T/R modul

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání
T/R modul

T/R moduly sú vysielacie-prijímacie moduly a sú súčasťou systému aktívnych fázovaných antén.

Hlavné funkcie T/R modulu sú:

  • zosilniť výkon vysielaného signálu na požadovanú hodnotu vyžarovaného výkonu
  • zabezpečiť kontrolu riadenia smeru vyžarovania

T/R modul tiež určuje šumové číslo systému pre príjem.

Opis[upraviť | upraviť zdroj]

História T/R modulov siaha do sedemdesiatych rokov dvadsiateho storočia, záujem o vývoj týchto modulov bol a stále je hlavne zo strany ozbrojených síl z dôvodu ich využitia hlavne vo vojenských aplikáciách. T/R moduly však museli čakať na svoju praktickú realizáciu až do príchodu GaAs monolitických mikrovlnných integrovaných obvodov, ktoré sa objavili začiatkom osemdesiatych rokov dvadsiateho storočia.

T/R moduly sú dimenzované tak, aby vyhovovali štruktúre a veľkosti mriežky vnútri fázovanej antény. Moduly musia byť od seba vzdialené o polovicu vlnovej dĺžky, napríklad pri 10 GHz je to 1,5 cm. Veľkosť T/R modulu je závislá na frekvencii. T/R modul, ktorý je na obrázku má napríklad rozmery: 64,5 x 13,5 x 4,5 mm. Kľúčovým je rozmer 13,5 mm. To je polovica vlnovej dĺžky pre frekvenciu 11 GHz, z toho môžeme predpokladať, že pracovná frekvencia je niekde blízko tejto hodnoty. Fázované antény pracujú na rôznych frekvenciách, ale klasický rádiolokátor pracuje vo frekvenčnom pásme X, preto sú T/R moduly pre toto pásmo dimenzované a aj v tomto pásme pracujú.

Cena klasického T/R modulu pre vysokovýkonovú fázovanú anténu vo frekvenčnom pásme X sa pohybuje okolo 1000 amerických dolárov. Keďže T/R modulov je na fázovanej anténovej sústave väčšie množstvo, cenová dostupnosť, alebo skôr nedostupnosť, bráni masovejšiemu zavádzaniu tejto technológie. Aby sa T/R moduly dostali ľahšie k spotrebiteľom, dala by sa ich cena znížiť, ale namiesto GaAs monolitických mikrovlnných integrovaných obvodov by sa použili kremíkové.

T/R modul je obyčajne hermeticky uzavretý z dôvodu jeho dlhšej životnosti a správnej činnosti. Materiál krytu T/R modulu sa vyberá s prihliadnutím na koeficient tepelnej rozťažnosti materiálov použitých vnútri T/R modulu a tými sú napr. GaAs, kremík a rôzne keramické materiály. To sa odráža aj na cene tejto technológie.

Prvky blokového diagramu T/R modulu[upraviť | upraviť zdroj]

Blokový diagram T/R modulu
  • Duplexer – je anténový prepínač. Umožňuje prepínanie medzi vysielaním a prijímaním signálu. Môže to byť napríklad feritový cirkulátor. V tomto prípade môže byť duplexer umiestnený aj mimo T/R modulu.
  • Isolator – predstavuje prispôsobené vedenie z dôvodu zabráneniu vzniku stojatých vĺn na vedení.
  • Limiter – Obmedzovač bráni poškodeniu nízkošumového zosilňovača počas vysielania, ale často má aj inú funkciu. Zabezpečuje nepriepustnosť cirkulátora v prijímacej trase počas vysielania, pre signál odrazený od antény. Túto funkciu plní dióda.
  • Low noise amplifier (LNA) – Nízkošumový zosilňovač určuje šumové číslo systému, ktoré musí byť čo najmenšie, aj keď naňho vplývajú straty medzi anténou a nízkošumovým zosilňovačom. Z dôvodu maximálnej citlivosti T/R modulu, sú nízkošumový zosilňovač a výkonový zosilňovač umiestnené čo najbližšie k anténe, aby sa minimalizovali straty na vedení.
  • Phase shifter – Fázový posunovač určuje prírastok fázy každému elementu, čo vychyľuje vyžarovaciu charakteristiku do požadovaného smeru, čo nie je jednoduchou úlohou a na rýchle a presné riadenie vychýlenia je potrebný počítač. Pretože fázový posuv je potrebný pre vysielanie aj príjem, je fázový posunovač obyčajne umiestnený v spoločnej trase.
  • High-power amplifier – Vysokovýkonný zosilňovač je najväčšia a najdrahšia časť T/R modulu. Je to tiež primárny zdroj neužitočného tepla, čo treba brať do úvahy. Výkonový zosilňovač je tvorený dvoma integrovanými obvodmi, ktoré sú spojené tzv. Wilkinsonovým väzobným členom.
  • Attenuator – Atenuátor je pasívny útlmový článok. Jeho úlohou je znížiť signál z antény na takú úroveň, pri ktorej nevznikajú intermodulačné produkty alebo sú potlačené na prijateľnú úroveň. Signál sa v atenuátore upraví tak, aby bol vhodný pre ďalšie spracovanie, t. j. utlmí sa v prípade vysokej úrovne vstupného napätia. Naopak, ak zoslabenie nie je potrebné, atenuátor sa môže vyradiť. V T/R module sa používa digitálny atenuátor.
  • Built – in test – T/R modul má obyčajne nejakú formu zabudovaného testu = built- in test (BITE), ktorý kontroluje správnu činnosť T/R modulu. Kontrolovať každú súčiastku modulu je nemožné, ale najviac poruchovou súčiastkou je výkonový zosilňovač a to kvôli jeho prehrievaniu. Preto sleduje BITE práve túto súčiastku a umiestňuje sa medzi výkonový zosilňovač a cirkulátor.

Zdroj[upraviť | upraviť zdroj]