Общие сведения. Технология производства конверторов для СНТВ основана на опыте, накоп¬ленном при создании малошумящих усилителей (LNA — Low Noise Amplifier). Малошумящий усилитель только усиливает сигнал, тогда как конвертор (LNB — Low Noise Blockconvertor), помимо обеспечения необходимого усиле¬ния при минимально возможном уровне шумов, преобразовывыет частоты сигнала до частоты, воспринимаемой спутниковым приемником: 950 — 1750 МГц или 900 — 2150 МГц (расширенный). Первые СВЧ-усилители, использовавшиеся в радиоастрономии, были созда¬ны на основе обычных параметрических усилителей.
В них применялись тун¬нельные диоды, которые охлаждались жидким азотом или гелием.
Это позво¬ляло значительно снизить уровень собственных шумов устройства за счет замедления движения молекул.
Усилители имели большие габариты, вес, по¬требляли много энергии и работали в узкой полосе частот. Использование арсенида галлия (GaAs) позволило создать транзистор с очень низким уровнем шума. Эти транзисторы работают почти так, как будто они охлаждены до температуры абсолютного нуля, когда прекращается всякое молекулярное движение. GaAs-транзисторы в настоящее время являются основными при производстве СВЧ-аппаратуры СНТВ. В ранних спутниковых системах С-диапазона принятый сигнал сначала уси¬ливался в LNA, а затем частота его понижалась в отдельном блоке, который носит название LNC (LowNoise Converter—малошумящий преобразователь). Это требовало применения дорогого коаксиального кабеля и разъемов с ма¬лыми потерями сигнала, максимально близкой установки антенны и спутни¬кового приемника.
В целом система имела ряд серьезных ограничений, была трудно устанавливаема и дорога.
Существенным конструктивным улучшением системы было выделение ус¬тройства понижения частоты в отдельный блок и его установка вблизи малошумящего преобразователя. Это позволило применить более дешевый коаксиальный кабель и увеличить его длину до 100 м без введения допол¬нительных линейных усилителей. Следующим, вполне логичным шагом было объединение LNA и малошумя¬щего преобразователя в одно устройство — LNB. Именно LNB подразумева¬ется в настоящее время под словом конвертор. LNB первых выпусков весили почти 3 кг и имели коэффициент шума в Ku-диапазоне 4 —5 дБ. Современные конверторы С-диапазона имеют шумовую аппаратуру до 15 К, а Ku-диапазона — коэффициент шума до 0,5 дБ. Их вес составляет 300 — 400 г. Использование различных параметров для характеристики уровня собствен¬ных шумов, обусловлено следующим обстоятельством.
Уровень собственных шумов конверторов С-диапазона варьируется весьма незначительно, поэто¬му, если его выразить в Кельвинах, будет обеспечена большая наглядность.
Сегодня имеются два типа малошумящих транзисторов СВЧ, доступных проек¬тировщикам и изготовителям бытовой СВЧ-аппаратуры: НЕМТ-транзисторы (High electron mobility transistor), обладающие высокой подвижностью элект¬ронов, и полевые транзисторы с барьером Шотки (ПТШ). ПТШ начали использоваться с начала 70-х годов, в то время как НЕМТ стали коммерчески доступны только с 1987 г. Основное различие между ними со¬стоит в том, что НЕМТ имеет меньший коэффициент шума на заданной час¬тоте, чем ПТШ, однако последний обладает более высоким коэффициентом усиления.
В качестве примера приведем основные параметры популярных НЕМТ-транзисторов фирмы NEC: > NE 42484 — коэффициент шума 0,6 дБ, усиление 10,5 дБ на частоте 12 ГГц > NE 32584 — коэффициент шума 0,45 дБ, усиление 12 дБ на частоте 12 ГГц > NE32984 — коэффициент шума 0,4 дБ, усиление 12,5дБ на частоте 12ГГц Ведущие научно-исследовательские лаборатории различных компаний ра¬ботают над созданием следующего поколения НЕМТ-транзисторов.
Вместо арсенида галлия планируется использовать фосфид индия (InP). Уже появились сообщения об InP НЕМТ-транзисторе с коэффициентом шума 0,3 дБ и усилением 17 дБ на частоте 12 ГГц. Планируется использовать два таких тран¬зистора вместо трех GaAs.