射频增益控制电路（精选4篇）
射频增益控制电路 篇1
1 射频增益控制放大器试验检测装置
1.1 试验检测装置的制作
试验检测装置的构成为四部分, 即GPC-3030D型直流电源、双踪示波器、高频信号发生器以及1A9故障电路板, 具体连线图如图2所示。
其中, GPC-3030D型直流电源有2路输出电源, 一是输出电源调整到正28V, 连接到1A9的E5端, 主要负责工作电压;二是输出电源调整为负4.6V并连接到1A9的E8和E9端口, 主要负责控制光电耦合器U1及U2的负电压。将前者的负极与后者的正极连接, 同时连接到1A9的E2、E4及E7端。此外, 连接到1A9E8和E9端口的负电压信号可以实现基于高前阴流以及高末栅流呈现正关系之上形成的负控制电压信号的模拟;双踪示波器的CH1端连接到1A9板的电阻R6, CH2端连接到1A9板的射频输出端J2, 即连接到1A9的E1端;高频信号发生器的作用就是对频率合成器输出的射频信号进行模拟, 并与1A9E3端连接。
1.2 试验检测过程
1) 试验射频激励信号选择高频信号发生器形成的高频频率为15MHz的单音信号, 合理调控信号发生器的幅度旋钮, 让输出射频信号电平达到0.5V, 接着再经由Q9射频插头将其与1A9输入端J1相连接。
2) 在1A9的E6与E7端连接滑动电位器, 对射频增益控制人工手段控制电位器进行模拟, 并沿顺时针方向做一定调整, 确保接近电阻值达到最大化。
3) 分别借助双踪示波器的CH1通道和CH2通道对1A9电路电阻R6上端输出信号波形以及J2端输出信号波形进行检测。
4) 把1A9的E8和E9端分别连接到基于GPC-3030D直流电源之上模拟形成的负控制电压信号, 根据情况调控电压范围, 将其控制在-6VDC-0VDC。如果没有异常, 控制电压就应高于4.6VDC[1]。利用双踪示波器屏幕对信号发生器输出高频信号波形实时有效监测, 基于PIN二极管影响之下, 当信号幅度逐渐减小的时候, 光电耦合器二极管就会发光, 三极管会导通, Q2偏置和输出电流会增大, Q1偏置和输出电压uce都会剑减小[2]。经由双踪示波器屏幕能直接看到高频信号逐渐降低直到消失不见, 这个时候通过Q3输入的射频电压会逐渐降低, Q3和Q4的射频输出电压均会下降, 进而直接削弱射频激励。
2 故障分析与处理
2.1 故障现象
发射机具体运行过程中, 如果射频增益控制电路出现异常就会对发射机载波电平造成直接影响, 使其出现不稳定性。例如, 断激信号或是激励信号过大, 使发射机多次出现过量负荷现象, 造成发射机高前级表值以及高末级表值出现不稳定性, 影响发射机运行。
2.2 故障电路分析与处理
电路正常的时候, 从1A9的1PS6TB2-6引进与高前阴流成正比关系的控制电压, 和高末栅流成正比关系的控制电压从1A9的1PS5TB1-10引进, 且两组直流电压信号都是负, 分别连接到光电耦合器的U1与U2发光二极管的负极。当射频激励信号偏大的时候, 高前阴流会增加, 高末栅流也会增加, 引发1PS6TB2-6和1PS5TB1-10负直流电压也随之提升, 进而强化U1以及U2的发光强度、强化三极管导通以及减小输出电压。Q1和Q2偏置分别下降和上升, 输出电流增加, Q3输进射频电压降低, Q3和Q4射频输出均降低, 进而使激励信号降低;反之亦是如此。
在PIN二极管的CR1有损坏情况时, 受Q2发射极电流变化作用, 其射频阻抗力会逐渐丧失。如果光电耦合器的U1与U2有损坏情况, 会使三极管的Q1与Q2丧失正常偏置, 造成CR1工作出现异常。如果PIN二极管不具备控制作用了, 原本通过信号输入端J1输进的高频信号就会经由Q3和Q4放大输出, 引发射频激励信号变大, 导致发射机多次出现过量负荷现象, 影响其正常运作。倘若三极管Q3、Q4有损坏情况或1A9输出电路断开, 会出现断激问题, 对发射机正常、稳定运作造成影响。
在具体工作中, 倘若1A9板有损坏情况, 就要及时用三通把射频增益控制电路的输进和输出端进行短接, 根据对应载波频率, 对射频激励电平作出一定调整, 保障发射机运行稳定、正常。等到播音间隙的时候再进行更换。
