Progetto e realizzazione di un sistema per l'allineamento di polarizzazione di un ricevitore satellitare

(1)

I

INDICE

Introduzione

...1

Capitolo 1

L’allineamento satellitare

1.1 Introduzione al Capitolo 1 ...4

1.2 Parametri fondamentali delle antenne...9

1.3 Bande satellitari e beacon ...12

1.4 Ortho Mode Transducer...18

1.5 XPD o Cross-Polar Discrimination...20

1.6 Principio di funzionamento del dispositivo ...22

1.7 Downlink Budget...25

1.7.1 DL Budget: risultati a cielo sereno ...32

1.7.1.1 DL Budget: analisi del rumore termico ...36

1.7.1.2 DL Budget: interferenza da satellite adiacente ...38

1.7.1.3 DL Budget: Cross-Polar Discrimination (XPD)...40

1.7.1.4 DL Budget: interferenza co-canale ...41

1.7.2 DL Budget: scenario di pioggia ...43

1.7.2.1 DL Budget: rumore termico nello scenario di pioggia ...47

1.7.2.2 DL Budget: interferenza da satellite adiacente nello scenario di pioggia...49

1.7.2.3 DL Budget: Cross-Polar Discrimination (XPD) nello scenario di pioggia ...49

1.7.2.4 DL Budget: interferenza co-canale nello scenario di pioggia...50

1.8 Conclusioni al Capitolo 1 ...53

Capitolo 2

“Sotto-sistema di osservazione e di controllo di allineamento cross-polare” 2.1 Introduzione al Capitolo 2 ...54

2.2 Schema completo...56

2.3 Primo stadio di conversione in basso...59

2.3.1 LNB: principio di funzionamento...60

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Indice

II

2.3.1.2 Schema del LNB a PLL ...63

2.3.2 Piano delle frequenze per i satelliti EUTELSAT HOT BIRD™...67

2.3.3 Specifiche di progetto e LNB in commercio ...68

2.4 Secondo stadio di conversione in basso...69

2.5 Convertitore analogico/digitale...70

2.5.1 Campionamento dei segnali passa-basso...72

2.5.2 Campionamento dei segnali passa-banda ...74

2.6 Conversione digitale in banda base ...75

Capitolo 3

Teoria del “2nd Down Converter” 3.1 Introduzione al Capitolo 3 ...77

3.2 Specifiche richieste ai componenti ...78

3.3 Dimensionamento di massima del sistema ...81

3.4 Low Noise Amplifier ...82

3.5 Filtro di banda SAW ...86

3.6 Mixer attivo...88

3.7 Filtro di canale MCF...91

3.8 Oscillatore locale a PLL ...93

3.8.1 Modello teorico del PLL...93

3.8.2 Oscillatore al quarzo TCXO ...96

3.8.3 Sintetizzatore di frequenza con VCO integrato ...98

3.8.4 Filtro di anello del terzo ordine...102

3.8.4.1 Dimensionamento del Loop Filter con ADIsimPLL© ...104

3.9 Dimensionamento teorico delle reti di anticipo e di ritardo alle uscite del LO ..107

3.9.1 Rete VCOoutputA Matching ...107

3.9.2 Rete VCOoutputB Matching ...108

3.10 Light Emitting Diode ...110

3.10.1 Circuito di polarizzazione del LED ...112

(3)

Indice

III

Capitolo 4

Advanced Design System

4.2 Struttura di ADS© ...116

4.3 Metodi di simulazione ...117

4.4 Simulatore Momentum© ...118

4.4.1 Procedura di calcolo...120

4.4.2 Impostazione dei parametri della simulazione...121

4.4.3 Altre funzionalità ...121

4.5 Co-simulazione ...122

4.6 Ottimizzazione ...124

Capitolo 5

Schematico del “2nd Down Converter”

5.1 Introduzione ai circuiti integrati a microonde...126

5.2 Linee a microstriscia...129

5.3 Scelta del substrato: DiClad 870...135

5.4 Larghezza delle piste a RF...139

5.5 Dimensionamento teorico della board ...143

5.6 Simulazione del Low Noise Amplifier con ADS ...145

5.7 Simulazione del Mixer con ADS ...153

5.8 Componenti a parametri concentrati...156

5.9 Reti di adattamento e loro ottimizzazione ...163

5.9.1 Rete di adattamento M1...163 5.9.2 Rete di adattamento M2...168 5.9.3 Rete di adattamento M3...173 5.9.4 Rete di adattamento M4...178 5.9.5 Rete di adattamento M5...183 5.9.6 Rete di adattamento M6...188 5.9.7 Rete di adattamento M7...193 5.10 Conclusioni al Capitolo 5 ...198

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Indice

IV

Capitolo 6

Layout del “2nd Down Converter”

6.2 Norme IPC-2221A e regole di Layout...202

6.3 Calcolo della larghezza delle piste in base alla corrente che le attraversa ...207

6.4 Co-simulazione con ADS delle reti di anticipo e di ritardo...209

6.4.1 Rete VCOoutputA Matching ...209

6.4.2 Rete VCOoutputB Matching ...221

6.5 Filtri sulle alimentazioni ...231

6.6 Connettori SMA e seriale ...233

6.7 Crosstalk e separazione tra i piani di massa analogico e digitale ...235

6.8 Passaggio dallo Schematico al Layout...238

6.9 Verifica del Layout: DRC con ADS ...242

Capitolo 7

Stampa e montaggio del “2nd Down Converter” 7.1 Introduzione al Capitolo 7 ...245

7.2 File Gerber del Layout con ADS ...246

7.3 Finitura della board: teoria e realizzazione...249

7.4 Saldature e montaggio della board...253

7.5 Programmazione e funzionamento del “2nd Down Converter” ...260

Conclusioni

...263

Appendice A

...266

Appendice B

...268