Что такое BUC (Block Up Converter)?

BUC широко применяются в системах спутниковой связи (CCC) и спутниковых радиолиниях (СРЛ) в передающих трактах для усиления слабых сигналов до необходимой амплитуды(мощности), необходимой для радиосвязи на больших расстояниях. Это устройство, которое в одном корпусе (блоке) совмещает повышающий преобразователь частоты (конвертер) и усилитель и предназначен для преобразования и усиления слабых сигналов, поступающих от модема для передачи на спутник.

Основная задача BUC принять на входе полезный сигнал на низкой промежуточной частоте, который передается по коаксиальному кабелю (обычно в диапазоне L-band: 950–1750 МГц или IF: 70/140 МГц) с модема, повысить его до радиочастоты С, Ku или Ka-диапазона, значительно усилить по мощности и подать на передающий тракт в антенну через волноводный тракт. Поэтому на входе BUC имеет кабельный разъем F или N типа, а на выходе прямоугольный волновод в который поступает уже повышенный по частоте и амплитуде сигнал с другими характеристиками электромагнитного поля.

Основные характеристики BUC

Частотный диапазон (Frequency range, MHz)

Каждый BUC может эффективно работать только в определенном диапазоне частот (frequency range, MHz). При уходе за этот диапазон усилительные свойства резко ухудшаются и повышаются паразитные составляющие спектра, которые приводят к невозможности или резкому ухудшению обработки сигналов. Поэтому каждый BUC рассчитан на работу в определённой полосе частот каждого частотного диапазона (С, Ku, DBS, Ka, Q, V).

P - выходная мощность BUC (W или dBm)

Одной из основных характеристик BUC является P - выходная мощность (Output power, измеряется в Ваттах (W) либо в относительных логарифмических величинах (dB) или в абсолютных dBm).

Широкое распространение получили относительное компактные BUC с выходными мощностями 1,5 W (+31dBm), 2W (+33dBm), 3W (+34dBm), 4W (+36dBm), 6W (+37.8 dBm), 8W (+39dBm), 16W (+42dBm), 25W (+44dBm), 40W (+46dBm) тд до 80-100 W.

Важно понимать, что децибел (дБ или dB) — это относительная логарифмическая единица, которая показывает отношение двух мощностей. Чтобы выразить абсолютную мощность в децибелах, необходимо сравнить её с эталонным уровнем. Для этого используются специальные единицы: дБм (децибел-милливатт). Например, если за эталон взять 1 милливатт (мВт), тогда любая мощность относительно этого уровня может быть найдена через формулу перерасчета : P(дБм или dBm) = 10 * log₁₀( P(мВт) / 1 мВт ).

Проще запомнить: P(дБм или dbM) = 10 * log₁₀( P(Вт) * 1000 ) = 10 * log₁₀( P(Вт) ) + 30 (+30 появляется потому, что 1 Вт = 1000 мВт, а 10*log₁₀(1000) = 30.) Выразим некоторые значения мощностей в Ваттах в эти же значения в децибелл-милливаттах.

Перевод в децибелы позволяет удобно оперировать огромными диапазонами мощностей (от миллионных долей ватта до мегаватт) с помощью простых сложений и вычитаний, что незаменимо при расчёте бюджетов линков в радиосвязи.

Фазовый шум (Phase Noise), дБн/Гц (dBc/Hz)

Это кратковременные случайные флуктуации (дрожание) фазы несущей частоты выходного сигнала BUC. Измеряется: как спектральная плотность мощности фазового шума относительно мощности несущей на заданной отстройке от центральной частоты. Единица: дБн/Гц (dBc/Hz). Пример: -85 dBc/Hz @ 10 kHz означает, что в полосе 1 Гц на отстройке в 10 кГц от несущей, мощность фазового шума на 85 дБ меньше, чем мощность самой несущей. Фазовый шум как бы "загрязняет" радиосигнал, уходящий на спутник и чем он меньше, тем лучше и качественнее BUC. Одним из возможных проявлений высокого фазового шума это невозможность использовать высокоуровневые типы модуляции, вынуждая оператора переходить на более помехоустойчивые, но менее эффективные (например, с QPSK вместо 16APSK). Это снижает пропускную способность канала.

