В данной статье описывается конструкция ВЧ-преобразователя, а также приводятся блок-схемы, описывающие конструкцию ВЧ-повышающего и ВЧ-понижающего преобразователей. Упоминаются частотные компоненты, используемые в этом преобразователе частоты C-диапазона. Конструкция выполнена на микрополосковой плате с использованием дискретных ВЧ-компонентов, таких как ВЧ-смесители, гетеродины, MMIC-микросхемы, синтезаторы, OCXO-генераторы опорного напряжения, аттенюаторы и т. д.
проектирование ВЧ повышающего преобразователя
Преобразователь радиочастот — это устройство, преобразующее частоту из одного значения в другое. Устройство, преобразующее частоту из низкого значения в высокое, называется повышающим преобразователем. Поскольку оно работает на радиочастотах, его называют повышающим радиопреобразователем. Этот модуль повышающего радиопреобразователя преобразует промежуточную частоту в диапазоне примерно от 52 до 88 МГц в радиочастоту в диапазоне примерно от 5925 до 6425 ГГц. Поэтому его называют повышающим преобразователем C-диапазона. Он используется в качестве одного из компонентов радиочастотного приемопередатчика, применяемого в VSAT для спутниковой связи.
Рисунок 1: Блок-схема ВЧ-преобразователя.
Рассмотрим конструкцию ВЧ-преобразователя вверх с пошаговым руководством.
Шаг 1: Узнайте, какие микшеры, локальные генераторы, MMIC-микросхемы, синтезаторы, OCXO-генераторы опорного напряжения и аттенюаторы обычно доступны.
Шаг 2: Выполните расчет уровня мощности на различных этапах построения схемы, особенно на входе MMIC, таким образом, чтобы он не превышал точку компрессии 1 дБ устройства.
Шаг 3: Разработка и подгонка микрополосковых фильтров на различных этапах для отсеивания нежелательных частот после смесителей в зависимости от того, какую часть частотного диапазона вы хотите пропустить.
Шаг 4: Выполните моделирование с помощью Microwave Office или Agilent HP EESOF, используя необходимую ширину проводников в различных местах печатной платы для выбранного диэлектрика, соответствующего требуемой частоте ВЧ-сигнала. Не забудьте использовать экранирующий материал в качестве корпуса во время моделирования. Проверьте S-параметры.
Шаг 5: Изготовьте печатную плату, припаяйте приобретенные компоненты и выполните пайку.
Как показано на блок-схеме на рисунке 1, для компенсации точки компрессии 1 дБ в устройствах (MMIC и микшерах) необходимо использовать соответствующие аттенюаторы с ослаблением 3 дБ или 6 дБ.
Для преобразования частоты гетеродина в диапазон C необходимо использовать генератор и синтезатор соответствующих частот. Рекомендуется использовать гетеродин с частотой 1112,5 МГц и синтезатор с частотным диапазоном 4680-5375 МГц. Общее правило выбора смесителя: мощность гетеродина должна быть на 10 дБ больше максимального уровня входного сигнала (P1dB). GCN — это сеть управления усилением, разработанная с использованием аттенюаторов на PIN-диодах, которые изменяют ослабление в зависимости от аналогового напряжения. Не забывайте использовать полосовые и низкочастотные фильтры по мере необходимости для фильтрации нежелательных частот и пропускания необходимых.
проектирование ВЧ-понижающего преобразователя
Устройство, преобразующее частоту из высокого значения в низкое, называется понижающим преобразователем. Поскольку оно работает на радиочастотах, его называют ВЧ-понижающим преобразователем. Рассмотрим пошаговую схему ВЧ-понижающего преобразователя. Этот модуль ВЧ-понижающего преобразователя преобразует радиочастоты в диапазоне от 3700 до 4200 МГц в промежуточные частоты в диапазоне от 52 до 88 МГц. Поэтому его называют понижающим преобразователем C-диапазона.
Рисунок 2: Блок-схема ВЧ-понижающего преобразователя
На рисунке 2 представлена блок-схема понижающего преобразователя диапазона C с использованием радиочастотных компонентов. Рассмотрим пошаговое проектирование части понижающего ВЧ-преобразователя.
Шаг 1: В соответствии с конструкцией Heterodyne были выбраны два ВЧ-смесителя, преобразующие ВЧ-частоты из диапазона 4 ГГц в 1 ГГц и из диапазона 1 ГГц в 70 МГц. В конструкции использован ВЧ-смеситель MC24M, а ПЧ-смеситель TUF-5H.
Шаг 2: Были разработаны соответствующие фильтры для использования на разных этапах ВЧ-преобразователя. К ним относятся полосовой фильтр 3700–4200 МГц, полосовой фильтр 1042,5 +/- 18 МГц и фильтр нижних частот 52–88 МГц.
Шаг 3: Микросхемы MMIC-усилителей и аттенюаторы используются в соответствующих местах, как показано на блок-схеме, для обеспечения требуемых уровней мощности на выходе и входе устройств. Они выбираются в соответствии с требованиями к коэффициенту усиления и точке компрессии 1 дБ для ВЧ-преобразователя.
Шаг 4: ВЧ-синтезатор и гетеродин, используемые в конструкции повышающего преобразователя, также используются в конструкции понижающего преобразователя, как показано на рисунке.
Шаг 5: В соответствующих местах используются радиочастотные изоляторы, позволяющие радиочастотному сигналу проходить в одном направлении (т.е. прямо) и предотвращающие его отражение в обратном направлении. Поэтому они называются однонаправленными устройствами. GCN расшифровывается как Gain control network (сеть управления усилением). GCN функционирует как устройство с переменным ослаблением, позволяющее устанавливать выходную мощность радиочастотного сигнала в соответствии с требуемым бюджетом радиочастотного канала.
Заключение: Аналогично концепциям, упомянутым в данном проекте преобразователя частоты, можно проектировать преобразователи частоты и на других частотах, таких как L-диапазон, Ku-диапазон и миллиметровый диапазон.
Дата публикации: 07.12.2023
