В данной статье описывается конструкция ВЧ-преобразователя, а также приводятся структурные схемы, описывающие конструкцию ВЧ-преобразователя с повышением и понижением частоты. Упоминаются частотные компоненты, используемые в этом преобразователе частоты C-диапазона. Разработка выполнена на микрополосковой плате с использованием дискретных ВЧ-компонентов, таких как ВЧ-смесители, гетеродины, СВЧ-микросхемы, синтезаторы, термостатированные кварцевые генераторы (OCXO), аттенюаторы и т. д.
Конструкция повышающего преобразователя частоты
Преобразователь частоты (РЧ) – это преобразование частоты из одного значения в другое. Устройство, преобразующее частоту из низкого в высокое, называется повышающим преобразователем. Поскольку он работает на радиочастотах, его называют повышающим преобразователем частоты (РЧ). Этот модуль преобразует промежуточную частоту (ПЧ) в диапазоне примерно от 52 до 88 МГц в радиочастоту примерно от 5925 до 6425 ГГц. Поэтому он называется повышающим преобразователем C-диапазона. Он используется в составе радиочастотного приёмопередатчика, используемого в системах спутниковой связи VSAT.
Рисунок 1: Блок-схема преобразователя частоты с повышением частоты
Давайте рассмотрим конструкцию ВЧ-преобразователя с пошаговым руководством.
Шаг 1: Найдите общедоступные микшеры, гетеродины, СВЧ-микросхемы, синтезаторы, опорные генераторы OCXO и аттенюаторы.
Шаг 2: Выполните расчет уровня мощности на различных этапах сборки, особенно на входе MMIC, так, чтобы он не превышал точку компрессии устройства в 1 дБ.
Шаг 3: Разработайте и используйте соответствующие микрополосковые фильтры на разных этапах для фильтрации нежелательных частот после смесителей в конструкции в зависимости от того, какую часть частотного диапазона вы хотите пропустить.
Шаг 4: Выполните моделирование с помощью Microwave Office или Agilent HP EEsof, используя проводники необходимой ширины в различных местах печатной платы для выбранного диэлектрика, соответствующего несущей частоте радиочастоты. Не забудьте использовать экранирующий материал в качестве оболочки во время моделирования. Проверьте S-параметры.
Шаг 5: Изготовьте печатную плату и припаяйте к ней приобретенные компоненты.
Как показано на блок-схеме рисунка 1, между ними необходимо использовать соответствующие аттенюаторы либо на 3 дБ, либо на 6 дБ, чтобы обеспечить точку компрессии устройств (микросхем MMIC и микшеров) на уровне 1 дБ.
Необходимо использовать гетеродин и синтезатор соответствующих частот. Для преобразования 70 МГц в C-диапазон рекомендуется гетеродин с частотой 1112,5 МГц и синтезатор с диапазоном частот 4680–5375 МГц. Основное правило при выборе смесителя: мощность гетеродина должна быть на 10 дБ выше максимального уровня входного сигнала на уровне P1dB. GCN — это схема управления усилением, разработанная с использованием аттенюаторов на PIN-диодах, которые изменяют ослабление в зависимости от аналогового напряжения. Не забывайте использовать полосовой фильтр и фильтр нижних частот по мере необходимости для фильтрации нежелательных частот и пропускания нужных.
Конструкция понижающего преобразователя частоты
Устройство, преобразующее частоту из высокого значения в низкое, называется понижающим преобразователем. Поскольку оно работает на радиочастотах, его называют понижающим преобразователем частоты (РЧ). Рассмотрим конструкцию понижающего преобразователя частоты (РЧ) с пошаговым руководством. Этот модуль РЧ-преобразователя преобразует радиочастоту в диапазоне от 3700 до 4200 МГц в ПЧ в диапазоне от 52 до 88 МГц. Отсюда и название — понижающий преобразователь С-диапазона.
Рисунок 2: Блок-схема понижающего преобразователя частоты
На рисунке 2 представлена структурная схема понижающего преобразователя частоты диапазона C с использованием радиочастотных компонентов. Рассмотрим конструкцию понижающего преобразователя частоты с пошаговым руководством.
Шаг 1: Были выбраны два СВЧ-смесителя, соответствующие гетеродинному принципу преобразования частоты из диапазонов 4 ГГц в 1 ГГц и 1 ГГц в 70 МГц. В конструкции используется СВЧ-смеситель MC24M и ПЧ-смеситель TUF-5H.
Шаг 2: Разработаны соответствующие фильтры для использования на различных каскадах понижающего преобразователя частоты. В их число входят полосовой фильтр с полосой пропускания 3700–4200 МГц, полосовой фильтр с полосой пропускания 1042,5 ±18 МГц и фильтр нижних частот с полосой пропускания 52–88 МГц.
Шаг 3: Микросхемы усилителей и аттенюаторы используются в соответствующих местах, как показано на блок-схеме, для обеспечения соответствия уровней мощности на выходе и входе устройств. Они выбираются в соответствии с требованиями к усилению и точке компрессии 1 дБ для понижающего преобразователя частоты.
Шаг 4: ВЧ-синтезатор и гетеродин, используемые в конструкции повышающего преобразователя, также используются в конструкции понижающего преобразователя, как показано на рисунке.
Шаг 5: ВЧ-изоляторы используются в соответствующих местах, чтобы обеспечить прохождение ВЧ-сигнала в одном направлении (т.е. прямом) и предотвратить его отражение в обратном направлении. Поэтому они называются однонаправленными. GCN (Gain Control Network) означает сеть управления усилением (GCN). GCN работает как устройство с регулируемым ослаблением, позволяющее регулировать выходную мощность ВЧ-сигнала в соответствии с бюджетом радиочастотной линии связи.
Заключение: Аналогично концепциям, упомянутым в этой конструкции преобразователя частоты ВЧ, можно проектировать преобразователи частоты на других частотах, таких как L-диапазон, Ku-диапазон и миллиметровый диапазон.
Время публикации: 07 декабря 2023 г.
