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  • 2022-11-24 09:13
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    背景 港口无线网络建设时间久远、规格复杂,已有窄带、宽带、低频、高频等多种无线网络技术的应用,但多数码头、港口目前都未针对不同的无线技术和业务场景进行有效的频率区分和隔离,存在着“同一频率相互混用”的情况。 这在网络安全和无线电稳定性上存在较大隐患,部分关键性的生产业务和控制数据无法得到可靠保障。这就需要前期通过调研各类无线系统的使用频率记录表、日志等来了解无线使用情况,并需要有一定实施经验和无线电规划能力的工程师来进行无线网络系统的设计。 应用 作为产业互联网解决方案的供应商,深耕于港口行业,需要6GHz以下的宽带无线专网,主要使用无线基站、无线远端站及相关的路由交换设备。在港口场景下,从设备安装的位置上进行划分,基本可以分为港机端、基站端和中心端。通过无线网络将港机上汇聚的视频、数据信号回传至基站端,无线基站通过有线光纤网络再将数据和视频画面实时传输至中控室。 为了实现稳定的信号传输,避免干扰,这就需要进行无线电干扰排查。国基科技通过无线产品自带的软件来进行规划,但这也存在操作较繁琐、范围窄、精度较低等问题。因此,他们需要更便捷精准的方案来实现更高效的信号监测与频率规划。通过使用手持式频谱分析仪,搭配宽频定向天线,能够让现场工程师即便没有无线电相关使用和规划经验,也可以快速进行频率扫描、规划和执行设备安装。虹科手持式频谱仪的电阻式触摸屏便于工程师不脱去施工手套时进行使用。此外,即使是极其微弱的信号也能够被检测到。虹科手持式频谱分析仪能够解决在港口等无线电应用频繁的场景中无线网络相互干扰、规划混乱、在新的无线系统和产品使用时无线频率难以落地的问题,便于现场工程师进行快速扫频、规划、实施,产品高灵敏度和低本底噪声也保障了扫描结果的可靠性。 在港口、油田等行业中,现在通常会自动化码头生产数据、控制数据和视频画面的无线回传。而通过虹科手持式频谱分析仪能够得到准确的扫频结果,并实现合理的频率规划,保障了无线网络的稳定性。精准、便携的手持式频谱分析仪在港口、油田等行业中的无线网络建设提供了可靠保障,是无线网络建设项目中不可或缺的实用工具,在多个项目中都发挥重要作用。
  • 2022-11-10 09:13
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    Ka波段上运行着数据速率最高的最先进卫星通信系统。由于Ka波段频率的传输质量在很大程度上取决于天气条件,因此需要仔细规划和选择合适的系统配置。Ka波段站点分集配置依赖DWDM射频-光纤传输系统和冗余切换单元,虹科可以提供最合适的解决方案,确保最大的系统可靠性和可用性。 介绍 卫星通信系统用于提供包括语音、数据或视频信号在内的多种服务。由于卫星通信系统不依赖于现有的通信基础设施,基本可以实现所有地区的通信,不受偏远地区或地理位置的影响,能有效解决地面网络数据采集和传输过程中覆盖性不足、可靠性弱等痛点,且具有更快的响应速度。 卫星通信一般使用L、S、C、X、Ku和Ka频段,为减小损耗,普遍使用在0.3-10GHz或30GHz附近频段。目前,卫星通信系统在全球部署了点对点和多点拓扑结构,来用于广播、数据、多媒体服务和蜂窝回程。 Ka波段传输 传统的卫星通信以C波段和Ku波段传输频率为基础,而如今的轨道位置高度拥挤,基本上只能通过使用额外的频带来提供额外的带宽。因此,Ka波段卫星受到了高度关注,以应对日益增长的数据传输速率需求。 除了提供额外的频率外,在Ka波段运行的卫星通信系统还具有多种优势。Ka波段的可用频率范围大约是传统C波段和Ku波段的4倍。此外,Ka波段传输通常使用多点波束,即“频率多址”,允许以相同频率同时向多个地理区域传输不同信号(除了多址技术的运用之外,复用技术也很常见)。 