10-2019
Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik
Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik
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Oktober <strong>10</strong>/<strong>2019</strong> Jahrgang 24<br />
HF- und<br />
Mikrowellentechnik<br />
Die Auswahl des richtigen<br />
Schwingquarzes für IoT- und<br />
Wearable-Anwendungen<br />
WDI AG Seite <strong>10</strong>
MMIC<br />
AMPLIFIERS<br />
up to 43.5GHz<br />
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Ultra-Wideband, 22 to 43.5 GHz<br />
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Editorial<br />
5G 2.0?<br />
Rahman Jamal,<br />
Global<br />
Technology<br />
& Marketing<br />
Director<br />
National<br />
Instruments<br />
www.ni.com/de<br />
Die 5G-Spezifikation, 3GPP<br />
Release 15, ist nun verabschiedet<br />
und die Industrie beginnt damit,<br />
die ersten 5G-Netze zu erstellen.<br />
Die unvermeidliche Frage,<br />
die sich nun stellt, ist: „Und was<br />
kommt jetzt?“ Um dies herauszufinden,<br />
lassen Sie uns einen Blick<br />
auf den Standardisierungsprozess<br />
werfen und darauf, wie die<br />
nächste Phase von 5G aussehen<br />
soll. Auf kurze Sicht gibt es drei<br />
größere Bereiche, in denen eine<br />
weitere Entwicklung zu erwarten<br />
ist: Neue Anwendungen und Einsatzbereiche,<br />
ein neues Spektrum<br />
und Optimierungen.<br />
Was die neuen Anwendungen<br />
und Einsatzbereiche anbelangt,<br />
so ist damit zu rechnen, dass verschiedene<br />
Industriezweige mit<br />
dem Standardisierungsgremium<br />
3GPP (3rd Generation Partnership<br />
Projekt) zusammenarbeiten<br />
werden, damit der Standard auch<br />
ihre spezifischen Anforderungen<br />
abdeckt. So erfordert die Automobilindustrie<br />
etwa mehr Konnektivität,<br />
um Fahrzeuge zum<br />
einen untereinander und zum<br />
anderen mit der Infrastruktur zu<br />
vernetzen (V2X) und somit für<br />
eine verbesserte Sicherheit bei<br />
der Umsetzung von Fahrerassistenzsystemen<br />
(ADAS) zu sorgen.<br />
Die Detailstudie zu V2X für<br />
Release 16 wurde bereits abgeschlossen<br />
und die Arbeiten am<br />
Standard sind bereits im Gange.<br />
Ebenso wird beim 3GPP bereits<br />
über Satelliten diskutiert. Satelliten<br />
bieten zwei wichtige Vorteile<br />
für das Ökosystem von 5G. Vorteil<br />
Nr. 1: Redundanz. Sollte die<br />
Infrastruktur durch ein Katastrophenereignis<br />
nicht mehr nutzbar<br />
sein, bietet die Kommunikation<br />
über Satelliten eine Ausweichmöglichkeit.<br />
Vorteil Nr. 2: Dort,<br />
wo es noch keine Infrastruktur<br />
gibt oder wo es zu kostspielig,<br />
schwierig oder gar unmöglich<br />
oder ist, eine solche aufzubauen,<br />
können Satelliten die Netzabdeckung<br />
erweitern. Auch die Studie<br />
zu nicht-terrestrischen Netzwerken<br />
(NTN) wurde erstellt und<br />
könnte in Release 17 abgebildet<br />
werden.<br />
Da die drahtlose Kommunikation<br />
mittlerweile unabdingbar<br />
ist, wird das Spektrum immer<br />
mehr zu einer äußerst wertvollen<br />
Ressource. Aus diesem Grund<br />
nimmt das 3GPP gerade mehrere<br />
(lizenzierte und unlizenzierte)<br />
Frequenzbänder genauer<br />
unter die Lupe. In Release 15<br />
beschränkte das 3GPP die Erforschung<br />
und den Einsatz von 5G<br />
auf Frequenzen unterhalb von<br />
52,6 GHz. In künftigen Releases<br />
soll das Spektrum oberhalb von<br />
52,6 GHz in Betracht gezogen<br />
werden. Die Nutzung dieser<br />
Frequenzbänder kann diverse<br />
Anwendungsbereiche der Drahtloskommunikation<br />
angehen, die<br />
sich in niedrigeren Spektren sonst<br />
nicht so leicht umsetzen lassen,<br />
und das 3GPP kann die Definition<br />
auf die spezifischen Anforderungen<br />
dieser Anwendungsfälle<br />
maßschneidern.<br />
Und schließlich hält die Standardisierungsorganisation<br />
weiterhin<br />
die Augen offen, wie der aktuelle<br />
Standard optimiert werden kann,<br />
damit für höhere Leistung und<br />
eine bessere Benutzererfahrung<br />
gesorgt ist. In Release 16 gibt es<br />
mehrere Optimierungsvorschläge<br />
zu Release 15, mit denen die<br />
Leistung durch die Handhabung<br />
von Netzstörungen und Nutzung<br />
von Ressourcen erhöht werden<br />
soll. Ein Beispiel hierfür wären<br />
etwa Verbesserungen an MIMO<br />
(eMIMO).<br />
5G ist zwar nun verabschiedet,<br />
aber dennoch lange noch nicht<br />
fertig, da das 3GPP versucht, alle<br />
Anfragen und Anforderungen<br />
zu erfüllen, die von unzähligen<br />
verschiedenen Stellen an das<br />
Gremium herangetragen werden.<br />
Die Umsetzung der bahnbrechenden<br />
Ziele, die die Industrie<br />
für 5G gesetzt hat, wird<br />
eine Weile brauchen, insbesondere<br />
weil neue und aufkeimende<br />
Technologien heranreifen. Dennoch:<br />
Das 3GPP hat ein erstes<br />
solides Fundament geschaffen.<br />
In den nächsten Monaten dürfte<br />
das Gremium bei der Erstellung<br />
eines globalen Ökosystems für<br />
5G riesige Fortschritte machen.<br />
Und uns erwarten dann sicher<br />
interessante Neuigkeiten.<br />
Rahman Jamal<br />
Oszillatoren, Filter<br />
und Quarze<br />
für Anwendungen im Bereich<br />
Kommunikation, Industrie,<br />
Militär, Automotive und<br />
Raumfahrt<br />
MEMS<br />
Stratum 3/3E<br />
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Oszillatoren<br />
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Fuchsgrube 4<br />
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Tel. +49 86116677-99 EN ISO 9001:2015<br />
hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong> 3
Inhalt <strong>10</strong>/<strong>2019</strong><br />
Rubriken:<br />
3 Editorial<br />
4 Inhalt<br />
6 Aktuelles<br />
8 Schwerpunkt Quarze<br />
und Oszillatoren<br />
30 Bauelemente<br />
32 Messtechnik<br />
48 Mikrowellen-<br />
Komponenten<br />
50 Funkchips und -module<br />
58 Verstärker<br />
62 Kabel und Stecker<br />
64 Wireless<br />
68 RF & Wireless<br />
Titelstory:<br />
Die Auswahl<br />
des richtigen<br />
Schwingquarzes für<br />
IoT- und Wearable-<br />
Anwendungen<br />
Wenn eine stabile Referenz<br />
mit geringem Stromverbrauch<br />
benötigt wird, sind Oszillatorschaltungen<br />
mit einem<br />
32,768-kHz-Schwingquarz<br />
die beste Wahl. Der Artikel<br />
beschreibt das Vorgehen bei<br />
der Quarzauswahl für IoT- und<br />
Wearable-Anwendungen. <strong>10</strong><br />
hf-Praxis<br />
ISSN 1614-743X<br />
Fachzeitschrift für HFund<br />
Mikrowellentechnik<br />
• Herausgeber und Verlag:<br />
beam-Verlag<br />
Krummbogen 14<br />
35039 Marburg<br />
Tel.: 06421/9614-0<br />
Fax: 06421/9614-23<br />
info@beam-verlag.de<br />
www.beam-verlag.de<br />
• Redaktion:<br />
Dipl.-Ing. Reinhard Birchel<br />
Ing. Frank Sichla (FS)<br />
redaktion@beam-verlag.de<br />
• Anzeigen:<br />
Myrjam Weide<br />
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m.weide@beam-verlag.de<br />
• Erscheinungsweise:<br />
monatlich<br />
• Satz und Reproduktionen:<br />
beam-Verlag<br />
• Druck & Auslieferung:<br />
Brühlsche<br />
Universitätsdruckerei<br />
Der beam-Verlag übernimmt<br />
trotz sorgsamer Prüfung der<br />
Texte durch die Redaktion keine<br />
Haftung für deren inhaltliche<br />
Richtigkeit. Alle Angaben im<br />
Einkaufsführer beruhen auf<br />
Kundenangaben!<br />
Handels- und Gebrauchs namen,<br />
sowie Warenbezeichnungen<br />
und dergleichen werden in der<br />
Zeitschrift ohne Kennzeichnungen<br />
verwendet.<br />
Dies berechtigt nicht zu der<br />
Annahme, dass diese Namen im<br />
Sinne der Warenzeichen- und<br />
Markenschutzgesetzgebung als<br />
frei zu betrachten sind und von<br />
jedermann ohne Kennzeichnung<br />
verwendet werden dürfen.<br />
Schwerpunkt Quarze und Oszillatoren<br />
Hochstabiler OCXO<br />
mit geringem<br />
Phasenrauschen<br />
IQD hat einen hochstabilen<br />
temperaturgesteuerten<br />
Quarzoszillator (OCXO)<br />
auf den Markt gebracht, der<br />
auch eine ausgezeichnete<br />
Kurzzeitstabilität bietet. Mit<br />
einer Holdover-Spezifikation<br />
von 6 µs über 24 Stunden,<br />
einem Nahphasenrauschen<br />
von typisch -140 dBC/<br />
Hz @<strong>10</strong> Hz und einem<br />
Fernphasenrauschen von<br />
typisch -160 dBc/Hz @<strong>10</strong>0 kHz eignet sich der IQOV-220 ideal für Hochleistungssynthesizer,<br />
Netzwerktaktgeber, Radar & Satellitenkommunikation. 19<br />
Hochzuverlässige Quarze<br />
widerstehen rauen Bedingungen<br />
Diodes Incorporated stellte eine Serie automotive-konformer<br />
Quarze vor, die rauen Betriebsbedingungen<br />
standhalten und hohe Genauigkeit<br />
und Zuverlässigkeit für TPMS, Infotainment,<br />
Telematik und ADAS bieten. 20<br />
