Измерение спутниковых выходных мультиплексоров и циркуляторов в реальных условиях

Векторный анализатор цепей R&S®ZNA обладает динамическим диапазоном, не имеющим аналогов на рынке. Такая чувствительность открывает новые возможности применения, которые раньше были недоступны для векторных анализаторов цепей.

ZNA-measure-satellite-output-multiplexers_ac_5216-3214_49297_02a.jpg

Измерительная задача

Выходные мультиплексоры (OMUX), используемые в полезных нагрузках спутниковой связи, предназначены для объединения различных фильтруемых каналов в общий антенный фидер. Эти устройства на базе волноводов выполняют необходимую фильтрацию для каждой из интересующих полос каналов и поддерживают мощность, как правило, до 300 Вт в диапазонах частот Ku и Ka (нисходящего канала). Канальные фильтры часто содержат функции температурной компенсации, которые улучшают массогабаритные показатели по сравнению с концепциями предыдущего поколения на базе Invar. Ключевой фактор эффективности канала — температурная компенсация, которая существенно зависит от температуры вокруг блока компенсации.

Температуру трудно учесть на этапе анализа.

Кроме того, производительность циркуляторов высокой мощности на уровне 300 Вт в диапазонах Ku и Ka (нисходящего канала) существенно зависит от локальной температуры в феррите. И эту температуру сложно прогнозировать.

До сих пор испытание этих устройств при высоком уровне мощности с целью определения их достоверных АЧХ было невозможным, так как питание на них обычно подается усилителем на лампе бегущей волны (TWTA), который не подходит для быстрого переключения частот. Они обычно испытываются при низком уровне мощности с помощью векторного анализатора цепей, и OMUX или циркулятор нагревается до рассчитанной эффективной температуры для имитации эффекта рассеивания мощности в устройстве.

Недостаток этого метода в том, что сложно рассчитать эффективную однородную температуру, особенно для циркуляторов и канальных фильтров OMUX с температурной компенсацией. В реальности тепло не рассеивается равномерно по всему устройству. Некоторые конструктивные элементы перегреваются, что меняет электрические процессы, которые непросто восстановить.

Решение от компании Rohde & Schwarz

Векторный анализатор цепей R&S®ZNA поддерживает самый широкий динамический диапазон среди всех анализаторов цепей на рынке.

Такая широта диапазона позволяет выполнять реальные измерения S-параметров с использованием ответвителей высокой мощности, которые имеют высокий коэффициент связи.

TWTA в рамках указанной ниже схемы используется для подачи немодулированного входного сигнала высокой мощности в OMUX на необходимой частоте, что обеспечивает необходимое тепловое воздействие. Измерения S-параметров проводятся с помощью волноводных ответвителей высокой мощности. Эти устройства имеют коэффициент связи, который меняется в диапазоне от 50 до 60 дБ. Изменяющийся коэффициент защищает порты анализатора цепей от повреждения из-за высокой мощности, но усложняет задачу для измерительного прибора, так как для отображения передаваемых и отражаемых сигналов необходимо высокое соотношение сигнал/шум (то есть широкий динамический диапазон).

Достижимый динамический диапазон в частотном диапазоне Ku (нисходящего канала) (с использованием полосы измерения 1 Гц)
Достижимый динамический диапазон в частотном диапазоне Ku (нисходящего канала) (с использованием полосы измерения 1 Гц)

Заключение

Непревзойденная широта динамического диапазона векторного анализатора цепей R&S®ZNA дает возможность применения нового метода измерения для испытания волноводных устройств высокой мощности. Теперь можно испытывать такие устройства в условиях, подобных реальным условиям эксплуатации, и изучать эффекты температурной компенсации применительно к частоте.

Настройка испытания OMUX высокой мощности с помощью 4-портового векторного анализатора цепей R&S®ZNA
Настройка испытания OMUX высокой мощности с помощью 4-портового векторного анализатора цепей R&S®ZNA