在电子技术领域,10GHz 紧凑型变频器的设计与应用一直是研究的热点。下面我们将跟随 Ltlabor Jena 的脚步,深入了解其逆向解析过程。
中频 / 本振板(IF/LO 板)
IF/LO 板被巧妙地分成若干个小方块,每个小方块都构成一个独立的功能单元。在板的顶部边缘,设有两个连接器,分别为接收端(J3)和发送端(J5),用于实现信号的输入与输出。
TX 调制器和 10GHz 部分的 RFLO 信号由偏移 PLL 生成。具体来说,集成的 VCO/PLL 组合后接一个 8/8 分频器,产生一个频率范围约为 256 MHz 至 306 MHz 的信号。该信号与 VCO 信号进行混频,然后经过带通滤波,得到的中间信号作为主 PLL 的反馈信号。在这个过程中,涉及到的关键元器件包括:VCO/PLL 采用 ADF4360 - 1,分隔器使用 HMC434,PLL 为 ADF4106,VCO 是 UMC UMV - 2550 - R16 - G。值得注意的是,PLL 的两个 MUXOUT 信号是 AND 连接的,可通过 “MUXOUT TX” 信号进行锁定检测,这种设计有助于提高系统的稳定性和准确性。
传输支路
该发射机基于 HMC495 正交调制器,其差分 I/Q 信号经截止频率约为 12 MHz 的低通滤波器滤波,以去除高频噪声。调制器振荡器即为射频本振(LO),这使得发射频率始终为本振频率的四倍。在下一个正交级,输出信号经过放大器和可调衰减器(PGA)的组合,这样可以设置中频(IF)电平。然后,信号经带通滤波后,通过 MMCX 连接器输出,该带通滤波器允许的中频频率范围为 2510 MHz 至 2590 MHz。此外,调制器和 PGA 的供电电压以及衰减器都是可切换的,这为系统的灵活配置提供了可能。

接收路径
输入信号首先经过放大,以提高信号强度,然后进行带通滤波,去除不需要的频率成分,接着进行可调增益的衰减(PGA),之后转换为第二中频。重复上述过程,得到的第三中频信号经过多个可调放大器级,终作为差分 “IF” 信号输出。具体的中频频率范围为:1 中频是 2886 至 2946 MHz,2 中频为 319 至 334 MHz,3 中频固定为 70 MHz。
TX 调制器配置为镜像抑制混频器,I/Q 调制器具有差分 I/Q 输入。之前用于 I/Q 输入的差分滤波器已被 60 MHz 低通滤波器取代。输入端需要直流链路才能达到工作点(470 欧姆接地)和进行载波补偿(差分信号与地之间连接一个 10 kΩ 电位器),此外还需要一个正交混合器才能将 I/Q 调制器用作上变频器。为此,在 I/Q 调制器之前放置了一个 LC 平衡 - 不平衡转换器和一个 LC 混合器。
射频板及其他部分
射频板采用微带线滤波器,还包括带混合耦合器和平衡 - 不平衡转换器的 TX - IF 板、用于分配 10 MHz 参考信号的 RX/TX 参考板、用于 PLL 编程和排序的 MCU 板以及用于信号路由的适配器板。电源由 LM2596 模块提供,后接两个线性稳压器(LT3080/LT3083),分别输出 6.5V 和 7V 电压,为系统提供稳定的电源供应。发射支路采用继电器和衰减器进行中频切换,还配备了 10 GHz 开关继电器,以实现高效的信号处理和传输。

