ՌՃ ֆիլտրները միաժամանակ աջակցում են Starlink-ի և 5G ցանցերի գործառույթներին

Ժամանակակից անլար աշխարհը կառուցվում է միաժամանակ երկու ուղղությամբ։ Երկրի մակերեսին 5G ցանցերը մեծացնում են իրենց հզորությունը՝ օգտագործելով ավելի լայն ալիքային շարժապատեր, ավելի խիտ բազային կայանների տեղադրում, մեծ մասշտաբի MIMO և ավելի բարձր հաճախականության սպեկտր։ Երկրից վերև՝ ցածր երկրաուղային (LEO) սատելիտների խումբը, ինչպես օրինակ Starlink-ը, տարածում է լայն շերտի կապը երկար հեռավորություններով և դժվար հասանելի վայրերում։

Ճարտարապետությունները տարբեր են, սակայն երկուսն էլ հիմնված են նույն հիմնարար RF ճարտարագիտական սկզբունքի վրա՝ ցանկալի սիգնալը արդյունավետ փոխանցել և մերժել այն բոլորը, ինչ կարող է վատացնել այն:

Այդ պատճառով RF ֆիլտրները մնում են հիմնարար ինչպես արբանյակային, այնպես էլ երկրային անսարք համակարգերի համար: Դրանք չեն ստեղծում շարժային լայնություն, սակայն որոշում են, թե որքան արդյունավետ կարող է ռադիոն օգտագործել իրեն հասանելի շարժային լայնությունը: Ճիշտ նախագծված ֆիլտրը սահմանափակում է շարժային լայնությունից դուրս գտնվող էներգիան, ճնշում է հարմոնիկներն ու անցանկալի պատասխանները, պաշտպանում է զգայուն ընդունիչ փուլերը ուժեղ մոտակա սիգնալներից և օգնում է տարբեր հեռարձակման ու ընդունման ճանապարհներին համագոյագործել ավելի և ավելի սեղմ RF առաջնային մասում:

Ինչու՞ են Starlink-ը և 5G-ը երկուսն էլ պետք է ունենան լավագույն հաճախականության ընտրողականություն

Սթարլինկը օգտակար օրինակ է այն բանի, թե ինչպես է սատելիտային լայնաշերտ միացումը շարժվում դեպի մեծ հզորություն և ավելի բարդ սպեկտրի օգտագործում: 2026 թվականի հունվարին ԱՄՆ Ֆեդերալ կապի հանձնաժողովը թույլատրեց SpaceX-ին շահագործել լրացուցիչ երկրորդ սերնդի Սթարլինկ սատելիտներ և նշեց, որ համակարգը կարող է աշխատել Ku-, Ka-, V-, E- և W-լայնական հաճախականություններով:

Սա չի նշանակում, որ մեկ ֆիլտրավորման տեխնոլոգիան ընդգրկում է բոլոր Սթարլինկի հաճախականության շերտերը: Ընդհակառակը, դա ցույց է տալիս հաճախականության կառավարման մեջ առաջացող մարտահրավերների լայնույթը հաջորդ սերնդի սատելիտային ցանցերում: Պարզության համար այստեղ քննարկվում է ՌՃ ինժեներական կիրառելիությունը և չի պնդվում, որ RSWave-ը մատակարարում է բաղադրիչներ SpaceX-ին կամ Սթարլինկին:

Սատելիտային կապի միացումը կարող է պարունակել մի քանի ֆիլտրավորման փուլ։ Ֆիլտրները կարող են տեղադրվել ցածր շումի ամպլիֆիկատորներից առաջ՝ անցանկալի ՌՀ էներգիան նվազեցնելու համար, հզորության ամպլիֆիկատորներից հետո՝ հարմոնիկներն ու սահմաններից դուրս ելքային ազդանշանները վերահսկելու համար, և հաճախականության փոխակերպման շղթաներում՝ ցանկալի միջանկյալ կամ միկրոալիքային շերտերը մեկուսացնելու համար։