Quarze für das Internet of Things<br />
Meist erfolgt die IoT-Netzwerkkommunikation<br />
drahtlos, wobei es verschiedene konkurrierende<br />
Standards gibt. Unabhängig davon spielt auch die<br />
Auswahl des Quarzes für den Referenzoszillator<br />
eine Rolle, wenn es um die Qualität der drahtlosen<br />
Kommunikation geht. 14<br />
4 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
JYEBAO<br />
Modernste Lösungen für den<br />
digitalen Rundfunk<br />
Dieser Artikel erläutert die aktuellen Markttrends<br />
ausführlicher und analysiert die technischen<br />
Folgen dieser Veränderungen sowie<br />
einige der Herausforderungen und verfügbaren<br />
Lösungen für den digitalen Rundfunk 58<br />
Hochleistungs-Zweikanal-<br />
Drehkupplung<br />
Die zweikanalige Mikrowellen-Drehkupplung<br />
von Link Microtek (Vertrieb: Globes) ist<br />
das Schlüsselelement im Ka-Band-Satellitenon-the-Move-Antennensystem<br />
(SOTM) von<br />
ADS International. Sie unterliegt nicht den<br />
Einschränkungen nach ITAR/EAR. 48<br />
Neue,<br />
hochflexible<br />
Testkabel<br />
von JYEBAO<br />
• Very Flexible<br />
(PUR jacket)<br />
International News<br />
Synthesizing MIMO Antennas<br />
for Compact Devices<br />
Many IoT designers are utilizing off-the-shelf,<br />
pre-certified modules to circumvent some of<br />
the technical challenges such as RF integration<br />
and emission compliance, as well as development<br />
costs associated with such a wide range of<br />
devices and networks. Even with this modular approach, integrating a transceiver modem, RF<br />
front-end components, and antenna(s) within a size-restricted enclosure is a sensitive design<br />
effort that is increasingly being tackled by engineers with little or no RF design experience. 70<br />
• Stainless Precision<br />
Connectors used<br />
• Excellent RF<br />
performance<br />
• Extra sturdy connector/<br />
cable connection<br />
(Solder clamp designs)<br />
• Taper Sleeve added<br />
• Intended for lab use/<br />
intensive handling<br />
Design of a Efficient 24-GHz Radar<br />
Antenna Array<br />
Lexiwave Technology Ltd., Hong Kong, specializes in RF<br />
system and RF integrated circuit (IC) design solutions for<br />
communications products, IoT devices and consumer electronics.<br />
With the extensive experience and industry relationships<br />
of its management teams, Lexiwave provides a complete array<br />
of internet of things (IoT) and wireless solutions, from design<br />
and manufacturing to product electromagnetic interference<br />
(EMI)/electromagnetic compatibility (EMC) compliance. 78<br />
hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong> 5<br />
5
Aktuelles<br />
Keysight tritt 6G Flagship Program bei<br />
Keysight Technologies hat<br />
sich dem von der Finnischen<br />
Akademie unterstützten und von<br />
der Universität Oulu, Finnland,<br />
geleiteten 6G Flagship Program<br />
als Mitgestalter angeschlossen,<br />
um die Forschung im Bereich<br />
der drahtlosen Kommunikation<br />
über 5G hinaus voranzutreiben.<br />
6G wird die Digitalisierung von Wirtschaft<br />
und Gesellschaft beschleunigen und die<br />
Welt deutlich näher an eine wirklich globale<br />
und digitale Gemeinschaft heranführen.<br />
Das achtjährige Programm sieht eine<br />
Gesellschaft voraus, die bis zum Jahr 2030<br />
datengesteuert ist, was durch eine nahezu<br />
unmittelbare, unbegrenzte drahtlose Konnektivität<br />
ermöglicht wird. Die Grundlagenforschung<br />
beginnt zehn bis fünfzehn Jahre vor<br />
der Entwicklung von Industriestandards. 5G<br />
soll vertikalen Industrien die Konnektivität<br />
bieten, auf die sie in den Bereichen Gesundheitswesen,<br />
Fertigung, Energie, Verkehr und<br />
öffentliche Sicherheit angewiesen sind. 6G<br />
wird auf den entsprechenden Fähigkeiten<br />
aufbauen und diese erheblich erweitern.<br />
„Wir freuen uns sehr, dem 6G Flagship Program<br />
als eines seiner Gründungsmitglieder<br />
beizutreten, um mit der bahnbrechenden<br />
6G-Forschung zu beginnen“, sagte Satish<br />
Dhanasekaran, Senior Vice President von<br />
Keysight und President der Communications<br />
Solutions Group von Keysight. „Das<br />
Programm signalisiert den Beginn einer<br />
neuen Ära der Wireless-Technologie, die<br />
die Grenzen von Hochgeschwindigkeitsund<br />
Breitbandanwendungen verschieben<br />
wird. Als einziger Messtechnikanbieter,<br />
der zur Teilnahme am Programm eingeladen<br />
wurde, zeigt Keysight die einzigartige<br />
Rolle, die wir bei der Lösung von Designherausforderungen<br />
im Vorfeld einer Technologiewelle<br />
spielen.“<br />
Keysights Fähigkeit zur frühen Forschung,<br />
ergänzt durch eine breite Palette von Softund<br />
Hardware für Design, Simulation und<br />
Validierung, wird dem Programm helfen,<br />
seine übergeordneten Ziele zu erreichen.<br />
Dazu gehören die Unterstützung der Industrie<br />
bei der endgültigen Einführung von 5G<br />
in allen Branchen, die Entwicklung grundlegender<br />
Technologien, die für die Bereitstellung<br />
von 6G erforderlich sind, wie Künstliche<br />
Intelligenz und intelligente Nutzererfahrung<br />
sowie die Beschleunigung der<br />
Digitalisierung in der Gesellschaft.<br />
„Wir freuen uns, unsere enge Zusammenarbeit<br />
mit Keysight fortzusetzen, um die<br />
weltweit erste multidisziplinäre 6G-Forschungsinitiative<br />
mit breiter Unterstützung<br />
sowohl in der Industrie als auch in der Wissenschaft<br />
zu etablieren“, sagte Matti Latvaaho,<br />
Akademieprofessor, Direktor des 6G<br />
Flagship Program am Centre for Wireless<br />
Communications (CWC), Universität Oulu.<br />
Die nächste Generation der drahtlosen<br />
Kommunikation – über 5G hinaus – soll<br />
auch das Spektrum oberhalb der Millimeterwellen,<br />
die Terahertzwellen von 300<br />
GHz bis 3 THz, nutzen. Diese Frequenzen<br />
bilden eine wichtige Komponente bei der<br />
Bereitstellung von Datenraten von bis zu<br />
einem Terabit pro Sekunde und extrem niedrigen<br />
Latenzen. Die Technologieexpertise<br />
und die Lösungen von Keysight in diesen<br />
Frequenzbändern sowie in den Bereichen<br />
Hochgeschwindigkeits-Digitaltechnologien,<br />
Cybersecurity, Bauteilcharakterisierung und<br />
Netzwerktests werden die Forschung in allen<br />
vier strategischen Bereichen des Programms<br />
beschleunigen: drahtlose Konnektivität, verteilte<br />
intelligente drahtlose Datenverarbeitung,<br />
Geräte- und Schaltungstechnologien<br />
sowie vertikale Anwendungen und Dienste.<br />
■ Keysight Technologies<br />
www.keysight.com<br />
Fachbücher für die<br />
Praxis<br />
Smith-Diagramm<br />
Einführung und Praxisleitfaden<br />
Joachim Müller, 21 x 28 cm, 117 Seiten, zahlreiche,<br />
teilweise farbige Abbildungen, beam-Verlag 2009,<br />
ISBN 978-3-88976-155-2, Art.-Nr.: 118082, 29,80 €<br />
Das Smith-Diagramm ist bis heute das wichtigste<br />
Instrument zur bildlichen Darstellung der Anpassung<br />
und zum Verständnis der Vorgänge in HF-Systemen.<br />
In der einschlägigen Fachliteratur findet man zwar<br />
viele Stellen zum Smith-Diagramm, sie erfordern aber<br />
meist erhebliche mathematische Kenntnisse: Eine<br />
grundlegende Einführung sucht man vergeblich. Diese<br />
Lücke schließt dieses Buch als praxisnahe Einführung<br />
in den Aufbau und die Handhabung des Diagramms.<br />
Mathematikkenntnisse die zu einer elektrotechnischen<br />
Ausbildung gehören, reichen dabei aus.<br />
Aus dem Inhalt:<br />
Der Weg zum Smith-Diagramm - Komplexe Zahlen<br />
- Reflexion bei Einzelimpulsen und kontinuierlichen<br />
Sinussignalen - Reflexionsfaktor - Rückflussdämpfung,<br />
VSWR, Kreisdiagramme; Reflexionsdiagramm<br />
- Schmidt-Buschbeck-Diagramm - CarterDiagramm<br />
- Praxis mit dem Smith-Diagramm; Kompensation von<br />
Blindanteilen, Ortslinie über Frequenz - Leitung als<br />
Transformator, elektrisch kurze bzw. lange Leitung,<br />
S-Parameter und Smith-Diagramm - Leitwert-Smith-<br />
Diagramm - Darstellung von Leitwerten im Smith-<br />
Diagramm, Parallelschaltung von Bauelementen<br />
- Grundelemente unter der Lupe - Ortslinien von<br />
Induktivitäten und Kapazitäten, das Bauelement Leitung<br />
– Stubs - Anpassung mit dem L-Glied - Hilfsmittel<br />
für die Arbeit mit dem Smith-Diagramm - Software<br />
- Messtechnik<br />
Unser gesamtes Buchprogramm finden Sie unter www.beam-verlag.de<br />
oder bestellen Sie über info@beam-verlag.de<br />
6 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
HF- und<br />
Mikrowellentechnik<br />
Schwerpunkt in diesem Heft:<br />
Quarze und Oszillatoren<br />
