Cambio de fase de 90 grados a pocos MHz

Si está contento con enviar una señal a un "bloque" y obtener dos señales que están separadas por 90 grados, le recomiendo esto: -

Seleccione R = R1 = R2 = \ $ \ sqrt {\ frac {L} {C}} \ $. Esto asegura que OUT1 y OUT2 tengan un diferencial de fase de 90 grados en todas las frecuencias. La relación de fase entre OUT1 y OUT2 es siempre de 90 grados, pero las amplitudes cambian con la frecuencia como con cualquier filtro de paso alto o paso bajo.

En mi respuesta anterior, sugerí usar un PLL para bloquear una señal de un solo tono; usted comentó, y eso justifica una nueva respuesta, que:

  

Mi señal no es de banda ancha. Estoy diciendo que supongo que tengo una señal de banda estrecha en una frecuencia dada en algún lugar en el rango de 1-100 MHz. ¿Cómo puedo entonces dar a esa señal de banda estrecha un cambio de fase? Está bien si el dispositivo de cambio de fase necesita ser sintonizado o construido de manera diferente para diferentes frecuencias dentro del rango.

Cualquier cosa que tenga un ancho de banda significativo (es decir, cualquier cosa que no sea un tono que cambie lentamente) no puede tratarse con un PLL; podría hacer algo como usar un ADC para digitalizar la señal y luego hacer el cambio de fase digitalmente, pero en realidad, eso tampoco funcionaría, debido a las restricciones de latencia: para cambiar una señal de 1 MHz en 90 ° se requerirá una latencia de al menos medio período de 1 MHz; en ese tiempo, 50 períodos de su señal de 100 MHz habrían pasado. Si estás de acuerdo con esa latencia, puedes convertirte en digital (pero esa es una solución costosa).

De lo contrario, detecte la frecuencia central (puede ser absolutamente no trivial) y use desplazadores de fase ajustables (CI de diodo PIN, por ejemplo), y haga que el cambio de fase sea aproximadamente 90 ° alrededor de la frecuencia central.

Vengo de un fondo de radio definido por software, así que: use un mezclador para mezclar su señal limitada de banda hasta una frecuencia fija (una frecuencia intermedia (IF), esto es un superhet, entonces, o para una banda base compleja) , eso es un receptor directo), y luego mezclar de nuevo con un solo tono y una versión modificada de 90 ° de ese tono. (Eso, por cierto, es efectivamente un mezclador en cuadratura, y estarías generando una señal equivalente a una señal de banda base con \ $ \ Re (s) = \ Im (s) \ $. Para lo que sea que sea bueno. )

Si necesita un cambio de fase en una banda de frecuencias , entonces necesita un transformador de Hilbert. Si dices, en tu tercer punto, que estás dispuesto a hacerlo, entonces me temo que esa es tu única forma. Cualquier filtro pasivo o activo solo agregará un cambio de fase de 90 grados a una determinada frecuencia. A menos que tenga la opción de sintonizar esa frecuencia, un transformador de Hilbert es lo que está buscando.

Este es un ejemplo de cómo se verán tres frecuencias:

En su caso, necesitará algún DSP o algún tipo. Nuevamente, si no tiene la posibilidad de sintonizar la frecuencia de forma analógica.

  

poniendo en un retardo de tiempo con una longitud de cable. Esto es un poco inconveniente porque es un cable largo (~ 10 m o más) y no tengo control incremental sobre el cambio de fase.

No se obtiene un cambio de fase constante de esa manera: el cambio de fase en \ $ f_0 \ $ será \ $ \ frac1 {10} \ $ de eso en \ $ 10f_0 \ $ y

  

¿Cuál es una forma simple o estándar de lograr un cambio de fase de 90 grados de una señal de RF en el rango de frecuencia de ~ 1 MHz hasta unos pocos 10 o 100s de MHz?

Uhhhhh, eso es más que una banda ultra ancha, según las definiciones comunes, porque el ancho de banda que desea cubrir es mucho más alto que la frecuencia central (de aproximadamente 50 MHz).

Por lo tanto, esto es realmente difícil de hacer en el dominio analógico, y no existe una forma general "simple" real. Sin embargo, Andy mostró la forma correcta de ir:

Al combinar dos filtros con gráficos de fase de bode "complementarios", puede obtener dos señales con un desplazamiento de 90 ° en un amplio rango de frecuencias.

Las cosas se vuelven mucho más fáciles si su entrada no es realmente de banda ancha, sino un solo tono en un punto en el tiempo: Entonces, podría usar un PLL para producir una versión de 90 ° de eso, pero eso no funciona si tu entrada es más que un tono limpio.

El método existente para producir señales de RF en cuadratura de banda estrecha en el diseño de instrumentos en un rango amplio que abarca muchas décadas se realiza a una frecuencia más alta y luego se mezcla. Esto para que el oscilador local en cuadratura (LO) solo deba generarse en una octava con los métodos tradicionales de RF por encima del doble de la frecuencia máxima en lugar de abarcar muchas décadas.

A medida que sucede ... acabo de encontrar un instrumento VNA que se adapta a su rango.

Este artículo describe un analizador de red de vectores de bajo costo que Funciona de 200 kHz a 100 MHz y se conecta a una computadora personal que utiliza una interfaz USB 1.1.

  

El    Analog Devices AD9854 DDS produce las salidas en cuadratura.

     

Es sincronizado por una onda sinusoidal de 24 MHz; entonces   Multiplica internamente hasta 288 MHz.   con un PLL en chip. Este 288 MHz   la señal interna registra los circuitos de generación de frecuencia DDS y la   circuitos digital a analógico (DAC) en el   chip. Se observa un alias significativo de la señal de salida en un oscillo   alcance incluso a una frecuencia de salida de   Menos de 100 MHz. Los dos de paso bajo   Filtros, uno en I y otro en Q, quitar   la mayoría de estos artefactos de alias y escalones y producen ondas sinusoidales limpias en cuadratura de fase.

Pero le sugiero que busque un VNA comercial usado para obtener resultados calibrados que cumplan con sus requisitos de espectroscopia.