dalam output harus sekecil mungkin untuk menghindari interferensi dengan saluran lain.

 

Sirkuit penguat daya RF dapat menggunakan transistor atau sirkuit terintegrasi untuk menghasilkan amplifikasi. Dalam desain penguat daya RF, tujuannya adalah untuk memiliki amplifikasi yang cukup untuk menghasilkan daya keluaran yang diinginkan, sementara memungkinkan ketidakcocokan sementara dan kecil antara pemancar dan pengumpan antena dan antena itu sendiri. Impedansi pengumpan antena dan antena itu sendiri biasanya 50 ohm.

 

Idealnya, kombinasi antena dan saluran umpan akan menghadirkan impedansi resistif murni pada frekuensi operasi.

Mengapa Penguat Daya RF Diperlukan?

 

Sebagai bagian utama dari sistem transmisi, pentingnya penguat daya RF sudah jelas. Kita semua tahu bahwa pemancar siaran profesional sering kali menyertakan bagian-bagian berikut:

 

1. Cangkang kaku: biasanya terbuat dari paduan aluminium, semakin tinggi harganya.
2. Papan input audio: terutama digunakan untuk mendapatkan input sinyal dari sumber audio, dan menghubungkan pemancar dan sumber audio dengan kabel audio (seperti XLR, 3.45MM, dll.). Papan input audio biasanya ditempatkan di panel belakang pemancar dan berbentuk paralelepiped persegi panjang dengan rasio aspek sekitar 4:1.
3. Catu daya: Digunakan untuk catu daya. Setiap negara memiliki standar catu daya yang berbeda, seperti 110V, 220V, dll. Di beberapa stasiun radio skala besar, catu daya yang umum adalah Sistem Kabel 3 Fase 4 (380V/50Hz) sesuai standar. Ini juga merupakan lahan industri menurut standar, yang berbeda dari standar listrik sipil.
4. Panel kontrol dan modulator: biasanya terletak di posisi paling mencolok di panel depan pemancar, terdiri dari panel instalasi dan beberapa tombol fungsi (kenop, tombol kontrol, layar tampilan, dll.), terutama digunakan untuk mengubah sinyal input audio menjadi sinyal RF (sangat redup).
5. Penguat daya RF: biasanya mengacu pada papan penguat daya, yang terutama digunakan untuk memperkuat input sinyal RF yang lemah dari bagian modulasi. Ini terdiri dari PCB dan serangkaian etsa komponen kompleks (seperti jalur input RF, chip penguat daya, filter, dll.), dan terhubung ke sistem pengumpan antena melalui antarmuka output RF.
6. Catu daya dan kipas: Spesifikasi dibuat oleh produsen pemancar, terutama digunakan untuk catu daya dan pembuangan panas

 

Di antara mereka, penguat daya RF adalah bagian pemancar yang paling inti, paling mahal, dan paling mudah terbakar, yang terutama ditentukan oleh cara kerjanya: keluaran penguat daya RF kemudian dihubungkan ke antena eksternal.

 

Sebagian besar antena dapat disetel sehingga bila digabungkan dengan feeder, antena tersebut memberikan impedansi paling ideal untuk pemancar. Pencocokan impedansi ini diperlukan untuk transfer daya maksimum dari pemancar ke antena. Antena memiliki karakteristik yang sedikit berbeda dalam rentang frekuensi. Tes penting adalah untuk memastikan bahwa energi yang dipantulkan dari antena ke feeder dan kembali ke pemancar cukup rendah. Ketika ketidaksesuaian impedansi terlalu tinggi, energi RF yang dikirim ke antena dapat kembali ke pemancar, menciptakan rasio gelombang berdiri (SWR) yang tinggi, menyebabkan daya pancar tetap berada di penguat daya RF, menyebabkan panas berlebih dan bahkan kerusakan aktif. komponen.