Դարպասային սարքավորումներում և սատելիտային օգտագործողի վերջնական կետի ՌՀ սարքավորումներում ցածր մուտքային կորուստը հատկապես կարևոր է, քանի որ յուրաքանչյուր դեցիբելի մեկ տասնորդական մասը սպառում է արժեքավոր կապի բյուջեն։ Ուժեղ սահմաններից դուրս մերժումը նույնպես հավասարապես կարևոր է, քանի որ հզոր անցանկալի ազդանշանները կարող են նվազեցնել ընդունիչի զգայունությունը՝ նույնիսկ այն դեպքում, երբ այդ ազդանշանները գտնվում են նախատեսված ալիքի սահմաններից դուրս։

5G-ը մեկնարկում է նմանատիպ խնդրի հետ՝ շատ տարբեր գործառնական միջավայրում: 3GPP-ի սպեցիֆիկացիաները ներառում են NR-ի գործառնությունը մինչև 7,125 ԳՀց, ինչպես նաև FR2 շարքերը, օրինակ՝ n258-ը (24,25–27,5 ԳՀց) և n257-ը (26,5–29,5 ԳՀց): Այդ պատճառով հիմնական կայանները, ռեպիտերները, ռադիո միավորները և բաշխված անլար սարքավորումները ստիպված են աշխատել ավելի ու ավելի խիտ սպեկտրում՝ պահպանելով ճառագայթման մակարդակները, ընդունիչների աշխատանքային ցուցանիշները և համագոյացման պահանջները:

Այդ պատճառով անընդհատ աճում է այն RF բաղադրիչների պահանջը, որոնք միավորում են ցածր կորուստ, համապատասխան հզորության կրման կարողություն, սուր մերժում, կայուն հաճախականության պատասխան և փոքր չափսեր:

Տարբեր ֆիլտրավորման տեխնոլոգիաներ՝ RF շղթայի տարբեր մասերի համար

Որևէ մեկ ֆիլտրի կառուցվածք չի կարող լինել օպտիմալ բոլոր հաճախականությունների, շարքի լայնության, հզորության մակարդակի, մերժման պահանջների և մեխանիկական սահմանափակումների համար: Ընդհանուր RF բաղադրիչների պորտֆելի գործնական առավելությունը հնարավորությունն է ընտրելու այն կառուցվածքը, որը լավագույնս համապատասխանում է իրական համակարգին:

Ջիասին Ռույշանգ Էլեկտրոնային Տեխնոլոգիա ՍՊԸ (RSWave) 2015 թվականից զբաղվում է միկրոալիքային կերամիկային բաղադրիչների հետազոտության և մշակման, արտադրության ու վաճառքի գործունեությամբ: Ընկերության ապրանքային շարքը ներառում է միկրոալիքային դիէլեկտրիկ կերամիկային ֆիլտրներ, կերամիկային դուպլեքսորներ, ՌՀ LC ֆիլտրներ, խոռոչային ֆիլտրներ, կերամիկային անտենաներ և GNSS անտենաներ: Ընկերությունը նշում է, որ նրա ընդարձակ ապրանքային շարքը ընդգրկում է հաճախականություններ 0 Հց-ից մինչև 30 ԳՀց, իսկ հատուկ կիրառման պահանջների համար հնարավոր է ապրանքների հարմարեցում:

Կոմպակտ 5G և անլար առաջնային մասերի համար միկրոալիքային դիէլեկտրիկ կերամիկային ֆիլտրները հատկապես կարևոր են: RSWave-ը սահմանում է այս ապրանքային ընտանիքի համար 400 ՄՀց–7 ԳՀց հաճախականության միջակայք: Բարձր դիէլեկտրիկ հաստատուն ունեցող կերամիկային նյութերը հնարավորություն են տալիս ստանալ ֆիզիկապես փոքր ռեզոնատորներ, իսկ ցածր կորուստ ունեցող և ջերմաստիճանային կայունություն ցուցաբերող նյութերը կարող են օգնել պահպանել կանխատեսելի ռադիոհաճախային բնութագրեր: RSWave-ը այս ֆիլտրների կիրառման ոլորտների մեջ թվարկում է 5G/5G-A բազային կայանները, արբանյակային կապը, ռադարները, T/R մոդուլները, Wi-Fi սարքավորումները և ռեպիտերները:

