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 compresa tra circa 5925 e 6425 GHz. Da qui il nome di convertitore di frequenza superiore in banda C. È utilizzato come componente del ricetrasmettitore RF installato nel VSAT per applicazioni di comunicazione satellitare.
Figura 1: Diagramma a blocchi del convertitore RF up
Vediamo ora la progettazione del componente 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 1 dB del punto di compressione del dispositivo.
Fase 3: Progettazione e adattamento di filtri basati su microstrisce in varie fasi per filtrare le frequenze indesiderate dopo i mixer nella progettazione in base alla parte della gamma di frequenze che si desidera far passare.
Fase 4: Eseguire la simulazione utilizzando Microwave Office o Agilent HP EEsof con conduttori di sezione 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 nuovamente.
Come illustrato nel diagramma a blocchi della figura 1, è necessario utilizzare attenuatori appropriati da 3 dB o 6 dB per soddisfare 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 prevede che la potenza dell'oscillatore locale sia di 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 il progetto di un down converter RF con una guida passo passo. Questo modulo converte la frequenza RF nell'intervallo da 3700 a 4200 MHz in frequenza IF nell'intervallo da 52 a 88 MHz. Per questo motivo, è noto anche come down converter in banda C.
Figura 2: Diagramma a blocchi del convertitore RF
La figura 2 illustra lo schema a blocchi di un convertitore down in banda C che utilizza componenti RF. Vediamo il progetto 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 4 GHz a 1 GHz e da 1 GHz a 70 MHz. Il mixer RF utilizzato nel progetto è MC24M, mentre 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 di amplificazione 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 nei punti appropriati per consentire al segnale RF di passare in una direzione (ovvero in avanti) e per bloccarne 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 delle onde millimetriche.
Data di pubblicazione: 07-12-2023