Есть еще и другие харакетристики BUC, но мы перечислили основные, которыминужно руководствоваться при выборе BUC.

Заключение

Усиление BUC основано на использовании усилительных элементов, которые правило, выполнены на твердотельных полупроводниковых элементах – транзисторах. Рассмотрение принципов работы самих усилительных элементов не входит в рамки данной статьи и относится к теме электроники, а не радиосвязи. Технологии изготовления самих полупроводниковых элементов (транзисторов) могут быть разными. Так широкое распространение получила арсенид-галлиевая технология (GaAs), но примерно с 2010 г ее стала замещать другая технология построения твердотельного усилительного элемента, а именно -нитрид-галлиевая (GaN), которая позволяет добиться более лучших показателей работы усилителя, но при этом само производство линейных GaN усилителей несравнимо труднее, чем GaAs.

По мере развития технологии производителям удалось добиться производства высоко линейных усилителей на GaN c равномерной амплитудной характеристикой. Это позволило получить хорошие результаты по уровню внеполосных излучений. Уровень внеполосных излучений не должен превышать -25dBc при отстройке от частоты несущей на величину символьной скорости, т.к. более высокий их уровень приводит к невозможности передавать сигнально-кодовые конструкции (modcod) высокого порядка (8PSK, 16APSK и выше).

Еще до недавнего времени считалось, что выбор усилителя достаточно производить по мощности, соответственно, чем мощнее, тем лучше, но и соответственно дороже, но тогда это было боле менее пропорциональная зависимость. Сейчас же в связи с появлением новых технологий нужен более интегральный подход. Так как количество трафика, передаваемого через системы спутниковой связи, увеличивается, это ведет к необходимости повышения скорости передачи в единицу времени, что в свою очередь повышает требования к порядкам сигнально-кодовых конструкций, определяемых в стандарте DVB-S2. Как мы уже отмечали выше, возможность работы с сигнально-кодовыми конструкциями высоких порядков обусловлено характеристиками бюджета спутниковой радиолинии, на которую напрямую влияют свойства усилителя и его линейность. Поэтому теперь надо обращать внимание не только на такие показатели как мощность, но и уровень внеполосных излучений, линейность АЧХ, проводить анализ энергетического бюджета спутниковой радиолиниии тд.

Форм-факторы BUC могут быть самыми различными. Так, например широкое распространение получили усилители в виде эргономичных блоков уличного исполнения, которые устанавливаются прямо на антенну или рядом с ней. На мировом рынке усилители мощности широко представлены такими производителями, как Actox, Norsat, Nisshinbo Micro Devices, Terrasat, Comtech, Advantech Wireless и др. Со многими компаниями у нас установлены партнерские отношения.

Компания Navtelsat осуществила поставки большого количества BUC и имеет богатый опыт подбора, поставок и консультирования по данному типу активных радиочастотных компонентов.

>>>

Ниже далее в разделе Поставляемое оборудование удобно представлены карточки товаров с оборудованием, относящимся к тематике данной статьи и доступного для заказа и поставки, в разделе Реализованные Проекты можно ознакомиться с проектами, в которых успешно применялось это оборудование, а в разделе Решения и Разработки Вы можете посмотреть кейсы, предложенных компанией Navtelsat  и реализованных на практике решений и разработок по тематике данной статьи.

По любым техническим и коммерческим  вопросам, Вы всегда можете обратиться к нам любым удобным Вам способом. Наш отдел продаж с радостью проконсультирует по вопросам, связанным с приобретением, а технический отдел поможет разобраться с конфигурацией, вникнет в Ваши задачи и предложит оптимальное решение.

<<<>>>

Navtelsat Technical team
+7 (812) 702-12-12