Спутниковые земные станции и профессиональные VSAT-терминалы, работающие в стандартном и расширенном Ku-диапазонах, требуют применения высокоэффективных твердотельных усилителей, способных стабильно функционировать на заданных уровнях линейной выходной мощности при многочастотной загрузке. Серия BUC Ku-диапазона (GaN, 200 Вт, 250 Вт, 300 Вт) объединяет твердотельные усилители мощности (SSPA) на нитриде галлия (GaN), тракт повышающего преобразования частоты в диапазоне от 13,75 до 14,5 ГГц и встроенный телеметрический контроль (состояние захвата частоты, температура и выходная мощность СВЧ) в корпусе со степенью защиты IP66 с размерами 330 мм × 200 мм × 180 мм и общей массой 15,5 кг.
Расчет выходной мощности: Psat и Plinear для конфигураций 200 Вт, 250 Вт и 300 Вт
Расчет передатчика для спутниковых линий связи строится на различии между выходной мощностью насыщения (Psat) и номинальной линейной мощностью (Plinear), при этом разница между ними определяет рабочий уровень снижения мощности (back-off), используемый для ограничения интермодуляционных искажений:
Технические спецификации и Data Sheets
Нужны полные рабочие параметры, протоколы заводских испытаний или индивидуальное ТЗ?
- Конфигурация 200 Вт: Обеспечивает выходную мощность насыщения (Psat) 53 дБм (200 Вт) и номинальную линейную выходную мощность (Plinear) 50 дБм (100 Вт).
- Конфигурация 250 Вт: Достигает Psat 54 дБм (250 Вт) при номинальной линейной мощности Plinear 51 дБм (125 Вт).
- Конфигурация 300 Вт: Обеспечивает Psat 54,8 дБм (300 Вт) при номинальной линейной мощности Plinear 51,8 дБм (150 Вт).
- Запас по линейности: Для всех трех уровней мощности значение Plinear задается со снижением мощности приблизительно на 3 дБ относительно точки насыщения, что определяет номинальную рабочую точку линейного режима при передаче многочастотных сигналов.
| Параметр | Модель 200 Вт | Модель 250 Вт | Модель 300 Вт |
| Рабочий диапазон частот | 13,75 ГГц – 14,5 ГГц | 13,75 ГГц – 14,5 ГГц | 13,75 ГГц – 14,5 ГГц |
| Выходная мощность насыщения (Psat) | 53 дБм (200 Вт) | 54 дБм (250 Вт) | 54,8 дБм (300 Вт) |
| Номинальная линейная мощность (Plinear) | 50 дБм (100 Вт) | 51 дБм (125 Вт) | 51,8 дБм (150 Вт) |
| Коэффициент усиления слабого сигнала | ≥73 дБ | ≥73 дБ | ≥73 дБ |
| Неравномерность усиления | ±2 дБ (типовая) | ±2 дБ (типовая) | ±2 дБ (типовая) |
| КСВН по входу (макс.) | 1,8:1 | 2:1 | 2:1 |
| КСВН по выходу (макс.) | 1,3:1 | 1,3:1 | 1,3:1 |
| Выходной волноводный фланец | WR75 Grooved | WR75 Grooved | WR75 Grooved |
Характеристики усиления и динамическая регулировка уровня
Температурная стабильность коэффициента усиления позволяет сохранять предсказуемость энергетического баланса радиолинии во всем рабочем диапазоне:
- Величина усиления: Блок преобразования частоты вверх обеспечивает номинальный коэффициент усиления слабого сигнала ≥73 дБ во всей полосе пропускания от 13,75 до 14,5 ГГц.
- Неравномерность в полосе пропускания: Неравномерность усиления во всем рабочем диапазоне составляет ±2 дБ (типовое значение), что ограничивает изменение коэффициента усиления в рабочей полосе.
- Температурная стабильность усиления: Встроенные схемы термокомпенсации удерживают изменение коэффициента усиления в пределах ±1 дБ в диапазоне рабочих температур от -40°C до +60°C, ограничивая влияние температурных изменений усиления на энергетический баланс линии.
- Регулировка коэффициента усиления: Встроенный цифровой аттенюатор обеспечивает диапазон регулировки 20 дБ с номинальным шагом 0,5 дБ, настраиваемым через интерфейсы дистанционного управления.
