Анатомия спутниковых конвертеров Ku-диапазона. Httpssatsis infoforumanatomijasputnikovykhkonvertorovkudiapazona 26012010 Анатомия спутниковых конвертеров Kuдиапазона
 Скачать 427.85 Kb.
|
|
https://satsis.info/forum/anatomija-sputnikovykh-konvertorov-ku-diapazona_26-01-2010 Анатомия спутниковых конвертеров Ku-диапазона  evgen.mСсылка на пост #1 Добавлено: 26 января 2010 22:30  Автор темы  Евген Друзья satsis.info Азъ: хозяин спутника Возраст: 46  Пол: С нами: 12 лет 9 месяцев Сообщений: 3863 Поблагодарил: 119 Благодарностей: 3194 Предупреждений: 0 Репутация:   5  История изменений Награды:       Скажу сразу, что ориентироваться в схемотехнике СВЧ-диапазона достаточно сложно, особенно если это около десятка гигагерц. Спутниковая головка устанавливается на приёмной спутниковой антенне и предназначена для преобразования принимаемых сигналов, а именно - для понижения спектра частот, линейного переноса его в более низкочастотную область. Необходимость такого преобразования возникает из-за того, что частоты, на которых работают спутники слишком высоки, чтобы передавать их по кабелю. Частоты порядка десятка гигагерц можно передавать по волноводу, но это очень неудобно. Как вы представляете себе квартиру с проведёнными трубами диаметром порядка 20мм? Устанавливать ресиверы непосредственно на антенне - дело также неприемлемое и немного утопическое по самым разным причинам. На заре появления спутникового оборудования, особенно цифрового, стоимость комплекта была не по карману большинству жителей нашего региона. Итак, спутниковая головка, или конвертер, решает проблему передачи полезного сигнала к спутниковому приёмнику. Для вещания ТВ-программ со спутника используется 2 диапазона. C-диапазон - это полоса частот от 3.4 до 4.2ГГц. Ku-диапазон - это полоса частот от 10.7 до 12.75ГГц. Ku-диапазон слишком широк, поэтому он разбит на 2 поддиапазона: нижний (10.7-11.7ГГц) и верхний (11.7-12.75ГГц). Конвертер Ku-диапазона имеет в своём составе два гетеродина для работы с обоими поддиапазонами. Как правило для верхнего поддиапазона используется гетеродин с частотой 10.6ГГц, а для нижнего - 9.75ГГц. Такие конвертеры называются универсальными. Рассмотрим работу типового универсального конвертера подробнее. Структурная схема конвертера Ku-диапазона:  Диаметр волновода подобран таким образом, чтобы волны нужной длины могли в нём распространяться без потерь. В конце волновода конвертера расположены 2 взаимноперпендикулярных зонда. Зонд представляет собой четвертьволновый штырь и работает как обычная антенна. Длина штыря составляет примерно 7.5мм. Один зонд принимает волны с вертикальной поляризацией, второй - с горизонтальной. Электрические сигналы с зондов подаются на раздельные усилительные каскады, собранные на малошумящих транзисторах. Как правило, это полевые транзисторы, которые в основном определяют шумовые характеристики всего конвертера. В одно и тоже время работает только один входной транзистор, который выбирается управляющим контроллером при помощи подачи напряжения смещения. Этот же контроллер управляет поддиапазонами, подавая питание первому или второму гетеродину. Верхний поддиапазон включается при подаче по линии питания непрерывного пилот-тона 22кГц амплитудой около 0.6В. Нужная поляризация включается в зависимости от величины питающего напряжения, за чем также следит контроллер, для чего в его составе имеется источник оклубникаго напряжения. Сигнал с первого каскада усиления подаётся на буферный усилительный каскад, с выхода которого сигнал подаётся на смеситель. На смеситель также заводится сигнал гетеродина. В результате нелинейных процессов в смесителе на выходе последнего возникает 2 спектра частот: суммарный и разностный. Суммарный спектр имеет очень большую частоту и фактически не имеет право на существование, а вот разностный спектр поступает на уилитель ПЧ, где ещё дополнительно усиливается, в том числе и для компенсации потерь на длинном фидере. При работе в нижнем поддиапазоне происходит преобразование