EF 2014/2015
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Mikrowellenkomponenten<br />
Entwicklung von Leistungsteilern -<br />
speziell für LTE (4G)<br />
Leistungsteiler (LT)<br />
sind heutzutage<br />
in modernen<br />
Messlaboren nicht<br />
mehr wegzudenken.<br />
Leistungsteiler<br />
respektive<br />
Leistungscombiner<br />
haben die Aufgabe,<br />
entweder ein HF-Signal<br />
auf zwei oder mehrere<br />
Ausgänge aufzuteilen<br />
oder zwei bzw. mehrere<br />
HF-Signale auf einen<br />
gemeinsamen Ausgang<br />
zusammenzuführen.<br />
Eingangsreflexionsdämpfung [dB]<br />
0<br />
−5<br />
−10<br />
−15<br />
−20<br />
−25<br />
−30<br />
−35<br />
−40<br />
−45<br />
Design<br />
Layout<br />
−50<br />
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5<br />
Frequenz [GHz]<br />
Bild 1: Eingangsreflexionsdämpfung S11 des LT2<br />
M. Eng. Daniel Sonner<br />
Entwicklungsingenieur<br />
MTS Systemtechnik GmbH<br />
www.mts-systemtechnik.de<br />
info@mts-systemtechnik.de<br />
Applikationen sind beispielsweise<br />
das Zusammenschalten<br />
von Antennen, das Aufteilen<br />
von Oszillatorsignalen und die<br />
Zusammenfassung von zwei HF-<br />
Leistungsendstufen. Im Mobilfunkbereich<br />
werden sie oft in der<br />
Kombination mit Abschwächern<br />
und Phasenschiebern verwendet,<br />
damit im Messlabor verschiedene<br />
Mehrwegeszenarios<br />
unabhängig von einem Rundfunkstandard<br />
einfach und günstig<br />
getestet werden können.<br />
Wilkinson<br />
Leistungsteiler<br />
Eine sehr nützliche Schaltung für<br />
die Leistungsteilung und Summierung<br />
mit gleichen Phasenbedingungen<br />
an jedem Ausgangstor,<br />
sowie mit guter Entkopplung<br />
(Isolation) der Ausgänge,<br />
ist der Wilkinson Leistungsteiler<br />
(WPD, engl. Wilkinson<br />
Power Divider). Der WPD<br />
beruht im Wesentlichen auf der<br />
λ/4-Leitungstransformation,<br />
und bei gleichen Leitungsbreiten<br />
wird die Leistung vom Eingang<br />
in gleichen Teilen an die<br />
Ausgänge aufgeteilt. Da eine<br />
λ/4-Leitungstransformation sehr<br />
schmalbandig ist, arbeitet ein<br />
WPD mit nur einer Transformation<br />
in einem sehr schmalen Frequenzbereich.<br />
Im weiteren Teil<br />
wird nur noch ausschließlich die<br />
Bezeichnung LT für den Wilkinson<br />
Leistungsteiler verwendet.<br />
LTE<br />
LTE (engl. Long Time Evolution)<br />
ist ein Mobilfunkstandard<br />
der vierten Generation (4G)<br />
und arbeitet aktuell weltweit,<br />
je nach regionaler Frequenznutzung,<br />
zwischen 700 MHz und<br />
2700 MHz. Zukünftig wird die<br />
maximale LTE-Frequenz schätzungsweise<br />
auf ca. 3600 MHz<br />
ansteigen. LTE verwendet Orthogonal-Frequency-Division-Multiplexing-Techniken<br />
(OFDM)<br />
sowie Multiple-Input/Multiple-Output-Antennentechnologie<br />
(MIMO). Dadurch ist LTE<br />
robuster gegenüber Mehrwegeausbreitung<br />
und liefert gleichzeitig<br />
auch höhere Datenraten.<br />
Entwicklung von<br />
Leistungsteilern für<br />
LTE<br />
Ein LT, welcher speziell für LTE<br />
entwickelt wird und maximal<br />
3600 MHz verarbeiten soll, muss<br />
eine Bandbreite von mindestens<br />
Δf = 2900 MHz und eine Mittenfrequenz<br />
von f 0 = 2150 MHz<br />
besitzen. Das Verhältnis von Δf<br />
zu f 0 beträgt somit ca. 1,35 und<br />
ist daher nicht mehr schmalbandig.<br />
Einen breitbandigen<br />
LT erhält man durch mehrere<br />
λ/4-Leitungstransformationen.<br />
Unter Verwendung der λ/4-<br />
L e i t u n g s t r a n s f o r m a t i o n<br />
bekommt man heraus, wie<br />
viele Transformationen (Stufen)<br />
benötigt werden um einen<br />
LT für den Mobilfunkstandard<br />
LTE zu entwickeln. Entscheidet<br />
man sich für 5 Stufen und einer<br />
λ/4-Transformation nach Tschebyscheff,<br />
so erhält man für das<br />
Verhältnis Δf/f 0 ca. 1,41. Mit f 0<br />
28 HF-Einkaufsführer <strong>2014</strong>/<strong>2015</strong>