ՌЧ ֆիլտրերի կիրառումը ցածր երկրաուղային ուղեծրի արբանյակներում

Երկրի ցածր ուղեծրի (LEO) արբանյակները փոխում են լայն շերտի, դիրքավորման, հեռազննանքի և IoT ծառայությունների մատուցման եղանակը: Համեմատած ավանդական գեոստացիոնար արբանյակների հետ՝ LEO-ի արբանյակները շարժվում են երկրին շատ ավելի մոտ, ինչը կարող է նվազեցնել կապի հեռավորությունը և հնարավոր դարձնել մեծ արբանյակային կոնստելյացիաների օգտագործումը գլոբալ ծածկույթի համար: Սակայն այս ճարտարապետությունը նաև ստեղծում է բարդ ՌԱ միջավայր: LEO-ի արբանյակը երկնքում շատ արագ է շարժվում, փոխանցում է տրաֆիկը մեկ ճառագայթից մյուսին, գործում է այլ արբանյակների և երկրային ցանցերի մոտ և ստիպված է վերահսկել յուրաքանչյուր գրամ, վատտ և խորանարդ սանտիմետր: Այս միջավայրում ՌԱ ֆիլտրը չի հանդիսանում փոքր աջակցող մաս: Դա հիմնական սարքերից մեկն է, որը պաշտպանում է ազդանշանի որակը՝ անտենայից մոդեմ հասնելու ճանապարհին:

RF ֆիլտրը ընտրում է օգտակար հաճախականության շերտը և մերժում է այդ շերտից դուրս գտնվող անցանկալի էներգիան: Սատելիտային կապի կապի գծում անտենան ստանում է ցանկալի սիգնալից ավելին: Այն կարող է նաև ընդգրկել հարակից ալիքային ճառագայթումներ, արբանյակի վրա տեղադրված էլեկտրոնային սարքավորումների հարմոնիկներ, հաղորդման ճանապարհներից արտահոսք, գետնյա վերջակետերի մոտ 5G-ի և Wi-Fi-ի միջամտություն, ինչպես նաև սնման համակարգերի աղմուկ: Համապատասխան ֆիլտրացման բացակայության դեպքում այս անցանկալի սիգնալները կարող են նվազեցնել ընդունիչի զգայունությունը, ստեղծել ինտերմոդուլյացիա աՊՐԱՆՔՆԵՐ , կամ նույնիսկ գերբեռնել ցածր աղմուկի ամպլիֆիկատորի փուլերը: LEO ցանցերում, որտեղ ծածկույթը, արդյունավետությունը և ձեռքափոխման հավաստիությունը կախված են կայուն RF կատարման վրա, ֆիլտրը ուղղակիորեն ազդում է սպասարկման որակի վրա:

Ինչու՞ են LEO սատելիտների RF սկզբնական շղթաներին ավելի լավ ֆիլտրացում անհրաժեշտ

LEO արբանյակները և դրանց վերջակետերը սովորաբար աշխատում են ստիպված կապի բյուջետներով: Առաջին քիչ շումի ամպլիֆիկատորից առաջ մեկ դեցիբելի ներդրման կորուստը կարող է նվազեցնել ընդունիչի արդյունավետ զգայունությունը: Նույն ժամանակ անբավարար դուրս գտնվող շերտի մերժումը կարող է թույլ տալ հզոր անցանկալի ազդանշանների մտնել ընդունման շղթայի մեջ: Հետևաբար, նախագծման նպատակն է հավասարակշռված լինել՝ անցումային շերտում ցածր ներդրման կորուստ, անցումային շերտից դուրս սուր մերժում, կայուն կենտրոնական հաճախականություն, փոքր չափսեր և ջերմաստիճանի փոփոխության ընթացքում կրկնվող արդյունքներ:

Սա այն տեղն է, որտեղ միկրոալիքային դիէլեկտրիկ կերամիկային ֆիլտրները, LC ֆիլտրները, խոռխային ֆիլտրները և դուպլեքսորները դառնում են առավել կարևոր։ Ճյաշին Ռույշանգ Էլեկտրոնիկ Տեխնոլոջի Ընկերություն՝ ՍՊԸ-ն կենտրոնացված է միկրոալիքային կերամիկային բաղադրիչների վրա, այդ թվում՝ կերամիկային ֆիլտրներ, դուպլեքսորներ, LC ֆիլտրներ, խոռխային ֆիլտրներ, կերամիկային անտենաներ և GNSS տեղադրման անտենաներ։ Ընկերության արտադրանքների հաճախականության ընդգրկումը հասնում է DC–30 ԳՀց-ի, իսկ ընկերությունը մատակարարում է հարմարեցված նախագծեր RF շղթաների, անհատական օդային մեքենաների (UAV), ռադարների, էլեկտրոնային հակամիջոցների, նավիգացիայի, սիգնալների ամպլիֆիկատորների, համաչափության աշխատանքների և այլ կապված RF կիրառումների համար։ Այս հնարավորությունները համապատասխանում են արբանյակային կապի վերջակետային սարքերում, գետնային կայաններում, նավիգացիոն ընդունիչներում և RF բեռնատար աջակցող համակարգերում հանդիպող բաղադրիչների մակարդակի պահանջներին։