Ka波段的高传输频率允许高度集中的点波束和更小的天线,从而在高数据速率下提供经济高效的解决方案。先进的“高通量卫星”(HTS)就是在Ka波段运行,每颗卫星的数据容量超过100GBit/s。 然而,在Ka波段运行的卫星通信系统还面临着一些挑战,需要通过专业设备和成熟的系统配置来应对。恶劣天气条件会严重影响Ka波段传输,特别是对于Ka波段的卫星传输系统,降雨造成的额外大气损耗将超过30dB,在这种情况下,如自适应波形技术或自适应功率控制技术之类的常规衰落余量方法不足以对其进行补偿,而站点分集配置为实现可靠的系统提供了不同解决方案。 Ka波段站点分集 下图显示了Ka波段站点分集配置的示意图。通信系统由两个天线站点建立,一个主天线站点和一个分集天线站点,即备用站点。在恶劣天气条件下,数据流量将切换到分集天线站点。通常,主天线站和分集天线站之间的距离为30-100 km,射频L波段信号通过光纤进行传输。 下图显示了Ka波段站点分集配置的详细示意图。数据中心与主天线站点或备份天线站点之间分别采用双向光链路传输信号,为了在主天线站和分集天线站之间转发L波段信号,采用虹科DEV快速射频切换单元来执行切换操作。由于Ka波段传输系统主要使用时分复用(TDM)信号,因此需要补偿主天线站和分集天线站之间产生的时间延迟。 为了均衡该时间延迟,在与主天线站点的光链路中采用以10 ns为单位的可调时间延迟的光延迟线。为了在数据中心和分集天线站之间桥接足够长的光学距离,采用了光密集波分复用(DWDM)传输系统,该DWDM系统能够在一根光纤上传输多达49个射频信号,从而实现最高数据速率的传输。 双向Ka波段站点分集配置详图 为了进一步提高系统的可靠性和可用性,还可以采用设备冗余。上图显示了数据中心和分集天线站点之间采用1+1冗余配置的双向光链路示意图。以虹科冗余开关为例,射频信号通过一个主模块和冗余发射模块进行转换和传输,并通过一个主模块和冗余接收模块进行接收和转换。在主发射模块或主接收模块发生故障或丢失的情况下,接收端冗余开关切换至备用设备,确保信号传输保持最高的质量和正常运行时间。
  • 热度 2
    2022-10-8 09:54
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    在之前的文章中,我们对特性阻抗进行了介绍,简单明了地介绍了为什么目前统一使用50/75欧姆特性阻抗,并利用实验案例测试特性阻抗。我们将在今天的文章中对与特性阻抗密切相关的 VSWR,反射系数 等概念做进一步介绍与实验验证。 电压驻波比VSWR 首先,我们用一句话来概括什么是VSWR: 一种量化我们与理想阻抗接近程度的方法。 也许现在你认为 "50欧姆 "的电缆特性阻抗这个想法有些道理,你现在是一个 "50欧姆 "系统的狂热追求者。你努力在所有的布线、连接和设备中追求 "完美的50欧姆",并坚持所有的系统都是精确的50欧姆。 好了,现在你面临一个问题,事实上,没有一根同轴电缆、连接器、放大器等是完全准确的50欧姆。并且很令人诧异的一点是,即使在你的设计中阻抗和50欧姆差异很大,但依旧不会看到那么多的性能下降。我们需要一种方法来表达我们的设计和系统中与50欧姆的接近程度,最常见的就是所谓的VSWR,一个听起来很复杂的名字。希望大家在掌握了VSWR的概念后,能更合理地看待你的阻抗应该如何接近理想值。 一根同轴线和一个50MHz的正弦发生器 让我们通过一个例子来研究什么是VSWR。假设你把你的1000英尺长的50欧姆同轴电缆切成20英尺长的段。现在将一端连接到图2中所示的电路中。在图2中,图1中的开关和电池已经被一个50欧姆的电阻和一个产生正弦波的信号源所取代。 图一 图二 我们还将假设系统的 "50欧姆 "是完美的,因为它的行为始终是一个没有寄生电感或电容元素的电阻。我们将把同轴电缆的另一端空置,将正弦波源频率设置为50 MHz。