Главна улога ФР филтера у сателитским комуникационим системима

Сателитске комуникационе везе раде на огромним удаљеностима, али многе критичне одлуке о перформанси доносе се унутар компактног РФ фронта. Антенне, појачачи ниске буке, појачачи снаге и преобраћачи фреквенције обично добијају велику пажњу, али ФК филтер одређује који делови спектра могу да се крећу кроз синџир сигнала и који треба одбити.

Та функција постаје све важнија с обзиром на то да сателитске мреже, наземни бежични системи, радар, навигација и широкопојасни сервиси раде у суседном спектру. У практичном хардверу, ФР филтер није једноставно ускирач буке. Заштићује осетљивост пријемника, ограничава нежељену енергију предавача, контролише интерференције и подржава стабилан рад широм РФ архитектуре.

Зашто су сателитске везе потребне за прецизно управљање фреквенцијом

Сателитски пријемник често мора да поврати изузетно слаб жељени сигнал док много јачи сигнали могу постојати у близини у фреквенцији. Ако ти нежељени сигнали уђу у РФ фронт енд са недостатном атенуацијом, они могу смањити ефикасну осетљивост пријемника или повући појачаоце и миксере са ниском буком ка компресији.

ЕСА документација за сателитске командне пријемнике описује опсежно филтрирање широм ланца РФ и ИФ. Такође даје пример улазног фалсификатора за пролаз у траку који се користи да би се спречило да се интерференције далеко изван трака насите ЛНА и ФР миксерима.

Корисни пролазни појас мора да остане са малим губицима, док заустављајућих појаса треба довољно одбацивања да би се спречило да јаки блокери, хармонике и лажни одговори достигну осетљиве фазе.

Такође постоји важан инжењерски компромис. Више филтрирања није аутоматски боље. Техничко вођство ИТУ-Р за станице фиксне сателитске службе указује да увођење филтера у траку пријемника такође уводе губитак уноса, што може смањити добитак ланца пријемника и повећати температуру буке система. Затим је стварни циљ јака селективност фреквенције са најнижим практичним губицима уноса, а не само максимизирање атенуације.

ФР филтер као прва линија одбране пријемника

У типичном сателитском терминалу, филтрирање се може појавити пре или после ЛНА, око фреквенционих миксера и у промењеним фреквенционим фазама. Преизборни филтер постављен близу антене сужава спектар који стиже до првог активног уређаја. Ово је посебно вредно када сателитске земаљске станице којесустоје са ћелијским мрежама, микроталасним везама, радаром или другим високомоћним РФ изворима.

Правилно дизајниран филтер за пролаз опсега сачува потребни комуникациони канал док потисне фреквенције изван додељеног опсега. За узкојазмен пријемник, захтев за прелазни опсег може бити посебно захтеван јер се јак сигнал за интерференцију може налазити близу жељеног сигнала.

Филтер мора да балансира неколико параметара, укључујући селективност сукоба, губитак уноса, опсег, одговарање импеданце, понашање групе за кашњење и физичке димензије.

На каснијим фазама пријемника, додатни ЛЦ, керамички или фолични филтери могу прецизирати избор канала и уклонити нежељени миксер производи - Да ли је то истина? Тачна топологија зависи од фреквенционог плана терминала и РФ архитектуре. Из тог разлога, филтрирање се најбоље третира као део целокупног дизајна пријемника, а не као изолована компонента каталога.

Филтри такође чувају преносач чистим

РФ филтери су једнако важни на страни преноса. Ујачивачи снаге могу генерисати хармонике и друге нежељене спектралне компоненте, док синтезатори и степени преображавања фреквенције могу увести лажне одговоре. Упоредан нископролазни, лентасти или куповински филтер потисне ову нежељену енергију пре него што стигне до антене.

Филтрирање постаје такође важно када су предајућа и примајућа кола физички близу једни другима. Недостатка изолација може подићи локални ниво буке или десензибилизовати траку пријемника.

За системе са заједничким антенама, дуплексери и диплексери проширују ову функцију селекције фреквенције одвајањем емитованих и пријемних опсега. Њихови губици уноса, изолација и карактеристике управљања енергијом постају део комплетног буџета за РФ линк.

