Szélessávú erősítők kaméleonja: R&S®BBA130

Az R&S^®BBA130 típusú berendezés az első erősítő a világon, amelynek jellemzői akár üzemközben is módosíthatók, egy adott alkalmazásnak megfelelően.

Az erősítőkkel szemben támasztott elvárások

A rádiófrekvenciás erősítőknek az adott alkalmazástól függően igen sokféle követelményt kell kielégíteniük. Például a mobiltelefon-bázisállomások végfokozatai más karakterisztikával rendelkeznek, mint a műsorszórásban és radartechnikában használt egységek. Nehezíti a helyzetet, hogy minden erősítő egy adott célalkalmazáshoz optimalizált és a tulajdonságai nem változtathatók meg.
RF-alkatészek, például szűrők, kapcsolók és erősítőmodulok fejlesztése, gyártása és minőségbiztosítási vizsgálatai során azonban előfordul, hogy a rádiófrekvenciás végfokozatok karakterisztikáját az adott feladathoz kell igazítani, mivel e mérések eredményét számos tényező együttesen befolyásolja:

A bemeneti jel burkológörbéje

A burkoló jellegétől függ, hogy egy erősítőnek kell-e tartalékkal rendelkeznie a jelcsúcsok átviteléhez.
Megkülönböztethetünk:

• Állandó burkolójú hullámformákat, ilyenek például a modulálatlan szinusz-jelek, továbbá a frekvencia- és fázismodulált, illetve PSK osztályú adások.

• Lassan változó burkolóval rendelkező hullámformákat, ilyenek például az AM- és kétjeles adások.

• Igen gyorsan változó amplitúdójú, egy- és többvivős hullámformákat, amelyek jellemzően kifinomult fázis- és/vagy amplitúdómodulációval rendelkeznek. Ilyenek például a nagy csúcstényezőjű OFDM-adások. 

1. ábra Az R&S^®BBA130 sorozatú teljesítményerősítők tranzisztorainak munkapontja (A, B vagy AB osztályú beállítás) működés közben módosítható, továbbá kiválasztható, hogy maximális kimeneti teljesítményt szolgáltasson a berendezés, vagy nagyobb mértékű illesztetlenséget is viseljen el

A bemeneti jel időtartománybeli viselkedése

Egy jel alakhű erősítéséhez megfelelő munkapontba kell állítani az áramköröket, legyen szó akár folyamatos, akár impulzusüzemű adásokról.

Az erősítő átviteli jellemzői

Az átviteli jellemzők az erősítő linearitását, valamint a harmonikus és intermodulációs termékeinek szintjét befolyásolják. Ezekből következik, hogy egy tesztelés során kivezérelhető-e telítésig az adott egység. Az alkalmazási körtől függően vagy a jelalakot hűen követő, nagy spektrális tisztaságú erősítésre van szükség, vagy a lehető legnagyobb kimeneti teljesítmény biztosítása a fő cél – ebben az esetben a kimeneti jel időbeli és spektrális tulajdonságai másodlagosak.

A vizsgált egység impedanciájának illesztése az erősítő kimenetéhez

A vizsgált egység impedanciája az erősítő kimeneti teljesítménycsökkenését befolyásolja, ráadásul a végfokozatot a terhelés jellegének megfelelően kell kialakítani.
A gyakorlatban az alábbi két esetet szokták megkülönböztetni:

• Jó impedanciaillesztésű alkalmazások (elhanyagolhatóan kismértékű eltérés 50 Ω-hoz képest). Saját védelme érdekében az erősítő lecsökkentheti a kimeneti jelszintet, ha a vizsgált eszköz meghibásodása következtében megváltozik a terhelőimpedancia.

• Rossz impedanciaillesztésű alkalmazások (extrém esetben rövidzár vagy szakadás). Az erősítőnek folyamatosan fenn kell tartania a kimeneti teljesítményt szintcsökkenés vagy saját maga lekapcsolása nélkül.