Այս համադաստանը գրավիչ է RF սարքավորումների համար, որտեղ սահմանափակված է ՊԿՊ-ի մակերեսը, սակայն հաճախականության ընտրողականությունը չի կարող վտանգվել:

RSWave-ը նաև առաջարկում է միկրաալիքային դիէլեկտրիկ կերամիկական դուպլեքսորներ՝ 400 ՄՀց–6 ԳՀց միջակայքում: Դուպլեքսորը միավորում է հաճախականության ընտրողական առաքման և ընդունման ճանապարհները, որպեսզի տարբեր սիգնալային ճանապարհները կարողանան օգտագործել մեկ անտենա՝ պահպանելով անհրաժեշտ մեկուսացումը: Ցանցային սարքավորումների համար, որոնք ենթարկվում են խիստ չափսերի սահմանափակումների, ֆիլտրացման և սիգնալի ուղղորդման ֆունկցիաների ինտեգրումը կարող է պարզեցնել ընդհանուր RF առաջնային ճյուղի ճարտարապետությունը:

5G FR1-ից մինչև միկրաալիքային արբանյակային կապեր

Ընդհանուր հաճախականության ծածկույթի, բարձրագույն հզորության մակարդակների կամ ավելի խիստ կանգնական շերտի պահանջների համար LC ֆիլտրները և խոռոչային ֆիլտրները այլ ճարտարապետական ճանապարհ են առաջարկում:

RSWave-ի RF LC ֆիլտրերի և խոռակային ֆիլտրերի արտադրանքների ընտանիքը սահմանված է DC-ից մինչև 30 ԳՀց հաճախականությունների միջակայքում և կարող է մշակվել որպես ցածրահաճախական, բարձրահաճախական, շերտավոր կամ շերտավոր արգելափակված կոնֆիգուրացիաներ: Ընկերության արտադրանքների էջում հրապարակված օրինակներում նշված են մոտավորապես 2,6 ԳՀց, 3,5 ԳՀց, 3,8 ԳՀց և 4,5 ԳՀց կենտրոնական հաճախականություններ, իսկ այլ հաճախականություններ կարող են հարմարեցվել համակարգի պահանջներին համապատասխան:

Այս հաճախականությունների միջակայքերը հատկապես կարևոր են ժամանակակից անլար ենթակառուցվածքի համար: Միաժամանակ, միկրաալիքային հաճախականությունների մեջ ընդգրկվող արտադրանքների պորտֆելը հնարավորություն է ստեղծում ընտրված արբանյակային կապի, միկրաալիքային կապի, ռադարի և բարձրհաճախական RF կիրառումների համար:

Կորիզային ֆիլտրները հատկապես օգտակար են այն դեպքերում, երբ նախընտրելի են ցածր մուտքային կորուստը, բարձր Q գործակիցը, ուժեղ դուրս գտնվող շարքի մերժումը և RF հզորության հնարավորությունը՝ ֆիզիկական չափսի նվազագույնացման համեմատ:

Այնտեղ, որտեղ LEO արբանյակների և 5G համակարգերի պահանջները համընկնում են

Չնայած Starlink շերտավորման սարքը և 5G ռադիո միավորը չեն օգտագործում նույն RF շղթաները, սակայն երկու տեսակի համակարգերի վրա աշխատող ինժեներները մի շարք ընդհանուր նախընտրությունների են հանդիպում դիզայնի մեջ:

Առաջինը միջամտության վերահսկումն է: Ընդունիչը պետք է ընդունի նախատեսված ալիքը՝ չվերաբեռնվելով մոտակա հաղորդիչների, հարմոնիկների կամ ներքին ստեղծված սպուրիոզ ազդանշաններով: Բավարար ֆիլտրացման մերժումը նվազեցնում է միքսերների, ամպլիֆիկատորների և ավելի հեռավոր տեղամասում գտնվող անալոգ-թվային փոխաпреобразիչների վրա դրվող բեռնվածությունը:

