Высокочастотные компоненты: классификация, описание, основные особенности

Областей, где ВЧ-компоненты востребованы, множество, например:

• Системы сотовой связи;
• Телекоммуникации;
• Интернет;
• Аэрокосмическая сфера;
• Стратегическая, военная промышленность;
• Медицина;
• Наземный и морской транспорт.

Не менее многочисленны и виды высокочастотных компонентов, использующихся при формировании антенно-фидерных трактов, приемников, передатчиков и других устройств. Чтобы лучше ориентироваться в данной отрасли, следует подробнее изучить наиболее распространенные компоненты, разобраться в их функциях и особенностях.

Коаксиальные переходы

Главные функции коаксиального перехода – соединение двух отрезков высокочастотного кабеля, либо его подключение к оборудованию. Элементы позволяют обеспечить максимальную надежность как при соединении разъемов одной серии, так и различных, относящихся к метрической, дюймовой системе. В прецизионном исполнении коаксиальные переходы востребованы при проведении измерений, тестов высокочастотного оборудования, высокое качество их изготовления также способствует улучшению характеристик кабелей, увеличению дальности связи, повышению четкости и стабильности сигнала.

Среди коаксиальных переходов также нужно отметить следующие специальные модификации:

• Герметичные. Ориентированы на использование в условиях высокой запыленности, влажности среды, монтаж возможен даже на открытых площадках.
• Быстрого соединения. Применяются в системах, где подключения и отключения требуются по нескольку раз в день, что крайне неудобно при использовании стандартных соединителей, шайб, гаек, резьбы или байонетов.
• С сертификацией по стандарту ATEX. Основная область эксплуатации – объекты, где высока вероятность формирования условий, способных привести к детонации или возгоранию. ATEX-переходы герметичны, токопроводящие части надежно изолированы, что исключает искрообразование.

Фильтры

Фильтры востребованы при формировании множества систем передачи сигналов высокой и сверхвысокой частоты. Их установка позволяет решить сразу несколько задач:

• Четкое разделение сигналов в соответствии с частотной полосой.
• Отделение полезного сигнала от фонового, с помехами.
• Пропускание сигнала строго определенной частоты с точной настройкой.
• Решение проблем, связанных с электромагнитной несовместимостью.

Моделей фильтров множество, большой популярностью, пользуются, к примеру, дуплексные устройства, благодаря которым удается связать приемники, передатчики, работающие на разных частотах, с одной антенной. Распространены также диплексоры, мультиплексоры, способствующие разделению и объединению каналов по частотам в различных диапазонах.

Грамотное использование фильтров позволяет значительно улучшить качество сотовой связи в конкретной местности, улучшить качество телевизионного, радио, спутникового сигнала.

Усилители

Основную функцию усилителей легко понять по их названию, заключается она в повышении мощности ВЧ-сигнала, что позволяет сделать более эффективной работу радиостанций, сетей сотовой, спутниковой связи. За счет усиления сигнал удается передавать без помех и искажений, с максимальной точностью, четкостью, на огромную дистанцию.

Современные высокочастотные усилители отличаются следующими преимуществами:

• Возможность увеличения мощности сигнала в широком диапазоне частот, от десятков мегагерц до гигагерц. Эта особенность способствует распространению техники в различных сферах, будь то беспроводная передача данных или радарные системы.
• Эффективность усиления. Устройство способно повысить до оптимальных значений мощность даже очень слабых сигналов, с сохранением их необходимых характеристик. Достигнута совместимость даже с наиболее сложными сигналами, например, различными по модуляции.
• Минимальные искажения. Задача усилителя – только повышение мощности сигналы, все прочие показатели должны остаться на прежних отметках. Такой алгоритм обработки исключает появление искажений, сказывающихся на эффективности передачи.
• Минимальный уровень продуцируемого шума. Это важно для эффективного усиления изначально очень малой мощности.

Основные области использования высокочастотных усилителей – авиация, космонавтика, телерадиовещание, системы радиолокации, медицина.

Делители, ответвители и сумматоры

Делители и ответвители применяются при необходимости отвести часть мощности из главного тракта. Делается это, например, для того, чтобы подключить к одной антенне сразу несколько передающих или принимающих устройств, а также для проведения измерений, когда мощность слишком высока, из-за чего возникает большой риск выхода из строя измерительного оборудования.

По противоположному принципу работают сумматоры, необходимые для того, чтобы объединить сигналы, поступающие сразу с нескольких антенн. Некоторые сумматоры дополнительно оснащены усилителями, чтобы повысить мощность сигнала для более уверенного приема и фильтрами, нивелирующими помехи и искажения.

Детекторы

Основная функция детекторов ВЧ и СВЧ-сигналов – выделение огибающей сигнала, фиксация мощности в определенном частотном диапазоне или на конкретной отметке. Наиболее технологичными являются диодные детекторы, характеризующиеся минимальным временем отклика и расширенными диапазонами по рабочим мощностям и частотам.

Устройства востребованы при сборке измерительных комплексов, в том числе наиболее точных, лабораторных, систем, необходимых для точной настройки и регулировки мощности.

Аттенюаторы

Высокочастотный аттенюатор применяется для того, чтобы уменьшить мощность, амплитуду сигнала при одновременном сохранении его формы. При помощи этого компонента удается гарантировать работоспособность всех устройств, включенных цепь, добиться равенства мощности между входным и выходным портами, обеспечить стабильность передачи сигнала даже в том случае, если к линии подключено оборудование, различное по показателям затухания.

Аттенюаторы представлены тремя типами, различными по характеристикам и особенностям эксплуатации:

1. Фиксированные. Они снижают мощность на определенный показатель во всем поддерживаемом частотном диапазоне, помогают рассеять ее избыток, добиться оптимального согласования с линиями, снизить напряжение.
2. Ступенчатые. Для них характерно дискретное ослабление мощности, что дает более широкие возможности настройки и регулировки.
3. Плавные. Ослабление происходит не дискретно, а максимально плавно, в определенном диапазоне. Устройства ориентированы на обеспечение эффективного приема сигнала при выраженных фоновых помехах, наличии искажений.

Согласованные нагрузки

Данные высокочастотные компоненты также называются терминаторами, их важнейшая функция – снижение выраженности помех при минимальном влиянии на мощность. Согласованные нагрузки применяются в различных устройствах, будь то резонаторы, фильтры, ответвители, позволяют обеспечить работоспособность, гарантировать надежность всей линии, исключить возникновение паразитных сигналов.

Основная область применения терминаторов – сети сотовой связи и другие комплексы передачи данных, как кабельные, так и беспроводные.

Конечно, на этом список высокочастотных компонентов не заканчивается, но наиболее распространенные были рассмотрены. Можно также обратить внимание на инжекторы питания, задача которых – подача определенного напряжения, необходимого для стабильной, корректной работы коаксиального тракта. Востребованы и многочисленные вспомогательные компоненты, защищающие высокочастотный антенно-фидерный тракт от скачков напряжения, грозовых разрядов и других нештатных ситуаций.