עיצוב RF מגבר עבור נמוך- Noise Block Downconverters (LNB) הוא היבט קריטי של מערכות מקלט לווייניים.מגברים אלה להבטיח כי האותות החלשים ביותר שהתקבלו מלוויינים מוגדלים עם רעש מינימלי מוסף, שמירה על שלמות אות לעיבוד מדויק על ידי המרשם (Av) בסביבה שבה הפסדי אותות בחלל והאטמוספירה יכולה לעלות על 200B, הביצועים של הראשון- a-a-R) באופן בסיסי יותר מאשר מערכת הפעלה (kv) של 0.

LNB ב-Swis

נמוך- Noise Block Downconverter משמש את החזית של כל טלוויזיה לווייני או מערכת VSAT. הרהר להתמקד של המנה parabolic, LNB מקבל אות לוויין גבוה קידוד, מגבר אותו, ולאחר מכן לערבב אותו לתדירות בינונית מספיק (בדרך כלל 950-2150 מ"מ עבור מערכות צרכניות) יכול להיות מועבר באופן יחסי קואקסיבי לדג'טאלי כדי להשיג את המקרר הפעיל הראשון.

ה-LNB חייב גם לדחות התערבות מחוץ לפס ממקורות ארציים, מכ"ם וסימנים לווינים סמוכים.המניפסט של מגבר RF, בשילוב עם מסננים של פסים, מסייע למנוע אותות לא רצויים אלה מליישב את המיקסר ה- downconverter.בנוסף, המגבר חייב לפעול באופן אמין על טווח טמפרטורה רחב (-40 מעלות צלזיוס ל- +70 מעלות עבור מתקנים חיצוניים) תוך שמירה על ביצועים יציבים.

מקור: RF Amplifier in a LNB

מגבר RF ב- LNB כמעט תמיד מיושם כמגבר בעל רמות מרובות של רמות נמוכות (LNA) השלב הראשון הוא אופטימיזציה עבור המספר הנמוך ביותר האפשרי של רעש, לעתים קרובות באמצעות transistor אחד מוטה ליד זרם הרעש המינימלי שלה.שלבים הבאים נועדו לספק רווח נוסף תוך שמירה על קצבת הרעש חייב גם de theרעש של שלבים עוקבים על פי הדמות של שלב הרעש: הראשון של שלב זה הוא ירידה ראשונה של 15B).

מעבר לרעש ולרווח, המגבר חייב לממשק כראוי עם קרן להאכיל (אנטנה) ואת המיקסר. אינפוט ופלט ממאשמים הם בדרך כלל 50 הוממים עבור ממשקים קואקסיליים, אבל קרן להאכיל עשוי להציג מכשול שונה הדורש רשת התאמה.התפוק של המגבר חייבת לנהוג את התערובת עם מספיק כוח, לעתים קרובות סביב 10 ל-0Bm, מבלי לגרום נזק כפול או ליטר, בין הערוצים שלו.

המונחים: key Performance Parameters

איור רעש ו רגישות

(NF) הוא מפרט ראשוני עבור כל מגבר LNB. זה משווה את ההשפלה של יחס אות-ל-לא-מסום הנגרמת על ידי מגבר הקבלה לווייני, טמפרטורת הרעש המערכת נשלטת על ידי LNB מספר 0x2 טמפרטורה של ירידה בטמפרטורה של 1- 30-60 K בשמים ברורים).

כדי למזער את דמות הרעש, מעצבים בוחרים טרנזיסטורים עם מספר רעש נמוך מאוד (Fmin) לדוגמה, GaAs pHEMT מכשירים מיצרנים כמו FLT:0QorvoveFLT:1 או FLT:2 (InfineonFLT 3: 3 מציעים ערכים Fmin מתחת 0.2D ב 12GHz.

