Dieser Artikel beschreibt das HF-Wandlerdesign sowie Blockdiagramme, in denen das HF-Aufwärtskonverter-Design und das HF-Abwärtskonverter-Design beschrieben werden.Es werden die in diesem C-Band-Frequenzumrichter verwendeten Frequenzkomponenten erwähnt.Der Entwurf erfolgt auf einer Mikrostreifenplatine unter Verwendung diskreter HF-Komponenten wie HF-Mischer, Lokaloszillatoren, MMICs, Synthesizer, OCXO-Referenzoszillatoren, Dämpfungspads usw.
HF-Aufwärtswandler-Design
Unter HF-Frequenzwandler versteht man die Umwandlung der Frequenz von einem Wert in einen anderen.Das Gerät, das die Frequenz von einem niedrigen Wert in einen hohen Wert umwandelt, wird als Aufwärtswandler bezeichnet.Da er bei Funkfrequenzen arbeitet, wird er als HF-Aufwärtswandler bezeichnet.Dieses HF-Aufwärtswandlermodul übersetzt eine ZF-Frequenz im Bereich von etwa 52 bis 88 MHz in eine HF-Frequenz von etwa 5925 bis 6425 GHz.Daher ist er als C-Band-Aufwärtswandler bekannt.Es wird als Teil des HF-Transceivers verwendet, der im VSAT für Satellitenkommunikationsanwendungen eingesetzt wird.
Abbildung 1: Blockdiagramm des HF-Aufwärtswandlers
Sehen wir uns das Design des HF-Aufwärtswandlerteils mit einer Schritt-für-Schritt-Anleitung an.
Schritt 1: Finden Sie heraus, dass Mischer, lokale Oszillatoren, MMICs, Synthesizer, OCXO-Referenzoszillatoren und Dämpfungspads allgemein verfügbar sind.
Schritt 2: Führen Sie die Leistungspegelberechnung in verschiedenen Phasen der Aufstellung durch, insbesondere am Eingang der MMICs, sodass der Kompressionspunkt des Geräts 1 dB nicht überschreitet.
Schritt 3: Entwerfen und geeignete Filter auf Mikrostreifenbasis in verschiedenen Phasen, um unerwünschte Frequenzen nach Mischern im Entwurf herauszufiltern, basierend darauf, welchen Teil des Frequenzbereichs Sie durchlassen möchten.
Schritt 4: Führen Sie die Simulation mit Microwave Office oder Agilent HP EEsof mit den richtigen Leiterbreiten nach Bedarf an verschiedenen Stellen auf der Leiterplatte für das ausgewählte Dielektrikum durch, je nach Bedarf für die HF-Trägerfrequenz.Vergessen Sie nicht, während der Simulation Abschirmmaterial als Ummantelung zu verwenden.Auf S-Parameter prüfen.
Schritt 5: Lassen Sie die Leiterplatte fertigen und löten Sie die gekauften Komponenten ein und verlöten Sie diese.
Wie im Blockdiagramm in Abbildung 1 dargestellt, müssen dazwischen geeignete Dämpfungspads mit entweder 3 dB oder 6 dB verwendet werden, um den 1-dB-Komprimierungspunkt der Geräte (MMICs und Mischer) zu gewährleisten.
Es müssen lokale Oszillatoren und Synthesizer mit geeigneten Frequenzen verwendet werden.Für die Umwandlung von 70 MHz in das C-Band wird ein LO von 1112,5 MHz und ein Synthesizer mit einem Frequenzbereich von 4680–5375 MHz empfohlen.Als Faustregel für die Auswahl eines Mischpults gilt, dass die LO-Leistung 10 dB höher sein sollte als der höchste Eingangssignalpegel bei P1 dB.GCN ist ein Gain Control Network, das PIN-Dioden-Dämpfungsglieder verwendet, die die Dämpfung basierend auf der analogen Spannung variieren.Denken Sie daran, bei Bedarf Bandpass- und Tiefpassfilter zu verwenden, um unerwünschte Frequenzen herauszufiltern und die gewünschten Frequenzen durchzulassen.
HF-Abwärtskonverter-Design
Das Gerät, das die Frequenz von einem hohen Wert in einen niedrigen Wert umwandelt, wird als Abwärtswandler bezeichnet.Da er bei Funkfrequenzen arbeitet, wird er als HF-Abwärtskonverter bezeichnet.Sehen wir uns das Design des HF-Abwärtskonverterteils mit einer Schritt-für-Schritt-Anleitung an.Dieses HF-Abwärtswandlermodul übersetzt HF-Frequenzen im Bereich von 3700 bis 4200 MHz in ZF-Frequenzen im Bereich von 52 bis 88 MHz.Daher ist er als C-Band-Abwärtskonverter bekannt.
Abbildung 2: Blockdiagramm des HF-Abwärtswandlers
Abbildung 2 zeigt ein Blockdiagramm eines C-Band-Abwärtswandlers mit HF-Komponenten.Sehen wir uns das Design des HF-Abwärtskonverterteils mit einer Schritt-für-Schritt-Anleitung an.
Schritt 1: Zwei HF-Mischer wurden gemäß dem Heterodyne-Design ausgewählt, das die HF-Frequenz vom 4-GHz- in den 1-GHz-Bereich und vom 1-GHz- in den 70-MHz-Bereich umwandelt.Der im Design verwendete HF-Mischer ist MC24M und der ZF-Mischer ist TUF-5H.
Schritt 2: Geeignete Filter wurden für den Einsatz in verschiedenen Stufen des HF-Abwärtswandlers entwickelt.Dazu gehören 3700 bis 4200 MHz BPF, 1042,5 +/- 18 MHz BPF und 52 bis 88 MHz LPF.
Schritt 3: MMIC-Verstärker-ICs und Dämpfungspads werden an geeigneten Stellen verwendet, wie im Blockdiagramm gezeigt, um die Leistungspegel am Ausgang und Eingang der Geräte zu erreichen.Diese werden je nach Verstärkung und 1-dB-Kompressionspunktanforderung des HF-Abwärtswandlers ausgewählt.
Schritt 4: Der im Aufwärtswandlerdesign verwendete HF-Synthesizer und LO werden wie gezeigt auch im Abwärtswandlerdesign verwendet.
Schritt 5: An geeigneten Stellen werden HF-Isolatoren eingesetzt, um den Durchgang des HF-Signals in eine Richtung (z. B. vorwärts) zu ermöglichen und seine HF-Reflexion in die Rückwärtsrichtung zu stoppen.Daher wird es als unidirektionales Gerät bezeichnet.GCN steht für Gain Control Network.Das GCN fungiert als variables Dämpfungsgerät, das die Einstellung des HF-Ausgangs je nach HF-Link-Budget ermöglicht.
Fazit: Ähnlich wie die in diesem HF-Frequenzwandler-Design erwähnten Konzepte kann man Frequenzwandler für andere Frequenzen wie L-Band, Ku-Band und mm-Wellenband entwerfen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 07.12.2023