 

Jika amplifier dapat memiliki kinerja yang baik, maka dapat berkontribusi lebih banyak, yang mencerminkan "nilai" sendiri, tetapi jika ada masalah tertentu dengan amplifier, maka setelah mulai bekerja atau bekerja untuk jangka waktu tertentu, tidak hanya tidak dapat lagi Berikan "kontribusi" apa pun, tetapi mungkin ada "kejutan" yang tidak terduga. "Kejutan" seperti itu adalah bencana bagi dunia luar atau amplifier itu sendiri.

 

Penguat penyangga: Apa itu dan Bagaimana Cara Kerjanya?

 

Amplifier penyangga digunakan dalam pemancar AM.

 

Pemancar AM terdiri dari tahap osilator, tahap penyangga dan pengali, tahap driver, dan tahap modulator, di mana osilator utama memberi daya pada penguat penyangga, diikuti oleh tahap penyangga.

 

Tahap di sebelah osilator disebut buffer atau buffer amplifier (kadang-kadang hanya disebut buffer) - dinamakan demikian karena mengisolasi osilator dari power amplifier.

 

Menurut Wikipedia, penguat penyangga adalah penguat yang menyediakan konversi impedansi listrik dari satu rangkaian ke rangkaian lain untuk melindungi sumber sinyal dari arus apa pun (atau tegangan, untuk penyangga arus) yang mungkin dihasilkan oleh beban.

 

Sebenarnya, di sisi pemancar, penguat penyangga digunakan untuk mengisolasi osilator utama dari tahap pemancar lainnya, tanpa penyangga, setelah penguat daya berubah, ia akan memantulkan kembali ke osilator dan menyebabkannya mengubah frekuensi, dan jika osilasi Jika pemancar mengubah frekuensi, penerima akan kehilangan kontak dengan pemancar dan menerima informasi yang tidak lengkap.

 

Bagaimana cara kerjanya?

 

Osilator utama dalam pemancar AM menghasilkan frekuensi pembawa sub-harmonik yang stabil. Osilator kristal digunakan untuk menghasilkan osilasi sub-harmonik yang stabil ini. Setelah itu, frekuensi dinaikkan ke nilai yang diinginkan dengan menggunakan generator harmonik. Frekuensi pembawa harus sangat stabil. Setiap perubahan frekuensi ini dapat menyebabkan gangguan pada stasiun pemancar lain. Akibatnya, penerima akan menerima program dari beberapa pemancar.

 

Amplifier yang disetel yang memberikan impedansi input tinggi pada frekuensi osilator utama adalah amplifier buffer. Ini membantu mencegah perubahan arus beban. Karena impedansi inputnya yang tinggi pada frekuensi operasi osilator utama, perubahan tidak mempengaruhi osilator utama. Oleh karena itu, penguat penyangga mengisolasi osilator utama dari tahapan lainnya sehingga efek pembebanan tidak mengubah frekuensi osilator utama.

 

Bangku Tes Penguat Daya RF: Apa itu dan Bagaimana Cara Kerjanya

 

Istilah "bangku tes" menggunakan bahasa deskripsi perangkat keras dalam desain digital untuk menggambarkan kode tes yang membuat DUT dan menjalankan tes.

 

Tes Bench

 

Bangku uji atau meja kerja uji adalah lingkungan yang digunakan untuk memverifikasi kebenaran atau kewarasan desain atau model.

 

Istilah ini berasal dari pengujian peralatan elektronik, di mana seorang insinyur akan duduk di bangku laboratorium, memegang alat pengukuran dan manipulasi seperti osiloskop, multimeter, besi solder, pemotong kawat, dll., Dan secara manual memverifikasi kebenaran perangkat yang diuji. (DUT).

 

Dalam konteks perangkat lunak atau firmware atau rekayasa perangkat keras, bangku tes adalah lingkungan di mana produk yang sedang dikembangkan diuji dengan bantuan perangkat lunak dan perangkat keras. Dalam beberapa kasus, perangkat lunak mungkin memerlukan modifikasi kecil untuk bekerja dengan testbench, tetapi pengkodean yang cermat memastikan bahwa perubahan dapat dengan mudah dibatalkan dan tidak ada bug yang diperkenalkan.

