Bu makalede, RF dönüştürücü tasarımı, blok diyagramlarıyla birlikte, RF yukarı dönüştürücü ve RF aşağı dönüştürücü tasarımlarını açıklamaktadır. Bu C-bant frekans dönüştürücüsünde kullanılan frekans bileşenlerinden bahsedilmektedir. Tasarım, RF mikserler, yerel osilatörler, MMIC'ler, sentezleyiciler, OCXO referans osilatörleri, zayıflatıcı pedler vb. gibi ayrı RF bileşenleri kullanılarak bir mikroşerit kart üzerinde gerçekleştirilmektedir.
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 RF frekansına dönüştürür. Bu nedenle C-bant yukarı dönüştürücü olarak bilinir. Uydu haberleşme uygulamalarında kullanılan VSAT'da kullanılan RF alıcı-vericinin bir parçası olarak kullanılır.
Şekil-1: RF yukarı dönüştürücü blok diyagramı
RF Up dönüştürücü parçasının tasarımını adım adım kılavuzla görelim.
Adım 1: Genel olarak piyasada bulunan Mikserleri, Yerel Osilatörü, MMIC'leri, Sentezleyiciyi, OCXO Referans Osilatörünü ve Zayıflatıcı Pedleri bulun.
Adım 2: Cihazın sıkıştırma noktası 1dB'yi aşmayacak şekilde, özellikle MMIC'lerin girişinde, dizilimin çeşitli aşamalarında güç seviyesi hesaplaması yapın.
Adım 3: Tasarımda, frekans aralığının hangi kısmından geçmek istediğinize bağlı olarak, mikserlerden sonra istenmeyen frekansları filtrelemek için çeşitli aşamalarda uygun Mikro şerit tabanlı filtreler tasarlayın ve uygulayın.
4. Adım: RF taşıyıcı frekansı için gerekli olan seçili dielektrik için PCB'nin çeşitli yerlerinde uygun iletken genişliklerini kullanarak mikrodalga ofis veya agilent HP EEsof kullanarak simülasyonu gerçekleştirin. Simülasyon sırasında muhafaza olarak koruyucu malzeme kullanmayı unutmayın. S parametrelerini kontrol edin.
Adım 5: PCB'yi üretin ve satın aldığınız bileşenleri lehimleyin ve aynı şekilde lehimleyin.
Şekil-1’deki blok diyagramında görüldüğü gibi, cihazların (MMIC’ler ve Mikserler) 1dB sıkıştırma noktasını karşılamak için arada 3 dB veya 6dB’lik uygun zayıflatıcı pedlerin kullanılması gerekmektedir.
Uygun frekanslarda yerel osilatör ve sentezleyici kullanılmalıdır. 70 MHz'den C bandına dönüşüm için 1112,5 MHz LO ve 4680-5375 MHz frekans aralığında bir sentezleyici önerilir. Mikser seçerken temel 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 filtreleri 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. RF aşağı dönüştürücü parçasının tasarımını adım adım kılavuzla inceleyelim. Bu RF aşağı dönüştürücü modülü, 3700 ila 4200 MHz aralığındaki RF frekansını 52 ila 88 MHz aralığındaki IF frekansına dönüştürür. Bu nedenle C-bant aşağı dönüştürücü olarak bilinir.
Şekil-2: RF aşağı dönüştürücü blok diyagramı
Şekil-2, RF bileşenleri kullanılarak C bandı aşağı dönüştürücünün blok diyagramını göstermektedir. RF aşağı dönüştürücü parçasının tasarımını adım adım kılavuzla inceleyelim.
Adım 1: RF frekansını 4 GHz'den 1 GHz aralığına ve 1 GHz'den 70 MHz aralığına dönüştüren Heterodin tasarımına uygun olarak iki RF mikseri seçilmiştir. Tasarımda kullanılan RF mikseri MC24M, IF mikseri ise TUF-5H'dir.
Adım 2: RF aşağı dönüştürücünün farklı aşamalarında kullanılmak üzere uygun filtreler tasarlanmıştır. Bunlar arasında 3700 ila 4200 MHz BPF, 1042,5 +/- 18 MHz BPF ve 52 ila 88 MHz LPF bulunur.
Adım 3: MMIC amplifikatör entegre devreleri ve zayıflatma pedleri, cihazların çıkış ve girişlerindeki güç seviyelerini karşılamak için blok diyagramda gösterildiği gibi uygun yerlere yerleştirilir. 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 bilinirler. GCN, Kazanç Kontrol Ağı anlamına gelir. GCN, RF çıkışının RF bağlantı bütçesine göre istenildiği gibi ayarlanmasını sağlayan değişken zayıflatma cihazı işlevi görür.
Sonuç: Bu RF frekans dönüştürücü tasarımında bahsedilen kavramlara benzer şekilde, L bandı, Ku bandı ve mm dalga bandı gibi diğer frekanslarda da frekans dönüştürücüler tasarlanabilir.
Gönderi zamanı: 07-12-2023
