В рубрику "Спутниковая связь" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Требования к высоким скоростям передачи данных и повышенной мобильности в спутниковой связи приводят к необходимости разработки малогабаритных, легких и недорогих усилителей мощности, применение которых поможет снизить энергопотребление и уменьшить размер и стоимость всего антенного терминала. Именно о таких устройствах пойдет речь в нашей статье.
Полупроводниковые приборы для усиления мощности, благодаря их высокой надежности, компактности и низкой цене, используются повсеместно – от сотовых телефонов до спутниковых терминалов. Изначально на рынке были доступны только монолитные микроволновые интегральные схемы (MMIC), использующие двойное сложение выходной мощности, и сегодня они достигли максимальной мощности – около 8 Вт в Ku-диапазоне и 4 Вт в Ka-диапазоне.
Потребности в более высокой мощности привели к созданию полупроводниковых усилителей мощности (SSPA) с комбинированием выходов многих MMIC при помощи микрополосковых линий или волноводов. Но такие схемы сложения вносят потери, к тому же они громоздки, и в результате SSPA оказались дороги в производстве и слишком тяжелы для многих мобильных приложений.
Однако вскоре американской компанией WaveStream был найден инновационный подход, при котором мощности полупроводниковых транзисторов складываются в свободном пространстве внутри волновода. Вместо многокаскадного сложения, увеличивающего потери и размеры с каждой ступенью сложения, выходы всех транзисторов суммируются на одной ступени, и множество усилительных элементов синхронно усиливают входной сигнал, а их выходы суммируются в свободном пространстве с очень высокой эффективностью.
При разработке инновационных волноводных SSPA специалистами Wave-Stream были использованы два подхода к сложению мощностей: Grid- и Deck-усилители. Grid-усилитель, работающий на частотах миллиметровых волн, использует единственный чип выходного каскада, скомбинировав их в сетку или решетку транзисторных пар, а Deck-усилитель, работающий на сверхвысоких частотах, "штабелирует" платы, содержащие чипы традиционных MMIC-усилителей для пространственного сложения их выходных мощностей. Оба подхода обеспечивают высокую плотность мощности и эффективность.
Grid-усилители
Grid-усилители устойчивы к большим нагрузкам, имеют высокую надежность при малой деградации параметров и рассчитаны на длительный срок службы. При их использовании минимизируется размер источника питания благодаря отсутствию излишней нагрузки на элементы внутри передатчика с точки зрения температуры и мощности. Grid-усилители могут применяться в ряде приложений радиосвязи и передачи изображений, хорошо подходят для современных спутниковых систем связи, ведь их высокая выходная мощность при небольшой стоимости позволяет увеличить скорость передачи данных и существенно повысить надежность системы.
Deck-усилители
Два уникальных аспекта архитектуры Deck-усилителя обеспечивают значительные преимущества над традиционными SSPA, использующими микрополосковые линии или волноводы для сложения. Первый аспект – единственная ступень сложения в воздухе, что делает такие усилители весьма эффективными. Второй аспект – это гибкость подхода с использованием "стеллажа из плат", что напрямую влияет на стоимость усилителя и делает возможным его применение в широком диапазоне различных уровней выходной мощности. В Ku-диапазоне Deck-усилители могут обеспечить мощность 150 Вт. Deck-усилитель полностью удовлетворяет требованиям по обеспечению большей мобильности при высоких скоростях передачи данных, позволяя размещать SSPA прямо на облучателе. В результате получается менее дорогой, компактный и легкий антенный терминал.
В настоящее время создано современное передающее оборудование, мощность которого достигает 200 Вт в Ku-диапазоне и 50 Вт в Ka-диапазоне. Благодаря таким устройствам провайдеры спутниковых услуг могут существенно повысить надежность своих предложений, удовлетворив при этом требования заказчиков к мобильности.
Основной сферой применения инновационного передающего оборудования является его использование на передвижных и переносных станциях спутниковой связи, а также в составе комплектов оборудования для обеспечения связи на подвижных объектах, где требуются небольшие габариты антенного оборудования и сниженное потребление энергии. Как правило, такие передатчики предназначены для наружного использования, могут устанавливаться на антенну и работать в любых условиях окружающей среды, включая их применение в авиационной промышленности с учетом жестких требований к соответствию оборудования суровым климатическим условиям с сильными перепадами температур, в которых находится воздушное судно.
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #6, 2011
Посещений: 4594
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Спутниковая связь" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
