Оснащение производства
Лаборатория и Тестирование
Связь и Телекоммуникации
Безопасность и Спецтехника
Энергетика и Электротехника
Что такое спутниковый конвертер
Антенна земной станции принимает и излучает сигнал на частотах в единицы и десятки гигагерц. Передать такой сигнал по длинному коаксиальному кабелю от антенны до аппаратной без больших потерь нельзя, а модему удобнее работать в одной стандартной полосе независимо от диапазона спутника. Поэтому прямо у облучателя ставят преобразователь частоты — спутниковый конвертер. Он переносит сигнал в полосу промежуточной частоты (ПЧ) L-диапазона и обратно, а заодно усиливает его. Конвертер для спутниковой антенны земной станции — это всегда пара: приёмный блок и передающий блок.
LNB — конвертер с понижением частоты
LNB (low noise block, малошумящий блок) — первое активное звено приёмного тракта. Сигнал со спутника на входе слабый, и всё, что добавит к нему шумов первый каскад, дальше уже не убрать. Поэтому у входа LNB стоит малошумящий усилитель, за ним — фильтр, смеситель с гетеродином и усилитель ПЧ. На выходе получается копия принятой полосы, сдвинутая вниз по частоте. В серии KADAMM это конвертеры KADAMM ПЧ-П-SCX, KADAMM ПЧ-П-Ku и KADAMM ПЧ-П-Ka; в артикуле ПЧ-П — преобразователь частоты с понижением.
BUC — конвертер с повышением частоты
BUC (block upconverter) делает обратную работу: получает от модема сигнал на ПЧ, переносит его вверх, в полосу передачи на спутник, и усиливает до рабочей мощности. Поэтому BUC — это фактически передатчик земной станции, совмещённый с преобразователем: внутри стоят усилитель ПЧ, у части моделей регулируемый аттенюатор, смеситель, полосовой фильтр и усилитель мощности с волноводным выходом. Серии KADAMM — KADAMM ПЧ-В-C, KADAMM ПЧ-В-Ku и KADAMM ПЧ-В-Ka (ПЧ-В — преобразователь частоты с повышением).
Где конвертер стоит в тракте
Облучатель антенны вместе с поляризационным селектором (OMT) и диплексером разводит приём и передачу по разным волноводным портам: к одному порту крепится LNB, к другому — BUC. От обоих конвертеров к модему идут кабели ПЧ. По тем же кабелям обычно подают питание и опорный сигнал 10 МГц, а у LNB с несколькими гетеродинами — ещё и команды выбора поддиапазона. Подробнее о том, как облучатель разделяет полосы, — в статье «Облучатель спутниковой антенны: диплексер, OMT и выбор».
Как конвертер переносит частоту: гетеродин и ПЧ
Перенос частоты делает смеситель: он перемножает сигнал с колебанием гетеродина, и на выходе появляются разностная и суммарная частоты. Фильтр оставляет нужную. LNB берёт разность, BUC — сумму. Поэтому частота гетеродина (в обиходе — «частота LNB», её вводят в настройках приёмника или модема) однозначно связывает полосу спутника с полосой ПЧ.
LNB: ПЧ — разность сигнала и гетеродина
Пример из карточки KADAMM ПЧ-П-Ku: у модели KADAMM ПЧ-П-10700/11700-60-65 вход 10,7–11,7 ГГц, гетеродин 9,75 ГГц, выход ПЧ 950–1950 МГц: 10,7 − 9,75 = 0,95 ГГц и 11,7 − 9,75 = 1,95 ГГц. У C-диапазона так же: KADAMM ПЧ-П-3700/4200-60-40 из серии KADAMM ПЧ-П-SCX с гетеродином 5,15 ГГц переносит 3,7–4,2 ГГц в 950–1450 МГц. Здесь гетеродин выше сигнала, и спектр на выходе зеркально переворачивается — модем учитывает это по введённой частоте гетеродина.
