Osnovna uloga RF filtera u satelitskim komunikacijskim sustavima

Satelitne komunikacijske veze djeluju na ogromnim udaljenostima, ali mnoge kritične odluke o performansama donose se unutar kompaktnog RF front-enda. Antenne, pojačavači koji ne stvaraju buku, pojačavači snage i pretvarači frekvencije obično primaju veliku pozornost, ali RF filter određuje koji se dijelovi spektra mogu kretati kroz lanac signala a koji treba odbaciti.

Ta funkcija postaje sve važnija kako satelitske mreže, zemaljski bežični sustavi, radar, navigacija i širokopojasne usluge rade u susjednom spektru. U praktičnom hardveru, RF filter nije jednostavno izbacajući buku. Zaštit će osjetljivost prijemnika, ograničit će neželjenu energiju odašiljača, kontrolirati smetnje i podržati stabilan rad u RF arhitekturi.

Zašto su satelitske veze potrebne precizno upravljanje frekvencijom

Satelitni prijemnik često mora oporaviti izuzetno slab željeni signal, dok u blizini mogu postojati mnogo jači signali u frekvenciji. Ako se neželjeni signali ulaze u RF front end s nedovoljnom atenuiranjem, oni mogu smanjiti osjetljivost efektivnog prijemnika ili potaknuti pojačaoce i mikser sa niskom buku prema kompresiji.

U dokumentaciji ESA-e za satelitske prijemnike zapovijedi opisuje se opsežno filtriranje u cijelom RF i IF lancu. U ovom se članku navodi i primjer ulaznog valovoda s filterom za propusnu kaviju koji se koristi kako bi se spriječilo davanje LNA-a i RF mixerima izvan opsega.

Korisno propusno pojasevo stoga mora ostati s malim gubitkom, dok su zaustavljači potrebni za dovoljno odbacivanja kako bi se spriječilo snažno blokiranje, harmonike i lažne reakcije da dostignu osjetljive faze.

Postoji i važan inženjerski kompromis. Više filtriranja nije automatski bolje. U tehničkim smjernicama ITU-R za zemaljske stanice fiksne satelitske službe navodi se da uvođenje filtera u putanje prijema također uvodi gubitak ulaska, što može smanjiti dobitak lanca prijema i povećati temperaturu buke sustava. Stoga je stvarni cilj snažna frekvencijska selektivnost s najmanjim praktičnim gubitkom ulaska, a ne jednostavno maksimiziranje atenuiranja.

RF filter kao primatelj prva linija obrane

U tipičnom satelitskom terminalu, filtriranje se može pojaviti prije ili nakon LNA-e, oko mješača frekvencija i u stupnjevima srednje frekvencije. Filter za unaprijed odabir postavljen u blizini antene sužava spektar koji doseže prvi aktivni uređaj. To je posebno korisno tamo gdje satelitske zemaljske stanice koegzistiraju s mobilnim mrežama, mikrovalnim vezama, radarima ili drugim izvorima visokoga frekvencijskog prijenosa.

Pravilno dizajnirani filter za propusnicu zadržava potrebni komunikacijski kanal, a pritom potiskuje frekvencije izvan dodijeljenog pojasa. Za uskoopjesni prijemnik zahtjev za prijelazni opseg može biti posebno zahtjevan jer se snažan signal za ometanje može nalaziti blizu željenog signala.

Filter zato mora uravnotežiti nekoliko parametara, uključujući selektivnost suknje, gubitak ulaska, propusnost, usklađivanje impedance, ponašanje grupe-kašnjenja i fizičke dimenzije.

U kasnijim fazama prijemnika, dodatni LC, keramički ili šupljinski filteri mogu poboljšati izbor kanala i ukloniti neželjeni miksera proizvodi - Što? Točna topologija ovisi o frekvencijskom planu terminala i RF arhitekturi. Zbog toga se filtriranje najbolje tretira kao dio cjelokupnog dizajna prijemnika, a ne kao izolirana komponenta kataloga.

Filteri također čuvaju odašiljač čistim

RF filteri jednako su važni na strani prijenosa. Jačači snage mogu generirati harmonike i druge neželjene spektarske komponente, dok sintetizatori i faze konverzije frekvencije mogu uvesti lažne odgovore. Odgovarajući filter za nizak prolaz, za propus ili za šupljinu potiskuje ovu neželjenu energiju prije nego što stigne do antene.

Filtracija postaje važna i kada su prijenosni i prijemni krugovi fizički bliski. Nepotrebna izolacija može povećati lokalnu podlogu buke ili desenzibilizirati prijemnu stazu.

Za sustave s zajedničkom antenom, duplekseri i diplekseri proširuju ovu funkciju selekcije frekvencije odvojenjem prenosnih i prijemnih pojasova. Njihovi gubitak ulaska, izolacija i osobine upravljanja snagom postaju dio cijelog proračuna RF veze.

