'Signal Booster ' في العالم الإلكتروني: كيف يجعل Booster الحياة أكثر ذكاءً؟

فهم مضخم الداعم في مقال واحد: مساعد قوي لتعزيز الإشارة

في مجال الإلكترونيات ، يعد Booster (Booster/Amplifier) ​​نوعًا مهمًا جدًا من الدائرة أو الجهاز ، ويستخدم بشكل رئيسي لتعزيز الإشارات أو الجهد أو التيار أو الطاقة. يتم استخدامه على نطاق واسع ويلعب دورًا رئيسيًا في العديد من المنتجات والأنظمة الإلكترونية.

أنواع ووظائف الداعم

(ط) الجهد الداعم

تتمثل وظيفة داعم الجهد في زيادة جهد الإدخال إلى جهد إخراج أعلى. على سبيل المثال ، في بعض الأجهزة التي تعمل بالبطارية ، يمكن أن تزيد من الجهد 3.3V لبطارية الليثيوم إلى 5 فولت أو 12 فولت لدفع مصابيح LED أو مكونات الطاقة عالية الجهد مثل MCUs وأجهزة الاستشعار. دائرة التنفيذ الشائعة هي دائرة Boost Boost (محول تعزيز DC-DC) بناءً على المحاثات والمكثفات وعناصر التبديل.

(2) مضخم إشارة

يمكن لمكبر الإشارة تضخيم الإشارات الضعيفة مع تقليل تداخل الضوضاء. وهي مقسمة بشكل أساسي إلى مكبرات الصوت RF ومكبرات الصوت الصوتي. يمكن أن تعزز مكبرات الصوت RF الإشارات اللاسلكية ، مثل مضخمات إشارة الهاتف المحمول ؛ يتم استخدام مضخمات الصوت لتعزيز قوة إشارات الصوت ، مثل دوائر مضخم الطاقة. تستخدم مكبرات الصوت على نطاق واسع في معدات الاتصالات وأنظمة الصوت وتعزيز إشارة الهوائي.

(3) معززات التيار/الطاقة

عادةً ما تستخدم معززات التيار/الطاقة بالاقتران مع منظمات الجهد لتوفير أعلى أو طاقة ناتج أعلى. في التصميم ، غالبًا ما يتم استخدام ترانزستورات الطاقة (مثل MOSFET) أو مكبرات الصوت التشغيلية لتحقيق التوسع الحالي ، وتوفير التيارات الكبيرة لدوائر محرك السيارات يعد تطبيقًا شائعًا.

(رابعا) التعزيزات الإلكترونية الأخرى

هناك أيضًا بعض التعزيزات الخاصة ، مثل مضخات المكثف/الشحن ، والتي تحقق تكاثر الجهد من خلال تخزين طاقة المكثف ويمكن أن تولد 12 فولت من 5V ؛ توفر معززات سائق LED تيارًا ثابتًا لمصابيح LED عالية السطوع ، مثل برامج تشغيل LED LED ؛ يمكن أن تعزز معززات الطاقة USB تيار الإخراج أو جهد منافذ USB ، وتستند وحدات الشحن السريع على هذا المبدأ.

تكوين وهيكل مضخمات الإشارة

يختلف تكوين مضخمات الإشارة اعتمادًا على النوع ، لكن الهيكل الأساسي يتضمن عدة أجزاء أساسية.

▼ المكونات الأساسية

● مرحلة الإدخال: مسؤولة عن تلقي إشارات ضعيفة وأداء التضخيم الأولي أو مطابقة المعاوقة. من بينها ، مصدر المستشعر/الإشارة (مثل الميكروفون ، الهوائي ، إخراج المستشعر) هو مصدر الإشارة ، يمكن أن تقلل شبكة مطابقة المعاوقة (مثل المحول ، شبكة المقاوم) من انعكاس الإشارة ، ويمكن أن يكون مضخم الضوضاء المنخفض (LNA ، لإشارات الترددات العالية) قمع الضوضاء.

● مرحلة التضخيم: هذا هو الرابط الأساسي لتضخيم الإشارة ، ويتم زيادة سعة الإشارة بواسطة الترانزستورات (BJT ، MOSFET ، إلخ) أو مكبرات الصوت التشغيلية (OP-AMP). في الوقت نفسه ، يمكن لدائرة التغذية المرتدة السلبية استقرار الكسب وتقليل التشويه. إذا لم يكن المكسب أحادي المرحلة غير كافٍ ، فسيتم استخدام التضخيم متعدد المراحل.