BUC: выход равен ПЧ плюс гетеродин
У BUC KADAMM ПЧ-В-Ku модели KADAMM ПЧ-В-13750/14500-70-44 гетеродин 12,8 ГГц: ПЧ 950–1700 МГц переносится в 13,75–14,5 ГГц. У модели KADAMM ПЧ-В-14000/14500-70-44 гетеродин 13,05 ГГц, и полоса ПЧ 950–1450 МГц ложится в 14–14,5 ГГц. Одна и та же частота на выходе модема попадает на разные частоты спутника в зависимости от гетеродина BUC, поэтому гетеродин BUC тоже вводят в настройки модема.
Несколько гетеродинов и переключение 13/18 В, 22 кГц
Широкую полосу приёма одним гетеродином в ПЧ не уложить, поэтому у многих LNB гетеродинов два и больше. Поддиапазон выбирают с модема или приёмника уровнем постоянного напряжения на кабеле ПЧ и тоном 22 кГц. У KADAMM ПЧ-П-10700/12750-60-65 при 13 В работает гетеродин 9,75 ГГц (вход 10,7–11,7 ГГц), при 18 В — 10,6 ГГц (11,7–12,75 ГГц). В Ka-диапазоне у модели KADAMM ПЧ-П-17200/22200-60-240 пять гетеродинов: от 16,25 ГГц при 13 В до 20,25 ГГц при 22 В. У исполнений Ka с двумя выходами ПЧ (суффикс «-1» в артикуле, например KADAMM ПЧ-П-18200/20200-60-150-1) каждый выход работает на своём гетеродине, и оба одновременно.
Есть и обратный подход — широкополосный выход ПЧ. У KADAMM ПЧ-П-10700/12750-60-90 один гетеродин 9,75 ГГц переносит всю полосу 10,7–12,75 ГГц в 950–3000 МГц без переключений, у KADAMM ПЧ-П-19600/21200-60-150 выход ПЧ 2200–3800 МГц. Такой конвертер подходит, только если модем принимает расширенную полосу ПЧ.
Опорный сигнал 10 МГц и стабильность гетеродина
Любой уход частоты гетеродина целиком переходит в уход частоты сигнала: на десятках гигагерц даже малая относительная нестабильность даёт сдвиг, сравнимый с полосой узкополосной несущей. Поэтому гетеродины конвертеров строят на синтезаторах с ФАПЧ (см. «Синтезатор частоты или генератор СВЧ») и синхронизируют по внешнему опорному сигналу 10 МГц от модема. У LNB серий KADAMM ПЧ-П, где нестабильность частоты гетеродина нормирована, она не превышает ±1 ppm от внутреннего опорного генератора, внешний опорный сигнал — 10 МГц уровнем 0±3 дБм, подаётся через выход ПЧ. У BUC серий KADAMM ПЧ-В опорный сигнал — 10 МГц уровнем 0±5 дБм на входе ПЧ.
Фазовый шум гетеродина нормируется в дБн/Гц на отстройках от 100 Гц до 100 кГц. Для большинства LNB KADAMM ПЧ-П-Ku это не более −60 дБн/Гц при 100 Гц и не более −90 дБн/Гц при 100 кГц; для BUC KADAMM ПЧ-В-C — −65 и −95 дБн/Гц на тех же отстройках. Чем ниже фазовый шум, тем меньше он ухудшает приём модуляций высокого порядка.
Диапазоны C, Ku и Ka: какой конвертер нужен
Диапазон конвертера задаётся частотным планом спутника и ствола, через который работает станция: LNB должен перекрыть полосу приёма, BUC — полосу передачи. Перекрыть полосу «с запасом» мало — важно, чтобы полоса ПЧ после переноса совпала с рабочей полосой модема. Ниже — что есть в сериях KADAMM по каждому диапазону.