по закону Fout=Fin-9.75ГГц = 950-1950МГц. При работе в верхнем поддиапазоне используется формула Fout=Fin-10.6ГГц = 1100-2150МГц. Диапазон частот 950-2150МГц вполне пригоден для передачи по коаксиальному кабелю на расстояния до 50м и даже более. Используется для этого кабель с фторопластовым пористым диэлектриком, так как этот материал имеет хорошие показатели в области таких частот. Использовать можно и обычный коаксиальный кабель с полиэтиленовым диэлектриком (для эфирного ТВ), но при небольших длинах и хорошем сигнале с запасом. Попробуем разобрать какой-нибудь экземпляр современного универсального конвертера. В руки попался конвертер с маркировкой Lumax LX-LST40. Параметры конвертера типовые. Обратите внимание на коэффициент шума, здесь он составляет 0.3дБ. О шуме поговорим ниже. Внешний вид головки:  После нехитрых механических операций конвертер был освобождён от пластмассового кожуха. Крышка на облучателе снимается потяжелее, поэтому её трогать не стали. Внешний вид головки без кожуха:  Цельный алюминиевый корпус закрыт крышкой, которая тщательно загерметизирована каким-то веществом, которое напоминает очень тягучую и эласттичную резину. Герметизация крышки конвертера:  Удаляется этот герметик крайне сложно, очень уж он пристал к металлу. После частичного удаления под герметиком обнаружилось 4 винта под шестигранник, которые и надо отвернуть. Под двумя неосвобождёнными пятнами герметика в середине крышки находятся регулировочные винты в объёмных резонаторах, при помощи которых можно подстроить частоты гетеродинов. После удаления герметика:  Винты-саморезы вкручены прямо в металлическое основание конвертера и очень плохо поддаются выкручиванию. Мне пришлось высверлить их дрелью, так как отвёртка гнулась, а винты стояли на месте. Крышка конвертера:  Рёбра на крышке примыкают к печатной плате, деля её на определённые сегменты. Чёрная губка на крышке находится над смесителем и является токопроводящей (тестером менее 10кОм). А вот и сама печатная плата. Печатная плата в конвертере:  К основанию корпуса через отверстия в плате приклеены две фарфорообразных чашки. Они являются частью объёмного резонатора гетеродина. Слева расположен гетеродин на нижний поддиапазон, справа - на верхний. Рядом с этими резонаторами находятся биполярные транзисторы с маркировкой "T79" типа 2SC5508 производства NEC, и никаких там диодов Ганна. Слева сверху виден обыкновенный линейный стабилизатор на 8В. Вот обидно, сколько же энергии питания идёт просто на нагрев этого стабилизатора, особенно при работе на горизонтальной поляризации, когда питание составляет 17-18В. Получается, что больше половины. Но это типовое решение, никто ставить импульсный преобразователь сюда не будет. Слева видны два полевых транзистора в круглых корпусах с маркировкой "L" типа NE4210S01-T1 (NEC). Это входные транзисторы. Зонды подключены прямо к затворам этих транзисторов. Верхний транзистор - для горизонтального зонда. Типовой коэффициент шума таких транзисторов по паспорту составляет 0.5дБ, максимум - 0.7дБ. И спрашивается, где же заявленные 0.3дБ? Многие наверное замечали, что коэффициент шума на новых появляющихся в продаже головках постоянно падает, а вот разницы реальной не чувствуется. Уменьшить коэффициент шума не позволяют технологические ограничения при изготовлении транзисторов. Примерно в середине платы виднеется еще один полевой транзистор с маркировкой "V75" типа NE3503M04 (NEC) с шумом от 0.55 до 0.75дБ. Этот транзистор стоит между входными каскадами и смесителем и также не позволяет реализовать заявленные 0.3дБ. Смеситель находится справа внизу. Компонент, на котором он реализован, имеет маркировку FBNU4. Что он из себя представляет, мне не удалось выяснить. Ну а слева снизу мы видим управляющий контроллер производства Zetex с маркировкой ZNBG3113. Контроллер следит за напряжением питания и управляет поляризацией, поддиапазонами, имеет на борту преобразователь отрицательного напряжения для смещения переходов полевых транзисторов