2.3 1A9板元器件损坏分析及处理
利用试验检测里双踪示波器, 观察高频信号有没有消失, 以此为依据判定射频增益放大器1A9板上的元器件有没有损坏。倘若在屏幕上能看到高频信号逐步减小直至消失, 就表示PIN二极管以及三极管Q1/Q2和光电耦合器的U1和U2等元器件没有损坏。也可以先调换U1和U2两个元器件, 如果在示波器屏幕上没有看到高频信号逐渐减小直至消失的情况, 还可以通过三用表对PIN二极管进行检查, 假如正反方向电阻出现异常现象, 就要更换PIN二极管;假如电阻R6上端连接的屏幕上能看到高频信号逐渐降低直至消失, 但射频增益放大器仍然运转异常, 就要检查三极管Q3和Q4是否存在异常, 如果有异常就要及时更换。
如果判断出1A9板上元器件有损坏情况, 就要及时更换损坏器件, 但在更换的时候要注意四个问题:1) 使用吸锡泵时, 不能让烙铁头和印刷电路板的铜触点接触太久, 因为接触时间久容易使铜触点脱落, 造成印刷电路板失去作用。2) 在进行二极管和放大管焊接的时候, 要用镊子夹住焊脚, 避免元器件长时间跟高温电烙铁头接触, 损坏元器件。3) 电解电容要弄清正极和负极。4) 在对4N26光电耦合器进行安装的时候要插对管脚, 找准安插标志, 避免出现IC片插反的情况。
3 结论
本文基于DF100A型100k W短波发射机之上自行设计射频增益控制放大器 (1A9) 试验检测装置, 目的是为了快速、准确检测出1A9板元器件的故障问题。这种便捷的检测方法为维护工作提供了很多方便, 也为短波发射机的安全、稳定、高效播出提供了有效保障。
参考文献
[1]勾建国, 刘学伟.DF100A型短波发射机宽放电流异常故障分析及处理[J].电子世界, 2014 (1) :51-52.
[2]张英.DF100A型100k W短波发射机射频增益控制放大器的试验检测装置及其故障处理[J].广播电视信息, 2010 (8) :99-101.
一种自动增益控制电路的实现 篇2
关键词：自动增益控制,中频放大器,取样电路
在数据采集过程中, 常常会由于输入信号强度变化较大, 且与系统的动态范围不相一致, 使系统不能正常工作。例如, 在接收机中, 无线电信号强弱差异很大, 中频放大器本身也有一定的动态范围, 输入信号增大时会出现失真。为了解决外界各种因素对接收机输入信号的影响, 常需要使用自动增益控制技术。自动增益控制 (AGC) 电路是通信设备, 特别是通信接收设备的重要电路之一, 其主要作用是使设备的输出电平保持为一定的数值。它能够保证在接收弱信号时, 接收机的增益高;而接收强信号时则增益低, 从而使输出信号保持适当的电平。本文采用AD公司的集成运放AD8655/AD8656设计并实现了一种具有AGC特性的中频放大电路。
(一) 自动增益控制设计原理
1. 集成宽带放大器AD8655简介
AD8655/AD8656是AD公司生产的一种电压反馈、轨-轨输入输出的精密CMOS放大器。AD8656是AD8655的双放大器版本, 它们采用+2.7~+5.5V低电源电压供电, 并具有很好的低噪声性能, 因此非常适用于各种工业、通信、消费类和医学设备。由于AD8655/AD8656采用了ADI公司的Digi Trim封装内数字微调技术, 因此无需依靠系统调节便可达到高精度的要求。其外部引脚功能框图如图1所示。
2. 自动增益控制设计原理
自动增益电路控制框图见图2。