Երկրորդը մուտքային կորուստն է: Ընդունիչում ցածր աղմուկի ամպլիֆիկատորից առաջ չափից շատ կորուստը կարող է վատացնել համակարգի աղմուկի ցուցանիշները: Հաղորդիչում ավելորդ կորուստը արժեքավոր ՌՀ հզորությունը վերածում է ջերմության: Ինչպես արբանյակային, այնպես էլ 5G ենթակառուցվածքների համար խուսափելի կորուստների նվազեցումը օգնում է պահպանել կապի մարգինը և համակարգի արդյունավետությունը:

Երրորդ պրիորիտետը ջերմային և շրջակա միջավայրի կայունությունն է: Արտաքին ռադիոսարքավորումները կարող են ենթարկվել զգալի ջերմաստիճանային տատանումների, իսկ սատելիտային հողային տերմինալները կարող են անընդհատ աշխատել բաց միջավայրում: Ավելցուկային հաճախականության շեղումը կարող է տեղափոխել ֆիլտրի պատասխանը նախատեսված աշխատանքային ալիքից դուրս: Հետևաբար, մայրցամաքային դիելեկտրիկ կերամիկական տեխնոլոգիաները դառնում են գրավիչ, երբ ինժեներները պետք է հավասարակշռեն փոքր չափսերը և կայուն էլեկտրական կատարողականը:

Չորսրորդ պրիորիտետը ինտեգրումն է: Ցանցային սարքավորումները շարունակում են փոքրանալ և դառնալ ավելի ֆունկցիոնալ խիտ: Կերամիկական ֆիլտրները և դուպլեքսորները կարող են աջակցել փոքր հավաքածուներին, իսկ խոռոչային դիզայնները մնում են կարևոր, երբ էլեկտրական կատարողականը ավելի կարևոր է, քան փաթեթի չափսը:

Հետևաբար, հաջող ՌԾ դիզայնը չի կապված տեսական «լավագույն ֆիլտրի» գտնման հետ: Դա կապված է տոպոլոգիայի, նյութի, փաթեթի, ինտերֆեյսի, ընդգրկման շրջանի, մերժման, կորուստների և թույլատրելի շեղումների համապատասխանեցման ամբողջ ՌԾ սիգնալային շղթային:

Ինչպես է RSWave-ը տեղավորվում RF առաջնային մասի մշակման մեջ

RF ինժեներների և բաղադրիչների գնորդների համար կատալոգային սպեցիֆիկացիաները միայն սկզբնական կետն են:

Իրական նախագծերը հաճախ պահանջում են որոշակի կենտրոնական հաճախականություն, ընտրանքային լայնություն, մուտքային կորուստի նպատակային արժեք, մերժման պրոֆիլ, VSWR, միացման կոնֆիգուրացիա, մակերեսային տարածք, հզորության մակարդակ կամ շրջակա միջավայրի պահանջներ: RSWave-ը նշում է, որ իր LC ֆիլտրները, խոռոչային ֆիլտրները, միկրոալիքային դիէլեկտրիկ կերամիկական ֆիլտրները և դուպլեքսորները կարող են հարմարեցվել՝ ստորակետի համար սիմուլյացիայի և արտադրանքի նախագծման հնարավորությունների աջակցությամբ:

Սա կարևոր է, քանի որ ամենաօգտակար RF ֆիլտրը պարզապես չի համապատասխանում ամենաբարձր վերնագրային մերժման ցուցանիշ ունեցող բաղադրիչին:

Հաջողված դիզայնը պետք է հաշվի առնի ամբողջ համակարգը՝ ցանկալի սիգնալի ընտրանքը, հարևան միջամտողները, փոխանցիչի ելքային հզորությունը, ընդունիչի զգայունությունը, դիմադրության համապատասխանությունը, ՊԿԲ-ի կամ մեխանիկական սահմանափակումները, շահագործման ջերմաստիճանը և արտադրության կրկնելիությունը: Այդ պատճառով ՌՉ-համակարգի դիզայների և ֆիլտրերի արտադրողների վաղ տեխնիկական հաղորդակցությունը կարող է նվազեցնել նախագծի հետագա փուլում վերադիզայնի ռիսկը:

