บทความนี้จะอธิบายการออกแบบตัวแปลง RF พร้อมด้วยบล็อกไดอะแกรม อธิบายการออกแบบตัวแปลง RF และการออกแบบตัวแปลง RF โดยกล่าวถึงส่วนประกอบความถี่ที่ใช้ในตัวแปลงความถี่ C-band นี้ การออกแบบดำเนินการบนบอร์ดไมโครสตริปโดยใช้ส่วนประกอบ RF แยกกัน เช่น เครื่องผสม RF, ออสซิลเลเตอร์เฉพาะที่, MMIC, ซินธิไซเซอร์, ออสซิลเลเตอร์อ้างอิง OCXO, แผ่นลดทอนสัญญาณ ฯลฯ
การออกแบบตัวแปลง RF ขึ้น
ตัวแปลงความถี่ RF หมายถึงการแปลงความถี่จากค่าหนึ่งไปอีกค่าหนึ่ง อุปกรณ์ที่แปลงความถี่จากค่าต่ำไปเป็นค่าสูงเรียกว่าตัวแปลงอัพ เนื่องจากทำงานที่ความถี่วิทยุจึงเรียกว่า RF up converter โมดูลตัวแปลง RF Up นี้แปลความถี่ IF ในช่วงประมาณ 52 ถึง 88 MHz เป็นความถี่ RF ประมาณ 5925 ถึง 6425 GHz ดังนั้นจึงเรียกว่าตัวแปลง C-band up ใช้เป็นส่วนหนึ่งของตัวรับส่งสัญญาณ RF ที่ใช้ใน VSAT ซึ่งใช้สำหรับแอปพลิเคชันการสื่อสารผ่านดาวเทียม
รูปที่ 1: แผนภาพบล็อกตัวแปลง RF up
ให้เราดูการออกแบบส่วนตัวแปลง RF Up พร้อมคำแนะนำทีละขั้นตอน
ขั้นตอนที่ 1: ค้นหามิกเซอร์, ออสซิลเลเตอร์เฉพาะที่, MMIC, ซินธิไซเซอร์, ออสซิลเลเตอร์อ้างอิง OCXO, แผ่นลดทอนสัญญาณที่มีจำหน่ายทั่วไป
ขั้นตอนที่ 2: ทำการคำนวณระดับพลังงานในขั้นตอนต่างๆ ของกลุ่มผลิตภัณฑ์ โดยเฉพาะที่อินพุตของ MMIC ซึ่งจะไม่เกินจุดการบีบอัด 1dB ของอุปกรณ์
ขั้นตอนที่ 3: ออกแบบและตัวกรองที่ใช้แถบไมโครอย่างเหมาะสมในขั้นตอนต่างๆ เพื่อกรองความถี่ที่ไม่ต้องการหลังจากมิกเซอร์ในการออกแบบตามส่วนของช่วงความถี่ที่คุณต้องการส่งผ่าน
ขั้นตอนที่ 4: ทำการจำลองโดยใช้สำนักงานไมโครเวฟหรือ HP EEsof แบบ agilent ด้วยความกว้างของตัวนำที่เหมาะสมตามต้องการที่ตำแหน่งต่างๆ บน PCB เพื่อเลือกไดอิเล็กทริกตามที่จำเป็นสำหรับความถี่พาหะ RF อย่าลืมใช้วัสดุป้องกันเป็นกรงระหว่างการจำลอง ตรวจสอบพารามิเตอร์ S
ขั้นตอนที่ 5: นำ PCB ประดิษฐ์และประสานส่วนประกอบที่ซื้อมาและประสานแบบเดียวกัน
ดังที่ปรากฎในแผนภาพบล็อกของรูปที่ 1 จำเป็นต้องใช้แผ่นลดทอนสัญญาณที่เหมาะสมที่ 3 dB หรือ 6dB ในระหว่างนั้นเพื่อดูแลจุดบีบอัด 1dB ของอุปกรณ์ (MMIC และมิกเซอร์)
