Ինչ դեր են կատարում միկրաալիքային կերամիկական ֆիլտրերը T/R մոդուլներում։

Այսպես կոչված T/R մոդուլները (հաղորդման/ընդունման մոդուլներ) ժամանակակից ռադարային, փուլային զանգվածի կապի, էլեկտրոնային հակամիջոցների, արբանյակային կապի և այլ բարձրակարգ ռադիոհաճախային համակարգերի ամենակարևոր կառուցվածքային տարրերից են։ Յուրաքանչյուր մոդուլ պետք է հաղորդի բարձր հզորության RF ազդանշան, ընդունի շատ ավելի թույլ արտացոլված կամ մուտքային ազդանշան և ապահովի երկու գործողության ճանապարհների միջև հուսալի իզոլյացիա։

Այս կոմպակտ և պահանջվող RF միջավայրում մակրոալիքային կերամիկային ֆիլտրի դերը հեշտ է թերագնահատել։ Դա ուղղակի այն բաղադրիչը չէ, որը պարզապես վերացնում է անցանկալի հաճախականությունները։ Ճիշտ նախագծված կերամիկային ֆիլտրը օգնում է պաշտպանել զգայուն ընդունման շղթաները, բարելավում է հաղորդվող ազդանշանի մաքրությունը, նվազեցնում է միջամտությունը, աջակցում է ազդանշանի ընտրողականությանը և նպաստում է T/R մոդուլի ընդհանուր չափսի, կայունության և հուսալիության բարելավմանը։

T/R մոդուլի ներսում ազդանշանի ճանապարհի հասկացումը

Տիպիկ T/R մոդուլը ներառում է հաղորդման շղթա, ընդունման շղթա, անցման կամ դուպլեքսավորման սարքավորում, կառավարման էլեկտրոնիկա և անտենայի միացման միջերես։

Հաղորդման ռեժիմում RF սիգնալը անցնում է ամպլիֆիկացիայի փուլերով՝ այնուհետև հասնելով անտենային։ Մոդուլը պետք է ապահովի, որ հաղորդվող էներգիան մնա նախատեսված աշխատանքային շարժականում, իսկ հարմոնիկները, կողմնային սիգնալները և շարժականից դուրս գտնվող աղմուկը բավարար չափով ճնշվեն։

Ընդունման ռեժիմում իրավիճակը նույնիսկ ավելի զգայուն է։ Անտենային հասնող օգտակար սիգնալը կարող է լինել այնքան թույլ, որքան հնարավոր է։ Նախքան այն հասնի ցածր աղմուկի ամպլիֆիկատորին և հետագա ընդունիչի փուլերին, անցանկալի սիգնալները պետք է մերժվեն հնարավորինս վաղ փուլում։ Այլապես ուժեղ շարժականից դուրս գտնվող էներգիան կարող է գերբեռնել ընդունիչը, նվազեցնել նրա զգայունությունը և առաջացնել ինտերմոդուլյացիա աՊՐԱՆՔՆԵՐ կամ թաքցնել ցանկալի սիգնալը։

Մակրոալիքային կերամիկային ֆիլտրերը կարող են տեղադրվել այս ճանապարհների տարբեր կետերում՝ կախված համակարգի ճարտարապետությունից: Դրանք կարող են տեղադրվել ամպլիֆիկատորից առաջ կամ հետո, ինտեգրվել անտենայի պորտի մոտ կամ միավորվել այլ ֆիլտրավորման և դուպլեքսավորման գործառույթների հետ: Դրանց ճշգրիտ տեղադրումը որոշվում է հաճախականությամբ, հզորության մակարդակով, մուտքային կորուստի պահանջներով, մերժման նպատակներով, ջերմային պայմաններով և առկա տարածքով:

1. Անհրաժեշտ աշխատանքային շերտի ընտրություն

Մակրոալիքային կերամիկային ֆիլտրի առաջին և ամենաուղղակի գործառույթը հաճախականության ընտրությունն է: Այն թույլ է տալիս սահմանված անցման շերտի մեջ գտնվող սիգնալներին անցնել մոդուլի միջով՝ միաժամանակ թուլացնելով այդ շերտից դուրս գտնվող հաճախականությունները:

