Dit artikel beschrijft het ontwerp van RF-converters, samen met blokdiagrammen, die het ontwerp van RF-upconverters en RF-downconverters beschrijven. Het vermeldt de frequentiecomponenten die in deze C-band frequentieomvormer worden gebruikt. Het ontwerp wordt uitgevoerd op een microstripprintplaat met behulp van discrete RF-componenten zoals RF-mixers, lokale oscillatoren, MMIC's, synthesizers, OCXO-referentie-oscillatoren, verzwakkingspads, enz.
RF-upconverterontwerp
RF-frequentieomvormer verwijst naar de omzetting van frequenties van de ene waarde naar de andere. Het apparaat dat de frequentie van een lage waarde naar een hoge waarde omzet, staat bekend als een upconverter. Omdat het werkt op radiofrequenties, staat het bekend als een RF-upconverter. Deze RF-upconvertermodule vertaalt een middenfrequentfrequentie in het bereik van ongeveer 52 tot 88 MHz naar een RF-frequentie van ongeveer 5925 tot 6425 GHz. Daarom staat het bekend als een C-band upconverter. Het wordt gebruikt als onderdeel van RF-transceivers die worden gebruikt in de VSAT voor satellietcommunicatie.
Figuur 1: Blokschema van de RF-upconverter
Laten we het ontwerp van het RF Up-converteronderdeel bekijken met een stapsgewijze handleiding.
Stap 1: Zoek uit welke mixers, lokale oscillatoren, MMIC's, synthesizers, OCXO-referentie-oscillatoren en verzwakkingspads algemeen verkrijgbaar zijn.
Stap 2: Bereken het vermogensniveau op verschillende punten van de opstelling, met name bij de ingang van MMIC's, zodat het compressiepunt van het apparaat niet boven 1 dB uitkomt.
Stap 3: Ontwerp en pas microstripfilters toe in verschillende fasen om ongewenste frequenties uit te filteren na mixers in het ontwerp, gebaseerd op het deel van het frequentiebereik dat u wilt doorlaten.
Stap 4: Voer de simulatie uit met behulp van microgolfoven of Agilent HP EEsof met de juiste geleiderbreedtes, zoals vereist op verschillende plaatsen op de printplaat voor de gekozen diëlektrische constante, conform de RF-draaggolffrequentie. Vergeet niet om afschermingsmateriaal als behuizing te gebruiken tijdens de simulatie. Controleer de S-parameters.
Stap 5: Laat de PCB maken en soldeer de gekochte componenten en soldeer deze vervolgens opnieuw.
Zoals afgebeeld in het blokdiagram van figuur 1, moeten er geschikte verzwakkingspads van 3 dB of 6 dB worden gebruikt om het 1 dB compressiepunt van de apparaten (MMIC's en mixers) te verwerken.
Lokale oscillatoren en synthesizers met de juiste frequenties moeten worden gebruikt. Voor conversie van 70 MHz naar C-band wordt een LO van 1112,5 MHz en een synthesizer met een frequentiebereik van 4680-5375 MHz aanbevolen. De vuistregel voor het kiezen van een mixer is dat het LO-vermogen 10 dB hoger moet zijn dan het hoogste ingangssignaalniveau op P1dB. GCN is een Gain Control Network, ontworpen met PIN-diodeverzwakkers die de verzwakking variëren op basis van de analoge spanning. Vergeet niet om banddoorlaat- en laagdoorlaatfilters te gebruiken wanneer nodig om ongewenste frequenties uit te filteren en de gewenste frequenties door te laten.
RF Down converter-ontwerp
Het apparaat dat de frequentie van een hoge waarde naar een lage waarde omzet, staat bekend als een downconverter. Omdat het werkt op radiofrequenties, staat het bekend als een RF-downconverter. Laten we het ontwerp van de RF-downconverter bekijken met een stapsgewijze handleiding. Deze RF-downconvertermodule zet RF-frequenties in het bereik van 3700 tot 4200 MHz om naar IF-frequenties in het bereik van 52 tot 88 MHz. Daarom staat het bekend als een C-band downconverter.
Figuur 2: RF-downconverter blokschema
Figuur 2 toont een blokdiagram van een C-band downconverter met RF-componenten. Laten we het ontwerp van het RF downconverteronderdeel bekijken met een stapsgewijze handleiding.
Stap 1: Er zijn twee RF-mixers geselecteerd volgens het Heterodyne-ontwerp, die RF-frequenties van 4 GHz naar 1 GHz en van 1 GHz naar 70 MHz omzetten. De RF-mixer die in het ontwerp wordt gebruikt, is de MC24M en de IF-mixer is de TUF-5H.
Stap 2: Er zijn geschikte filters ontworpen voor gebruik in verschillende fasen van de RF-downconverter. Deze omvatten 3700 tot 4200 MHz BPF, 1042,5 +/- 18 MHz BPF en 52 tot 88 MHz LPF.
Stap 3: MMIC-versterker-IC's en verzwakkingspads worden op de juiste plaatsen gebruikt, zoals weergegeven in het blokschema, om te voldoen aan de vermogensniveaus bij de uitgang en ingang van de apparaten. Deze worden gekozen op basis van de versterking en de vereiste 1 dB-compressie van de RF-downconverter.
Stap 4: De RF-synthesizer en LO die in het ontwerp van de upconverter worden gebruikt, worden ook in het ontwerp van de downconverter gebruikt, zoals weergegeven.
Stap 5: RF-isolatoren worden op de juiste plaatsen gebruikt om RF-signalen in één richting (d.w.z. voorwaarts) door te laten en RF-reflectie in achterwaartse richting te voorkomen. Dit staat daarom bekend als een unidirectioneel apparaat. GCN staat voor Gain Control Network. Het GCN functioneert als een apparaat met variabele verzwakking waarmee de RF-uitgang naar wens kan worden ingesteld via het RF-linkbudget.
Conclusie: Vergelijkbaar met de concepten die genoemd worden in dit ontwerp van RF-frequentieomvormers, kunnen frequentieomvormers ook ontworpen worden voor andere frequenties, zoals de L-band, Ku-band en mmwave-band.
Plaatsingstijd: 07-12-2023
