Questo articolo descrive la progettazione di un convertitore RF, insieme a diagrammi a blocchi che descrivono la progettazione di un upconverter RF e di un downconverter RF. Vengono menzionati i componenti di frequenza utilizzati in questo convertitore di frequenza in banda C. La progettazione viene eseguita su una scheda microstrip utilizzando componenti RF discreti come mixer RF, oscillatori locali, MMIC, sintetizzatori, oscillatori di riferimento OCXO, attenuatori, ecc.
Progettazione del convertitore RF in salita
Il convertitore di frequenza RF si riferisce alla conversione di frequenza da un valore all'altro. Il dispositivo che converte la frequenza da un valore basso a un valore alto è noto come convertitore di frequenza superiore. Poiché funziona a radiofrequenza, è noto come convertitore di frequenza superiore RF. Questo modulo convertitore di frequenza superiore RF traduce la frequenza IF nell'intervallo da circa 52 a 88 MHz in una frequenza RF di circa 5925-6425 GHz. Da qui il nome di convertitore di frequenza superiore in banda C. È utilizzato come parte del ricetrasmettitore RF impiegato nel VSAT per applicazioni di comunicazione satellitare.
Figura 1: Diagramma a blocchi del convertitore RF up
Vediamo la progettazione del convertitore RF Up con una guida passo passo.
Fase 1: Scopri i mixer, gli oscillatori locali, gli MMIC, i sintetizzatori, gli oscillatori di riferimento OCXO e i pad attenuatori generalmente disponibili.
Fase 2: Eseguire il calcolo del livello di potenza in varie fasi della formazione, in particolare all'ingresso degli MMIC, in modo che non superi il punto di compressione di 1 dB del dispositivo.
Fase 3: Progettare e utilizzare filtri basati su microstrisce in varie fasi per filtrare le frequenze indesiderate dopo i mixer nella progettazione, in base alla parte della gamma di frequenza che si desidera far passare.
Fase 4: Eseguire la simulazione utilizzando Microwave Office o Agilent HP EEsof con conduttori di larghezza adeguata in vari punti del PCB per il dielettrico scelto, in base alla frequenza portante RF. Non dimenticare di utilizzare materiale schermante come involucro durante la simulazione. Verificare i parametri S.
Fase 5: Realizzare il PCB, saldare i componenti acquistati e saldarli.
Come illustrato nel diagramma a blocchi della figura 1, è necessario utilizzare attenuatori appropriati da 3 dB o 6 dB per gestire il punto di compressione di 1 dB dei dispositivi (MMIC e mixer).
È necessario utilizzare un oscillatore locale e un sintetizzatore con frequenze appropriate. Per la conversione da 70 MHz a banda C, si consiglia un oscillatore locale a 1112,5 MHz e un sintetizzatore con un intervallo di frequenza compreso tra 4680 e 5375 MHz. La regola generale per la scelta del mixer è che la potenza dell'oscillatore locale dovrebbe essere 10 dB superiore al livello massimo del segnale di ingresso a P1 dB. La GCN è una rete di controllo del guadagno progettata utilizzando attenuatori a diodo PIN che variano l'attenuazione in base alla tensione analogica. Ricordarsi di utilizzare filtri passa-banda e passa-basso quando necessario per filtrare le frequenze indesiderate e lasciare passare quelle desiderate.
Progettazione del convertitore RF Down
Il dispositivo che converte la frequenza da un valore alto a uno basso è noto come down converter. Poiché funziona a radiofrequenze, è noto anche come down converter RF. Vediamo la progettazione di un down converter RF con una guida passo passo. Questo modulo di down converter RF converte la frequenza RF nell'intervallo da 3700 a 4200 MHz in frequenza IF nell'intervallo da 52 a 88 MHz. Da qui il nome di down converter in banda C.
Figura 2: Diagramma a blocchi del convertitore RF down
La figura 2 illustra lo schema a blocchi del convertitore down in banda C che utilizza componenti RF. Vediamo la progettazione del convertitore down RF con una guida passo passo.
Fase 1: Sono stati selezionati due mixer RF secondo il progetto Heterodyne che convertono la frequenza RF da un intervallo di 4 GHz a 1 GHz e da 1 GHz a 70 MHz. Il mixer RF utilizzato nel progetto è MC24M e il mixer IF è TUF-5H.
Fase 2: Sono stati progettati filtri appropriati da utilizzare in diverse fasi del down converter RF. Tra questi, il filtro BPF da 3700 a 4200 MHz, il filtro BPF da 1042,5 +/- 18 MHz e il filtro LPF da 52 a 88 MHz.
Fase 3: I circuiti integrati amplificatori MMIC e i pad di attenuazione vengono utilizzati nei punti appropriati, come mostrato nello schema a blocchi, per soddisfare i livelli di potenza in uscita e in ingresso dei dispositivi. Questi vengono scelti in base al guadagno e al punto di compressione di 1 dB richiesti dal down converter RF.
Fase 4: il sintetizzatore RF e l'LO utilizzati nella progettazione del convertitore up vengono utilizzati anche nella progettazione del convertitore down, come mostrato.
Fase 5: Gli isolatori RF vengono utilizzati in punti appropriati per consentire al segnale RF di passare in una direzione (ovvero in avanti) e per arrestarne la riflessione nella direzione opposta. Da qui il nome di dispositivo unidirezionale. GCN sta per Gain Control Network (rete di controllo del guadagno). Il GCN funziona come un dispositivo ad attenuazione variabile che consente di impostare l'uscita RF come desiderato in base al budget di collegamento RF.
Conclusione: Similmente ai concetti menzionati in questo progetto di convertitore di frequenza RF, è possibile progettare convertitori di frequenza ad altre frequenze, come la banda L, la banda Ku e la banda mmwave.
Data di pubblicazione: 07-12-2023
