Краткая новость по проекту освоения Q / V диапазона радиочастот
Существующая парадигма высокопроизводительных спутников (HTS) направлена на поддержку так называемой «Terabit связности», выдвигая тем самым требования к радикальным изменениям технологий спутниковой связи.
Базовым принципом предполагаемых будущих систем HTS является работа «за пределами частот Ka-диапазона». Группа Q/V диапазонов частот (около 40 ГГц для нисходящей линии связи и 50 ГГц для восходящей линии связи) привлекают непосредственное внимание, так как они предлагают значительно более широкую полосу пропускания линий связи. Более того, Q / V диапазон предлагает выгодные реализации для конкретных сегментов спутниковой связи, требующих высоких скоростей передачи данных, таких как спутниковая связь для авиации.
16 ноября 2016 года стартовал проект QV-LIFT, направленный на разработку аппаратных и программных компонентов для будущего освоения Q / V диапазона радиочастот. Проект продлится около 3 лет, и будет задействовать спутниковый ресурс Q / V диапазона компании Inmarsat на спутнике Alphasat (Inmarsat-4A F4).
Наземная система QV-LIFT включает в себя существующие и действующие земные станции, принадлежащие Итальянскому Космическому Агентству, в также новые строящиеся системы. Новые системы состоят из мобильного терминала TX / RX и более крупная стационарная станция, полностью разработанная консорциумом проекта.
В настоящее время консорциум разрабатывает основные базовые блоки для данных спутниковых систем:
| Малошумящий MMIC усилитель V-диапазона |
| Твёрдотельный усилитель мощности SSPA V диапазона |
| BUC V-диапазона |
| LNB в Q-диапазоне |
| Приёмопередающие антенны Q/V-диапазонов для мобильных терминалов |
| Приёмопередающие антенны Q/V-диапазонов для стационарных станций |
| Системы позиционирования и трекинга для мобильных и стационарных антенн |
Для реализации вышеуказанного оборудования, необходимо использование современных и высокотехнологичных технологий в частности, MMIC основаны на недавно представленной компанией OMMIC технологии GaN для которой передача мощности осуществляется через металлический волноводный делитель/сумматор для обеспечения SSPA высокой мощности.
LNB разрабатываются на основе малошумящего GaAs LNA производимого компанией OMMIC.
Для мобильного терминала используются двухзеркальные антенны со смещением в осевом направлении. Основная задача проектирования данных антенн, является увеличение эффективности её апертуру более чем 70%, что обеспечивает хорошую производительность как в восходящей, так и в нисходящей линии связи.
Для фиксированной станции используются антенны с отражателем диаметром 1,5 метра.
Из-за необходимости работы в высоком частотном диапазоне, антенны требуют высокоточных систем наведения. По этой причине консорциум разрабатывает две системы наведения, 3ёх осевую для антенны мобильного терминала и 2-осевую для фиксированной антенны 1,5 м.
- SSPA, BUC и LNB
| Ширина полосы пропускания | 47,2 – 50,2 ГГц |
| Выходная мощность P2dB | 37 дБм (5 Вт) |
| Выходная мощность PSat | 39 дБм (8 Вт) |
| Коэффициент усиления | >16 дБ |
| Неравномерность АЧХ | +-1,5 дБ |
| Эффективность | 20% |
MMIC реализуется на процессоре Ommic D01GH - 100 нм, а также 60-нм D006GH.
Результаты моделирования усиления, выходной мощности, мощности питания и эффективности показана на рисунке ниже для трех уровней компрессии (1 дБ, 2 дБ, 3 дБ).
Общая структура BUC показана на рисунке ниже. Ожидаемое общее усиление остается близким к 60 дБ, а целевое значение выходной мощности составляет 15 Вт. Для BUC используется коаксиальный вход и выход WR22. Размеры BUC’а около 200 мм X 75 мм X 50 мм.
На рисунке показана диаграмма излучения антенны 45 см на частотах 37,5 ГГц (RX) и 48,5 ГГц (TX).
Аналогичные результаты достигаются для антенны 60 см, которая показывает 45,9 дБ в RX и 47,7 дБ в TX.
1,5 м антенна в настоящее время находится в стадии разработки, но предварительные результаты показывают значение КИП около 60%, которого уже достаточно, чтобы закрыть требуемый бюджет линии связи благодаря большему размеру антенны.
Параметры мобильной антенны
| Скорость мониторинга: ≤ 30 град/с |
| Скорость поворота: ≤ 30 град/с |
| Скорость поворота в вертикальной плоскости: ≤ 30 град/с |
| Ускорение при мониторинге : ≤ 40 град/с ² |
| Ускорение в повороте: ≤ 40 град/с ² |
| Ускорение в вертикальной плоскости: ≤ 40 град/с ² |
| Скорость по широте (Vx): ≤ 250 м/с |
| Скорость по долготе (Vy): ≤ 30 м/с |
| Вертикальная скорость (Vz): ≤ 50 м/с |
| Ускорение по широте: ≤ ± 15 м/с² |
| Ускорение по долготе: ≤ ± 15 м/с² |
| Ускорение в вертикальном направлении: ≤ ± 20 м/с² |
Параметры фиксированной антенны
| Оси моторизации | 2+1 (азимут, элевация + угол места) |
| Погрешность наведения | < 0.1° |
| Диапазон по азимуту | 0° ÷ 360° |
| Диапазон по элевации | 0° ÷ 90° |
| Диапазон по углу места | -90° ÷ +90° |
4. Выводы
QV-LIFT - это проект, финансируемый ЕС в рамках программы H2020, целью которого является реализация всех программных и аппаратных блоков для наземного сегмента для будущих спутниковых линий диапазона Q / V.
В этой статье мы представлены существующие аппаратные разработки, которые включают блоки РЧ и слежения и системы наведения.
В настоящее время данная технология развивается и многие компании представляют свои наработки в Q/V диапазоне и в скором времени, его использование, мы надеемся, будет повсеместным.