Ռադարային և կապի համակարգերում էլեկտրամագնիսական միջավայրը հազվադեպ է լինում մաքուր: Կողակից հաղորդիչները, հարակից ալիքային շերտերը, տեղական օսցիլյատորները, միացման էլեկտրոնիկան և այլ ՌՉ ենթահամակարգերը կարող են առաջացնել անցանկալի էներգիա: Բավարար ֆիլտրավորման բացակայության դեպքում այս էներգիան կարող է մտնել սիգնալային շղթայի մեջ և ազդել համակարգի աշխատանքի վրա:

Կերամիկային սահմանային շերտի ֆիլտրը սահմանում է վերահսկվող սպեկտրային պատուհան T/R մոդուլի համար: Դրա կենտրոնական հաճախականությունը, շերտի լայնությունը, անցումային շերտի ալիքաձևությունը, մուտքային կորուստը, արտացոլման կորուստը և շերտից դուրս ատենացումը կարող են նախագծվել՝ հիմնված կիրառման վրա:

RSWave միկրաալիքային դիէլեկտրիկ կերամիկային ֆիլտրերը օգտագործում են բարձր դիէլեկտրիկ հաստատուն, ցածր կորուստ և ջերմաստիճանային կայուն կերամիկային նյութեր որպես ռեզոնանսային միջավայր: Ընկերության հրապարակված արտադրանքի շարքը ներառում է ստանդարտ և հարմարեցվող ֆիլտրեր մոտավորապես 400 ՄՀց-ից մինչև 7 ԳՀց, ինչը կարող է ծածկել լայն և նեղ շերտի պահանջները՝ անսարք կապի, նավիգացիայի, ռադարի, արբանյակային կապի և այլ ՌՉ առաջնային շղթայի կիրառումների համար:

2. Թույլ ընդունման շղթայի պաշտպանությունը

Ընդունման շղթան հաճախ է լինում T/R մոդուլի ամենավտանգված հատվածը: Ցածր աղմուկի ամպլիֆիկատորը նախատեսված է թույլ սիգնալների հայտնաբերման համար, սակայն այն կարող է նաև ազդվել գործարկման շերտից դուրս գտնվող ուժեղ անցանկալի սիգնալներից:

Կերամիկային ֆիլտրը, որը տեղադրված է ստացիայի մուտքի մոտ, ապահովում է նախնական ընտրություն՝ մինչև անցնելը ցածր շումի ամպլիֆիկատորի միջով անցնելը անցանկալի էներգիայի:

Օրինակ՝ ռադարի ստացիան կարող է պետք ունենալ հայտնաբերել թույլ արտացոլանք այն պահից հետո, երբ փոխանցիչը արձակել է բարձր հզորության իմպուլս: Չնայած T/R սայթակը ապահովում է իզոլյացիա, մնացորդային արտահոսքը, մոտակա փոխանցիչները և լայն ժամանակաշրջանի շումը կարող են այնուամենայնիվ հասնել ստացման ճանապարհին: Համապատասխան մերժման բնութագրերով ֆիլտրը ավելացնում է մեկ այլ շերտ հաճախականության ընտրողական պաշտպանության:

Սա հատկապես արժեքավոր է խիտ էլեկտրամագնիսական միջավայրերում, ինչպես օրինակ՝ բազմաֆունկցիոնալ ռադարային հարթակներում, անմարդավար համակարգերում, կապի բազային կայաններում, էլեկտրոնային հակամիջոցառումների սարքավորումներում և սատելիտային վերջակետերում:

Սակայն ստացվողի պաշտպանությունը չի կարելի դիտարկել առանձին՝ առանց մտածելու մուտքի կորուստի մասին: Ցանկացած դեցիբելի մասնիկ, որը կորչում է ցածր շումների ամպլիֆիկատորից առաջ, կարող է ազդել ստացվողի շումների գործակցի վրա: Հետևաբար՝ ֆիլտրի ընտրությունը պահանջում է գործնական հավասարակշռություն անցումային շրջանում ցածր կորուստի և ուժեղ դուրս գտնվող շրջանների մերժման միջև։

3. Ուղարկվող սիգնալի մաքրության բարելավում

Շատ կարևոր է նկատի ունենալ, որ հզորության ամպլիֆիկատորը չի արտադրում միայն ցանկալի կրող ալիքը: Կախված նրա աշխատանքային կետից, մոդուլյացիայից, գծայինությունից և շրջակա շղթայից՝ այն կարող է առաջացնել նաև հարմոնիկներ, լայն սպեկտրային շումներ և անցանկալի ճառագայթումներ։

