Новые изолированные делители с улучшенными характеристиками для спутниковых применений

Новые изолированные делители с улучшенными характеристиками для спутниковых применений В процессе обсуждения с заказчиками существующей стандартной продукции может возникнуть мысль, что задачу легче решить путём разработки нового изделия. Именно такая мысль привела компанию Crane Aerospace & Electronics к созданию нового семейства продуктов – изолированных делителей Ku-диапазона. Впоследствии это решение дало жизнь новому семейству продуктов: изолированным делителям и изолированным сумматорам. Эти продукты сочетают в себе мосты Уилкинсона с ферритовыми изоляторами.

В процессе обсуждения с заказчиками существующей стандартной продукции может возникнуть мысль, что задачу легче решить путём разработки нового изделия. Именно такая мысль привела компанию Crane Aerospace & Electronics к созданию нового семейства продуктов – изолированных делителей Ku-диапазона. Впоследствии это решение дало жизнь новому семейству продуктов: изолированным делителям и изолированным сумматорам. Эти продукты сочетают в себе мосты Уилкинсона с ферритовыми изоляторами.

Делители и сумматоры выполняют ключевые функции в спутниках, используемых для модульного резервирования и антенной коммутации. Мосты Уилкинсона обеспечивают низкие входные потери и хорошую изоляцию между выходами блока. Однако они требуют хорошего согласования импеданса для каждого входа и выхода. Если устройство, подключенное к порту, выдаёт ошибку, делитель, вероятно, покажет несоответствие, в результате чего возникнут проблемы, следствием которых могут быть более высокие входные потери, КСВН и плохая изоляция. Установка ферритовых изоляторов - это один из способов сделать мост Уилкинсона защищённым от ошибки на одном из его выходных портов.

Изоляторы - это устройства с тремя портами, третий порт которых имеет хорошо согласованную нагрузку. СВЧ-сигнал, попадающий на входной порт, передаётся на выходной порт. И наоборот, сигнал, направленный к выходному порту, переходит на нагрузку. Таким образом, изолятор функционирует как односторонний «обратный клапан». Если устройство, подключенное к выходному порту, не представляет собой идеальную нагрузку на схему (1.0 КСВН), часть мощности будет отражаться обратно. Без изолятора она будет отражаться на источник. Изолятор поглощает отражённую мощность, компенсируя тем самым любые проблемы в цепи нагрузки. Это свойство является основным преимуществом, если характер нагрузки изменяется во время работы, например, из-за возникновения повреждения или появления паразитных сигналов от нагрузки.

Таким образом, изолятор обеспечивает защиту схемы.

Стандартный способ обеспечения этой функции в системе - использовать автономный делитель мощности вместе с отдельными изоляторами. В качестве примера: если взять четырёхходовой делитель мощности, в состав системы кроме него войдут пять изоляторов, а также пять полужёстких кабелей с разъёмами SMA-SMA. Сборка компонентов внутри такого функционального блока потребует 10 SMA-соединений, каждый компонент в сборке должен быть установлен с помощью, как минимум, двух винтов, что в сумме даст, по меньшей мере, 12 винтов.

Приобретение интегрированного решения снижает затраты путём уменьшения спецификации и, как следствие, количество поставщиков до одного. Надёжность интегрированного устройства также выше: применение отдельных компонентов в сборе уменьшает время наработки на отказ. Производительность единого компонента выше, входные потери меньше, а деградация КСВН ниже, чем в случае, если компоненты соединены с по­мощью кабелей и разъёмов. Потери на входе комплексного четырёхходового делителя составляют 1,2 дБ против 2,2 дБ для реализации решения с помощью отдельных компонентов. Перед компанией Crane стояла задача оптимизации согласования между цепью делителя и изолятора для улучшения электрических характеристик. Возможность управлять всеми элементами схемы позволяет производить коррекцию характеристик как делителя, так и изоляторов, что обеспечивает хорошее согласование. Таким образом, уменьшаются потери, пульсации, а также улучшается линейность фазы в рабочем диапазоне. Такие характеристики не были бы возможны в случае системы на основе отдельных компонентов.

Объединение всех компонентов в одном корпусе позволило существенно уменьшить размер интегрированного решения по сравнению с решением на основе отдельных компонентов с отдельными кабельными соединениями. В случае устройств компании Crane снижение размеров составляет 60%. Наряду с размерами снижается и масса устройства, так как дополнительные кабели и разъёмы больше не требуются. Сейчас, когда размеры спутников становятся всё меньше, и промышленность движется к развёртыванию большего количества систем на основе микро-спутников, экономия пространства является первостепенной задачей.

Объединяя функциональность четырёх или более компонентов в одном, изолированный делитель позволяет удовлетворить требования по сокращению размеров, одновременно расширяя функциональность. Корпус также осуществляет экранирование, которое не допускает выхода возникающего электромагнитного поля внутри устройства за его пределы.

Изолированный делитель был впервые представлен в виде двухходового устройства, работающего в Ku-диапазоне. На данный момент также производятся четырёх- и восьмиходовые устройства для Ku-диапазона. Технические характеристики семейства представлены в таблице. Все эти изделия обеспечивают расширенные функции, при этом имеют компактный размер. Планируется расширение этого семейства, а также создание изолированных сумматоров. Разница между схемами делителя и сумматора заключается в знаке или направлении ферритовых изоляторов, так как делители и сумматоры Уилкинсона полностью взаимообратные. В дополнение к семейству для Ku-диапазона планируется выпуск аналогичного семейства изделий для Ka-диапазона.

Характеристики семейства изолированных делителей компании Crane (двухходовые (четырёхходовые, восьмиходовые)):

  • диапазон частот, ГГц: 10,7…14,8;
  • обратные потери (входные и выходные), дБ: мин. 20;
  • изоляция между выходами, дБ: мин. 36 (мин. 38 – четырёхходовый);
  • входные потери (по уровню 3 дБ), дБ: макс. 1,8;
  • баланс фазы, °: макс. +5 (макс. +8 – четырёхходовый), (макс. ±12 – восьмиходовый);
  • коммутируемая мощность, Вт: макс. 2;
  • магнитное излучение, А/м2: макс. 0,5;
  • экранирование радиопомех, dBi: макс. –80;
  • тип разъёмов: SMA Female;
  • диапазон рабочей температуры, °С: –55…+85;
  • масса, г: макс. 42;
  • размеры корпуса, дюймы: 1,56 × 1,01 × 0,56 (2,64 × 1,52 × 0,56 – четырёхходовый) (4,00 × 1,94 × 0,54 – восьмиходовый).

www.prochip.ru
Тел.: (495) 232-2522


Поделиться:


Комментарии

Текст сообщения*
Защита от автоматических сообщений
 


На данном сайте используются cookie для сбора информации технического характера и обрабатывается Ваш IP-адрес. Продолжая использовать этот сайт, вы даете согласие на использование файлов cookies.