HW USER MAUAL. RF Pallet LC-ASS-009/011/012. Rel 1.3

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1 RF Pallet LC-ASS-009/011/012 HW USER MAUAL Rel 1.3 1) Descrizione Generale...2 2) Montaggio Meccanico...3 3) Connessioni Elettriche...4 4) Descrizione Interface Connector...5 5) Indicatori luminosi...7 6) Modalità operative e stati...8 7) Allarmi...9 8) Configurazione di fabbrica Exclusive HAM market :

2 1) Descrizione Generale Questo manuale descrive l utilizzo dei moduli LC-ASS kw 144 MHz LC-ASS W 432 MHz LC-ASS W 1290 MHz i quali condividono lo stesso layout fisico ed il medesimo sistema di controllo e protezione, basato sul modulo LepCon LC-ASS Dual Channel Bias Controller. Il Bias Controller svolge due macro funzionalità: sovrintende al funzionamento dell amplificatore nelle differenti modalità di esercizio, sorvegliando costantemente i più importanti parametri di lavoro ed eventualmente attuando delle strategie di protezione; consente il colloquio con un host per o configurare, in modo non volatile, diverse modalità di funzionamento; o eseguire il monitoraggio in tempo reale dei principali parametri di lavoro e delle condizioni di allarme. La configurazione iniziale dell amplificatore è stata scelta in modo che l utente possa evitare di usare la connessione seriale con il PC. 2 Exclusive HAM market :

3 2) Montaggio Meccanico L utilizzo corretto del pallet richiede il montaggio dello stesso su un adeguato dissipatore di calore in grado di smaltire una potenza di circa: 400 W per il LC-ASS kw 144 MHz 350 W per il LC-ASS W 432 MHz 250 W per il LC-ASS W 1290 MHz Preparazione del pallet: rimuovere l eventuale ossido della superficie di contatto del pallet con il dissipatore utilizzando una pasta abrasiva fine, quindi sgrassare la superficie. Per minimizzare la resistenza termica pallet-dissipatore, deporre uno strato di pasta conduttiva. Fissaggio al dissipatore: usare n 7 viti TC M3x12 mm con relativa rondella piana. Ventilazione: per facilitare la dissipazione della potenza è consigliabile garantire un flusso di aria anche sulla parte superiore del pallet. A titolo indicativo si allega foto del dissipatore di collaudo. 3 Exclusive HAM market :

4 3) Connessioni Elettriche L amplificatore richiede alcune connessioni fondamentali, come: alimentazione, +V e GND, segnale di ingresso, RF_In, segnale di uscita, RF Out. Inoltre per le funzionalità avanzate, sono necessarie le connessioni disponibili sul connettore Interface Connector a 14 pin, la cui descrizione è riportata nella tabella. Tra le funzionalità disponibili vi sono: ingresso/uscita UART_RX/TX a livello RS-232 per connessione seriale asincrona ingresso TTL di abilitazione della trasmissione PTT (Push to talk) ingresso TTL di INHIBIT per l On/Off dell amplificatore ed il reset allarmi uscita analogica V_NTC del sensore di temperatura uscita TTL di ALARM per la segnalazione degli allarmi ingresso/uscita I2C_SDA/SCL a livello TTL per connessione seriale sincrona I2C o SPI A titolo esemplificativo: 4 Exclusive HAM market :

5 4) Descrizione Interface Connector UART_TX/RX: coppia di segnali a livello RS-232, riferiti a GND, che costituiscono l interfaccia seriale asincrona verso un host (tipicamente un PC). Per mezzo del cavo con connettore DB9-M, come da schema accanto, è possibile collegarsi direttamente ad una interfaccia DTE standard DB9-F. I parametri della connessione sono 9600-N-8-1. INHIBIT: segnale, di livello TTL con pull-up interno, che consente di spegnere la parte RF dell amplificatore interrompendo l alimentazione dell LDMOS. Il segnale è attivo basso, quindi: quando INHIBIT è a GND l amplificatore è a riposo, quando INHIBIT è a +5V, oppure è lasciato aperto l amplificatore è alimentato. Questa funzione può essere abilitata o meno tramite configurazione SW; se è disabilitata l amplificatore è sempre alimentato. L ingresso INHIBIT ha anche una seconda funzionalità, indipendente dall abilitazione: la transizione da GND a +5V comporta il RESTART dell amplificatore (vedi oltre), facendolo così uscire dalla condizione di allarme. Si può utilizzare questo ingresso collegandolo ad un pulsante (normalmente verso GND), per utilizzare questa funzionalità. PTT: segnale, di livello TTL con pull-up interno, consente di portare l amplificatore in uno stato di basso consumo. Può essere utilizzato in un sistema rice-trasmettitore per evitare che durante il tempo in RX non venga dissipata potenza a riposo. Si consideri che con una corrente di polarizzazione di 2A ed una alimentazione a 48V si ottiene una potenza dissipata di 100W. Il segnale è attivo basso, quindi: quando PTT è a GND l amplificatore è operativo, quando PTT è a +5V, oppure è lasciato aperto, l amplificatore è a riposo. Questa funzione può essere abilitata, o meno, tramite configurazione SW; se è disabilitata l amplificatore è sempre operativo. Nota: quando gli ingressi INHIBIT e PTT sono attivati contemporaneamente la funzionalità INHIBIT è prioritaria su quella PTT. 5 Exclusive HAM market :