Timing-Produkte für die 5G-Funksynchronisation<br />
halten. Der Einsatz von eCPRI<br />
und verteilten Architekturen<br />
in 5G- und 4G+-Netzwerken,<br />
sowie der Einsatz im Freien,<br />
erhöhen die Komplexität der<br />
Synchronisation. Das Common<br />
Public Radio Interface (CPRI)<br />
ist eine Industriekooperation,<br />
die darauf abzielt, öffentlich<br />
zugängliche Spezifikationen für<br />
die wichtigste interne Schnittstelle<br />
von Funkbasisstationen<br />
zu definieren. Im Vergleich zum<br />
CPRI ermöglicht es eCPRI, die<br />
Datenratenanforderungen zwischen<br />
eREC und eRE durch<br />
eine flexible funktionale Zerlegung<br />
zu senken und gleichzeitig<br />
die Komplexität des eRE zu<br />
begrenzen.<br />
SiTime Corporation<br />
www.sitime.com<br />
Endrich Bauelemente<br />
Vertriebs GmbH<br />
endrich@endrich.com<br />
www.endrich.com<br />
SiTime Corporation kündigte<br />
die Serienproduktion seiner<br />
preisgekrönten Elite-Plattform<br />
von temperaturkompensierten<br />
Oszillatoren (TCXOs) an. Die<br />
von Endrich vertriebene Elite-<br />
Plattform bietet eine hohe Stabilität<br />
und dynamische Leistung,<br />
selbst bei bis zu <strong>10</strong>5 °C, für die<br />
IEEE-1588-basierte Synchronisation<br />
in 5G/4G+ Funkgeräten,<br />
was es den Mobilfunkanbietern<br />
ermöglicht, ihre Netzwerke zu<br />
verbessern.<br />
Bereitstellung<br />
drahtloser Netzwerke<br />
„5G wird voraussichtlich die<br />
Datenübertragungstechnik revolutionieren,<br />
aber vorab müssen<br />
die Regeln für die Bereitstellung<br />
drahtloser Netzwerke neu<br />
definiert werden“, sagte Piyush<br />
Sevalia, Executive Vice President<br />
of Marketing bei SiTime.<br />
„5G-Funkgeräte werden im<br />
Außenbereich eingesetzt – an<br />
Laternenmasten, Gebäuden,<br />
Ampeln – mit Hitzeeinwirkung<br />
und schnellen Temperaturschwankungen,<br />
die zu einem<br />
Verlust der Funksynchronisation<br />
und damit Störungen von<br />
Diensten wie fortschrittlichen<br />
Fahrerassistenzsystemen und<br />
Telemedizin führen können. Im<br />
Gegensatz zu anderen Timing-<br />
Anbietern verfolgt SiTime einen<br />
Systemansatz, um diese Probleme<br />
zu lösen. Wir optimieren<br />
unser MEMS SiT5356/7<br />
Super-TCXO-System analog,<br />
durch fortschrittliche Gehäuse<br />
und Temperaturkompensation,<br />
um eine Performance von ±<strong>10</strong>0<br />
ppb Stabilität und ±1 ppb/K<br />
Frequenz-Slope über -40°C bis<br />
<strong>10</strong>5 °C zu liefern. Wir glauben,<br />
dass Funkgeräte mit SiTime‘s<br />
Super-TCXOs Störungen der<br />
5G/4G+ Dienste minimieren<br />
und dem Benutzer ein stabileres<br />
System gewährleisten werden.“<br />
Die<br />
Funksynchronisation<br />
ist eine entscheidende Technologie,<br />
die es 5G und 4G+ ermöglicht,<br />
die Servicequalität und<br />
Zuverlässigkeit aufrechtzuer-<br />
Die SiT5356/7 MEMS<br />
Super-TCXOs<br />
nutzen die einzigartigen Technologien<br />
von SiTime zur Temperaturmessung<br />
und Turbo-<br />
Compensation und liefern dynamische<br />
Leistung für zeitliche<br />
Stabilität, bei Anwesenheit von<br />
Umweltstressoren aufgrund von<br />
Luftströmungen, Temperaturänderungen,<br />
Vibrationen, Stößen<br />
und elektromagnetischen Störungen.<br />
Der SiT5356/7 kann<br />
werkseitig auf viele Kombinationen<br />
von Frequenz, Stabilität,<br />
Spannung und Pull-Bereich programmiert<br />
werden. Diese Programmierbarkeit<br />
ermöglicht es<br />
Entwicklern, die Taktkonfiguration<br />
zu optimieren und gleichzeitig<br />
die Vorlauf- und Anpassungskosten<br />
für Quarz-TCXOs,<br />
bei denen jede Frequenz individuell<br />
gefertigt wird, deutlich zu<br />
reduzieren. Das Gerät integriert<br />
auch mehrere On-Chip-Regler,<br />
um das Rauschen der Stromversorgung<br />
zu filtern, sodass kein<br />
dediziertes externes LDO erforderlich<br />
ist. ◄<br />
8 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
Quarze und Oszillatoren<br />
Hochstabiler Clock-Oszillator<br />
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EXTREMELY ACCURATE<br />
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HYPERLOG EMI<br />
IQD hat eine neue Reihe HCMOS-basierender<br />
Clock-Oszillatoren mit sehr geringer<br />
Frequenzabweichung eingeführt. Die<br />
IQXO-923-Serie ist mit einer Frequenzstabilität<br />
von bis zu ±5ppm über den gesamten<br />
industriellen Arbeitstemperaturbereich von<br />
-40 bis +85 °C erhältlich.<br />
Verfügbar entweder für eine Versorgungsspannung<br />
von 1,8 V (IQXO-923-18) oder<br />
3,3 V (IQXO-923-33) präsentiert sich dieser<br />
neue Clock-Oszillator in einem hermetisch<br />
dichten, 3,2 x 2,5 mm großen Keramikgehäuse<br />
mit einer Höhe von 1,1 mm.<br />
Frequenzen können innerhalb eines<br />
Bereiches von <strong>10</strong> bis 160 MHz spezifiziert<br />
werden. Der Clock-Oszillator bietet zudem<br />
eine Anschwingzeit von 5 ms. Mit einem<br />
Mikrowellen-Synthesizer<br />
generiert Signale bis 18 GHz<br />
Phasenjitter von typisch 0,4 ps (12 kHz bis<br />
20 MHz) und Phasenrauschen von -99 dBc/<br />
Hz bei <strong>10</strong>0 Hz sowie -144 dBc/Hz bei <strong>10</strong> kHz<br />
sind diese Oszillatoren ideal als möglicher<br />
Ersatz für teurere TCXOs geeignet. Anwendungsbereiche<br />
sind unter anderem Ethernet,<br />
Netzwerke, intelligente Messgeräte, SONET,<br />
Test- und Messsysteme, WLAN und Wi-Fi.<br />
Der IQXO-923 enthält eine Enable/Disable-<br />
Funktion an Pin 1 als Standard. Geliefert<br />
werden kann er entweder auf einer Rolle<br />
gegurtet oder im Gurtabschnitt. Weitere<br />
Informationen sind auf der Webseite von<br />
IQD unter www.iqdfrequencyproducts.<br />
com zu finden.<br />
■ IQD<br />
www.iqdfrequencyproducts.de<br />
Der Baustein 8V97003 ist ein breitbandiger<br />
Mikrowellen-Synthesizer auf Basis einer<br />
Phase Lock Loop (PLL) und kann Signale<br />
mit Frequenzen bis 18 GHz erzeugen. Dieser<br />
Baustein hat einen integrierten Voltage Controlled<br />
Oscillator (VCO) mit einer Figure of<br />
Merit von -237 dBc/Hz und sehr geringem<br />
Phasenrauschen sowie RMS-Phasen-Jitter.<br />
Der Einsatztemperaturbereich beträgt -40<br />
bis +95 °C. Anwendungsmöglichkeiten sind<br />
Beamforming-Applikationen wie 5G oder<br />
Massive-MIMO-Systeme sowie drahtlose<br />
Backhauls, 5G mmWave, Satelliten- und<br />
Phased-Array-Antennen. Das IC arbeitet<br />
an 3,3 V und hat Lownoise-integrierte<br />
LDOs. Der 8V97003 ist lieferbar im 7 x 7<br />
mm messenden 48-VFQFN-Gehäuse. Die<br />
minimale Frequenz ist 187,5 MHz.<br />
20 MHz - 6 GHz<br />
Perfect for EMC-Measurements<br />
Inc. detailed cal-data<br />
Biconical/LogPer (combination)<br />
Compatible with any analyzer<br />
Extremely high accuracy<br />
Perfect for lab and field work<br />
PLL-Typ: Fractional-N, Integer-N, Ausgangsleistung:<br />
4...13 dBm, Interface: SPI/<br />
TTL/andere.<br />
■ Integrated Device Technology<br />
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hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong> 9<br />
9
Quarze und Oszillatoren<br />
Für IoT- und Wearable-Anwendungen:<br />
Auswahl des richtigen Schwingquarzes<br />
Wenn eine stabile<br />
Referenz mit geringem<br />
Stromverbrauch<br />
benötigt wird, sind<br />
Oszillatorschaltungen<br />
mit einem 32,768-kHz-<br />
Schwingquarz die<br />
beste Wahl. Der<br />
Artikel beschreibt<br />
das Vorgehen bei der<br />
Quarzauswahl für<br />
IoT- und Wearable-<br />
Anwendungen.<br />
Seit der Entwicklung des ersten<br />
Quarzoszillators durch Walter<br />
Guyton Cady im Jahre 1921<br />
bilden frequenzgebende Bauteile<br />
das Herzstück vieler elektronischer<br />
Systeme, und mit der<br />
immer weiter fortschreitenden<br />
Technologisierung kommen<br />
nahezu täglich weitere Anwendungen<br />
hinzu. Mit der kontinuierlichen<br />
Miniaturisierung<br />
elektronischer Bauelemente und<br />
Prozessoren wächst nun auch<br />
seit Jahren der Markt für IoT-<br />
und Wearable-Anwendungen<br />
nahezu explosionsartig an. Es<br />
wird erwartet, dass bereits bis<br />
2020 mehr als 31 Milliarden<br />
IoT-Geräte im Einsatz sein werden.<br />
Die besonderen Anforderungen<br />
dieser Anwendungen<br />
Autor<br />
Hendrik Nielsen<br />
Produktmarketing FCP<br />
WDI AG<br />
www.wdi.ag<br />
Bild 1: Prozessorgrößen im Wandel der Zeit. Der Trend zur Miniaturisierung setzt sich fort<br />
<strong>10</strong> hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
Quarze und Oszillatoren<br />
Bild 2: Oszillatorschaltung am Beispiel des Pierce-Gate-Oszillators<br />
Bild 4: Pierce-Oszillatorschaltung mit eingesetztem Schwingquarz<br />
