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El parámetro de rendimiento que tiene la máxima importancia en los actuales sistemas de RF, como los radares de matriz de antenas o la formación de haces 5G y las comunicaciones por satélite, es la coherencia de fase de la señal. En caso de existir diferencias de fase entre varios cables, los efectos incluyen errores en la dirección del haz, pérdida de coherencia de la señal y pérdida de precisión en las mediciones. Como RF empresa con más de 20 años de experiencia, Linkworld, con más de 20 años de trayectoria, conocemos bien cómo el proceso de garantizar la coherencia de fase constituye un ejercicio específico para ingenieros que requiere planificación. Esta guía analiza las cuatro consideraciones principales que deben tenerse en cuenta al realizar despliegues con múltiples cables para lograr fases idénticas.
Estabilidad de fase frente a igualación de fase
Estos dos conceptos son similares y, al mismo tiempo, diferentes. La capacidad de un solo cable para mantener una longitud eléctrica constante, independientemente de las fuerzas ambientales como la flexión, las vibraciones y los cambios de temperatura, puede considerarse estabilidad de fase. Los cables estables en fase son de alta calidad y, típicamente, presentan una variación de fase de 2 a 6 grados bajo flexión. Por comparación, el apareamiento de fases es el error relativo entre diversos conjuntos de cables en un sistema. Puede tratarse de apareamiento absoluto (que cumple con una tolerancia determinada), apareamiento relativo (conjuntos apareados dentro de un mismo lote) o pares apareados por retardo. Para lograr el diseño adecuado de un sistema, lo primero que debe hacerse es identificar el tipo de sistema requerido por su aplicación. Linkworld ayuda a los clientes a determinar las especificaciones de fase según sus necesidades, en forma de requisitos multicanal.
Selección de materiales y construcción del cable
Los conjuntos de cables con coherencia de fase se basan en materiales y construcción a tierra. Los materiales dieléctricos dominan el comportamiento de fase. Los dieléctricos fabricados con el material convencional de PTFE experimentan una gran variación de fase con la temperatura debido a la expansión térmica. En los casos donde se requiere coherencia de fase bajo diversas circunstancias, se utilizan cables especiales con dieléctricos de alta estabilidad de fase basados en fluoropolímeros, cuyas características de fase permanecen constantes en amplios rangos de temperatura. Estos cables pueden presentar una variación de fase inferior a 600 partes por millón en el intervalo de -40 °C a +85 °C. Asimismo, el acondicionamiento previo del cable —es decir, someterlo a calor y fuerzas mecánicas durante el proceso de fabricación— estabiliza la línea de transmisión. Los conjuntos de cables personalizados de Linkworld incorporan estos materiales de alta calidad, así como procesos de curado, para lograr una elevada coherencia de fase.
Técnicas y tolerancias de emparejamiento de fase
La etapa de ajuste cuidadoso requiere mediciones y fabricación intensivas. Las distintas necesidades pueden abordarse de tres maneras principales. El ajuste absoluto establece una tolerancia determinada de longitud eléctrica para cualquier ensamblaje específico, y los sistemas actuales alcanzan ±5 picosegundos. El ajuste relativo empareja ensamblajes para lograr diferencias de fase extremadamente finas, típicamente ≤1 picosegundo en aplicaciones críticas. El ajuste por lote garantiza la uniformidad en mayores cantidades de producción. Las tolerancias empíricas de la industria han evolucionado de 1 grado/GHz a 0,5 grado/GHz para frecuencias de hasta 18 GHz. Linkworld fabrica diversos ensamblajes ajustados según los requisitos más exigentes, mediante mediciones y recortes precisos de fase.
Consideraciones de Diseño del Sistema
La arquitectura del sistema es importante con respecto a la coherencia de las fases, además de la elección de los componentes. En la formación de haces, es fundamental que exista uniformidad en la fase de cada elemento, tal como ocurre en una matriz de fases. En condiciones ambientales variables dentro de los cables, como el gradiente de temperatura a lo largo de la matriz, se producen variaciones de fase que provocan distorsión del patrón de radiación. Estos efectos se minimizan mediante el uso de cables estables en fase. Se garantiza la disposición de los cables en la misma dirección y con el mismo radio de curvatura en todos los canales, para someter a todos los ensamblajes a la misma carga mecánica. Los conectores codificados por colores permiten reducir errores durante la instalación. Linkworld ofrece servicios de soporte técnico a sus clientes durante el diseño y la implementación, con el fin de lograr la máxima coherencia de fase en sus arquitecturas de sistema.
La dimensión del rendimiento relativa a la estabilidad de fase de la señal reviste una gran importancia en los sistemas de RF de múltiples canales. La coherencia de fase solo puede lograrse mediante ingeniería especializada, ya sea mediante cables estables en fase que no varíen con las condiciones ambientales o mediante conjuntos emparejados en fase que conserven la misma longitud eléctrica. A medida que se implementan cada vez más aplicaciones de conformación de haces y su utilización se vuelve cada vez más frecuente, la consistencia de fase adquirirá aún mayor valor. Linkworld cuenta con más de 20 años de experiencia en la fabricación de conjuntos de RF, así como de conjuntos de cables estables en fase y emparejados en fase, y posee experiencia en el diseño de la consistencia de fase en sistemas avanzados de RF. Contáctenos para conocer más sobre la implementación de su sistema de múltiples cables.