קבל ולקבל שטוחות

הרווח הכולל של מגבר ה-LNB RF בדרך כלל נע בין 25 ל 40 dB, מבוזר על פני שני או שלושה שלבים.השלב הראשון מספק רווח מתון (10-15 dB) כדי להפחית את תרומת הרעש של השלב השני, השלב השני מספק 12-15 dB נוספים, ואם שלב שלישי משמש, הוא מוסיף רווח נוסף, אך חייב להיות מתוכנן בזהירות כדי למנוע osciation שטוחה על פני רוחב פסים (A) נמוך מ- 10.

קוהרנטיות וIntermodulation

אותות לווין יכולים להיות חזקים יחסית מ transponders הסמוכים, אבל יותר חשוב, המגבר חייב להתמודד עם מספר רב של ספקים בו זמנית ללא יצירת עיוות בין-מודולציה (IMD) מדד הליניליות הסטנדרטית עבור LNB מגבר הוא נקודת הפלט השלישי מסדר (OIP3). a טיפוסי LNB מגבר צריך להשיג OIP3 של לפחות + dBm כדי לשמור על רמות הירט גבוה יותר (אורידיום) אבל בשלב הראשון של צריכת גבוהה יותר.

דאגה ליניארית נוספת היא דחיסה: נקודת הדחיסה 1-dB של המגבר (P1dB) צריכה להיות גבוהה מספיק כדי להתמודד עם כוח אות שיא ללא עיוות.עבור LNB טיפוסי, P1dB צריך לעלות על -5 dBm בפלט, אשר מבטיח אותות חזקים (למשל, מ לוויין או כדור הארץ מפריע) לא להניע את המגבר לתוך ההחלמה.

עקבו אחרי VSWR

התאמת PCB היא קריטית למקסימום העברת כוח והקטנת השתקפות שיכולה לגרום לפורץ או או oscillation.הקלט של מגבר LNB חייב להיות תואם את הפחתת קרני הזנה (בדרך כלל 50 הומס), אם כי כמה גלי גל מתאימים באופן משמעותי 0 גרם ל- 0 גרם) לעומת ירידה גבוהה יותר מאשר 0 גרם (Rate) לעומת 2 גרם).

Transistor Technologies for LNB Amplifiers

PHEMT

(הופנה מהדף LNB Transistors (pHEMTs) עשויים מ-Giaium arsenide 0.1 הם הטכנולוגיה הדומיננטית עבור LNB RF מגברות (pHEMTs) ו-pB ב 12 GHz), עלייה גבוהה (12-15DB לכל שלב), ו-LGF2 מתאים ל- CV2F2: 0D2F2 (F2 CV) ל-D2 CVD2 CV) ל-F2 CVD2 (FDV) ל-TVDVDVD2 CVF2 CVDVDV) ו-DVDVDVDVF2 (F2 ל-FDV) הם זקוקים ל-DVDVDVDVDVDVDVDVDVDVDVD2 לכל שלב), ו-TVF2 ל-FDVDVDVDVDVDVDVFDVF2 ל-DVDVF2 ל-DVTVNVDVDVDVDVTVDVDVDVTVTVTVTVDV

SiGe BiCMOS

Silicon-germanium (SiGe) heterojunction דו קוטבי טרנזיס (HBTs) מציעים חלופה בעלות נמוכה יותר GaAs, במיוחד עבור LNBs משולב מאוד המשלב את מגבר RF עם המיקסר ו-oscillator המקומי על שבב יחיד. SiGe BiCMOS מאפשר לרעש של 0.5-1.0B 12GHz, אשר מקובל על פני כמות גדולה של תאים דיגיטליים, בדרך כלל, כולל את התדירות גבוהה יותר של 2.

ב-PHEMT

עבור יישומים הדורשים ביצועים נמוכים לחלוטין, כגון קבלת פנים מדעית או מסופי aperture קטנים מאוד (VSAT), indium phosphide (InP) HEMTs לספק מספרי רעש מתחת 0.1DB בקו-band ו- 0.3 dB במפרטים Ka-band. InP טכנולוגיה עונה על ניידות גבוהה יותר ופמטטיקה נמוכה יותר מאשר GaAs, אבל בעלות גבוהה יותר עם ייצור יותר עם רמות אלקטרוסטטית יותר של טיפול אלקטרונים בדרך כלל לא צריך טיפול נמוך יותר.