Конвертер C-диапазона
Приём C-диапазона закрывает серия KADAMM ПЧ-П-SCX: модели на 3,4–4,2, 3,625–4,2, 3,7–4,2, 3,8–4,2 и 4,5–4,8 ГГц с волноводным входом WR229 и шумовой температурой от 40 K, а также двухгетеродинная модель KADAMM ПЧ-П-3400/4800-60-75 на 3,4–4,8 ГГц с коаксиальным входом. Передачу закрывает KADAMM ПЧ-В-C: полосы 5,85–6,425 и 5,85–6,725 ГГц, выход WR137, мощность насыщения от 2 до 400 Вт. Спутниковый конвертер C-диапазона выбирают для магистральных каналов и станций с большими зеркалами, где важна устойчивость линии.
Конвертер Ku-диапазона (Ku band LNB и BUC)
Самая широкая линейка: KADAMM ПЧ-П-Ku — 21 моделей на полосы внутри 10,7–12,75 ГГц с входом WR75 и шумовой температурой 65–90 K; KADAMM ПЧ-В-Ku — 23 моделей на 13,75–14,5 и 14–14,5 ГГц с выходом WR75 и мощностью от 3 до 250 Вт. Конвертер Ku-диапазона — обычный выбор для станций VSAT и терминалов сбора данных: зеркала меньше, а BUC малой мощности питается по кабелю ПЧ.
Конвертер Ka-диапазона
KADAMM ПЧ-П-Ka принимает в полосах внутри 17,2–22,3 ГГц (вход WR42), KADAMM ПЧ-В-Ka передаёт в 29–30, 29,5–30, 30–31 и 29–31 ГГц (выход WR28) мощностью от 3 до 40 Вт. Шумовая температура LNB Ka выше, чем у Ku — 150–240 K, а затухание в осадках на этих частотах сильнее, поэтому линию Ka-диапазона считают с большим запасом.
S- и X-диапазоны
В серии KADAMM ПЧ-П-SCX есть приёмные конвертеры S-диапазона (2,2–2,7 ГГц, коаксиальный вход N или SMA) и X-диапазона (7,25–7,75 и 7,75–8,5 ГГц, вход WR112). Это задачи приёма телеметрии и данных; передающих конвертеров этих диапазонов в каталоге нет.
| Задача | Серия LNB | Серия BUC |
|---|---|---|
| Станция C-диапазона | KADAMM ПЧ-П-SCX (3,4–4,8 ГГц) | KADAMM ПЧ-В-C (5,85–6,725 ГГц) |
| Станция Ku-диапазона, VSAT | KADAMM ПЧ-П-Ku (10,7–12,75 ГГц) | KADAMM ПЧ-В-Ku (13,75–14,5 ГГц) |
| Станция Ka-диапазона | KADAMM ПЧ-П-Ka (17,2–22,3 ГГц) | KADAMM ПЧ-В-Ka (29–31 ГГц) |
| Приём S и X | KADAMM ПЧ-П-SCX (2,2–2,7; 7,25–8,5 ГГц) | — |
Как выбрать LNB
Шумовая температура и коэффициент шума
Чувствительность приёмного тракта определяется отношением усиления антенны к шумовой температуре системы (G/T). LNB стоит первым, поэтому его шумы входят в температуру системы почти без ослабления. Шум конвертера задают либо шумовой температурой в кельвинах, либо коэффициентом шума (ФШ) в децибелах; это два выражения одной величины, и одно пересчитывается в другое через стандартную опорную температуру 290 K. Для малошумящих блоков удобнее кельвины: разница в 10–15 K видна сразу, а в децибелах она выглядит как десятые доли. В артикулах KADAMM ПЧ-П шумовая температура — последнее число: KADAMM ПЧ-П-3700/4200-60-40 — 40 K, KADAMM ПЧ-П-10700/11700-60-65 — 65 K. Число 60 перед ним — коэффициент усиления, дБ.