จำเป็นต้องใช้ออสซิลเลเตอร์และซินธิไซเซอร์เฉพาะที่ความถี่ที่เหมาะสม สำหรับการแปลงแบนด์ 70MHz เป็น C แนะนำให้ใช้ LO 1112.5 MHz และซินธิไซเซอร์ช่วงความถี่ 4680-5375MHz หลักในการเลือกมิกเซอร์คือ กำลัง LO ควรมากกว่าระดับสัญญาณอินพุตสูงสุดที่ P1dB 10 dB GCN คือเครือข่ายควบคุมเกนที่ออกแบบโดยใช้ตัวลดทอนไดโอด PIN ซึ่งจะเปลี่ยนแปลงการลดทอนตามแรงดันไฟฟ้าแบบอะนาล็อก อย่าลืมใช้ตัวกรองแบนด์พาสและโลว์พาสเมื่อจำเป็นเพื่อกรองความถี่ที่ไม่ต้องการออกและส่งผ่านความถี่ที่ต้องการ
การออกแบบตัวแปลง RF Down
อุปกรณ์ที่แปลงความถี่จากค่าสูงไปเป็นค่าต่ำเรียกว่าตัวแปลงดาวน์ เนื่องจากทำงานที่ความถี่วิทยุ จึงเรียกว่า RF down converter ให้เราดูการออกแบบส่วนตัวแปลง RF down พร้อมคำแนะนำทีละขั้นตอน โมดูลตัวแปลงสัญญาณ RF ดาวน์นี้แปลความถี่ RF ในช่วงตั้งแต่ 3700 ถึง 4200 MHz เป็นความถี่ IF ในช่วงตั้งแต่ 52 ถึง 88 MHz ดังนั้นจึงเรียกว่าตัวแปลงดาวน์ C-band
รูปที่ 2: แผนภาพบล็อกตัวแปลง RF down
รูปที่ 2 แสดงบล็อกไดอะแกรมของตัวแปลงดาวน์แบนด์ C โดยใช้ส่วนประกอบ RF ให้เราดูการออกแบบส่วนตัวแปลง RF down พร้อมคำแนะนำทีละขั้นตอน
ขั้นตอนที่ 1: เลือกเครื่องผสม RF สองตัวตามการออกแบบของเฮเทอโรไดน์ ซึ่งจะแปลงความถี่ RF จากช่วง 4 GHz เป็น 1GHz และจากช่วง 1 GHz เป็น 70 MHz มิกเซอร์ RF ที่ใช้ในการออกแบบคือ MC24M และมิกเซอร์ IF คือ TUF-5H
ขั้นตอนที่ 2: ตัวกรองที่เหมาะสมได้รับการออกแบบเพื่อใช้ในขั้นตอนต่างๆ ของตัวแปลง RF แบบดาวน์ ซึ่งรวมถึง 3700 ถึง 4200 MHz BPF, 1042.5 +/- 18 MHz BPF และ 52 ถึง 88 MHz LPF
ขั้นตอนที่ 3: MMIC แอมพลิฟายเออร์ไอซีและแผ่นลดทอนถูกใช้ในสถานที่ที่เหมาะสมดังที่แสดงในแผนภาพบล็อกเพื่อให้ตรงกับระดับพลังงานที่เอาต์พุตและอินพุตของอุปกรณ์ สิ่งเหล่านี้ถูกเลือกตามอัตราขยายและข้อกำหนดจุดการบีบอัด 1 dB ของตัวแปลง RF แบบดาวน์
ขั้นตอนที่ 4: RF ซินธิไซเซอร์และ LO ที่ใช้ในการออกแบบคอนเวอร์เตอร์อัปยังใช้ในการออกแบบคอนเวอร์เตอร์ดาวน์ดังที่แสดง
ขั้นตอนที่ 5: ใช้ตัวแยกสัญญาณ RF ในตำแหน่งที่เหมาะสมเพื่อให้สัญญาณ RF ผ่านไปในทิศทางเดียว (เช่น ไปข้างหน้า) และเพื่อหยุดการสะท้อน RF ในทิศทางย้อนกลับ ดังนั้นจึงเรียกว่าอุปกรณ์ทิศทางเดียว GCN ย่อมาจากเครือข่ายการควบคุมเกน GCN ทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์ลดทอนแบบแปรผันซึ่งช่วยให้สามารถตั้งค่าเอาต์พุต RF ได้ตามต้องการโดยงบประมาณลิงก์ RF
สรุป: เช่นเดียวกับแนวคิดที่กล่าวถึงในการออกแบบตัวแปลงความถี่ RF นี้ เราสามารถออกแบบตัวแปลงความถี่ที่ความถี่อื่น เช่น แบนด์ L, แบนด์ Ku และแบนด์ mmwave
เวลาโพสต์: Dec-07-2023