stellen aber auch die Hersteller<br />
der für die meisten Systeme<br />
lebensnotwendigen frequenzgebenden<br />
Bauteile vor eine große<br />
Herausforderung.<br />
Batteriebetrieb durch<br />
Miniaturisierung<br />
Getrieben durch das Angebot<br />
immer kleinerer, kostengünstiger<br />
und energieeffizienter<br />
Prozessoren steigt schon seit<br />
Jahren die Nachfrage nach ständig<br />
kleineren batteriebetriebenen<br />
IoT- und Wearable-Endgeräten.<br />
Bild 1 skizziert den Trend. Und<br />
ein Ende dieses Trends zur Miniaturisierung<br />
der Elektronik ist<br />
nicht absehbar. So arbeiten die<br />
großen Hersteller von Prozessoren<br />
wie Intel, ARM, Samsung<br />
und Qualcomm schon lange an<br />
Prozessoren mit Halbleiterstrukturen<br />
von nur noch 5 nm.<br />
Bild 3: Ersatzschaltbild eines Schwingquarzes<br />
Durch die stetige Miniaturisierung<br />
soll die praktische Implementierung<br />
umfangreicher batteriebetriebener<br />
Anwendungen<br />
möglich werden, die trotz<br />
funktionsreicher Umgebung<br />
extrem wenig Energie erfordern.<br />
Typische Anwendungsgebiete<br />
wären hier beispielsweise die<br />
Medizintechnik, IoT-Lösungen,<br />
aber auch Wearables. Allerdings<br />
hat dieser Trend auch erhebliche<br />
Auswirkungen auf die Auswahl<br />
der taktgebenden Bauteile dieser<br />
kleinen elektronischen Systeme.<br />
Auswirkungen auf die<br />
Quarzauswahl<br />
Wenn eine stabile Referenz mit<br />
geringem Stromverbrauch benötigt<br />
wird, sind Oszillatorschaltungen<br />
mit einem 32,768-kHz-<br />
Schwingquarz die beste Wahl.<br />
Oszillatorschaltungen mit AT-<br />
Cut-Quarzen im Megahertz-<br />
Bereich würden zwar eine bessere<br />
Temperaturstabilität bieten,<br />
benötigen jedoch einen signifikant<br />
höheren Strom, weswegen<br />
auch die Applikationshinweise<br />
von Mikrocontrollern<br />
und SoCs meist die Verwendung<br />
von 32-kHz-Quarzen<br />
empfehlen. Vorwiegend basiert<br />
das integrierte Taktsystem bei<br />
diesen niedrigen Frequenzen<br />
auf der bekannten Pierce-Konfiguration<br />
(Bild 2). Um hierbei<br />
einen stabilen Betrieb über den<br />
kompletten Temperaturbereich<br />
sicherzustellen, müssen im Vorfeld<br />
einige Parameter überprüft<br />
und beachtet werden.<br />
Besonders wichtig für die Entwicklung<br />
einer niederfrequenten<br />
Oszillatorschaltung sind ein<br />
sicheres Anschwingverhalten<br />
bei der kleinsten zur Verfügung<br />
stehenden Versorgungsspannung<br />
und über den gesamten<br />
Temperaturbereich sowie eine<br />
äußerst präzise Frequenz. Darüber<br />
hinaus sollten eine möglichst<br />
kurze Anschwingzeit, niedriger<br />
Stromverbrauch und eine gute<br />
Frequenzstabilität angestrebt<br />
werden. Die Ausgangsfrequenz<br />
ist abhängig von der Lastkapazität<br />
des Quarzes und wird zusätzlich<br />
durch die Streukapazität der<br />
Leitungen und die parasitären<br />
Kapazitäten des ICs beeinflusst.<br />
Bild 3 bringt das Ersatzschaltbild<br />
eines Schwingquarzes. Es<br />
besteht aus R-, L- und C-Elementen.<br />
Eine Oszillatorschaltung zeigt<br />
Bild 4. Hier erkennt man, dass<br />
sich die parasitären Kapazitäten<br />
aus den Streukapazitäten der<br />
Verbindungsleitungen sowie der<br />
Chip-Ein- und -Ausgangskapazitäten<br />
zusammensetzen.<br />
Mögliche Parameter:<br />
• f = 32,768 kHz ±20 ppm<br />
• C L_XTAL = 12,5 pF @ 25 °C<br />
• R L = typisch <strong>10</strong> MOhm<br />
für 32-kHz-Oszillatoren<br />
(1 MOhm für AT-HF-<br />
Oszillatoren)<br />
• C G = Eingangslastkapazität<br />
(Gate) zusammen mit der<br />
parasitären Kapazität C P1<br />
• C D = Ausgangslastkapazität<br />
(Drain) zusammen mit der<br />
parasitären Kapazität C P2<br />
• C L_OSC ( Lastkapazität am<br />
Verstärker) ist bestimmt<br />
durch C G x C D /(C G + C D )<br />
Die nominale Frequenz wird<br />
erreicht, wenn die Lastkapazitäten<br />
der Schaltung und die des<br />
Quarzes gleich groß sind, also<br />
C L_OSC = C L_XTAL ist. Übliche<br />
vorgeschriebene Lastkapazitäten<br />
sind 6, 7, 9 und 12,5 pF.<br />
Bestenfalls wird das Layout so<br />
optimiert, dass die Oszillatorschaltung<br />
mit dem Schwingquarz<br />
unmittelbar neben dem<br />
Mikrocontroller sitzt. Dadurch<br />
minimiert man die Streukapazität<br />
und verkleinert die Antennenwirkung<br />
– und somit auch<br />
die Störanfälligkeit.<br />
hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong> 11
Quarze und Oszillatoren<br />
Bild 5: Frequenz in Abhängigkeit von der Lastkapazität<br />
ESR und<br />
Frequenzsensitivität<br />
Zu beachten ist, dass der ESR-<br />
Wert einen nicht unerheblichen<br />
Einfluss auf die Frequenzsensitivität<br />
hat. Da die Erfahrung zeigt,<br />
dass nicht alle Pierce-Oszillatorschaltungen<br />
auf die Anwendung<br />
mit modernsten kleinen Quarzbauformen<br />
ausgelegt wurden,<br />
ist es angebracht, die externen<br />
Einflüsse wie Temperatur- und<br />
Spannungsverhalten mit einzubeziehen.<br />
Die Ringverstärkung<br />
der Oszillatoren reduziert sich<br />
typischerweise bei Temperaturen<br />
von über 50 °C und mit<br />
kleiner werdender Versorgungsspannung.<br />
Um die angestrebte Anschwingsicherheit<br />
sicherzustellen, sollte<br />
ein Widerstand mit dem vierfachen<br />
Wert des ESR in Serie<br />
geschaltet werden. Hierdurch<br />
lassen sich auch die Produkttoleranzen<br />
der Schwingquarze,<br />
der mit höheren Temperaturen<br />
steigende ESR sowie die mit<br />
höheren Temperaturen sinkende<br />
Verstärkung kompensieren. Ist<br />
das Ergebnis mit einem Standardschwingquarz<br />
nicht zufriedenstellend,<br />
sollte ein Low-<br />
ESR-Schwingquarz eingesetzt<br />
werden. Es hat sich bewährt,<br />
den Oszillator bei Raumtemperatur<br />
mit einem Referenzquarz<br />
mit künstlich erhöhtem ESR<br />
zu testen.<br />
Einfluss von ESR und<br />
C1 auf die Ziehfähigkeit<br />
Durch die physikalischen Eigenschaften<br />
des Stimmgabelquarzes<br />
besteht eine Abhängigkeit zwischen<br />
dem ESR-Wert und der<br />
Motional-Kapazität C1. Durch<br />
Vergrößern von C1 kann ein<br />
niedrigerer ESR-Wert erreicht<br />
werden, was wiederum eine<br />
höhere Anschwingsicherheit<br />
sowie eine größeren Ziehbereich<br />
– bedingt durch den höheren<br />
C1-Wert – begünstigt. Toleranzen<br />
der Lastkapazität können<br />
dann zu größeren Frequenzabweichungen<br />
führen. Bild 5 informiert<br />
darüber, wie die Frequenz<br />
sich in Abhängigkeit von der<br />
Lastkapazität verhält.<br />
Standard- oder<br />
Low-ESR-Quarz?<br />
Wenn die elektrischen Spezifikationen<br />
eines Standardquarzes<br />
für die geplante Anwendung<br />
genügend Anschwingsicherheit<br />
bieten und eine bessere Jitter-Performance<br />
benötigt wird,<br />
ist ein Schwingquarz mit Standard-ESR-Wert<br />
mit Sicherheit<br />
die richtige Wahl. Gleichzeitig<br />
lassen sich mit Standardquarzen<br />
oftmals nicht unerhebliche<br />
Kostenvorteile erzielen.<br />
Low-ESR-Quarze hingegen<br />
sollten unbedingt zum Einsatz<br />
kommen, wenn die Anschwingsicherheit<br />
beim Test mit einem<br />
Standardquarz nicht zufriedenstellend<br />
war und eine kürzere<br />
Anschwingzeit oder ein batterieschonender<br />
Stromverbrauch<br />
erreicht werden sollen. Auch<br />
beim Re-Design oder dem<br />
Ersetzen von älteren und großen<br />
Quarzen bietet es sich an, auf<br />
Schwingquarze mit niedrigem<br />
ESR-Wert zu setzen, da diese<br />
meist bauformbedingt schon<br />
einen niedrigeren ESR-Wert mit<br />
sich bringen.<br />
Unterstützung bei der Auswahl<br />
der richtigen Lösung für die<br />
jeweilige Anwendung erhalten<br />
Kunden bei den Experten<br />
der WDI AG. Sie begleiten die<br />
Entwicklung von Anfang an<br />
und führen den Anwender schon<br />
beim Design-in zielsicher zum<br />
richtigen Produkt. ◄<br />
Kriterien Standard-ESR Low-ESR Kommentar<br />
Anschwingsicherheit normal größer Oszillator sollte bei 25 °C mit 5 x R1<br />
anlaufen<br />
Anschwingzeit normal kürzer schaltungsabhängig (ähnliche Quarzgüte)<br />
Strombedarf normal niedriger schaltungsabhängig, idealerweise<br />
ca. 2 nA/kOhm<br />
Ziehfähigkeit gut sehr gut -<br />
Rauschempfindlichkeit gut gut -<br />
Leistungsvergleich zwischen Standard- und Low-ESR-Ausführungen<br />
12 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
E R K U N D E N S I E D I E<br />
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Geschwindigkeit und Konstanz werden Ihre Innovationen zu bahnbrechenden<br />
Applikationen. Erfahren Sie mehr auf analog.com/instrumentation.