Другим речима, филтрирање није само додатак који се инсталира након што је РФ архитектура већ дефинисана. То је слој за управљање фреквенцијом који помаже да цео сателитски терминал функционише предвидљиво.

Избор између ЛЦ, кохите и диелектричних керамичких филтера

Не постоји једна технологија за ФР филтер која би била идеална за сваки сателитски комуникациони систем. Прави избор зависи од оперативне фреквенције, опсега, нивоа снаге, дозвољеног губитка уноса, доступног простора, захтева за одбијањем и услова околине.

ЛЦ филтери су корисни када инжењерима треба флексибилан одговор ниског пролаза, високог пролаза, пролаза или стапка, заједно са једноставном интеграцијом кола. РСВеве-ов портфолио ФЦ ЛЦ и фолитор за филтрирање шупљина покрива широк опсег до 30 ГГц и укључује различите опције пакета и интеграције. Компанија посебно идентификује сателитске комуникационе терминале и ваздухопловне РФ модуле међу релевантним апликацијама за своја ЛЦ филтерска решења.

Кавитетни филтери се често разматрају када су важни низак губитак уноса, висок КУ, јако одбацивање ван опсега и већа управљања снагом. Њихове металне резонансне структуре могу пружити стрену фреквенцију дискриминације, иако раствори са шупљинама могу захтевати више физичког запремине од високо миниатюрних алтернатива

Микроталасни дијалектрични керамички филтери пружају још једну корисну равнотежу. Материјали за резонатор са високом диелелектрично-константном струјом омогућавају смањење физичке величине структуре филтрирања, а истовремено одржавање селективности микроталасног фреквенције и температурне стабилности.

РСВеве описује свој диелектрични керамички филтерски опсег као погодан за апликације укључујући сателитске комуникације, радар, Т / Р модуле и друге РФ фронт ендове. Страница производа сумира породицу у опсегу од 400 MHz до 7 GHz, док његова техничка табела такође укључује примерак сателитске комуникације специфичне за апликацију усредсређен на 7,2 GHz. За инжењерски програм, тачна фреквенција способност треба да се потврди према потребним спецификацијама и прилагођеном дизајну.

Практичан сателитски РФ систем може користити више од једне технологије филтрирања. Кавоти филтер, на пример, може служити за стадијума са високом снагом или високом селективношћу, док се компактен керамички или ЛЦ филтер користи дубље унутар модула где је простор и интеграција ПЦБ-а важнији.

Пример филтрова за сателитску комуникацију

Избор производа постаје значајнији када је везан за мерење РФ спецификација уместо за генеричке тврдње о перформанси.

У микроталасној дијалектричној керамичкој филтерској табели РСВеаве, РМП4А7200С10ФЦА је идентификован за апликацију САТЕ-КОММ. Написано је са централном фреквенцијом од 7,2 ГГц, распоном опсегом од 10 МГц, максималним губитком инсерације од 3,0 ДБ, максималним риплом од 1,0 ДБ, максималним ВСВР-ом од 1,5 и минималним атенуацијом од 30 ДБ преко 5,

Ове слике илуструју врсте параметара које би радио-функционални инжењер требало да испита пре интеграције филтера.

Центарна фреквенција и опсег одређују који спектар мора проћи. Губитак усада директно утиче на доступну маржу везе. Одбацивање затварача показује колико се нежељена енергија може снажно потиснути. ВСВР указује на квалитет импедансног одговарања и утиче на ефикасност преноса РФ енергије између повезаних фаза.

РСВеве каталог такође указује да се друге оперативне фреквенције могу прилагодити. Ова флексибилност је посебно релевантна за сателитску комуникацију јер терминали ретко деле један универзални фреквентни план. Филтер може бити потребан за оптимизацију око специфичног транспондера, архитектуре средње фреквенције, регионалне доделе, ширине опсега канала, интерферентног окружења или механичког корпуса.

Шта инжењери треба да процени пре него што одреде ФР филтер

За сателитску комуникациону хардверу, ефикасан процес пројектовања филтера почиње са захтевима система, а не са самом технологијом филтера:

• Точан пролазни опсег: Дефинишите оперативну фреквенцију, окупиран опсег и довољну маржу за одступање фреквенције и производњу толеранције.
• Реалне блокерске фреквенције: Атенуација стопбанда треба да буде одређена на фреквенцијама на којима се реално очекује да ће се појавити сигнали за интерференције.
• Дозвољени губитак уноса: Филтер постављен испред ЛНА може имати већи утицај на перформансе буке пријемника од филтера који се налази касније у ланцу сигнала.
• Управљање енергијом: Филтри за пренос путања захтевају различите термичке и разлоге од филтера за пријем малих сигнала.
• Стабилност температуре: Земљине станице на отвореном, ваздухопловна опрема и мобилни сателитски терминали могу доживети значајне варијације у окружењу.
• Механичка интеграција: Коннектиризовани, површински монтирани и формати кроз рупе стварају различите захтеве за распоред ПЦБ-а, заземљавање, штитирање и одржавање.
• Потребе за прилагођавање: У густог РФ окружења, стандардни филтер можда неће обезбедити транзицију пајазности или тачке одбијања које систем захтева.

Ови захтеви такође показују зашто инжењерска подршка може бити важна као и сама физичка компонента.

Јиаксинг Руишанг Електронски Технологија Цо, Лтд. наводи да се од 2015. године бави истраживачким и развојним радом, производњом и продајом микроталасних керамичких компоненти. Тренутни портфолио укључује керамичке филтере, дуплексере, ЛЦ филтере, фолије филтере, керамичке антене и ГНСС антенне производе, са ширим опсегом производа који покривају фреквенције до 30 ГГц.

За пројекторе сателитских терминала, практична предност диверзификованог портфолија РФ компоненти је могућност да се различите структуре филтрирања прилагоде различитим позицијама у ланцу сигнала уместо да се једна технологија примора да задовољи све захтеве.

Од избора компоненти до радио-референтне интегритетност од краја до краја

Савремена сателитска комуникација креће се ка већим прометним капацитетима, мањим терминалима и густијем коришћењу спектра. Ови трендови стављају додатни притисак на ФР фронт ендове: више бендова мора да коегзистира, антени постају све интегриранији, а пријемници и даље морају да открију слабе сигнале у присуству јаких блиских преноса.

РФ филтер стога обавља функцију на нивоу система.

Заштићује осетљиву активну кола, контролише спектралну окупацију, смањује интерференције изван опсега и помаже у очувању перформанси сигнала-шум који су потребни за модем и процесор базичног опсега. Његов утицај се на крају може видети у динамичком распону пријемника, спектралној перформанси предавача, сужисној коегзистенцији и укупној поузданости комуникације.

За инжењере сателитских терминала, најефикаснији приступ је да се филтрирање третира као рана архитектонска одлука. Прво дефинишите фреквентни план, окружење блокера, дозвољени губитак, ниво снаге, распон температуре и механичка ограничења. Затим изаберите ЛЦ, кухињу, диелектричну керамику или комбиновани филтерски раствор који може да испуни ове захтеве.

Закључак

РФ филтери су међу најмање видљивим али најважнијим компонентама у сателитском комуникационом систему. Њихова улога далеко прелази само "чишћење" сигнала. Они одређују колико ефикасно РФ ланац одваја корисну енергију од интерференције, задржавајући ограничен маржин везе доступан преко сателитских путева на дуге удаљености.

Са ЛЦ филтерима, фобијским филтерима, микроталасним дијалектричким керамичким филтерима и решењима за дуплексирање доступним за различите фреквенције, величине, селективност и захтјеве за енергију, инжењери могу изградити стратегију филтрирања око стварних потреба сателит

За апликације које захтевају прилагођене централне фреквенције, опсеге, тачке одбијања или формат пакета, комбиновање електромагнетне симулације, експертизе у дизајну филтера и прилагођене производње може помоћи у скраћењу пута од РФ спецификације до стабилног и производног сатели