В рубрику "Новые продукты" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Сергей Пореш
Начальник отдела развития компании "НПО СвязьПроект"
Область СВЧ-электроники развивается на базе традиционных аналоговых методов, и новинки здесь появляются не столь часто, как в области цифровых технологий. Тем интереснее отметить сразу две новинки, представленные компанией Communications & Power Industries (CPI) на последней выставке IBC'2008.
В качестве первой новинки был продемонстрирован новый усилитель внешнего исполнения 200 Вт на ЛБВ (TWTA) Ku-диапазона. Усилитель T02UO-2G обеспечивает 175 Вт на фланце, потребляя при этом не более 650 Вт мощности. Это как минимум на 24% меньше, чем в других аналогичных усилителях мощности. В линейном режиме типичная потребляемая мощность составляет всего 450 Вт. Новый усилитель меньше по габаритам на 10% и легче на 25% любого другого аналогичного. Усилитель разработан для работы при температуре окружающей среды от -40 до 55 °С. Встроенный микроконтроллер обеспечивает дружественный интерфейс с пользователем через порт Ethernet. Имеется возможность контроля излучаемой мощности. Может поставляться со встроенным повышающим конвертером частоты с входом в L-диапазоне и линеаризатором в качестве опций. Усилитель имеет модульное исполнение и встроенную диагностику неисправностей, есть возможность контролировать и изменять все основные параметры через панель удаленного контроля (RCP). Возможна конфигурация с "горячим" резервированием 1:1 или 2:1, при этом система управления резервированием встраивается внутрь усилителей.
Применение новых усилителей актуально в первую очередь для передвижных станций спутниковой связи, так как позволяет существенно уменьшить массу и 
энергопотребление при условии тех же выходных характеристик, что является крайне важным фактором при построении таких станций.
Уникальная линейка продуктов SuperLinear™ TWTA, ранее представленная усилителями С- и Х-диапазонов частот, пополнилась усилителем Ku-диапазона - это вторая новинка. Усилитель TL22UI обеспечивает 500 Вт выходной мощности на фланце в линейном режиме при номинальной мощности лампы 1250 Вт. Такой уровень мощности ранее достигался только в сложных и дорогих системах сложения мощностей. КПД TL22UI составляет 22%, в то время как традиционные TWTA имеют примерно 13%, а типичные твердотельные усилители (SSPA) примерно 7%. Размеры TL22U нa 30% меньше размеров традиционных усилителей, а масса на 20%. Выигрыш в потреблении электроэнергии составляет 25-70% в зависимости от значения выходной мощности. ЛБВ, используемая в усилителе, прошла многолетние испытания в авиации и армии. Встроенный микропроцессор контролирует работу устройства включая цифровые измерения параметров, работу аттенюатора, линеаризатора, повышающего конвертера частоты со входом в L-диапазоне, а также обеспечивает удобный пользовательский интерфейс.
Технология, используемая в линейке продуктов SuperLinear™ TWTA, основана на той простой идее, что большинство применений ограничено использованием линейного диапазона амплитудной характеристики, которая как минимум на 3 дБ ниже номинальной мощности. В то время как традиционные TWTA проектируются для работы во всем диапазоне возможных мощностей (вплоть до насыщения), конструкторы SuperLinear™ TWTA сосредоточились на оптимизации конструкции ЛБВ, источника питания и линеаризатора для максимального расширения линейного участка.