图中, 可控增益放大器的放大倍数AV受控制电压VC的控制, 闭环后系统对VA进行自动控制。环路中电平检测电路检测出反映信号电平的平均值, 通过低通滤波器 (LPF) 后, 在比较器中与参考电平VR相比较, 产生控制信号VC去控制AV。若输入电压幅度iV增加或电路参数变化使增益变大而导致Vo增加时, 环路产生一控制信号, 使VA减小;反之, 在各种因素造成Vo减小时, 环路也会产生控制电压CV, 使VA增加。即通过环路控制作用, 无论iV变化或系统参数变化, 输出信号电平Vo都将保持在由VR决定的电平上几乎不变。图2中, 低通滤波器的作用是决定反馈支路的反应速度, 因此, 低通滤波器时间常数是整个自动增益控制环路的重要参数。时间常数小, 通带宽, 反应速度快, 即在输入端信号起伏频率较高时, 自动增益控制系统的反馈支路也能及时地反应, 使输出的信号基本保持不变。一般AGC电路均具有低通特性, 即环路对高于某一频率的信号幅度变化无反应, 而对低于某一频率的信号幅度缓慢变化才有控制作用。如在移动通信系统中由于多径衰落, 造成信号的幅度变化, 这就需要自动增益对接收信号因信道而引起的缓慢幅度变化进行补偿。一般选择接收机中环路控制的上限频率为10~20Hz。
根据电路形式不同, 自动增益类型可分为闭环系统和开环系统。图3为常用于电压幅度控制中的反馈型AGC。
信号通过VCA、检波器、滤波器, 然后反馈到VCA, 并通过调整增益来去除输入信号包络中不希望的随时间变化的变化量。控制环的元件引入了信号的延迟迭加, 并决定了整个电路的响应延迟时间。因此, 反馈型AGC固有速度较慢。前馈AGC (见图4) 具有快速的响应时间, 因为信号检测和增益控制是并行的。输入信号被分成两路:一路到VCA, 另一路到检波器。检波器的设计需保证VCA根据输入中频信号的幅度, 得到所需的控制电压和合适的增益。在两路中的任一路加入额外的延迟, 能使两路并行传输延迟达到平衡。作为一个开环控制系统, 它的精度有限, 只在很小范围内, 输出随输入而变化。
(二) 自动增益控制电路设计
1. 中频放大电路的整体结构
设计中频放大电路的结构如图5所示。
中频信号送至AD8655的同相端, 经放大后从其第6脚分两路输出。其中一路经跟随器送往下一级, 另一路送给取样电路取样后反馈到AD8655的反相端, 使得当输入信号较大时, AD8655的反相端电压抬高, 其输出端信号幅值将减少, 当输入信号幅度较少时, 无自动增益控制信号输出, 从而达到了自动增益控制的目的。
2. 跟随器电路设计
为起到缓冲、前后隔离以及提高带负载能力设计了跟随器电路。该设计采用了双集成运放AD8656芯片的第一片来实现, 具体电路如图6所示。输入信号送到本级AD8656的同相输入端 (管脚3) , AD8656的反相输入端 (管脚2) 通过电阻R5接地, 构成跟随器电路, 通过耦合电容C5输出。
3. 取样电路设计
为实现AGC功能, 需要设计取样电路, 本设计的取样电路如图7所示。
V1为取样信号放大电路, 双集成运放AD8656的第二片运放为中心构成电压比较放大电路, VD2, R14, R11, C10组成峰值检波器。AD8655输出的信号经耦和电容C6加到放大管1V的基极, 由于1V的基极接有二极管VD1, 它使1V基极电位嵌位在0.7V, 1V处于临界状态, 这样当无输入信号时, 1V无输出;当有输入信号时, 1V有输出, 且经其放大后的信号加至AD8656的同相端 (管脚5) 。+5 V电压经R8, 1RP分压后得到基准电压加至AD8656反相端 (管脚6) 。当输入信号较大时, 即AD8656同相端的电压大于反相端的电压, 电压比较放大电路有输出, 放大后的信号经峰值检波电路后得到一直流电压反馈到中频放大器的AD8656的反相端;当输入信号幅度较少时, 电压比较放大电路无输出, 峰值检波二极管VD2截止, 无反馈电压, 从而达到了自动增益控制的目的。
最后, 把设计好的电路进行实践应用, 得到了好的效果。
(三) 结论
具有自动增益控制特性的该中频放大器电路, 能够将接收到的微弱信号放大到下级电路所需的电平, 使在整个接收范围内的高端和低端的灵敏度比较均匀;由于采用了自动增益控制电路, 能够保证输入到下级电路的信号电平幅度恒定, 即使在输入信号电平发生大幅度变化时, 中放的增益能够随之改变, 保持输出电平不变, 使工作稳定而且不易引起自激振荡。
参考文献
[1]鹿麟, 等.AD8656/AD8655及其应用低电压高精度低噪声运算放大器[J].电子元器件应用, 2008, 10 (1) :4-5.