 

Arti lain dari "test bed" adalah lingkungan yang terisolasi dan terkendali, sangat mirip dengan lingkungan produksi, tetapi tidak tersembunyi atau terlihat oleh publik, pelanggan, dll. Oleh karena itu, aman untuk membuat perubahan karena tidak ada pengguna akhir yang terlibat.

 

Perangkat RF dalam Pengujian (DUT)

 

Perangkat yang sedang diuji (DUT) adalah perangkat yang telah diuji untuk menentukan kinerja dan kemahiran. DUT juga dapat menjadi komponen dari modul atau unit yang lebih besar yang disebut unit under test (UUT). Periksa DUT apakah ada cacat untuk memastikan perangkat berfungsi dengan baik. Tes ini dirancang untuk mencegah perangkat yang rusak mencapai pasar, yang juga dapat mengurangi biaya produksi.

 

Perangkat yang sedang diuji (DUT), juga dikenal sebagai perangkat yang diuji (EUT) dan unit yang diuji (UUT), adalah inspeksi produk manufaktur yang diuji saat pertama kali diproduksi atau kemudian dalam siklus hidupnya sebagai bagian dari pengujian fungsional yang berkelanjutan. dan kalibrasi. Ini dapat mencakup pengujian pasca-perbaikan untuk menentukan apakah produk bekerja dengan spesifikasi produk asli.

 

Dalam pengujian semikonduktor, perangkat yang diuji adalah cetakan pada wafer atau bagian kemasan akhir. Menggunakan sistem koneksi, sambungkan komponen ke peralatan uji otomatis atau manual. Peralatan uji kemudian memberi daya pada komponen, memberikan sinyal stimulus, dan mengukur serta mengevaluasi keluaran peralatan. Dengan cara ini, penguji menentukan apakah perangkat tertentu yang diuji memenuhi spesifikasi perangkat.

 

Secara umum, RF DUT dapat berupa desain rangkaian dengan kombinasi dan jumlah komponen analog dan RF, transistor, resistor, kapasitor, dll., cocok untuk simulasi dengan Simulator Amplop Sirkuit Agilent. Sirkuit RF yang lebih kompleks akan membutuhkan lebih banyak waktu untuk mensimulasikan dan menghabiskan lebih banyak memori.

 

Waktu simulasi testbench dan persyaratan memori dapat dianggap sebagai kombinasi pengukuran benchmark testbench dengan persyaratan rangkaian RF paling sederhana ditambah persyaratan simulasi amplop rangkaian dari RF DUT yang diinginkan.

 

RF DUT yang terhubung ke bangku tes nirkabel sering kali dapat digunakan dengan bangku tes untuk melakukan pengukuran default dengan mengatur parameter bangku tes. Pengaturan parameter pengukuran default tersedia untuk RF DUT biasa:

 

• Diperlukan sinyal input (RF) dengan frekuensi pembawa frekuensi radio yang konstan. Output dari sumber sinyal RF bangku tes tidak menghasilkan sinyal RF yang frekuensi pembawa RF bervariasi dengan waktu. Namun, bangku tes akan mendukung sinyal keluaran yang mengandung fase pembawa RF dan modulasi frekuensi, yang dapat diwakili oleh perubahan selubung I dan Q yang sesuai pada frekuensi pembawa RF yang konstan.
• Sinyal keluaran dengan frekuensi pembawa RF konstan dihasilkan. Sinyal input bangku tes tidak boleh mengandung frekuensi pembawa yang frekuensinya bervariasi dari waktu ke waktu. Namun, bangku tes akan mendukung sinyal input yang mengandung noise fase pembawa RF atau pergeseran Doppler pembawa RF yang berubah-ubah waktu. Gangguan sinyal ini diharapkan diwakili oleh perubahan selubung I dan Q yang sesuai pada frekuensi pembawa RF yang konstan.
• Diperlukan sinyal input dari generator sinyal dengan resistansi sumber 50 ohm.
• Sinyal input tanpa pencerminan spektral diperlukan.
• Menghasilkan sinyal output yang membutuhkan resistor beban eksternal 50 ohm.
• Menghasilkan sinyal keluaran tanpa pencerminan spektral.
• Andalkan bangku tes untuk melakukan penyaringan sinyal bandpass terkait pengukuran dari sinyal output RF DUT.

