تتناول هذه المقالة تصميم محول الترددات الراديوية، مع مخططات توضيحية، تشرح تصميم محول الترددات الراديوية الصاعد ومحول الترددات الراديوية الهابط. كما تُشير إلى مكونات التردد المستخدمة في محول الترددات هذا لنطاق C. يتم تنفيذ التصميم على لوحة ميكروستريب باستخدام مكونات ترددات راديوية منفصلة مثل خلاطات الترددات الراديوية، والمذبذبات المحلية، والدوائر المتكاملة أحادية الرقاقة (MMICs)، والمُركِّبات، ومذبذبات مرجعية OCXO، ومخففات الإشارة، وغيرها.
تصميم محول الترددات اللاسلكية الصاعد
يشير مُحوّل الترددات الراديوية إلى عملية تحويل التردد من قيمة إلى أخرى. يُعرف الجهاز الذي يُحوّل التردد من قيمة منخفضة إلى قيمة عالية باسم مُحوّل الترددات الصاعدة. ولأنه يعمل بترددات الراديو، يُعرف باسم مُحوّل الترددات الراديوية الصاعدة. يقوم مُحوّل الترددات الراديوية الصاعد هذا بتحويل ترددات IF في نطاق يتراوح بين 52 و88 ميجاهرتز إلى ترددات راديوية تتراوح بين 5925 و6425 جيجاهرتز. ولذلك يُعرف باسم مُحوّل الترددات الصاعدة في النطاق C. يُستخدم هذا المُحوّل كجزء من جهاز الإرسال والاستقبال الراديوي المُستخدم في محطات VSAT لتطبيقات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية.
الشكل 1: مخطط كتلة محول الترددات الراديوية الصاعدة
دعونا نلقي نظرة على تصميم جزء محول الترددات اللاسلكية الصاعدة مع دليل خطوة بخطوة.
الخطوة 1: ابحث عن الخلاطات، والمذبذب المحلي، والدوائر المتكاملة أحادية الرقاقة (MMICs)، والمُركِّب، ومذبذب مرجعي OCXO، ووسادات التخفيف المتوفرة بشكل عام.
الخطوة 2: قم بحساب مستوى الطاقة في مراحل مختلفة من خط الإنتاج، وخاصة عند مدخل الدوائر المتكاملة أحادية الرقاقة (MMICs)، بحيث لا يتجاوز نقطة ضغط 1 ديسيبل للجهاز.
الخطوة 3: تصميم مرشحات مناسبة تعتمد على الشريط الدقيق في مراحل مختلفة لتصفية الترددات غير المرغوب فيها بعد الخلاطات في التصميم بناءً على الجزء من نطاق التردد الذي تريد تمريره.
الخطوة الرابعة: قم بإجراء المحاكاة باستخدام برنامج Microwave Office أو Agilent HP EEsof مع تحديد عرض الموصلات المناسب حسب الحاجة في مختلف المواقع على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) للمادة العازلة المختارة وفقًا لتردد الموجة الحاملة للترددات الراديوية. لا تنسَ استخدام مادة التدريع كغلاف أثناء المحاكاة. تحقق من معاملات S.
الخطوة 5: قم بتصنيع لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) وقم بلحام المكونات المشتراة وقم بلحامها مرة أخرى.
كما هو موضح في مخطط الكتلة للشكل 1، يجب استخدام وسادات تخفيف مناسبة إما 3 ديسيبل أو 6 ديسيبل في المنتصف للتعامل مع نقطة ضغط 1 ديسيبل للأجهزة (MMICs والخلاطات).
يجب استخدام مذبذب محلي ومُركِّب ترددات مناسبين. لتحويل التردد من 70 ميجاهرتز إلى النطاق C، يُوصى باستخدام مذبذب محلي بتردد 1112.5 ميجاهرتز ومُركِّب ترددات بنطاق 4680-5375 ميجاهرتز. القاعدة العامة لاختيار الخلاط هي أن تكون قدرة المذبذب المحلي أعلى بمقدار 10 ديسيبل من أعلى مستوى لإشارة الدخل عند نقطة التقاء 1 ديسيبل (P1dB). GCN هي شبكة تحكم في الكسب مصممة باستخدام مُخفِّفات ثنائية PIN، والتي تُغيِّر التوهين بناءً على الجهد التناظري. تذكر استخدام مرشحات تمرير النطاق ومرشحات تمرير الترددات المنخفضة حسب الحاجة لتصفية الترددات غير المرغوب فيها وتمرير الترددات المطلوبة.
تصميم محول الترددات اللاسلكية السفلي
يُعرف الجهاز الذي يحوّل التردد من قيمة عالية إلى قيمة منخفضة باسم مُحوّل الترددات الهابطة. ولأنه يعمل بترددات الراديو، يُعرف باسم مُحوّل الترددات الراديوية الهابطة. دعونا نلقي نظرة على تصميم مُحوّل الترددات الراديوية الهابطة مع دليل خطوة بخطوة. يقوم مُحوّل الترددات الراديوية الهابطة هذا بتحويل ترددات الراديو في نطاق 3700 إلى 4200 ميجاهرتز إلى ترددات متوسطة في نطاق 52 إلى 88 ميجاهرتز. ولذلك يُعرف باسم مُحوّل الترددات الهابطة لنطاق C.
الشكل 2: مخطط كتلة محول الترددات الراديوية السفلي
يوضح الشكل 2 مخططًا توضيحيًا لمحول الترددات المنخفضة في النطاق C باستخدام مكونات الترددات الراديوية. دعونا نلقي نظرة على تصميم جزء محول الترددات الراديوية مع دليل خطوة بخطوة.
الخطوة الأولى: تم اختيار خلاطين للترددات الراديوية وفقًا لتصميم التغاير، حيث يحولان ترددات الراديو من نطاق 4 جيجاهرتز إلى نطاق 1 جيجاهرتز، ومن نطاق 1 جيجاهرتز إلى نطاق 70 ميجاهرتز. الخلاط المستخدم في التصميم هو MC24M، وخلاط التردد المتوسط هو TUF-5H.
الخطوة الثانية: تم تصميم مرشحات مناسبة لاستخدامها في مراحل مختلفة من محول الترددات الراديوية. وتشمل هذه المرشحات مرشح تمرير النطاق (BPF) من 3700 إلى 4200 ميجاهرتز، ومرشح تمرير النطاق (BPF) بتردد 1042.5 ± 18 ميجاهرتز، ومرشح تمرير الترددات المنخفضة (LPF) من 52 إلى 88 ميجاهرتز.
الخطوة 3: تُستخدم دوائر التضخيم المتكاملة أحادية الرقاقة (MMIC) ووحدات التخفيف في المواضع المناسبة كما هو موضح في المخطط الكتلي لتلبية مستويات الطاقة عند مخرج ومدخل الأجهزة. ويتم اختيارها وفقًا لمتطلبات الكسب ونقطة ضغط 1 ديسيبل لمحول الترددات الراديوية السفلي.
الخطوة 4: يتم استخدام مُركِّب الترددات اللاسلكية ومذبذب التردد المحلي المستخدم في تصميم محول التردد الصاعد أيضًا في تصميم محول التردد الهابط كما هو موضح.
الخطوة 5: تُستخدم عوازل الترددات الراديوية في أماكن مناسبة للسماح بمرور إشارة الترددات الراديوية في اتجاه واحد (أي للأمام) ومنع انعكاسها في الاتجاه المعاكس. ولذلك تُعرف بالجهاز أحادي الاتجاه. GCN اختصار لشبكة التحكم في الكسب. تعمل GCN كجهاز توهين متغير يسمح بضبط خرج الترددات الراديوية حسب ميزانية وصلة الترددات الراديوية.
الخلاصة: على غرار المفاهيم المذكورة في تصميم محول الترددات الراديوية هذا، يمكن تصميم محولات الترددات عند ترددات أخرى مثل نطاق L ونطاق Ku ونطاق الموجات المليمترية.
تاريخ النشر: 7 ديسمبر 2023