Quarze und Oszillatoren<br />
Quarze für das Internet of Things<br />
Meist erfolgt die IoT-<br />
Netzwerkkommunikation<br />
drahtlos,<br />
wobei es aktuell noch<br />
verschiedene konkurrierende<br />
Standards<br />
gibt. Unabhängig davon<br />
spielt auch die Auswahl<br />
des Quarzes für den<br />
Referenzoszillator eine<br />
Rolle, wenn es um die<br />
Qualität der drahtlosen<br />
Kommunikation geht.<br />
FS unter Nutzung folgender<br />
Quelle:<br />
Jauch crystals for IoT<br />
applications, Jauch Quartz<br />
GmbH, info@jauch.com,<br />
www.jauch.com<br />
Welche Standards<br />
stehen zur Wahl?<br />
Im Folgenden sind die für IoTund<br />
andere moderne Applikationen<br />
infrage kommenden Standards<br />
aufgelistet:<br />
• BT, Bluetooth<br />
• BLE, Bluetooth Low Energy<br />
(auch Bluetooth Smart)<br />
• IEEE 802.15.4 (IEEE-Standard<br />
für Lowrate Wireless<br />
Networks)<br />
• IEEE 802.11 b/g/n (Wireless<br />
LAN Medium Access Control,<br />
MAC)<br />
• LoRa, Long Range (low data<br />
rate) für das IoT zur proprietären<br />
Modulation von HF<br />
• SigFox (bietet drahtlose Services<br />
für das IoT an und erlaubt<br />
proprietäre Modulation)<br />
• ISO/IEC 14443 für Identification<br />
Cards (kontaktlos, RFID)<br />
• ISO/IEC 15693 für Identification<br />
Cards (kontaktlos, Vicinity<br />
Cards, RFID)<br />
• ISO/IEC 18000 Informationstechnologie<br />
für RFID<br />
• ZigBee auf Basis von IEEE<br />
802.15.4<br />
• 6LowPan = IPv6 over Low<br />
Power Wireless Personal Area<br />
Networks basierend auf IEEE<br />
802.15.4<br />
In Tabelle 1 sind die Frequenzen<br />
genannt, auf deren Basis die<br />
genannten und andere Verfahren<br />
arbeiten.<br />
Je nach Systemarchitektur enthalten<br />
die ASICs (Application<br />
Specific ICs) die HF-Funktion<br />
für Senden und Empfangen von<br />
drahtlos übermittelten Informationen<br />
oder sie kombinieren<br />
MCU- und HF-Funktion in<br />
Frequenz Drahtlos-Standard<br />
in MHz<br />
13,56 RFID<br />
16 WiFi, ZigBee, BT, BLE<br />
19,2 DECT, GPS, BLE<br />
20 WiFi, BT<br />
24 WiFi, BT, BLE<br />
25 ISM<br />
26 WLAN, WiFi, BT, BLE, GSM, NFC<br />
27,12 RFID<br />
30 ISM<br />
32 ZigBee, BT, BLE, 6LowPan, RF4CE, LoRa<br />
37,4 WiFi, BT<br />
38,4 DECT, WiFi, BT<br />
40 WiFi, BT, BLE, NFC, SimpleLink<br />
48 WiFi, BT<br />
52 WLAN, WiFi, GSM<br />
14 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
Quarze und Oszillatoren<br />
Schlechtes Spektrum bei 2,4 GHz, verursacht durch „Spurious“-Resonanzen<br />
mit dem Standardquarz her<br />
Gutes Spektrum bei 2,4 GHz mit einem Jauch-Quarz für Drahtlos-<br />
Anwendungen<br />
einem Gehäuse. Üblicherweise<br />
nennt man diese ASICs RF-<br />
SoC (Radio Frequency System<br />
on Chip). Die HF-Funktion<br />
erfordert einen Referenztakt<br />
im Megahertzbereich, sodass<br />
die RF-SoCs praktisch einen<br />
Tuning-Fork-Quarz (abstimmbare<br />
Gabel als Grundstruktur,<br />
TF Crystal) benötigen. Dieser<br />
TF Crystal kann für die Standbyoder<br />
Timekeeping-Funktion<br />
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hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong> 15<br />
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Quarze und Oszillatoren<br />
Schlechtes Referenzsignalspektrum eines 26-MHz-Standardquarzes<br />
Gutes Referenzsignalspektrum eines 26-MHz-Jauch-Quarzes für wireless<br />
Applications<br />
von der MCU als Teil eines<br />
SoC genutzt werden. Je nach<br />
zu unterstützendem Standard<br />
wird der Quarz gemäß Tabelle<br />
1 ausgewählt.<br />
Anforderungen an<br />
den Quarz<br />
Um gegenseitige Beeinflussungen<br />
zu unterbinden und die<br />
maximal mögliche Übertragungsentfernung<br />
zu sichern, ist<br />
die Über-alles-Frequenzgenauigkeit<br />
auf einige Zehntel eines<br />
Pats per Million (ppm) relativ<br />
zur spezifizierten HF limitiert.<br />
Die meisten HF-Empfänger oder<br />
-Sender verwenden typischerweise<br />
Quarze mit AT-Schnitt mit<br />
Grundfrequenzen im Bereich<br />
13,56 bis 52 MHz zur Herstellung<br />
ihrer Referenz. Diese<br />
ist dann die Basis, um für das<br />
eigentliche Signal Frequenzen<br />
von einigen hundert Megahertz<br />
oder gar im Gigahertzbereich zu<br />
generieren. Da sich die absolute<br />
Toleranz dabei um den Vervielfachungsfaktor<br />
erhöht, sind die<br />
strengen Anforderungen beim<br />
Quarz nötig. Weiterhin sollte<br />
das Signal der Quarzreferenz<br />
frei von Neben- und Oberwellen<br />
(„Spurious”) sein, damit es<br />
nicht zu unerwünschten Aussendungen<br />
auf den entsprechenden<br />
Frequenzen kommt.<br />
Man kann verschiedene, den<br />
aktuellen Standards entsprechende,<br />
Gesamt-ppm-Budgets<br />
geltend machen. Manche<br />
Standards begnügen sich mit<br />
40 ppm, während andere 20 ppm<br />
verlangen. Gesamt-ppm-Budget<br />
meint Einhaltung dieser Vorgaben<br />
unter allen Bedingungen,<br />
also im gesamten Betriebstemperaturbereich,<br />
inklusive Alterung<br />
und Belastung des Ausgangs.<br />
Einige RF-ASICs oder<br />
RF-SoCs erlauben eine Kompensation<br />
der Frequenztoleranz<br />
bei 25 °C und der Frequenzveränderung<br />
durch die Lastkapazität<br />
(Pulling). Dabei kann ein<br />
Fein-Tuning des Frequenzsynthesizers<br />
ebenso möglich sein<br />
wie eine Abstimmung über eine<br />
eingebaute Lastkapazität.<br />
Beispiel Q 26,0-JXS32-CL-<br />
<strong>10</strong>/13-T(-30/+85)-FU-WA-LF:<br />
Frequenztoleranz @ 25 °C max.<br />
<strong>10</strong> ppm, kompensiert 2 ppm<br />
Frequenzverschiebung durch<br />
C L -Toleranz <strong>10</strong> ppm, kompensiert<br />
bis 0 ppm<br />
Frequenzstabilität (F/T) im Betriebstemperaturbereich<br />
-30 bis<br />
+85 °C 13 ppm<br />
Alterung im ersten Jahr 1 ppm<br />
Alterung nach sieben Jahren<br />
5 ppm<br />
Über-alles-Frequenzvariation<br />
nach 7 Jahren 38 ppm, kompensiert<br />
20 ppm<br />
Somit kann hier ein 20-ppm-<br />
Limit nicht erreicht werden,<br />
während ein 40-ppm-Budget<br />
möglich ist. Sowohl Frequenzstabilität<br />
(F/T) als auch Langzeitalterung<br />
lassen sich vom<br />
Hersteller nicht kompensieren.<br />
Daher strebt dieser hier besonders<br />
enge Toleranzgrenzen an.<br />
Das Über-alles-ppm-Budget<br />
kann von Signalfrequenz (HF)<br />
und Übertragungsbandbreite<br />
abhängen.<br />
„Spurious”<br />
vorbeugen<br />
Das Referenzsignal für RF-<br />
ASICs und RF-SoCs sollte<br />
„sauber”, also frei von anderen<br />
Frequenzanteilen sein. Auch<br />
sollte es nicht zu Resonanzen<br />
(auf anderen Frequenzen) kommen.<br />
Die diesbezügliche Qualität<br />
kann man durch eine Spektrumanalyse<br />
überprüfen. Die Bilder<br />
zeigen einige Spektrumanalyse-<br />
Plots, die den Unterschied zwischen<br />
einem HF-Signal von<br />
einem dedizierten Jauch-Quarz<br />
für Drahtlos-Applikationen<br />
(JXS-WA) und einem Quarz mit<br />
Standard-Spezifikation verdeutlichen.<br />
Schlechtes Spektrum bei<br />
2,4 GHz rührt von „Spurious“-<br />
Resonanzen mit dem Standardquarz<br />
her.<br />
Die meisten RF-ASICs und RF-<br />
SOCs nutzen beim Quarzoszillator<br />
einen integrierten invertierenden<br />
Verstärker, dem zwei<br />
externe Kapazitäten C L1 und C L2<br />
zuzuschalten sind. Dies ist die<br />
typische Pierce-Konfiguration.<br />
Ein zusätzlicher Rückkopplungswiderstand<br />
ist hier möglich,<br />
um den Arbeitspunkt zu<br />
stabilisieren. Hält das Datenblatt<br />
des RF-ASICs mindestens<br />
zwei der folgenden Informationen<br />
bereit, dann lässt sich der<br />
Oszillator berechnen:<br />
g m = Transkonduktanz des Verstärkers<br />
in mA/V oder µA/V<br />
g mcrit = Limit des Transkonduktanzwerts<br />
für sichere Oszillation<br />
in mA/V oder µA/V<br />
GM = g m /g mcrit<br />
GM steht für Gain Margin (auch<br />
bekannt als OSF = Oscillation<br />
Safety Factor oder Oscillation<br />
Allowance). Die GM sollte >5<br />
sein, um eine saubere Operation<br />
der Schaltung zu gewährleisten.<br />
Mit einem inneren Widerstand<br />
leistet der Quarz über die Gmcrit<br />
einen Anteil an der GM:<br />
g mcrit = 4 x R m x (6,28 f) 2 x (C 0<br />
+ C L ) 2<br />
R m = Motional Series Resistance<br />
(auch Equivalent Serial Resistance,<br />
ESR, genannt)<br />
C 0 = Shunt-Kapazität des<br />
Quarzes<br />
C L = Lastkapazität, gebildet<br />
durch die beiden genannten<br />
Kapazitäten der Pierce-Konfiguration<br />
Da gm nicht verändert werden<br />
kann, lässt sich die GM nur über<br />
die gmcrit verändert, diese sollte<br />
recht klein sein, sodass diese<br />
Forderung auch an den R m sowie<br />
C 0 des Quarzes zu stellen ist.<br />
In kleinen Quarzen wie Jauch<br />
JXS32, JXS22 und JXS21 für<br />
drahtlose Applikationen ist C 0<br />
Quarze und Oszillatoren<br />
Uhrenquarz mit einer<br />
Bauhöhe von nur<br />
0,35 mm<br />
Geyer Electronic ergänzte sein<br />
umfangreiches Portfolio an<br />
SMD-Uhrenquarzen um ein<br />
Modell mit nur noch 0,35 mm<br />
Bauhöhe und den Abmessungen<br />
2 x 1,2 mm. Die neue Modellreihe<br />
KX-327RTS ist ab sofort<br />
ab Lager verfügbar mit 7, 9 und<br />
12,5 pF und einer Abgleichtoleranz<br />
von ±20 ppm.<br />
