Questo articolo descrive la progettazione di un convertitore RF, corredata da diagrammi a blocchi, illustrando la progettazione di un convertitore RF ascendente e di un convertitore RF discendente. Vengono inoltre menzionati i componenti di frequenza utilizzati in questo convertitore di frequenza in banda C. La progettazione è realizzata su una scheda a microstriscia utilizzando componenti RF discreti come mixer RF, oscillatori locali, MMIC, sintetizzatori, oscillatori di riferimento OCXO, attenuatori, ecc.
Progettazione di un convertitore RF up-converter
Il convertitore di frequenza RF si riferisce alla conversione di una 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. Poiché opera alle radiofrequenze, è chiamato convertitore di frequenza RF. Questo modulo convertitore di frequenza RF converte la frequenza IF, compresa tra circa 52 e 88 MHz, in una frequenza RF compresa tra circa 5925 e 6425 GHz. Pertanto, è noto come convertitore di frequenza in banda C. Viene utilizzato come parte del ricetrasmettitore RF impiegato nei sistemi VSAT utilizzati per le comunicazioni satellitari.
Figura 1: Diagramma a blocchi del convertitore RF up
Vediamo la progettazione del convertitore RF Up con una guida passo passo.
Passaggio 1: Scopri quali mixer, oscillatori locali, MMIC, sintetizzatori, oscillatori di riferimento OCXO e attenuatori sono generalmente disponibili.
Passaggio 2: Eseguire il calcolo del livello di potenza nelle varie fasi della linea, in particolare all'ingresso degli MMIC, in modo che non superi il punto di compressione di 1 dB del dispositivo.
Fase 3: Progettare e implementare filtri a microstriscia appropriati nelle varie fasi per filtrare le frequenze indesiderate dopo i mixer nel progetto, in base alla parte della gamma di frequenze che si desidera far passare.
Passaggio 4: Eseguire la simulazione utilizzando Microwave Office o Agilent HP EEsof con larghezze del conduttore appropriate, come richiesto, in vari punti del PCB per il dielettrico scelto, come richiesto per la frequenza portante RF. Non dimenticare di utilizzare il materiale di schermatura come involucro durante la simulazione. Verificare i parametri S.
Passaggio 5: Far realizzare il PCB e saldare i componenti acquistati.
Come illustrato nello schema a blocchi della figura 1, è necessario utilizzare degli attenuatori di attenuazione appropriati, da 3 dB o 6 dB, per compensare 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 alla banda C, si consiglia un oscillatore locale (LO) di 1112,5 MHz e un sintetizzatore con una gamma di frequenza di 4680-5375 MHz. Come regola generale per la scelta del mixer, la potenza dell'oscillatore locale dovrebbe essere di 10 dB superiore al livello massimo del segnale di ingresso a P1dB. Il GCN (Gain Control Network) è una rete di controllo del guadagno progettata utilizzando attenuatori a diodi 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 far passare quelle desiderate.
Progettazione del convertitore RF verso il basso
Il dispositivo che converte la frequenza da un valore alto a un valore basso è noto come convertitore di frequenza (down converter). Poiché opera alle radiofrequenze, è anche chiamato convertitore RF di frequenza. Vediamo la progettazione di un componente del convertitore RF di frequenza con una guida passo passo. Questo modulo convertitore RF di frequenza converte la frequenza RF compresa tra 3700 e 4200 MHz in una frequenza IF compresa tra 52 e 88 MHz. Per questo motivo è anche noto come convertitore di frequenza in banda C.
Figura 2: Diagramma a blocchi del convertitore RF verso il basso
La figura 2 mostra lo schema a blocchi di un convertitore di frequenza in banda C che utilizza componenti RF. Vediamo ora la progettazione della parte RF del convertitore di frequenza con una guida passo passo.
Fase 1: Sono stati selezionati due mixer RF secondo il progetto eterodina, che convertono la frequenza RF dalla gamma 4 GHz a 1 GHz e dalla gamma 1 GHz a 70 MHz. Il mixer RF utilizzato nel progetto è l'MC24M e il mixer IF è il TUF-5H.
Fase 2: Sono stati progettati filtri appropriati da utilizzare nelle diverse fasi del convertitore RF. Questi includono un filtro passa-banda (BPF) da 3700 a 4200 MHz, un filtro passa-banda (BPF) da 1042,5 +/- 18 MHz e un filtro passa-basso (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 ingresso e in uscita dei dispositivi. Questi vengono scelti in base al guadagno e al punto di compressione a 1 dB richiesti dal convertitore RF verso il basso.
Fase 4: Il sintetizzatore RF e l'oscillatore locale (LO) utilizzati nella progettazione del convertitore ascendente vengono utilizzati anche nella progettazione del convertitore discendente, come mostrato.
Passaggio 5: Gli isolatori RF vengono utilizzati in punti appropriati per consentire al segnale RF di passare in una direzione (ovvero in avanti) e per impedirne la riflessione nella direzione opposta. Per questo motivo sono noti come dispositivi unidirezionali. GCN sta per Gain Control Network (rete di controllo del guadagno). Il GCN funziona come un dispositivo di attenuazione variabile che consente di impostare l'uscita RF come desiderato dal budget del collegamento RF.
Conclusione: Analogamente ai concetti menzionati in questo progetto di convertitore di frequenza RF, è possibile progettare convertitori di frequenza anche per altre frequenze, come la banda L, la banda Ku e la banda delle onde millimetriche.
Data di pubblicazione: 7 dicembre 2023
