Αυτό το άρθρο περιγράφει τη σχεδίαση μετατροπέα ραδιοσυχνοτήτων, μαζί με μπλοκ διαγράμματα, που περιγράφουν τη σχεδίαση του μετατροπέα ανόδου ραδιοσυχνοτήτων και τη σχεδίαση του μετατροπέα καθόδου ραδιοσυχνοτήτων.Αναφέρει τα στοιχεία συχνότητας που χρησιμοποιούνται σε αυτόν τον μετατροπέα συχνότητας ζώνης C.Ο σχεδιασμός πραγματοποιείται σε μια πλακέτα microstrip χρησιμοποιώντας διακριτά εξαρτήματα RF όπως μίκτες ραδιοσυχνοτήτων, τοπικούς ταλαντωτές, MMIC, συνθεσάιζερ, ταλαντωτές αναφοράς OCXO, επιθέματα εξασθενητή κ.λπ.
Σχεδιασμός μετατροπέα RF up
Ο μετατροπέας συχνότητας RF αναφέρεται στη μετατροπή της συχνότητας από τη μια 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 γνωστός ως μετατροπέας RF up.Αυτή η μονάδα μετατροπέα RF Up μεταφράζει τη συχνότητα IF στην περιοχή από περίπου 52 έως 88 MHz σε συχνότητα RF από περίπου 5925 έως 6425 GHz.Ως εκ τούτου, είναι γνωστός ως μετατροπέας C-band up.Χρησιμοποιείται ως ένα μέρος του πομποδέκτη RF που αναπτύσσεται στο VSAT που χρησιμοποιείται για εφαρμογές δορυφορικής επικοινωνίας.
Σχήμα-1: Μπλοκ διάγραμμα μετατροπέα RF επάνω
Ας δούμε τη σχεδίαση του εξαρτήματος μετατροπέα RF Up με οδηγό βήμα προς βήμα.
Βήμα 1: Μάθετε Μίκτες, Τοπικός ταλαντωτής, MMIC, συνθεσάιζερ, ταλαντωτής αναφοράς OCXO, επιθέματα εξασθενητή γενικά διαθέσιμα.
Βήμα 2: Εκτελέστε τον υπολογισμό του επιπέδου ισχύος σε διάφορα στάδια της σειράς, ειδικά στην είσοδο των MMIC έτσι ώστε να μην υπερβαίνει το 1dB σημείο συμπίεσης της συσκευής.
Βήμα 3: Σχεδιάστε και σωστά φίλτρα Micro strip σε διάφορα στάδια για να φιλτράρετε τις ανεπιθύμητες συχνότητες μετά τους μίκτες στη σχεδίαση με βάση το τμήμα του εύρους συχνοτήτων που θέλετε να περάσετε.
Βήμα 4: Πραγματοποιήστε την προσομοίωση χρησιμοποιώντας γραφείο μικροκυμάτων ή ευέλικτο HP EEsof με κατάλληλα πλάτη αγωγών όπως απαιτείται σε διάφορα σημεία του PCB για επιλεγμένο διηλεκτρικό όπως απαιτείται για τη συχνότητα φορέα RF.Μην ξεχάσετε να χρησιμοποιήσετε υλικό θωράκισης ως περίβλημα κατά την προσομοίωση.Ελέγξτε για παραμέτρους S.
Βήμα 5: Κατασκευάστε το PCB και συγκολλήστε τα εξαρτήματα που αγοράσατε και συγκολλήστε το ίδιο.
Όπως απεικονίζεται στο μπλοκ διάγραμμα του σχήματος-1, πρέπει να χρησιμοποιούνται ενδιάμεσα κατάλληλα μαξιλαράκια εξασθενητού είτε 3 dB είτε 6dB για τη φροντίδα του σημείου συμπίεσης 1 dB των συσκευών (MMIC και Mixers).