6 V_NTC: segnale analogico, variabile nell intervallo 0-5V, legato alla temperatura del modulo amplificatore. E ottenuto da un sensore NTC di tipo PANASONIC ERTJ1VT222H che ha una caratteristica resistenza-temperatura governata dalla curva di Steinhart-Hart del primo ordine dove: T0 = K(25 C), R(T0) = 2200Ohm, B = 4450K. R(T) = R(T0) exp (B*(1/T 1/T0 )) Tale NTC è internamente alimentato a 5V tramite un resistore da 3.3kOhm e la tensione è posta in uscita tramite un buffer analogico. Dal valore della tensione, attraverso opportuna elaborazione, è possibile risalire al valore di resistenza R(T) dell NTC R(T) = V_NTC*3300/(5-V_NTC) e da questa alla temperatura, in Kelvin, per mezzo della funzione di Steinhart-Hart inversa: 1/T = 1/T0 + 1/B * ln(r(t)/r(t0)). Con questo sensore il Bias Controller segue le funzioni di compensazione e protezione termica. Un possibile impiego di questa uscita può essere quello di pilotare un comparatore analogico che attivi una ventilazione forzata ad un determinato valore di temperatura. ALARM: segnale, di livello TTL, che diventa attivo quando una delle possibili condizioni di allarme è in corso. I2C_SDA/SCL: riservati ad usi futuri o su richiesta. 6 Exclusive HAM market :

7 5) Indicatori luminosi Il modulo Bias Control è provvisto di tre led di colore Rosso, Verde e Giallo, che con varie accensioni e modulazioni indicano le differenti condizioni della macchina. Come regola generale il colore rosso, a parte il caso del Self Test, viene utilizzato per indicare una condizione di allarme: in questo caso gli altri due led codificano la causa dell allarme. A led rosso spento i led Giallo e Verde indicano gli stati operativi della macchina. Alcuni degli stati indicati nella tabella non sono di interesse per l utente. L uso di questa tabella è fondamentale per capire lo stato dell amplificatore, soprattutto quando non si usa insieme al SW di monitoraggio. Per la corretta interpretazione si tenga conto che per ogni STATE ciascuna riga indica un quanto temporale di 100mS e che va considerata in modo ciclico. Ad esempio per lo stato TC la tabella rappresenta un lampeggio alternato dei due led giallo e verde. 7 Exclusive HAM market :

8 6) Modalità operative e stati L intero amplificatore è governato da una macchina a stati finiti che ogni 128µS elabora una condizione di funzionamento. Tale velocità di evoluzione è stata scelta per rispondere in tempo utile agli eventi più critici che possono capitare, come le condizioni di allarme. Una descrizione molto semplificata dell automa è riportata nella seguente figura. All accensione viene eseguito un self-test iniziale, che dura circa 20S, in cui viene valutato il corretto funzionamento dell hardware, andando ad eseguire una serie di controlli in cascata: valutazione dei corretti parametri di configurazione in memoria non volatile (EEPROM), valutazione delle tensioni 3.3V e 5.0V del modulo Bias Control (entro il +/-5% del valore nominale), valutazione del corretto valore della tensione di alimentazione (entro il +/-5% del valore nominale), valutazione della integrità del sensore di temperature, valutazione della integrità dell elemento RF attivo LDMOS (entro il +/-20% del valore nominale), valutazione della integrità dello switch di sezionamento dell alimentazione dell LDMOS. Se uno dei test della sequenza dà esito negativo non si procede con gli ulteriori test, ma si ferma immediatamente la macchina in uno stato di SELF_TEST_FAIL. Il fatto che il self test non passi può avere due diverse tipologie di cause: 1) le condizioni di self test non sono soddisfatte 2) c è una rottura dell hardware Le possibili cause di 1) sono: a) errata tensione di alimentazione b) temperatura fuori dai limiti di esercizio c) presenza di segnale RF in ingresso Per chiarire il motivo del punto c) si tenga conto che nel self-test dell LDMOS viene portato il dispositivo attivo in compensazione termica alla corrente nominale di 1A e viene verificato che ciascuno dei due elementi attivi comporti l assorbimento previsto entro le tolleranze del sistema di misura. Dato che la presenza di segnale RF di ingresso può alterare l entità dell assorbimento, ciò rende impossibile l esecuzione del test. 8 Exclusive HAM market :

