Диод в качестве дросселя для управляющего сигнала спутникового конвертера(LNB)
Введение
Современные спутниковые системы связи используют множество конвертеров. Понижающий преобразователь с низким уровнем шума (англ. low-noise block downconverter, далее LNB) – это приемное устройство на спутниковых антеннах, используемых для приема сигнала, усиления и транспонирования сигнала в диапазон приёмника.
Не смотря на всё разнообразие таких устройств, способы обеспечения функционирования и управления единообразны. В основном это определенные уровни напряжения питания, а также синусоидальный низко-частный сигнал 22 КГц (англ. Ton 22 KHz).
Инжектор питания (англ. Bias tee) — плата триплексер, обеспечивает ввод постоянной составляющей в высоко-частную линию приёма.
Процесс проектирования и производства опытного образца инжектора питания подразумевает использование катушечного дросселя по линии постоянного тока. Таким образом, классическая схема включает в себя индуктивность весьма большого номинала и размера для частот в районе 22 КГц и ниже. Это могут быть и десятки млГн. Кроме того точный расчет индуктивности для дросселя затруднен наличием сложной системы фильтров для самого канала «LNB-приемник».
Мысль использовать нелинейный элемент — диод Шоттки — в качестве низкочастотного дросселя была скорее случайной или интуитивной, основанной на предположении о неравномерности инерционных свойств полупроводника в разных частотных диапазонах. Однако установка диода Шоттки в линию DC позволило обеспечить сепарацию от линии ввода управляющего сигнала 22 КГц. В дальнейшем для такого же отделения и более высоко-частотной линии — последовательно была добавлена катушка сравнительно небольшой индуктивности и размеров, всего 10 мкГн.
Затем для оценки пропускной способности подобного диода был собран двухполюсник (электрическая схема, имеющая всего два входа/выхода) и подключён к векторному анализатору цепей.
В качестве параметров рассеивания были выбраны диаграммы S21 (коэффициент прямого усиления) и S12 (коэффициент обратного усиления). Таким образом можно оценить свойства прибора с двух направлений.
На диаграмме становится очевидной высокочастотная пропускная способность данного диода.
А на интересующей нас частоте рассеивание максимально:
Однако высокочастотную пропускную способность диода следует связывать с паразитной ёмкостью. Этот параметр варьируется от единиц пФ до нескольких тысяч у диодов, рассчитанных на серьезные токи импульсных выпрямительных схем. Таким образом, сильно утрируя, модель этого диполя соответствует конденсатору, который пропускает постоянный ток. Такая модель конечно полна допущений, но позволяет в общих чертах описать работу этого схемотехнического узла.
К сожалению, векторного анализатора цепей с частотой менее 5 КГц под рукой не оказалось, а исследований на эту тему найдено не было.
Поэтому сказать, как именно изменяется пропускная способность полупроводника в диапазоне от 0 до 5 КГц затруднительно.
В заключение исследуемая схема с диодом и последовательно подключенной индуктивностью проста в исполнении и обеспечивает требуемые условия в минимальных размерах платы. Так же немаловажным остаётся доступность компонентов и простота подбора номиналов в соответствие требуемым значениям тока и напряжения. Перечисленные преимущества могут значительно повлиять на технологичность и рентабельность серийно производимого телекоммуникационного оборудования.
Литература
Журнальный портал ФТИ им. А.Ф. Иоффе 12 августа «Сверхвысокочастотные диоды Шоттки на основе одиночных нитевидных нанокристаллов GaN» К.Ю. Шугуров , А.М. Можаров , Г.А. Сапунов , В.В. Фёдоров , Э.И. Моисеев , С.А. Блохин , А.Г. Кузьменков , И.С. Мухин
