Датчик орторежима - Orthomode transducer

Преобразователь орторежима, VSAT K_ты группа

Наружный блок, включает кормить рог, ОМТ, LNB и BUC

Преобразователь ортомод (Портензейн, Франция)

Датчик орторежима, вертикальная и горизонтальная полярность

Антенная сторона ОМТ

An датчик орторежима (OMT) это волновод компонент. Обычно его называют поляризационный дуплексор. Преобразователи орторежима служат для объединения или разделения двух ортогонально поляризованный тракты СВЧ-сигнала.^[1] Один из путей образует восходящий канал, который передается по той же волновод как тракт принятого сигнала, или нисходящий канал дорожка. Такое устройство может быть частью VSAT питание антенны или земной микроволновое радио подача; например, OMT часто используются с кормить рог для выделения ортогональных поляризаций сигнала и для передачи сигналов передачи и приема в разные порты.^[2]

Применение VSAT и спутниковых земных станций

За VSAT модемы пути передачи и приема расположены под углом 90 ° друг к другу, или, другими словами, сигналы ортогонально поляризованный по отношению друг к другу. Этот ортогональный сдвиг между двумя путями прохождения сигнала обеспечивает изоляцию примерно 40 дБ в K_ты группа и K_а группа диапазоны радиочастот.

Следовательно, это устройство играет важную роль в качестве соединительного элемента наружного блока (ODU) VSAT модем. Защищает передний элемент ресивера ( малошумящий блочный преобразователь, LNB) от перегорания мощностью выходного сигнала, формируемого блокировать конвертер (BUC). BUC также подключен к кормить рог через волноводный порт соединительного устройства OMT.

Ортомод преобразователи используются в двухполяризованных Терминалы с очень малой апертурой (VSAT) в малонаселенных районах, антенны радара, радиометры, и каналы связи. Обычно они подключаются к понижающему преобразователю антенны или LNB и к Усилитель высокой мощности (HPA) прикреплен к передающему антенна.

Где есть две поляризации радиосигналов (По горизонтали и вертикали), передаваемый и принимаемый радиосигнал к антенне и от антенны называется «ортогональным». Это означает, что плоскости модуляции двух волн радиосигнала расположены под углом 90 градусов друг к другу. Устройство OMT используется для разделения двух сигналов одинаковой частоты, высокой и низкой мощности. Защитное разделение важно, так как передатчик может серьезно повредить очень чувствительный низковольтный (мкВ) входной усилитель приемника на антенне. .

Сигнал передачи восходящей линии связи относительно высокой мощности (1, 2 или 5 Вт для обычного оборудования VSAT), исходящий от BUC (блокировать конвертер), и мощность принимаемого сигнала очень низкой мощности (мкВ), исходящая от антенны (антенны) к блоку приемника LNB, в данном случае под углом 90 ° друг к другу, оба связаны вместе в фокусе рупора. -точка параболической антенны. Устройство, которое объединяет пути восходящего и нисходящего каналов, которые расположены под углом 90 ° друг к другу, известно как датчик ортогонального режима. OMT.

В VSAT K_ты группа рабочего случая, типичный OMT ORTHOMODE преобразователь обеспечивает дБ изоляции 40 между каждым из подключенных радио портов к облучателю, которая обращена к параболическим антеннам отражателя (40 дБ означают, что только 0,01% от выходной мощности передатчика является кроссом-подаются в направляющем порт волны приемника) .The Порт, обращенный к параболическому рефлектору антенны, представляет собой порт с круговой поляризацией, так что легко достигается связь входящего и исходящего радиосигнала по горизонтальной и вертикальной полярности.

Изоляция 40 дБ обеспечивает существенную защиту очень чувствительного усилителя приемника от выгорания из-за относительно мощного сигнала передающего устройства. Дальнейшая изоляция может быть получена посредством селективной радиочастотной фильтрации для достижения развязки 100 дБ (100 дБ означает, что только 10⁻¹⁰ часть выходной мощности передатчика подается в волноводный порт приемника).

На втором изображении показаны два типа наружных блоков: блок Hughes мощностью 1 Вт и составная конфигурация BUC / OMT / LNB мощностью 2 Вт. Эндрю, шведская микроволновая печь единицы.

Следующие изображения показывают Портензейн и Хиршманн K_ты Конфигурация полосы, которая выделяет горизонтальные, вертикальные и круговые поляризованные волноводные порты, которые присоединяются к элементам Feed-Horn, LNB или BUC наружного блока.

