Оборудование для эффективного обслуживания и диагностики наземных станций Ka-диапазона и выше

Обеспечение бесперебойной работы этой новой инфраструктуры будет зависеть от быстрого, эффективного и недорогого обслуживания важного оборудования наземных станций. Ранее тестирование различных ВЧ- и СВЧ-устройств требовало применения пяти или шести измерительных приборов, включая анализатор спектра, векторный анализатор цепей и тестер антенно-фидерных систем (АФС).

Сегодня ручные комбинированные анализаторы компании Keysight могут заменить весь комплект приборов, прежде используемый для измерений в данной области. Последние модели можно оснастить для проведения точных измерений в миллиметровом диапазоне там, где приходится работать специалистам по техническому обслуживанию спутникового оборудования.

Основные измерения для наземных станций

Хотя каждая спутниковая система состоит из двух основных частей — орбитальной и наземной, мы сосредоточимся на наземном оборудовании. Наземная станция отправляет сигналы по восходящему каналу и принимает их по нисходящему каналу. На рис. 1 приведена упрощенная структурная схема, показывающая ВЧ- и ПЧ-секции каждого сигнального тракта.

Рис. 1. Упрощенная структурная схема передатчика и приемника, отображающая элементы, которые может диагностировать обслуживающий персонал с помощью универсального ручного анализатора

Эффективное обслуживание и диагностика предполагают тестирование всей системы и ее ключевых компонентов: антенно-фидерной системы, передатчиков, приемников и линий передачи. Примеры измерений включают потери на отражение (антенна), расстояние до неоднородности (линии передачи), параметры усилителя мощности (передатчик), параметры малошумящего усилителя (приемник) и отношение уровня несущей к шуму (на уровне системы).

Хотя в таблице перечислены все основные подсистемы, это далеко не полный список того, что необходимо для монтажа, проверки, технического обслуживания и диагностики. Выполнение полного набора тестов требует применения шести основных измерительных приборов: измерителя мощности, анализатора спектра, векторного анализатора цепей, тестера АФС (потери на отражение, расстояние до неоднородности и рефлектометрия во временной области), источника ВЧ-сигнала и источника постоянного напряжения с вольтметром и амперметром.

Таблица. Перечень основных тестов для наземных станций, охватывающий лишь часть полных требований к тестированию

Оснащение персонала

Пользователи могут настроить ручные приборы Keysight на работу в режиме тестера АФС, векторного анализатора цепей, анализатора сигналов и многого другого. Столь широкий диапазон важных, точных и экономящих время функций ускоряет диагностику и устранение отказов. Например, калиброванные измерения тестером АФС и векторным анализатором цепей помогают систематически и эффективно обслуживать кабельные линии, волноводы и антенные системы.

Измерения спектра хорошо демонстрируют преимущества СВЧ-анализаторов Keysight FieldFox. Более 20 лет операторы всего мира полагаются на портативные анализаторы спектра, которые на самом деле представляли собой «чемоданные» решения. Так, широко распространенный HP 8565E/EC весит целых 17,3 кг и имеет размер 340×430×190 мм. В отличие от него ручной анализатор FieldFox весит лишь 3,2 кг и имеет размер примерно 290×190×70 мм.

Эти приборы обладают исключительной прочностью за счет применения механический конструкции без вентиляторов и вентиляционных отверстий. В частности, у FieldFox прочный, полностью герметичный корпус, отвечающий требованиям стандарта US MIL-PRF‑28800F класс 2. Кроме того, анализаторы прошли типовые испытания на соответствие регламентам IEC/EN 60529 IP53 к пыле- и водонепроницаемости, что увеличивает надежность прибора даже в сложных условиях работы (рис. 2).

Рис. 2. СВЧ-анализаторы Keysight FieldFox могут использоваться для повседневного технического обслуживания, глубокой диагностики или для любых других работ в диапазоне до 50 ГГц

Другим неудобством переносных анализаторов прежнего поколения является время прогрева. Теперь эта проблема не существует: благодаря функции мгновенной настройки СВЧ-анализатор FieldFox готов к выполнению прецизионных измерений спектра сразу после включения питания и при изменении температуры в указанном диапазоне (например, –10…+55 °C). Кроме того, эта функция позволяет использовать встроенный измеритель мощности для выполнения точных измерений без внешнего датчика мощности.

Возьмите точность с собой

По сравнению с традиционными аналоговыми схемами современная цифровая архитектура дает существенные преимущества. К примеру, в ней отсутствует погрешность логарифмического преобразования, влияющая на линейность амплитуды. Ушла в прошлое и погрешность полосы обзора, влияющая на точность частоты.

Цифровая архитектура прибора также помогает получить результаты, соответствующие характеристикам, полученным с помощью настольных анализаторов. В итоге лучшие современные ручные приборы позволяют выполнять измерения во временной и частотной областях, результаты которых коррелируют с данными, полученными с помощью настольных приборов в исследовательских лабораториях и в процессе монтажа систем. Такой уровень корреляции повышает уверенность в результатах измерения и снижает риск приемки плохих систем, подсистем и компонентов.

Кроме того, семейство FieldFox поддерживает дистанционное управление из приложений, работающих на устройствах с iOS. Эта функция обеспечивает взаимодействие между персоналом, например, один инженер может работать на площадке обслуживания параболической антенны, а другой — находиться внизу, анализируя результаты измерений через iPad или iPhone (рис. 3).

Рис. 3. Приложение iOS имитирует переднюю панель ручного анализатора, обеспечивая дистанционное управление, мониторинг и анализ

Сокращение капитальных затрат и эксплуатационных расходов

Другим преимуществом перехода на современные технологии является сокращение капитальных затрат и эксплуатационных расходов. И хотя ручной анализатор может заменить несколько приборов, цена на некоторые из них формируется так, что каждая функция — тестера АФС, векторного анализатора цепей, анализатора спектра — обходится примерно в полцены от сравнимого настольного прибора. В итоге это может обеспечить существенное сокращение капитальных затрат.

Помимо этого, комбинированный анализатор упрощает процесс обслуживания, требуя всего одной калибровки в год. Таким образом удается снизить ежегодные эксплуатационные расходы по сравнению с традиционным набором оборудования, который может требовать нескольких калибровок в год плюс калибровку каждого запасного прибора. К тому же ручные приборы со стандартной трехлетней гарантией сокращают расходы на ремонт, если таковой понадобится.

Заключение

С приходом нового поколения наземных станций ручные СВЧ-анализаторы предлагают мощное универсальное решение для персонала, занятого техническим обслуживанием и диагностикой. Благодаря впечатляющему набору важных, точных и экономящих время функций, упакованных в портативный и прочный корпус, специалисты могут быстрей выполнять диагностику и ремонт самого сложного современного оборудования.

Недавно компания Keysight представила линейку их шести приборов миллиметрового диапазона. В состав линейки входят три модели комбинированных анализаторов, охватывающих диапазон 32, 44 и 50 ГГц, и три модели анализаторов спектра, предназначенные для тех же частот.