Nem csupán a felsorolt tényezők miatt van szükség rugalmas erősítőkre, hanem az RF-eszközök fejlesztése, gyártása és minőségbiztosítási mérései során végzett különféle tesztelési műveletek következtében is. 

A 2. ábrán látható néhány ilyen vizsgálat, a megfelelő követelményekkel együtt.

2. ábra RF-teljesítményerősítőkkel szemben támasztott elvárások különféle tesztelések során

R&S^®BBA130 – egy erősítő, számtalan alkalmazási területre

Az R&S^®BBA130 sorozatú erősítők (1–3. ábra) az első végfokozatok, amelyek átviteli jellemzői az alkalmazási területnek megfelelően állíthatók be. A készülékcsalád három frekvenciasávot fed le: a 80 MHz és 1 GHz közötti, a 0,69 GHz és 3,2 GHz közötti, valamint a 2,5 GHz és 6 GHz közötti tartományt, 22 W és 4200 W közötti teljesítményszintek mellett. Kimeneti jellemzőik kétféle paraméter állításával optimalizálhatók: a munkapont „A” és „AB” osztályú működés közötti, folyamatos hangolásával, valamint maximális kimeneti teljesítményű vagy nagy reflexiótűrésű üzemmód közötti átkapcsolással. Mindkét jellemző üzem közben, közvetlenül állítható be – például a jelalak megváltozása vagy a követelmények tesztelés közben való módosítása esetén. A beállítások kézileg, a berendezések böngészőben megjelenített kezelőfelületén keresztül, vagy távvezérlő parancsok segítségével végezhetők el.

Az új végfokozatnak köszönhetően egy vizsgált eszköz átvitele és működése mostantól egyetlen erősítő segítségével ellenőrizhető (ehhez nagyon lineáris végfokozat kell) és kimeneti terhelhetősége (ekkor csak a kimeneti teljesítmény számít).

3. ábra Példa mérési összeállításra: R&S^®BBA130-BC1500D1200 típusú erősítőrendszer 35 egység magas, 19 coll széles műszerszekrénybe építve. A rendszer 80 MHz és 1 GHz között üzemelő, összesen 1500 W teljesítményt szolgáltató, továbbá 690 MHz és 3,2 GHz között működő, összesen 1200 W teljesítményszintet biztosító erősítőket, valamint egy be- és egy kimeneti kapcsolót, illetve egy ellenőrző kimenethez tartozó kapcsolót tartalmaz

Folyamatosan állítható munkapont

A munkapont folyamatos állításával a kimeneti jel tulajdonságai is befolyásolhatók. A osztályú üzemmódban igen jó a berendezés linearitása, a kimeneti hullámalak ekkor nagyon tiszta – mindez modulálatlan szinuszjelek előállításához ideális; AB osztályban precíz impulzusüzemű erősítés mellett a hatásfok is jó (4. ábra).

4. ábra Bal oldali grafikon: egy impulzus alatt 0,2… 0,3 dB-lel emelkedik a teljesítmény, mert a tranzisztorok félvezető átmeneteinek hőmérséklete lecsökken kivezérlés közben, így nő az erősítés. Jobb oldali grafikon: az impulzusok alatt 0,05 dB-nél kisebb a szintingadozás, mert AB osztályú beállításban alig változik a félvezető átmenetek hőmérséklete

