Bộ lọc khoang và xoắn ốc trong liên kết video không dây

Bộ lọc khoang và xoắn ốc trong liên kết video không dây

Trong các hệ thống truyền video không dây—đặc biệt là các máy phát và thu dựa trên COFDM được sử dụng cho máy bay không người lái, thực thi pháp luật, và giám sát—bộ lọc RF là một trong những thành phần quan trọng nhất quyết định chất lượng tín hiệu tổng thể. Hai loại được sử dụng phổ biến nhất là bộ lọc khoang và bộ lọc xoắn ốc. Cả hai đều phục vụ để vượt qua dải tần mong muốn và triệt tiêu nhiễu ngoài băng tần, nhưng cấu trúc của chúng, hiệu suất, và các ứng dụng phù hợp khác nhau đáng kể.

---

1. Sự khác biệt về ngoại hình và cấu trúc

Bộ lọc khoang (bộ lọc khoang) sử dụng một hoặc nhiều khoang kim loại cộng hưởng làm phần tử chọn lọc tần số. Tần số cộng hưởng phụ thuộc vào kích thước vật lý của từng khoang.

• Vẻ bề ngoài: Bộ lọc khoang thường có hình dạng giống như khối kim loại hoặc vỏ hình chữ nhật có đầu nối (Trung học phổ thông, Loại n, hoặc TNC) ở mỗi bên. Chúng thường bao gồm các vít điều chỉnh ở trên để điều chỉnh tần số tốt.
• Kích thước và trọng lượng: Bởi vì họ dựa vào những lỗ hổng vật lý, chúng tương đối lớn và nặng, đặc biệt ở tần số thấp hơn.

Bộ lọc xoắn ốc (Bộ lọc xoắn ốc) được chế tạo từ các dây dẫn cuộn—các vòng xoắn kim loại—được gắn bên trong một tấm chắn kim loại. Mỗi chuỗi xoắn hoạt động như một bộ cộng hưởng, và sự ghép nối giữa các vòng xoắn liền kề xác định băng thông.

• Vẻ bề ngoài: Bé nhỏ, mô-đun hình trụ hoặc hình chữ nhật có vít điều chỉnh ở trên cùng. Thường được bảo vệ trong vỏ nhôm hoặc đồng thau.
• Kích thước: Nhỏ gọn và nhẹ, lý tưởng cho các thiết bị di động hoặc trên không.

Từ bên ngoài, bộ lọc khoang trông giống như hộp kim loại rắn được sử dụng trong các trạm cơ sở, trong khi bộ lọc xoắn ốc là các mô-đun nhỏ hơn có thể được gắn trực tiếp trên PCB hoặc bên trong các bộ phát nhẹ.

---

2. So sánh hiệu suất

Đặc tính	Bộ lọc khoang	Bộ lọc xoắn ốc
Dải tần số	100 MHz – 6 GHz	100 MHz – 1 GHz (gõ.)
Mất chèn	0.3–1dB (thấp)	1–2dB (trung bình)
Tính chọn lọc / Từ chối	Rất cao	Vừa phải
Xử lý nguồn điện	Cao (lên đến hàng chục watt)	Thấp (dưới 5 W)
Kích thước & Cân nặng	lớn hơn, nặng hơn	Nhỏ gọn, ánh sáng
Ổn định nhiệt độ	Xuất sắc	Vừa phải
Trị giá	Cao hơn	Thấp hơn

Bộ lọc khoang được chọn khi sự cô lập cao, tổn thất thấp, và ổn định nhiệt độ là rất quan trọng—chẳng hạn như ở các trạm mặt đất chuyên nghiệp hoặc các máy thu tầm xa.
Bộ lọc xoắn ốc được sử dụng khi sự nhỏ gọn và trọng lượng là những mối quan tâm chính, thích ở máy phát gắn trên máy bay không người lái hoặc máy thu di động.

---

3. Ứng dụng trong hệ thống video không dây

Trong hệ thống truyền video không dây COFDM, bộ lọc được cài đặt cả trên máy phát và người nhận để cải thiện độ tinh khiết quang phổ và độ ổn định của hệ thống.

• Phía máy phát

Sau bộ khuếch đại công suất (PA), Một bộ lọc thông dải được sử dụng để loại bỏ các sóng hài không mong muốn và phát xạ giả.

• Vì máy phát drone nhỏ gọn, các bộ lọc xoắn ốc được ưa thích vì nó nhỏ, ánh sáng, và cung cấp đủ sự triệt tiêu sóng hài.
• Vì máy phát cơ sở công suất cao, các bộ lọc khoang cung cấp khả năng xử lý năng lượng tốt hơn và khả năng cách ly cao hơn.

• Bên nhận

Ở mặt trước của máy thu, bộ lọc chọn trước chặn các tín hiệu ngoài băng tần mạnh trước khi chúng đi vào LNA (bộ khuếch đại tiếng ồn thấp).

• Bộ lọc xoắn ốc đủ cho máy thu di động.
• Bộ lọc khoang lý tưởng cho các máy thu chuyên nghiệp hoặc cố định trên mặt đất nơi mà khả năng loại bỏ nhiễu và độ ổn định lâu dài là rất quan trọng.

---

4. Lựa chọn nào cho băng thông ±2 MHz

Khi hệ thống yêu cầu một băng thông hẹp, chẳng hạn như ±2 MHz (tổng cộng 4 MHz), cả hai loại bộ lọc đều có thể hoạt động, nhưng sự lựa chọn phụ thuộc vào mục tiêu hiệu suất.

• Bộ lọc xoắn ốc: Thích hợp cho tần số băng thông hẹp (VÍ DỤ., 520–524 MHz). Nó cung cấp tổn hao chèn vừa phải và khả năng loại bỏ thích hợp ở kích thước nhỏ.
• Bộ lọc khoang: Được khuyến nghị nếu hệ thống yêu cầu tính chọn lọc sắc nét (≥40 dB từ chối) hoặc hoạt động ở phạm vi nhiệt độ rộng. Bộ lọc khoang cung cấp độ ổn định lâu dài tốt hơn cho các hệ thống COFDM băng thông hẹp.

Ví dụ:

• Máy phát không người lái tại 522 MHz ±2 MHz → Bộ lọc xoắn ốc (nhỏ gọn, ánh sáng).
• Máy thu mặt đất → Bộ lọc khoang (sự cô lập cao, đáng tin cậy trong điều kiện ngoài trời).

---

5. Tùy chọn tùy chỉnh và thiết kế

Khi tùy chỉnh các bộ lọc cho bộ phát hoặc thu video không dây, các thông số kỹ thuật sau đây thường được yêu cầu:

1. Tần số trung tâm: VÍ DỤ., 522 MHz
2. Băng thông: VÍ DỤ., ±2 MHz (4 Tổng số MHz)
3. Mất chèn: VÍ DỤ., 1,0 dB cho khoang, 2,0 dB đối với xoắn ốc
4. Từ chối ngoài băng tần: VÍ DỤ., ≥40 dB tại 460 MHz & 590 MHz
5. Trở kháng: 50 Ω đầu vào/đầu ra
6. loại trình kết nối: Trung học phổ thông, Loại n, hoặc giao diện tùy chỉnh
7. Xử lý nguồn điện: Tùy thuộc vào công suất đầu ra (VÍ DỤ., 1 W, 5 W, 10 W)
8. Nhiệt độ hoạt động: -40°C đến +85°C
9. Kích thước cơ khí: Đối với PCB hoặc gắn ngoài

Nhà sản xuất có thể điều chỉnh:

• Các số lượng bộ cộng hưởng (thường là 2–6 giai đoạn).
• Các kích thước khoang hoặc bước xoắn để phù hợp với băng thông mong muốn và từ chối.
• Các vật liệu nhà ở (nhôm, thau, hoặc thép không gỉ) cho các ứng dụng khác nhau.

---

6. Bảng tóm tắt

Ứng dụng	Bộ lọc được đề xuất	Lý do
Máy phát video không người lái	Bộ lọc xoắn ốc	Nhỏ gọn, nhẹ
Máy thu mặt đất di động	Bộ lọc xoắn ốc	Hiệu suất cân bằng
Máy thu trạm gốc	Bộ lọc khoang	Độ chọn lọc cao, tổn thất thấp
Truyền tải công suất cao	Bộ lọc khoang	Xử lý sức mạnh vượt trội
Hệ thống băng thông hẹp ±2 MHz	Khoang hoặc xoắn ốc	Phụ thuộc vào kích thước vs. sự đánh đổi từ chối

Cả hai bộ lọc đều đóng một vai trò quan trọng trong việc đảm bảo truyền video sạch và đáng tin cậy. Việc lựa chọn đúng phụ thuộc vào việc ưu tiên của bạn là gì kích thước và trọng lượng hoặc là chọn lọc và ổn định.

---

7. Câu hỏi thường gặp

---

suy nghĩ cuối cùng

Lựa chọn giữa một bộ lọc khoang và a bộ lọc xoắn ốc là sự cân bằng giữa hiệu suất và tính thực tế. Đối với tầm xa, công suất cao, hoặc hệ thống tiếp nhận chuyên nghiệp, bộ lọc khoang mang lại sự ổn định và chọn lọc chưa từng có. Cho nhỏ gọn, trên không, hoặc máy phát COFDM công suất thấp, bộ lọc xoắn ốc vẫn là sự lựa chọn hiệu quả và kinh tế nhất.

Bộ lọc RF được chọn và điều chỉnh phù hợp không chỉ đảm bảo tuân thủ các quy định tần số địa phương mà còn đảm bảo tính ổn định, truyền video không dây không bị nhiễu—dù trên mặt đất hay trên không.