Ինչպես են ատրապտորային ֆիլտրները վերացնում հատուկ հաճախականությունների ուժեղ միջամտող ազդանշանները

Արագ ընդարձակվող առանց լարի կապի համակարգերի էկոհամակարգում էլեկտրամագնիսական սպեկտրը ավելի ու ավելի է խիտանում: 5G ցանցերի, IoT սարքերի, արբանյակային կապի, ռադարային համակարգերի և հեռարձակման ծառայությունների միաժամանակյա տեղակայման պատճառով RF-ի համագոյագոյությունը դարձել է RF ինժեներների համար ամենակրիտիկ մարտահանդեսներից մեկը:

Այս միջավայրում ամենախոչընդատիչ երևույթներից մեկը ընդունիչի զգայունության նվազեցումն է (կամ ընդունիչի արգելափակումը): Սա տեղի է ունենում, երբ որոշակի հաճախականության ուժեղ, անցանկալի ազդանշանը ներթափանցում է ընդունիչի համակարգ և հագեցնում ցածր շումի ամպլիֆիկատորը (LNA) կամ խառնիչը, ինչի արդյունքում ընդունիչը կորցնում է թույլ և ցանկալի ազդանշանները հայտնաբերելու կարողությունը:

Դրա դեմ պայքարելու համար ՌՉ ինժեներները հենվում են բարձր կատարողականության ֆիլտրավորման լուծումների վրա: Դրանց մեջ մեկը՝ ակուստիկ ֆիլտրը (հայտնի է նաև որպես ընդհատման կամ ընդհատված շերտի ֆիլտր), հանդիսանում է վիրահատական գործիք: Այս հոդվածը քննարկում է, թե ինչպես են ակուստիկ ֆիլտրերը վերացնում որոշակի հաճախականության ուժեղ միջանկյալ ազդանշանները, մանրամասն վերլուծում է դրանց հիմքում ընկած ինժեներական սկզբունքները և ընդգծում է, թե ինչպես են Jiaxing Ruishang Electronics Co., Ltd. (RSwave) ընկերության առաջատար խոռոչային ակուստիկ ֆիլտրները լուծում տալիս ժամանակակից ՌՉ համակարգերում առաջացող կրիտիկական միջանկյալ ազդանշանների խնդիրները:

Ակուստիկ ֆիլտրի հասկացությունը՝ վիրահատական սպեկտրային գործիք

Ի տարբերություն ընտրանքային ֆիլտրի, որը թույլ է տալիս անցնել հաճախականությունների որոշակի շերտը՝ մնացածի թուլացմամբ, կամ ցածրահաճախային/բարձրահաճախային ֆիլտրների, որոնք սպեկտրը բաժանում են մեկ կտրման հաճախականության մոտ, այդ ֆիլտրը հակառակն է անում։ Այն թույլ է տալիս անցնել գրեթե բոլոր հաճախականությունները նվազագույն կորուստով, բացառությամբ շատ սահմանափակ և նեղ հաճախականությունների շերտի, որը թուլացնում է արտասովոր ցածր մակարդակի։

Անցում (դԲ)
0 |-----------------\ /----------------- (Անցման շերտ)
| \ \/
| \ \/
| \ \/
-50 |---------------------\--o--\/--------------------- (Կանգնման շերտ / Ծակ)
| f0
+------------------------------------------------- Հաճախականություն (Հց)

Ծակի ֆիլտրը սահմանող հիմնական պարամետրերն են՝

1. Կենտրոնական հաճախականություն (f0): Այն ճշգրիտ հաճախականությունը, որտեղ թուլացումը (մերժումը) առավելագույնն է։
2. Մերժման խորություն (դԲ): f0-ում սիգնալի ճնշման չափը։ Բարձր միջավայրային միջամտության դեպքում հաճախ անհրաժեշտ է 40 դԲ-ից մինչև 80 դԲ կամ ավելի մերժման խորություն։
3. Անցումային շրջանի մուտքային կորուստ (դԲ). Ցանկալի ազդանշանների կորուստը բացառության շրջանից դուրս: Իդեալում այն պետք է լինի 0 դԲ-ին հնարավորինս մոտ (սովորաբար <1.0 դԲ բարձրորակ խոռաչային ֆիլտրներում), որպեսզի խուսափենք ազդանշանի վատացումից:
4. Q-գործակից (որակի գործակից). Կենտրոնական հաճախականության և 3 դԲ ընդգրկման լայնության հարաբերությունը (Q=f0/Δf). Ավելի բարձր Q-գործակիցը նշանակում է ավելի նեղ և սուր բացառության շրջան, որը թույլ է տալիս ֆիլտրին վերացնել միջամտությունը ցանկալի կապի ալիքին շատ մոտ գտնվող տիրույթում՝ առանց այն ազդելու:

