Сателитните конвертори са най-важният елемент от сателитната система
Технологията на производство на сателитни преобразуватели се основава на опита от създаването на нискошумни усилватели. Тъй като основното изискване за сателитен конвертор е намалено ниво на шум. За разлика от усилвателя, на базата на който е направен преобразувателят, в допълнение към необходимото ниво на усилване, той преобразува честотата на сигнала в тази, която се възприема от сателитния приемник. Производството на тези устройства става възможно едва със създаването на нискошумящи микровълнови транзистори. Първите микровълнови преобразуватели са създадени на базата на параметрични усилватели. Те използваха тунелни диоди, които се охлаждаха с хелий или течен азот. Използването на тунелни диоди направи възможно значително намаляване на нивото на шума на устройството чрез забавяне на движението на молекулите. В сравнение с усилвателите, чиито основни недостатъци са големи размери, тегло, висока консумация на енергия и работа в тясна честотна лента, микровълновите преобразуватели значително превъзхождат в много отношения. Транзистор с много ниско ниво на шум е създаден с помощта на галиев арсенид (GaAs). Характерна особеност на този транзистор е, че той работи като охладен до температура абсолютна нула. А именно при тази температура молекулярното движение спира. В момента транзисторите от галиев арсенид са най-често срещаните в производството на преобразуватели.
Ранните сателитни системи с обхват C като цяло имаха редица сериозни ограничения, включително висока цена и сложност при инсталиране. Принципът на работа на тези системи е следният: сигналът се усилва в LNAr и след това честотата се намалява в блока LNC. Тази функция изискваше използването на скъп коаксиален кабел с минимална загуба на сигнал, както и най-близката инсталация на антената иприемник. Значително подобрение на дизайна на тази система беше отделянето на устройството за намаляване на честотата в отделен блок и инсталирането му в близост до преобразувателя с нисък шум. Тази иновация направи възможно значително увеличаване на дължината на коаксиалния кабел.
Следващата голяма и логична трансформация беше да се комбинират LNA и LNB в едно устройство, LNB. Това е LNB устройството, което днес се нарича сателитен конвертор. Първите преобразуватели имаха голямо тегло (3 kg) и шум в Ki-обхвата от 4-5 dB. За сравнение, съвременните конвертори имат тегло от 150-300 грама, а шумът в Ku-обхвата е до 0,2 dB.Намаленото ниво на шум е основното изискване за сателитните конвертори
Нивото на шума е най-важният параметър при разглеждането на сателитите. Определя се като минималното ниво на сигнала, което може да бъде получено от приемащото устройство, тоест чувствителността на устройството. По своя произход шумът бива външен и вътрешен. Външните включват космически шум, атмосферен шум, сигнален квантов шум и вътрешен - емф. и токове, възникващи поради хаотичното движение на носители на електрически заряд. Източници на вътрешен шум са резистори, колебателни вериги и активни елементи.
Естеството на вътрешния шум може да се обясни с примера на топлинния шум в проводниците. Свободните електрони в кристалната решетка на проводника са в непрекъснато хаотично движение. Интензивността на това движение е в пряка зависимост от температурата. Взаимодействието на електроните по време на движение води до промяна в посоката и скоростта на тяхното движение. Всяко движение може да се разглежда като токов импулс. Съвкупността от всички импулси се определя като шумово напрежение в проводника. Тъй като конверторите са постояннозасегнати от валежи и температурни колебания, които зависят от климатичните особености на района, те трябва да бъдат защитени от прах, влага и термично.Интензификацията като индикатор за ефективността на устройството
Усилването на модерен преобразувател е 50-70 dB. Поддържането на печалбата в определените граници е много важно, ефективността на устройството зависи пряко от това. Недостатъчното усилване е еквивалентно на използване на антена с по-ниска мощност, а прекомерното усилване води до претоварване на приемащото устройство. Препоръчителното усилване трябва да бъде в диапазона 50-60 dB. Въпреки това, с повишаване на температурата за всеки 10 ° C, стойността намалява с 0,2-0,3 dB.Технологии за производство на конвертори
Съвременните сателитни преобразуватели могат да бъдат произведени с помощта на технология за повърхностен монтаж, технология на хибридна интегрална схема и технология на микровълнова интегрална схема.
SMD преобразувателите се произвеждат върху органични диелектрични субстрати. Основното им предимство е ниската себестойност на производството. Недостатъкът на тези преобразуватели са големите температурни коефициенти, което води до микропукнатини и повреди.
В преобразувателите, произведени по технологията на хибридни интегрални схеми, неорганичните диелектрици се използват като материал за производството на субстрати. Те са запоени към корпуса чрез термокомпенсиращи уплътнения чрез разпръскване с помощта на тънкослойна или дебелослойна технология. Активните елементи са направени под формата на отделни кристали и са заварени с помощта на къси проводници. Преобразувателите, произведени по хибридна технология, имат малки размери, висока надеждност и възможност за преконфигуриране.