5G սարքավորումների համար, որոնք աշխատում են 7 ԳՀց-ից ցածր հաճախականության վրա, RSWave-ի միկրոալիքային դիէլեկտրիկ կերամիկային ֆիլտրերի շարքը համընկնում է բազմաթիվ կարևոր բջջային և մասնավոր ցանցերի հաճախականության շրջանների հետ: Նրա ավելի լայն LC և խոռակային ֆիլտրերի պորտֆելը տարածվում է մինչև 30 ԳՀց, հասնելով նաև 5G FR2-ի ստորին մասին և այն միկրոալիքային սպեկտրին, որը կապված է արբանյակային կապի և այլ բարձր հաճախականության համակարգերի հետ:

Այդ սպեկտրային ծածկույթը այս պորտֆելը համապատասխանեցնում է երկրային անլար ենթակառուցվածքների, միկրոալիքային կապի կապային գծերի և ընտրված արբանյակ-երկրային ՌՉ ենթահամակարգերի մշակման վրա աշխատող ինժեներների համար:

Ֆիլտրացիան հանգիստ հնարավորություն է ստեղծում կապված ենթակառուցվածքի համար

Օգտատերերը Starlink-ը և 5G-ն ապրում են արագության, ծածկույթի և տարածման ժամանակի միջոցով: RF ինժեներները տեսնում են շատ ավելի բարդ պատկեր՝ յուրաքանչյուր օգտակար անսայրային կապ առաջանում է անտենաների, ամպլիֆիկատորների, օսցիլյատորների, միքսերների, փոխարկիչների, դուպլեքսերների և պասսիվ բաղադրիչների համատեղ աշխատանքից խիստ վերահսկվող սպեկտրային միջավայրում:

RF ֆիլտրները այդ շղթայի ամենաքիչ տեսանելի բաղադրիչներն են, սակայն դրանց դերը հիմնարար է:

Քանի որ 5G ցանցերը ավելացնում են հզորություն, իսկ LEO արբանյակային համակարգերը ընդլայնում են սպեկտրի օգտագործումը, ճշգրիտ հաճախականության ընտրության, ցածր մուտքային կորուստի, բարձր իզոլյացիայի, միջանկյալ միացման ճնշման և կայուն աշխատանքի պահանջները դառնում են ավելի խիստ՝ ոչ թե ավելի թեթև:

ՌՍՎեյվը մատակարարում է մի շարք տեխնիկական լուծումներ ՌԾ-ֆրոնտենդի դիզայներների համար՝ օգտագործելով միկրաալիքային դիէլեկտրիկ կերամիկային ֆիլտրներ, կերամիկային դուպլեքսորներ, LC ֆիլտրներ և խոռոչային ֆիլտրներ, որոնք ընդգրկում են սահմանային ԳՀց-ից մինչև միկրաալիքային տիրույթները: Հիմնարար սկզբունքը կիրառման համար սահմանված ճարտարագիտությունն է. ընտրել համապատասխան ֆիլտրի ճարտարապետությունը և այնուհետև օպտիմալացնել այն իրական աշխատանքային շերտի, միջավայրի մեջ առկա միջանկյալ միացումների, հզորության պահանջների, փաթեթի չափսերի և համակարգի ինտերֆեյսի շուրջ:

Երկրային 5G ռադիո միավորներից մինչև LEO արբանյակների հողային կապերը՝ հուսալի կապը սկսվում է ավելի վաղ, քան սիգնալը հասնում է անտենային:

Այն սկսվում է սպեկտրի վերահսկմամբ՝ և հենց այդտեղ է լավ ճարտարագիտական ՌԾ ֆիլտրացման տեխնոլոգիան իր արժեքը հասցնում: