EF 2014/2015

Mikrowellenkomponenten
= 2200 MHz besitzt der LT nun
eine Bandbreite von 3100 MHz
und deckt somit die Frequenzen
zwischen 650 MHz und 3750
MHz ab.
Der nun vorgeschlagene LT für
LTE wird auf dem gängigen
Rogers-Substrat RO4003C unter
Verwendung von Mikrostreifenleitungen
(MSL) realisiert.
MSL haben geringe Verluste,
sind in ihrer Eigenschaft breitbandig
sowie leicht zu fertigen.
Die einzelnen Längen der λ/4-
Leitungstransformationen (90°)
können mit einem Leitungstool
(TX-Line) berechnet werden.
Hierbei wird immer die Mittenfrequenz
f 0 als Bezugsfrequenz
genommen.
HF-Entwicklungsprogramm
Agilent
Genesys
Simuliert wurde der LT mit dem
HF-Entwicklungsprogramm
Genesys 2012 von Agilent.
Zuerst wurde ein LT mit zwei
Ausgängen entwickelt (LT2),
der das Eingangssignal gleichermaßen
auf die beiden Ausgänge
verteilt. Eine Halbierung der
Leistung entspricht einer Dämpfung
von 3 dB. Nach der Entwicklung
des LT2 wird noch ein
LT mit 4 Ausgängen vorgestellt
(LT4). Durch die gleichmäßige
Verteilung des Eingangssignals
auf die vier Ausgänge wird die
Leistung an jedem Ausgang um
6 dB gedämpft. Beide LT sollen
die Wellenimpedanz Z 0 = 50
Ohm aufweisen.
Damit die Platine nicht zu groß
wird, werden die Transformationen
als Schleifen realisiert.
Am Ende der Schleifen befinden
sich jeweils die Platzhalter für
die Widerstände, welche die Isolation
zwischen den Ausgängen
und deren Reflexion verbessert.
Mit Genesys 2012 kann man -
abhängig von den erworbenen
Lizenzen - das Design und das
Layout simulieren. Das Design
kennt nur die eingefügten Bauteile
(z.B. MSL) und nimmt an,
dass jedes Bauteil unendlich
weit vom anderen entfernt ist.
Die Layoutsimulation (Momentum)
betrachtet die Geometrie
und unterteilt sie in viele kleine
Eingangsreflexionsdämpfung [dB]
0
−5
−10
−15
−20
−25
−30
−35
−40
−45
−50
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5
Frequenz [GHz]
Bild 2: Eingangsreflexionsdämpfung S11 des LT4
Felder. Die Auflösung kann
beliebig verkleinert werden,
was wiederum die Genauigkeit
verbessert, aber die Rechenzeit
erhöht. Bild 1 zeigt die simulierte
Eingangsreflexionsdämpfung
S11 des LT2 vom Design
und Layout.
Die Layoutsimulation entspricht
der Realität, weil sie weiß, wie
groß die Entfernung der verschiedenen
MSL untereinander
ist. In der unteren Frequenzhälfte
sind beide Verläufe nahezu identisch.
Oberhalb von 2000 MHz
ist zu erkennen, dass sich, aufgrund
der Anordnung der Leitungen
auf dem Substrat, der
Verlauf zwischen Design und
Layout etwas ändert.
Einen LT mit 4 Ausgängen
(LT4) kann man einfach durch
3 LT2 realisieren. Hier sollte
aber darauf geachtet werden,
dass die Verbindungsleitung
(Wellen impedanz) zwischen
den Teilern nicht zu lang wird.
Da jede Schleife eine Länge
von λ/4 hat, ist es sinnvoll, die
Länge ebenfalls auf λ/4 einzustellen.
Aufgrund der gewählten
Länge der Verbindungsleitung
(λ/4) und der festen Position
der Ausgänge, müssen die hinteren
beiden Leistungsteiler zwischen
ihren Anschlüssen schräg
positioniert werden. Bild 2 zeigt
die simulierte Eingangsreflexionsdämpfung
S11 des LT4 vom
Design und Layout.
Wie beim LT2 treffen sich die
beiden Simulationen sehr gut im
unteren Frequenzbereich.
HF-Widerstände
Damit bei beiden LT die Ausgänge
untereinander isoliert
sind und auch sehr gute Reflexionsdämpfungen
aufweisen,
müssen auf dem Layout noch
die Widerstände platziert werden.
Die Widerstände sind für
den Combinerbetrieb sehr wichtig,
denn im schlimmsten Fall
wird die gesamte, eintreffende
Leistung an den Ausgängen in
den Widerständen in Wärme
umgewandelt. Daher werden
hier Widerstände verwendet, die
eine Verlustleistung von 0,4 Watt
vertragen. Somit kann bei einem
LT2 mit 5 Stufen maximal 2 Watt
an den Widerständen in Wärme
umgewandelt werden, bzw. am
Ausgang dürfen dann maximal 1
Watt eintreffen; 1 Watt gilt natürlich
auch für den LT4. Außerdem
ist noch sehr wichtig, dass die
Design
Layout
zu verwendenden Widerstände
auch eine sehr gute HF-Performance
besitzen. Deshalb werden
hier HF-Widerstände verwendet,
die bis zu einem Wert von 470
Ohm bei 4 GHz ein besseres
AC/DC-Verhältnis aufweisen als
0,9. Dadurch hat ein 470-Ohm-
Widerstand bei 4 GHz einen
Wert von ca. 424 Ohm plus einer
minimalen Phase.
Die Werte für Isolation und
Reflexion sehr guter LTs sind
besser als 20 dB. Eine Reflexionsdämpfung
von 20 dB bedeutet,
dass 99% der Leistung aufgenommen
werden und lediglich
1% der Leistung reflektiert und
verloren geht. In der HF-Technik
ist eine beidseitige Anpassung
sehr wichtig, daher sollte
die Reflexionsdämpfung niemals
schlechter als 10 dB sein. Denn
dann werden maximal 10% der
Leistung reflektiert.
MTS Leistungsteiler
Aufgrund der steigenden Akzeptanz
von LTE und deren kontinuierlicher
Weiterentwicklung,
werden in Zukunft in vielen
Messlaboren LT benötigt, die im
gesamten LTE-Frequenzbereich
arbeiten. Daher wurden bei MTS
HF-Einkaufsführer 2014/2015 29