[2]王永龙, 等.基于自动增益控制的声信号处理电路[J].仪表技术与传感器, 2007, 12:42-43.
[3]王诚训.中频放大器[M].北京:人民邮电出版社, 1988.
射频增益控制电路 篇3
关键词：自动增益控制,近距离灵敏度控制,接收机,雷达高度表
0 引言
无线电高度表是主要的机载电子设备,其功能是测量飞机到地(海)面的真实高度,主要分为2种类型:脉冲式雷达高度表和连续波式无线电高度表。由于脉冲式雷达高度表具有工作稳定、可靠、测量精度高、距离范围大等特点,目前已成为军、民航空界的主流产品。文章结合雷达高度表的使用与维护,重点对其增益控制电路进行研究,使相关技术人员对雷达高度表有更深入的了解,做好飞行保障工作,确保飞机安全。
1 自动增益控制基本原理
广义上讲,人们把具有信息发送和接收功能的系统统称为通信系统。之所以这样界定,是因为通信系统有很多共性规律为其他电子设备通用,如调制解调、变频、中频放大、直接数字式频率合成器(DDS)等原理,以及自动增益控制(AGC)、自动频率控制(AFC)等辅助电路。雷达高度表具有收发特性,因此也是比较典型的通信系统,只是工作频率略高一些。
1.1 AGC作用
在无线电通信中,接收机所接收到的信号强度因电台发射的功率大小、距离远近、信道衰减和接收机环境变化等因素,会产生较大的波动。如果接收机的增益不变,输入信号在很大范围内变化时,输出信号的幅度也将发生同样比例的变化,在强信号时有可能使接收机过载而导致阻塞,在弱信号时又可能造成信号丢失。
为解决上述问题,在实际应用中,通常采用AGC来提高接收机的性能,其主要作用是:使接收机增益自动适应输入信号强度的变化,当输入信号幅度在很大范围内变化时,保持接收机的输出基本稳定。也就是说,当输入信号很强时,AGC使接收机的增益减小,而当信号很弱时,又使接收机增益增大,即接收机接收不同强度信号时,输出端都能得到近似相等的电压或功率。AGC电路在现代接收机中几乎是不可缺少的辅助电路。
1.2 AGC特性
AGC特性是指接收机根据信号强弱自动控制自身增益的能力,通常要求接收机在输入信号电压变化80～100dB时,输出电压的变化不超过5～15dB。例如,某型短波单边带电台的AGC特性表述为:输入射频信号从10μV变化到5×105μV时,输出音频信号的变化不超过[1]10dB。
1.3 AGC原理
AGC电路的基本组成如图1所示。其中,可控增益放大器用于放大输入信号Vi,其增益是可变的,检波器、直流放大器和比较器构成反馈控制网络。可控增益放大器输出的交变信号经检波器变换成直流信号,通过直流放大器放大后,在比较器中与参考电平VR相比较,并产生直流电压Vc。可见,AGC电路构成一个闭合环路。若输入电压Vi的幅度增加而使输出电压Vo幅度增加时,通过反馈控制网络即产生一控制电压VR,使Av减小;当Vi幅度减小使幅度Vo减小时,反馈控制网络即产生控制信号VR使Av增加。这样,通过环路的反馈控制,当输入信号Vi幅度增大或减小时,输出信号幅度保持恒定或仅在很小的范围内变化[2]。
2 AGC在雷达高度表测高中的作用
雷达高度表一般工作在0～1 500m高度范围,测量飞机与地(海)面的真实高度,其工作机理是根据数学模型h=CT/2实现测高,公式中h为飞机真实高度,C为电磁波速度(即光速),T为电磁波往返时间。实际工作中,测量飞机高度是通过测量时间T,并按比例转化成与之相对应的电压VK,再通过高度表指示器将VK转换成当时的飞机高度h,如图2所示。
在高度表测量飞机真实高度过程中,存在2个问题:(1)高度表发射功率一定,但飞机距地(海)面的高低不同,返回信号强弱是不等的,如果不加以控制,可能出现在强信号时使接收机过载而导致阻塞,在弱信号时又造成信号丢失;(2)现代机载雷达高度表一般采用微带型天线,其波束宽度H面和E面均≥40°,即天线辐射的电磁波范围较大,有可能导致飞机起落架和外挂物产生回波信号,导致高度表无法正常测高[3]。
针对上述问题,在雷达高度表电路中一般设置了AGC电路和近距离灵敏度控制(SRC)电路,电路在高度表中的设置如图3所示,图中虚框部分不属于接收机电路。