Drugim riječima, filtriranje nije samo pribor koji se instalira nakon što je RF arhitektura već definirana. To je sloj za upravljanje frekvencijom koji pomaže cijelom satelitskom terminalu da predvidivo radi.

Izbor između LC, šupljine i dielektričnih keramičkih filtera

Ne postoji jedna RF tehnologija za filtriranje koja je idealna za svaki satelitski komunikacijski sustav. U slučaju da se ne primjenjuje primjena ovog standarda, proizvođač može se odlučiti za upotrebu u skladu s člankom 6. stavkom 2.

LC filteri su korisni kada inženjeri trebaju fleksibilne reakcije niskog prolaza, visokog prolaza, propusnice ili zaustavljanja propusnice zajedno s jednostavnom integracijom kola. RSWave-ov portfolio RF LC i kavitetskih filtera pokriva širok raspon do 30 GHz i uključuje različite pakete i mogućnosti integracije. U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) Uredbe (EZ) br. 765/2008 Komisija je odlučila da se odluka o pokretanju postupka za odobravanje zahtjeva za dopunska sredstva za proizvodnju električne energije za proizvodnju električne energije za proizvodnju električne energije za proizvodnju električne energije za proizvodnju električne energije

Filteri s šupljinom često se uzimaju u obzir kada su važni nizak gubitak ulaska, visok Q, snažno odbacivanje izvan benda i veća manipulacija snagom. Njihove metalne rezonančne strukture mogu pružiti strmu frekvencijsku diskriminaciju, iako rješenja šupljine mogu zahtijevati veći fizički volumen od visoko minijaturnih alternativa

Mikrovalovni dielektrični keramički filteri pružaju još jednu korisnu ravnotežu. U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, "specifična oprema za proizvodnju električne energije" znači oprema za proizvodnju električne energije koja je opremljena s električnim sustavom za proizvodnju električne energije.

RSWave opisuje svoj dijelektrični ceramički filter kao pogodan za primjene uključujući satelitsku komunikaciju, radar, T / R module i druge RF prednje krajeve. Stranica proizvoda sažima obitelj u rasponu od 400 MHz do 7 GHz, dok njegova tehnička tabela također uključuje primjenljivi primjer satelitske komunikacije usredotočen na 7,2 GHz. Za inženjerski program, točna frekvencijska sposobnost trebala bi se potvrditi prema zahtjevanoj specifikaciji i prilagođenom dizajnu.

U slučaju da je to moguće, radi se o "satelitskoj" radiološkoj tehnologiji. U slučaju da je proizvodnja materijala u skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) te člankom 3. točkom (b) ovog članka, u skladu s člankom 3. točkom (c) ovog članka, u skladu s člankom 3. točkom (a) ovog članka, poduzeta, u skladu s člankom 3. točkom (b) ovog

Primjer konkretnog satelitsko-komunikacijskog filtera

Izbor proizvoda postaje značajniji kada je vezan za mjerljive RF specifikacije umjesto generičkih tvrdnji o učinkovitosti.

U RSWave-ovom mikrotalasnom dielektričnom keramičkom filtrskom stolcu, RMP4A7200S10FCA je identificiran za primjenu SATE-COMM. Navedena je s središnjom frekvencijom od 7,2 GHz, propusnošću od 10 MHz, maksimalnim gubitkom ulaska od 3,0 dB, maksimalnim valovanjem od 1,0 dB, maksimalnim VSWR-om od 1,5 i minimalnom atenuiranjem od 30 dB preko 5,06,2 GHz.

Ove slike ilustriraju vrste parametara koje RF inženjer treba ispitati prije ugradnje filtera.

Centrala frekvencija i propusnost određuju koji spektar mora proći. Gubitak umetka direktno utječe na dostupnu maržu veze. Odbacivanje blokade pokazuje koliko se neželjena energija može potisnuti. VSWR pokazuje kvalitetu uskladjenja impedance i utječe na to koliko se učinkovito prenosi RF snaga između povezanih stupnjeva.

Katalog RSWave također ukazuje da se druge radne frekvencije mogu prilagoditi. U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) Uredbe (EU) br. 531/2014 Komisija je odlučila o uvođenju mjera za utvrđivanje mjera za utvrđivanje mjera za utvrđivanje mjera za utvrđivanje mjera za utvrđivanje mjera za utvrđivanje mjera za utvrđivanje mjera za utvrđ Filter može biti potreban za optimizaciju oko određenog transpondera, arhitekture srednje frekvencije, regionalne raspodjele, propusnosti kanala, interferentnog okruženja ili mehaničkog okvira.

