Un transductor de ortomodo ( OMT ) es un componente de guía de ondas . Se le conoce comúnmente como duplexor de polarización . Los transductores de ortomodo sirven para combinar o para separar dos trayectorias de señales de microondas polarizadas ortogonalmente . [1] Una de las rutas forma el enlace ascendente , que se transmite a través de la misma guía de ondas que la ruta de la señal recibida o la ruta del enlace descendente . Tal dispositivo puede ser parte de una alimentación de antena VSAT o una alimentación de radio de microondas terrestre ; por ejemplo, los OMT se utilizan a menudo con un cuerno de alimentación para aislar polarizaciones ortogonales de una señal y transferir señales de transmisión y recepción a diferentes puertos. [2]
Aplicaciones de estaciones terrenas de satélite y VSAT
Para los módems VSAT, las rutas de transmisión y recepción están a 90 ° entre sí, o en otras palabras, las señales están polarizadas ortogonalmente entre sí. Este desplazamiento ortogonal entre las dos rutas de señal proporciona aproximadamente un aislamiento de 40 dB en las bandas de radiofrecuencia de la banda K u y la banda K a .
Por lo tanto, este dispositivo cumple una función esencial como elemento de unión de la unidad exterior (ODU) de un módem VSAT . Protege el elemento frontal del receptor (el convertidor de bloque de bajo ruido , LNB) del desgaste por la potencia de la señal de salida generada por el convertidor de bloque (BUC). El BUC también está conectado a la bocina de alimentación a través de un puerto de guía de ondas del dispositivo de unión OMT.
Los transductores de ortomodo se utilizan en terminales de muy pequeña apertura (VSAT) de polarización dual , en áreas escasamente pobladas, antenas de radar , radiómetros y enlaces de comunicaciones. Por lo general, están conectados al convertidor descendente de la antena o LNB y al amplificador de alta potencia (HPA) conectado a una antena transmisora .
Siempre que haya dos polarizaciones de señales de radio (horizontal y vertical) , se dice que la señal de radio transmitida y recibida hacia y desde la antena es "ortogonal". Esto significa que los planos de modulación de las dos ondas de señales de radio forman ángulos de 90 grados entre sí. El dispositivo OMT se utiliza para separar dos señales de igual frecuencia, de potencia de señal alta y baja. La separación de protección es esencial, ya que la unidad transmisora dañaría seriamente la unidad amplificadora del receptor frontal de microvoltaje (µV) muy sensible de la antena.
La señal de transmisión del enlace ascendente, de potencia relativamente alta (1, 2 o 5 vatios para equipos VSAT comunes) que se origina en BUC (convertidor de bloqueo) , y la potencia de señal recibida de muy baja potencia (µV) que proviene de la antena. (antena) a la unidad receptora del LNB, en este caso están en un ángulo de 90 ° entre sí, ambos están acoplados en el punto focal de la bocina de alimentación de la antena parabólica. El dispositivo que une las rutas de enlace ascendente y descendente, que están a 90 ° entre sí, se conoce como transductor de modo ortogonal OMT .
En el caso de funcionamiento de la banda VSAT K u , un transductor Orthomode OMT típico proporciona un aislamiento de 40 dB entre cada uno de los puertos de radio conectados a la bocina de alimentación que mira hacia el reflector de plato parabólico (40 dB significa que solo el 0.01% de la potencia de salida del transmisor se alimenta de forma cruzada en el puerto de guía de ondas del receptor). El puerto que mira al reflector parabólico de la antena es un puerto de polarización circular para que el acoplamiento de polaridad horizontal y vertical de la señal de radio entrante y saliente se logre fácilmente.
El aislamiento de 40 dB proporciona una protección esencial para el amplificador receptor muy sensible contra el quemado de la señal de relativamente alta potencia de la unidad transmisora. Puede obtenerse un mayor aislamiento mediante un filtrado selectivo de radiofrecuencia para lograr un aislamiento de 100 dB (100 dB significa que solo una fracción de 10-10 de la potencia de salida del transmisor se alimenta de forma cruzada en el puerto de guía de ondas del receptor).
