این مقاله طراحی مبدل RF را به همراه نمودارهای بلوکی، طراحی مبدل RF بالا و طراحی مبدل پایین RF را شرح می دهد.اجزای فرکانس مورد استفاده در این مبدل فرکانس باند C را ذکر می کند.طراحی بر روی یک برد میکرواستریپ با استفاده از اجزای گسسته RF مانند میکسرهای RF، نوسان سازهای محلی، MMIC ها، سینت سایزرها، نوسان سازهای مرجع OCXO، پد تضعیف کننده و غیره انجام می شود.
طراحی مبدل RF بالا
مبدل فرکانس RF به تبدیل فرکانس از یک مقدار به مقدار دیگر اشاره دارد.دستگاهی که فرکانس را از مقدار کم به مقدار زیاد تبدیل می کند به عنوان مبدل بالا شناخته می شود.همانطور که در فرکانس های رادیویی کار می کند به عنوان مبدل RF up شناخته می شود.این ماژول مبدل RF Up فرکانس IF را در محدوده 52 تا 88 مگاهرتز به فرکانس RF در حدود 5925 تا 6425 گیگاهرتز ترجمه می کند.از این رو به عنوان مبدل C-band up شناخته می شود.این به عنوان بخشی از فرستنده گیرنده RF مستقر در VSAT مورد استفاده برای برنامه های ارتباطی ماهواره ای استفاده می شود.
شکل-1: نمودار بلوک مبدل RF بالا
بیایید طراحی قسمت مبدل RF Up را با راهنمای گام به گام ببینیم.
مرحله 1: میکسرها، نوسان ساز محلی، MMIC، سینت سایزر، نوسان ساز مرجع OCXO، پدهای تضعیف کننده که به طور کلی موجود هستند را بیابید.
مرحله 2: محاسبه سطح توان را در مراحل مختلف لاین آپ به ویژه در ورودی MMIC ها انجام دهید به طوری که از نقطه فشرده سازی 1dB دستگاه تجاوز نکند.
مرحله 3: طراحی و فیلترهای مبتنی بر نوار میکرو در مراحل مختلف برای فیلتر کردن فرکانس های ناخواسته پس از میکسرها در طراحی بر اساس قسمتی از محدوده فرکانسی که می خواهید عبور دهید.
مرحله 4: شبیه سازی را با استفاده از دفتر مایکروویو یا HP EEsof چابک با عرض هادی مناسب در مکان های مختلف روی PCB برای دی الکتریک انتخابی که برای فرکانس حامل RF لازم است انجام دهید.فراموش نکنید که در طول شبیه سازی از مواد محافظ به عنوان محفظه استفاده کنید.پارامترهای S را بررسی کنید.
مرحله 5: PCB را ساخته و قطعات خریداری شده را لحیم کنید و همان را لحیم کنید.
همانطور که در بلوک دیاگرام شکل 1 نشان داده شده است، برای مراقبت از نقطه فشرده سازی 1 دسی بل دستگاه ها (MMIC ها و میکسرها) باید از پدهای تضعیف کننده مناسب 3 یا 6 دسی بل در این بین استفاده شود.
نوسان ساز محلی و سینت سایزر فرکانس های مناسب باید بر اساس استفاده شود.برای تبدیل باند 70 مگاهرتز به باند C، LO 1112.5 مگاهرتز و سینت سایزر محدوده فرکانس 4680-5375 مگاهرتز توصیه می شود.قانون کلی برای انتخاب میکسر این است که توان LO باید 10 دسی بل بیشتر از بالاترین سطح سیگنال ورودی در P1dB باشد.GCN یک شبکه کنترل بهره است که با استفاده از تضعیف کننده های دیود پین طراحی شده است که تضعیف را بر اساس ولتاژ آنالوگ تغییر می دهد.به یاد داشته باشید که برای فیلتر کردن فرکانس های ناخواسته و عبور فرکانس های مورد نظر، در صورت نیاز از فیلترهای Band Pass و Low Pass استفاده کنید.
طراحی مبدل RF Down
دستگاهی که فرکانس را از مقدار زیاد به مقدار کم تبدیل می کند به عنوان مبدل پایین شناخته می شود.همانطور که در فرکانس های رادیویی کار می کند به عنوان مبدل پایین RF شناخته می شود.اجازه دهید طراحی قسمت مبدل پایین RF را با راهنمای گام به گام ببینیم.این ماژول مبدل RF فرکانس RF را در محدوده 3700 تا 4200 مگاهرتز به فرکانس IF در محدوده 52 تا 88 مگاهرتز ترجمه می کند.از این رو به عنوان مبدل پایین باند C شناخته می شود.
شکل-2: بلوک دیاگرام مبدل پایین RF
شکل-2 بلوک دیاگرام مبدل پایین باند C را با استفاده از اجزای RF نشان می دهد.اجازه دهید طراحی قسمت مبدل پایین RF را با راهنمای گام به گام ببینیم.
مرحله 1: دو میکسر RF بر اساس طراحی Heterodyne انتخاب شده اند که فرکانس RF را از محدوده 4 گیگاهرتز به 1 گیگاهرتز و از محدوده 1 گیگاهرتز به 70 مگاهرتز تبدیل می کند.میکسر RF استفاده شده در طراحی MC24M و میکسر IF از نوع TUF-5H می باشد.
مرحله 2: فیلترهای مناسب برای استفاده در مراحل مختلف مبدل پایین RF طراحی شده است.این شامل 3700 تا 4200 مگاهرتز BPF، 1042.5 +/- 18 مگاهرتز BPF و 52 تا 88 مگاهرتز LPF است.
مرحله 3: آی سی های تقویت کننده MMIC و پدهای تضعیف در مکان های مناسب همانطور که در بلوک دیاگرام نشان داده شده است استفاده می شود تا سطوح توان خروجی و ورودی دستگاه ها را برآورده کند.اینها بر اساس بهره و نیاز نقطه تراکم 1 دسی بل مبدل پایین RF انتخاب می شوند.
مرحله 4: سینت سایزر RF و LO مورد استفاده در طراحی مبدل بالا نیز همانطور که نشان داده شده است در طراحی مبدل پایین استفاده می شود.
مرحله 5: جداسازهای RF در مکان‌های مناسب استفاده می‌شوند تا سیگنال RF را در یک جهت عبور دهد (یعنی به جلو) و بازتاب RF آن را در جهت عقب متوقف کند.از این رو به دستگاه یک جهته معروف است.GCN مخفف Gain control network است.GCN به عنوان دستگاه تضعیف متغیر عمل می کند که اجازه می دهد تا خروجی RF را مطابق با بودجه پیوند RF تنظیم کنید.
نتیجه‌گیری: مشابه مفاهیم ذکر شده در این طراحی مبدل فرکانس RF، می‌توان مبدل‌های فرکانس را در فرکانس‌های دیگری مانند باند L، باند Ku و باند mmwave طراحی کرد.
زمان ارسال: دسامبر-07-2023
