Примени на RF филтри во сателитите на ниска Земјина орбита

Сателитите на ниска орбита околу Земјата (LEO) го менуваат начинот на кој се обезбедуваат широкопојасни, позиционирачки, дистанциски детекциски и IoT услуги. Во споредба со традиционалните геостационарни сателити, LEO сателитите летаат значително поблиску до Земјата, што може да го намали растојанието на врската и да направи големи сателитски констелации практични за глобално покривање. Меѓутоа, ова архитектура исто така создава барем околина за радиофреквентни (RF) сигнали. Сателитот на ниска орбита се движи брзо низ небото, пренесува сообраќај од зрак до зрак, работи во близина на други вселенски возила и наземни мрежи и мора да ги контролира секој грам, ват и кубичен центиметар. Во оваа околина, RF филтерот не е мала помошна компонента. Тој е едно од клучните уреди што го заштитува квалитетот на сигналот од антената до модемот.

RF филтерот го избира корисниот фреквенциски опсег и ги отфрла непожеланите енергии надвор од тој опсег. Во врската за сателитска комуникација, антената прима повеќе од посакуваниот сигнал. Треба да ги улови и емисиите од соседните канали, хармониците од вградената електроника, протекувањето од патиштата за пренос, интерференцијата од 5G и Wi-Fi близу наземните терминали и шумот од енергетските системи. Без соодветно филтрирање, овие непожелани сигнали можат да намалат чувствителноста на приемникот, да предизвикаат интермодулација пРОИЗВОДИ , или дури и да претоварат стадиите на нискошумни појачувачи. За LEO мрежите, каде што покривноста, пропусниот опсег и доверливоста на пренасочувањето зависат од стабилната RF перформанса, филтерот директно влијае врз квалитетот на услугата.

Зошто LEO сателитските RF предни краеви имаат потреба од подобро филтрирање

Сателитите ЛЕО и нивните терминали обично работат со тесни врски на буџетот. Секој децибел внесена загуба пред првиот нискошумски појачувач може да го намали ефективната чувствителност на приемникот. Во исто време, недоволната отпорност надвор од опсегот може да овозможи моќни непожелни сигнали да влезат во веригата за прием. Затоа, целта на дизајнот е внимателен баланс: ниска внесена загуба во пропусниот опсег, стрмна отпорност надвор од пропусниот опсег, стабилна централна фреквенција, компактна големина и повторлива перформанса во текот на промената на температурата.

Тука микробранските диелектрични керамички филтри, LC филтрите, кавитетните филтри и дуплексерите стануваат многу релевантни. Jiaxing Ruishang Electronic Technology Co., Ltd. се фокусира на микробрански керамички компоненти, вклучувајќи керамички филтри, дуплексери, LC филтри, кавитетни филтри, керамички антени и GNSS антени за позиционирање. Честотниот опсег на нејзините производи се протега од DC до 30 GHz, а компанијата обезбедува прилагодени дизајни за RF кола, БПА, радар, електронски контрамерки, навигација, појачувачи на сигнали, геодезија и поврзани RF примени. Овие способности соодветствуваат на барањата на компонентите во терминалите за сателитска комуникација, наземните станици, приемниците за навигација и системите за поддршка на RF товар.

Микробрански диелектрични керамички филтри за компактни товари

Микробранските диелектрични керамички филтри користат керамички материјали со висока диелектрична константа, ниски загуби и температурна стабилност како резонатори. Нивната главна предност е минијатуризацијата: високата диелектрична константа го скратува електромагнетното браново должина во материјалот, што овозможува помали резонантни структури од многу традиционални дизајни со воздушни кавитети. За сателитите на ниска Земјина орбита (LEO), каде што просторот и масата на полезниот товар се ограничени, ова компактност е од голема вредност. Помалиот филтер може да поддржи по-густа интеграција на RF преден дел, повеќе канали во полезниот товар или по-компактен кориснички терминал.

