La forma más fácil de generar señal de cuadratura en PCB

Tengo un chip que necesita un LO en cuadratura. Especificaciones:

  • Rango de frecuencia: 1,7 GHz - 2,5 GHz (se agradece un rango más amplio)
  • Ambos diferenciales I/Q (es decir, 4 cables en total)
  • Cada cable 1Vpp
  • Compensación de CC de 500 mV (capaz de conducir 50 ohmios, es decir, 10-20 mA)
  • La coincidencia es de 50 ohmios pero no perfecta (S11 > -10dB)
  • Jitter: cientos de fs rms (como 400fs)
  • Precisión de fase: ~1 grado
  • Si es posible : capacidad de salto/establecimiento rápido (o incluso ultrarrápido) (alrededor de 10 ns)
  • Costo: "no importa"
  • Poder: "no importa"

Para mi revisión actual, utilizo un generador de señal externo que entra en un híbrido de 90 grados y entra en la PCB a través de 2 conectores SMA (I y Q). Cada uno de estos canales pasa por un balun integrado 1:1. Un estrangulador de RF agrega una compensación de CC de 500 mV.

Sin embargo, esta configuración es torpe, el balun incorporado (MABA-007871-CT1A40) ni siquiera cumple con las especificaciones. Para mi segunda revisión, me gustaría generar estas señales a bordo para simplificar la configuración.

Un RFDAC (como AD9164: 16 bits, 12 GPBS) cumpliría con todos los requisitos, pero lograr que esta bestia BGA de 165 pines con su interfaz SERDES funcione me lleva una eternidad.

Entonces, si relajo el requisito de asentamiento rápido, asumiría que hay soluciones disponibles. Sin embargo, ¡no puedo encontrar ningún generador de cuadratura en DigiKey! (Puedo encontrar Moduladores o Demoduladores I/Q pero necesito la generación).

¿Cuánta distorsión armónica puedes tolerar? Me pregunto acerca de usar un chip generador de reloj digital y luego filtrar los armónicos.
¿Debe ser una onda sinusoidal?
Dos canales de DDS + dos multiplicadores de frecuencia RF. O Dos canales de DDS de alto ancho de banda + mezcladores de conversión ascendente. Cada mezclador de conversión ascendente recibiría 1,75 GHz CW + uno de los DDS. No soy ingeniero de RF, pero creo que esto podría funcionar.
Los niveles se pueden ordenar usando almohadillas si es necesario. Si se necesita una señal diferencial verdadera, puede usar un balun en cada señal.
@PeterGreen: es una señal de reloj, por lo tanto, HD no es un problema; la señal se rectifica mediante inversores. Sin embargo, los generadores de reloj digital generalmente no satisfacen 400fsrms. Además, la pregunta principal es sobre la salida en cuadratura (simple).
@ThreePhaseEel: es una señal de reloj, por lo tanto, HD no es un problema; la señal se rectifica mediante inversores. SIN EMBARGO, debe estar cerca de una sinusoide, ya que una onda cuadrada de 2,5 GHz no atravesará el cable de enlace. E incluso si, es propenso al zumbido excesivo.
¿Tiene objetivos de supresión de banda lateral? o objetivos de supresión de imagen de mezclador? He visto que la supresión de banda lateral varía más de 30 dB en función de la precisión de fase y la coincidencia de retardo en el chip de distancias de ruta de aluminio + y -.

Respuestas (3)

Las chanclas rápidas facilitan el trabajo de 0 a 90

Dado que el sistema de destino puede aceptar una señal que no sea de onda sinusoidal, la solución a este problema es bastante simple: generar una señal de reloj diferencial de 3,4 a 5 GHz (por las buenas o por las malas, no me importa cómo lo consigas) y luego use 2 DFF en la configuración clásica del generador de cuadratura, como se muestra a continuación (imagen de este artículo ):

Generador de cuadratura DFF

Teniendo en cuenta que los flip flops rápidos, como el NB7V52M de 10 GHz, tienen E/S diferenciales, podemos eludir el inversor (se convierte en una transposición diferencial), produciendo el circuito resultante (los componentes de terminación no se muestran por motivos de claridad):

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

El costo de las piezas no es un problema: dudo seriamente que pueda obtener un generador de 5 GHz por menos del costo de los dos circuitos integrados flip-flop en la solución.

Un divisor de fase analógico de banda ancha se puede hacer así: -

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El estímulo de entrada proviene de V1 y las salidas I y Q están en Va y Vb. Siempre que mantenga las dos resistencias en un valor de L C entonces obtienes un cambio de fase constante de exactamente 90 grados entre Va y Vb.

Entonces, para la implementación anterior, el diagrama de Bode es: -

ingrese la descripción de la imagen aquí

El único inconveniente es que existen variaciones de amplitud en Va y Vb en todo el rango de frecuencia. Por ejemplo, a 1,7 GHz, Va es unos 2 dB superior a Vb. A 2,5 GHz, Vb es aproximadamente 1,4 dB mayor que Va.

Solo un pensamiento.

¿Por qué no usar un filtro polifásico pasivo como este?

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Fuente de la imagen: http://article.sapub.org/10.5923.j.msse.20120104.02.html

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