Un transductor ortomodo ( OMT ) es un componente de guía de ondas que comúnmente se conoce como duplexor de polarización . Ortomodo es una contracción del modo ortogonal . Los transductores ortomodo sirven para combinar o separar dos rutas de señales de microondas polarizadas ortogonalmente . [1] Una de las rutas forma el enlace ascendente , que se transmite a través de la misma guía de ondas que la ruta de la señal recibida, o ruta de enlace descendente . Un dispositivo de este tipo puede ser parte de una alimentación de antena de terminal de muy pequeña apertura (VSAT) o de una alimentación de radio de microondas terrestre ; por ejemplo, los OMT se utilizan a menudo con una bocina de alimentación para aislar polarizaciones ortogonales de una señal y para transferir señales de transmisión y recepción a diferentes puertos. [2]
Para los módems VSAT , las rutas de transmisión y recepción están a 90° entre sí, o en otras palabras, las señales están polarizadas ortogonalmente entre sí. Este desplazamiento ortogonal entre las dos trayectorias de señal proporciona aproximadamente un aislamiento de 40 dB en las bandas de radiofrecuencia de la banda Ku y la banda K a .
Por lo tanto, este dispositivo cumple una función esencial como elemento de unión de la unidad exterior (ODU) de un módem VSAT . Protege el elemento frontal del receptor (el convertidor reductor de bloque de bajo ruido , LNB) contra el desgaste por la potencia de la señal de salida generada por el convertidor ascendente de bloque (BUC). El BUC también está conectado a la bocina de alimentación a través de un puerto de guía de ondas del dispositivo de unión OMT.
Los transductores ortomodos se utilizan en VSAT de doble polarización, en áreas escasamente pobladas, antenas de radar , radiómetros y enlaces de comunicaciones. Suelen estar conectados al convertidor descendente de la antena o LNB y al amplificador de alta potencia (HPA), acoplado a una antena transmisora .
Cuando la señal de radio transmitida y recibida hacia y desde la antena tienen dos polarizaciones diferentes (horizontal y vertical), se dice que son ortogonales . Esto significa que los planos de modulación de las dos ondas de señal de radio están a 90 grados entre sí. El dispositivo OMT se utiliza para separar dos señales de igual frecuencia, pero con diferentes polarizaciones, de alta y baja potencia de señal. La separación protectora es esencial ya que la unidad transmisora dañaría seriamente la muy sensible unidad amplificadora del receptor frontal de bajo microvoltaje (μV) en la antena.
La señal de transmisión del enlace ascendente, de potencia relativamente alta (1, 2 o 5 vatios para equipos VSAT comunes) procedente del BUC y la potencia de la señal recibida de muy baja potencia (del orden de μV) procedente de la antena al Las unidades receptoras LNB, en este caso situadas en un ángulo de 90° entre sí, están acopladas entre sí en el punto focal de la bocina de alimentación de la antena parabólica. El dispositivo que une las rutas de enlace ascendente y descendente, que están a 90° entre sí, es el OMT.
En el caso de operación en la banda VSAT K u , un OMT típico proporciona un aislamiento de -40 dB entre cada uno de los puertos de radio conectados a la bocina de alimentación que mira hacia el reflector parabólico (-40 dB significa que solo el 0,01% de la potencia de salida del transmisor se alimenta de forma cruzada al puerto de guía de ondas del receptor). El puerto que mira al reflector parabólico de la antena es un puerto polarizador circular de modo que se logra fácilmente el acoplamiento de polaridad horizontal y vertical de la señal de radio entrante y saliente.
El aislamiento de 40 dB proporciona una protección esencial al muy sensible amplificador del receptor contra el desgaste causado por la señal de potencia relativamente alta de la unidad transmisora. Se puede obtener un mayor aislamiento mediante filtrado selectivo de radiofrecuencia para lograr un aislamiento de -100 dB (-100 dB significa que sólo una fracción de 10 -10 de la potencia de salida del transmisor se alimenta de forma cruzada al puerto de guía de ondas del receptor). .
La segunda imagen muestra dos tipos de unidades exteriores, una unidad Hughes de 1 vatio y una configuración compuesta de unidades BUC/OMT/LNB Andrew, Swedish Microwave de 2 vatios.
Las siguientes imágenes muestran una configuración de banda Ku de Portenseigne & Hirschmann , que resalta los puertos de guía de ondas polarizados horizontales, verticales y circulares que se unen a la bocina de alimentación, los elementos LNB o BUC de una unidad exterior.