Наземная микроволновая печь

Преобразователь орто-режима также является компонентом, обычно используемым в наземных сетях большой емкости. микроволновое радио ссылки. В этой схеме две параболические отражательные тарелки работают в двухточечном микроволновом радиотракте (от 4 ГГц до 85 ГГц) с четырьмя радиомодулями, по два на каждом конце. На каждой тарелке Т-образный преобразователь орто-режима установлен в задней части источника питания, разделяя сигнал от источника на два отдельных радиоприемника, один из которых работает с горизонтальной полярностью, а другой - с вертикальной полярностью. Такое расположение используется для увеличения совокупной пропускной способности данных между двумя антеннами на микроволновом тракте точка-точка или для обеспечения отказоустойчивого резервирования. Некоторые типы наружных микроволновых радиоприемников имеют встроенные преобразователи орто-режима и работают в обеих полярностях от одного радиоблока, выполняя подавление кросс-поляризационных помех (XPIC В качестве альтернативы преобразователь орторежима может быть встроен в антенну и позволять подключать к антенне отдельные радиомодули или отдельные порты одного и того же радиомодуля.

CableFree 2 + 0 XPIC Microwave Link, показывающий OMT и два ODU, подключенных к портам полярности H и V

Характеристика

Преобразователь ортогонального режима может быть смоделирован как устройство с 4 портами, 2 из которых (H и V) представляют порты с одной поляризацией, а остальные (h, v) воплощены в виде вырожденных режимов в порте с двойной поляризацией.

В параметры рассеяния можно собрать в матрицу рассеяния 4 × 4 ${\displaystyle {\boldsymbol {S}}}$, который симметричный для взаимный OMT (т.е. не включая циркуляторы, изоляторы или же активные компоненты ), оставляя 10 независимых членов для обычного устройства с потерями:

${\displaystyle {\boldsymbol {S}}={\begin{bmatrix}S_{HH}&S_{HV}&S_{Hh}&S_{Hv}\\S_{HV}&S_{VV}&S_{Vh}&S_{Vv}\\S_{Hh}&S_{Vh}&S_{hh}&S_{hv}\\S_{Hv}&S_{Vv}&S_{hv}&S_{vv}\end{bmatrix}}}$

Из этих:

• 4 (${\displaystyle S_{HH}}$, ${\displaystyle S_{VV}}$, ${\displaystyle S_{hh}}$, ${\displaystyle S_{vv}}$) представляют собой условия внутреннего отражения 4 портов, относящиеся к обратные потери когда все порты закрыты на идеальные нагрузки, равные волновому сопротивлению порта;
• 2 (${\displaystyle S_{Hh}}$, ${\displaystyle S_{Vv}}$) являются основными условиями прямой передачи (от каждого порта с одной поляризацией к соответствующему режиму порта с двойной поляризацией);
• 2 (${\displaystyle S_{Hv}}$, ${\displaystyle S_{Vh}}$) представляют кроссполяризационную дискриминацию (XPD): от каждого порта с одной поляризацией до предположительно изолированного режима на порте с двойной поляризацией;
• 2 (${\displaystyle S_{HV}}$, ${\displaystyle S_{hv}}$) моделируют условия изоляции (иногда называемые межпортовой изоляцией, IPI): между двумя однополяризованными портами и между двумя ортогональными режимами на двухполяризованном порте.

Идеальный OMT демонстрирует идеальное соответствие (нулевые члены на диагонали), унитарные члены прямой передачи, бесконечные XPD и изоляцию (нулевые соответствующие параметры рассеяния):

${\displaystyle {\boldsymbol {S}}={\begin{bmatrix}0&0&1&0\\0&0&0&1\\1&0&0&0\\0&1&0&0\end{bmatrix}}}$

Определение характеристик изготовленного OMT (рассматриваемого как тестируемое устройство, DUT) обычно является деликатным вопросом как по механическим, так и по теоретическим причинам.

Концептуально, если в составе измерительной установки доступен идеальный ОМТ, часто называемый «золотой образец», его порт с двойной поляризацией можно подключить к его аналогу на ИУ, в результате чего получится эквивалентное устройство с 4 портами и 4 модулями с одной поляризацией. порты. Идеальный OMT разделяет две поляризации на двухполяризованном порте на два стандартных однополяризованных порта, и такое расположение позволяет напрямую измерять все параметры рассеяния ИУ (либо с помощью 4-портового векторный анализатор цепей (ВАЦ) или двухпортовый с двумя однополяризованными нагрузками, используемыми в нескольких комбинациях).

