EN
Telekommunikaatioinfrastruktuuri on myös toteutettu äärimmäisissä olosuhteissa, myös aavikolla, arktisessa ja trooppisessa kosteudessa. Taajuusvakauden säilyminen tällä linjalla näiden ääripäiden välillä on tärkeää verkkotoimijoille, jotta he voivat tarjota kannattavia palveluita. Lämpötilan muutokset johtavat materiaalin laajenemiseen, eristeen ominaisuuksien muutoksiin sekä komponenttien käyttäytymisen muutoksiin, mikä voi aiheuttaa taajuuspoikkeamia, suodattimien epäasianmukaista valintakykyä ja epäasianmukaista suorituskykyä. Huonoissa ilmastollisissa olosuhteissa Linkworld tuottaa komponentteja, joiden taajuusvakaus on varmistettu; yrityksellä on yli 20 vuoden kokemus tästä alasta. RF tässä oppaassa käsitellään neljää vaihetta, joita otetaan käyttöön taajuustarkkuuden säilyttämiseksi eri lämpötiloissa.
Lämpötilan aiheuttaman taajuuspoikkeaman ymmärtäminen
Lämpötilan fysikaaliset vaikutukset vaihtelevat eri komponenteissa eri tavoin. Ne vaikuttavat suoraan resonanssirakenteiden (kuten kaviteetin, dielektrisen resonattorin ja siirtojohtojen) fyysiseen kokoon ja resonanssitaajuuksiin, mikä johtaa lämpölaajenemisen aiheuttamiin muutoksiin näiden resonanssirakenteiden koossa. Lämpölaajeneminen aiheuttaa myös muutoksia dielektrisessä vakiossa ja vääristää sähköistä pituutta, mikä puolestaan aiheuttaa hajontaa. Johtimien ja dielektristen materiaalien muutokset ovat materiaaliominaisuuksien muutoksia, jotka vaikuttavat häviöihin ja resonanssikäyttäytymiseen. 3D-tulostettuja suodatinkeramiikoita arvioitiin niiden lämpötilariippuvaisen käyttäytymisen osalta: lämpötilan vaihtelun 23 °C – 80 °C aikana havaittiin taajuuspoikkeamat –766–554 kHz/°C, kuten suunniteltiinkin. Tämä astetta kohden tapahtuva hajonta kertyy merkittäväksi taajuusvirheeksi luonnollisissa ulkoisissa lämpötila-alueissa –40 °C – +85 °C. Tämä hajonta voi aiheuttaa hajontaa myös muiden taajuuskaistojen alueilla kapeakaistaisissa järjestelmissä, joissa kanavien välinen etäisyys on pieni. Näitä ei-toivottavia hajontaprosesseja vähennetään määrittämällä Linkworld-elementtien lämpötilariippuvuus.
Passiiviset lämpötilakorjausmenetelmät
Se on myös monimutkainen ja kustannusintensiivinen, jos kompensaation (aktiivisen) käyttö epäonnistuu. Passiivinen kompensaatio on sopivampi vaihtoehto. Yksi näistä menetelmistä on lämpötilamuuttujaiset vaimentimet (TVA): ennakoivasti muokattu vaimennus korjaa passiivisen vaimennuksen lämpötilariippuvuutta sekä voimakkuuden muutosta. Useimmilla RF-vahvistimilla voimakkuus pienenee lämpötilan noustessa. Tätä ilmiötä voidaan vastata sarjalla TVA:ita, joiden vaimennuskerroin on negatiivinen (eli vaimennus pienenee lämpötilan noustessa), mikä pitää voimakkuuden vakiona. Tällaisia TVA:ita tarjoaa Smiths Interconnect Thermopad, jonka vaimennusarvot vaihtelevat välillä 1–10 dB ja joka on saatavilla taajuusalueella DC–36 GHz. Tällaiset passiiviset kompensoijat eivät aiheuta vääristymiä, eikä niiden käytössä tarvita virtalähdettä (bias), mikä lisää luotettavuutta. Myös suodattimet vakauttavat taajuutta passiivisesti kompensoimalla. Erilaiset lämpölaajenemiskertoimet omaavat materiaalit kompensoivat kammiosuodattimien lämpötilariippuvuutta, mikä estää mittojen muuttumisen. Linkworldin kompensoitujen komponenttien suunnittelussa hyödynnetään näitä menetelmiä, jotta saavutetaan ennustettavaa suorituskykyä ilman aktiivisia piirejä.