Damit deckt Geyer den schnell<br />
wachsenden Bereich der Anwendungen<br />
im IoT-Bereich wie<br />
Wearables, Smart Cards, Sensorik,<br />
Smart Traffic Management<br />
und weitere Anwendungen für<br />
Realtime Applikationen ab.<br />
■ Geyer Electronic<br />
www.geyer-electronic.de<br />
Echtzeituhr-Modul<br />
mit integriertem<br />
DTCXO für präzise<br />
Zeitmessung<br />
D a s E c h t z e i t u h r- M o d u l<br />
RX8804CE der Epson Europe<br />
Electronics GmbH mit integriertem<br />
digitalem temperaturkompensiertem<br />
Quarzoszillator<br />
(DTCXO) erweitert das Sortiment<br />
von Schukat. Es wurde<br />
für die präzise Zeitmessung bei<br />
eMetern, in der Beleuchtung<br />
und anderen industriellen Applikationen<br />
und Outdoor-Anwendungen<br />
entwickelt und erreicht<br />
eine Genauigkeit von ±3,4 ppm<br />
über einen Temperaturbereich<br />
von -40 bis +85 °C bzw. ±8 ppm<br />
bei -40 bis +<strong>10</strong>5 °C, was 9 bzw.<br />
20 s/Monat entspricht.<br />
Betreiben lässt sich das<br />
RX8804CE in einem weiten<br />
Betriebsspannungsbereich von<br />
1,6 bis 5,5 V und mit einer<br />
typischen Stromaufnahme von<br />
0,35 µA (im Backup-Modus).<br />
Es verfügt außerdem über einen<br />
Taktausgang, der sich für die<br />
Ausgabe von 1 Hz, <strong>10</strong>24 Hz oder<br />
32,768 kHz programmieren lässt.<br />
■ Schukat GmbH<br />
www.schukat.com<br />
Standard- und<br />
kompakte<br />
SMD-Quarze<br />
SMD-Quarze der Serien MJ und<br />
MQ eignen sich dank ihrer kompakten<br />
Größe und der geringen<br />
Masse optimal für Anwendungen<br />
wie z.B. PDAs, GPS, PC-Cards,<br />
WLAN- und Handheld-Geräte.<br />
Die Quarze befinden sich in<br />
einem SMD-Keramikgehäuse<br />
mit Metalldeckel in der Bauform<br />
5 x 3,2 mm (MJ-Serie) bzw. 7 x<br />
5 mm (MQ-Serie) und zeichnen<br />
sich durch eine hohe Schockund<br />
Vibrationsfestigkeit aus. Sie<br />
sind in den Frequenzbereichen<br />
von 6 bis 25 MHz (MQ-Serie)<br />
sowie von <strong>10</strong> bis 25 MHz (MJ-<br />
Serie) erhältlich. Ihre Lastkapazität<br />
liegt bei 12 pF, die Frequenztoleranz<br />
bei ±30 ppm und<br />
die Temperaturstabilität beträgt<br />
±30 ppm über den industriellen<br />
Arbeitstemperaturbereich von<br />
-40 bis +85 °C.<br />
■ Schukat GmbH<br />
www.schukat.com<br />
Hochwertige Quarzresonatoren<br />
aus Japan<br />
e-MECA.com<br />
E C A El e c t r o nl c s , l n c.<br />
Microwave Equlpment & Components of America<br />
Bessere Komm ni :ons-Lösungen<br />
Millimeterwellen & 5G<br />
Leistungsteiler, Adapter, Isolatoren, Bias Tees, D C Blocks,<br />
Dämpfungsglieder/Lasten und Koppler. (SMA, 2.4 & 2.92 mm)<br />
mElnTROnlK<br />
Melatronlk Nachrichtentee: nik GmbH<br />
Tel. +49 8932 <strong>10</strong>7 6<br />
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Tel. +49 6122 726 60 0<br />
•<br />
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FMW Deu1schland<br />
el. +49 (0)8031 7969240<br />
Mit Mercury Electronics nimmt<br />
Schukat einen Hersteller aus dem<br />
Bereich Quarze und Oszillatoren<br />
neu ins Produktportfolio auf.<br />
Das taiwanesische Unternehmen<br />
produziert seit 1973 ein breites<br />
Spektrum an Schwingquarzen<br />
und Quarzoszillatoren, das von<br />
kostengünstigen Quarzen für<br />
den Massenmarkt bis hin zu<br />
kompakten SMD-Quarzen für<br />
mobile Handgeräte ebenso wie<br />
kundenspezifischen VCXOs,<br />
TCXOs und OCXOs reicht. Eine<br />
Besonderheit sind die Spread-<br />
Spectrum-Oszillatoren für EMIkritische<br />
Anwendungen. Neu<br />
bei Schukat sind künftig die<br />
Produktreihen M49, X21, X22,<br />
MJ und MQ mit Frequenzen<br />
von 3,579545 bis 40 MHz. Die<br />
CompoTEK präsentierte die<br />
brandneuen SMD-Quarzresonatoren<br />
der Daishinku Corporation:<br />
Der DSX2<strong>10</strong>GE wurde<br />
speziell für den Automotive-<br />
Sektor entwickelt und zeichnet<br />
sich durch seine kompakten<br />
Maße (Bauhöhe 0,85 mm)<br />
aus. Zudem ist er sehr leicht<br />
und gleichzeitig äußerst präzise.<br />
Seine besonders hitzebeständige<br />
Struktur und seine<br />
Widerstandsfähigkeit ermöglichen<br />
einen stets zuverlässigen<br />
Einsatz. Die breite Auswahl an<br />
Frequenzen (16 bis 64 MHz)<br />
macht den DSX2<strong>10</strong>GE zu einer<br />
idealen Komponente in unterschiedlichsten<br />
Anwendungen<br />
für den Automotive-Bereich.<br />
Dazu zählen unter anderem:<br />
Bluetooth, WLAN, GPS/<br />
GNSS, Multimedia-Devices<br />
und außerdem Kamera-Applikationen.<br />
■ CompoTEK GmbH<br />
www.compotek.de<br />
18 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
Quarze und Oszillatoren<br />
Kompakte Quarzoszillatoren<br />
für anspruchsvolle<br />
Anwendungen<br />
Hochstabiler OCXO<br />
mit geringem<br />
Phasenrauschen<br />
IQD hat einen hochstabilen temperaturgesteuerten<br />
Quarzoszillator (OCXO) auf den<br />
Markt gebracht, der auch eine ausgezeichnete<br />
Kurzzeitstabilität bietet. Der IQOV-<br />
220 gewährleistet eine außergewöhnliche<br />
Frequenzstabilität von bis zu ±0,5 ppb über<br />
den gesamten industriellen Temperaturbereich<br />
von -40 bis +85 °C mit einer Kurzzeitstabilität<br />
(Allan-Deviation) von 0,5 ppt<br />
(tau = 1 s).<br />
In den besonders kompakten Baugrößen<br />
2016 und 2520 verfügbar sind die vier<br />
neuen, ab sofort bei SE Spezial-Electronic<br />
erhältlichen Quarzoszillator-Familien<br />
DSO211SX, DSO221SX, DSO211SXF und<br />
DSO221SXF von KDS.<br />
Dank des weiter optimierten firmeneigenen<br />
Quarzdesigns und innovativen integrierten<br />
Funktionen zur Frequenzanpassung erzielen<br />
die neuen Oszillatoren über einen weiten Betriebstemperaturbereich<br />
von -40 bis +125 °C<br />
eine Frequenzstabilität von bis zu ±50 ppm.<br />
Der Ausgangsfrequenzbereich reicht dabei<br />
von 1 bis 125 MHz, die Versorgungsspannung<br />
kann zwischen 1,6 bis 3,6 V variieren.<br />
Weitere Modelle in neuen Bauformen und<br />
mit einer Stabilität von ±25 ppm sind für<br />
Oktober dieses Jahres geplant.<br />
Darüber hinaus zeichnen sich die RoHSkonformen<br />
DSO211SX-, DSO221SX-,<br />
DSO211SXF- und DSO221SXF-Quarzoszillatoren<br />
durch einen vollständigen Verzicht<br />
auf Blei aus, was zu einer hervorragenden<br />
Umweltverträglichkeit führt. Ein weiterer<br />
Pluspunkt ist die Bauform mit sichtbaren<br />
Lötstellen, die eine automatisierte optische<br />
Inspektion (AOI) ermöglicht, wenn der Baustein<br />
auf vom Kunden selbst entwickelte<br />
Leiterplatten gelötet wird.<br />
Die SX-Serie adressiert vor allem den Markt<br />
für Fahrzeugausrüstungen. Sie entspricht<br />
sowohl den Autonomous-Driving-Level-<br />
II-Vorgaben als auch dem Zuverlässigkeitsstandard<br />
AEC-Q<strong>10</strong>0/AEC-Q200 für Fahrzeugkomponenten.<br />
Die SXF-Serie deckt<br />
unterschiedlichste Anwendungsfelder in<br />
den Bereichen Konsumgüter, Telekommunikation<br />
und Industrie ab.<br />
Ausführliche Informationen zu den Quarzoszillator-Familien<br />
DSO211SX, DSO221SX,<br />
DSO211SXF und DSO221SXF können unter<br />
timing@spezial.com angefordert werden.<br />
■ SE Spezial-Electronic GmbH<br />
www.spezial.com<br />
Mit einer Holdover-Spezifikation von 6<br />
µs über 24 Stunden, einem Nahphasenrauschen<br />
von typisch -140 dBC/Hz @<strong>10</strong> Hz<br />
und einem Fernphasenrauschen von typisch<br />
-160 dBc/Hz @<strong>10</strong>0 kHz eignet sich der<br />
IQOV-220 ideal für Hochleistungssynthesizer,<br />
Netzwerktaktgeber, Radar & Satellitenkommunikation.<br />
Der IQOV-220 ist mit <strong>10</strong> MHz erhältlich<br />
und befindet sich in einem 36 x 27 mm<br />
großen, hermetisch dichten Industriestandard-Metallgehäuse<br />
mit Durchgangsloch.<br />
Dieser Sinuswellen-OCXO ist in der Lage,<br />
Lasten bis zu 50 Ohm anzusteuern. Dabei<br />
arbeitet er mit 12 V, wobei er während der<br />
Aufwärmphase maximal 5 W und im stationären<br />
Zustand bei 25 °C maximal 1,2 W<br />
verbraucht.<br />
Der neue OCXO verfügt über eine Frequenzeinstellung<br />
an Pin 2, die es ermöglicht,<br />
die Frequenz um ±0,4 ppm mit einer Steuerspannung<br />
von 0 bis 8 V zu ziehen, was ausreicht,<br />
um zehn Jahre Alterung abzudecken.<br />
Diese neue Familie ist Teil einer umfangreichen<br />
Palette von OCXOs, die von IQD<br />
erhältlich sind, darunter solche mit extrem<br />
niedriger Phasenrauschleistung und ultrakleinem<br />
Gehäuse.<br />
■ IQD Frequency Products, Ltd.<br />
www.we-online.de<br />
www.iqdfrequencyproducts.com<br />
hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong> 19<br />
19
Quarze und Oszillatoren<br />
Hochzuverlässige Quarze widerstehen rauen Bedingungen<br />
of Automotive Engineers (SAE) J2657 für TPMS,<br />
die heute eine obligatorische Sicherheitsfunktion<br />
für Neuwagen sind, die in Ländern auf der<br />
ganzen Welt vermarktet werden. Die Quarze der<br />
XRQ-Serie sind stoßfest bis 8000 G, was deutlich<br />
über dem Standard (1500 G) liegt. Sie übertreffen<br />
auch Falltests nach dem Branchenstandard<br />
JIS-C0044, indem sie Stürze aus bis zu 1,2 m<br />
Höhe überstehen.<br />
XRQ-Quarze erfüllen die Anforderungen von<br />
