광대역 LNB 기술 발전: HTS 고처리량 위성 수신을 위한 설계 필수 요소

고대역폭, 위상 잡음, 주파수 안정성 및 다중 빔 수신에 대한 엔지니어링 분석

서론

HTS 고처리량 위성의 대규모 상용 배치가 이루어짐에 따라 기존의 협대역 LNB는 대역폭, 고차 변조 및 다중 빔 공존에 대한 수신 요구 사항을 더 이상 충족할 수 없습니다. 광대역 LNB는 지상 수신 단말기의 핵심 하드웨어가 되었습니다. 이 문서는 광대역 LNB의 기술적 진화를 정리하고 HTS 시나리오에 대한 주요 설계 제약 조건을 분해하여 엔지니어링 선택 및 제품 개발에 대한 참조를 제공합니다.

1. LNB 기술의 진화

1. DRO 유전체 공진기 발진기 LNB: 간단한 구조와 저렴한 초기 주류 솔루션. 그러나 국부 발진기 온도 드리프트가 심하고 작동 대역폭이 제한되어 전통적인 저비트율 위성 및 HTS 고차 변조 수신에는 부적합합니다.
2. 기존 PLL-LNB: 결정 기반 위상 고정으로 주파수 안정성을 크게 향상시킵니다. 필터 및 RF 체인 성능에 의해 제한되는 단일 포트 가용 대역폭은 제한적이며 주로 전통적인 Ku 대역 방송 위성에 적용됩니다.
3. 차세대 광대역 PLL-LNB: HTS 고처리량 위성에 최적화되었습니다. 초광대역 RF 대역폭, 우수한 위상 잡음 성능 및 전체 온도 범위 주파수 잠금 기능을 갖추고 있습니다. 다중 빔 수신, 대형 캐리어 대역폭 및 16APSK / 32APSK와 같은 고차 변조 복조를 지원하여 현대 HTS 수신 단말기의 주류 솔루션이 되었습니다.

2. HTS 호환 LNB에 대한 핵심 기술 요구 사항

HTS 고처리량 위성은 광대역 캐리어, 고차 변조, 다중 빔 주파수 재사용 및 엄격한 링크 마진을 특징으로 하며, 이는 전통적인 방송 위성과 다른 LNB에 대한 엄격한 사양을 부과합니다.

2.1 초광대역 작동 대역폭

HTS의 단일 빔 캐리어는 더 넓은 스펙트럼을 차지합니다. 기존 협대역 LNB의 RF 체인 및 IF 필터는 대역 내 롤오프 및 신호 왜곡을 유발합니다. 광대역 LNB는 대역폭이 넓은 캐리어에 대한 진폭 왜곡을 피하기 위해 대역 내 평탄도가 좋도록 대상 주파수 범위를 완전히 커버해야 합니다.

2.2 위상 잡음 성능

32APSK와 같은 고차 변조는 위상 잡음에 매우 민감합니다. 열악한 위상 잡음은 비트 오류율을 직접 증가시켜 충분한 SNR에서도 잠금 해제 및 모자이크 아티팩트가 발생합니다. HTS 지향 LNB는 PLL 루프 및 국부 발진기 장치를 최적화하여 대역 외 위상 잡음을 억제해야 합니다.

2.3 전체 범위 온도 주파수 안정성

옥외 단말기는 낮과 밤의 큰 온도 변화에 직면합니다. DRO 아키텍처의 온도 드리프트는 HTS 광대역 캐리어를 수신기 복조 창 밖으로 이동시킵니다. HTS 애플리케이션은 -40°C ~ +65°C 작동 범위 내에서 LO 주파수 오프셋을 엄격하게 제한하기 위해 PLL 잠금 아키텍처를 채택해야 합니다.

2.4 대역 외 거부 및 간섭 방지

HTS 다중 빔 환경에서 인접 빔 간섭이 두드러집니다. LNB RF 프런트 엔드 필터는 인접 주파수 및 이미지 간섭을 억제하기 위해 우수한 대역 외 거부 성능이 필요하며, 강력한 재밍 신호가 수신기 동적 범위를 압축하는 것을 방지합니다.

2.5 동적 범위

HTS 빔마다 수신 신호 레벨이 크게 다릅니다. LNB는 충분한 선형 동적 범위를 제공해야 합니다. 약한 신호에 대한 낮은 잡음 지수와 강한 입력 하에서의 포화 왜곡이 없어야 다중 빔 시나리오에 대한 수신 호환성을 보장합니다.

3. HTS용 광대역 LNB의 핵심 설계 필수 요소

1. PLL 국부 발진기 구성표 선택: DRO 아키텍처를 폐기하고 고성능 PLL과 TCXO 솔루션을 채택하여 전체 온도 범위 주파수 안정화를 달성하고 온도 유발 주파수 오프셋을 제거합니다.
2. 광대역 RF 체인 설계: LNA, 필터 및 믹서를 최적화하여 전체 대역 내 평탄도를 개선하고 광대역 신호에 대한 진폭 왜곡을 줄입니다.
3. 위상 잡음 최적화: PLL 루프 대역폭을 적절하게 구성하고 저위상 잡음 LO 칩을 선택하여 32APSK와 같은 고차 변조에 대한 복조 임계값을 충족합니다.
4. IF 출력 계획: HTS 광대역 캐리어의 경우 전체 캐리어가 수신기 IF 수신 창에 들어갈 수 있도록 IF 출력 범위를 합리적으로 설계합니다.
5. EMC 및 환경 신뢰성: 대부분의 HTS 단말기는 옥외에 배치됩니다. 회로 레이아웃, 차폐, 온도-습도 노화 설계는 장기간 7*24시간 현장 작동 요구 사항을 충족해야 합니다.
6. 다중 포트 절충: HTS 프로젝트에 다중 출력 LNB를 적용할 때 포트 간 격리 및 포트 손실을 평가하여 다중 경로 신호 분할로 인한 성능 저하를 방지합니다.

4. 일반적인 엔지니어링 함정

오해: HTS 수신에는 명목 대역폭 도달만으로 충분합니다.

오해: DRO-LNB를 HTS 수신에 사용할 수 있습니다.

오해: 모든 다중 출력 LNB는 HTS 중앙 집중식 수신에 적합합니다.

5. 요약

HTS 고처리량 위성은 전통적인 방송 위성보다 지상국 LNB에 훨씬 높은 하드웨어 임계값을 부과합니다. 광대역 LNB 성능은 작동 대역폭뿐만 아니라 결정됩니다. PLL 주파수 잠금, 위상 잡음, 대역 내 평탄도, 동적 범위 및 대역 외 거부는 실제 HTS 수신 성능을 공동으로 결정합니다. 엔지니어링 배포의 경우 HTS 최적화 광대역 PLL-LNB를 우선적으로 사용하고 DRO 및 소비자 등급 광대역 제품을 피하십시오. 안정적인 7*24시간 수신을 보장하기 위해 항상 주요 데이터시트 매개변수를 확인하십시오.