Bài viết này mô tả thiết kế bộ chuyển đổi RF, cùng với sơ đồ khối, mô tả thiết kế bộ chuyển đổi tần số lên và bộ chuyển đổi tần số xuống. Bài viết đề cập đến các thành phần tần số được sử dụng trong bộ chuyển đổi tần số băng tần C này. Thiết kế được thực hiện trên một bo mạch vi dải sử dụng các thành phần RF rời rạc như bộ trộn RF, bộ dao động cục bộ, MMIC, bộ tổng hợp, bộ dao động tham chiếu OCXO, tấm đệm suy hao, v.v.
Thiết kế bộ chuyển đổi RF lên
Bộ chuyển đổi tần số RF dùng để chuyển đổi tần số từ giá trị này sang giá trị khác. Thiết bị chuyển đổi tần số từ giá trị thấp sang giá trị cao được gọi là bộ chuyển đổi tần số lên. Vì hoạt động ở tần số vô tuyến, nó được gọi là bộ chuyển đổi tần số lên RF. Mô-đun chuyển đổi tần số lên RF này chuyển đổi tần số IF trong dải tần từ 52 đến 88 MHz sang tần số RF khoảng 5925 đến 6425 GHz. Do đó, nó được gọi là bộ chuyển đổi tần số lên băng tần C. Nó được sử dụng như một phần của bộ thu phát RF được triển khai trong VSAT, dùng cho các ứng dụng thông tin vệ tinh.
Hình 1: Sơ đồ khối bộ chuyển đổi RF lên
Chúng ta hãy cùng xem thiết kế của bộ chuyển đổi RF Up với hướng dẫn từng bước.
Bước 1: Tìm hiểu về các loại Mixer, Dao động cục bộ, MMIC, Tổng hợp, Dao động tham chiếu OCXO, Tấm suy giảm thường có sẵn.
Bước 2: Thực hiện tính toán mức công suất ở nhiều giai đoạn khác nhau của đội hình, đặc biệt là ở đầu vào của MMIC sao cho không vượt quá điểm nén 1dB của thiết bị.
Bước 3: Thiết kế và lắp đặt các bộ lọc dạng dải vi mô phù hợp ở nhiều giai đoạn khác nhau để lọc các tần số không mong muốn sau khi trộn trong thiết kế dựa trên phần dải tần số mà bạn muốn cho qua.
Bước 4: Thực hiện mô phỏng bằng cách sử dụng bộ vi sóng EEsof của Agilent hoặc HP với độ rộng dây dẫn phù hợp theo yêu cầu tại các vị trí khác nhau trên PCB cho điện môi đã chọn theo yêu cầu của tần số sóng mang RF. Đừng quên sử dụng vật liệu che chắn làm vỏ bọc trong quá trình mô phỏng. Kiểm tra các thông số S.
Bước 5: Chế tạo PCB và hàn các linh kiện đã mua vào.
Như được mô tả trong sơ đồ khối của hình 1, cần sử dụng các miếng đệm suy giảm thích hợp là 3 dB hoặc 6 dB ở giữa để xử lý điểm nén 1 dB của các thiết bị (MMIC và Bộ trộn).
Cần sử dụng bộ dao động cục bộ và bộ tổng hợp tần số phù hợp. Để chuyển đổi từ băng tần 70 MHz sang băng tần C, nên sử dụng tần số LO 1112,5 MHz và bộ tổng hợp tần số 4680-5375 MHz. Nguyên tắc chung khi chọn bộ trộn là công suất LO phải lớn hơn 10 dB so với mức tín hiệu đầu vào cao nhất tại mức P1dB. GCN là Mạng điều khiển khuếch đại được thiết kế sử dụng bộ suy giảm diode PIN, có khả năng thay đổi độ suy giảm dựa trên điện áp analog. Hãy nhớ sử dụng bộ lọc thông dải và thông thấp khi cần thiết để lọc bỏ các tần số không mong muốn và cho các tần số mong muốn đi qua.
Thiết kế bộ chuyển đổi xuống RF
Thiết bị chuyển đổi tần số từ giá trị cao xuống giá trị thấp được gọi là bộ chuyển đổi tần số xuống. Vì hoạt động ở tần số vô tuyến, nó được gọi là bộ chuyển đổi tần số xuống RF. Hãy cùng xem thiết kế của bộ chuyển đổi tần số xuống RF với hướng dẫn từng bước. Mô-đun chuyển đổi tần số xuống RF này chuyển đổi tần số RF trong dải từ 3700 đến 4200 MHz sang tần số IF trong dải từ 52 đến 88 MHz. Do đó, nó được gọi là bộ chuyển đổi tần số xuống băng tần C.
Hình 2: Sơ đồ khối bộ chuyển đổi tần số xuống RF
Hình 2 mô tả sơ đồ khối của bộ chuyển đổi xuống băng tần C sử dụng các thành phần RF. Chúng ta hãy xem thiết kế của bộ chuyển đổi xuống RF với hướng dẫn từng bước.
Bước 1: Hai bộ trộn RF đã được chọn theo thiết kế Heterodyne, có chức năng chuyển đổi tần số RF từ dải tần 4 GHz xuống 1 GHz và từ 1 GHz xuống 70 MHz. Bộ trộn RF được sử dụng trong thiết kế là MC24M và bộ trộn IF là TUF-5H.
Bước 2: Các bộ lọc phù hợp đã được thiết kế để sử dụng ở các giai đoạn khác nhau của bộ chuyển đổi tần số vô tuyến (RF). Bộ lọc này bao gồm BPF 3700 đến 4200 MHz, BPF 1042,5 +/- 18 MHz và LPF 52 đến 88 MHz.
Bước 3: IC khuếch đại MMIC và các tấm suy giảm được sử dụng ở những vị trí thích hợp như thể hiện trong sơ đồ khối để đáp ứng mức công suất ở đầu ra và đầu vào của thiết bị. Chúng được lựa chọn theo yêu cầu về độ lợi và điểm nén 1 dB của bộ chuyển đổi tần số xuống RF.
Bước 4: Bộ tổng hợp RF và LO được sử dụng trong thiết kế bộ chuyển đổi lên cũng được sử dụng trong thiết kế bộ chuyển đổi xuống như minh họa.
Bước 5: Bộ cách ly RF được sử dụng ở những vị trí thích hợp để cho phép tín hiệu RF đi qua theo một hướng (tức là hướng về phía trước) và ngăn chặn sự phản xạ RF theo hướng ngược lại. Do đó, nó được gọi là thiết bị đơn hướng. GCN là viết tắt của Gain Control Network (Mạng điều khiển khuếch đại). GCN hoạt động như một thiết bị suy giảm biến đổi, cho phép cài đặt đầu ra RF theo mong muốn của ngân sách liên kết RF.
Kết luận: Tương tự như các khái niệm được đề cập trong thiết kế bộ biến tần RF này, người ta có thể thiết kế bộ biến tần ở các tần số khác như băng tần L, băng tần Ku và băng tần mmwave.
Thời gian đăng: 07-12-2023