虽然几乎任何频率都可以工作,但50 MHz是测试大多数同轴电缆的最优频率。此时,我们的图2电路正在向 "50欧姆 "同轴电缆的一端提供50MHz的正弦波,而另一端没有连接,会发生什么呢? 正弦波第一次应用于电缆时,就像我们的电流脉冲一样,开始向电缆的开口端 "传播"。当正弦波到达电缆末端时,它 完全 "反射" ,转过身来,直接回到信号源(此时的信号源代表整个信号发生电路,即信号振荡器与50欧姆电阻)上。一旦进入信号源内部,它就会以 热量的形式 "消散" 在信号源内部的50欧电阻中,也许这很难让人相信,但这是事实。 现在我们重复同样的实验,只是将同轴电缆的另一端短路。同样,我们将看到正弦波的完全反射和反射波在发生器内部50欧姆内的总耗散(与上述OPEN情况相比会有相位反转)。因此,如果电缆端开路或短路,我们都会得到应用正弦波的总反射,这被定义为 "无穷大到1 "的VSWR。现在我们在同轴线的末端连接一个 "完美 "的50欧姆电阻。在这种情况下,我们已经以其特性阻抗终止了电缆。应用的正弦波将在这个 终端中完全消散,实现零反射 。我们已经骗过了正弦波;它认为我们的终端只是一条 "无限 "的电缆 。 完美端接的条件是可以获得最低的VSWR,定义为1比1或通常写成1:1。同轴电缆终端的VSWR为1:1,意味着它 完全等于特性阻抗时,我们将从这个终端获得零反射 。当海浪撞击垂直的海壁时,也会出现类似的现象。任何目睹过这种事件的人都会记得,看到海浪涌来,撞到墙上,一个新的海浪就诞生了,再传回海里。撞上合适的渐变海滩的波浪却会消散,很少或没有反射波。你可以说,渐变海滩具有海洋上典型表面波的特征阻抗。 反射系数、回波损耗和失配损耗 反射系数 与此密切相关的一个参数是 反射系数(reflection coefficient) 。这个参数不仅记录了反射波的大小,还记录了它与源波的角度。因为反射系数测量的是反射的幅度和角度,所以它是矢量测量。而VSWR只测量幅度,因此是标量测量。如果反射系数已知,VSWR就可以计算出来,见下文中的表格。该表还显示了如何计算其他参量。 回波损耗 回波损耗(RL,Reflection Loss) 是衡量从负载或终端反射功率的大小。终端或负载越接近 "理想 "特性阻抗,反射功率越低。它以入射功率为基准,以dB表示,通常为负值,表明反射功率低于负载吸收功率。同样,如果RL是已知的,VSWR也可以计算出来,通常低于-15dB的RL被认为是可以接受的。 失配损耗 失配损耗(ML, Mismatch Loss) 表示当信号(正弦波)穿过特性阻抗的明显变化时损失的功率。由于没有一个连接器系统是完美的,因此每个连接处都会有一定的ML。 将75欧姆的终端连接到50欧姆的电缆上 假设你在50欧姆的系统上工作,你需要端接一根开放的同轴电缆,以防止不必要的反射。然而你口袋里只有75欧姆类型的终端,如果你恰好能将它们连接起来,那么此时会发生什么? 首先,75欧姆是非常接近50欧姆的,如果你使用下表的公式,你将计算出 1.5:1的VSWR 。因为我们的终端并不完全是50欧姆,所以一些正弦波或信号会被反射回信号发生器,但不会太多。1.5:1的VSWR是相当可观的,如果你计算反射功率,你会发现它很小,几乎比应用功率低了14dB!许多市售的分立射频放大器(MMICS)几乎没有达到或比1.5:1的VSWR更差。 卫星电视中频电缆运行 下面是另一个真实的例子,说明如何在特性阻抗的 "规则 "上作弊: 卫星电视系统通常在LNA /块下变频器(LNB)后使用75欧姆的同轴电缆。在此安装中,LNB和中频解码器之间需要50英尺长的同轴线。我们希望使用轻巧的50欧姆小同轴线,而不是较重的大直径75欧姆同轴线。这对系统性能有什么影响,或者更准确地说,50欧姆到75欧姆的同轴失配对系统的净影响是什么?下面的表1总结了这个例子和上面讨论的计算结果。 从上表中可以看到,失配损耗小于0.2dB。同样重要的是,在这种情况下,中频解码器接收到的信号已经被降频到一个更低的频率,并在LNB块中 "前期 "有很多增益。这个增益有两个作用,一是在LNB处设置系统的噪声系数,二是对下游反射进行隔离。最终的效果是, 即使由于失配损耗而损失了一些功率,我们也有足够的功率从接收链中的高增益放大器的前部备用 。至于反射信号,LNB的高隔离度可以保护系统不受不利因素的影响。