● مرحلة الإخراج : تتمثل الوظيفة الرئيسية في قيادة الحمل ، مثل مكبرات الصوت ، والهوائيات ، والمحركات ، وما إلى ذلك. يوفر مكبر صوت الطاقة (PA ، مثل مضخم الفئة A/B/D) طاقة كافية للحمل ، وتضمن شبكة المقاومة أن تكون الإشارة تنقل بفعالية إلى الحمل ، وهناك دوائر الحماية (مثل الإفراط في الإفراط في الإشارة) لضمان التضمين.

● إمدادات الطاقة: يوفر جهد تشغيل مستقر/تيار للمكبر للصوت. تضمن دائرة تثبيت الجهد (مثل LDO ، DC-DC) استقرار الجهد ، ويتم استخدام مكثف المرشح/المحث لقمع ضوضاء إمدادات الطاقة.

▼ الدوائر المساعدة

● شبكة التغذية المرتدة : مكسب الضوابط وعرض النطاق الترددي والخطية من خلال التغذية المرتدة السلبية ، وعادة ما تتألف من المقاومات والمكثفات لتشكيل حلقة التغذية المرتدة ، مثل ملاحظات سلسلة الجهد.

● دائرة المرشح: تستخدم لتصفية مكونات التردد غير المجدية ، مثل الضوضاء والتوافقيات ، وما إلى ذلك. تشمل تلك الشائعة مرشحات تمرير منخفض ، عالي التمرير ، والتي يمكن أن تتكون من RC أو LC أو المرشحات النشطة.

● دائرة التحيز : توفر نقطة تشغيل ثابتة (نقطة Q) للترانزستور/مكبر الصوت ، وعادة ما تتكون من مكونات مثل شبكة مقسم المقاوم ومصدر تيار ثابت.

▼ تصميمات خاصة لأنواع مختلفة من مكبرات الصوت

● مكبر الصوت RF : يعالج إشارات عالية التردد (MHz - GHz) ، مما يتطلب مطابقة المعاوقة والدرع. لهذا الغرض ، تتم إضافة محولات RF ومرشحات المنشار وأغطية التدريع والمكونات الأخرى لمنع التداخل.

● مضخم الصوت : يتطلب تشويهًا منخفضًا واستجابة واسعة النطاق (20 هرتز - 20 كيلو هرتز) ، وسيتم تجهيزه بدائرة التحكم في النغمة (تعديل الجهير/الثلاثي) ومقياس الجهد.

● مكبر للصوت التشغيلي : له خصائص المكاسب العالية ومعاوقة المدخلات العالية. يتطلب شبكة ردود فعل خارجية لتحديد الوظيفة. تتضمن التكوينات الشائعة تضخيمًا في الطور/العكس ، المتكامل ، المقارنة ، إلخ.

المعلمات الرئيسية لمكبرات الصوت RF

خذ مكبرات الصوت RF كمثال. هناك العديد من المعلمات الرئيسية التي يجب فهمها:

1. نطاق التردد: يشير إلى نطاق التردد الذي يعمل فيه مكبر الصوت بشكل فعال. عند الاختيار ، تأكد من أنه يطابق تردد الإشارة. على سبيل المثال ، تتطلب إشارات Wi-Fi 2.4Ghz من مكبر الصوت لدعم نطاق التردد هذا.

2. الكسب: إنها نسبة طاقة إشارة الخرج إلى طاقة إشارة الإدخال ، في ديسيبل. على سبيل المثال ، يعني ربح 13 ديسيبل أن طاقة إشارة الخرج هي 20 ضعف المدخلات ، ولكن ارتفاع المكسب قد يسبب عدم الاستقرار والتذبذبة الذاتية.

3. الكسب التسطيح: يشير إلى نطاق تقلبات الكسب في نطاق التردد الكامل ، مثل ± 1.5 ديسيبل ، والتي يمكن أن تمنع بعض إشارات التردد من التضخيم أو التخفيف.

4. عامل الضوضاء: يشير إلى درجة تدهور نسبة إشارة إلى الضوضاء (SNR) ونسبة إشارة الخرج إلى الضوضاء ، في DB. على سبيل المثال ، يعني NF = 3.5 DB أنه بعد مرور الإشارة عبر مكبر الصوت ، تنخفض نسبة الإشارة إلى الضوضاء بمقدار 3.5 ديسيبل. عادة ما يكون NF من مضخم الضوضاء المنخفض (LNA) أقل من 2 ديسيبل.

