Einfachste Möglichkeit, ein Quadratursignal auf der Leiterplatte zu erzeugen

Ich habe einen Chip, der einen Quadratur-LO benötigt. Spezifikationen:

  • Frequenzbereich: 1,7 GHz - 2,5 GHz (größerer Bereich erwünscht)
  • Beide I/Q differentiell (dh 4 Drähte insgesamt)
  • Jeder Draht 1Vpp
  • DC-Offset von 500 mV (kann 50 Ohm treiben, dh 10–20 mA)
  • Anpassung ist 50 Ohm, aber nicht perfekt (S11 > -10dB)
  • Jitter: Hunderte von fs rms (wie 400 fs)
  • Phasengenauigkeit: ~1 Grad
  • Wenn möglich : Fähigkeit zu schnellem (oder sogar ultraschnellem) Hopping/Settling (ca. 10 ns)
  • Kosten: "egal"
  • Leistung: „egal“

Für meine aktuelle Revision verwende ich einen externen Signalgenerator, der in einen 90-Grad-Hybrid geht und über 2 SMA-Anschlüsse (I und Q) in die Leiterplatte eintritt. Jeder dieser Kanäle geht durch einen integrierten 1:1-Balun. Eine HF-Drossel fügt einen DC-Offset von 500 mV hinzu.

Allerdings ist dieser Aufbau klobig, der On-Board-Balun (MABA-007871-CT1A40) erfüllt nicht einmal die Spezifikationen. Für meine zweite Überarbeitung möchte ich diese Signale an Bord generieren, um das Setup zu vereinfachen.

Ein RFDAC (wie AD9164: 16 Bit, 12 GPBS) würde alle Anforderungen erfüllen, aber dieses 165-Pin-BGA-Biest mit seiner SERDES-Schnittstelle zum Laufen zu bringen, dauert ewig.

Wenn ich also die Anforderung einer schnellen Eingewöhnung lockere, würde ich davon ausgehen, dass es Lösungen gibt. Ich kann jedoch keine Quadraturgeneratoren auf DigiKey finden! (Ich kann I/Q-Modulatoren oder Demodulatoren finden, aber ich brauche die Generierung).

Wie viel harmonische Verzerrung können Sie tolerieren? Ich frage mich, ob ich einen digitalen Taktgeneratorchip verwenden und dann die Oberwellen herausfiltern soll.
Muss es eine Sinuswelle sein?
Zwei DDS-Kanäle + zwei HF-Frequenzvervielfacher. ODER Zwei Kanäle mit DDS+-Upconversion-Mischern mit hoher Bandbreite. Jeder Up-Conversion-Mischer würde 1,75 GHz CW + eines der DDSs empfangen. Ich bin kein HF-Ingenieur, aber ich denke, das könnte funktionieren.
Ebenen können bei Bedarf mit Pads aussortiert werden. Wenn ein echtes Differenzsignal benötigt wird, können Sie für jedes Signal einen Balun verwenden.
@PeterGreen: Es ist ein Taktsignal, daher ist HD kein Problem; das Signal wird mit Invertern gleichgerichtet. Digitale Taktgeneratoren erfüllen jedoch normalerweise keine 400 fsrms? Die Hauptfrage betrifft auch die (einfache) Quadraturausgabe.
@ThreePhaseEel: Es ist ein Taktsignal, daher ist HD kein Problem; das Signal wird mit Invertern gleichgerichtet. JEDOCH sollte es nahe einer Sinuskurve sein, da eine 2,5-GHz-Rechteckwelle es nicht durch den Bonddraht schafft. Und selbst wenn, ist es anfällig für übermäßiges Klingeln.
Haben Sie Seitenbandunterdrückungsziele? oder Mixer-Image-Unterdrückungsziele? Ich habe gesehen, dass die Seitenbandunterdrückung um mehr als 30 dB variiert, basierend auf der Phasengenauigkeit und der On-Chip-Verzögerungsanpassung von + und - Aluminiumpfadabständen.

Antworten (3)

Schnelle Flipflops machen leichte Arbeit von 0 auf 90

Da das Zielsystem ein Nicht-Sinuswellensignal akzeptieren kann, ist die Lösung für dieses Problem eigentlich ziemlich einfach – erzeugen Sie ein differenzielles 3,4- bis 5-GHz- Taktsignal (durch Haken oder durch Gauner, es ist mir egal, wie Sie es bekommen) , und verwenden Sie dann 2 DFFs in der klassischen Quadraturgeneratorkonfiguration, wie unten dargestellt (Bild aus diesem Artikel ):

DFF-Quadraturgenerator

Wenn man bedenkt, dass schnelle Flip-Flops wie der 10-GHz- NB7V52M differenzielle I/Os haben, können wir den Inverter eliminieren (es wird eine differenzielle Transposition), was die resultierende Schaltung ergibt (Abschlusskomponenten sind der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt):

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Die Teilekosten spielen keine Rolle - ich bezweifle ernsthaft, dass Sie einen 5-GHz-Generator für weniger als die Kosten der beiden Flip-Flop-ICs in der Lösung bekommen können.

Ein analoger Breitband-Phasenteiler kann wie folgt hergestellt werden: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Der Eingangsstimulus kommt von V1 und die I- und Q-Ausgänge liegen bei Va und Vb. Vorausgesetzt, Sie halten die beiden Widerstände auf einem Wert von L C dann erhalten Sie eine konstante Phasenverschiebung von genau 90 Grad zwischen Va und Vb.

Für die obige Implementierung lautet das Bode-Diagramm also: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Der einzige Nachteil ist, dass es Amplitudenschwankungen in Va und Vb über den Frequenzbereich gibt. Beispielsweise ist Va bei 1,7 GHz etwa 2 dB höher als Vb. Bei 2,5 GHz ist Vb etwa 1,4 dB größer als Va.

Nur ein Gedanke.

Warum nicht einen passiven Polyphasenfilter wie diesen verwenden ?

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Bildquelle: http://article.sapub.org/10.5923.j.msse.20120104.02.html