9 Se il self test ha esito positivo, ossia tutto funziona correttamente, a seconda della configurazione, la macchina può andare: in TEMP_COMP dove la corrente di riposo dell elemento attivo è stabilizzata al valore di riferimento impostato nella memoria di configurazione, in WAIT_PTT dove il dispositivo attivo è mantenuto spento. In questo stato non c è assorbimento di potenza. Da questo stato si può tuttavia ancora andare nello stato TEMP_COMP attivando l ingresso PTT presente sul connettore di interfacciamento. Lo stato TEMP_COMP è lo stato operativo in cui lavora l LDMOS, ed è stabilizzato termicamente su un punto di lavoro, così da permettere l amplificazione del segnale RF. 7) Allarmi Se durante il funzionamento l amplificatore: a) si surriscalda, ossia la temperatura va oltre gli 80 C, b) viene pilotato con un segnale di ingresso eccessivo, c) assorbe una corrente eccessiva, d) viene alimentato con un tensione irregolare allora si porta nello stato ALARM. Quando si entra in tale stato: 1) in tutti i casi viene rimossa la polarizzazione dei gate dell LDMOS; 2) nei casi a), c) e d) viene anche tolta l alimentazione all LDMOS. E opportuno sottolineare che la azione 1) nel caso di evento b) fa si che l amplificatore rimanga operativo ma con una notevole de-sensibilizzazione dell ingresso. Questo fa si quindi che in caso di eccessivo pilotaggio avvenga una riduzione automatica del segnale complessivo, AC+DC, sui gate dell LDMOS. Tale protezione interviene entro 1mS da quando il segnale di ingresso supera la soglia di guardia impostata nel Fw. Nota: la protezione per eccessivo pilotaggio permette di attuare una parziale protezione dell ingresso dell LDMOS. Questa protezione, benché parziale ha anche un effetto benefico sui transitori di assorbimento di corrente che avvengono ad esempio in un utilizzo di tipo CW quando si attiva il segnale di ingresso in quanto attua un innesco di pilotaggio morbido. Dallo stato ALARM per riattivare l amplificatore è necessario che avvenga un RESTART. Se la causa dell entrata nello stato di allarme è stata la eccessiva temperatura, allora il ritorno nello stato operativo, o meno, dipende dalla configurazione. Se nella memoria di configurazione è stato abilitato il restart automatico, allora si esce dall allarme quando la temperatura scende sotto i 70 C. In alternativa, se il restart automatico non è abilitato, va effettuato il restart manuale (vedi oltre). Se la causa dell entrata nello stato di allarme è per l eccessivo pilotaggio, allora il ritorno nello stato operativo, o meno, dipende dalla configurazione. Se nella memoria di configurazione è stato abilitato il restart automatico, allora si esce dall allarme quando viene ridotto il segnale di ingresso. In alternativa, se il restart automatico non è abilitato, va effettuato il restart manuale (vedi oltre). Se la causa dell entrata nello stato di allarme è per l eccessivo assorbimento, oppure per la tensione di alimentazione fuori limiti, pari a +5%/-10% del valore nominale, allora il ritorno nello stato operativo è possibile solo con il restart manuale (vedi oltre). 9 Exclusive HAM market :

10 Il restart manuale pu essere effettuato in uno dei tre seguenti modi: 1. spegnendo e riaccendendo låamplificatore 2. eseguendo una transizione GNDÇ+5V dellåingresso Inhibit 3. inviando un opportuno comando da seriale (vedi manuale SW) 8) Configurazione di fabbrica Vediamo låelenco delle possibili opzioni di funzionamento selezionabili tramite SW: Enable Self Start: determina se dopo il Self Test la macchina va nello stato STOP o in TEMP_COMP. Nel caso un cui non É abilitato, se la macchina passa il self test va poi in STOP. Da tale stato poi si pu andare in TEMP_COMP solo per mezzo del comando da porta seriale ÑbtcÅ. Si consiglia di lasciare sempre abilitato. Enable Inhibit: abilita il comando hardware Inhibit Enable PTT: abilita il comando hardware PTT (Push To Talk) Enable Pw. In. Alr.: abilita låallarme di eccessivo pilotaggio Self Res. Pw. In. Alr.: determina se dopo un allarme di eccessivo pilotaggio la macchina esce dallåallarme autonomamente quando viene ridotto il segnale di ingresso Self Res. Temp. Alr: determina se dopo un allarme di eccessiva temperatura la macchina esce dallåallarme autonomamente quando la temperatura si É ridotta La configurazione di produzione dellåamplificatore prevede: Enable Self Start Attivo Enable Inhibit Attivo Enable PTT: Attivo Enable Pw. In. Alr. Attivo Self Res. Pw. In. Alr. Attivo Self Res. Temp. Alr: Attivo Di conseguenza per un test preliminare dellåamplificatore É necessario: PTT connesso a GND, INHIBIT lasciato aperto. Garanzia: La garanzia ha validità di un anno dalla data di acquisto. La garanzia NON copre l eventuale rottura dei Mosfet. La garanzia NON copre l eventuale uso improprio del modulo e l inosservanza delle istruzioni sopra citate. Le spese di spedizione sono a carico del cliente Exclusive HAM market :