Cet article décrit la conception d'un convertisseur RF, illustrée par des schémas fonctionnels, et présente les exemples de convertisseurs RF ascendants et descendants. Il détaille les composants fréquentiels utilisés dans ce convertisseur de fréquence en bande C. La conception est réalisée sur une carte microruban à l'aide de composants RF discrets tels que des mélangeurs RF, des oscillateurs locaux, des MMIC, des synthétiseurs, des oscillateurs de référence OCXO, des atténuateurs, etc.
conception de convertisseur RF ascendant
Un convertisseur de fréquence RF (radiofréquence) convertit une fréquence d'une valeur à une autre. Le dispositif qui convertit une fréquence basse en une fréquence haute est appelé convertisseur ascendant. Fonctionnant aux fréquences radio, il est désigné comme convertisseur ascendant RF. Ce module convertisseur ascendant RF convertit la fréquence FI (fréquence intermédiaire) comprise entre 52 et 88 MHz environ en fréquence RF comprise entre 5925 et 6425 GHz environ. Il est donc appelé convertisseur ascendant en bande C. Il est utilisé comme composant d'un émetteur-récepteur RF déployé dans un VSAT (système de communication par satellite).
Figure 1 : Schéma fonctionnel du convertisseur RF ascendant
Examinons maintenant la conception de la partie convertisseur RF Up avec un guide étape par étape.
Étape 1 : Identifiez les mélangeurs, les oscillateurs locaux, les MMIC, les synthétiseurs, les oscillateurs de référence OCXO et les atténuateurs généralement disponibles.
Étape 2 : Effectuez le calcul du niveau de puissance à différents stades de la chaîne, en particulier à l'entrée des MMIC, de sorte qu'il ne dépasse pas le point de compression de 1 dB du dispositif.
Étape 3 : Concevoir et utiliser correctement des filtres à microbandes à différents niveaux pour filtrer les fréquences indésirables après les mélangeurs dans la conception, en fonction de la partie de la plage de fréquences que vous souhaitez laisser passer.
Étape 4 : Effectuez la simulation à l’aide de Microwave Office ou d’Agilent HP EEsof, en ajustant les largeurs de conducteur aux différents emplacements du circuit imprimé pour le diélectrique choisi, en fonction de la fréquence porteuse RF. Veillez à utiliser un matériau de blindage pendant la simulation. Vérifiez les paramètres S.
Étape 5 : Faites fabriquer le circuit imprimé et soudez les composants achetés.
Comme illustré dans le schéma fonctionnel de la figure 1, des atténuateurs appropriés de 3 dB ou 6 dB doivent être utilisés entre les dispositifs (MMIC et mélangeurs) pour gérer le point de compression de 1 dB.
Il est nécessaire d'utiliser un oscillateur local et un synthétiseur de fréquences appropriées. Pour la conversion de 70 MHz vers la bande C, un oscillateur local de 1112,5 MHz et un synthétiseur de la gamme de fréquences 4680-5375 MHz sont recommandés. En règle générale, la puissance de l'oscillateur local doit être supérieure de 10 dB au niveau du signal d'entrée le plus élevé à P1dB. Le GCN (Gain Control Network) est un réseau de contrôle de gain composé d'atténuateurs à diodes PIN, dont l'atténuation varie en fonction de la tension analogique. N'oubliez pas d'utiliser des filtres passe-bande et passe-bas selon les besoins pour éliminer les fréquences indésirables et laisser passer les fréquences souhaitées.
Conception de convertisseur RF abaisseur
Le dispositif qui convertit une fréquence élevée en une fréquence basse est appelé convertisseur abaisseur. Fonctionnant aux fréquences radio, il est désigné comme convertisseur abaisseur RF. Examinons la conception d'un convertisseur abaisseur RF étape par étape. Ce module convertit les fréquences radio comprises entre 3 700 et 4 200 MHz en fréquences intermédiaires (FI) comprises entre 52 et 88 MHz. Il est donc appelé convertisseur abaisseur de bande C.
Figure 2 : Schéma fonctionnel du convertisseur RF abaisseur
La figure 2 représente le schéma fonctionnel d'un convertisseur abaisseur de fréquence en bande C utilisant des composants RF. Examinons maintenant la conception de la partie convertisseur abaisseur RF étape par étape.
Étape 1 : Deux mélangeurs RF ont été sélectionnés conformément à une conception hétérodyne permettant de convertir la fréquence RF de 4 GHz à 1 GHz et de 1 GHz à 70 MHz. Le mélangeur RF utilisé est le MC24M et le mélangeur FI est le TUF-5H.
Étape 2 : Des filtres adaptés ont été conçus pour être utilisés à différentes étapes du convertisseur RF. Il s’agit notamment d’un filtre passe-bande (BPF) de 3 700 à 4 200 MHz, d’un filtre passe-bande (BPF) de 1 042,5 ± 18 MHz et d’un filtre passe-bas (LPF) de 52 à 88 MHz.
Étape 3 : Des circuits intégrés amplificateurs MMIC et des atténuateurs sont utilisés aux emplacements appropriés, comme indiqué dans le schéma fonctionnel, afin de respecter les niveaux de puissance à l’entrée et à la sortie des dispositifs. Leur choix dépend du gain et du point de compression à 1 dB requis pour le convertisseur RF abaisseur.
Étape 4 : Le synthétiseur RF et l'oscillateur local utilisés dans la conception du convertisseur ascendant sont également utilisés dans la conception du convertisseur descendant, comme indiqué.
Étape 5 : Des isolateurs RF sont utilisés aux endroits appropriés pour laisser passer le signal RF dans un seul sens (vers l’avant) et bloquer sa réflexion dans le sens inverse. C’est pourquoi on parle de dispositif unidirectionnel. GCN signifie « réseau de contrôle de gain ». Le GCN fonctionne comme un dispositif d’atténuation variable permettant de régler la puissance de sortie RF en fonction du bilan de liaison RF.
Conclusion : À l’instar des concepts mentionnés dans cette conception de convertisseur de fréquence RF, il est possible de concevoir des convertisseurs de fréquence pour d’autres fréquences telles que la bande L, la bande Ku et la bande millimétrique.
Date de publication : 7 décembre 2023