Серискиот филтер од микробранови диелектрични керамички материјали на RSWave се истакнува со помали размери, полесна тежина, одлична температурна стабилност, фреквенциски опсег од 400 MHz до 7000 MHz, можност за прилагодување и поддршка за дизајн базиран на симулации. Табелата со производи исто така вклучува референци за GPS/BDS, LTE, 5G, широкопојасни и сателитски комуникации, вклучувајќи пример за теснопојасна SAT-COMM на 7200 MHz. Во LEO апликации, овие филтри можат да се разгледаат за S-појас, C-појас, појаси поврзани со навигација и прилагодени под-7 GHz или близу-7 GHz канали, во зависност од целосната спецификација на системот.

Стабилноста на температурата е особено важна. Сателитот на ниска Земјина орбита (LEO) доживува повторливо термално циклирање додека поминува помеѓу сончевата светлина и мракот, додека надворешните наземни терминали се соочуваат со сезонски и дневни температурни варијации. Ако резонантната фреквенција на филтерот премногу се помести, пропусниот опсег може да се помести од доделениот канал, што предизвикува губиток на посакуваниот сигнал или послабо отфрлање на соседната енергија. Температурно стабилните керамички материјали помагаат да се одржи предвидливото RF-однесување во овие работни услови.

LC и кавитетни филтери во LEO наземни терминали и шлетови

Различните LEO-системи имаат потреба од различни филтерски структури. RF LC-филтрите, изградени од индуктори и кондензатори, често се користат кога е важна компактноста, економичноста по цена и флексибилноста на интеграција. Тие можат да бидат дизајнирани како нискофреквентни, високофреквентни, ленточни или ленточни-стоп филтри. На RF-плочата на терминал или шлет, LC-филтрите можат да отстранат хармоници по конверзијата на фреквенцијата, да потиснат споредни емисии или да овозможат избор на меѓуфреквентен канал.

Кавитетните филтри имаат друга улога. Бидејќи користат метални резонантни кавитети и резонатори со висок Q-фактор, тие можат да обезбедат силно отфрлање надвор од лентата, ниски внесни губитоци и добра способност за поднесување на моќност. Ова ги прави погодни за шлети, RF-терминали со висока моќност, радиолокациони врски и наземна инфраструктура каде што перформансите се поприоритетни од минималниот можно монтажен простор. RSWave’s RF LC филтер & Линијата на производи за кавитетни филтри покрива опсег од DC до 30 GHz, поддржува компактни форми како што се површински монтирани и преку-отворени опции и е опишана за терминали за сателитска комуникација, воени терминали за комуникација, радарска опрема и RF модули за аерокосмички примени.

Во практичните LEO мрежи, наземниот сегмент е еднакво важен како и вселенските возила. Шлюзовите мора да го обработуваат високиот интензитет на сообраќај, да следат брзо движење на сателитите и да одржуваат чисти канали за уплевка и даунлевка. Добро дизајнирана филтерска верига може да намали интерференцијата помеѓу соседни канали, да ја подобри спектралната чистота на предавачот и да заштити патеките на приемникот од силни близински предавачи.

Дуплексери за споделени антени во патеките за сателитска комуникација

Дуплексерот овозможува преносник и приемник да споделат една антена, при што се одржува изолација помеѓу преносната и приемната фреквенциска лента. Ова е критично за системите со дуплексирање со поделба по фреквенција, каде што преносот и приемот се вршат на различни фреквенции истовремено. Во терминал за ниска Земјина орбита (LEO), дуплексерот може да помогне во намалувањето на бројот на антени и поедноставувањето на RF-распоредот. Во компактен борден или мобилен систем, помал број антени и пократки RF-патишта исто така можат да го намалат тежинскиот товар и комплексноста на интеграцијата.