 

Dasar-dasar Pemancar AM Yang Harus Anda Ketahui

 

Pemancar yang memancarkan sinyal AM disebut pemancar AM. Pemancar ini digunakan dalam gelombang menengah (MW) dan gelombang pendek (SW) pita frekuensi siaran AM. Pita MW memiliki frekuensi antara 550 kHz dan 1650 kHz dan pita SW memiliki frekuensi dari 3 MHz hingga 30 MHz.

 

Dua jenis pemancar AM yang digunakan berdasarkan daya pancar adalah:

 

1. level tinggi
2. level rendah

 

Pemancar tingkat tinggi menggunakan modulasi tingkat tinggi, dan pemancar tingkat rendah menggunakan modulasi tingkat rendah. Pilihan antara dua skema modulasi tergantung pada daya pancar dari pemancar AM. Dalam pemancar siaran yang daya pancarnya mungkin dalam urutan kilowatt, modulasi tingkat tinggi digunakan. Pada pemancar berdaya rendah yang hanya memerlukan beberapa watt daya pancar, modulasi tingkat rendah digunakan.

 

Pemancar tingkat tinggi dan rendah

 

Gambar di bawah menunjukkan diagram blok dari pemancar tingkat tinggi dan tingkat rendah. Perbedaan mendasar antara kedua pemancar adalah amplifikasi daya pembawa dan sinyal termodulasi.

 

Gambar (a) menunjukkan diagram blok pemancar AM tingkat lanjut.

 

Gambar (a) digambar untuk transmisi audio. Dalam transmisi tingkat tinggi, kekuatan pembawa dan sinyal termodulasi diperkuat sebelum diterapkan ke tahap modulator, seperti yang ditunjukkan pada Gambar (a). Dalam modulasi tingkat rendah, kekuatan dua sinyal input ke tahap modulator tidak diperkuat. Daya pancar yang dibutuhkan diperoleh dari tahap terakhir pemancar, yaitu penguat daya Kelas C.

 

Bagian-bagian dari Gambar (a) adalah:

 

1. Osilator Pembawa
2. Penguat Penyangga
3. Pengganda Frekuensi
4. Power Amplifier
5. Rantai Audio
6. Penguat Daya Kelas C Termodulasi
7. Osilator Pembawa

 

Osilator pembawa menghasilkan sinyal pembawa dalam rentang frekuensi radio. Frekuensi pembawa selalu tinggi. Karena sulit untuk menghasilkan frekuensi tinggi dengan stabilitas frekuensi yang baik, osilator pembawa menghasilkan submultiple dengan frekuensi pembawa yang diinginkan. Sub-oktaf ini dikalikan dengan tahap pengali untuk mendapatkan frekuensi pembawa yang diinginkan. Juga, osilator kristal dapat digunakan pada tahap ini untuk menghasilkan pembawa frekuensi rendah dengan stabilitas frekuensi terbaik. Tahap pengali frekuensi kemudian meningkatkan frekuensi pembawa ke nilai yang diinginkan.

 

Amplifier penyangga

 

Tujuan dari penguat buffer ada dua. Ini pertama-tama mencocokkan impedansi output dari osilator pembawa dengan impedansi input dari pengali frekuensi, tahap berikutnya dari osilator pembawa. Kemudian mengisolasi osilator pembawa dan pengali frekuensi.

 

Ini diperlukan agar pengali tidak menarik arus besar dari osilator pembawa. Jika ini terjadi, frekuensi osilator pembawa tidak akan stabil.