Поляризация: «линейный» и «круговой» конвертер
В бытовой технике поляризацию выбирает сам конвертер со встроенным облучателем, отсюда запросы «конвертер спутниковый линейный» или «круговой». У антенны земной станции поляризацию задаёт облучающая система: поляризатор превращает круговую поляризацию в линейную, OMT разводит две ортогональные поляризации по портам, а LNB с волноводным входом крепится к своему порту. Поэтому при выборе LNB важны полоса и фланец, а поляризация решается облучателем.
Выход ПЧ, мощность насыщения и P1dB
Выход ПЧ у серий KADAMM ПЧ-П — разъём N или SMA (50 Ом) либо F (75 Ом), тип указывают при заказе; его подбирают под кабель и вход модема. Выходная мощность насыщения у большинства моделей — не менее 10 дБм, у отдельных исполнений — не менее 0 или 5 дБм. Точка сжатия P1dB — уровень на выходе, при котором усиление падает на 1 дБ от линейного; выше неё растут интермодуляционные искажения. У части моделей C-диапазона P1dB нормирован — не менее 12 дБм. Если рядом работают мощные передатчики или в полосе много несущих, запас по P1dB важнее, чем лишний децибел усиления.
Питание и ток потребления
LNB питается постоянным напряжением 12–18 или 12–24 В — диапазон указан в таблице исполнений. Ток потребления у моделей Ku — от 100 до 450 мА (тип.), у моделей S-, C- и X-диапазонов — 200 мА (тип.). По этим цифрам проверяют, хватит ли источника питания модема, а при диагностике — исправен ли конвертер: ток, сильно отличающийся от табличного, указывает на неисправность или короткое замыкание в кабеле.
Как выбрать BUC
Мощность насыщения и рабочая точка
Мощность BUC определяют из энергетического расчёта линии: какую ЭИИМ нужно получить на спутнике при данном зеркале, потерях в волноводе и запасе на осадки. Главный параметр в карточке — выходная мощность насыщения, то есть наибольшая мощность, которую выдаёт усилитель. Работать в насыщении нельзя: растут интермодуляционные искажения и побочные излучения, поэтому рабочую точку выбирают ниже насыщения, а при нескольких несущих — с большим отступом. Значит, BUC берут с запасом мощности относительно расчётной.
В артикулах KADAMM ПЧ-В последнее число — мощность насыщения в дБм, предпоследнее — коэффициент усиления в режиме малого сигнала, дБ. KADAMM ПЧ-В-5850/6425-58-33 — 33 дБм (2 Вт) и 58 дБ, KADAMM ПЧ-В-14000/14500-75-54 — 54 дБм (250 Вт) и 75 дБ. Ряды мощностей по сериям:
| Серия | Выход, ГГц | Мощность насыщения, Вт (дБм) | Усиление, дБ | Питание |
|---|---|---|---|---|
| KADAMM ПЧ-В-C | 5,85–6,725 | 2–400 (33–56) | 58–75 | 18–36 В пост. тока до 8 Вт; 85–265 В перем. тока для 20–40 Вт; 220 В перем. тока от 100 Вт |
| KADAMM ПЧ-В-Ku | 13,75–14,5 | 3–250 (34–54) | 50–75 | 18–36 В пост. тока, в т. ч. по кабелю ПЧ; 18–55 и 36–72 В пост. тока; 85–265 В перем. тока от 100 Вт |
| KADAMM ПЧ-В-Ka | 29–31 | 3–40 (34–46) | 60–70 | 18–36, 20–60 или 36–72 В пост. тока |
Линейность: IM3 и побочные составляющие
Для передатчика BUC линейность так же важна, как мощность: искажения попадают в соседние стволы спутника. В карточках нормированы интермодуляционные искажения 3-го порядка (IM3) — −25 дБн у серий KADAMM ПЧ-В-C и ПЧ-В-Ka — и побочные составляющие: −55 дБн у ПЧ-В-C, −50 или −55 дБн у моделей ПЧ-В-Ka. Неравномерность усиления задана в полосе: например, у ПЧ-В-Ka — не более 3 дБ в полосе 500 МГц и 4 дБ в полосе 1000 МГц.