从图中可以看出,AGC、SRC信号取样均来自距离计算器,经处理后,都输出到接收机中频放大器,控制其增益大小变化[2]。
3 应用分析
在某型雷达高度表中设有2种增益控制电路:(1)AGC电路,用来控制接收机对回波信号的放大量;(2)SRC电路,用来控制高度表接收近距回波时的灵敏度。2种增益控制电路都是通过控制接收机中频放大器的偏流,实现对接收电路增益的控制。
3.1 AGC电路
在高度表正常工作时AGC电路将根据接收回波信号幅度和噪声的大小,输出相应的控制电压,用以控制中放的增益量,电路如图4所示。
其控制方式有2种:(1)噪声AGC。噪声AGC信号取样来自于接收通道视频(回波)放大器的输出端,并经A点输入,2R10、2C7起隔直作用,2BG9、2C14为峰值检波,输出电压通过2R25加到2JCl的反相输入端(同相端接地),此电压包括探测脉冲间歇期噪声和回波脉冲的平均值,通过2JCl放大后,输出负电压到C端,去控制接收机中放的增益。这种AGC是通过检测电路接收的噪声电平,来控制中放增益,以保证接收通道处于稳定接收状态,与一般接收机的AGC作用相似。(2)脉冲AGC(KAGC),他是高度表在跟踪状态下起作用的。为了解算的精确性,跟踪状态不能让回波脉冲的幅度有波动,所以在噪声AGC基础上,专门对回波脉冲幅度采取控制,也就是对接收机中放的增益作进一步控制。图4中,由2BG3、2BG25等组成KAGC门电路,主要作用是判断由跟踪脉冲产生器中来的KAGC脉冲(由B点接入)和回波脉冲是否按要求重合,并根据重合情况控制AGC电路和跟踪/搜索逻辑电路的工作状态,从而控制整个高度表的工作状态。
静态时2BG25射极有一静态正电压偏置,基极无偏置,管子处于截止状态,以阻止干扰信号混入。正极性回波脉冲经A点加到2BG25基极、KAGC脉冲也同时出现时,回波脉冲才能进入搜索门电路(即2BG25),并从射极输出正脉冲。经2C9隔去直流电压,回波脉冲进入由2BG10和2C15组成的峰值检波电路。若回波信号到来时KAGC脉冲不出现,则回波信号会通过1BG19和1R43旁路到地。
峰值检波电路的特性是,信号来时2BG10导通,信号电流通过二极管向2C15充电,充电的RC时间常数很小,充电结果以电压的形式保留在2C15上;信号过后,2C15上的电压使2BG10反偏,并通过2R26向外放电,且RC时间常数很大,可以基本保持已充上的电压,待下一次回波进来时再存贮、增高。由于每次充电时间极短(回波脉宽为30ns或110ns),能充的电量极少,而2C15又有一定的容量(0.01～0.03pf),所以要有20次左右连续回波,电容上的电压才能达到一个门限值(1.3V),使跟踪/搜索电路发生翻转。此时2C15输出正极性信号,经过2R26也加到2JC1的反相输入端,使其输出负电压幅值更大,此负电压加到接收机中放电路的AGC控制端,专门用以对回波脉冲的幅度进行控制。这样,有利于距离计算器电路在跟踪状态时作精细的调整。
采用这种方法,优点是可以排除瞬时大幅度干扰窜入造成误动影响,而连续多次有回波,则可以确认此时已截获到回波无误。
电路中二极管2BG16和2BG17及电阻2R46可阻止放大器2JC1正向输出,电阻2R29提供负补偿。
3.2 SRC电路
为了防止发射信号被飞机外挂物反射形成回波干扰,高度表设置了近距离灵敏度控制电路(SRC),使高度表低高度灵敏度比较高的高度时低40～50dB,从而降低跟踪飞机外挂物的可能性。实现这一功能的过程是:对内距电压(慢扫描电压)值进行检测,在检测到内距电压很低时,使电路输出负电压到中放增益控制端,降低中放增益。SRC电路如图5所示。
图中虚线右边是接收机部分,放大器7JC1的输出端F接到中频放大器的增益控制端。当7JC1输出正电压时,7BG14载止,对中放增益不造成影响;输出负电压时,7BG14导通,降低中放增益,电压越负,中放增益下降愈多。虚线左边3BG41及3BG25是搜索振荡器附属电路。