Մայրուղային ճառագայթման ճանապարհում տեղադրված մայրուղային կերամիկական ֆիլտրը ճնշում է անցանկալի հաճախականության բաղադրիչները՝ մինչև սիգնալը հասնի անտենային: Դա օգնում է T/R մոդուլի համապատասխանել սպեկտրային պահանջներին և նվազեցնում է հարակից ալիքային շրջանների կամ այլ ներքին ՌԾ համակարգերի միջամտության հավանականությունը:

Բարելավված ազդանշանի մաքրությունը հատկապես կարևոր է ակտիվ էլեկտրոնային սկանավորման մասսիվներում: Հարյուրավոր կամ նույնիսկ հազարավոր T/R մոդուլներ կարող են միաժամանակ աշխատել: Մոդուլի մակարդակում առկա փոքր թերությունները կարող են կուտակվել և ազդել ամբողջ մասսիվի սպեկտրային ցուցանիշների վրա:

Այնուամենայնիվ, ֆիլտրը պետք է ընտրվի բավարար հզորության կրման հնարավորությամբ: Բարձր միջին հզորությունը, իմպուլսային հզորությունը, ջերմային ցիկլավորումը, դիմադրության անհամապատասխանությունը և տեղադրման պայմանները կարող են բոլորը ազդել երկարաժամկետ աշխատանքի վրա: Հետևաբար, վերջնական դիզայնը պետք է ստուգվի մոդուլի իրական հզորության և ջերմաստիճանի պայմաններում՝ այլ ոչ թե միայն ցածր ազդանշանի մակարդակներում գնահատելով:

4. Աճող իզոլյացիա հաղորդման և ընդունման գործառույթների միջև

T/R մոդուլները պահանջում են բարձր հզորությամբ հաղորդման և բարձր զգայունությամբ ընդունման միջև արդյունավետ առանձնացում: Այս առանձնացումը սովորաբար իրականացվում է միջոցառումների, շրջիչների, դուպլեքսորների կամ այլ մարշրուտավորման բաղադրիչների միջոցով, սակայն հաճախականության ընտրողական սարքերը կարող են ապահովել լրացուցիչ իզոլյացիա:

Երբ հաղորդման և ընդունման ալիքային ուղիները աշխատում են տարբեր հաճախականություններով, միկրաալիքային դիէլեկտրիկ կերամիկական դուպլեքսորը կարող է մեկ փոքր չափսի բաղադրիչի մեջ միավորել երկու ֆիլտրացման ուղիներ: Մեկ ճյուղը անցկացնում է հաղորդման շարժական շարքը, իսկ մյուսը՝ ընդունման շարժական շարքը: Երկու ճյուղերն էլ կարող են օգտագործել ընդհանուր անտենայի մուտքը՝ պահպանելով այդ ուղիների միջև իզոլյացիան։

RSWave-ի միկրաալիքային դիէլեկտրիկ կերամիկական դուպլեքսորները հիմնված են բարձր Q-արժեքով և ցածր կորուստներով կերամիկական ռեզոնատորների վրա և ընդգրկում են մոտավորապես 400 ՄՀց–6 ԳՀց միջակայքը: Դրանց փոքր չափսի կառուցվածքը, ջերմաստիճանային կայունությունը և մակերեսային մոնտաժի համատեղելիությունը դրանք արդյունավետ դարձնում են ինտեգրված RF առաջային մասի նախագծման մեջ, որտեղ սահմանափակված են տպագրված շղթայի տարածքը և քաշը։

Համակարգերի համար, որոնք մեկ ու նույն հաճախականությունն օգտագործում են հերթական ժամանակային բաժանման մեջ, ավելի հարմար կլինի առանձին ֆիլտրերի և RF սառցային սարքերի կառուցվածքը: Հաճախականության բաժանման հիման վրա աշխատող համակարգերի համար ինտեգրված դուպլեքսորը կարող է նվազեցնել առանձին բաղադրիչների քանակը և պարզեցնել անտենայի միացման միջերեսը։

5. RF առաջային մասի մինիատյուրացման աջակցում

Ժամանակակից փուլային զանգվածային և տեղափոխելի RF հարթակները սխեմայի չափերի վրա դնում են խիստ սահմանափակումներ: Անտենայի զանգվածում տարրերի միջև հեռավորությունը կապված է ալիքի երկարության հետ, այդ պատճառով յուրաքանչյուր ճառագայթող տարրի հետևում գտնվող էլեկտրոնային սարքավորումները հաճախ ստիպված են տեղավորվել խիստ սահմանափակված ֆիզիկական տարածքում:

Միկրաալիքային դիէլեկտրիկ կերամիկան ունի բարձր հարաբերական դիէլեկտրական թափանցելիություն: Սա հնարավորություն է տալիս ստեղծել ռեզոնանսային կառուցվածքներ, որոնք փոքր են շատ այլ օդով լցված կամ սովորական մետաղական ռեզոնատորներից, որոնք աշխատում են նույն հաճախականության վրա: Այդ պատճառով կերամիկական ֆիլտրերը կարող են ապահովել օգտակար ընտրողականություն՝ փոքր և թեթև ձևաչափով:

Մինիատյուրացումը ոչ միայն մեխանիկական առավելություն է: Կարճ միացումները կարող են նվազեցնել պարազիտային էֆեկտները, պարզեցնել RF մարշրուտավորումը և աջակցել բարձր մակարդակի ինտեգրմանը: Փոքր չափսերով բաղադրիչները նաև կարող են օգնել նախագծողներին տեղադրել ֆիլտրը այն սարքի մոտ, որը նա պետք է պաշտպանի:

Այնուամենայնիվ, ամենափոքր ֆիլտրը չի նշանակում, որ այն ավտոմատաբար լավագույն ֆիլտրն է: Նախագծողները պետք է հաշվի առնեն նաև անբեռնված Q-ն, հաղորդիչների կորուստները, կապի կառուցվածքը, ջերմության рассеяниеն, արտադրության թույլատրելի սխալները, ՊԿԲ-ի դասավորությունը, էկրանավորումը և մերժման ցուցանիշները: Գործնական ֆիլտրը այն է, որը բավարարում է բոլոր էլեկտրական և շրջակա միջավայրի պահանջներին՝ տրամադրված ծավալի սահմաններում:

6. Հաճախականության կայունության պահպանումը ջերմաստիճանի փոփոխության դեպքում

T/R մոդուլները կարող են աշխատել արտաքին բազային կայաններում, օդային համակարգերում, մեքենաներում, նավերում, արբանյակներում, արդյունաբերական սարքավորումներում կամ այլ միջավայրերում, որտեղ ջերմաստիճանը կարող է զգալիորեն փոխվել:

Եթե ֆիլտրի ռեզոնանսային հաճախականությունը ջերմաստիճանի փոփոխության հետ շատ շեղվի, անցման շերտը կարող է շեղվել անհրաժեշտ ալիքային շերտից: Սա կարող է մեծացնել մուտքային կորուստը, ձևա distorted ազդանշանը կամ նվազեցնել կրիտիկական հաճախականություններում մերժման աստիճանը:

Ջերմաստիճանային կայուն մակրոալիքային կերամիկական նյութերը օգնում են սահմանափակել այս շեղումը: Նյութի բաղադրությունը, ռեզոնատորի երկրաչափությունը, մետաղապատումը, կապի դիզայնը, մոնտաժման եղանակը և շրջակա ՊԿՊ-ի կառուցվածքը բոլորը ազդում են վերջնական ջերմաստիճանային պատասխանի վրա։

Պահանջվող կիրառումների համար ինժեներները պետք է գնահատեն սենյակային ջերմաստիճանում ցանցի վերլուծիչի գրաֆիկից ավելին: Չափումները պետք է ընդգրկեն սպասվող շահագործման ջերմաստիճանային միջակայքը և, երբ այդպես է անհրաժեշտ, թավշային տատանումները, խոնավությունը, հզորության ցիկլավորումը և երկարաժամկետ ավարտանքը։

7. Համակարգային վստահելիության բարելավում

Մակրոալիքային կերամիկական ֆիլտրի արժեքը պետք է գնահատվի մոդուլի և համակարգի մակարդակներում՝ ոչ միայն որպես առանձին S-պարամետրերի բաղադրիչ։

Համապատասխան ֆիլտրը կարող է նպաստել.

