Este artículo describe el diseño de un convertidor de RF, incluyendo diagramas de bloques, tanto para convertidores ascendentes como descendentes de RF. Se mencionan los componentes de frecuencia utilizados en este convertidor de frecuencia de banda C. El diseño se realiza en una placa microstrip utilizando componentes de RF discretos como mezcladores de RF, osciladores locales, MMIC, sintetizadores, osciladores de referencia OCXO, atenuadores, etc.
Diseño de convertidor ascendente de RF
El convertidor de frecuencia de RF se refiere a la conversión de frecuencia de un valor a otro. El dispositivo que convierte la frecuencia de un valor bajo a un valor alto se conoce como convertidor ascendente. Dado que funciona en radiofrecuencias, se le conoce como convertidor ascendente de RF. Este módulo convertidor ascendente de RF traduce la frecuencia de FI en el rango de aproximadamente 52 a 88 MHz a una frecuencia de RF de aproximadamente 5925 a 6425 GHz. Por lo tanto, se le conoce como convertidor ascendente de banda C. Se utiliza como parte del transceptor de RF implementado en el VSAT para aplicaciones de comunicación satelital.
Figura 1: Diagrama de bloques del convertidor ascendente de RF
Veamos el diseño de la pieza del convertidor RF Up con una guía paso a paso.
Paso 1: Busque mezcladores, osciladores locales, MMIC, sintetizadores, osciladores de referencia OCXO y atenuadores generalmente disponibles.
Paso 2: Realice el cálculo del nivel de potencia en varias etapas de la alineación, especialmente en la entrada de los MMIC, de modo que no exceda el punto de compresión de 1 dB del dispositivo.
Paso 3: Diseño y filtros adecuados basados en microbandas en varias etapas para filtrar frecuencias no deseadas después de los mezcladores en el diseño en función de qué parte del rango de frecuencia desea pasar.
Paso 4: Realice la simulación utilizando un equipo de microondas o un condensador electrolítico de alta potencia (HP EEsof) de Agilent con los anchos de conductor adecuados en diferentes puntos de la PCB para el dieléctrico seleccionado, según la frecuencia portadora de RF. No olvide usar material de blindaje como envolvente durante la simulación. Compruebe los parámetros S.
Paso 5: Fabrica la PCB y suelda los componentes comprados y suelda los mismos.
Como se muestra en el diagrama de bloques de la figura 1, se deben utilizar atenuadores apropiados de 3 dB o 6 dB para cubrir el punto de compresión de 1 dB de los dispositivos (MMIC y mezcladores).
Se debe utilizar un oscilador local y un sintetizador con las frecuencias adecuadas. Para la conversión de 70 MHz a banda C, se recomienda un oscilador local de 1112,5 MHz y un sintetizador con un rango de frecuencia de 4680-5375 MHz. Como regla general para elegir el mezclador, la potencia del oscilador local debe ser 10 dB mayor que el nivel máximo de la señal de entrada a P1 dB. GCN es una red de control de ganancia diseñada con atenuadores de diodos PIN que varían la atenuación en función del voltaje analógico. Recuerde utilizar filtros paso banda y paso bajo cuando sea necesario para filtrar las frecuencias no deseadas y dejar pasar las frecuencias deseadas.
Diseño de convertidor descendente de RF
El dispositivo que convierte la frecuencia de un valor alto a uno bajo se conoce como convertidor reductor. Dado que funciona en radiofrecuencias, se le conoce como convertidor reductor de RF. Veamos el diseño de un convertidor reductor de RF con una guía paso a paso. Este módulo convertidor reductor de RF convierte la frecuencia de RF en el rango de 3700 a 4200 MHz a una frecuencia de FI en el rango de 52 a 88 MHz. Por lo tanto, se le conoce como convertidor reductor de banda C.
Figura 2: Diagrama de bloques del convertidor descendente de RF
La figura 2 muestra el diagrama de bloques de un convertidor reductor de banda C con componentes de RF. Veamos el diseño del convertidor reductor de RF con una guía paso a paso.
Paso 1: Se seleccionaron dos mezcladores de RF según el diseño de Heterodyne, que convierten la frecuencia de RF del rango de 4 GHz a 1 GHz y del rango de 1 GHz a 70 MHz. El mezclador de RF utilizado en el diseño es el MC24M y el mezclador de FI es el TUF-5H.
Paso 2: Se han diseñado filtros adecuados para su uso en las diferentes etapas del convertidor reductor de RF. Estos incluyen filtros de paso bajo (BPF) de 3700 a 4200 MHz, filtros de paso bajo (BPF) de 1042,5 ± 18 MHz y filtros de paso bajo (LPF) de 52 a 88 MHz.
Paso 3: Se utilizan circuitos integrados amplificadores MMIC y atenuadores en los puntos adecuados, como se muestra en el diagrama de bloques, para cumplir con los niveles de potencia en la salida y la entrada de los dispositivos. Estos se seleccionan según la ganancia y el requisito de punto de compresión de 1 dB del convertidor reductor de RF.
Paso 4: El sintetizador de RF y el LO utilizados en el diseño del convertidor ascendente también se utilizan en el diseño del convertidor descendente como se muestra.
Paso 5: Se utilizan aisladores de RF en los puntos adecuados para permitir el paso de la señal de RF en una dirección (es decir, hacia adelante) y detener su reflexión en la dirección inversa. Por ello, se les conoce como dispositivos unidireccionales. GCN significa Red de Control de Ganancia (GCN). El GCN funciona como un dispositivo de atenuación variable que permite ajustar la salida de RF según el presupuesto del enlace de RF.
Conclusión: De manera similar a los conceptos mencionados en este diseño de convertidor de frecuencia de RF, se pueden diseñar convertidores de frecuencia en otras frecuencias como banda L, banda Ku y banda de ondas milimétricas.
Hora de publicación: 07-dic-2023