שיטות עיצוב וסימפוציה

עיצוב Schematic Design

תהליך העיצוב מתחיל בבחירת הטרנזיטור ונקודת ההטיה שלו.עבור שלב שני ל- LNA, השלב הראשון הוא מוטה לרעש מינימלי (הנוכחי בסביבות 10-20% של אידס), והשלב השני הוא מוטה לפשרה בין רעש לינאריות.רשתות ביס חייבות להיות מחוסמות מהנתיב של RF באמצעות λ4 או דיסקרטיות שליליות בדרך כלל, אם כי הם בדרך כלל עשויים להיות מחוזקות שלילית על ידי זרם אוטומטי, אם כינור חיובי, אם כי הוא בדרך כלל, או מחוזקה, או מחוזקה, או מגורם שלילי, או מגורם לשרירים, בדרך כלל, בדרך כלל, או מחוזקה, בדרך כלל, באמצעות זרם שלילי, או מחוזקה, או מחוזק עצמי.

סימול עם ADS או AWR

(סימולציה היא הכרחית עבור עיצוב מגבר מודרני LNB ופרמטרים רעש המסופקים על ידי Keysight ADS או Cadence AWR מאפשר למעצב מודל transistor באמצעות s-paras ופרמטרים רעש המסופקים על ידי היצרן.רשתות ההתאמה הראשוניות מסונתזות באמצעות טכניקות הפיכה סמית 'או אופטימיזציה של אלגוריתמים (המעצב בדרך כלל מבצע סימולציות קטנות כדי לאמת רווחים, חומר, חומר נפץ, ו- ⁇ / ⁇ ) הם כוללים תכונות חיוניות עבור כל רכיבי קישור (D) ו-pD) כולל סימולציה של סימולציה של סימולציה של 1FDVDVDV.

המונחים:

הפריסה של מגבר RF חשובה כמו נקודות קריטיות schematic. כוללים: נתיב RF הקצר ביותר, מטוס קרקע מבודד מתחת לטרנסטור, וכן קווי אספקה ממוזנים היטב.הרשת ההתאמות של קלט צריך להיות קרוב לשער transistor כדי למנוע פיזור פרציטי.קרקע באמצעות תגובה על עוביים ומיקום קרוב ככל האפשר כדי להפחית את המקור בניכוי, אשר ניתן להשיג 2.102 מ"מ"מ"מ) ממתכת (Flowing 2.

אתגרים אמיתיים

טמפרטורה Compensation

מאחר ש-LNB נחשף לטמפרטורות חיצוניות, לרווח ולחושך של ה- LNB משתנה עם טמפרטורה. GaAs pHEMTs יש טמפרטורות שליליות coefficients, כלומר עלייה בטמפרטורה.ללא פיצוי, הרווח הכולל של LNB יכול להשתנות על ידי 3-5 dB מעל 40 מעלות צלזיוס ל- +70C. מעצבי משתמשים בתבניות הטיה פעילות שמשתנות את השער או המתח הנוכחי למזג אוויר רגיל (אונק חום) הוא גם כן, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, עם טיפול בטמפרטורה סטנדרטיתאמת רמת טמפרטורה פשוטה למדי, היא פשוטה למדי, כלומר, היא הקלה (או סטנדרטית חום).

Power Supply

LNB מקבל את הכוח DC שלה מן כבל קואקסיאלי (13-18 V DC, בהתאם לקובקט ופקודות טוטוציה) היצע זה יכול להכיל ripple, הפרעה של הרגולטורים של המקלט, וספיקים טרנספורמטיביים.העיגולים ההטיה של המגבר חייבים להיות מסונן במידה רבה באמצעות שורה של קווי מחסנים רגישים (Folate) ל-Runtrated הראשון של קו רסן-Fol-Fol-Fol-Flastt זה לא יהיה מבודד.

