이 글에서는 RF 컨버터 설계와 블록 다이어그램을 통해 RF 업컨버터 설계 및 RF 다운컨버터 설계를 설명합니다. 또한, 이 C-밴드 주파수 변환기에 사용된 주파수 구성 요소들을 언급합니다. 설계는 RF 믹서, 국부 발진기, MMIC, 합성기, OCXO 기준 발진기, 감쇠기 패드 등과 같은 개별 RF 구성 요소들을 사용하여 마이크로스트립 보드에서 수행됩니다.
RF 업컨버터 설계
RF 주파수 변환기는 주파수를 한 값에서 다른 값으로 변환하는 것을 의미합니다. 주파수를 낮은 값에서 높은 값으로 변환하는 장치를 업컨버터라고 합니다. 무선 주파수에서 작동하므로 RF 업컨버터라고도 합니다. 이 RF 업컨버터 모듈은 약 52~88MHz 범위의 IF 주파수를 약 5925~6425GHz의 RF 주파수로 변환합니다. 따라서 C 대역 업컨버터라고도 합니다. 이 장치는 위성 통신 애플리케이션에 사용되는 VSAT에 배치된 RF 송수신기의 일부로 사용됩니다.
그림-1 : RF 업컨버터 블록 다이어그램
단계별 가이드를 통해 RF 업 컨버터 부분의 설계를 살펴보겠습니다.
1단계: 일반적으로 사용 가능한 믹서, 로컬 발진기, MMIC, 신시사이저, OCXO 기준 발진기, 감쇠 패드를 찾아보세요.
2단계: 특히 MMIC 입력단에서 라인업의 다양한 단계에서 전력 레벨 계산을 수행하여 장치의 압축 지점인 1dB를 초과하지 않도록 합니다.
3단계: 설계에서 믹서가 통과시키고자 하는 주파수 범위의 일부를 기반으로 원치 않는 주파수를 걸러내기 위해 다양한 단계에서 적절한 마이크로 스트립 기반 필터를 설계합니다.
4단계: RF 반송파 주파수에 따라 선택된 유전체에 대해 PCB의 여러 위치에 적절한 도체 폭을 적용하여 Microwave Office 또는 Agilent HP EEsof를 사용하여 시뮬레이션을 수행합니다. 시뮬레이션 중에는 차폐재를 인클로저로 사용하는 것을 잊지 마십시오. S 매개변수를 확인하십시오.
5단계: PCB를 제작하고 구입한 부품을 납땜한 후 동일한 부품을 납땜합니다.
그림 1의 블록 다이어그램에 나와 있듯이, 장치(MMIC 및 믹서)의 1dB 압축 지점을 처리하기 위해 3dB 또는 6dB의 적절한 감쇠 패드를 중간에 사용해야 합니다.
적절한 주파수의 국부 발진기(LO)와 신시사이저를 사용해야 합니다. 70MHz에서 C 대역으로 변환하려면 1112.5MHz의 국부 발진기(LO)와 4680~5375MHz 주파수 범위의 신시사이저를 사용하는 것이 좋습니다. 믹서를 선택할 때 일반적으로 LO 전력은 P1dB의 최고 입력 신호 레벨보다 10dB 더 높아야 합니다. GCN은 아날로그 전압에 따라 감쇠량을 조절하는 PIN 다이오드 감쇠기를 사용하여 설계된 이득 제어 네트워크입니다. 필요에 따라 대역 통과 필터와 저역 통과 필터를 사용하여 원치 않는 주파수를 걸러내고 원하는 주파수만 통과시키십시오.
RF 다운컨버터 설계
주파수를 높은 값에서 낮은 값으로 변환하는 장치를 다운컨버터라고 합니다. 무선 주파수에서 작동하므로 RF 다운컨버터라고도 합니다. RF 다운컨버터 부품의 설계를 단계별 가이드와 함께 살펴보겠습니다. 이 RF 다운컨버터 모듈은 3700~4200MHz 범위의 RF 주파수를 52~88MHz 범위의 IF 주파수로 변환합니다. 따라서 C-밴드 다운컨버터라고도 합니다.
그림-2 : RF 다운컨버터 블록 다이어그램
그림 2는 RF 부품을 사용하는 C 대역 다운컨버터의 블록 다이어그램을 보여줍니다. RF 다운컨버터 부품의 설계를 단계별 가이드와 함께 살펴보겠습니다.
1단계: RF 주파수를 4GHz에서 1GHz 범위, 그리고 1GHz에서 70MHz 범위로 변환하는 헤테로다인 설계에 따라 두 개의 RF 믹서를 선택했습니다. 설계에 사용된 RF 믹서는 MC24M이고 IF 믹서는 TUF-5H입니다.
2단계: RF 다운컨버터의 각 단계에 맞게 적절한 필터가 설계되었습니다. 여기에는 3700~4200MHz BPF, 1042.5±18MHz BPF, 52~88MHz LPF가 포함됩니다.
3단계: 블록 다이어그램에 표시된 대로 MMIC 증폭기 IC와 감쇠 패드를 적절한 위치에 사용하여 장치의 출력 및 입력 전력 레벨을 충족합니다. 이러한 패드는 RF 다운컨버터의 이득 및 1dB 압축점 요구 사항에 따라 선택됩니다.
4단계: 업컨버터 설계에 사용된 RF 합성기와 LO는 그림과 같이 다운컨버터 설계에도 사용됩니다.
5단계: RF 아이솔레이터는 RF 신호가 한 방향(즉, 정방향)으로만 전달되고 역방향의 RF 반사는 차단되도록 적절한 위치에 사용됩니다. 따라서 단방향 장치라고 합니다. GCN은 이득 제어 네트워크(Gain Control Network)의 약자입니다. GCN은 가변 감쇠 장치 역할을 하며, RF 링크 예산에 따라 원하는 대로 RF 출력을 설정할 수 있습니다.
결론: 이 RF 주파수 변환기 설계에서 언급한 개념과 유사하게 L 대역, Ku 대역, mmwave 대역 등 다른 주파수에서 주파수 변환기를 설계할 수 있습니다.
게시 시간: 2023년 12월 7일