Преобразуватели, произведени по монолитна технологияМикровълновите интегрални схеми са направени върху галиев арсенид или силициеви субстрати. Предимствата на тези преобразуватели са малки размери, висока надеждност и минимални реактивни параметри. Съществуват обаче и трудности при възпроизвеждането на многослойни структури от галиев арсенид. Това са трудностите, свързани с възпроизвеждането на сложни елементи (въздушни контакти и въздушни джъмпери), увеличаване на коефициента на качество, както и разширяване на гамата от кондензатори, индуктори и секции от предавателни линии. Тези производствени сложности определят съответната висока цена на тези устройства.Универсални и пълнообхватни сателитни конвертори
Съществува и разделение на сателитни преобразуватели на пълнообхватни и универсални. Основната разлика между универсалните преобразуватели и преобразувателите с пълен обхват се състои в гъвкавостта на сигналите, които контролират превключването на обхватите, както и в предаването на сигнала. Универсалните конвертори значително опростяват процеса на настройка на приемника.Методи за преобразуване на честотата на преобразувателя
С развитието на дизайна на преобразувателите стана необходимо да се търсят оптимални методи за честотно преобразуване.
В ранните сателитни системи устройството за понижаване на честотата работи на принципа на еднократно преобразуване. Основният недостатък на тези системи беше появата на явлението интерференция, което наложи използването на скъпи и сложни филтриращи схеми. Използването на вериги с двойно преобразуване направи възможно премахването на съществуващите недостатъци. Това обаче доведе до увеличаване на цената и сложността на дизайна, стана необходимо да се използва втори лентов филтър и усилвател на междинна честота.
В сравнение с преобразувателите с единично и двойно преобразуване,модерен LNB конвертор има много значително предимство. През него преминават всички канали от гамата, което ви позволява да използвате един конвертор за получаване на различни програми от няколко сателитни устройства едновременно. Заслужава да се отбележи и голямата стабилност на настройките на това устройство, тъй като каналът е избран на закрито, което осигурява надеждна защита срещу промени в температурата и влажността.Конверторно устройство
Основните елементи на битов преобразувател са преход на вълноводна лента, усилвател с нисък шум, лентов филтър, миксер, локален осцилатор, предусилвател на междинна честота и захранване. Преход вълновод-лента е елемент за свързване на вълновод към микролентова линия, което позволява постигането на добри електрически параметри с ниско ниво на отражения и загуби в дадена честотна лента. По друг начин преходите вълноводни ленти са преходи първо към коаксиален кабел и след това към лентова линия. Загубите пряко зависят от качеството на устройството.
Усилвателят с нисък шум е проектиран да осигури равномерно усилване в целия работен диапазон, да осигури най-ниската стойност на шума и да осигури най-високото усилване.
Лентовият филтър осигурява преминаването на определена честотна лента, затихването на огледалния сигнал и сигнала на локалния осцилатор. В сантиметровия диапазон те се изпълняват на лентови и микролентови линии. Централната честота на филтъра зависи от дължината на лентовите елементи, а честотната лента зависи от ширината на линиите и разстоянието между тях. Колкото по-голям е броят на връзките, толкова по-голяма е амплитудно-честотната характеристика, но толкова по-високо е затихването на вмъкване.
Локалният осцилатор е нерегулируем генератор с ниска мощност и висока стабилностелектрически трептения. Основната му характеристика е нестабилността на номиналната честота (произволни промени на честотата във времето). Поради влиянието на дестабилизиращи фактори, честотата може да се отклони от номиналната стойност. Най-голямо влияние върху промяната на честотата оказва промяната на околната температура.
Смесителят в преобразувателя е предназначен да преобразува честотата на сигнала от 11-12 GHz до 0,75-2,15 GHz. Най-важният му параметър е загубата на преобразуване. Опростяването на дизайна и подобряването на техническите характеристики доведе до появата и използването на ново устройство, което функционира като локален осцилатор и миксер едновременно.
Захранващото устройство е проектирано да поддържа високо стабилно захранващо напрежение, необходимо за нормалната работа на устройството. Захранването се подава през централната жила на коаксиалния свързващ кабел. Не трябва да пречи и трябва да осигурява на всички възли стабилно захранващо напрежение.Конвертори за изграждане на мрежа за няколко потребители
Когато изграждате мрежа за няколко потребители, е удобно да използвате преобразуватели за няколко изхода. Ако е необходимо да разпределите сигнала до 2-4 потребители, използвайте преобразуватели за 2-4 изхода с независимо превключване на диапазони и поляризация. Ако сигналът трябва да се разпространи до по-голям брой потребители, тогава тези конвертори няма да работят. За да направите това, има преобразуватели с разделяне на сигнали с хоризонтална и вертикална поляризация, ако устройството има два изхода, и с разделяне също по диапазони, ако на четири. За колективна употреба по правило се използват сателитни преобразуватели с четири изхода.
Не забравяйте, че сателитните чинии с директен фокус и офсет изискват различни техники.