- Согласование импеданса портов: Входной порт промежуточной частоты (ПЧ) имеет максимальный КСВН 1,8:1 в модели 200 Вт и 2:1 в моделях 250 Вт и 300 Вт, в то время как выходной волновод сохраняет максимальный КСВН на уровне 1,3:1.
Линейность, интермодуляционные искажения и спектральная чистота
Качество передаваемого сигнала регламентируется пределами интермодуляционных составляющих, маской фазового шума и подавлением побочных излучений в соответствии с требованиями спутниковых операторов:
- Интермодуляционные составляющие 3-го порядка (IMD3): Уровень продуктов интермодуляции составляет не более -25 дБн относительно суммы двух равных несущих с разносом 5 МГц при работе на номинальной линейной мощности Plinear.
- Побочные излучения: Уровень негармонических побочных излучений не превышает -55 дБн во всей рабочей полосе частот.
- Профиль фазового шума: Тракт внутреннего преобразования частоты соответствует следующим предельным значениям спектральной плотности фазового шума на одной боковой полосе:
- При отстройке 100 Гц: не более -63 дБн/Гц
- При отстройке 1 кГц: не более -73 дБн/Гц
- При отстройке 10 кГц: не более -83 дБн/Гц
- При отстройке 100 кГц: не более -93 дБн/Гц
- Стабильность частоты: Температурная стабильность опорной частоты поддерживается в пределах ±0,1 ppm при использовании внешнего опорного сигнала 10 МГц или ±0,02 ppm при использовании опционального встроенного опорного генератора.
- Спектральная плотность мощности шума (NPD): Уровень мощности теплового и собственного шума составляет не более -70 дБм/Гц в тракте передачи (13,75–14,5 ГГц) и не более -150 дБм/Гц в полосе приема (Rx band), что ограничивает попадание шума передатчика в тракт приема расположенного рядом конвертера LNB.
Границы радиочастотных и волноводных интерфейсов
Физические границы интерфейсов обеспечивают прямое соединение стандартных кабелей ПЧ-модема с облучателем антенны:
- Входной разъем ПЧ: Сигнал возбуждения промежуточной частоты подается через стандартный 50-омный коаксиальный разъем N-типа (гнездо).
- Выходной волноводный фланец: Мощность СВЧ выводится через прецизионный волноводный фланец WR75 SQ Cover-Grooved, обеспечивающий прямое волноводное соединение с облучателем или ортотрансформером (OMT).
- Конструкция корпуса: Все ВЧ-каскады, схемы гетеродина и цепи согласования GaN-транзисторов размещены в едином защищенном корпусе со степенью защиты IP66 (330 мм × 200 мм × 180 мм, 15,5 кг), рассчитанном на внешнюю установку.
Часто задаваемые вопросы (Радиочастотные характеристики и выбор мощности)
В: Почему значение Plinear для данной серии BUC нормируется на 3 дБ ниже мощности насыщения (Psat)?
О: Твердотельные усилители на GaN испытывают нелинейное сжатие при приближении к режиму насыщения. Рабочая точка Plinear задана примерно на 3 дБ ниже Psat (50 дБм для 200 Вт, 51 дБм для 250 Вт и 51,8 дБм для 300 Вт), при этом уровень IMD3 нормирован на уровне ≤-25 дБн при двухчастотном тестировании, что помогает ограничить интермодуляционные составляющие и внеполосные излучения при многонесущей передаче.
В: Как нормирование плотности мощности шума в полосе приема защищает наземный терминал?
О: В VSAT-системах с одной антенной, использующих общий тракт облучателя через диплексер или OMT, попадание шума передатчика в полосу приема может повышать уровень шумов приемника. Спектральная плотность мощности шума передатчика не более -150 дБм/Гц в полосе приема минимизирует попадание широкополосного шума в приемный тракт, снижая риск ухудшения параметра G/T терминала.
В: В чем заключается основное различие по входному КСВН между моделью 200 Вт и моделями 250 Вт / 300 Вт?
О: Основное различие заключается в значении КСВН по входу ПЧ для разных уровней мощности: для модели 200 Вт максимальный КСВН составляет 1,8:1, тогда как для моделей 250 Вт и 300 Вт максимальное значение составляет 2:1. Выходной волноводный порт имеет идентичный максимальный КСВН 1,3:1 для всех трех уровней мощности.