7JC1的反相输入端由+15V和-15V电源经电阻7R39、7R40、7R43分压后,提供一个固定、较小的正电压。同相输入端在不考虑外电路联系的情况下,是由+15V电源经7R41、7R42、7R38电阻分压后提供,其电压大小取决于二极管7BGl5的工作状态,在通常情况下,7BGl5是导通的,7JCl同相输入端电压高于反相输入端,因此输出正电压,对中放增益不影响。7BGl3、7R44组成的负反馈支路,在输出正电压时,将其限定在较小的电位上。
7JC1的同相输入端还通过7BG15、3BG25与内距电压相连,图中D点。在内距电压较高时,3BG25反偏,内距电压不影响7JC1的输入,这表明高度较高时,有较高的灵敏度。当高度接近于零高度时,内距电压也很低,接近于0,3BG25导通,7BG15截止,从而使7JC1的输入端的电位低于反相输入端,故此时7JC1输出负电压,足以使接收机的灵敏度降低到应有的数值。
另7BG15的正端通过3BG41与搜索振荡器输出相连,图中E点。其目的是使高度表在搜索状态时,搜索电压的上升沿期间能搜索到回波,减小下降沿搜索到回波的可能性。图中3BG41工作于开关状态,当E点为+15V,搜索电压在下降沿时,3BG41饱和导通,使7BG15截止,7JCl同相输入端电位降低,输出较大的负电压,降低了接收机中放电路增益,从而降低灵敏度。当E点为-15V,(下转第65页)搜索电压处于上升沿时,3BG41截止,7JCl不受其控制,中放增益可达最大。这是SRC电路的另一个作用。
4 结束语
综上所述,雷达高度表增益控制电路控制关系是比较复杂的,且控制的优劣有严格的指标限制,这些指标在定检时要做细致的检查、测试,是维护工作的重要组成部分,因此,掌握控制原理是维护好高度表的基础和前提条件。尤其是SRC电路涉及的近距灵敏度是高度表的主要指标,维护时要特别注意。例如,某型直升机在装备部队一段时间后,测试近距灵敏度指标不合格,在反复调整7W1调钉后还达不到要求,经生产厂家确认,其安装的微带型天线波束角较宽,不适用于该型直升机,将微带型天线换成喇叭型后,测试指标合格。
参考文献
[1]姜茂仁.航空高频电子线路[M].北京:海潮出版社,2002.
[2]章小梅.超短波双频段对空通信设备[M].青岛:海军航空工程学院,2009.
射频增益控制电路 篇4
关键词：短波发射机,射频增益控制放大器,试验检测装置,故障检测处理
1 前言
DF100A型100kW短波发射机射频增益控制放大器 (1A9) 是发射机射频的必经之路, 它能否正常稳定工作, 直接影响到发射机的稳定运行。为了能够快速准确地检测出1A9板的故障, 并给予及时排除, 我们自行设计了射频增益控制放大器 (1A9) 的试验检测装置, 不仅提高了检测1A9板的效率, 同时也保证了检修的质量, 极大便利了我们的维护工作。现对试验检测装置的设计和使用方法简单介绍给大家。
2 射频增益控制放大器 (1A9) 原理分析
图1为射频增益控制放大器 (1A9) 电路原理。射频增益控制放大器的主要功能是对高前级的射频激励信号进行控制, 实现对高前级阴流的控制, 从而保证高前级的射频输出增益始终处于一个比较稳定的状态。其射频输入信号取自PTS040型频率合成器, 并由J1输入接到E3端;射频输出信号则由E1通过J2连接到宽放的输入端, 主要用于自动微调射频电平的大小, 给高前级提供一个合适的射频激励电平。由图1可知, 射频增益控制放大器的控制输入端有3个, 即:E6端接一个CW电位器, 该电位器装在控制面板上, 可通过前面板该电位器旋钮调节发射机的射频激励电平;E8、E9分别连接两个光电耦合器4N26, 对射频增益控制放大器进行控制, 实现射频增益的控制, 控制信号分别来自高前级阴流取样 (1PS6TB2-6) 和高末级栅流取样 (1PS5TB1-10) 。
