Tin tức về PCB - Bộ thu phát SDR giúp liên lạc vệ tinh cho những người đam mê radio nghiệp dư

Những người đam mê radio gần đây đã có được một cách khác để cung cấp vùng phủ sóng vô tuyến liên tục trên toàn thế giới. Giờ đây, với vệ tinh địa tĩnh mới, nó có thể bao phủ một phần ba Trái đất chỉ bằng một cú nhảy. Vì tần số nhận được khác với tần số của tín hiệu vô tuyến phản xạ tầng điện ly, thiết bị đặc biệt phải được sử dụng để liên lạc với vệ tinh. Đài phát thanh được xác định bằng phần mềm mới (SDR) có nhiều lợi thế trong các ứng dụng thu phát vô tuyến, chẳng hạn như khả năng cấu hình lại linh hoạt và khả năng quan sát nhanh chóng toàn bộ dải tần mục tiêu. Vệ tinh truyền thông Esâhail-2, được phóng bởi vệ tinh Qatar EsâhailSat vào năm 2018, đã ở trong quỹ đạo địa tĩnh trên Trung Phi ở độ cao hoạt động 36.000 km. EsâhailSat đã hợp tác với Amateur Radio Satellite Corporation (AMSAT), một tổ chức phi lợi nhuận toàn cầu, để khởi động một sự phát triển công nghệ mới cho Qatar Amateur Radio Association (QARS), một tổ chức phi lợi nhuận quốc gia dành cho những người đam mê radio nghiệp dư. Thông qua sự hợp tác này, vệ tinh Esâhail-2 có thể được trang bị hai bộ phát đáp chuyên dụng, cho phép liên lạc đồng bộ thời gian thực một bước để kết nối người dùng vô tuyến nghiệp dư trong khu vực có thể nhìn thấy. Từ quan điểm của Trái đất, vị trí của vệ tinh trong quỹ đạo địa không đổi. Mặc dù không cần phải di chuyển ăng-ten để kết nối chúng, khoảng cách dài 36.000 km đặt ra những thách thức mới liên quan đến việc mất năng lượng trong không gian tự do, độ chính xác của ăng-ten và độ trễ từ máy phát mặt đất này sang vệ tinh và sau đó quay trở lại truyền dẫn mặt đất khác. Máy, mất khoảng 250 mili giây. Quá trình liên lạc trước đây của những người đam mê radio nghiệp dư được thực hiện bằng cách mô phỏng các bộ biến tần thấp hơn và cao hơn, chuyển đổi tín hiệu nhận và gửi sang băng tần vô tuyến nghiệp dư nơi bộ thu phát hoạt động. Tần số đường lên và đường xuống được sử dụng bởi vệ tinh đôi khi vượt quá khả năng của bộ thu phát. Esâhail-2 có hai transponder: một cho băng thông hẹp và một cho băng thông rộng. Trong phần này, chúng ta sẽ nói về các transponder băng hẹp. Bởi vì trên transponder này, băng thông có sẵn chỉ có 250kHz, để phù hợp với nhiều kênh, cần phải sử dụng công nghệ điều chế thích hợp. Loại điều chế analog phổ biến nhất là sóng liên tục (CW) hoặc băng đơn phương (SSB). 2,4 GHz cho đường lên, phân cực tròn ở bên phải và 10,45 GHz cho đường xuống, phân cực ngang hoặc dọc. Những người đam mê vô tuyến nghiệp dư, với tư cách là nhà khai thác vô tuyến được cấp phép, có quyền sử dụng ăng ten đủ năng lượng và độ lợi cao để liên lạc vệ tinh trong băng tần 2,4 GHz (2300 MHz đến 2310 MHz và 2390 MHz đến 2450 MHz).

Phương pháp SDR sáng tạo

Những thay đổi do sự ra đời của các biến thể khác nhau của SDR cũng ảnh hưởng đến lĩnh vực phát thanh nghiệp dư. Một trong những ưu điểm của SDR là hiệu suất của nó không giảm theo thời gian. Một lợi thế khác là hiệu suất ban đầu yêu cầu sử dụng các thành phần vô tuyến tương tự đắt tiền, chẳng hạn như bộ trộn hoặc bộ lọc, có thể đạt được hiệu suất tương tự bằng cách thay thế các thành phần khác, chẳng hạn như bộ chuyển đổi analog-digital (ADC) và DSP, và các phương tiện hiệu quả hơn về chi phí khác. Việc tích hợp nhiều mô-đun, chẳng hạn như bộ trộn ức chế hình ảnh, bộ dao động và ADC, trong cùng một thiết bị silicon làm cho kiến trúc thu mới trở nên khả thi. Ví dụ, bộ thu phát nhanh AD9363/AD9364 (Hình 1) RF kết hợp tất cả các mô-đun RF front-end, tín hiệu hỗn hợp và kỹ thuật số trong một thiết bị để nhận và truyền đồng thời. Khi được ghép nối với FPGA quản lý luồng dữ liệu, các yếu tố duy nhất cần thiết để xây dựng một trạm cơ sở hoàn chỉnh là ăng-ten, bộ khuếch đại công suất và thuật toán phần mềm chạy trên máy tính. Đài phát thanh vệ tinh SDR được biết đến là đài phát thanh nghiệp dư thích xây dựng phần cứng của riêng họ và tái sử dụng các thiết bị hiện có để đáp ứng nhu cầu của họ. Đối với ăng-ten nhận và biến tần thấp hơn, lựa chọn thay thế hợp lý nhất là Mô-đun tiếng ồn thấp PCB (LNB) cho ăng-ten vệ tinh thông thường và truyền hình vệ tinh thương mại. LNB bao gồm một ống dẫn sóng và một biến tần thấp hơn để chuyển đổi tín hiệu 10,45GHz xuống dưới 1GHz, nằm trong dải tần số nhận được của SDR. Các loại điều chế băng thông hẹp như CW (vài chục Hz) hoặc SSB (ít hơn 3kHz) yêu cầu bộ dao động cục bộ ổn định cao để tránh điều chỉnh lại liên tục, điều này không quan trọng trong số các loại điều chế băng thông rộng được sử dụng trong truyền hình phát sóng (vài MHz) vv Vì tần số đường lên nằm trong dải tần số WLAN 2.4GHz, các nhà khai thác được cấp phép có thể sử dụng lại các thiết bị WLAN hiện có, chẳng hạn như bộ khuếch đại công suất và ăng-ten có độ lợi cao. ADALM-PLUTO có công suất đầu ra khoảng 5dBm, không đủ để điều khiển bộ khuếch đại công suất với công suất đầu ra vài watt. Thiết kế tham chiếu CN-0417 dựa trên bộ khuếch đại công suất ADL5606 20dB và được cung cấp bởi bộ chuyển đổi mô-đun mini LTM8045 SEPIC, có thể tạo ra mức tăng công suất đủ để vượt qua giới hạn này. Hình 3 cho thấy cách sắp xếp các trạm liên lạc. Các trạm liên lạc cũng có thể được triển khai nhanh chóng tại hiện trường để hỗ trợ liên lạc khẩn cấp.