Такая идеальная установка подвержена только механическим неопределенностям, связанным с физическим размещением и выравниванием портов с двойной поляризацией. Простой угол перекоса ${\displaystyle \epsilon }$ вводит искусственный путь от каждой поляризации к противоположной, пропорциональной ${\displaystyle \sin {\epsilon }}$. Поэтапное сочетание протечек ${\displaystyle S_{Vh}}$ (или же ${\displaystyle S_{Hv}}$) из-за XPD DUT и этой искусственной потери ${\displaystyle \sin {\epsilon }}$ - фактическая внешняя измеряемая величина. Если при правильной фазовой рекомбинации два вклада имеют тенденцию нейтрализовать друг друга, фактическое измеренное значение XPD может возрасти до бесконечности (возможно, только если ${\displaystyle |S_{Vh}|=|\sin \epsilon |}$), что приводит к огромной ошибке оценки.

В зависимости от ожидаемого XPD ИУ следует ввести механические контрмеры, чтобы гарантировать, что искусственной неопределенностью измерения можно пренебречь.

Однако любое отклонение от этой идеальной установки вносит ошибки и неточности.

Если вместо идеального ОМТ имеется согласованная нагрузка с двойной поляризацией, это позволяет проводить измерения 2 × 2 от портов с одной поляризацией, что дает только 2 члена отражения (${\displaystyle S_{HH}}$ и ${\displaystyle S_{HH}}$) и один IPI (${\displaystyle S_{HV}}$). Другие измерения, нацеленные на получение оценок других параметров рассеяния ИУ, включают порт с двойной поляризацией и требуют дополнительных компонентов, таких как переходы с двойной поляризации на однополяризованные или конусность, которые часто не совпадают по крайней мере на одном из двух поляризации: это создает нежелательные отражения, которые распространяются через OMT и объединяются в портах векторного анализатора цепей, что препятствует прямым измерениям. Эти проблемы усугубляют механические факторы и увеличивают неопределенность в процедуре измерения.

В связи с растущим спросом на каналы передачи данных с высокой пропускной способностью использование двойной поляризации стимулировало исследования в области проектирования и определения характеристик OMT для преодоления практических трудностей. Литература по моделированию и практическому описанию ОМТ состоит из работ академических организаций, таких как Национальный исследовательский совет (Италия),^[3] Политехнический университет Марке и Европейское космическое агентство ^[4] а также промышленными командами, такими как CommScope ^[5] и Siae Microelettronica ^[6] с немедленным влиянием на продукцию для современных систем связи с двойной поляризацией, например, в наземная микроволновая печь обратный рейс.

Смотрите также

• Волновод (электромагнетизм)
• Кормовой рог

Рекомендации

1. "датчик ортофотоплана". Институт телекоммуникационных наук. 1996-08-23. Получено 2013-06-29.
2. Бартлетт, Майк (2010). "ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ". SAS Ltd. Получено 2013-06-29.
3. Peverini, O .; Tascone, R .; Olivieri, A .; Баралис, М .; Orta, R .; Вироне, Г. (2003). «Процедура микроволнового измерения для полной характеристики преобразователей в ортогональном режиме». Протоколы IEEE по теории и методам микроволнового излучения. 51 (4): 1207–1213. Bibcode:2003ITMTT..51.1207P. Дои:10.1109 / TMTT.2003.809629.
4. Morini, A .; Гульельми, М .; Фарина, М. (2013). «Методика измерения обобщенной матрицы рассеяния сверхмодовых волноводных устройств». Протоколы IEEE по теории и методам микроволнового излучения. 61 (7): 2705–2714. Bibcode:2013ITMTT..61.2705M. Дои:10.1109 / TMTT.2013.2265683.
5. Сайм, Джим (26 августа 2014 г.). «Назад к основам микроволновых систем: кросс-полярная дискриминация». Получено 6 декабря 2016.
6. Олдони, Маттео; Тресольди, Дарио (2016). Дешевый метод для точной характеристики преобразователей орторежима. Дайджест симпозиума IEEE Microwave Symposium (MTT). Дои:10.1109 / MWSYM.2016.7538836.

внешняя ссылка

• Специальное обучение VSAT, демонстрирующее использование датчика орторежима (OMT):
  • Видео-презентация руководства по установке VSAT с описанием датчика орторежима (OMT)