Միկրոալիքային դիէլեկտրիկ կերամիկային ֆիլտրներ կոմպակտ բեռնատարների համար

Մակրոալիքային դիէլեկտրիկ կերամիկական ֆիլտրները օգտագործում են բարձր դիէլեկտրիկ հաստատուն, ցածր կորուստներ ունեցող և ջերմաստիճանային կայուն կերամիկական նյութեր որպես ռեզոնատորներ: Դրանց հիմնական առավելությունը մինիատյուրացումն է. բարձր դիէլեկտրիկ հաստատունը կրճատում է էլեկտրամագնիսական ալիքի երկարությունը նյութի ներսում, ինչը հնարավորություն է տալիս ստեղծել ավելի փոքր ռեզոնանտային կառուցվածքներ, քան շատ ավանդական օդային խոռոչների դիզայններում: LEO արբանյակների համար, որտեղ բեռնատարողության տարածքը և զանգվածը սահմանափակված են, այս կոմպակտությունը շատ արժեքավոր է: Փոքր չափսի ֆիլտրը կարող է աջակցել ավելի խիտ RF առաջային մասի ինտեգրումը, ավելի շատ ալիքային առանցքներ բեռնատարողության մեջ կամ ավելի կոմպակտ օգտագործողի վերջնական սարքը:

RSWave-ի մակրոալիքային դիէլեկտրիկ սարքավորումների ֆիլտրերի շարքը առանձնանում է փոքր չափսերով, թեթև քաշով, բացառիկ ջերմաստիճանային կայունությամբ, 400 ՄՀց–7000 ՄՀց հաճախականության միջակայքով, հարմարեցվածությամբ և սիմուլյացիայի վրա հիմնված նախագծման աջակցությամբ: Ապրանքների աղյուսակում ներառված են նաև GPS/BDS, LTE, 5G, լայն շերտի և արբանյակային կապի հղումներ, այդ թվում՝ 7200 ՄՀց նեղ շերտի SAT-COMM օրինակը: LEO կիրառումներում այս ֆիլտրերը կարող են օգտագործվել S-շերտում, C-շերտում, նավիգացիայի հետ կապված շերտերում և հարմարեցված 7 ԳՀց-ից ցածր կամ 7 ԳՀց-ին մոտ ենթաշերտերում՝ կախված ամբողջ համակարգի սպեցիֆիկացիայից:

Ջերմաստիճանի կայունությունը հատկապես կարևոր է: LEO արբանյակը կրկնվող ջերմային ցիկլերի է ենթարակվում, քանի որ այն շարժվում է արեգակնային լույսից դեպի ստվեր, իսկ արտաքին գետնյա տերմինալները ենթարակվում են եղանակային և օրական ջերմաստիճանային տատանումների: Եթե ֆիլտրի ռեզոնանսային հաճախականությունը շեղվի չափից շատ, ապա անցման շերտը կարող է տեղաշարժվել նշանակված ալիքից դուրս, ինչը կարող է առաջացնել ցանկալի սիգնալի կորուստ կամ հարակից էներգիայի թույլ մեկուսացում: Ջերմաստիճանի նկատմամբ կայուն կերամիկական նյութերը օգնում են պահպանել կանխատեսելի RF վարքագիծ այս շահագործման պայմաններում:

LC և խոռոչային ֆիլտրները LEO գետնյա տերմինալներում և դարպասներում

Տարբեր LEO համակարգերի համար անհրաժեշտ են տարբեր ֆիլտրավորման կառուցվածքներ: RF LC ֆիլտրները, որոնք կառուցված են ինդուկտիվություններից և կապակցված կոնդենսատորներից, հաճախ օգտագործվում են այն դեպքերում, երբ կարևոր են փոքր չափսերը, արժեքային արդյունավետությունը և ինտեգրման ճկունությունը: Դրանք կարող են նախագծվել որպես ցածրահաճախային, բարձրահաճախային, շերտավոր կամ շերտավոր արգելակող ֆիլտրներ: RF տերմինալի կամ շրջանցման սարքի վերջնական սարքավորման վրա LC ֆիլտրները կարող են վերացնել հաճախականության փոխակերպումից հետո առաջացած հարմոնիկները, ճնշել անցանկալի ճառագայթումները կամ ապահովել միջանկյալ հաճախականության ալիքների ընտրությունը:

