Cet article décrit la conception d'un convertisseur RF, ainsi que les schémas fonctionnels, et décrit la conception d'un convertisseur ascendant et descendant RF. Il mentionne les composants de fréquence utilisés dans ce convertisseur de fréquence en bande C. La conception est réalisée sur une carte microruban utilisant des composants RF discrets tels que des mélangeurs RF, des oscillateurs locaux, des MMIC, des synthétiseurs, des oscillateurs de référence OCXO, des atténuateurs, etc.
Conception d'un convertisseur élévateur RF
Un convertisseur de fréquence RF convertit la fréquence d'une valeur à une autre. Le dispositif qui convertit la fréquence d'une valeur basse à une valeur élevée est appelé convertisseur élévateur. Fonctionnant aux radiofréquences, il est appelé convertisseur élévateur RF. Ce module convertisseur élévateur RF convertit la fréquence FI comprise entre 52 et 88 MHz en fréquence RF comprise entre 5925 et 6425 GHz. Il est donc appelé convertisseur élévateur en bande C. Il est utilisé comme composant des émetteurs-récepteurs RF déployés dans les VSAT pour les applications de communication par satellite.
Figure 1 : Schéma fonctionnel du convertisseur élévateur RF
Voyons la conception de la pièce du convertisseur RF Up avec un guide étape par étape.
Étape 1 : Découvrez les mélangeurs, les oscillateurs locaux, les MMIC, les synthétiseurs, les oscillateurs de référence OCXO et les pads atténuateurs généralement disponibles.
Étape 2 : Effectuez le calcul du niveau de puissance à différentes étapes de la gamme, en particulier à l'entrée des MMIC, de manière à ne pas dépasser le point de compression de 1 dB de l'appareil.
Étape 3 : Concevez et adaptez les filtres à base de micro-bandes à différentes étapes pour filtrer les fréquences indésirables après les mélangeurs dans la conception en fonction de la partie de la plage de fréquences que vous souhaitez transmettre.
Étape 4 : Effectuez la simulation à l'aide d'un micro-ordinateur de bureau ou d'un Agilent HP EESO avec des conducteurs de largeurs appropriées à différents endroits du circuit imprimé pour le diélectrique choisi et la fréquence porteuse RF. N'oubliez pas d'utiliser un matériau de blindage comme enveloppe pendant la simulation. Vérifiez les paramètres S.
Étape 5 : Faites fabriquer le PCB 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 deux pour prendre en charge le point de compression de 1 dB des appareils (MMIC et mélangeurs).
Un oscillateur local et un synthétiseur de fréquences appropriées doivent être utilisés. Pour la conversion de 70 MHz vers la bande C, un oscillateur local de 1 112,5 MHz et un synthétiseur de 4 680 à 5 375 MHz sont recommandés. En règle générale, pour le choix du mixeur, la puissance de l'oscillateur local doit être supérieure de 10 dB au niveau maximal du signal d'entrée à P1 dB. Le GCN est un réseau de contrôle de gain conçu avec des atténuateurs à diodes PIN qui font varier l'atténuation en fonction de la tension analogique. N'oubliez pas d'utiliser des filtres passe-bande et passe-bas au besoin pour filtrer les fréquences indésirables et laisser passer les fréquences souhaitées.
Conception du convertisseur abaisseur RF
Le dispositif qui convertit la fréquence d'une valeur élevée à une valeur basse est appelé convertisseur abaisseur. Fonctionnant en radiofréquences, il est appelé convertisseur abaisseur RF. Voyons la conception d'un convertisseur abaisseur RF avec un guide étape par étape. Ce module convertit la fréquence RF de 3 700 à 4 200 MHz en fréquence FI de 52 à 88 MHz. Il est donc appelé convertisseur abaisseur en bande C.
Figure 2 : Schéma fonctionnel du convertisseur abaisseur RF
La figure 2 illustre le schéma fonctionnel d'un convertisseur abaisseur de fréquence en bande C utilisant des composants RF. Voyons la conception de ce convertisseur abaisseur RF avec un guide étape par étape.
Étape 1 : Deux mélangeurs RF ont été sélectionnés selon la conception hétérodyne, permettant de convertir les fréquences 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, le TUF-5H.
Étape 2 : Des filtres adaptés ont été conçus pour être utilisés à différentes étapes du convertisseur abaisseur RF. Il s'agit notamment du filtre passe-bande de 3 700 à 4 200 MHz, du filtre passe-bande de 1 042,5 ± 18 MHz et du filtre passe-bas de 52 à 88 MHz.
Étape 3 : Les circuits intégrés d'amplification MMIC et les tampons d'atténuation sont utilisés aux emplacements appropriés, comme indiqué sur le schéma fonctionnel, pour répondre aux niveaux de puissance en sortie et en entrée des appareils. Leur choix est fonction du gain et du point de compression de 1 dB requis par le convertisseur abaisseur RF.
Étape 4 : Le synthétiseur RF et le LO utilisés dans la conception du convertisseur ascendant sont également utilisés dans la conception du convertisseur abaisseur, comme indiqué.
Étape 5 : Des isolateurs RF sont utilisés aux endroits appropriés pour permettre au signal RF de passer dans une direction (vers l'avant) et d'arrêter sa réflexion vers l'arrière. 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 sortie RF selon le bilan de liaison RF.
Conclusion : Similaires aux concepts mentionnés dans cette conception de convertisseur de fréquence RF, on peut concevoir des convertisseurs de fréquence à d'autres fréquences telles que la bande L, la bande Ku et la bande mmwave.
Date de publication : 07/12/2023
