Αυτό το άρθρο περιγράφει τον σχεδιασμό μετατροπέα RF, μαζί με διαγράμματα μπλοκ, που περιγράφουν τον σχεδιασμό του μετατροπέα ανόδου και καθόδου RF. Αναφέρει τα στοιχεία συχνότητας που χρησιμοποιούνται σε αυτόν τον μετατροπέα συχνότητας ζώνης C. Ο σχεδιασμός πραγματοποιείται σε μια πλακέτα μικρολωρίδας χρησιμοποιώντας διακριτά στοιχεία RF όπως μίκτες RF, τοπικούς ταλαντωτές, MMIC, συνθεσάιζερ, ταλαντωτές αναφοράς OCXO, μαξιλαράκια εξασθενητή κ.λπ.
Σχεδιασμός μετατροπέα RF up
Ο μετατροπέας συχνότητας RF αναφέρεται στη μετατροπή συχνότητας από τη μία τιμή στην άλλη. Η συσκευή που μετατρέπει τη συχνότητα από χαμηλή τιμή σε υψηλή τιμή είναι γνωστή ως μετατροπέας ανόδου. Καθώς λειτουργεί σε ραδιοσυχνότητες, είναι γνωστή ως μετατροπέας ανόδου RF. Αυτή η μονάδα μετατροπέα ανόδου RF μετατρέπει τη συχνότητα IF στην περιοχή περίπου 52 έως 88 MHz σε συχνότητα RF περίπου 5925 έως 6425 GHz. Ως εκ τούτου, είναι γνωστή ως μετατροπέας ανόδου ζώνης C. Χρησιμοποιείται ως ένα μέρος του πομποδέκτη RF που αναπτύσσεται στο VSAT που χρησιμοποιείται για εφαρμογές δορυφορικής επικοινωνίας.
Σχήμα-1: Διάγραμμα μπλοκ μετατροπέα RF up
Ας δούμε το σχεδιασμό του μετατροπέα RF Up με οδηγίες βήμα προς βήμα.
Βήμα 1: Βρείτε μίκτες, τοπικούς ταλαντωτές, MMIC, συνθεσάιζερ, ταλαντωτή αναφοράς OCXO, και μαξιλαράκια εξασθενητή που είναι γενικά διαθέσιμα.
Βήμα 2: Υπολογίστε το επίπεδο ισχύος σε διάφορα στάδια της σειράς, ειδικά στην είσοδο των MMIC, έτσι ώστε να μην υπερβαίνει το σημείο συμπίεσης 1dB της συσκευής.
Βήμα 3: Σχεδιάστε και εγκαταστήστε κατάλληλα φίλτρα με βάση τις μικροταινίες σε διάφορα στάδια για να φιλτράρετε τις ανεπιθύμητες συχνότητες μετά τους μίκτες στο σχεδιασμό, με βάση το μέρος της περιοχής συχνοτήτων που θέλετε να περάσετε.
Βήμα 4: Πραγματοποιήστε την προσομοίωση χρησιμοποιώντας μικροκυματικά ηλεκτρικά καλώδια γραφείου ή ευέλικτα ηλεκτρικά καλώδια HP με κατάλληλα πλάτη αγωγών, όπως απαιτείται, σε διάφορα σημεία της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος για το επιλεγμένο διηλεκτρικό, όπως απαιτείται για τη συχνότητα φέροντος RF. Μην ξεχάσετε να χρησιμοποιήσετε υλικό θωράκισης ως περίβλημα κατά την προσομοίωση. Ελέγξτε τις παραμέτρους S.
Βήμα 5: Κατασκευάστε την πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB) και κολλήστε τα αγορασμένα εξαρτήματα και στη συνέχεια κολλήστε τα.
Όπως απεικονίζεται στο διάγραμμα μπλοκ του σχήματος 1, πρέπει να χρησιμοποιηθούν κατάλληλα μαξιλαράκια εξασθενητή είτε 3 dB είτε 6dB ενδιάμεσα για να καλυφθεί το σημείο συμπίεσης 1dB των συσκευών (MMIC και Μίκτες).