在图1中, CR1是PIN二极管, 其型号为HP5082-3081, 它的工作特性是:通过改变PIN二极管的直流偏置电流, 来使其阻抗发生变化, 即PIN二极管的电流发生变化时, 其阻抗也随之发生变化, 且PIN二极管的阻抗与通过的它电流成反比, 通过二极管的电流越大, 其阻抗越小;通过二极管的电流越小, 其阻抗越大。Q1、Q2是直流放大器, Q1的偏置是由R13与面板上射频增益控制电位器CW相串联, 再和来自U1、U2光电耦合器集电极发射极间的阻抗相并联后的总阻抗再与R1分压后取得。Q2的输出电流Ie2即为PIN二极管CR1的控制电流。改变射频增益控制电位器CW的阻抗或者改变U1、U2光电耦合器Uce间的电压, 都将改变Q2输出的直流电流的大小, 流过PIN二极管的电流也将随之发生变化, 导致CR1的射频阻抗发生变化。
Q3、Q4及其外围电路组成射频放大电路。射频输入通路中的R14和R21并联阻抗为50Ω, 作为频率合成器的负载电阻。Q3的输入阻抗、PIN二极管CR1的可变射频阻抗和电阻R6相并联后与R15组成射频分压电路, 当PIN二极管CR1的射频阻抗发生变化时, 也就改变了射频放大管Q3的射频输入电压, 进而也就改变了由Q3、Q4组成的射频放大电路的射频输出电压, 从而实现了射频增益的自动控制。
3 射频增益控制放大器的试验检测装置
3.1 试验检测装置的制作
为了快速检测射频增益控制放大器存在的故障, 我们制作了射频增益控制放大器的试验检测装置。试验检测装置由GPC-3030D型直流电源、高频信号发生器、双踪示波器和1A9故障电路板组成。
GPC-3030D直流电源有两路电源输出, 一路电源输出调整为+28V, 连接到1A9的E5端, 作为射频增益控制放大器 (1A9) 的工作电压;另一路电源输出调整为-4.6V, 连接到1A9的E8、E9端, 作为光电耦合器U1、U2的负的控制电压;将+28V电源的负端和-4.6V电源的正端相连, 并连接到1A9的E2、E4和E7 (E2、E4、E7是射频放大器外壳, 公共“0”电位) 端, 直流电源接线图如图2所示。采取这样的接线方式, 能够为我们的试验提供稳定的负电压信号, 同时可以通过电源本身自带的监视屏, 很方便地监测到我们对负电压信号的调整。连接到E8、E9的负电压信号可模拟与高前阴流和高末栅流成正比的负的控制电压取样信号。
高频信号发生器用来模拟频率合成器输出的射频信号, 其输出连接到1A9的射频输入端J1 (与1A9的E3相连) ;示波器的CH1端和CH2端分别连接到1A9板的电阻R6和射频输出端J2 (与1A9的E1相连) 。
射频增益控制放大器试验检测装置的连接图如图3所示。
3.2 试验检测的注意事项
在对1A9的故障板进行试验检测前, 首先将电源、高频信号发生器、双踪示波器和1A9的故障板按照图3的连线图连接好。在试验检测时, 要注意如下事项:
(1) 高频信号发生器使用时, 应注意接地和使用安全, 预热完成后方能使用。
(2) 示波器使用时, 应注意接地和使用安全, 预热完成后方能使用。
(3) 高频信号发生器不能放置于示波器上方, 其原因是高频信号发生器所产生的高频信号会严重影响示波器的正常工作。
(4) 使用时, 要注意所施加电源和信号的幅度, 模拟高前阴流和高末栅流的负电压信号过大, 会损坏4N26光电耦合器;因频率合成器的最大射频输出电平的有效值仅为1V, 高频信号发生器输出过大的模拟射频电平, 会增加电路中元器件的负荷, 最终导致元器件的损坏。
3.3 试验检测过程
将一块外观检查正常的1A9板, 按图3接线图接好。
(1) 以高频信号发生器产生的高频频率为15MHz的单音信号作为试验射频激励信号, 调整信号发生器幅度旋钮, 使其输出射频信号电平为0.5V, 将其通过Q9射频插头接入1A9电路射频信号的输入端J1。
(2) 在1A9的E6、E7端跨接一个1kΩ/2W的滑动电位器, 模拟射频增益控制人工手动控制的电位器, 并顺时针调整, 使其接入电阻值为最大。
(3) 使用示波器CH1通道监测1A9电路中电阻R6上端输出信号波形;示波器CH2通道监测J2端输出的信号波形。