5. طاقة الإخراج: يشير إلى طاقة الخرج عندما يتم تقليل المكسب بمقدار 1 ديسيبل مقارنة بالمنطقة الخطية. الوحدة هي DBM. إنه يمثل الحد الأعلى للتشغيل الخطي للمكبر للصوت. إذا تم تجاوز هذه القوة ، فسيتم تشويه الإشارة بشكل كبير.

6. نقطة الانتشار من الدرجة الثالثة: تستخدم لتوصيف التشويه غير الخطية. كلما ارتفعت القيمة ، كلما كانت الخطية أفضل. إنها معلمة رئيسية في تضخيم إشارة متعدد التردد (مثل أنظمة الاتصالات).

7. مطابقة المقاومة: القيمة النموذجية في حقل RF هي 50 Ω ، وفي حقل الفيديو هو 75 Ω. سيؤدي عدم تطابق المقاومة إلى انعكاس الإشارة ويزيد من نسبة الموجة الدائمة VSWR.

8. إمدادات الطاقة والكفاءة : يجب أن يكون جهد إمداد الطاقة والتيار متوافقًا مع مصدر طاقة النظام. يحتاج مضخم الطاقة أيضًا إلى الانتباه إلى الكفاءة. على سبيل المثال ، يمكن أن تتجاوز كفاءة الفئة D 90 ٪.

9. المعلمات الأخرى: بما في ذلك نطاق درجة الحرارة (الصف الصناعي - 40 درجة مئوية إلى + 85 درجة مئوية ، والصف التجاري 0 درجة مئوية إلى + 70 درجة مئوية) ونموذج التغليف (SMD سطح السطح أو الحزمة المحورية ، مثل واجهة SMA).

سيناريوهات التطبيق من مضخمات الداعم

⑴ تعزيز شبكة الاتصالات المحمول

في الإشارة الداخلية ، يمكن للبقع العمياء مثل مراكز التسوق الكبيرة ، ومواقف السيارات تحت الأرض ، والمباني الشاهقة ، والمناطق النائية مثل المناطق الريفية والجبال ، يمكن أن تتلقى مكبرات الصوت المعززة إشارات محطة أساسية خارجية وتضخيمها لحل مشكلة تغطية الإشارة غير الكافية. على سبيل المثال ، غالبًا ما يتم استخدام أجهزة التوابل الخلوية ، والتي هي معززات إشارة الهاتف المحمول الشائعة ، في المنازل أو المكاتب. يتمثل تطبيقها الفني في تلقي إشارات المحطة الأساسية من خلال الهوائيات الاتجاهية ، وتصفية الضوضاء وتضخيمها من خلال مضخمات الضوضاء المنخفضة ، ثم نقلها عبر الهوائيات الداخلية. كما يدعم نطاقات تردد متعددة (مثل 4G/5G ، GSM) وهي متوافقة مع مشغلي مختلف.

⑵wi-fi تمديد إشارة

عندما لا يتم تغطية جهاز توجيه واحد في مبنى سكني كبير بشكل كافٍ ، وعندما تتطلب الأماكن العامة مثل الفنادق والمطارات والملاعب تغطية سلسة ، تكون مكبرات الصوت المعززة في متناول يدي. يمكن أن تتلقى أجهزة Wi-Fi Complets إشارات من جهاز التوجيه الرئيسي وتضخيمها وإعادة توجيهها ، بينما تعمل عقد شبكة الشبكة معًا من خلال عقد متعددة لتحسين مسار الإشارة ديناميكيًا. هذا هو الحل الداعم الأكثر ذكاء. هذا النهج يمكن أن يقلل من تكاليف نشر الشبكة وتجنب إعادة الأسلاك.

⑶ Broadcasting and Television Signal Enhancement

في المناطق النائية أو المناطق ذات المباني الشاهقة الكثيفة ، يمكن لمكبرات الصوت المعززة تضخيم تلفزيون الأقمار الصناعية (مثل DVB-S) وإشارات التلفزيون الرقمي الأرضي (DVB-T) ، ويمكن أيضًا تعزيز إشارات راديو FM/AM وتحسين جودة الصوت. تتمثل التكنولوجيا الرئيسية في تحقيق انتقال منخفضة الخسارة للإشارات عالية التردد وضمان جودة الإشارة من خلال تصميم مكافحة المؤتمرات (مثل دوائر التصفية لقمع التداخل المجاور للتردد).