• Լավացված ընդունիչի զգայունություն միջամտության առկայությամբ
• Ցածր շումների ամպլիֆիկատորի վերաբեռնման ռիսկի նվազեցում
• Հարմոնիկ և կողմնական ճառագայթումների նվազեցում
• Ավելի լավ առաքման-ընդունման իզոլյացիա
• Ջերմաստիճանի ընթացքում ավելի համասեռ կատարում
• Փոքր և թեթև RF առաջային մասի հավաքածուներ
• Ֆիլտրացման և դուպլեքսավորման ֆունկցիաների ավելի հեշտ ինտեգրում

Այս առավելությունները կարող են բարելավել հայտնաբերման շառավիղը, կապի որակը, էլեկտրամագնիսական համատեղելիությունը և շահագործման հուսալիությունը: Դրանց իրական ազդեցությունը կախված է ամբողջական RF բյուջեից, այդ թվում՝ ամպլիֆիկատորի ձեռքբերումից, աղմուկի գործակցից, սվիթչի մեկուսացումից, անտենայի համապատասխանեցումից, փոխանցման գծի կորուստներից և էկրանավորումից:

T/R մոդուլի համար կերամիկային ֆիլտր ընտրելիս հիմնական պարամետրեր

Ինժեներները պետք է սկսեն ճիշտ էլեկտրական և մեխանիկական սահմանաբազմություններից: Կարևոր պարամետրերն են.

• Կենտրոնական հաճախականություն և ընդգրկված հաճախականությունների շարք. Ֆիլտրը պետք է անցկացնի ամբողջ շահագործման սիգնալը, այդ թվում՝ մոդուլյացիայի ընդգրկված հաճախականությունը, հաճախականության թույլատրելի շեղումը և սպասվող ջերմաստիճանային շեղումը:
• Ներդրման կորուստ. Մեծ կորուստների բացակայությունը հատկապես կարևոր է ցածր աղմուկի ամպլիֆիկատորից առաջ և հզորության ամպլիֆիկատորից հետո:
• Հաճախականությունից դուրս մերժում. Մերժումը պետք է սահմանվի կոնկրետ միջամտող հաճախականություններում, այլ ոչ թե միայն որպես ընդհանուր մաքսիմալ արժեք:
• Վերադարձի կորուստ կամ VSWR. Լավ իմպեդանսային համապատասխանությունը օգնում է նվազեցնել արտացոլումները և ապահովել կանխատեսելի ամպլիֆիկատորի և անտենայի աշխատանքը։
• Վառքի hendանիշ՝ Առաքման ճանապարհի ֆիլտրները պետք է դիմանան անհրաժեշտ շար continu-ալի կամ պուլսային հզորությանը, ներառյալ չհամապատասխանության պայմանները։
• Ջերմաստիճանի կայունություն՝ Հաճախականության շեղումը և կորուստի փոփոխականությունը պետք է մնան ընդունելի նշված միջավայրում։
• Չափսերը և մոնտաժման եղանակը․ Պայուսակը պետք է համապատասխանի առկա PCB տարածքին, մոնտաժման գործընթացին, հողավորման կառուցվածքին և ջերմային դիզայնին։
• Պատասխանություն համար: Շատ T/R մոդուլներ օգտագործում են ստանդարտացված չլինելու հաճախականություններ, ընտրանքի լայնություններ, թույլատրելի թուլացման մակարդակներ կամ պայուսակի չափսեր։ Օգտագործված ֆիլտրը կարող է հասնել լավ համակարգային հավասարակշռման, քան ընդհանուր նշանակության կատալոգային բաղադրիչը։

Աշխատել փորձառու միկրոալիքային կերամիկային բաղադրիչների մատակարարի հետ

Տ/Ռ մոդուլի ֆիլտրը ցանկալի է մշակել մոդուլի դիզայների և բաղադրիչների արտադրողի միջև կազմակերպված համատեղ աշխատանքի միջոցով: Օգտակար նախագծման մուտքային տվյալների մեջ են ներառվում անհրաժեշտ անցումային շերտը, մերժման հաճախականությունները, աղբյուրի և բեռնվածության իմպեդանսը, հզորության մակարդակը, ջերմաստիճանային միջակայքը, մեխանիկական սահմանափակումները, միջերեսի ձևաչափը և սպասվող տարեկան քանակը։

«Ջյաշին Ռույշանգ Էլեկտրոնիկ Թեքնոլոջի Կո., Լտդ.» ընկերությունը 2015 թվականից ի վեր մասնագիտացված է միկրաալիքային կերամիկական բաղադրիչների հետազոտության, մշակման, արտադրության և վաճառքի ոլորտում: Ընկերության արտադրանքի ասորտիմենտը ներառում է միկրաալիքային դիէլեկտրիկ կերամիկական ֆիլտրներ, կերամիկական դուպլեքսորներ, LC ֆիլտրներ, խոռխային ֆիլտրներ և կերամիկական անտենաներ: Ընկերությունը նաև մատակարարում է մոդելավորման ծառայություններ