(4) 1A9的E8、E9端分别接入GPC-3030D直流电源模拟产生的负控制电压信号, 电压调整范围为-6VDC到0VDC, 正常情况下, 控制电压大于-4.6VDC左右。我们在示波器屏幕上, 可以监测到由信号发生器送出的高频信号波形, 由于PIN二极管的作用, 当信号幅度由-4.6VDC逐步减小时, 光电耦合器二极管发光, 三极管导通, 输出电压Uce下降, 三极管Q1偏置下降, Q2偏置增加, 输出电流增加, 即通过CR1直流电流增加, 其射频阻抗下降, 由J1端输入的射频信号将被衰减, 在示波器屏幕上可以明显地观察到高频信号逐渐减小至消失, 从而Q3输入的射频电压逐步下降, Q3、Q4的射频输出电压下降, 从而降低射频激励 (由示波器屏幕上可以观察到) , 这充分说明了1A9板的工作原理及PIN二极管的作用。
4 射频增益控制电路故障分析和判断
4.1 故障现象
在发射机实际运行中, 射频增益控制电路的故障会最直接影响发射机载波电平 (激励信号) 的不稳定, 比如:断激或激励信号过大引起发射机频繁过荷, 最终造成发射机高前级和高末级表值不稳定, 严重威胁发射机的正常工作。
4.2 故障电路分析
正常情况下, 与高前阴流成正比的控制电压由1A9的1PS6TB2-6引入, 与高末栅流成正比的控制电压由1A9的1PS5TB1-10引入, 这两组直流电压信号均为负电压信号, 它们分别接到光电耦合器U1和U2的发光二极管的负端, 当射频激励过大时, 高前阴流和高末栅流均会增大, 从而导致1PS6TB2-6、1PS5TB1-10负直流电压的增加, 使U1、U2内的发光二极管的发光强度增加, U1、U2内的三极管导通增加, 输出电压下降。Q1偏置下降, Q2偏置增加, 输出电流增加, 即通过CR1直流电流增加, 其射频阻抗下降, Q3的输入射频电压下降, Q3、Q4的射频输出下降, 从而降低激励, 反之亦然, 从而实现射频增益的自动控制。
当PIN二极管CR1损坏时, CR1射频阻抗随Q2的发射极电流变化的作用丧失;而光电耦合U1、U2的损坏会造成三极管Q1、Q2失去正常偏置使PIN二极管CR1不能正常工作;当PIN二极管的控制作用消失后, 由信号输入端J1输入高频信号将直接通过Q3和Q4放大输出至宽放, 造成射频激励过大, 发射机频繁出现过荷, 无法正常工作。
而当三极管Q3、Q4损坏或1A9输出电路断开时则会造成断激故障, 发射机也将无法正常工作。
4.3 用试验检测装置判断器件好坏
我们可以通过试验检测中示波器屏幕上高频信号是否消失, 来判断射频增益放大器1A9板上元器件的好坏。
若在示波器屏幕上可以明显观察到高频信号逐渐减小至消失, 可判断出PIN二极管、三极管Q1、Q2及光电耦合器U1或U2等器件是正常的。
否则, 可先调换U1、U2两元器件, 判断4N26光电耦合器U1或U2是否损坏;若调换U1、U2后, 仍没有观察到高频信号逐渐减小至消失的现象, 可用三用表先检查PIN二极管的好坏, 如正反向电阻不正常, 更换PIN二极管;若在电阻R6上端所接示波器屏幕上可以明显观察到高频信号逐渐减小至消失的现象, 但射频增益放大器仍不能正常工作, 则检查三极管Q3、Q4是否正常, 不正常更换。
4.4 故障处理方法
实际工作中, 如遇到1A9板损坏故障, 紧急情况下, 最有效的方法是将射频增益控制电路的射频输入端与射频输出端用三通短接, 并根据不同的载波频率, 适当调整频率合成器的射频激励电平, 维持发射机正常播音, 待播音间隙将其更换。
4.5 更换元器件时注意事项
在检查判断出1A9板上元器件损坏后, 在更换元件时, 应注意以下事项:
(1) 使用吸锡泵时, 不能将烙铁头与印刷电路板上铜触点长时间接触, 防止其从印刷电路板上脱落, 造成印刷电路板报废。
(2) 焊接二极管、放大管时, 注意用镊子夹住焊脚焊接, 镊子可帮助其散热, 防止元器件与电烙铁头高温长时间接触, 造成器件损坏。
(3) 电解电容一定要明确其正负极, 做到正确焊接。
(4) 4N26光电耦合器的安装要做到管脚对号插入, 认准安插标志, 防止出现IC片插反的情况。
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