Broadband LNB Technical Evolution: Design Essentials for HTS High‑Throughput Satellite Reception

تجزیه و تحلیل مهندسی پهنای باند، سر و صدای فاز، ثبات فرکانس و دریافت چند شعاع

مقدمه

با گسترش گسترده ی تجاری ماهواره های HTS با سرعت بالا، LNB های معمولی باند باریک دیگر نمی توانند نیازهای دریافت پهنای باند بزرگ را برآورده کنند.تعدیل نظم بالا و همزیستی چند شعاع. LNB پهن باند به سخت افزار اصلی ترمینال های دریافت زمینی تبدیل شده است. این مقاله تکامل فنی LNB پهن باند را مرتب می کند و محدودیت های کلیدی طراحی را برای سناریوهای HTS جدا می کند.ارائه مرجع برای انتخاب مهندسی و توسعه محصول.

1تکامل تکنولوژی LNB

1. DRO Dielectric Resonator Oscillator LNB: راه حل اصلی اولیه با ساختار ساده و هزینه کم. با این حال، دچار انحراف شدید دمای نوسانگر محلی و پهنای باند عملیاتی محدود است.فقط برای ماهواره های سنتی با نرخ بیت پایین مناسب است و قادر به دریافت HTS با تنظیمات درجه بالا نیست..
2. PLL-LNB معمولی: قفل فاز مبتنی بر کریستال را برای ثبات فرکانس بسیار بهبود یافته استفاده می کند. با محدودیت عملکرد فیلتر و زنجیره RF، پهنای باند در دسترس یک پورت محدود است.عمدتا برای ماهواره های پخش سنتی باند Ku استفاده می شود.
3. نسل جدید پهن باند PLL-LNB: برای ماهواره های HTS با سرعت بالا بهینه شده است. دارای پهنای باند RF فوق العاده گسترده، عملکرد فوق العاده فاز-شور و قفل فرکانس در طیف درجه حرارت کامل است.از دریافت چند شعاع پشتیبانی می کند، پهنای باند حامل بزرگ و دمودولاسیون مدولاسیون های سطح بالا مانند 16APSK / 32APSK، تبدیل به راه حل اصلی برای ترمینال های دریافت HTS مدرن می شود.

2الزامات فنی اساسی برای LNB های سازگار با HTS

ماهواره های HTS با سرعت بالا با حامل های پهن باند، مدولاسیون درجه بالا، استفاده مجدد فرکانس چند شعاع و حاشیه اتصال تنگ مشخص می شوند.وضع مشخصات سختگیرانه برای LNB متفاوت از ماهواره های پخش سنتی.

2.1 پهنای باند کار بسیار گسترده

حامل های تک شعاع HTS طیف گسترده تری را اشغال می کنند. زنجیره های RF و فیلترهای IF از LNB باند باریک سنتی باعث سقوط در باند و تحریف سیگنال می شوند.LNB پهن باند باید دامنه فرکانس هدف را با یک سطح بندی مناسب در باند به طور کامل پوشش دهد تا از تحریف دامنه برای حامل های پهن باند جلوگیری شود..

2.2 عملکرد سر و صدای فاز

مدولاسیون های درجه بالا مانند 32APSK بسیار حساس به نویز فاز هستند. نویز فاز تخریب شده به طور مستقیم میزان خطا بیت را افزایش می دهد.در نتیجه از دست دادن قفل و آثار هنری موزاییک حتی با SNR کافیLNB HTS-oriented باید حلقه PLL و دستگاه های نوسانگر محلی را برای سرکوب سر و صدای خارج از باند کاهش دهد.

2.3 ثبات فرکانس در درجه حرارت کامل

ترمینال های بیرونی با نوسانات بزرگ دمای روز و شب روبرو هستند. نوسان دمای معماری DRO حامل های HTS پهن باند را از پنجره دمودولاسیون گیرنده خارج می کند.برنامه های کاربردی HTS باید معماری قفل PLL را برای محدود کردن دقیق تغییر فرکانس LO در محدوده ­40°C ~ +65°C استفاده کنند..

2.4 رد خارج از باند و ضد تداخل

تداخل پرتوهای مجاور در محیط های چند پرتوی HTS برجسته است. فیلترهای RF LNB نیاز به رد خوب خارج از باند برای سرکوب تداخل فرکانس مجاور و تصویر دارند.جلوگیری از فشرده سازی دامنه پویا گیرنده توسط سیگنال های اختلال قوی.

2.5 محدوده پویا

سطح سیگنال دریافت شده بین شعاع های مختلف HTS بسیار متفاوت است. LNB باید محدوده دینامیکی خطی کافی را فراهم کند:مقدار کم سر و صدا برای سیگنال های ضعیف و بدون تحریف اشباع تحت ورودی قوی، اطمینان از سازگاری دریافت برای سناریوهای چند شعاع.

3. عناصر کلیدی طراحی LNB پهن باند برای HTS

1. انتخاب طرح نوسانگر محلی PLL: ترک معماری DRO؛استفاده از PLL با عملکرد بالا به علاوه TCXO برای دستیابی به ثبات فرکانس در کل محدوده دمای و حذف تغییر فرکانس ناشی از دمای.
2. طراحی زنجیره ی RF پهن باند: بهینه سازی LNA، فیلترها و مخلوط کننده ها برای بهبود سطح بندی در باند کامل و کاهش تحریف دامنه برای سیگنال های پهن باند.
3. بهینه سازی فاز نویز: پهنای باند حلقه PLL را به درستی پیکربندی کنید و تراشه های LO با نویز پایین فاز را انتخاب کنید تا آستانه دمودولاسیون را برای مدولاسیون های درجه بالا مانند 32APSK برآورده کند.
4. برنامه ریزی خروجی IF: برای حامل های پهن باند HTS، به طور منطقی محدوده خروجی IF را طراحی کنید تا حامل های کامل بتوانند در پنجره دریافت IF گیرنده قرار بگیرند.
5. EMC و قابلیت اطمینان زیست محیطی: اکثر ترمینال های HTS در فضای باز مستقر می شوند. طرح مدار، محافظ، طراحی پیری درجه حرارت-رطوبت باید الزامات برای عملیات طولانی مدت 7*24 ساعت را برآورده کند..
6. تعادل چند پورت: هنگامی که LNB چند خروجی در پروژه های HTS استفاده می شود، جداسازی پورت به پورت و از دست دادن پورت را ارزیابی کنید تا از کاهش عملکرد ناشی از تقسیم سیگنال چند طرفه جلوگیری شود.

4مشکلات رایج مهندسی

سوء تفاهم: رسیدن به پهنای باند اسمی برای دریافت HTS کافی است.

سوء تفاهم: DRO-LNB می تواند برای دریافت HTS مورد استفاده قرار گیرد.

سوء تفاهم: تمام LNB های چند خروجی برای دریافت متمرکز HTS مناسب هستند.

5خلاصه

ماهواره های HTS با سرعت بالا، آستانه های سخت افزاری بسیار بالاتر را برای ایستگاه زمینی LNB نسبت به ماهواره های پخش سنتی اعمال می کنند.عملکرد LNB پهن باند تنها با پهنای باند عملیاتی تعیین نمی شودقفل فرکانس PLL، سر و صدا فاز، تراکم در باند، محدوده پویا و رد خارج از باند به طور مشترک عملکرد دریافت HTS در دنیای واقعی را تعیین می کنند.اولویت بندی پهنای باند بهینه شده HTS PLL-LNBهمیشه پارامترهای کلیدی صفحه اطلاعات را بررسی کنید تا دریافت پایدار 7*24 ساعت را تضمین کنید.