с каналом N-типа. Компания Zetex выпускает и другие подобные контроллеры для различных спутниковых головок (для твинов, например). Контроллер является аналоговым решением. F-разъём имеет подключение к плате по центру справа. Печатная плата универсального конвертера:  Печатная плата имеет множество переходных отверстий. Ответственные участки покрыты антикоррозийным материалом с хорошей проводимостью. Вид печатной платы с обратной стороны:  Упрощённая принципиальная электрическая схема конвертера Lumax LX-LST40  Для примера сравните плату другого конвертера того же производителя Lumax, модель LM-40S. По фото видно, что плата конвертера мало отличается от предыдущей, не считая расположения компонентов. Типовые узлы конвертера такие же, параметры деталей и конвертера в целом мало отличаются. Lumax LM-40S  Здесь все ответы на вопросы в личку и ICQ Качественный шаринг!!! https://juras-projects.net/rus/hardware.php Рёбра на крышке примыкают к печатной плате, деля её на определённые сегменты. Чёрная губка на крышке находится над смесителем и является токопроводящей (тестером менее 10кОм). А вот и сама печатная плата. Печатная плата в конверторе:  К основанию корпуса через отверстия в плате приклеены две фарфорообразных чашки. Они являются частью объёмного резонатора гетеродина. Слева расположен гетеродин на нижний поддиапазон, справа - на верхний. Рядом с этими резонаторами находятся биполярные транзисторы с маркировкой "T79" типа 2SC5508 производства NEC, и никаких там диодов Ганна. Слева сверху виден обыкновенный линейный стабилизатор на 8В. Вот обидно, сколько же энергии питания идёт просто на нагрев этого стабилизатора, особенно при работе на горизонтальной поляризации, когда питание составляет 17-18В. Получается, что больше половины. Но это типовое решение, никто ставить импульсный преобразователь сюда не будет. Слева видны два полевых транзистора в круглых корпусах с маркировкой "L" типа NE4210S01-T1 (NEC). Это входные транзисторы. Зонды подключены прямо к затворам этих транзисторов. Верхний транзистор - для горизонтального зонда. Типовой коэффициент шума таких транзисторов по паспорту составляет 0.5дБ, максимум - 0.7дБ. И спрашивается, где же заявленные 0.3дБ? Многие наверное замечали, что коэффициент шума на новых появляющихся в продаже головках постоянно падает, а вот разницы реальной не чувствуется. Уменьшить коэффициент шума не позволяют технологические ограничения при изготовлении транзисторов. Примерно в середине платы виднеется еще один полевой транзистор с маркировкой "V75" типа NE3503M04 (NEC) с шумом от 0.55 до 0.75дБ. Этот транзистор стоит между входными каскадами и смесителем и также не позволяет реализовать заявленные 0.3дБ. Смеситель находится справа внизу. Компонент, на котором он реализован, имеет маркировку FBNU4. Что он из себя представляет, мне не удалось выяснить. Ну а слева снизу мы видим управляющий контроллер производства Zetex с маркировкой ZNBG3113. Контроллер следит за напряжением питания и управляет поляризацией, поддиапазонами, имеет на борту преобразователь отрицательного напряжения для смещения переходов полевых транзисторов с каналом N-типа. Компания Zetex выпускает и другие подобные контроллеры для различных спутниковых головок (для твинов, например). Контроллер является аналоговым решением. F-разъём имеет подключение к плате по центру справа. Печатная плата универсального конвертора:  Нажмите для увеличения Печатная плата имеет множество переходных отверстий. Ответственные участки покрыты антикоррозийным материалом с хорошей проводимостью. Вид печатной платы с обратной стороны:  Упрощённая принципиальная электрическая схема конвертора Lumax LX-LST40  Для примера сравните плату другого конвертора того же производителя Lumax, модель LM-40S. По фото видно, что плата конвертора мало отличается от предыдущей, не считая расположения компонентов. Типовые узлы конвертора такие же, параметры деталей и конвертора в целом мало отличаются. Lumax LM-40S  Нажмите для увеличения |