  • 热度 5
    2022-9-26 17:51
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    特性阻抗 Characteristic impedance 对于理解射频和微波原理来说,没有什么比理解 特性阻抗 的概念更基本。当我们谈论50欧姆电缆或75欧姆电缆时,我们实际上是在说它的特性阻抗是50欧姆、75欧姆等。特性阻抗的解释通常是令人费解的一行说明,然后加上大量的公式和数学论证,这对于初学者或者业外人士是难以理解的,而本文会尽可能的用更直观的语言来解释它。 首先很重要的一点,我们要明白,今天射频/微波系统中通常使用的50或75欧姆系统是一个 "人为 "的任意选择 ,它其实也可以很容易地成为43欧姆或其他数字。物理尺寸确实决定了实用同轴电缆的范围在20到200欧姆之间,而基于 物理尺寸 问题和对 简单运算 需求的同时影响,最终使我们今天看到的特性阻抗值为50和75欧姆(通常)。 同样重要的是要记住,特性阻抗的概念非常广泛,包括所有类型的同轴线、印刷电路线、微带线、带状线、双引线和双绞线。事实上,如果你设计PCB传输线,你可以选择你想要的特性阻抗,而不仅仅是50或75欧姆。 值得注意的是,即使是自由空间本身也有特性阻抗。在自由空间和其他无界介质的情况下,这种阻抗称为 本征阻抗( intrinsic impedance) 。 使用50欧姆同轴电缆的实验 假设有人递给你一卷1000英尺长的同轴电缆,并告知你这是50欧姆的同轴电缆。你决定用你的欧姆表来检查这个 "50欧姆 "的说法。你把欧姆表的一根引线连接到电缆一端的中心导体,另一根连接到外导体,电缆的另一端是开放的。你会惊讶地看到它的读数接近 无限阻抗 ! 为什么它的读数不是50欧姆? 你想知道为什么没有读到50欧姆,你再将内导体与远端的外导体短接,再用电表测量电缆的开口端。现在读数接近 零欧姆 。为什么会这样? 你的仪器没有告诉你电缆是50欧姆的原因是它不能读取 瞬时电压/电流比(V=IR) 。普通欧姆表的内阻很高,欧姆表的任何电容都会与内阻相结合,形成一个非常大的时间常数。这种大的时间常数使得这种类型的仪器不可能做出足够快的反应,以 "看到 "你在连接欧姆表引线的瞬间在同轴线上引入的高速脉冲。 因此不能使用典型的欧姆表来测量特性阻抗。我们不尝试使用欧姆表,而是使用图1的电路,该电路允许我们通过拨动开关产生一个电流脉冲。*(星号)表示希望观察和测量电流的地方。 我们要令开关在DISCHARGE位置上很长一段时间,以确保同轴电缆上没有电压。现在,如果我们将开关拨到CHARGE位置,会发生什么呢?当开关将电池(+)连接到同轴电缆的中心导体时,它就开始给这段同轴电缆 "充电",有点像给电容器充电。然后,我们可以通过将中心导体与屏蔽层或电池负极短路或将开关置于DISCHARGE位置来对电缆进行放电。 因此,通过操作图1中的简单开关,我们可以在同轴电缆上引入一个 "脉冲 "电流。如果你在开关第一次连接到CHARGE的瞬间测量中心导体的电流,你会看到一个脉冲电流将达到最大值Imax=Vbat / Zo,其中Zo是同轴电缆的特性阻抗,因此有时 特性阻抗被称为同轴电缆的浪涌阻抗 。 理想的电容器与理想的同轴电缆充电比较 究竟是什么特性将同轴电缆的冲击电流达限制在上面给出的表达式上?或者换一种说法,为什么同轴电缆不能 "立即 "充电?为了回答这个问题,让我们来研究一下,如果将一个理想的电容器连接到图1的开关电路中时它与同轴电缆的充电方式有什么不同? 从上面的讨论中,我们可以形成一个理想的电路,它与理想的无限长的同轴电缆是分不开的,见图2。 