 

Pengganda Frekuensi

 

Frekuensi sub-dikalikan dari sinyal pembawa yang dihasilkan oleh osilator pembawa sekarang diterapkan ke pengali frekuensi melalui penguat penyangga. Tahap ini juga dikenal sebagai generator harmonik. Pengganda frekuensi menghasilkan harmonik yang lebih tinggi dari frekuensi osilator pembawa. Pengganda frekuensi adalah rangkaian yang disetel yang menyetel frekuensi pembawa yang perlu ditransmisikan.

 

Ampli Daya

 

Kekuatan sinyal pembawa kemudian diperkuat dalam tahap penguat daya. Ini adalah persyaratan dasar untuk pemancar tingkat tinggi. Penguat daya Kelas C menyediakan pulsa arus daya tinggi dari sinyal pembawa pada outputnya.

Rantai Audio

 

Sinyal audio yang akan ditransmisikan diperoleh dari mikrofon seperti yang ditunjukkan pada Gambar (a). Penguat driver audio menguatkan tegangan sinyal ini. Amplifikasi ini diperlukan untuk menggerakkan amplifier daya audio. Selanjutnya, penguat daya Kelas A atau Kelas B menguatkan kekuatan sinyal audio.

 

Penguat Kelas C Termodulasi

 

Ini adalah tahap keluaran pemancar. Sinyal audio termodulasi dan sinyal pembawa diterapkan pada tahap modulasi ini setelah penguatan daya. Modulasi terjadi pada tahap ini. Penguat Kelas C juga memperkuat kekuatan sinyal AM ke daya pancar yang diperoleh kembali. Sinyal ini akhirnya diteruskan ke antena, yang memancarkan sinyal ke ruang transmisi.

 

Gambar (b): Diagram Blok Pemancar AM Tingkat Rendah

 

Pemancar AM tingkat rendah yang ditunjukkan pada Gambar (b) mirip dengan pemancar tingkat tinggi kecuali bahwa daya pembawa dan sinyal audio tidak diperkuat. Kedua sinyal ini diterapkan langsung ke penguat daya Kelas C termodulasi.

 

Modulasi terjadi selama fase ini, dan kekuatan sinyal termodulasi diperkuat ke tingkat daya pancar yang diinginkan. Antena pemancar kemudian mengirimkan sinyal.

 

Kopling tahap keluaran dan antena

 

Tahap keluaran dari penguat daya kelas C termodulasi mengumpankan sinyal ke antena pemancar. Untuk mentransfer daya maksimum dari tingkat keluaran ke antena, impedansi kedua bagian harus sesuai. Untuk ini, jaringan yang cocok diperlukan. Kecocokan antara keduanya harus sempurna pada semua frekuensi transmisi. Karena pencocokan pada frekuensi yang berbeda diperlukan, induktor dan kapasitor yang memberikan impedansi berbeda pada frekuensi yang berbeda digunakan dalam jaringan pencocokan.

 

Jaringan yang cocok harus dibangun menggunakan komponen pasif ini. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar (c) di bawah ini.

 

Gambar (c): Jaringan pencocokan Pi Ganda

 

Jaringan pencocokan yang digunakan untuk memasangkan tahap keluaran pemancar dan antena disebut jaringan ganda. Jaringan ditunjukkan pada Gambar (c). Ini terdiri dari dua induktor L1 dan L2 dan dua kapasitor C1 dan C2. Nilai-nilai komponen ini dipilih sehingga impedansi input jaringan adalah antara 1 dan 1'. Gambar (c) diperlihatkan untuk mencocokkan impedansi keluaran dari tahap keluaran pemancar. Selanjutnya, impedansi keluaran jaringan sesuai dengan impedansi antena.

 

Jaringan pencocokan ganda juga menyaring komponen frekuensi yang tidak diinginkan yang muncul pada output tahap terakhir pemancar. Keluaran dari penguat daya Kelas C termodulasi mungkin mengandung harmonik tinggi yang sangat tidak diinginkan, seperti harmonik kedua dan ketiga. Respons frekuensi dari jaringan yang cocok diatur untuk sepenuhnya menolak harmonik tinggi yang tidak diinginkan ini dan hanya sinyal yang diinginkan yang digabungkan ke antena.