⑷ الصناعة وإنترنت الأشياء (IoT)

في المصانع وحقول النفط والبيئات الأخرى ، يمكن أن تعزز مسافة نقل الإشارة من أجهزة الاستشعار اللاسلكية (مثل Lora ، NB-IOT) ؛ في اتصالات الطائرات بدون طيار ، يمكنه توسيع نطاق الاتصال بين الطائرات بدون طيار ومحطات التحكم. وهذا يتطلب من مضخمات الداعم أن يكون لها موثوقية عالية وتصميم تداخل مضاد للانتقال المغناطيسي (EMI) للتكيف مع البيئات القاسية.

communications communications Satellite

في سيناريوهات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية التي تنقلها السفن/التي تنقلها المركبات ، مثل السفن التي تسير في المحيطات والسيارات على الطرق الوعرة ، يمكن لمكبرات الصوت المعززة تلقي إشارات الأقمار الصناعية ؛ في الإغاثة من الكوارث ، يمكن نشر شبكات الاتصال المؤقتة بسرعة. ومع ذلك ، فإن هذا يواجه الصعوبات الفنية لتتبع إشارات الأقمار الصناعية ديناميكيًا (مثل أنظمة VSAT) والتعويض عن تحول تردد دوبلر.

⑹ تردد الراديو (RF) والمعدات الإلكترونية

في المختبرات ، تستخدمها معدات اختبار RF لتضخيم الإشارات الضعيفة لسهولة الكشف والتحليل ؛ في مجال المعدات الطبية ، مثل التصوير بالرنين المغناطيسي وأدوات المراقبة الطبية اللاسلكية ، يمكن أن تعزز مكبرات الصوت المعززة استقرار الإشارة. وهذا يتطلب تصميم مكبر للصوت منخفض الضوضاء منخفضة لتجنب تشويه الإشارة.

مزايا واحتياطات مكبرات الصوت الداعم

(ط) المزايا الأساسية

يتمتع مكبر الصوت المعزز بميزة التغطية الموسعة منخفضة التكلفة دون الحاجة إلى محطات أساسية جديدة أو بنية تحتية ؛ يمكن أيضًا نشرها بشكل مرن وتخصيص حلول تحسين مخصصة لمناطق محددة (مثل المباني ذات الطابق الواحد ، والغرف المفردة) ؛ لديها توافق قوي ويدعم إشارات متعددة النطاقات ، متعددة البروتوكول ، مثل 5G/Wi-Fi 6.

(2) الاحتياطات

عند استخدام مكبرات الصوت المعززة ، يجب عليك الانتباه إلى الامتثال التنظيمي وتلبية متطلبات إدارة الراديو المحلية ، مثل الحصول على شهادة FCC لتجنب التداخل مع الأجهزة الأخرى. أثناء التثبيت ، يجب ضبط موضع الهوائي واتجاهه بدقة لمنع التذبذب الذاتي للإشارة (تدخل حلقة التغذية المرتدة).

الاتجاهات المستقبلية

مع تطور التكنولوجيا ، ستتطور مكبرات الصوت المعززة في اتجاه الذكاء والتكامل في المستقبل. فيما يتعلق بالذكاء ، يقوم الذكاء الاصطناعي بضبط قوة الإشارة ونطاق التردد ، ويمكنه تحسينه تلقائيًا وفقًا لموقع المستخدم ؛ فيما يتعلق بالتكامل ، سيتم دمجه مع محطات قاعدة صغيرة (خلية صغيرة) والحوسبة الحافة لتحسين كفاءة الشبكة.

في عصر إنترنت كل شيء ، خاصةً عندما تكون إشارات 5G/6G عالية التردد عرضة للتخفيف ، ستستمر مكبرات الصوت المعززة ، كتقنية أساسية لتعويض أوجه القصور في التغطية ، في لعب دور رئيسي.

منتجات الاتصالات المهنية

شركة Zhengzhou Leheng Electronic Technology.

Tel: 86-371-60911368

86-371-65097986

البريد الإلكتروني: info@global-antenna.com

الويب: https: //www.asialeren.com