Ultraschall-Schweißverfahren, die sauberer als<br />
herkömmliche Verfahren sind und bei der Herstellung<br />
hermetisch versiegelter Objekte wie TPMS<br />
verwendet werden. Mit dem Verfahren lassen sich<br />
Automotive-Bauteile herstellen, die höchste Präzision<br />
und Zuverlässigkeit bieten müssen.<br />
Diodes Incorporated<br />
www.diodes.com<br />
Diodes Incorporated stellte eine neue Serie automotive-konformer<br />
Quarze vor, die rauen Betriebsbedingungen<br />
standhalten und hohe Genauigkeit<br />
und Zuverlässigkeit für Reifendruck-Überwachungssysteme<br />
(TPMS), Infotainment, Telematik<br />
und Fahrerassistenzsysteme (ADAS) bieten.<br />
Fliehkräfte bis zu 1500 G<br />
Die neuen XRQ-Quarze sind für einen Dauerbetrieb<br />
bei Fliehkräften von bis zu 1500 G ausgelegt<br />
und erfüllen die Anforderungen der Society<br />
Die XRQ-Serie eignet sich für Anwendungen<br />
sowohl unter der Motorhaube als auch im Fahrgastraum.<br />
Sie ist AEC-Q200-zertifiziert und in<br />
den Temperaturbereichen Grad 1 (-40 bis +125<br />
°C), Grad 2 (-40 bis +<strong>10</strong>5 °C) und Grad 3 (-40<br />
bis +85 °C) erhältlich. XRQ-Quarze sind PPAPfähig<br />
und werden in IATF16949-zertifizierten<br />
Werken hergestellt.<br />
Es stehen drei Standardgrößen zur Verfügung:<br />
Die XR32Q-Variante mit den Abmessungen 3,2<br />
x 2,5 mm ist mit Frequenzen von 12 bis 66 MHz<br />
erhältlich. Die 2,5 x 2 mm große XR25Q-Version<br />
bietet 16 bis 66 MHz und die 2 x 1,6 mm messende<br />
XR20Q-Variante deckt 24 bis 66 MHz ab.<br />
Die Keramikgehäuse für die SMD-Montage sind<br />
aus Gründen der Dichtigkeit und mechanischen<br />
Integrität komplett versiegelt. ◄<br />
Schnell anschwingende Quarze für IoT & LPWAN<br />
Sehr preiswerte Quarzresonatoren bilden<br />
die Grundlage für ein breites und tiefes<br />
Produktspektrum „SMD-Schwingquarze“<br />
für den Vertikalmarkt „IoT und LPWAN“.<br />
Diese äußerst langlebigen SMD-Quarze<br />
in verschiedenen miniaturisierten Keramikgehäusen<br />
im Grundtonbereich von 12<br />
bis 64 MHz verfügen über sehr geringe<br />
Widerstände, sodass sie optimal und besonders<br />
schnell anschwingen. Die Standard-<br />
Frequenztoleranz beträgt bei +25 °C ±<strong>10</strong><br />
ppm. Die Temperaturstabilitäten betragen<br />
im Standardfall ±<strong>10</strong> ppm @ -20/+70 °C<br />
bzw. ±15 ppm @ -40/+85 °C. Nach zehn<br />
Jahren beträgt die Alterung ±<strong>10</strong> ppm max.,<br />
sodass aufgrund der Parametrierung der<br />
miniaturisierten SMD-Quarze diese in<br />
jeder Funkapplikation verwendet werden<br />
können.<br />
Die Referenzliste auf der Website der<br />
Petermann-Technik gibt Auskunft, welcher<br />
Quarz zu welchem IC passt. Lowcost-TCXOs<br />
empfiehlt man für Narrowband-Applikationen,<br />
wenn höhere<br />
Genauigkeiten benötigt werden. Durch In-<br />
House-Engineering verfügt man über ein<br />
sehr breites Design-in-Leistungsspektrum<br />
bis hin zum Vermessen der entsprechenden<br />
SMD-Quarze direkt in der Kundenschaltung.<br />
Für Neuentwicklungen empfehlen<br />
die Berater der Petermann-Technik, das<br />
aktuell günstigste 3,2 × 2,5 mm große<br />
Keramikgehäuse (Serie SMD03025/4)<br />
zu verwenden. Sollte dieses aber zu groß<br />
sein, dann kommt die 2 ×1,6 mm messende<br />
Serie SMD02016/4 in Betracht (Keramikgehäuse).<br />
Aufgrund der stetig steigenden<br />
Nachfrage nach diesem Gehäuse<br />
sind entsprechende Quarze jetzt günstiger<br />
als SMD-Quarze im 2,5 × 2 mm großen<br />
Keramikgehäuse.<br />
■ Petermann-Technik GmbH<br />
www.petermann-technik.de<br />
20 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
Quarze und Oszillatoren<br />
Neuer MEMS-Oszillator sorgt<br />
für bis zu 80 % Platzersparnis<br />
Oszillatoren ideal für kleine Geräte wie<br />
Digitalkameras, intelligente Lautsprecher<br />
oder Settop-Boxen. Der geringere Stromverbrauch<br />
verlängert die Batterielaufzeit<br />
und verkleinert das Design von IoT-Anwendungen<br />
und anderen portablen Systemen.<br />
■ WDI AG<br />
www.wdi.ag<br />
Neue High-End-<br />
Oszilloskope der<br />
Spitzenklasse<br />
TECHNOLOGY<br />
II<br />
Hochleistungsoszillator<br />
mit extrem niedrigem<br />
Phasenrauschen<br />
Mit der neuen Oszillatorserie DSC613 hat<br />
das US-amerikanische Unternehmen Microchip<br />
eine MEMS-basierte Alternative vorgestellt,<br />
die bis zu 80% Platzersparnis bieten<br />
kann. Der MEMS-basierte Oszillator<br />
DSC613 von Microchip unterstützt bis zu<br />
drei verschiedene Signalausgänge und kann<br />
damit bis zu drei Quarze und Oszillatoren<br />
auf einer Leiterplatte ersetzen. Ein externer<br />
Quarz wird bei Einsatz eines stromsparenden<br />
und hochstabilen MEMS-Resonators<br />
(Mikro-Elektro-Mechanisches System) nicht<br />
benötigt. Die Verringerung der Anzahl an<br />
Oszillatoren macht es möglich, Baugruppen<br />
weiter zu miniaturisieren und die Batterielebensdauer<br />
zu verlängern.<br />
In einem sechspoligen DFN-Gehäuse mit der<br />
Bauform 1,6 x 1,2 mm vereint der DSC613<br />
einen MEMS-Resonator und zwei PLLs<br />
(Phase-Locked-Loops). Die Taktgeneratoren<br />
unterstützen bis zu drei Frequenzen<br />
zwischen 2 kHz und <strong>10</strong>0 MHz und eignen<br />
sich daher hervorragend für Embedded-<br />
Systeme auf Mikrocontroller-Basis. So<br />
kann der MEMS-Oszillator beispielsweise<br />
einen MHz-Hauptreferenztakt und eine<br />
32,768-kHz-Echtzeituhr für den Mikrocontroller<br />
bereitstellen sowie einen weiteren<br />
MHz-Takt für die Datenanbindung oder<br />
Sensoren. Bei drei aktiven Frequenzausgängen<br />
beträgt der Stromverbrauch nur<br />
etwa 5mA. Für zusätzliche Stromsparmaßnahmen<br />
kann der Frequenzausgangausgang<br />
über den Enable-Pin ausgeschaltet werden.<br />
Dadurch lässt sich der Stromverbrauch um<br />
bis zu 45% reduzieren. Des Weiteren bietet<br />
der DSC613 eine Frequenzstabilität von<br />
±20 ppm über den Automotive-Temperaturbereich<br />
von -40 bis +125 °C.<br />
Durch die hohe Frequenzflexibilität und die<br />
äußerst kompakte Bauform sind die MEMS-<br />
Raltron Electronics Corporation hat eine<br />
neue Serie ofenbasierter Quarzoszillatoren<br />
(OCXO) mit extrem niedrigem Phasenrauschen<br />
im Programm. Die neuen OCXOs der<br />
Serie OXP8000 sind in einem Standardgehäuse<br />
mit einer Größe von 36 x 27 mm<br />
verbaut und mit den Standardfrequenzen <strong>10</strong><br />
sowie <strong>10</strong>0 MHz erhältlich. Für die Spannungsversorgung<br />
stehen wahlweise 5 oder<br />
12 V und als Ausgangssignal Sinewave und<br />
HCMOS zur Verfügung.<br />
Beim Phasenrauschen überzeugen die Oszillatoren<br />
mit erstklassigen -178 dBc/Hz @<br />
<strong>10</strong>0 kHz bei 5 V und -182 dBc/Hz @ <strong>10</strong>0<br />
kHz bei 12 V. Des Weiteren wird eine Frequenzstabilität<br />
von 300 ppb über den industriellen<br />
Temperaturbereich von -40 bis +85<br />
°C erreicht, wobei die Stromaufnahme im<br />
Bereitschaftszustand 120 mA bei 12 V bzw.<br />
250 mA bei 5 V beträgt. Die Alterung ist mit<br />
<strong>10</strong>0 ppb pro Jahr angegeben.<br />
Aufgrund des überragenden Phasenrauschen<br />
eignet sich Raltrons OXP8000-Serie hervorragend<br />
für zivile, aber vor allem auch militärische<br />
Anwendungen jeglicher Art, egal<br />
ob zu Land, zu Wasser oder in der Luft. Für<br />
Muster, Angebote oder technische Beratung<br />
wenden sich Interessenten an den offiziellen<br />
Raltron-Distributor WDI AG.<br />
■ WDI AG<br />
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ab € 7.199,-<br />
plus MwSt.<br />
MSO8000 Serie<br />
Digitale Speicheroszilloskope<br />
• 600 MHz, 1 und 2 GHz Bandbreite<br />
• 4 analoge + 16 digitale Kanäle (MSO)<br />
• <strong>10</strong> GS/sek. Echtzeitabtastrate<br />
• 500 Mpkt. Speichertiefe<br />
• > 600.000 wfm/sek. Signalerfassung<br />
• Echtzeitaugendiagramm<br />
und Jitteranalysesoftware (Option)<br />
Inklusive:<br />
• Sehr schnelle FFT @ 1 MioPkt.<br />
und Spitzenwertsuche<br />
• <strong>10</strong>,1” WVGA Touch Screen<br />
• Interfaces: LAN(LXI), USB, HDMI,<br />
USB-GPIB (Option)<br />
• Bandbreiten-Upgrades per Software<br />
• UltraScope PC-Software<br />
7-in-1-Instrument:<br />
• Digitaloszilloskop<br />
• 16-Kanal-Logikanalysator<br />
• Spektrumanalysator<br />
• Arbiträrer Wellenformgenerator<br />
(Option)<br />
• Digitaler Spannungsmesser<br />
• 6-stelliger Frequenzzähler und<br />
Totalisator<br />
• Protokollanalysator (Option)<br />
• 3 Jahre Garantie – erweiterbar!<br />
RIGOL Technologies EU GmbH<br />
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hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong> 21<br />
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21<br />
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Quarze und Oszillatoren<br />
Effizienz & Frequenz<br />
MEMS-Oszillatoren für das Internet der Dinge<br />
und Wearable-Anwendungen<br />
• Frequenz bis auf 1 Hz abregelbar<br />
„Am Körper tragbare Kameras,<br />
smarte Uhren und Brillen<br />
werden erst durch neue MEMSund<br />
Sensorentechnik zu kleinen,<br />
drahtlosen Kommunikationsträgern.“<br />
[1]<br />
Bessere Effizienz<br />