Կավերնային ֆիլտրները կատարում են այլ դեր: Քանի որ դրանք օգտագործում են մետաղե ռեզոնանսային կավերնաներ և բարձր Q-արժեք ունեցող ռեզոնատորներ, դրանք կարող են ապահովել ուժեղ դուրս գտնվող շերտի մերժում, ցածր մուտքային կորուստ և լավ հզորության կառավարում: Սա դրանք հարմար է դարձնում շրջանցման սարքերի, բարձր հզորությամբ RF տերմինալների, ռադարային կապի և երկրի ենթակառուցվածքների համար, որտեղ կարևոր է արդյունավետությունը, այլ ոչ թե հնարավորինս փոքր տարածքը: RSWave-ի RF LC ֆիլտր & Կորպուսային ֆիլտրների արտադրանքների շարքը ընդգրկում է DC–ից մինչև 30 ԳՀց հաճախականությունները, աջակցում է կոմպակտ ձևավորումների՝ մակերեսային մոնտաժի և անցքի միջով մոնտաժի տարբերակներին և նկարագրվում է որպես օգտագործվող արբանյակային կապի վերջակետերում, ռազմական կապի վերջակետերում, ռադարային սարքավորումներում և աերոտիեզերական RF մոդուլներում։

Իրական LEO ցանցերում գետնային հատվածը նույնքան կարևոր է, որքան տիեզերանավերը։ Գեյթվեյները ստիպված են կառավարել բարձր բեռնվածության խտությունը, հետևել արագ շարժվող արբանյակներին և պահպանել մաքուր վերևի և ներքևի կապի ալիքային շղթաները։ Լավ նախագծված ֆիլտրային շղթան կարող է նվազեցնել հարակից ալիքային միջամտությունը, բարելավել փոխանցիչի սպեկտրային մաքրությունը և պաշտպանել ընդունիչի ճյուղերը բարձր մակարդակի մոտակա փոխանցիչներից։

Դուպլեքսորներ ընդհանուր անտենայով արբանյակային կապի ճանապարհների համար

Դուպլեքսերը թույլ է տալիս հաղորդիչին և ընդունիչին միաժամանակ օգտագործել մեկ անտենա՝ միաժամանակ ապահովելով հաղորդման և ընդունման շարժական շրջանների բաժանվածությունը: Սա կրիտիկական է հաճախականությունների բաժանմամբ դուպլեքսավորման համակարգերում, որտեղ հաղորդումն ու ընդունումը տեղի են ունենում տարբեր հաճախականություններով միաժամանակ: LEO տերմինալում դուպլեքսերը կարող է նվազեցնել անտենաների քանակը և պարզեցնել RF դասավորությունը: Կոմպակտ բորտային կամ շարժական համակարգում ավելի քիչ անտենաները և կարճ RF ճանապարհները նաև կարող են նվազեցնել քաշը և ինտեգրման բարդությունը:

RSWave-ի մակրոալիքային դիէլեկտրիկ կերամիկական դուպլեքսորները օգտագործում են բարձր Q և ցածր կորուստ ունեցող կերամիկական ռեզոնատորներ՝ միավորելով հաղորդման և ընդունման ֆիլտրավորման արահետները: Ընկերությունը շեշտում է ցածր կորուստը, փոքր չափսերը և թեթև քաշը, ջերմաստիճանային կայունությունը, մակերեսին միացման հարմարությունը, 400 ՄՀց–6000 ՄՀց հաճախականության տիրույթը և հարմարեցվածությունը: Ապրանքի նկարագրության մեջ նշվում է, որ կերամիկական դուպլեքսորները օգտագործվում են IoT տերմինալներում, արդյունաբերական կապում, բազային կայանների սարքավորումներում, տարածական սարքերում, ավտոմոբիլային էլեկտրոնիկայում և արբանյակային նավիգացիայի ու կապի համակարգերում:

LEO դիզայնների համար դուպլեքսորները պետք է ավելի շատ աշխատեն, քան երկու արահետների բաժանումը: Դրանք պետք է պաշտպանեն ցածր աղմուկի ընդունիչը հաղորդիչի արտահոսքից, պահպանեն իզոլյացիան արագ սիգնալային փոփոխությունների ընթացքում և պահպանեն միամուտի կորուստը բավարար ցածր մակարդակում՝ հղման մարգինը պահպանելու համար: Բարձր իզոլյացիան նույնպես կարևոր է, քանի որ ընդունիչը հաճախ փորձում է հայտնաբերել թույլ իջնող ալիքներ, մինչդեռ հաղորդիչը կարող է աշխատել շատ ավելի բարձր հզորությամբ:

Ինժեներների համար հիմնական դիզայնի հաշվի առնելու հարցեր

Երբ ընտրում են RF ֆիլտր ԼԵՕ արբանյակի հետ կապված համակարգի համար, ինժեներները սկսում են հաճախականության պլանից: Կենտրոնական հաճախականությունը, շարքի լայնությունը, ալիքային միջավայրի հեռավորությունը, պաշտպանիչ շերտը և կարգավորող մասկան սահմանում են ֆիլտրի պատասխանը: Հաջորդը մուտքային կորուստն է: Ցածր կորուստ ունեցող ֆիլտրը բարելավում է ստացվող աղմուկի գործակիցը և նվազեցնում է փոխանցողի հզորության կորուստը: Արգելակումը նույնպես կարևոր է, հատկապես ուժեղ հարակից ծառայությունների մոտ կամ բազմաշարք տերմինալներում: VSWR-ը ազդում է դիմադրության համապատասխանման վրա և ամբողջ ՌՖ շղթայի արդյունավետության վրա, իսկ ալիքավորումը ազդում է սիգնալի հարթության վրա լայն շարքի ալիքային միջավայրերում:

Պետք է հաշվի առնել նաև մեխանիկական և շրջակա միջավայրի պահանջները: Տիեզերանավի վրա տեղադրվող սարքավորումների համար պետք է առանձին վավերացվեն ճառագայթման դիմացկունությունը, թրթռումը, հարվածը, գազազատումը, ջերմային-վակուումային աշխատանքը և առաքելության մակարդակի ստուգումները: Հողային կայանների և դարպասների համար նախագծողները կարող են առաջնային նշանակություն տալ եղանակային դիմացկունությանը, միացնիչների տիպին, արտադրության կրկնելիությանը և երկարաժամկետ ջերմաստիճանային կայունությանը: Երկու դեպքում էլ ստորակետային ֆիլտրավորման համար հատուկ նախագծված ֆիլտրների օգտագործումը կարող է լինել անհրաժեշտ, քանի որ LEO համակարգերը հաճախ օգտագործում են ստանդարտային չլինելու ընդգրկույթներ կամ խիստ սեղմված հաճախականությունների պլաններ:

Հատուկ նախագծված RF ֆիլտրավորման արժեքը

LEO արբիտային կապը չի համապատասխանում «մեկը բոլորի համար» շուկային: Լայն ընդգրկման օգտագործողային տերմինալ, դարպասային կայան, TT&C կապ, GNSS-ով բարելավված նավիգացիոն ընդունիչ և RF զգայունության բեռնվածք կարող են բոլորը պահանջել տարբեր ֆիլտրավորման ճարտարապետություններ: Այդ պատճառով RSWave-ի շեշտը հարմարեցված սահանակների և մոդելավորման դիզայնի աջակցման վրա կարևոր է: Ինժեներները կարող են հարմարեցնել ֆիլտրը համակարգային նպատակներին՝ առանց ստիպելու RF շղթան համապատասխանել ընդհանուր բաղադրիչի, օրինակ՝ անցման շերտի հարթության, մերժման խորության, չափսերի, միացման տարրերի դասավորության և արժեքի համար։

Քանի որ LEO արբիտային խմբերը ընդարձակվում են, RF առաջնային բաղադրիչները շարունակելու են որոշել, թե ինչպես են տերմինալները հուսալիորեն միանում ցանցին, ինչպես են մաքուր հաղորդվում բեռնվածքները և ինչպես է օգտագործվում սպեկտրը արդյունավետորեն: Կերամիկային ֆիլտրները, LC ֆիլտրները, խոռոչային ֆիլտրները և դուպլեքսորները յուրաքանչյուրը տարբեր հավասարակշռություն են ապահովում չափսերի, կորուստների, մերժման, հզորության կառավարման և ինտեգրման միջև: Ճիշտ կիրառվելով՝ դրանք օգնում են LEO արբիտային համակարգերին ապահովել կայուն կապ խիստ բեռնված RF միջավայրում։

Սատելիտային կապի տերմինալներ, գետնյա կայաններ, նավիգացիոն մոդուլներ, ռադարին վերաբերող ՌՀ համակարգեր կամ ստորագրված միկրոալիքային առաջնային մասեր մշակող ընկերությունների համար ՌՀ ֆիլտրացումը պետք է դիտարկվի որպես վաղ փուլի նախագծման որոշում, այլ որպես վերջնական սարքավորման մակարդակի մանրամասնություն: Ճիշտ ֆիլտրի ճարտարապետությունը կարող է բարելավել կապի մարգինը, նվազեցնել միջամնեսումը, պարզեցնել ինտեգրումը և ապահովել հուսալի աշխատանք լաբորատորիայից մինչև դաշտային պայմաններ: