Este artículo describe el diseño de convertidores de RF, incluyendo diagramas de bloques, para el diseño de convertidores ascendentes y descendentes de RF. Menciona los componentes de frecuencia utilizados en este convertidor de frecuencia de banda C. El diseño se implementa en una placa de microcinta 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
Un convertidor de frecuencia de radiofrecuencia (RF) se refiere a la conversión de frecuencia de un valor a otro. El dispositivo que convierte la frecuencia de un valor bajo a uno alto se conoce como convertidor ascendente. Dado que opera en radiofrecuencias, se denomina convertidor ascendente de RF. Este módulo convertidor ascendente de RF transforma la frecuencia intermedia (FI) en el rango de aproximadamente 52 a 88 MHz a una frecuencia de radiofrecuencia (RF) de aproximadamente 5925 a 6425 GHz. Por lo tanto, se conoce como convertidor ascendente de banda C. Se utiliza como parte de un transceptor de RF implementado en VSAT, empleado para aplicaciones de comunicación por satélite.
Figura 1: Diagrama de bloques del convertidor ascendente de RF
Veamos el diseño de la parte del convertidor ascendente de RF con una guía paso a paso.
Paso 1: Averigüe qué mezcladores, osciladores locales, MMIC, sintetizadores, osciladores de referencia OCXO y pads atenuadores están 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 manera que no exceda el punto de compresión de 1 dB del dispositivo.
Paso 3: Diseñar y colocar filtros basados en microcintas en varias etapas para filtrar las frecuencias no deseadas después de los mezcladores en el diseño, según la parte del rango de frecuencia que se quiera dejar pasar.
Paso 4: Realice la simulación utilizando Microwave Office o Agilent HP EEsof con los anchos de conductor adecuados según se requiera en los distintos puntos de la PCB para el dieléctrico seleccionado, según la frecuencia portadora de RF. No olvide utilizar material de blindaje como carcasa durante la simulación. Verifique los parámetros S.
Paso 5: Haga fabricar la PCB y suelde los componentes comprados y suéldelos.
Como se muestra en el diagrama de bloques de la figura 1, es necesario utilizar atenuadores adecuados de 3 dB o 6 dB para tener en cuenta 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 de señal de entrada más alto a P1dB. La red de control de ganancia (GCN) está diseñada con atenuadores de diodo PIN que varían la atenuación en función del voltaje analógico. Recuerde utilizar filtros de paso de banda y de paso bajo cuando sea necesario para filtrar las frecuencias no deseadas y transmitir las deseadas.
Diseño de convertidor descendente de RF
El dispositivo que convierte la frecuencia de un valor alto a uno bajo se conoce como convertidor descendente. Dado que opera en radiofrecuencias, se denomina convertidor descendente de RF. Veamos el diseño de este convertidor paso a paso. Este módulo convertidor descendente de RF transforma la frecuencia de RF, en el rango de 3700 a 4200 MHz, en una frecuencia intermedia (FI), en el rango de 52 a 88 MHz. Por lo tanto, se le conoce como convertidor descendente de banda C.
Figura 2: Diagrama de bloques del convertidor descendente de RF
La figura 2 muestra el diagrama de bloques de un convertidor descendente de banda C que utiliza componentes de RF. Veamos el diseño de la parte del convertidor descendente de RF con una guía paso a paso.
Paso 1: Se han seleccionado dos mezcladores de RF según el diseño heterodino, que convierte la frecuencia de RF de 4 GHz a 1 GHz y 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 apropiados para su uso en diferentes etapas del convertidor descendente de RF. Estos incluyen un filtro paso banda (BPF) de 3700 a 4200 MHz, un BPF de 1042,5 +/- 18 MHz y un filtro paso bajo (LPF) de 52 a 88 MHz.
Paso 3: Los circuitos integrados amplificadores MMIC y las almohadillas de atenuación se utilizan en los lugares apropiados, como se muestra en el diagrama de bloques, para cumplir con los niveles de potencia en la entrada y salida de los dispositivos. Estos se eligen según la ganancia y el requisito del punto de compresión de 1 dB del convertidor descendente de RF.
Paso 4: El sintetizador de RF y el oscilador local (LO) utilizados en el diseño del convertidor ascendente también se utilizan en el diseño del convertidor descendente, como se muestra.
Paso 5: Los aisladores de RF se utilizan en los lugares adecuados para permitir que la señal de RF pase en una dirección (hacia adelante) y evitar su reflexión en sentido inverso. Por lo tanto, se les conoce como dispositivos unidireccionales. GCN significa red de control de ganancia. La GCN funciona como un dispositivo de atenuación variable que permite ajustar la salida de RF según lo requiera el presupuesto de enlace de RF.
Conclusión: De forma similar a los conceptos mencionados en este diseño de convertidor de frecuencia de RF, se pueden diseñar convertidores de frecuencia en otras frecuencias, como la banda L, la banda Ku y la banda de ondas milimétricas.
Fecha de publicación: 7 de diciembre de 2023