Maximális kimeneti teljesítmény kontra reflexiótűrés

Az R&S^®BBA130 típusú erősítő kétféle üzemmóddal rendelkezik: vagy jó impedanciaillesztés (közelítőleg 2:1-nél nem nagyobb állóhullámarány) mellett maximális kimeneti teljesítményt szolgáltat, vagy a leadott teljesítmény csökkenése árán akár 6:1 viszonyt meghaladó állóhullámarányt is elvisel (5. ábra). Az előbbi eset egy termék fejlesztése és visszaellenőrzési vizsgálatai során jellemző. Vagy eleve 50 Ω-os rendszerbe tervezett egységek esetén várhatók kismértékű reflexiók, vagy akkor, ha az erősítő és a tesztelt berendezés között cirkulátor helyezkedik el – ilyenkor tehát egy végfokozat teljes mértékben kivezérelhető. Illesztetlenség a termék vagy a cirkulátor meghibásodása esetén fordulhat elő, aminek hatására az erősítő leszabályozza a kimeneti teljesítményét a saját védelme érdekében, mivel a mérést egyébként is le kell állítani.
EMC-alkalmazások során, ahol gyengén illesztett antennákkal vagy 50 Ω-tól jelentősen eltérő bemeneti impedanciájú egységekkel is találkozhatunk, az erősítőnek a lehető leghosszabb ideig folyamatosan kell biztosítania a kívánt kimeneti teljesítményszintet, azaz a saját védelme érdekében nem szabályozhatja le önmagát (az extrém eseteket leszámítva).

5. ábra Példa az R&S^®BBA130D300 típusú erősítő különféle üzemmódjainak jellemzőire

Kompakt, modulrendszerű felépítés

Az R&S^®BBA130 típusú, szélessávú erősítőt a lehető legrugalmasabb képességekkel ruházták fel, kisméretű kivitelben. Könnyű felépítésének és különleges, alumínium-réz ötvözetű hűtőbordájának köszönhetően a tömege csupán fele a hasonló teljesítményű, hagyományos végerősítőkének. 1 GHz alatt 750 W, felette pedig 300 W kimeneti teljesítményt szolgáltat ez a mindössze négy egység magas berendezés, ennek megfelelően kiváló „energiasűrűség” jellemzi. Segítségével 19 coll széles műszerszekrénybe épített, magas szinten integrált rendszerek állíthatók össze (3. ábra), amelyben az egyes modulok frekvenciája és teljesítménye rugalmasan állítható.

Iker- és kétsávos erősítők mindössze négy egység magas kivitelben

A négy egység magas, asztali változatú berendezések két erősítőt tartalmaznak, iker- vagy kétsávos felépítésben. Ikersávos működés esetén egymással párhuzamosan, egyazon frekvencián üzemel a két végfokozat. Az ilyen elrendezés kiválóan használható kétjeles mérésekhez, illetve kis helyen, párhuzamosan végzett vizsgálatokhoz. A kétsávos felépítésű egységek erősítői eltérő frekvenciasávokban működnek, és egy időpillanatban csak az egyik üzemel. Ezek az elrendezések a 80 MHz és 3,2 GHz, illetve a 690 MHz és 6 GHz közötti tartományt fedik le. Erre az üzemmódra a készülékházba kiegészítésként beépített kapcsolóval lehet váltani.

Összefoglalás

Az R&S^®BBA130 sorozatú erősítők az elsők a világon, amelyek kimeneti karakterisztikája üzem közben is módosítható egy adott alkalmazáshoz illeszkedően. Ennek köszönhetően a különféle tesztelési követelmények immár egyetlen berendezéssel is kielégíthetők. Az erősítőcsalád 80 MHz és 6 GHz között 22 W-tól 4200 W-ig terjedő teljesítményszinteket képes biztosítani. A helytakarékos, modulrendszerű berendezések felépítése rugalmas, választhatunk iker- vagy kétsávos működés között. Az üzemi frekvenciasáv és a kimeneti teljesítmény bővíthetősége következtében jövőbiztos befektetés egy ilyen erősítő, amely a rugalmassága révén lehetővé teszi a köré épített rendszer képességeinek kiterjesztését, igazodva akár új követelményekhez is.

Rohde & Schwarz Budapesti Iroda
1138 Budapest, Madarász Viktor u. 47-49.
Tel.: +36 1 412 4460
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.

www.rohde-schwarz.hu

Még több Rohde & Schwarz