La segunda imagen muestra dos tipos de unidades exteriores, una unidad Hughes de 1 vatio y una configuración compuesta de una unidad de microondas sueca BUC / OMT / LNB Andrew de 2 vatios .
Las siguientes imágenes muestran una configuración de banda K u de Portenseigne & Hirschmann , que resalta la horizontal, la vertical, y los puertos de guía de onda polarizados circulares que se unen a los elementos Feed-horn, LNB o BUC de una unidad exterior.
Microondas terrestre
Un transductor de modo orto también es un componente que se encuentra comúnmente en enlaces de radio de microondas terrestres de alta capacidad . En esta disposición, dos platos reflectores parabólicos operan en una ruta de radio de microondas de punto a punto (4 GHz a 85 GHz) con cuatro radios, dos montados en cada extremo. En cada plato, se monta un transductor orto-modo en forma de T en la parte posterior de la alimentación, que separa la señal de la alimentación en dos radios separadas, una operando en polaridad horizontal y la otra en polaridad vertical. Esta disposición se utiliza para aumentar el rendimiento de datos agregados entre dos platos en una ruta de microondas de punto a punto, o para la redundancia de tolerancia a fallas. Ciertos tipos de radios de microondas para exteriores tienen transductores de ortomodo integrados y operan en ambas polaridades desde una sola unidad de radio, realizando cancelación de interferencia de polarización cruzada ( XPIC ) dentro de la propia unidad de radio. Alternativamente, el transductor ortomodo puede estar integrado en la antena y permitir la conexión de radios separadas, o puertos separados de la misma radio, a la antena.
Caracterización
Un transductor de modo orto puede modelarse como un dispositivo de 4 puertos, 2 de estos (H y V) representan los puertos de polarización única y los restantes (h, v) incorporados por los modos degenerados en el puerto de polarización dual.
Los parámetros de dispersión se pueden recopilar en una matriz de dispersión de 4 × 4, que es simétrico para un OMT recíproco (es decir, sin incluir circuladores , aisladores o componentes activos ), lo que deja 10 términos independientes para un dispositivo con pérdida general:
De estos:
- 4 (, , , ) representan los términos de reflexión intrínsecos de los 4 puertos, relacionados con la pérdida de retorno cuando todos los puertos están cerrados sobre cargas ideales iguales a la impedancia característica del puerto;
- 2 (, ) son los principales términos de transmisión directa (desde cada puerto de polarización única hasta el modo correspondiente en el puerto de polarización dual);
- 2 (, ) representan la discriminación de polarización cruzada (XPD): desde cada puerto de polarización única hasta el modo supuestamente aislado en el puerto de polarización doble;
- 2 (, ) modelan los términos de aislamiento (a veces denominado aislamiento entre puertos, IPI): entre los dos puertos de polarización única y entre los dos modos ortogonales en el puerto de polarización dual.
Un OMT ideal exhibe una coincidencia perfecta (términos nulos en la diagonal), términos de transmisión directa unitaria y XPD infinito y aislamiento (parámetros de dispersión correspondientes nulos):
La caracterización de un OMT fabricado (considerado el dispositivo bajo prueba, DUT) suele ser un asunto delicado por razones tanto mecánicas como teóricas.
Conceptualmente, si un OMT ideal está disponible como parte de la configuración de medición, a menudo llamado "muestra dorada", su puerto de polarización dual se puede conectar a su contraparte en el DUT, lo que resulta en un dispositivo equivalente de 4 puertos con 4 de polarización única puertos. El OMT ideal divide las dos polarizaciones en el puerto de polarización dual en dos puertos de polarización simple estándar y dicha disposición permite la medición directa de todos los parámetros de dispersión del DUT (ya sea mediante el uso de un analizador de red vectorial de 4 puertos (VNA) o uno de 2 puertos con 2 cargas monopolarizadas utilizadas en varias combinaciones).
