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Fabricantes y proveedores de multiplexores de RF
ASARTECH
Componentes de radiofrecuencia y microondas para comunicaciones y enlaces de datos de vehículos aéreos no tripulados (UAV)
Gold Partner
Resumen general de diplexores, triplexores y multiplexores de RF para plataformas no tripuladas
Introducción a los multiplexores de radiofrecuencia
Los multiplexores de radiofrecuencia (RF) combinan o separan señales en diferentes bandas de frecuencia, lo que permite que varios canales de RF compartan una antena, una línea de transmisión o una ruta de señal comunes. En drones, vehículos aéreos no tripulados (UAV) y otros sistemas no tripulados, estos componentes permiten las comunicaciones multibanda, la telemetría, la navegación, el radar y la detección, al tiempo que reducen la necesidad de conexiones de RF independientes.
Diplexor de RF, diplexores de cavidad FD1001 y FD1002, de Asartech.
La multiplexación de RF se consigue habitualmente mediante redes de filtros selectivos en frecuencia, entre los que se incluyen diplexores, triplexores, cuádruplexores y dispositivos con un mayor número de canales. Estas redes utilizan ramas de filtro independientes conectadas a un puerto común, lo que permite el paso de bandas de frecuencia designadas al tiempo que atenúan las señales fuera de los canales previstos. Los multiplexores pueden emplear tecnologías de cavidad, cerámicas, dieléctricas o planas, y su diseño influye en la pérdida de inserción, el aislamiento entre canales, la potencia admisible, el tamaño y los requisitos de integración.
Tipos principales de multiplexores de RF
Los multiplexores de RF están disponibles en diferentes configuraciones de canales y arquitecturas de filtro. El número de canales determina cuántas bandas de frecuencia pueden combinarse o separarse a través de la ruta de RF compartida, mientras que la tecnología de filtro subyacente influye en el rendimiento eléctrico, las dimensiones físicas y los requisitos de integración.
| Tipo de multiplexor | Arquitectura y principio de funcionamiento | Aplicaciones típicas en sistemas no tripulados |
| Diplexores de RF | Dos ramas de filtro selectivo en frecuencia combinan o separan dos bandas de frecuencia distintas a través de un puerto común. | Antenas de doble banda, integración del Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS) y comunicaciones de vehículos aéreos no tripulados (UAV). |
| Triplexores de RF | Tres ramas de filtros selectivos de frecuencia combinan o separan tres bandas distintas a través de una conexión de RF compartida. | Enlaces de datos multibanda y sistemas de radio con antena compartida. |
| Cuádruplexores de RF | Cuatro rutas de filtro selectivas en frecuencia combinan o separan cuatro bandas de frecuencia distintas a través de un puerto común. | Frontales de RF multifrecuencia y cargas útiles de comunicaciones integradas. |
| Multiplexores de RF multicanal | Cinco o más ramas de filtro coordinadas combinan o separan múltiples bandas de frecuencia designadas a través de un puerto compartido. | Plataformas multirradio, estaciones terrestres y sistemas de antenas complejos. |
| Multiplexores de RF basados en cavidades | Las cavidades metálicas resonantes proporcionan un filtrado selectivo en frecuencia a través de múltiples canales, ofreciendo a menudo una alta selectividad, una baja pérdida de inserción y una capacidad de manejo de potencia considerable. | Estaciones de control en tierra, enlaces de RF de alta potencia y plataformas no tripuladas de gran tamaño. |
| Multiplexores de RF cerámicos y dieléctricos | Los resonadores dieléctricos y las estructuras de filtro cerámicas proporcionan una separación de señales selectiva en frecuencia en configuraciones relativamente compactas. | Radios compactas para UAV, receptores de navegación y módulos de RF multibanda. |
| Multiplexores de RF planos y de microcinta | Las líneas de transmisión impresas y las estructuras resonantes sobre sustratos dieléctricos crean rutas selectivas en frecuencia dentro de redes integradas en placas de circuito impreso (PCB). | Front-ends de RF integrados en PCB, enlaces de datos para UAV y cargas útiles de comunicaciones ligeras. |
Funciones principales de los multiplexores de RF para sistemas no tripulados
Compartición de antenas y consolidación de aperturas
Los multiplexores de antena de RF permiten que las señales que operan en diferentes bandas de frecuencia compartan una alimentación de antena común, siempre que la antena admita las frecuencias requeridas. Las ramas de filtro independientes transmiten sus bandas designadas hacia o desde el puerto común, al tiempo que atenúan la energía fuera de banda, lo que reduce el número de antenas y conexiones coaxiales necesarias en una plataforma no tripulada. Esto puede simplificar la instalación, al tiempo que reduce potencialmente el peso, la resistencia aerodinámica, el cableado y los requisitos de montaje.
Comunicaciones multibanda y enrutamiento de enlaces de datos
La multiplexación de RF selectiva en frecuencia permite que diferentes canales de comunicación compartan la infraestructura de RF, al tiempo que se mantienen rutas de frecuencia independientes. Los sistemas de UAV pueden utilizar estas redes para integrar enlaces compatibles de comando, telemetría, datos de carga útil y vídeo a través de antenas o líneas de transmisión comunes. A diferencia de un multiplexor analógico de RF conmutado, un multiplexor de frecuencia pasivo puede transportar señales en varias bandas compatibles simultáneamente sin seleccionar activamente rutas de señal individuales.
Aislamiento de transceptores y gestión de interferencias en la misma ubicación
Los multiplexores de RF proporcionan un aislamiento selectivo por frecuencia entre los transmisores y receptores conectados, lo que contribuye a reducir el acoplamiento no deseado de señales y la desensibilización del receptor. Los diseños de alto aislamiento resultan especialmente útiles cuando varios sistemas de RF operan muy próximos entre sí en un UAV, un vehículo terrestre o una estación de control. No obstante, deben tenerse en cuenta el rechazo del filtro, el espaciado entre canales, la potencia del transmisor y las emisiones fuera de banda, ya que los multiplexores no pueden eliminar las interferencias que se producen dentro de bandas pasivas superpuestas o insuficientemente separadas.
Integración de la carga útil de navegación, radar y sensores
Los multiplexores de RF permiten la integración de receptores de navegación multifrecuencia compatibles, subsistemas de radar y equipos de detección de RF. Las redes selectivas en frecuencia pueden, por ejemplo, combinar o separar bandas GNSS designadas o enrutar diferentes canales de frecuencia de radar a través de hardware de RF compartido. Es especialmente importante contar con características adecuadas de pérdida de inserción, rechazo y banda de paso cuando sea necesario preservar señales débiles de navegación o de detección.
Diplexor de RF de Asartech, el FD1005.
Multiplexores de RF en comparación con otros componentes de RF
Los multiplexores de RF están estrechamente relacionados con otros componentes de RF utilizados para la distribución, selección y gestión de frecuencias de las señales, pero sus principios de funcionamiento difieren en función de cómo se combinan, separan o enrutan las señales a través del sistema.
- Matrices de conmutación de RF: Seleccionan y conectan las rutas de señal mediante conmutadores controlados electrónica o electromecánicamente. A diferencia de los multiplexores pasivos selectivos en frecuencia, las matrices de conmutación pueden reconfigurar las conexiones entre puertos. Los multiplexores analógicos de RF y los multiplexores de sistemas microelectromecánicos (MEMS) de RF pueden utilizar de forma similar elementos de conmutación para el enrutamiento seleccionable de la señal.
- Divisores y combinadores de potencia: Dividen la potencia de RF entre varias salidas o combinan señales en una ruta común sin proporcionar necesariamente la separación de canales selectiva en frecuencia asociada a los multiplexores de RF basados en filtros.
- Dúplexores: Permiten que las rutas de transmisión y recepción compartan una antena, utilizando un filtrado selectivo en frecuencia en los sistemas de dúplex por división de frecuencia (FDD) o conmutación en algunas arquitecturas de dúplex por división de tiempo (TDD). Por lo tanto, un dúplexor de RF selectivo en frecuencia puede utilizar una red de filtros de tipo diplexor.
- Diplexores: representan un tipo específico de multiplexor de RF con dos canales de frecuencia. Realizan las mismas funciones fundamentales de combinación y separación de frecuencias que los multiplexores con un mayor número de canales, pero solo admiten dos bandas.
- Bancos de filtros de RF: contienen múltiples filtros para el acondicionamiento de la señal o la selección de frecuencias. Los bancos de filtros conmutados seleccionan una ruta de filtro concreta, mientras que los multiplexores de RF selectivos en frecuencia conectan varias ramas de filtro a un puerto común para un funcionamiento multibanda simultáneo.
Por lo tanto, la selección de los componentes depende de si el sistema requiere un funcionamiento multibanda simultáneo, un enrutamiento de señales reconfigurable, la separación entre transmisión y recepción, o una distribución convencional de la señal.
Novedades en la tecnología de multiplexores de RF
Los avances en el filtrado de RF, la tecnología de resonadores y el encapsulado están permitiendo el desarrollo de redes de multiplexación más pequeñas, más selectivas y cada vez más integradas para sistemas avanzados de comunicaciones y detección.
- Miniaturización mediante resonadores avanzados: las tecnologías de resonadores acústicos de película en volumen (FBAR), de ondas acústicas en volumen (BAW) y de cerámica de alta permitividad permiten la creación de dispositivos compactos selectivos en frecuencia. Estos enfoques pueden reducir el tamaño físico de los front-ends de RF multibanda en sistemas no tripulados sujetos a restricciones de tamaño, peso y potencia (SWaP).
- Escalado de ondas milimétricas y banda ancha: La investigación y el desarrollo en redes de filtros de alta frecuencia están ampliando la separación de canales a la banda Ku, la banda Ka y las frecuencias emergentes por debajo del terahercio. Estas tecnologías son relevantes para las comunicaciones por satélite de alto rendimiento y las cargas útiles avanzadas de detección de RF, aunque el diseño, el encapsulado y la fabricación se vuelven cada vez más complejos a medida que aumenta la frecuencia de funcionamiento.
- Alto aislamiento entre puertos y coexistencia: Las disposiciones avanzadas de acoplamiento de filtros y las características de rechazo pronunciado mejoran la separación entre canales de frecuencia adyacentes, lo que contribuye a reducir la diafonía y la desensibilización del receptor cuando varias radios comparten la infraestructura de antenas.
- Arquitecturas de front-end integradas: Los diseños de «System-in-Package» (SiP) y de módulos de front-end de RF (FEM) combinan multiplexores con componentes tales como amplificadores de potencia, amplificadores de bajo ruido (LNA), filtros y conmutadores de RF. Esta integración permite reducir la longitud de las interconexiones, la complejidad del montaje y el espacio físico que ocupa el hardware de radio multibanda.
Estos avances permiten diseños de multiplexores de RF con mayor densidad de integración, un mejor aislamiento de canales y factores de forma cada vez más compactos, especialmente para equipos de comunicaciones de vehículos aéreos no tripulados (UAV), sistemas de radio multibanda y cargas útiles de detección avanzadas.
