High-Temperature LNB Local Oscillator Offset: Satellite Loss Mechanism & Solutions

في المناطق الاستوائية ودون الاستوائية ذات درجات الحرارة العالية والرطوبة العالية ، عادة ما يكون استقبال الأقمار الصناعية لديه أخطاء موسمية ومعتمدة على الوقت.الإشارات مستقرة تمامًا وقوة كاملة في الصباح الباكر والأيام الغائمةومع ذلك، خلال الظهيرة الصيفية الساخنة وبعد الظهر، والفسيفساء المتكررة، والمزيل حامل، وفقدان جزئي جهاز الإرسال وحتى التسرب الكامل للقمر الصناعي تحدث. في معظم الحالات، محاذاة الهوائي، الكابلات،التداخلات والتموجات الطبيعيةالسبب الحقيقي هوزيادة في تعديل تردد مؤشر المذبذب المحلي في LNB بسبب ارتفاع درجة الحرارةتحلل هذه المقالة بعمق آلية الانجراف LO في درجة حرارة عالية ، وخصائص الأخطاء ، والفرق بين حلول DRO و PLL ، والحلول الهندسية الأساسية.

فقدان الأقمار الصناعية الناجم عن الانجراف عالية درجة الحرارة LO لديه أنماط منتظمة واضحة يمكن التمييز بينها بوضوح من التداخلات، والتمويه من المطر وانحرافات المحاذاة:

1. فترة زمنية ثابتة: تحدث فقط في الظهيرة الحارة وتستعيد تلقائيًا مع انخفاض درجة الحرارة.
2. نمط الطقس: أسوأ تحت أشعة الشمس المباشرة، طبيعية تماما في الأيام والليالي الغائمة.
3. الظاهرة: تظهر قيمة SNR للمستقبل طبيعية ، ولكن الشاشة تتعثر ، والفسيفساء وتفقد القفل بشكل عشوائي.
4. ميزة التردد: تُفشل أجهزة الإرسال ذات التردد العالي أولاً، بينما تظل نقاط التردد المنخفض مغلقة في معظمها.

بعد استلام إشارات الأقمار الصناعية عالية التردد ، يعتمد LNB علىالمذبذب المحلي (LO)لإكمال التحويل إلى الأسفل وتحويل إشارات RF إلى IF (التردد المتوسط). يقوم جهاز الاستقبال بنزع تعديلات على الناقلين بناءً على تردد LO القياسي.بمجرد أن تتحرك تردد LO بسبب درجة حرارة عالية، فإن IF المتحول يبتعد عن النطاق القياسي، مما يسبب فشل المستقبل في تخفيض الوضوح الدقيق للناقل.

تتبنى الـ LNB الاقتصادية بشكل عام DRO (Dielectric Resonator Oscillator):

• لا يوجد تحكم في تردد الحلقة المغلقة، يعمل فيوضع التشغيل الحر;
• تغير معايير الرنين الكهربائي بشكل كبير مع درجة الحرارة.
• يرفع ضوء الشمس المباشر درجة حرارة تجويف LNB فوق 70 درجة مئوية ، مما يسبب تحويل تردد مفرط.
• الشيخوخة في الهواء الطلق تدهور أداء الانجراف الحراري من سنة إلى أخرى، مما يجعل الأخطاء أسوأ بمرور الوقت.

نقاط التردد العالي في نطاق Ku لديها قدر من التسامح منخفض للغاية للتبديل الترددي. الانجراف LO الخفيف له تأثير ضئيل على مرسلات التردد المنخفضة ،ولكنها تتجاوز بسهولة قدرة التخفيف على التشغيل للناقلات عالية التردد، مما يؤدي إلى:

• الفسيفساء المبكرة وفقدان القفل على القنوات عالية التردد
• تشغيل طبيعي لقنوات الترددات المنخفضة، خلق وهم إشارات غير مستقرة.

الخطأ الأول: خسارة الأقمار الصناعية بعد الظهر ناجمة عن هطول الأمطار
تحليل:يحدث التلاشي للمطر أثناء هطول الأمطار ، بينما تحدث أخطاء الانجراف LO في الأيام المشمسة وغير السحابية والحارة الحارة.

الخطأ الثاني:يمكن أن تحل المشكلة بتعديل الهوائي
تحليل:إن انحراف الهوائي يسبب ضعف الإشارة بشكل عام وتدهور النطاق الكامل.فشل انتقائي في الترددات العاليةوالتي لا يمكن تثبيتها عن طريق ضبط الهوائي.

الخطأ الثالث:SNR الطبيعية تعني الحالة الطبيعية للجهاز
تحليل:مع زيادة التباعد الترددي ، لا يزال المستقبل يظهر قراءات SNR الطبيعية ، ولكن دقة المرحلة وانحراف الناقل يتجاوز عتبة التنظيم ، والتي تنتمي إلى "حالة طبيعية كاذبة" نموذجية.

1. تثبيت مظلة الشمس LNB للحد من التدفئة المباشرة وتخفيف الانجراف.
2. استخدام الهوائيات ذات القطر الأكبر لزيادة هامش الإشارة والتسامح مع التبديل البسيط في التردد.
3. إعادة ضبط معايير (لو) المحددة مسبقاً لتحسينها على المدى القصير والتي تفشل مرة أخرى مع تغير درجة الحرارة

الترقية من LNB العادي DRO إلى LNB مستقر التردد مع حبس المراحل PLL
PLL تعتمد مرجعية الكريستال + حلقة مغلقة آلية قفل التردد:

• لا تتأثر تقريباً بدرجة حرارة البيئة مع الانجراف الحراري المنخفض للغاية.
• معايرة تردد LO في الوقت الحقيقي للحفاظ على التردد القياسي طوال الوقت.
• القضاء تماماً على التراجع عالية درجة الحرارة والانجراف الشيخوخة، وضمان القفل المستقر طوال اليوم من مرسلات الترددات العالية.

بالنسبة للمناطق الاستوائية والدائمة ذات درجات الحرارة العالية، فإن PLL هو الحل الأساسي الوحيد على المدى الطويل لفقدان الأقمار الصناعية بعد الظهر.

الخسارة الاختيارية للقمر الصناعي بعد الظهر و موزايك القناة عالية التردد ليست ناجمة عن مشاكل الهوائي أو الكابلات أو التداخلاتولكن عن طريق زيادة المعدل الحراري المفرطة من العيوب المتأصلة في الانجراف الحراري لـ DRO LNBsتحت درجة حرارة عالية، تغير معايير دائرة DRO الحرةجعل إشارات IF تتحرك عن نافذة التنظيم وتؤدي إلى أخطاء خفية مع SNR طبيعي خاطئ ولكن فشل التنظيم الفعليمظلات الشمس وتعديل الهوائي يقدمون الإغاثة المؤقتة فقطالترقية إلى نظام PLL مغلق معدل التردد المستقرهو الحل الهندسي الأساسي الوحيد للقضاء على الانجراف عالية درجة الحرارة LO وتحقيق الاستقبال الصناعي المستقر على مدار السنة.

فقدان الأقمار الصناعية عالية التردد في فترات الظهيرة الحارة المشمسة مع الاستقبال الطبيعي في الليل والأيام الغائمة = LNB ارتفاع درجة الحرارة LO drift ، يتم حلها بشكل أساسي من خلال ترقية PLL.