Bu makale, RF yukarı dönüştürücü ve RF aşağı dönüştürücü tasarımlarını açıklayan blok diyagramlarla birlikte RF dönüştürücü tasarımını anlatmaktadır. C bandı frekans dönüştürücüsünde kullanılan frekans bileşenlerinden bahsetmektedir. Tasarım, RF mikserleri, yerel osilatörler, MMIC'ler, sentezleyiciler, OCXO referans osilatörleri, zayıflatıcı pedler vb. gibi ayrık RF bileşenleri kullanılarak bir mikroşerit kart üzerinde gerçekleştirilir.
RF yukarı dönüştürücü tasarımı
RF frekans dönüştürücü, frekansın bir değerden diğerine dönüştürülmesini ifade eder. Frekansı düşük değerden yüksek değere dönüştüren cihaza yukarı dönüştürücü denir. Radyo frekanslarında çalıştığı için RF yukarı dönüştürücü olarak bilinir. Bu RF yukarı dönüştürücü modülü, yaklaşık 52 ila 88 MHz aralığındaki IF frekansını yaklaşık 5925 ila 6425 GHz aralığındaki RF frekansına çevirir. Bu nedenle C-band yukarı dönüştürücü olarak bilinir. Uydu iletişim uygulamalarında kullanılan VSAT'larda konuşlandırılan RF alıcı-vericisinin bir parçası olarak kullanılır.
Şekil-1: RF yukarı dönüştürücü blok diyagramı
Adım adım kılavuz eşliğinde RF yukarı dönüştürücü parçasının tasarımına bakalım.
Adım 1: Genel olarak piyasada bulunan mikserleri, yerel osilatörleri, MMIC'leri, sentezleyicileri, OCXO referans osilatörlerini ve zayıflatıcı pedleri öğrenin.
Adım 2: Güç seviyesi hesaplamasını, özellikle MMIC'lerin girişinde olmak üzere, cihazın 1 dB sıkıştırma noktasını aşmayacak şekilde, devrenin çeşitli aşamalarında gerçekleştirin.
3. Adım: Tasarımda, frekans aralığının hangi bölümünün geçmesini istediğinize bağlı olarak, mikserlerden sonra istenmeyen frekansları filtrelemek için çeşitli aşamalarda uygun mikro şerit tabanlı filtreler tasarlayın ve uygulayın.
Adım 4: RF taşıyıcı frekansı için gerekli dielektrik malzemeye ve PCB üzerindeki çeşitli noktalara uygun iletken genişliklerini kullanarak, Microwave Office veya Agilent HP EEsof ile simülasyonu gerçekleştirin. Simülasyon sırasında koruyucu malzemeyi muhafaza olarak kullanmayı unutmayın. S parametrelerini kontrol edin.
Adım 5: PCB'yi ürettirin ve satın alınan bileşenleri lehimleyin.
Şekil 1'deki blok diyagramda gösterildiği gibi, cihazların (MMIC'ler ve Mikserler) 1 dB'lik sıkıştırma noktasını gidermek için aralarına 3 dB veya 6 dB'lik uygun zayıflatıcı pedler kullanılmalıdır.
Uygun frekanslarda yerel osilatör ve sentezleyici kullanılmalıdır. 70 MHz'den C bandına dönüştürme için 1112,5 MHz'lik bir LO ve 4680-5375 MHz frekans aralığında bir sentezleyici önerilir. Mikser seçiminde genel kural, LO gücünün P1dB'deki en yüksek giriş sinyal seviyesinden 10 dB daha yüksek olmasıdır. GCN, analog voltaja bağlı olarak zayıflamayı değiştiren PIN diyot zayıflatıcıları kullanılarak tasarlanmış bir Kazanç Kontrol Ağıdır. İstenmeyen frekansları filtrelemek ve istenen frekansları geçirmek için gerektiğinde bant geçiren ve alçak geçiren filtreler kullanmayı unutmayın.
RF Aşağı dönüştürücü tasarımı
Frekansı yüksek değerden düşük değere dönüştüren cihaza aşağı dönüştürücü denir. Radyo frekanslarında çalıştığı için RF aşağı dönüştürücü olarak bilinir. Adım adım kılavuzla RF aşağı dönüştürücü parçasının tasarımına bakalım. Bu RF aşağı dönüştürücü modülü, 3700 ila 4200 MHz aralığındaki RF frekansını 52 ila 88 MHz aralığındaki IF frekansına dönüştürür. Bu nedenle C bandı aşağı dönüştürücü olarak bilinir.
Şekil-2: RF aşağı dönüştürücü blok diyagramı
Şekil 2, RF bileşenleri kullanılarak C bandı aşağı dönüştürücünün blok diyagramını göstermektedir. Adım adım kılavuzla RF aşağı dönüştürücü parçasının tasarımına bakalım.
Adım 1: Heterodin tasarımına uygun olarak, RF frekansını 4 GHz ile 1 GHz aralığına ve 1 GHz ile 70 MHz aralığına dönüştüren iki RF mikser seçilmiştir. Tasarımda kullanılan RF mikser MC24M, IF mikser ise TUF-5H'dir.
Adım 2: RF aşağı dönüştürücünün farklı aşamalarında kullanılmak üzere uygun filtreler tasarlanmıştır. Bunlar arasında 3700 ila 4200 MHz bant geçiren filtre (BPF), 1042,5 +/- 18 MHz bant geçiren filtre (BPF) ve 52 ila 88 MHz alçak geçiren filtre (LPF) bulunmaktadır.
Adım 3: Blok diyagramda gösterildiği gibi, cihazların çıkış ve girişindeki güç seviyelerini karşılamak için uygun yerlere MMIC amplifikatör IC'leri ve zayıflama pedleri kullanılır. Bunlar, RF aşağı dönüştürücünün kazanç ve 1 dB sıkıştırma noktası gereksinimine göre seçilir.
Adım 4: Yukarı dönüştürücü tasarımında kullanılan RF sentezleyici ve LO, gösterildiği gibi aşağı dönüştürücü tasarımında da kullanılır.
Adım 5: RF izolatörleri, RF sinyalinin tek yönde (yani ileri yönde) geçmesine izin vermek ve geri yönde RF yansımasını durdurmak için uygun yerlerde kullanılır. Bu nedenle tek yönlü cihaz olarak bilinir. GCN, Kazanç Kontrol Ağı anlamına gelir. GCN, RF bağlantı bütçesi tarafından istenen şekilde RF çıkışının ayarlanmasına olanak tanıyan değişken zayıflama cihazı olarak işlev görür.
Sonuç: Bu RF frekans dönüştürücü tasarımında bahsedilen kavramlara benzer şekilde, L bandı, Ku bandı ve milimetre dalga bandı gibi diğer frekanslarda da frekans dönüştürücüler tasarlanabilir.
Yayın tarihi: 07-12-2023