Τοπικός ταλαντωτής και συνθέτης κατάλληλων συχνοτήτων πρέπει να χρησιμοποιηθούν με βάση.Για μετατροπή ζώνης 70 MHz σε C, συνιστάται LO 1112,5 MHz και Synthesizer εύρος συχνοτήτων 4680-5375 MHz.Ο εμπειρικός κανόνας για την επιλογή του μίκτη είναι ότι η ισχύς LO πρέπει να είναι 10 dB μεγαλύτερη από την υψηλότερη στάθμη σήματος εισόδου στο P1dB.Το GCN είναι Δίκτυο Ελέγχου Κέρδους που έχει σχεδιαστεί χρησιμοποιώντας εξασθενητές διόδου PIN που ποικίλουν την εξασθένηση με βάση την αναλογική τάση.Θυμηθείτε να χρησιμοποιείτε τα φίλτρα Band Pass και Low pass 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 προς τα κάτω.Καθώς λειτουργεί σε ραδιοσυχνότητες είναι γνωστός ως μετατροπέας ραδιοσυχνοτήτων.Ας δούμε τη σχεδίαση του εξαρτήματος μετατροπέα ραδιοσυχνοτήτων με βήμα προς βήμα οδηγό.Αυτή η μονάδα μετατροπέα ραδιοσυχνοτήτων μεταφράζει συχνότητα RF στην περιοχή από 3700 έως 4200 MHz σε συχνότητα IF στην περιοχή από 52 έως 88 MHz.Ως εκ τούτου, είναι γνωστός ως μετατροπέας κάτω ζώνης C.
Εικόνα-2: Μπλοκ διάγραμμα μετατροπέα ραδιοσυχνοτήτων προς τα κάτω
Το σχήμα-2 απεικονίζει το μπλοκ διάγραμμα του μετατροπέα ζώνης C που χρησιμοποιεί εξαρτήματα RF.Ας δούμε τη σχεδίαση του εξαρτήματος μετατροπέα ραδιοσυχνοτήτων με βήμα προς βήμα οδηγό.
Βήμα 1: Επιλέχθηκαν δύο μίκτες ραδιοσυχνοτήτων σύμφωνα με το σχέδιο Heterodyne που μετατρέπει τη συχνότητα ραδιοσυχνοτήτων από 4 GHz σε 1 GHz και από 1 GHz σε 70 MHz.Ο μείκτης RF που χρησιμοποιείται στη σχεδίαση είναι MC24M και ο μείκτης IF είναι TUF-5H.
Βήμα 2: Τα κατάλληλα φίλτρα έχουν σχεδιαστεί για χρήση σε διαφορετικά στάδια του μετατροπέα ραδιοσυχνοτήτων.Αυτά περιλαμβάνουν 3700 έως 4200 MHz BPF, 1042,5 +/- 18 MHz BPF και 52 έως 88 MHz LPF.
Βήμα 3: Τα IC ενισχυτή MMIC και τα μαξιλαράκια εξασθένησης χρησιμοποιούνται σε κατάλληλες θέσεις, όπως φαίνεται στο μπλοκ διάγραμμα 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 ραδιοσυχνοτήτων προς τα κάτω.
Βήμα 4: Ο συνθεσάιζερ RF και το LO που χρησιμοποιούνται στον επάνω σχεδιασμό του μετατροπέα χρησιμοποιούνται επίσης στον σχεδιασμό του κάτω μετατροπέα, όπως φαίνεται.
Βήμα 5: Οι απομονωτές ραδιοσυχνοτήτων χρησιμοποιούνται σε κατάλληλα σημεία για να επιτρέπουν στο σήμα ραδιοσυχνοτήτων να περνά προς μία κατεύθυνση (δηλ. προς τα εμπρός) και να διακόπτει την ανάκλασή του προς τα πίσω.Ως εκ τούτου, είναι γνωστή ως συσκευή μονής κατεύθυνσης.Το GCN σημαίνει Δίκτυο ελέγχου απολαβής.Το GCN λειτουργεί ως συσκευή μεταβλητής εξασθένησης που επιτρέπει τη ρύθμιση της εξόδου RF όπως επιθυμείτε από τον προϋπολογισμό σύνδεσης RF.
Συμπέρασμα: Παρόμοια με τις έννοιες που αναφέρονται σε αυτό το σχέδιο μετατροπέα συχνότητας ραδιοσυχνοτήτων, μπορεί κανείς να σχεδιάσει μετατροπείς συχνότητας σε άλλες συχνότητες όπως η ζώνη L, η ζώνη Ku και η ζώνη κυμάτων mm.
Ώρα δημοσίευσης: Δεκ-07-2023