Što inženjeri trebaju procijeniti prije nego što naprave RF filter

Za satelitsku komunikacijsku opremu, učinkovit proces projektiranja filtera počinje zahtjevima sustava, a ne samom tehnologijom filtera:

• U slučaju da je to potrebno, sustav će se koristiti za određivanje frekvencije i propusnosti.
• U slučaju da se radi o ograničenju frekvencije, potrebno je utvrditi frekvenciju za ograničenje frekvencije.
• U slučaju da je primjena sustava za praćenje emisije u skladu s člankom 6. stavkom 2. točkom (a) ovog Pravilnika, to znači da je sustav za praćenje emisije u skladu s člankom 6. stavkom 2. točkom (a) ovog Pravilnika.
• Upravljanje energijom: Filteri za prijenos tračnice zahtijevaju različite toplinske i razlomne razmatranja od filtera za prijem malih signala.
• Stabilnost temperature: Zemljine stanice na otvorenom, zrakoplovna oprema i mobilni satelitski terminali mogu doživjeti značajne promjene u okolišu.
• Mehanička integracija: Konektorizirani, površinski montirani i prolazni formati stvaraju različite zahtjeve za raspored PCB-a, uzemljenje, zaštitu i održavanje.
• Zahtjevi prilagođavanja: U guštim RF okruženjima standardni filter možda neće osigurati prijelazni propusni opseg ili točke odbacivanja koje zahtijeva sustav.

Ti zahtjevi također pokazuju zašto je inženjerska podrška jednako važna kao i sama fizička komponenta.

U skladu s člankom 11. stavkom 1. točkom (a) Uredbe (EZ) br. 1225/2009 Komisija je od 2015. godine provela istraživanje i razvoj u području mikrotalasnih keramičkih komponenti. Trenutno portfolio uključuje keramičke filtere, dupleksere, LC filtere, kavitetske filtere, keramičke antene i GNSS antene, s širim asortimanom proizvoda koji pokriva frekvencije do 30 GHz.

Za projektante satelitskih terminala, praktična prednost raznovrsnog portfolija RF komponenti je mogućnost usklađivanja različitih struktura filtriranja s različitim položajima u lancu signala umjesto prisiljavanja jedne tehnologije da zadovolji sve zahtjeve.

Od izbora komponenti do RF integriteta od kraja do kraja

Moderna satelitska komunikacija kreće se prema većoj propusnosti, manjim terminalima i gostijoj upotrebi spektra. Ti se trendovi dodatno pritiskaju na RF prednje krajeve: potrebno je da više opsega koegzistira, antene postaju sve integrisanije, a prijemnici i dalje moraju otkriti slabe signale u prisutnosti jakih bližnjih prijenosa.

Radiofonni filter stoga obavlja funkciju na razini sustava.

Zaštit će osjetljiva aktivna kola, kontrolira spectral okupaciju, smanjuje izvan-band interferencije, i pomaže u očuvanju signala-na bučni performanse koje zahtijeva modem i baseband procesor. Njegov utjecaj se na kraju može vidjeti u dinamičkom rasponu prijemnika, spektarnoj izvedbi odašiljača, koegzistenciji susjednih pojasova i ukupnoj pouzdanosti komunikacije.

Za inženjere satelitskih terminala, najefikasniji pristup je tretirati filtriranje kao ranu arhitektonsku odluku. U slučaju da je to moguće, potrebno je utvrditi frekvencijski plan, okruženje blokera, dopušteni gubitak, razinu snage, temperaturni raspon i mehanička ograničenja. U slučaju da se ne primjenjuje primjena ovog članka, proizvođač može upotrijebiti i druge metode za utvrđivanje vrijednosti.

Odluka Komisije

RF filteri su među najmanje vidljivim, ali najvažnijim komponentama u satelitskom sustavu komunikacije. Njihova uloga daleko je duža od jednostavnog "čistavanja" signala. Oni određuju koliko učinkovito RF lanac odvaja korisnu energiju od smetnji, zadržavajući ograničenu maržu veze dostupnu na dugotrajnim satelitskim putanjama.

S LC filtrima, kavitetnim filtrima, mikrotalasnim dielektričnim keramičkim filtrima i rješenjima za dupleksiranje dostupnim za različite frekvencije, veličine, selektivnost i zahtjeve za energijom, inženjeri mogu izgraditi strategiju filtriranja oko stvarnih potreba satelitskog terminala.

Za primjene koje zahtijevaju prilagođene frekvencije središta, propusne propusnice, točke odbacivanja ili formate paketa, kombinacija elektromagnetne simulacije, stručnosti u dizajnu filtera i prilagođene proizvodnje može pomoći skratiti put od RF specifikacije do stabilnog i proizvodnog satelitskog komunikacijskog prednjeg kraja