在图二中,我们有两个盒子,1和2。我们无法看到盒子里面的东西,我们能看到和连接仪器的只有1英尺的阻抗为Z欧姆的裸露的同轴电缆。我们的任务是确定盒子里装的是仅仅是一段无限长的同轴电缆,还是一定量的电缆与无限电容与Z欧姆阻抗构成的电路。 在使用欧姆表、电压表、时域反射计、网络分析仪和其他任何我们能拿来测试的东西之后,我们可以看到 测量结果没有任何差异 ,即 二者等效 。 箱子1中装有无限长的同轴电缆,另一个箱子是一小段同轴电缆,电缆内导体和电缆末端的外屏蔽层之间连接着串联RC网络。串联R等于同轴电缆特性阻抗Z欧姆,串联电容为无限电容。这个无限电容的目的是阻断直流电(但通过所有的交流电),以确保简单的(理想的)欧姆表检查将读出无限的电阻,就像方框1中的无限长同轴电缆一样。 100英里),即使使用最好的仪器也很难测量出这两个箱体之间的差异,至少在某些频率段上是如此。 测量同轴电缆阻抗的其他方法 电流浪涌法 不是通常测量同轴电缆特性阻抗的方法,但它是一种可行的方法,具有直观的吸引力。另一种测量同轴电缆特性阻抗的方法是 测量其单位长度的电感和电容 ,L除以C的商的平方根等于特性阻抗,单位是欧姆(不是法拉或亨利)。 为什么不同的电缆有不同的特性阻抗?每根同轴电缆或其他传输介质都有其独特的单位长度的电容和电感。对于同轴电缆来说,这将由同轴电缆的 内/外导体比 和导体间材料的 介电常数 决定。而微带线主要是由 迹线宽度、pc板的介电常数和pc板的厚度 来决定。 总结 特性阻抗作为射频微波中最为基础的知识,本文简单明了的介绍了为什么目前统一使用50/75欧姆特性阻抗,并利用实验案例测试特性阻抗。我们将之后的文章中对与特性阻抗密切相关的VSWR,反射系数等概念做进一步介绍与实验验证,欢迎持续关注。
  • 热度 9
    2015-1-14 09:27
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           日前,广州程星通信科技有限公司在原有技术的基础上,创新性的提出了3D微波技术理念,该技术克服了传统的平面合成损耗高、体积大的缺点,首先将输入的微波信号转换成空间分布的场结构,然后通过分布在空间场内的三维天线阵列将能量传送给场内的三维芯片阵列,再通过一个对称的天线阵列将放大后的信号合成到输出端。由于天线阵列并行分布在空间场内,并不随着单元数量增加而增加,因此保证了很高的合成效率,可以高达90%以上。同时,产品结合了三维分布结构紧凑的优点,充分利用了波导内的空间,实现了模块的小型化。此外,采用3D微波技术开发的功率放大器和变频模块具有体积小,重量轻和效率高等优点,更适合新型卫星通信系统的应用,因此在同类产品中具有明显的优势。3D微波技术的成功运用使得程星通信团队的产品在多项性能指标上都优于各大国际知名品牌。   程星通信3D微波技术采用三维天线阵列技术   空间合成半导体放大器的优势          程星通信的卫星通信产品团队是广东省引入的省级优秀创新团队,由在美国知名企业担任研发核心的国家“千人计划”专家贾鹏程博士领衔,带领多名海归和清华大学的校友,致力于开发基于空间合成技术的卫星通信核心部件。团队掌握完整的核心技术,并且广东省投入上千万进行产业扶植资助,已经自主建设了高端微波功率放大器生产线,产品达到国际领先水平,并且已经为国内多家知名企业所使用,受到广泛好评。         团队领军人是宽带高功率空间合成技术的发明人,其研发的空间合成核心技术为美国知名卫星通信设备供应商所采用,并且迅速成为业界最有竞争力的革命性产品,也使该公司成为微波通信领域最为知名的品牌。程星通信团队为了响应中国建设现代化高科技产业的目标,通过“千人计划”和广东省优秀创新团队等国家级和省级科技扶植项目的指引,在广州组建了卫星通信研发和产业化团队,大力发展全国产化的高端卫星通信产品。
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