Πρέπει να χρησιμοποιούνται τοπικός ταλαντωτής και συνθεσάιζερ κατάλληλων συχνοτήτων. Για μετατροπή από ζώνη 70MHz σε ζώνη C, συνιστάται LO 1112,5 MHz και συνθεσάιζερ εύρους συχνοτήτων 4680-5375MHz. Ο εμπειρικός κανόνας για την επιλογή μίκτη είναι ότι η ισχύς LO πρέπει να είναι 10 dB μεγαλύτερη από την υψηλότερη στάθμη σήματος εισόδου στα P1dB. Το GCN είναι ένα δίκτυο ελέγχου κέρδους σχεδιασμένο με εξασθενητές διόδου PIN που μεταβάλλουν την εξασθένηση με βάση την αναλογική τάση. Θυμηθείτε να χρησιμοποιείτε φίλτρα διέλευσης ζώνης και χαμηλών συχνοτήτων όπως και όταν απαιτείται για να φιλτράρετε τις ανεπιθύμητες συχνότητες και να περάσετε τις επιθυμητές συχνότητες.
Σχεδιασμός μετατροπέα RF Down
Η συσκευή που μετατρέπει τη συχνότητα από υψηλή τιμή σε χαμηλή τιμή είναι γνωστή ως μετατροπέας καθόδου. Καθώς λειτουργεί σε ραδιοσυχνότητες, είναι γνωστή ως μετατροπέας καθόδου RF. Ας δούμε το σχεδιασμό του εξαρτήματος του μετατροπέα καθόδου RF με οδηγίες βήμα προς βήμα. Αυτή η μονάδα μετατροπέα καθόδου RF μετατρέπει τη συχνότητα RF στην περιοχή από 3700 έως 4200 MHz σε συχνότητα IF στην περιοχή από 52 έως 88 MHz. Ως εκ τούτου, είναι γνωστή ως μετατροπέας καθόδου ζώνης C.
Σχήμα-2: Διάγραμμα μπλοκ μετατροπέα καθόδου RF
Το σχήμα 2 απεικονίζει το διάγραμμα μπλοκ ενός μετατροπέα καθόδου ζώνης C χρησιμοποιώντας εξαρτήματα RF. Ας δούμε το σχεδιασμό του εξαρτήματος του μετατροπέα καθόδου RF με οδηγίες βήμα προς βήμα.
Βήμα 1: Έχουν επιλεγεί δύο μίκτες RF σύμφωνα με το σχέδιο Heterodyne, το οποίο μετατρέπει τη συχνότητα RF από την περιοχή των 4 GHz σε 1 GHz και από την περιοχή των 1 GHz σε 70 MHz. Ο μίκτης RF που χρησιμοποιείται στο σχέδιο είναι ο MC24M και ο μίκτης IF είναι ο TUF-5H.
Βήμα 2: Έχουν σχεδιαστεί κατάλληλα φίλτρα για χρήση σε διαφορετικά στάδια του μετατροπέα RF down. Αυτά περιλαμβάνουν 3700 έως 4200 MHz BPF, 1042,5 +/- 18 MHz BPF και 52 έως 88 MHz LPF.
Βήμα 3: Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα (IC) και τα μαξιλαράκια εξασθένησης ενισχυτή MMIC χρησιμοποιούνται σε κατάλληλα σημεία, όπως φαίνεται στο διάγραμμα μπλοκ, για την κάλυψη των επιπέδων ισχύος στην έξοδο και την είσοδο των συσκευών. Αυτά επιλέγονται ανάλογα με την απαίτηση κέρδους και σημείου συμπίεσης 1 dB του μετατροπέα RF down.
Βήμα 4: Ο συνθεσάιζερ RF και η LO που χρησιμοποιούνται στο σχεδιασμό του ανοδικού μετατροπέα χρησιμοποιούνται επίσης στο σχεδιασμό του καθοδικού μετατροπέα όπως φαίνεται.
Βήμα 5: Οι απομονωτές RF χρησιμοποιούνται σε κατάλληλα σημεία για να επιτρέπουν στο σήμα RF να διέρχεται προς μία κατεύθυνση (δηλαδή προς τα εμπρός) και να σταματούν την ανάκλασή του RF προς τα πίσω. Ως εκ τούτου, είναι γνωστό ως μονοκατευθυντική συσκευή. Το GCN σημαίνει δίκτυο ελέγχου κέρδους. Το GCN λειτουργεί ως συσκευή μεταβλητής εξασθένησης που επιτρέπει τη ρύθμιση της εξόδου RF όπως επιθυμείται από τον προϋπολογισμό σύνδεσης RF.
Συμπέρασμα: Παρόμοια με τις έννοιες που αναφέρονται σε αυτόν τον σχεδιασμό μετατροπέα συχνότητας RF, μπορεί κανείς να σχεδιάσει μετατροπείς συχνότητας σε άλλες συχνότητες όπως η ζώνη L, η ζώνη Ku και η ζώνη mmwave.
Ώρα δημοσίευσης: 07-Δεκ-2023