הגנה ושיקום

המגבר פועל בתוך בניין LNB, אשר בדרך כלל מתכת מת-דגן. הפריסה הפנימית חייבת למנוע הפיכה אלקטרומגנטית בין הקלט והפלט. חומת מגן מתכת בין השלב הראשון והשני משמש לעתים קרובות, עם תחושה קטנה של קו השידור כדי למנוע פיזור 1:2 ליטר חייב להיות רציף תחת מגבר; כל מרווח יכול לקרינה או לאסוף את הכיסוי סביב פיזור הדם צריך להיות מחובר כראוי בין ליטרים של 2 ליטרים למטרים:

בדיקות ואופטימיזציה

המונחים:

לאחר ייצור נכון, מדד הרעש של המגבר באמצעות מנתח דמות רעש (למשל, Keysight N8975A) עם מקור רעש (למשל, Keysight 346B) את המדידה חייבת להתבצע בתדירות בפועל עם התאמת ההפחתה הנכונה של 1 קונסולת ה- 1 צריך להיות ממוקם בתוך מתחם מוגן כדי למנוע הפרעה מסובבת.

מדד S-Parameter

מדדים S-parameter נמדדים עם מנתח רשת וקטור (VNA) המדבק במטוסי ההתייחסות המחברים.המגבר חייב להיות יציב תחת כל מקור ועומס, אשר מאומת על ידי בדיקת כי s-parameters הם ללא aomalies וכי גורם היציבות (K) הוא גדול יותר מ -1.גשגונות, אובדן החזרה, אובדן חוזר, והפסד החזרה נקרא ישירות מקבוצת ארסית עשוי לעתים קרובות להיות מזוהה עם מחסנים נמוך.

המונחים: Linearity Testing

קוארנטיות נבחנת באמצעות מדידה של שתי טון (שני טון מעוקל (למשל, 11.5 GHz ו-11.51 GHz) הם קלט למגבר ברמה המייצרת כוח פלט כולל סביב 10 dBm. הפלט נבדק עבור מוצרים דחיסה מסדר שלישי.

עיצוב זרימה עבור קו-Band LNB Amplifier

כדי להמחיש את התהליך, לשקול שתי שלבים LNA עבור קו-band LNB המכסה 10.7-12.75 GHz.1, בחר סימולציה של GaAs pHEMT כגון NE3509M04. Using s-parameters של היצרן ו- סימולציה של 2.10 מ"מ כדי לעמוד מול Vds=2, Id10 mA (רעש נמוך) כדי להפוך את קו 2.

מגמות מתפתחות וכיוונים עתידיים

כאשר תדרי לוויין נעים גבוה יותר לתוך Ka-band ו Q / V-band עבור שירותי פס רחב, LNB מגבר חייב להשיג אפילו דמויות רעש נמוך יותר רוחב פס רחב יותר.FLT:0GaN HEMTs מתחילים להופיע ביישומים שלב לינארי גבוה, אבל עבור מגבר נמוך, GaAs ו-InP נשאר את הנוסחאות.FLT:1 את הופעתם של שלם SiG-N יכול להפחית את הביצועים הטובים ביותר של LBN.

מסקנה

(העיצוב של RF מגבר עבור נמוך- Noise Block Downconverters הוא שדה תובעני אשר מאזן את הדרישות המנוגדות של רעש אולטרה-נמוך, רווח גבוה, רוחב פס רחב, לינאריות ויציבות תרמית. על ידי בחירה קפדנית של טכנולוגיה טרנסיסטאור, אופטימיזציה מוטציה והתאמה רשתות אותות, וסימולציה קפדנית של מעצבים, יכול לייצר מגברים המספקים ביצועים הכרחיים עבור אינטליגנציה אמינה יותר של פני שטח:0: