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超越视线摩托地区通信底漆

硬件解决方案,减轻设计挑战,满足最新对流层散射应用程序的要求。

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尽管对流层散射(对流层散射,或对流层散射)通信技术自1950年以来就存在,并在1960年至2002年期间被美国军方使用,但这种遗留技术在围绕战术卫星通信(Satcom)可靠性的担忧之后重新得到了复兴。几十年来,卫星一直是一种可靠而安全的通信方式,为军队的各个部门提供战略服务。然而,随着非盟国技术的改进,卫星和卫星通信系统变得更加脆弱。许多人再次指望对流层散射技术来帮助确保关键的语音和数据通信在全球范围内安全地传输。

以下提供了对战术摩托马特通信的挑战和要求的洞察力,并进一步讨论了减轻了设计挑战的COTS硬件解决方案,并满足最新的摩托车物质应用的要求。

Troposcatter通信设计要求和挑战
Tremoscatter Communications依赖于对流层中的传输信号散射,具有足够的信号功率,沿等待接收器的方向散射。与Satcom信号一样,只有一个非常小的信号能量达到接收器,其中大多数信号能量在整个大气中反射或被送到空间。使用具有实质增益的高度定向天线可以帮助减轻一些信号能量损失。然而,这也意味着发送和接收天线既需要精确对准,指向对流层的相同区域,以便发送和接收信号以与已知的公共散射体积交叉,其中发生前进散射现象。

典型的摩托地区通信频率范围从数十名Megahertz到超过10 GHz,具体取决于所使用的技术。更高频率的系统允许较小的天线和互连,以便与较低频率的摩擦热离处系统相当的增益和性能。然而,更高频率的信号倾向于在RF电路和通过大气中遭受更大的损失。因此,具有成本和便携性的摩托地区通信系统的大小和重量之间存在权衡。

可移植性是对流层散射通信系统的一个关键因素,因为该技术的主要应用是安装在陆地移动车辆上的可部署系统,或者可以被移动单元方便地运输和部署在临时基地的系统。在卫星通信或其他视距(LOS)通信失败的情况下,这些系统也可能需要作为替代或冗余系统迅速部署。超视距(BLOS)通信,如卫星和对流层散射系统,在山区或丘陵地形妨碍可靠使用视距通信的战区是必不可少的。

因此,坚固性和可靠性也是新的对流层散射系统的关键要求,除了卫星通信和其他目前使用的LOS通信系统外,可能还会包括这些系统。对于最新的对流层散射通信来说,重量轻和体积小也是非常重要的因素,因为这些都是必须存储、运输和/或安装在移动平台上的附加设备。

另一个要考虑的因素是最新战术通信系统的吞吐量和带宽需求。传统的战术通信系统只需要几兆赫的带宽和吞吐量,只能达到几兆每秒(mbps),最新的战术通信系统是整个国防部现代化努力的一部分,需要数百兆赫的带宽和吞吐量达到每秒数百兆位,以便与军事卫星系统相媲美。

为了达到高水平的吞吐量,对流层散射通信系统还需要具有低附加噪声和相位噪声的高性能射频设备,以最大限度地减少通过通信链路发送的调制信号的退化。此外,为了使误差矢量幅度(EVM)最小化并提供更高的动态范围,对流层散射系统的射频设备也必须是高度线性的。

C波纹摩托车解决方案
最新对流层散射通信系统的要求给射频设计人员和供应商带来了巨大的挑战,同时要求低重量、坚固性、可靠性、紧凑尺寸、高带宽、优异的电气性能和效率。幸运的是,Wolfspeed有一个完善的氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)功率放大器(PA)解决方案,其中包括CGHV1F025S。这种高效率和高增益晶体管可用于地面卫星通信应用,非常适合用于一系列BLOS、航空航天和卫星通信应用,包括对流层散射。

CGHV1F025S具有DC至15 GHz的运行频率范围,呈现较好的尺寸和重量的良好平衡,用于互连,同时提供频率能力,即使是能够高吞吐量性能和由软件提供的频率敏捷操作的最新战术通信系统。- 具有直接数字合成(DDS)技术的义义无线电(SDR)。此外,该晶体管充分发出有限的电源,在9GHz处具有近50%的典型功率效率。采用25-W典型功率输出和11 dB典型的小信号增益,该晶体管具有极高的功率效率,因为它以3×4毫米双平铅塑料封装提供。

氮化镓
CGHV1F025S作为对流层散射通信放大器的可行性是由应用夹具CGHV1F025S- amp4演示的,它最初是为c波段卫星通信应用设计的。CGHV1F025S- amp4由两个CGHV1F025S放大器和一个威尔金森合成器组成,工作频率从4.4 GHz到5 GHz,总体饱和输出功率为50 W。该设计使超过50%的漏极效率和超过13 dB的小信号增益,EVM小于3%,y-6以下。-dB峰平均功率比(PAPR)偏移正交相移键控(OQPSK)信号。

结论
WolfSpeed工程师的努力的结果是一个放大器设计,其使得能够在恒定幅度信号下操作的战术无线电系统,其具有对摩托车地区通信应用所期望的性能特性。GaN HEMT技术的尺寸,重量和坚固性是行业领先的,其他益处来自CGHV1F025S晶体管的副尖塑料包装风格。

参考

  1. 网络现代化:Tropo,https://peoc3t.army.mil/tn/tropo.php.
  2. c波段卫星通信应用夹具(CGHV1F025S-AMP4)
    https://www.wolfspeed.com/downloads/dl/file/id/1350/product/0/troposcatter_tactical_radio_reference_design.pdf
  3. GaN HEMT, 200w, 4400-5000 mhz,https://www.wolfspeed.com/cghv50200f
  4. CGHV1F025S,https://www.wolfspeed.com/media/downloads/424/cghv1f025s.pdf.



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