Ինչպես են բացառության ֆիլտրները վերացնում միջամտությունը. Մերժման մեխանիզմը

Որպեսզի հասկանանք, թե ինչպես է բացառության ֆիլտրը վերացնում ուժեղ միջամտությունը, մենք պետք է դիտարկենք, թե ինչպես է այն փոխազդում ՌՀ ազդանշանի շղթայի հետ:

Երբ բարձր հզորության միջամտող հաղորդիչը տեղակայված է զգայուն ստացիչի մոտ, այդ հաղորդիչի դուրս եկող ճառագայթումները կամ հիմնարար հաճախականությունը կարող են վերահզորացնել ստացիչը: Նույնիսկ եթե միջամտող հաճախականությունը ստացիչի աշխատանքային շարժապատուհանից դուրս է, այդ ազդանշանը բավարար ուժգնությամբ լինելու դեպքում կհարկադրի ստացիչի առաջնային LNA-ն աշխատել ոչ գծային տիրույթում (սեղմում): Սա հանգեցնում է միջամտային մոդուլյացիոն աղավաղման (IMD) և ստացիչի աղմուկի մակարդակի կտրուկ բարձրացման:

[Անտենա] --- [ Դեպի ներքև կտրված ֆիլտր (RSwave) ] --- [ LNA / Ստացիչի առաջնային մաս ]
|
(Մեղմում է ուժեղ
միջամտողը f0-ում,
անցկացնում է ցանկալի շարժապատուհանը)

Անտենայի և ստացիչի առաջնային մասի միջև RF դեպի ներքև կտրված ֆիլտրի տեղադրմամբ մուտքային սպեկտրը փոխվում է.

• Միջամտող էներգիայի արտացոլումը. Դեպի ներքև կտրված ֆիլտրը f0 անցանկալի հաճախականության վրա աշխատում է որպես դիմադրության անհամապատասխանություն (բարձր VSWR): Միջամտող ազդանշանի էներգիան ստացիչ մտնելու փոխարեն արտացոլվում է հետ կամ ցրվում ֆիլտրի կառուցվածքում:
• Ցանկալի սիգնալների պահպանում. Ցանկալի հաճախականություններում ֆիլտրը ցուցադրում է համապատասխանեցված իմպեդանս (սովորաբար 50 Ω), ինչը թույլ է տալիս սիգնալներին անցնել դեպի LNA-ն՝ աննշան թուլացմամբ։

Բարձր կատարողականությամբ համակարգերում խոռոչային մեկուսացման ֆիլտրերի դերը

Պահանջկոտ արդյունաբերական, հեռահաղորդակցության և պաշտպանության կիրառումների համար ստանդարտ կենտրոնացված տարրերի (LC) մեկուսացման ֆիլտրերը հաճախ անբավարար են։ LC ֆիլտրերը ունեն ցածր Q-գործակից, բարձր մուտքային կորուստներ և սահմանափակ հզորության կառավարման հնարավորություններ։
Այստեղ են անհրաժեշտ դառնում խոռոչային մեկուսացման ֆիլտրերը։ Խոռոչային ֆիլտրերը օգտագործում են ռեզոնանսային մետաղական խցեր՝ ստանալու բացառիկ բարձր Q-գործակիցներ։

Ինչու են խոռոչային կառուցվածքները գերազանցում :

• Առատագույն Q-գործակից. Խոռոչային ռեզոնատորները էլեկտրամագնիսական էներգիան պահպանում են նվազագույն կորուստներով, ինչը հանգեցնում է առատագույն սուր անցման թեքությունների։ Սա թույլ է տալիս ինժեներներին խորը մեկուսացում տեղադրել պաշտպանիչ շերտի անմիջապես կողքին։
• Ցածր մուտքային կորուստ. Արծաթապատված ներքին մակերևույթներով և բարձր հաղորդականությամբ մետաղներով ստեղծված խոռոչային ճեղքային ֆիլտրները նվազագույնի են հասցնում անցման շերտի մուտքային կորուստը՝ պահպանելով համակարգի կապի բյուջեները:
• Բարձր հզորության կառավարում. Խոռոչային ռեզոնատորները կարող են կառավարել ՌՀ հզորության մակարդակներ, որոնք տատանվում են տասնյակ վատտից մինչև հազարավոր վատտ, առանց ջերմային վնասվածքի կամ տունինգի շեղման:

Իրական աշխարհի կիրառումներ. Որտեղ ճեղքային ֆիլտրները անփոխարինելի են:

1. Միաժամանակյա տեղակայման վայրերի վնասազերծում (բջջային և հանրային անվտանգության համակարգեր)

Միաժամանակյա տեղակայման անտենային վայրերում մի քանի հաղորդիչներ և ընդունիչներ կիսում են նույն ֆիզիկական աշտարակը կամ տանիքը: Օրինակ՝ 450 ՄՀց հանրային անվտանգության հաղորդիչը կարող է հեշտությամբ նվազեցնել մոտակա LTE ընդունիչի զգայունությունը: Հանրային անվտանգության հաղորդման հաճախականությանը ճշգրիտ հարմարված խոռոչային ճեղքային ֆիլտրը կարող է տեղադրվել LTE ընդունիչի մուտքում՝ վերացնելու միջամտությունը և ապահովելու անընդհատ բջջային ծածկույթ:

2. Հեռարձակման և հեռուստատեսային սպիտակ տարածքների պաշտպանություն

Բարձր հզորության FM հաղորդիչներ (88 ՄՀց–108 ՄՀց միջակայքում) և UHF հեռուստատեսային կայանները ստեղծում են մեծ ՌՀ էներգիա: Դրանց մոտ գտնվող անլար մակրոֆոնային համակարգերը, սիրողական ռադիոկայանները կամ նեղ շերտի IoT ընդունիչները ստիպված են օգտագործել բացառման ֆիլտրներ՝ այդ ուժեղ հեռարձակման կրողները ճնշելու համար:

3. Ռադարի և արբանյակային գետնային կայանների պաշտպանություն

C-շերտում (3,7 ԳՀց–4,2 ԳՀց) աշխատող արբանյակային ընդունիչները ավելի ու ավելի են ենթարագործվում նոր տեղադրված 5G C-շերտի հաղորդիչների միջամտությանը: Բարձր կատարողականությամբ խոռոչային բացառման ֆիլտրների կիրառումը հնարավորություն է տալիս գետնային կայաններին արգելափակել 5G-ի կրող հաճախականությունները՝ միաժամանակ ընդունելով թույլ արբանյակային իջեցման ազդանշաններ:

Ճիշտ բացառման ֆիլտրի ընտրությունը և նախագծումը

Ճիշտ բացառման ֆիլտրի ընտրությունը պահանջում է մի շարք էլեկտրական և մեխանիկական սահմանափակումների մշակում.

Jiaxing Ruishang Electronics Co., Ltd. (RSwave) ընկերությունում մենք մասնագիտացած ենք RF խոռոչային ֆիլտրների, դուպլեքսերների եւ արգելակման ֆիլտրների նախագծման, մոդելավորման եւ արտադրության մեջ։ Օգտագործելով առաջադեմ 3D էլեկտրամագնիսական մոդելավորման ծրագրային ապահովում (HFSS) եւ ճշգրիտ մեքենայացված մշակում, RSwave-ը առաջարկում է ֆիլտրներ՝ հարմարեցված ճշգրիտ հաճախականության պրոֆիլներին, որոնք ապահովում են միջամտության օպտիմալ ճնշում՝ հարակից ազդանշանների վրա նվազագույն ազդեցությամբ։

Եզրակացություն

Քանի որ առանց լարի կապի միջավայրը շարունակում է ընդարձակվել, սպեկտրային խճանվածությունը դառնում է խուսափելի իրականություն: Սակայն որոշակի հաճախականությունների ուժեղ միջանկյալ ազդանշանները չեն պետք վնասել համակարգի արդյունավետությունը: Ճշգրիտ մշակված բացառումային ֆիլտրների օգտագործմամբ RF մասնագետները կարող են ճշգրիտ առանձնացնել և վերացնել միջանկյալ ազդանշանները՝ պաշտպանելով զգայուն ընդունիչները և մաքսիմալացնելով սպեկտրային արդյունավետությունը:

Բարձր հուսալիության կապի ցանցերի համար ճիշտ ֆիլտրի գործընկերի ընտրությունը կարևոր է: Jiaxing Ruishang Electronics Co., Ltd. (RSwave) առաջարկում է բարձր-Q խոռոչային բացառումային ֆիլտրների, ընդհատման շրջանային ֆիլտրների և հարմարեցված RF բաղադրիչների լիարժեք շարք, որոնք մշակված են բավարարելու արդյունաբերության ամենաբարձր ստանդարտները:

Մեր RF ֆիլտրացման լուծումների լիարժեք շարքը մանրամասն ծանոթանալու, ապրանքների տեխնիկական տվյալների տեսականիները դիտելու կամ մեր ինժեներական թիմի հետ քննարկելու հարմարեցված նախագծման պահանջները՝ այցելեք մեր պաշտոնական կայքը՝ www.rswave.com .