Componente LNB: Low Noise Block

Low Noise Block

El internet y la comunicación en alta mar o a bordo de embarcaciones se ha vuelto un elemento muy importante en los últimos años a medida la tecnología ha ido evolucionando.  Como mencione en el articulo sobre comunicación VSAT, las embarcaciones/buques/cruceros dependen de conectividad satelital para administrar recursos, solicitar peticiones a oficinas en tierra, comunicación con autoridades marítimas o de puerto, entretenimiento a bordo, telefonía, entretenimiento, otros. Esto se logra apuntando una o mas antena(s) a satélites aproximadamente 22,300 millas (37,000Km) fuera de nuestro planeta tierra.

Hoy escribiré un poco sobre uno de los componentes importantes de una antena VSAT, el denominado LNB (Low Noise Block). El cual juega un papel importante en la conversión de señales provenientes del satélite. El LNB es un componente del Sistema de Unidades de Exterior (OutDoor Unit o ODU).

Componente LNB (Low Noise Block)

Dado que las frecuencias de transmisión del enlace descendente del satélite (downlink) son imposibles de distribuir por los cables coaxiales, se hace necesario un dispositivo, situado en el foco de la antena, que convierta la señal de alta frecuencia (Banda Ku), en una señal de menor frecuencia, para que sea posible su distribución a través del cableado coaxial. A esta banda se le denomina Frecuencia Intermedia (FI).

La banda de FI elegida para el reparto se denomina banda “L” y está comprendida entre 950 MHz y 2.150 MHz. Dado que la banda Ku tiene 2.05 GHz de ancho de banda (10,7 a 12,75 GHz) es evidente que no se puede convertir a la banda de 950 a 2.150 MHZ (1,2 GHz de diferencia), por lo que existe una subdivisión de aquella en dos sub-bandas, denominadas Banda Baja (10,7 a 11,7 GHz) y Banda Alta (11,7 a 12,75 GHz).

El enlace descendente del satélite tiene unas pérdidas muy elevadas mayores de 200 dB y aunque las modulaciones elegidas para este servicio necesitan una relación portadora a interferencia (C/N) muy baja, los niveles de señal recibidos por las antenas con dimensiones de consumo necesitan de dispositivos con factores de ruido muy bajos, donde entra en juego el componente LNB (Low Noise Block down-converter).

Normalmente los rangos de factor de ruido que se manejan están comprendidos entre 0,1 dB y 1 dB. Para conseguir estos factores de ruido, el amplificador de entrada del LNB, que es el que limita el valor de dicho factor, es especial y del tipo GaAs HEMT (High Electron Mobility Field Effect Transistor, transistor tipo FET de Arseniuro de Galio de alta movilidad).

Funcionamiento

El LNB consta de los siguientes bloques: en primer lugar, junto con el amplificador HEMT de muy bajo factor de ruido dispone de un resonador discriminador de polaridad, un segundo bloque de filtrado de banda que limita el ruido de entrada al mezclador, un tercer bloque mezclador para convertir la señal de microondas en frecuencia intermedia y un último bloque que es el amplificador de frecuencia intermedia a la salida del mezclador. Para la conversión necesita también un oscilador local con resonador cerámico (microondas).

Para realizar la selección de polaridad se estandarizó para el cambio de discriminación de polaridad un cambio en la tensión de alimentación (10 a 15 V para la vertical y de 16 a 20 V para la horizontal). Para el conmutador de cambio de banda se añadió una segunda variable a la tensión de alimentación que fue superponer o no un tono de 22 KHz.

Las dos sub-bandas que obtenemos van desde 950 hasta 1.950 MHz para la banda baja y desde 1100 hasta 2150 MHz para la banda alta.

Para realizar la conversión se mezcla la banda de entrada seleccionada, mediante la elección del resonador y amplificador, con un oscilador local cuyo valor se ha elegido previamente. En la mezcla se producen batidos entre las dos señales (sumas y restas de frecuencias), de estas, mediante filtrado elegimos la que se encuentra en la banda de FI, así por ejemplo, para la banda baja, la frecuencia del oscilador local es 9,75 GHz, porque (10,7 – 9,75) GHz = 0,950 GHz (950 MHz) y (11,7 – 9,75) GHz = 1,95 GHz (1950 MHz) y para la banda alta el valor del oscilador local es 10,6 GHz.

 

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