Materiaalin valinta lämpötilan vakauden varmistamiseksi
Taajuusvakaita komponentteja kehitetään alhaisen lämpöherkkyyden omaavista materiaaleista. Pienen lämpölaajenemiskertoimen metalliseokset, kuten Invar, ovat 10-kertaisesti vähemmän lämpölaajenemisalttiita kuin tavalliset metallit, ja niitä voidaan käyttää kammioihin perustuvissa rakenteissa, joissa mitallinen vakaus on erityisen tärkeää. Lämpötilan suhteen vakaita dielektrisiä materiaaleja käytetään siten, että niiden permittiivisyys pysyy vakiona, jolloin sähköinen pituus ei muutu lämpötilan vaihdellessa. Kolmiulotteisesti tulostetussa keramiikka-suodattimessa alumiinioksidi-alustat ovat luonnostaan vakaita, mutta on havaittu, että resonanssien välinen kytkentätekijä ja kaistanleveyden poikkeama riippuvat kytkentäresonanssirakenteen asemasta lämmönlähteiden suhteen. Tämä korostaa koko rakenteen lämpösuunnittelun merkitystä sekä materiaalien ominaisuuksien että kokoonpanon aikana tapahtuvan lämmön siirtymisen osalta. Linkworld käyttää materiaaleja ja geometrioita, jotka on valittu siten, että ne ovat lämpötilan suhteen vakaita, jolloin laitteen suorituskyky ei ylitä määriteltyjä suorituskyvyn vaatimuksia käyttölämpötila-alueella.
Ympäristötestaus ja kelpoisuustarkastus
Taajuusvakaus on epätäydellinen yhtälö, ja koska suunnittelu on tehtävä, suorituskykyä on tarkistettava todellisissa olosuhteissa. Kelpoisuus varmistetaan standardoiduilla testeillä. DIN EN IEC 60068-2-14 määrittelee lämpötilan vaihtelut, jotka toistavat päivän ja yön sekä vuodenajat lämpötilan vaihteluita. DIN EN IEC 60068-2-1 ja -2-2 kattavat kylmän ja kuivan äärimmäisen lämpötilan sekä lämpötilan ja varmistavat, että laite toimii lämpötilarajojen sisällä. Komponenttien testaamista kosteissa olosuhteissa varten DIN EN IEC 60068-2-30 määrittelee kosteuden ja lämmön syklin testit, joissa komponentit altistetaan lämpötilan ja kosteuden vaikutukselle. Ympäristöä ja testejä säätelevät myös ETSI EN 300 019 -sarjan standardit, jotka ovat erityisesti tietoliikennelaitteita varten. Linkworld soveltaa näitä standardeja tiukkoja testejä komponentteihinsa, ja dokumentoitu suorituskyky on määritetty lämpötiloissa. Missiokriittisissä käyttökohteissa tarjoamme korkeampaa kelpoisuutta, kuten lämpötilasykliä, käynnistystestejä (burn-in) ja laajennettua lämpötilakarakterisointia.
Äärimmäisiin sääolosuhteisiin tarkoitetut sovellukset vaativat perusfysiikkaa, materiaalien valintaa, kompensointimenetelmiä ja tiukkoja testejä taajuusvakauden varmistamiseksi. On otettava huomioon lämpötilan muutosten vaikutukset ja reagoitava niihin kaikilla tasoilla. Passiiviset ratkaisut ovat vakautta, joka perustuu luotettavaan mutta passiiviseen monimutkaisuuteen. Perustana on lämpötilavakauden varmistamiseen suunniteltuja edistyneitä materiaaleja. Tämä saavutetaan laajalla ympäristötestauksella, jotta voidaan varmistaa, että suunnittelut toimivat tarkoitetulla tavalla uudistettuna. Linkworldilla on yli 20 vuoden kokemus lämpötilavakaiden RF-tuotteiden alalta, runsas kokemus lämpötilavakaiden komponenttien parissa, ja se tarjoaa säännöllisesti taajuusvakaita ratkaisuja haastaviin käyttökohteisiin. Ota meihin yhteyttä viestintäverkkojen tarpeistasi äärimmäisissä sääolosuhteissa.