Земные станции спутниковой связи используют мощные усилители для ретрансляции одновременно нескольких сигналов и обязаны выполнять требования спутниковых операторов к линейности амплитудной характеристики усилителя при работе в многосигнальном режиме. В соответствии с этими требованиями верхняя граница разрешенного линейного участкаопределяется как точка, в которой коэффициент интермодуляционных искажений IM3 достигает величины -25 дБс. Границы участков для усилителей, изготовленных по технологии SuperLinear™ TWTA, приведены в таблице 1 и 2. Там же для сравнения даны аналогичные характеристики обычных TWTA и твердотельных усилителей SSPA. Значения параметров для TWTA взяты из спецификаций на соответствующее изделие. Для SSPA верхняя граница отсчитыва-ется от точки, отстоящей от номинальной мощности на1дБ(Р1дБ). О ВО для достижения требуемого значения коэффициента интермодуляционных искажений (IM3 = -25 дБс) в случае двух сигналов обычно составляет 3 дБ. При большем числе сигналов в интермодуляционные искажения вводится аналогичный коэффициент IMD, значение которого определяется формулами:
Например, чтобы получить -25 дБс IMD для трех сигналов отступление от точки насыщения по выходу усилителя (ОВО) составит 3,5 дБ.
В табл. 2 приведено сравнение между 1,5-кВт (61,4 дБм Р1дБ) SSPA С-диапазона, обычным усилителем CPI и усилителем SuperLinear™ 2,25 кВт.
Уникально высокие уровни мощности линейки продуктов SuperLinear™ позволяют упростить и удешевить строительство земных станций спутниковой связи, предназначенных для ретрансляции сигналов цифрового телевидения одновременно через несколько спутниковых транспондеров. Как известно, при трансляции пакетов телепрограмм транспондеры используются в наиболее эффективном односигналь-ном режиме. Обеспечение односигналь-ного режима требует повышенных энергетических затрат передающей земной станции. Традиционное решение состоит в том, что для каждого транспондера используется отдельный усилитель мощности, сигналы которых затем складываются при помощи моста сложения. Однако мост сложения является сложной и дорогой системой, которая при этом имеет существенные ограничения. Например, мосты не позволяют использовать соседние транспондеры, что зачастую не устраивает операторов. Кроме того, мосты рассчитываются для конкретного набора транспондеров и при этом исключается возможность оперативного изменения этого набора.
Покажем открывающиеся возможности применения новых усилителей на примере земной станции, оснащенной антенной Vertex 9,3 м с коэффициентом усиления Кус = 60,6 дБ и работающей через космический аппарат LMI-1. Типичная плотность мощности насыщения транспондеров LMI-1 (SFD) составляет - 90 дБВт/м2. Тогда ЭИИМ станции, необходимый для достижения насыщения транспондера, можно определить по формуле:
ЭИИМ = SFD + 20log R + 11 + L,
где R - расстояние до космического аппарата, L - потери в атмосфере и контурные потери.
Принимая R = 36 000 км, L = 1 дБ, получим ЭИИМ = 73 дБВт на один транспондер.
Мощность передатчика Ptx определяется формулой:
Ptx = ЭИИМ-Кус + Lwg + Lrain,
где Lwg - потери в волноводном тракте, Lrain - запас мощности на потери при дожде.
Предполагая Lwg = 3 дБ, Lrain = 7 дБ, получим значение необходимой мощности передатчика Р = 15,4 дБВт, или Р = 35 Вт, для ясного неба и Р = 22,4 дБВт, или Р = 174 Вт, в условиях дождя.
Таким образом, мощности нового SuperLinear™ TWTA хватит для ретрансляции сигналов через 2-3 транспондера, работающих в режиме насыщения, с учетом запаса на потери при дожде в 7 дБ.
Используя систему фазового сложения из четырех усилителей мощностей TL22UI, можно увеличить номинальную выходную мощность передатчика до 2,86 кВт. При этом, по оценкам производителя, линейная мощность на фланце системы составит 1435 Вт, что даст возможность обеспечить режим насыщения для 7 или 8 транспондеров.
Таким образом, применение новых усилителей позволит существенно снизить затраты на первоначальное строительство крупных узловых земных станций спутниковой связи и в дальнейшем - сэкономить на эксплуатационных расходах.
Опубликовано: Журнал "Broadcasting. Телевидение и радиовещание" #7, 2008
Посещений: 15041
Автор
| |||
В рубрику "Новые продукты" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