Un transductor de modo orto también es un componente que se encuentra comúnmente en enlaces de radio de microondas terrestres de alta capacidad . En esta disposición, dos antenas parabólicas reflectoras operan en una trayectoria de radio de microondas punto a punto (4 GHz a 85 GHz) con cuatro radios, dos montados en cada extremo. En cada plato, se monta un transductor de modo orto en forma de T en la parte posterior de la alimentación, separando la señal de la alimentación en dos radios separadas, una que opera en polaridad horizontal y la otra en polaridad vertical. Esta disposición se utiliza para aumentar el rendimiento de datos agregados entre dos antenas parabólicas en una ruta de microondas punto a punto, o para redundancia de tolerancia a fallas. Ciertos tipos de radios de microondas para exteriores tienen transductores ortomodo integrados y operan en ambas polaridades desde una sola unidad de radio, realizando cancelación de interferencias de polarización cruzada ( XPIC ) dentro de la propia unidad de radio. Alternativamente, el transductor ortomodo puede integrarse en la antena y permitir la conexión de radios independientes, o puertos separados de la misma radio, a la antena.
Un transductor de modo orto se puede modelar como un dispositivo de 4 puertos, 2 de ellos (H y V) que representan los puertos de polarización simple y los restantes (h, v) incorporados por los modos degenerados en el puerto de polarización dual.
Los parámetros de dispersión se pueden reunir en una matriz de dispersión de 4 × 4 , que es simétrica para un OMT recíproco (es decir, sin incluir circuladores , aisladores o componentes activos ), dejando así 10 términos independientes para un dispositivo con pérdidas general:
De estos:
Una OMT ideal exhibe una coincidencia perfecta (términos nulos en la diagonal), términos de transmisión directa unitaria y XPD y aislamiento infinitos (parámetros de dispersión correspondientes nulos):
La caracterización de un OMT fabricado (considerado el dispositivo bajo prueba, DUT) suele ser un asunto delicado por razones tanto mecánicas como teóricas.
Conceptualmente, si se dispone de un OMT ideal como parte de la configuración de medición, a menudo denominado "muestra dorada", su puerto de doble polarización se puede conectar a su contraparte en el DUT, lo que da como resultado un dispositivo equivalente de 4 puertos con 4 polarizaciones simples. puertos. El OMT ideal divide las dos polarizaciones en el puerto de doble polarización en dos puertos estándar de polarización única y dicha disposición permite la medición directa de todos los parámetros de dispersión del DUT (ya sea mediante el uso de un analizador de red vectorial (VNA) de 4 puertos o uno de 2 puertos con 2 cargas monopolarizadas utilizadas en varias combinaciones).
Esta configuración ideal sólo es propensa a incertidumbres mecánicas relacionadas con la ubicación física y la alineación de los puertos de doble polarización. Un ángulo de desalineación simple introduce un camino artificial desde cada polarización al opuesto proporcional a . La combinación fasorial de la fuga (o ) debida a las XPD del DUT y esta pérdida artificial es la cantidad medida externa real. Si, mediante una recombinación de fase adecuada, las dos contribuciones tienden a cancelarse entre sí, la XPD medida real puede aumentar hasta el infinito (posible sólo si ), lo que resulta en un enorme error de estimación.
Dependiendo de la XPD esperada del DUT, se deben introducir contramedidas mecánicas para garantizar que se pueda despreciar la incertidumbre de medición artificial.
Sin embargo, cualquier desviación de esta configuración ideal introduce errores e incertidumbres.
Si hay disponible una carga adaptada de polarización dual en lugar del OMT ideal, esto permite mediciones 2×2 desde los puertos de polarización simple, lo que produce solo 2 de los términos de reflexión ( y ) y un IPI ( ). Otras mediciones destinadas a obtener estimaciones de los otros parámetros de dispersión del DUT involucran el puerto de doble polarización y requieren componentes adicionales, como transiciones o conos de polarización dual a polarización simple, que a menudo no coinciden en al menos uno de los dos. polarizaciones: esto crea reflexiones no deseadas que se propagan a través del OMT y se combinan en los puertos VNA impidiendo así las mediciones directas. Estos problemas se suman a los factores mecánicos y aumentan las incertidumbres en el procedimiento de medición.
Debido a la creciente demanda de enlaces de datos de alta capacidad, la explotación de la doble polarización ha fomentado la investigación en el diseño y caracterización de OMT para superar las dificultades prácticas. La literatura sobre el modelado y la caracterización práctica de OMT consiste en trabajos tanto de organizaciones académicas como el Consejo Nacional de Investigación (Italia) , [3] la Universidad Politécnica de Marche y la Agencia Espacial Europea [4] como también de equipos industriales como CommScope [5] y Siae Microelettronica [6] con un impacto inmediato en los productos para sistemas modernos de telecomunicaciones de doble polarización, por ejemplo en el backhaul de microondas terrestre .