Микробранските дуплексери со диелектрична керамика на RSWave користат резонатори од керамика со висок-Q и ниски загуби за интеграција на канали за филтрирање на пренос и прием. Компанијата истакнува ниски загуби, помали размери и полесна тежина, температурна стабилност, пригодност за површинско монтирање, честотен опсег од 400 MHz до 6000 MHz и можност за персонализација. Во описот на производот се наведува дека керамичките дуплексери се користат во IoT терминали, индустриска комуникација, опрема за базни станции, преносливи уреди, автомобилска електроника и сателитска навигација и комуникација.

За дизајните на LEO дуплексерите мора да направат повеќе од само одвојување на два канала. Тие мора да го заштитат приемникот со ниско ниво на шум од протекување од предавачот, да ја одржуваат изолацијата во текот на брзи промени на сигналот и да ја задржат внесната загуба доволно ниска за да се запази маргината на врската. Високата изолација исто така е важна бидејќи приемникот често се обидува да детектира слаби сигнали од слегување додека предавачот може да работи на многу повисока моќност.

Клучни сообразувања за дизајн за инженерите

При избор на RF филтер за систем поврзан со LEO сателит, инженерите треба да започнат со планот на фреквенциите. Централната фреквенција, ширината на опсегот, раздалечината помеѓу каналите, заштитниот опсег и регулаторскиот маска дефинираат одговорот на филтерот. Следно доаѓа внесната загуба. Филтер со ниска загуба го подобрува шумовиот фактор при прием и намалува губењето на моќноста во предавачот. Отфрлањето е еднакво важно, особено близу силни соседни услуги или во мулти-опсежни терминали. VSWR влијае на усогласувањето на импедансата и вкупната ефикасност на RF веригата, додека рипли-ја влијае на рамномерноста на сигналот преку широкопоасни канали.

Мора да се земат предвид и механичките и еколошките барања. За опремата на возилото во вселената, мора посебно да се потврди отпорноста кон зрачење, вибрации, удар, испарување и перформансите во термален вакуум, како и нивното тестирање на ниво на мисија. За наземните терминали и шлетови, дизајнерите можат да ги стават во прв план отпорноста кон временски услови, типот на конектори, повторливоста во производството и долготрајната температурна стабилност. Во двата случаи, дизајнирањето на прилагодени филтри може да биде суштинско, бидејќи системите во ниска Земјина орбита (LEO) често користат нестандардни ширини на опсег или многу густо распоредени планови за фреквенции.

Вредноста на прилагодените RF филтри

Комуникацијата преку LEO сателити не е пазар со едно решение за сите. Терминалот за широкопојасна врска, станцијата за пристап, врската за телеметрија, телеконтрола и телесигнализација (TT&C), приемникот за навигација со подобрување од GNSS и RF-опремата за детекција може да бараат различни архитектури на филтрирање. Затоа, акцентот на RSWave врз прилагодени спецификации и поддршка за дизајн со симулации е од особено значење. Вместо да се насилува RF-веригата околу генерички компонент, инженерите можат да го прилагодат филтерот според целите на системот, како што се рамномерноста на пропусниот опсег, длабочината на отфрлање, големината, распоредот на конекторите и цената.

Со проширувањето на LEO-констелациите, компонентите на RF-предниот крај ќе продолжат да одредуваат колку сигурно се поврзуваат терминалите, колку чисто пренесуваат полезни товари и колку ефикасно се користи спектарот. Керамичките филтри, LC-филтрите, кавитетните филтри и дуплексерите секој нуди различен баланс помеѓу големина, губитоци, отфрлање, способност за обработка на моќност и интеграција. Ако се користат правилно, тие помагаат LEO-сателитските системи да обезбедуваат стабилни врски во преполнета RF-средина.

За компаниите кои развиваат терминали за сателитна комуникација, наземни станици, навигациски модули, радарски RF системи или прилагодени микробранови предни краеви, RF филтрирањето треба да се третира како рано дизајнерско решение, а не како последна детална одлука на ниво на плоча. Соодветната архитектура на филтерот може да го подобри маргината на врската, да го намали интерференцијата, да го поедностави интегрирањето и да овозможи сигурна работа од лабораторијата до полето.