วิธีการสร้างเสาอากาศแบบอาร์เรย์สำหรับการสื่อสารผ่านดาวเทียม SWaP-C โดยใช้วงจรแบ่งกำลังแบบ SMD และไดเรคชั่นแนลคัพเปอร์

อวกาศรอบโลกกำลังถูกเติมเต็มอย่างรวดเร็ว โดยในทศวรรษหน้าจะมีการยิงดาวเทียมใหม่ขึ้นไปอีกหลายพันดวง ซึ่งสร้างแรงกดดันให้กับนักออกแบบการสื่อสารผ่านดาวเทียม (Satcom) ในสองประเด็น ประเด็นแรกแบนด์วิดท์ที่พร้อมใช้งานสำหรับ Satcom ในย่าน L, C และ X แบบเดิมนั้นถูกใช้จนหมดอย่างรวดเร็ว ประเด็นที่สองผู้สร้างดาวเทียมเชิงพาณิชย์ต้องการให้ผลิตภัณฑ์ของตนมีน้ำหนักเบาลงและลดค่าใช้จ่ายในการยิงดาวเทียมขึ้นไป

นักออกแบบ Satcom จะตอบสนองต่อการขาดแคลนแบนด์วิดท์ RF โดยการย้ายการสื่อสารจากย่านความถี่ดาวเทียมแบบเดิมไปยังย่านความถี่ RF ที่มีความถี่สูงกว่า เช่น ย่าน Ku (12 ถึง 18 กิกะเฮิรตซ์ (GHz)) ซึ่งความถี่ย่าน Ku นั้นมีศักยภาพในการรับส่งข้อมูลที่มากขึ้นและมีความแออัดที่น้อยกว่ามาก โดยนักออกแบบกำลังตอบสนองความต้องการในแง่ของการลดขนาด น้ำหนัก กำลัง และต้นทุนให้น้อยที่สุด (“SWaP-C”) ด้วยการสร้างส่วนประกอบหลักของดาวเทียม เช่น เสาอากาศแบบอาร์เรย์ จากอุปกรณ์ติดตั้งบนพื้นผิว (SMD) ในแพ็คเกจขั้นสูง

บทความนี้จะสรุปประโยชน์ของวงจรแบ่งกำลังแบบ SMD และไดเรคชั่นแนลคัพเปอร์ ซึ่งเป็นชิ้นส่วนแบบพาสซีฟที่สำคัญที่ใช้ในเสาอากาศ Satcom แบบอาร์เรย์ย่านความถี่ Ku และบทความจะแนะนำอุปกรณ์ตัวอย่างจาก Knowles Dielectric Labs อธิบายวิธีที่ส่วนประกอบเหล่านี้ตอบสนองความต้องการให้ SWaP ต่ำ และวิธีที่นักออกแบบสามารถใช้คุณลักษณะด้านประสิทธิภาพที่สำคัญของส่วนประกอบหลักเหล่านี้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของเสาอากาศแบบอาร์เรย์

ความก้าวหน้าในเสาอากาศแบบอาร์เรย์

การพัฒนาล่าสุดในเสาอากาศดาวเทียมและสถานีภาคพื้นดินได้เปลี่ยนจากเสาอากาศแบบจานดาวเทียมไปเป็นเสาอากาศแบบอาร์เรย์ เสาอากาศแบบอาร์เรย์ประกอบส่วนประกอบสองรายการขึ้นไป ซึ่งแต่ละส่วนทำหน้าที่เป็นเสาอากาศขนาดเล็ก ประโยชน์ของเสาอากาศแบบอาร์เรย์เมื่อเทียบกับเสาอากาศทั่วไปสำหรับการสื่อสารผ่านดาวเทียมได้แก่:

• อัตราขยายที่สูงขึ้น
• อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน (SNR) เพิ่มขึ้น
• ลำแสงส่งสัญญาณแบบบังคับได้และเพิ่มความไวต่อสัญญาณขาเข้าจากทิศทางใดทิศทางหนึ่ง
• การรับสัญญาณซ้ำดีขึ้น (ช่วยแก้ไขเรื่องการจางหายของสัญญาณ)
• ไซด์โลบในรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศที่เล็กกว่า

โครงสร้างอาร์เรย์แบบดั้งเดิมมาจากส่วนประกอบรูปทรงอิฐสามมิติที่ประกอบขึ้นจากชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่วางใกล้เคียงกันและต่อเข้าด้วยกันโดยใช้ขั้วต่อที่มีสายเคเบิลหลายสาย ซึ่งเสาอากาศแบบอาร์เรย์จะมีขนาดใหญ่ขึ้นและมีความซับซ้อนมากกว่า เมื่อเทียบกับเสาอากาศแบบจานดาวเทียม

วิธีแก้ปัญหาเรื่องขนาดและความซับซ้อนนี้คือการมุ่งเน้นที่ SWaP-C ต่ำ ที่จะไม่ใช้โครงสร้างที่มีลักษณะคล้ายอิฐที่มาจากเทคนิคการผลิตแบบ Chip and wire หรือแบบผสม การออกแบบที่ใหม่กว่านี้ประกอบด้วยส่วนประกอบระนาบไมโครสตริป 2D หลายชิ้นที่ยึดตามพื้นผิวของพีซีบอร์ดโดยใช้แพคเกจแบบ SMD ลักษณะแบบระนาบสองมิตินี้ไม่จำเป็นต้องใช้ตัวเชื่อมต่อและสายเคเบิลจำนวนมาก ช่วยพัฒนา SWaP ในขณะที่เพิ่มความน่าเชื่อถือและทำให้การผลิตง่ายขึ้น (รูปที่ 1)

รูปที่ 1: การใช้ส่วนประกอบ SMD ที่มี SWaP-C ต่ำ (ขวา) ช่วยลดจำนวนเสาอากาศ Satcom แบบอาร์เรย์ลงได้มากเมื่อเทียบกับการประกอบ 3D Brick ทั่วไป (ซ้าย) (แหล่งที่มาภาพ: Knowles DLI)

SMD ไม่เพียงแต่ลดขนาดของเสาอากาศแบบอาร์เรย์เท่านั้น แต่ยังช่วยให้สามารถใช้การประกอบอัตโนมัติในกระบวนการเดียว ซึ่งช่วยลดต้นทุนการผลิตได้อย่างมากเมื่อเทียบกับวิธีการแบบ Chip and wire แบบเดิมหรือแบบไฮบริด การประกอบ SMD ยังช่วยลดเวลาในการออกสู่ตลาดอีกด้วย

ความก้าวหน้าดังกล่าวเกิดขึ้นได้เนื่องจากส่วนประกอบ SMD รุ่นใหม่ที่สามารถทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือในพื้นที่ที่มีความถี่ในการทำงานสูง อุปกรณ์ดังกล่าวมีนวัตกรรมไดอิเล็กทริก ความทนทานสูง การผลิตแบบฟิล์มบาง และโทโพโลยีสายไมโครสตริปแบบใหม่ เพื่อให้มีอัตราส่วนประสิทธิภาพ/รูปแบบวงจร

ส่วนประกอบหลักเสาอากาศแบบอาร์เรย์: วงจรแบ่งกำลัง

SMD แบบพาสซีฟที่สำคัญในเสาอากาศแบบอาร์เรย์คือวงจรแบ่งกำลัง วงจรแบ่งกำลังไฟฟ้าแต่ละตัวจะแยกสัญญาณขาเข้าออกเป็นสองสัญญาณขึ้นไป เพื่อกระจายไปยังส่วนประกอบของเสาอากาศที่ประกอบเป็นอาร์เรย์ ในรูปแบบที่ง่ายที่สุดวงจรแบ่งกำลังจะแยกกำลังไฟฟ้าขาเข้า (ลบด้วยการสูญเสียในวงจรบางส่วน) อย่างเท่าเทียมกันไปยังเอาต์พุตแต่ละขา แต่วงจรแบ่งกำลังรูปแบบอื่น ๆ ช่วยให้สามารถแบ่งกำลังไฟฟ้าเข้าตามสัดส่วนได้

มีวงจรแบ่งกำลังหลากหลายรูปแบบ แต่สำหรับการใช้งานความถี่สูง โดยทั่วไปวงจรแบ่งกำลังมักจะอยู่ในรูปแบบสายอากาศแบบไมโครสตริปแบบวิลกินสัน (รูปที่ 2) ในรูปแบบพื้นฐาน ขาแต่ละข้างของวงจรแบ่งกำลังจะวัดความยาวคลื่นหนึ่งในสี่ของสัญญาณ RF ขาเข้า ตัวอย่างเช่น ในสัญญาณขาเข้าที่มีความถี่กลาง 15 GHz ขาแต่ละข้างจะมีความยาว 5 มิลลิเมตร (มม.) โดยที่ขาทำงานเป็นตัวแปลงอิมพีแดนซ์ควอเตอร์เวฟ

ตัวต้านทานแบบแยกจะใช้เพื่อจับคู่พอร์ตเอาต์พุต เนื่องจากหากไม่มีศักย์ไฟฟ้าระหว่างพอร์ตเอาต์พุตก็ไม่มีกระแสไหลผ่านตัวต้านทาน ดังนั้นจึงไม่ทำให้เกิดการสูญเสียความต้านทาน ตัวต้านทานยังให้การแยกที่ดีเยี่ยม แม้ว่าอุปกรณ์จะใช้งานแบบย้อนกลับ (เป็นวงจรรวมกำลังไฟฟ้า) ซึ่งจะเป็นการจำกัดการแทรกสัญญาณข้ามระหว่างแต่ละช่องสัญญาณ

รูปที่ 2: วงจรแบ่งกำลังพื้นฐานของวิลกินสันใช้ตัวแปลงอิมพีแดนซ์ควอเตอร์เวฟสองตัวและตัวต้านทานแบบแยกเพื่อจับคู่พอร์ตเอาต์พุต พอร์ต 2 และ 3 แต่ละพอร์ตส่งกำลังไฟฟ้าเป็นครึ่งหนึ่งของกำลังไฟฟ้าที่เข้าพอร์ต 1 (แหล่งที่มาภาพ: Knowles DLI)

เพื่อจำกัดการสูญเสียในขณะที่แบ่งแยกกำลัง พอร์ตเอาท์พุตสองพอร์ตของวงจรแบ่งกำลังจะต้องมีค่าอิมพีแดนซ์เท่ากับ 2 Zo (2 Zo ต่อแบบขนานจะเป็นอิมพีแดนซ์โดยรวมของ Zo)

สำหรับการแบ่งกำลังที่เท่ากันด้วย R = 2 Z_o ดังนั้น:

เมื่อ:

R = ค่าของตัวต้านทานที่จุดเชื่อมต่อระหว่างพอร์ตสองพอร์ต

Z_o = อิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะของระบบโดยรวม

Z_match = อิมพีแดนซ์ของตัวแปลงควอเตอร์เวฟที่ขาของวงจรแบ่งกำลัง

เมทริกซ์การกระเจิง (S matrix) มีพารามิเตอร์การกระเจิงที่ใช้อธิบายประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของเครือข่าย RF เชิงเส้น เช่น วงจรแบ่งกำลังแบบวิลกินสัน รูปที่ 3 แสดง S matrix สำหรับตัวแบ่งกำลังรูปแบบง่าย ๆ ที่แสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 3: เมทริกซ์การกระเจิง (S matrix) สำหรับตัวแบ่งกำลังแบบวิลกินสันที่แสดงในรูปที่ 2 (แหล่งที่มาภาพ: Steven Keeping)

ลักษณะสำคัญของ S Matrix คือ:

• S_ij = S_ji (แสดงให้เห็นว่าวงจรแบ่งกำลังแบบวิลกินสัน สามารถใช้เป็นวงจรรวมกำลังได้)
• ขั้วตรงกัน (S₁₁, S₂₂, S₃₃ = 0)
• ขั้วเอาท์พุตแยกออกจากกัน (S₂₃, S₃₂ = 0)
• แบ่งกำลังไฟฟ้าเท่าๆ กัน (S₂₁ = S₃₁)

ความสูญเสียจะลดลงเมื่อสัญญาณที่พอร์ต 2 และ 3 อยู่มีเฟสตรงกันและมีขนาดเท่ากัน วงจรแบ่งกำลังแบบวิลกินสัน S₂₁ = S₃₁ = 20 log₁₀(1/√2) = (-)3 เดซิเบล (dB) (เช่น ครึ่งหนึ่งของกำลังไฟฟ้าเข้าที่พอร์ตเอาต์พุตแต่ละพอร์ต)

วงจรแบ่งกำลังไฟฟ้าแบบ =วิลกินสันของสายไมโครสตริปเป็นทางออกที่ดีสำหรับการใช้งานเสาอากาศแบบอาร์เรย์ที่มี SWaP-C ต่ำ ตัวเลือกเชิงพาณิชย์สำหรับย่านความถี่ Ku ได้แก่ PDW06401 วงจรแบ่งกำลังสองทางแบบวิลกินสัน ความถี่ 16 GHz ของ Knowles Dielectric Labs ความรู้ความชำนาญในการผลิตไดอิเล็กทริกและฟิล์มบางของ Knowles ช่วยให้สามารถสร้าง SMD ที่มีการสูญเสียต่ำแต่มีขนาดกะทัดรัดเพื่อใช้งานในเสาอากาศ Satcom แบบอาร์เรย์ย่านความถี่ Ku

PDW06401 มีขนาด 3 x 3 x 0.4 มม. และใช้วัสดุที่มีการสูญเสียต่ำซึ่งช่วยลดการเปลี่ยนแปลงของประสิทธิภาพในช่วงอุณหภูมิกว้าง อิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะของแพ็คเกจ (Z₀) ตรงกับข้อกำหนด 50 โอห์ม (Ω) ที่จำเป็นในการลดอัตราส่วนของแรงดันสูงสุดและแรงดันต่ำสุดของรูปคลื่นนิ่ง (VWSR) และเกิดการสูญเสียในระบบ RF ความถี่สูง อุปกรณ์นี้มีการเปลี่ยนเฟสเป็นศูนย์ ความสมดุลของแอมพลิจูด ±0.25 dB และความสมดุลของเฟส ± 5° การสูญเสียการแทรกที่มากเกินไปที่ 0.5 dB โดยรูปที่ 4 แสดงการตอบสนองความถี่ของวงจรแบ่งกำลัง PDW06401

รูปที่ 4: การตอบสนองความถี่วงจรแบ่งกำลัง PDW06401 RL หมายถึงการแมทชิงเทอร์มินัล (S₁₁, S_22, เป็นต้น) Iso คือการแยกระหว่างพอร์ตเอาต์พุต (S₂₃, S₃₂) และ IL คือกำลังขับ (S₂₁, S₃₁) (แหล่งที่มาภาพ: Knowles DLI)

การสูญเสียจากกําลังสะท้อนกลับ การแยก ความสมดุลของแอมพลิจูด และความสมดุลเฟสของวงจรแบ่งกำลังมีความสำคัญต่อประสิทธิภาพของเสาอากาศแบบอาร์เรย์ในลักษณะต่อไปนี้:

• การสูญเสียจากกําลังสะท้อนกลับควรมีค่าต่ำ เนื่องจากการสูญเสียที่มากขึ้นจะกระทบพลังงานสูงสุดของแสงที่ส่งหรือรับโดยตรง
• การแยกของผลิตภัณฑ์ควรมีค่าสูง เนื่องจากจะส่งผลต่อการแยกระหว่างเส้นทางสัญญาณในเสาอากาศแบบอาร์เรย์และช่วยเพิ่มอัตราขยาย
• ความสมดุลของแอมพลิจูดควรเข้าใกล้ 0 เดซิเบล เนื่องจากจะส่งผลต่อประสิทธิภาพแอมพลิจูดและกำลังงานที่แพร่กระจายจากสายอากาศตัวส่งที่เป็นไอโซทรอปิก (EIRP) ของเสาอากาศ
• ความสมดุลเฟสควรเข้าใกล้ 0° เนื่องจากค่านี้จะส่งเสริมการถ่ายโอนพลังงานสูงสุดและรับประกันความยาวเฟสที่ต้องการสำหรับทุกขาในเครือข่าย ความไม่สมดุลของเฟสที่มีค่ามากจะทำให้ EIRP ลดลงและอาจเปลี่ยนรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศแบบอาร์เรย์ที่สร้างลำแสงได้

ส่วนประกอบหลักของเสาอากาศแบบอาร์เรย์: ไดเรคชั่นแนลคัพเปอร์

ไดเรคชั่นแนลคัพเปอร์เป็นอีกส่วนประกอบหนึ่งที่มีบทบาทสำคัญในเสาอากาศแบบอาร์เรย์โดยการวัดค่ากำลังส่งและรับของอาร์เรย์อย่างสม่ำเสมอ ไดเรคชั่นแนลคัพเปอร์เป็นอุปกรณ์แบบพาสซีฟที่คัพเปอร์ปริมาณกำลังไฟฟ้าของการส่งหรือรับที่ทราบไปยังพอร์ตอื่นจากตำแหน่งที่สามารถวัดได้ โดยทั่วไปแล้วการคัปปลิ้งทำได้โดยการวางตัวนำสองตัวไว้ใกล้กันเพื่อให้พลังงานที่ไหลผ่านสายหนึ่งมารวมกันเป็นเส้นเดียว

อุปกรณ์มีสี่พอร์ต: พอร์ตอินพุต (Input) พอร์ตส่ง (Transmitted) พอร์ตคัปเปิล (Coupled) และพอร์ตแยก (Isolated) สายส่งหลักอยู่ระหว่างพอร์ต 1 และ 2 พอร์ตแยกจะต่อกับโหลดที่ตรงกันภายในหรือภายนอก (โดยทั่วไปคือ 50 Ω) ในขณะที่พอร์ตคัปเปิล (3) ใช้ต่อกับพลังงานที่ควบคู่ พอร์ตคัปเปิลมักจะส่งพลังงานเป็นสัดส่วนของสายหลัก และมักจะมีตัวเชื่อมต่อที่เล็กกว่าเพื่อแยกความแตกต่างจากสายหลักพอร์ต 1 และ 2 โดยพอร์ตคัปเปิลสามารถใช้เพื่อรับข้อมูลระดับพลังงานสัญญาณและความถี่โดยรบกวนกระแสไฟหลักในระบบ กำลังไฟฟ้าที่เข้าสู่พอร์ตส่งจะไหลไปยังพอร์ตแยกและไม่ส่งผลต่อเอาต์พุตของพอร์ตคัปเปิล (รูปที่ 5)

รูปที่ 5: พอร์ตคัปเปิล (P3) ของวงจรแบ่งกำลังส่งผ่านพลังงานบางส่วนที่ส่งไปยังพอร์ตอินพุต (P1) โดยที่เหลือจะผ่านพอร์ตส่ง (P2) พอร์ตแยก (P4) ต่อกับโหลดที่ตรงกันภายในหรือภายนอก (แหล่งที่มาภาพ: Spinningspark at Wikipedia)

ลักษณะสำคัญของการคัพเปอร์คือค่าคัปปลิ้งแฟคเตอร์

ซึ่งมีค่าเท่ากับ:

รูปแบบที่ง่ายที่สุดของคัพเปอร์ประกอบด้วยโทโพโลยีมุมฉากโดยที่สายที่คัพเปอร์กันอยู่ข้างกันเป็นระยะหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่นของสัญญาณอินพุต (เช่น 5 มม. สำหรับสัญญาณ 15 GHz) โดยทั่วไปคัพเปอร์ประเภทนี้จะสร้างกำลังไฟฟ้าเข้าครึ่งหนึ่งของกำลังไฟฟ้าที่พอร์ต 3 (กล่าวคือ มีคัปปลิ้งแฟคเตอร์อยู่ที่ 3 เดซิเบล) โดยกำลังไฟฟ้าที่พอร์ตส่งจะลดลง 3 เดซิเบลเช่นกัน (รูปที่ 6)

รูปที่ 6: รูปแบบที่ง่ายที่สุดของไดเรคชั่นแนลคัพเปอร์มีเส้นคัปปลิ้งที่วิ่งอยู่ติดกันเป็นระยะหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่อนของความถี่สัญญาณอินพุต (แหล่งที่มาภาพ: Spinningspark at Wikipedia)

เช่นเดียวกับวงจรแบ่งกำลังที่ลักษณะสำคัญบางประการของไดเรคชั่นแนลคัพเปอร์ส่งผลต่อประสิทธิภาพของเสาอากาศแบบอาร์เรย์ ลักษณะเหล่านี้รวมถึง:

• การสูญเสียในสายหลักควรมีค่าน้อยเพื่อเพิ่มอัตราขยายของเสาอากาศแบบอาร์เรย์ การสูญเสียนี้เกิดจากการให้ความร้อนแบบต้านทานของสายหลักและแยกจากการสูญเสียของการคัปปลิ้ง การสูญเสียสายหลักทั้งหมดคือการรวมกันของการสูญเสียความร้อนต้านทานบวกการสูญเสียคัปปลิ้ง
• การสูญเสียคัปปลิ้งคือพลังงานที่ลดลงเนื่องจากพลังงานที่ถ่ายโอนไปยังพอร์ตคัปเปิลและพอร์ตแยก สมมติว่ามีสภาพเจาะจงทิศทางที่เหมาะสม พลังงานที่ถ่ายโอนโดยไม่ได้ตั้งใจไปยังพอร์ตแยกไม่ควรมีค่ามากเมื่อเทียบกับที่ถ่ายโอนโดยเจตนาไปยังพอร์ตคัปเปิล
• การสูญเสียจากกําลังสะท้อนกลับควรมีค่าน้อย โดยค่าคือปริมาณของสัญญาณย้อนกลับหรือสะท้อนกลับจากไดเรคชั่นแนลคัพเปอร์
• การสูญเสียการแทรกควรมีค่าน้อยเช่นกัน ค่านี้คืออัตราส่วนของระดับสัญญาณในการทดสอบโดยไม่มีไดเรคชั่นแนลคัพเปอร์ เทียบกับมีไดเรคชั่นแนลคัพเปอร์
• การแยกควรมีค่ามาก ค่านี้คือความแตกต่างของระดับกำลังไฟฟ้าระหว่างพอร์ตอินพุตและพอร์ตแยก
• สภาพเจาะจงทิศทางควรมีค่ามาก ค่านี้คือความแตกต่างของระดับพลังงานระหว่างพอร์ต 3 และพอร์ต 4 ของไดเรคชั่นแนลคัพเปอร์และมีความเกี่ยวข้องกับการแยก ซึ่งเป็นค่าความเป็นอิสระของพอร์ตคัปเปิลและพอร์ตแยก

ในขณะที่ไดเรคชั่นแนลคัพเปอร์ RF สามารถใช้งานได้โดยใช้เทคนิคที่หลากหลาย แต่เทคนิคสายไมโครสตริปได้รับความนิยมในการใช้งาน Satcom ที่มี SWaP-C ต่ำเนื่องจากมีขนาดเล็ก ตัวอย่างหนึ่งคือไดเรคชั่นแนลคัพเปอร์ FPC06078 ของ Knowles อุปกรณ์นี้เป็นอุปกรณ์สายไมโครสตริป SMD ที่มีขนาด 2.5 x 2.0 x 0.4 มม. มีช่วงอุณหภูมิในการทำงาน -55 °C ถึง +125 °C และอิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะที่ 50 Ω

แม้ว่าปัจจัยการคัปปลิ้งจะขึ้นอยู่กับความถี่ แต่ไดเรคชั่นแนลคัพเปอร์คุณภาพสูงจะแสดงการตอบสนองความถี่คัปปลิ้งที่ค่อนข้างคงที่ จากรูปที่ 7 ด้านล่าง จะเห็นได้ว่าอุปกรณ์ของ Knowles ให้ค่าคัปปลิ้งแฟคเตอร์นอมินอลที่ 20 dB ซึ่งแปรผันเพียง 2 dB ในช่วงการทำงานที่ 12 ถึง 18 GHz ไดเรคชั่นแนลคัพเปอร์ FPC06078 มีการสูญเสียการแทรก 0.3 dB และการสูญเสียจากกําลังสะท้อนกลับน้อยที่สุดเท่ากับ 15 dB สภาพเจาะจงทิศทางของอุปกรณ์มีค่าเท่ากับ 14 dB (รูปที่ 8)

รูปที่ 7: แสดงเป็นการตอบสนองความถี่ของไดเรคชั่นแนลคัพเปอร์ FPC06078 อุปกรณ์แสดงค่าคัปปลิ้งแฟคเตอร์นอมินอลที่ -20 dB และการสูญเสียการแทรกต่ำที่ 0.3 dB (แหล่งที่มาภาพ: Knowles DLI)

รูปที่ 8: แสดงเป็นกราฟของค่าสภาพเจาะจงทิศทางของไดเรคชั่นแนลคัพเปอร์ FPC06078 สำหรับประสิทธิภาพของเสาอากาศแบบอาร์เรย์ที่สูงขึ้น สภาพเจาะจงทิศทางที่เกี่ยวข้องกับการแยกควรเพิ่มให้มีค่ามากที่สุด (แหล่งที่มาภาพ: Knowles DLI)

สรุป

นักออกแบบตอบสนองต่อความต้องการในการใช้งาน Satcom ที่มี SWaP-C ต่ำ โดยใช้ส่วนประกอบ SMD แบบพาสซีฟขนาดกะทัดรัด ตัวอย่างเช่น วงจรแบ่งกำลังและไดเรคชั่นแนลคัพเปอร์ที่ใช้ในการผลิตเสาอากาศแบบอาร์เรย์ของดาวเทียม

การเลือกอุปกรณ์ SMD แบบพาสซีฟขนาดกะทัดรัดคุณภาพดีที่รับประกันประสิทธิภาพที่เหนือกว่าด้วยโครงสร้างเส้นไมโครสตริปและวัสดุเซรามิกที่มีความสามารถเป็นฉนวนสูง ทำให้นักออกแบบสามารถใช้ประโยชน์จากย่านความถี่ RF ที่สูงขึ้นสำหรับการสื่อสารผ่านดาวเทียม ยิ่งไปกว่านั้นวงจรแบ่งกำลังไฟฟ้าแบบ SMD และไดเรคชั่นแนลคัพเปอร์รุ่นใหม่นี้ช่วยให้นักออกแบบสามารถสร้างเสาอากาศแบบอาร์เรย์ที่เล็กลงและเบาลงได้ ในขณะเดียวกันก็เพิ่มความสามารถในการรับและการสร้างลำแสงของเสาอากาศ