Уровень с модема и регулировка ослабления
Усиление BUC в режиме малого сигнала — 50–75 дБ, поэтому выходная мощность почти целиком задаётся уровнем ПЧ с модема. Чтобы не выставлять его на пределе, у серий ПЧ-В-C и ПЧ-В-Ka есть встроенный аттенюатор: 0–20 дБ с шагом 0,1 дБ (у моделей ПЧ-В-Ka мощностью 3 Вт — 0–15 дБ). Мощные модели имеют порт контроля и управления (Ethernet, у Ka — также RS-232 и RS-485), через который снимают состояние и меняют ослабление.
Питание, потребление и масса
Потребляемая мощность растёт быстрее выходной: у KADAMM ПЧ-В-5850/6425-58-33 — 22 Вт при 2 Вт на выходе, у KADAMM ПЧ-В-5850/6425-75-56 — 1800 Вт при 400 Вт, масса — от 1 до 30 кг. Для мощного BUC заранее закладывают сетевой ввод у антенны, сечение кабеля питания и крепление на опоре облучателя; маломощный Ku-конвертер KADAMM ПЧ-В-13750/14500-63-36 (4 Вт) питается 18–36 В постоянного тока прямо по кабелю ПЧ от модема.
Интерфейсы и установка
Со стороны облучателя у конвертеров — волноводный фланец, и он должен совпасть с фланцем порта OMT или диплексера. Типоразмеры волноводов — в статье «Волновод: что это, типоразмеры WR».
| Серия | Сторона облучателя | Сторона модема |
|---|---|---|
| KADAMM ПЧ-П-SCX | WR229, фланец FDM40; WR112, фланец FDM84; у части моделей — коаксиальный N или SMA | ПЧ и опорный 10 МГц: N, SMA (50 Ом) или F (75 Ом) |
| KADAMM ПЧ-П-Ku | WR75, фланец FBM120 | ПЧ и опорный 10 МГц: N, SMA (50 Ом) или F (75 Ом) |
| KADAMM ПЧ-П-Ka | WR42, фланец FBM220 | ПЧ и опорный 10 МГц: N, SMA (50 Ом) или F (75 Ом) |
| KADAMM ПЧ-В-C | WR137, фланец FDM70 | ПЧ и опорный 10 МГц: N (50 Ом) или F (75 Ом); питание — отдельный разъём |
| KADAMM ПЧ-В-Ku | WR75, фланец FBM120 (у части моделей фланец уточняйте у менеджера) | ПЧ: N (50 Ом) или F (75 Ом) |
| KADAMM ПЧ-В-Ka | WR28, фланец FBM320 | ПЧ и опорный 10 МГц: N (50 Ом) или F (75 Ом); питание — отдельный разъём |
Конвертеры рассчитаны на установку под открытым небом: рабочая температура — от −40 °C, у большинства серий −40…+60 °C, относительная влажность в карточках — 0–100 %. Волноводный стык уплотняют, кабели ПЧ заводят снизу с петлёй для стока воды. Между LNB и BUC на одном облучателе нужна достаточная развязка передачи и приёма — её обеспечивает диплексер, а не сам конвертер.
Что указать в запросе на конвертер
- Режим — приём (LNB), передача (BUC) или комплект.
- Полосы приёма и передачи по частотному плану ствола.
- Полоса ПЧ модема и частота гетеродина, если она задана проектом.
- Для LNB — допустимая шумовая температура, число выходов ПЧ, способ переключения поддиапазонов.
- Для BUC — расчётная мощность, число несущих, питание (по кабелю ПЧ, постоянное или сетевое).
- Интерфейсы — фланец облучателя, тип разъёма ПЧ (N, SMA или F), опорный 10 МГц от модема.
Все исполнения собраны в разделе «Конвертеры BUC и LNB»; в таблице каждой серии — частоты, гетеродин, шумовая температура или мощность, питание и габариты моделей.
Серии конвертеров KADAMM