Esta configuración ideal solo es propensa a las incertidumbres mecánicas relacionadas con la ubicación física y la alineación de los puertos de doble polarización. Un simple ángulo de desalineación introduce un camino artificial desde cada polarización a la opuesta proporcional a . La combinación fasorial de la fuga (o ) debido a los XPD de DUT y esta pérdida artificial es la cantidad medida externa real. Si, mediante la recombinación de fase adecuada, las dos contribuciones tienden a cancelarse entre sí, la XPD medida real puede aumentar hasta el infinito (solo es posible si), lo que resulta en un gran error de estimación.
Dependiendo de la XPD esperada del DUT, deben introducirse contramedidas mecánicas para garantizar que se pueda despreciar la incertidumbre de medición artificial.
Sin embargo, cualquier desviación de esta configuración ideal introduce errores e incertidumbres.
Si está disponible una carga adaptada de polarización dual en lugar del OMT ideal, esto permite mediciones de 2 × 2 desde los puertos de polarización única, produciendo solo 2 de los términos de reflexión ( y ) y un IPI (). Otras mediciones destinadas a obtener estimaciones de los otros parámetros de dispersión del DUT involucran el puerto de polarización dual y requieren componentes adicionales, como transiciones o conicidades de polarización dual a polarización simple, que a menudo no coinciden en al menos uno de los dos polarizaciones: esto crea reflejos no deseados que se propagan a través del OMT y se combinan en los puertos VNA evitando así mediciones directas. Estos problemas se suman a los factores mecánicos y aumentan las incertidumbres en el procedimiento de medición.
Debido a la creciente demanda de enlaces de datos de alta capacidad, la explotación de la polarización dual ha fomentado la investigación en el diseño y caracterización de OMT para superar las dificultades prácticas. La literatura sobre el modelado OMT y la caracterización práctica consta de trabajos tanto de organizaciones académicas como el Consejo Nacional de Investigación (Italia) , [3] la Universidad Politécnica de Marche y la Agencia Espacial Europea [4] como también de equipos industriales como CommScope [5] y Siae Microelettronica [6] con impacto inmediato en productos para sistemas modernos de telecomunicaciones de doble polarización, por ejemplo en backhauling de microondas terrestres .
Ver también
- Guía de ondas (electromagnetismo)
- Bocina de alimentación
Referencias
- ^ "transductor de ortomodo" . Instituto de Ciencias de las Telecomunicaciones. 1996-08-23 . Consultado el 29 de junio de 2013 .
- ^ Bartlett, Mike (2010). "Preguntas frecuentes" . SAS Ltd . Consultado el 29 de junio de 2013 .
- ^ Peverini, O .; Tascone, R .; Olivieri, A .; Baralis, M .; Orta, R .; Virone, G. (2003). "Un procedimiento de medición de microondas para una caracterización completa de transductores de modo orto". Transacciones IEEE sobre teoría y técnicas de microondas . 51 (4): 1207-1213. Código Bibliográfico : 2003ITMTT..51.1207P . doi : 10.1109 / TMTT.2003.809629 .
- ^ Morini, A .; Guglielmi, M .; Farina, M. (2013). "Una técnica para la medición de la matriz de dispersión generalizada de dispositivos de guía de ondas sobremodados". Transacciones IEEE sobre teoría y técnicas de microondas . 61 (7): 2705–2714. Código bibliográfico : 2013ITMTT..61.2705M . doi : 10.1109 / TMTT.2013.2265683 .
- ^ Syme, Jim (26 de agosto de 2014). "Volver a lo básico en sistemas de microondas: discriminación polar cruzada" . Consultado el 6 de diciembre de 2016 .
- ^ Oldoni, Matteo; Tresoldi, Dario (2016). Método económico para la caracterización precisa de transductores ortomodo . Recopilación del Simposio de Microondas IEEE (MTT). doi : 10.1109 / MWSYM.2016.7538836 .
enlaces externos
- Entrenamiento específico VSAT que demuestra el uso del Orthomode Transducer (OMT):
- Presentación en video del manual de instalación VSAT con explicación del transductor ortomodo (OMT)