durch höhere<br />
Stabilität<br />
Während die meisten der<br />
genannten Vorteile keine Erläuterung<br />
benötigen, weshalb sie<br />
MEMS-Oszillatoren für das<br />
Internet der Dinge und den<br />
Wearable-Bereich prädestinieren,<br />
soll der Zusammenhang<br />
zwischen Frequenzstabilität und<br />
Energieeffizienz einmal näher<br />
betrachtet werden. Bekanntlich<br />
reduzieren viele mobile Geräte<br />
ihren Stromverbrauch, wenn sie<br />
nicht benötigt werden, indem sie<br />
die Funktionsblöcke mit dem<br />
Stromverbrauch abschalten bzw.<br />
in den Sleep-Zustand versetzen.<br />
Natürlich müssen diese Systeme<br />
bei Bedarf aufgeweckt werden,<br />
um mit dem Netzwerk zu kommunizieren.<br />
„Die höhere Frequenzstabilität<br />
erlaubt es dem System,<br />
über einen längeren Zeitraum<br />
im Energiesparmodus bzw.<br />
Schlafzustand zu bleiben. Viele<br />
Wearables sammeln kontinuierlich<br />
Daten, komprimieren diese<br />
und laden Sie in die Cloud über<br />
ein Internet-Hub-Gerät wie<br />
beispielsweise ein Mobiltelefon.<br />
Dieser Upload erfolgt in<br />
kurzen Bursts innerhalb weniger<br />
Millisekunden, danach kehrt<br />
des Gerät in den Ruhezustand<br />
zurück.<br />
Diese zyklischen Schlaf-Szenarien<br />
sind typisch für batteriebetriebene<br />
Geräte, bei denen sich<br />
der Gerätekern für eine voreingestellte<br />
Zeit (Ruhezeit), die in<br />
der Regel im Bereich von 2 bis<br />
<strong>10</strong> Sekunden liegt, im Ruhezu-<br />
Bildquelle: Endrich<br />
Das Internet der Dinge<br />
und der Wearable-<br />
Bereich werden<br />
MEMS-Timing-<br />
Lösungen als eine<br />
Schlüsseltechnologie<br />
nutzen.<br />
Während die meisten Gründe<br />
dafür klar auf der Hand liegen,<br />
erschließt sich der für IoT und<br />
Wearable so wichtige Aspekt<br />
der Energieeffizienz nicht unbedingt<br />
sofort. Der Beitrag liefert<br />
Erklärungen.<br />
MEMS-Timing-Lösungen als<br />
eine Schlüsseltechnologie im<br />
IoT und Wearable-Sektor? Die<br />
Frage nach dem „Warum“ ist<br />
leicht beantwortet: MEMS-<br />
Oszillatoren ermöglichen die<br />
kleinsten, energieeffizientesten<br />
Lösungen, die gleichzeitig noch<br />
sehr robust sind.<br />
Ein Bündel von<br />
Vorzügen<br />
MEMS-Oszillatoren nutzen<br />
einen Siliziumresonator und<br />
unterscheiden sich damit von<br />
herkömmlichen Quarzen. Der<br />
Siliziumresonator führt zu einer<br />
Reihe von Vorteilen, die hier einmal<br />
beispielhaft anskizziert sind:<br />
• extrem widerstandsfähig gegen<br />
Schock und Vibration (<strong>10</strong>.000<br />
G Schock und 70 G Vibration)<br />
• breiter Arbeitstemperaturbereich<br />
(-55 bis +125 °C)<br />
• hohe Frequenzstabilität über<br />
den gesamten Arbeitstemperaturbereich<br />
(20 ppm)<br />
• <strong>10</strong>0% Drop-in-Ersatz für Standard-QFN-Gehäuse<br />
2016,<br />
2520, 3225, 5032 und 7050<br />
(QFN = Quad Flatpack No-<br />
Lead)<br />
• extrem wiederholgenau dank<br />
des Halbleiter-Herstellungsprozesses<br />
• Ausgang für mehrere Lasten,<br />
Bürde entfällt<br />
• geringer Stromverbrauch (z.B.<br />
weniger als 1 µA)<br />
• Betrieb an geregelter oder<br />
ungeregelter Spannung<br />
(1,2...3,63 V)<br />
22 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
Quarze und Oszillatoren<br />
Aufbau eines MEMS-Oszillators. Die SiT15xx-Architektur zeichnet sich durch hohe Zuverlässigkeit im Vergleich zu<br />
Quarzlösungen aus<br />
Die MEMS-basierten TCXOs<br />
SiT1552 mit weniger als 5 ppm<br />
Frequenzänderung über der<br />
Temperatur reduzieren die ON-Zeit<br />
stand befindet und daraus wieder<br />
aufgeweckt wird, wenn Daten in<br />
einem kurzen Burst zu übertragen<br />
sind. Der Verbindungszeitraum<br />
ON, in dem bestimmte<br />
Funktionsblöcke des Gerätes<br />
aktiv sind, wird dabei so kurz<br />
wie möglich gehalten.<br />
Der Stromverbrauch ist proportional<br />
zu dem Verhältnis von<br />
ON-Zeit zu der Zeit, in der sich<br />
das Gerät im Sleep-Zustand<br />
befindet. Die Genauigkeit des<br />
32-kHz-Taktes, der die Taktung<br />
der Sleep Time steuert (SCA =<br />
Sleep Clock Accuracy), hat einen<br />
direkten Einfluss auf die Lebensdauer<br />
der Batterie. [1]<br />
Denn Ungenauigkeiten im Ruhetakt<br />
bedeuten, dass der Empfänger<br />
zu früh einschaltet wird und<br />
zu lange aktiv bleiben muss, um<br />
zu vermeiden, dass Sendepakete<br />
vom Sender oder Master verloren<br />
gehen. Der Effekt ist, dass<br />
sich gegenüber herkömmlichen<br />
Lösungen die Batterielebensdauer<br />
verdoppeln kann.<br />
„Die niedrigeren Frequenzoptionen<br />
der SiT15xx-Familie<br />
ermöglichen völlig neue Architekturmöglichkeiten<br />
in batteriebetriebenen<br />
Anwendungen, bei<br />
denen der Referenztakt stetig<br />
läuft.“ [1]<br />
Mehr Energieeffizienz<br />
durch abregelbare<br />
Frequenz<br />
MEMS-Oszillator-Bausteine<br />
werden mit hohen bis extrem<br />
niedrigen Frequenzen geliefert.<br />
Etwa die SiTime SiT8<strong>10</strong>3/<br />
SiT9<strong>10</strong>2 MEMS Oszillatoren<br />
bedienen einen Frequenzbeeich<br />
von 1...1<strong>10</strong>/1...220 MHz.<br />
Damit ermöglichen sie allerdings<br />
Applikationen einschließlich<br />
Highspeed-Serial-Protokollen.<br />
Für das IoT und Wearables<br />
geeignete MEMS-Oszillatoren<br />
kommen hingegen mit Frequenzen<br />
von 32,768 kHz bis<br />
zu 1 Hz. Die Frequenzabsenkung<br />
wird durch eine erweiterte<br />
Funktion möglich. HF-Techniker<br />
wissen, dass allgemein eine<br />
Reduzierung der Frequenz mit<br />
einer Reduzierung des Stromverbrauchs<br />
einhergeht. Das ist bei<br />
den MEMS-Oszillator-Anwendungen<br />
nicht anders.<br />
In den Bereich der programmierbaren<br />
Funktionen fallen auch<br />
stromsparende programmierbare<br />
Ausgangstreiber. Weiter<br />
kann der Ausgangstreiber verschiedene<br />
Gleichtaktspannungen<br />
liefern und den MEMS-Baustein<br />
so optimal an die externen Lastbedingungen<br />
anpassen.<br />
FS<br />
“MEMS oscillators are produced<br />
in semiconductor factories,<br />
as this ensures a constant high<br />
quality of the components. At<br />
our headquarters in Germany,<br />
the MEMS oscillators are configured<br />
to your specifications<br />
and can be shipped within 48<br />
hours. Thanks to the rapid availability<br />
of products, it is possible<br />
to make last-minute changes to<br />
design-in.” [2]<br />
Quellen:<br />
[1] Axel Gensler: MEMS-Oszillatoren<br />
für IoT- und Wearable-<br />
Applikationen, Vogel, Internet<br />
[2] Jauch-Datenblatt „MEMS<br />
Oscillators“<br />
MEMS – Micro-Electro-Mechanical<br />
Systems<br />
MEMS sind winzige Bauelemente,<br />
die Logikelemente<br />
und mikromechanische Strukturen<br />
in einem Chip vereinen.<br />
Sie können mechanische und<br />
elektrische Informationen verarbeiten.<br />
MEMS-Oszillatoren<br />
nutzen als frequenzbestimmendes<br />
Element einen Resonator<br />
aus Polysilizium. Die<br />
sehr geringe Masse (1/3000<br />
von Quarzresonatoren) und<br />
das strukturelle Design<br />
machen sie extrem unempfindlich<br />
gegen Vibration und<br />
Schock.<br />
Die MEMS-TCXOs Jauch·JSO TR 32.768 kHz kommen im ultrakleinen CSP-<br />
Gehäuse (1,5 x 0,8 mm) und verbrauchen typisch 1,2 µA an 1,8 V<br />
hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong> 23
Quarze und Oszillatoren<br />
Timing-Lösungen für Luft- und Raumfahrt und Verteidigung<br />
Endrich hat ab sofort die neuen<br />
MEMS-Timing-Lösungen für<br />
Luft- und Raumfahrtanwendungen,<br />
wie Feld- und Satellitenkommunikation,<br />
Präzisions-<br />
GNSS, Avionik und Raumfahrt<br />
von SiTime Corporation im<br />
Programm. Die Endura-Produkte<br />
wurden entwickelt, um<br />
stabile Performance unter rauen<br />
Bedingungen – also bei starken<br />
Stößen, Vibrationen und extremen<br />
Temperaturen – zu bieten,<br />
die in diesen Anwendungen<br />
naturgemäß auftreten.<br />
Produkt-Highlights:<br />
• Widerstandsfähigkeit:<br />
4 parts per trillion per g<br />
force (Beschleunigungskraft)<br />
– 50-mal besser als<br />
Quarzoszillatoren<br />
• Temperaturbereich:<br />
-55 bis +125 ºC<br />
• Key-Timing-<br />
Spezifikationen:<br />
entsprechen MIL-<br />
PRF-553<strong>10</strong><br />
• maximale Produktauswahl:<br />
5 Mio. mögliche Teilenummern<br />
stehen zur Verfügung.<br />
Alle Bauelemente haben programmierbare<br />
Optionen wie<br />
Frequenz, Betriebsspannung<br />
und Stabilität. Die Produktvielfalt<br />
bietet den Kunden eine<br />
große Auswahl und die Möglichkeit,<br />
den Oszillator optimal<br />
für ihre Anwendungsanforderungen<br />
zu konfigurieren<br />
■ Endrich Bauelemente<br />
Vertriebs GmbH<br />
endrich@endrich.com<br />
www.endrich.com<br />
Rauscharme<br />
SMD-TCXOs bis 150<br />
MHz<br />
Die TCXO-Serie AXLE145HF<br />
von Axtal bietet ein sehr niedriges<br />
Phasenrauschen im VHF-<br />
Frequenzbereich von 60 bis 150<br />
MHz. Durch die Verwendung<br />
eines SAW-Filters in der Ausgangsstufe<br />
wird ein Rauschflur<br />
von lediglich -180 dBc/Hz<br />
erzielt.<br />
Dieser TCXO kommt in dem<br />
kleinen CO27-Gehäuse mit den<br />
Abmessungen 14 x 9 mm. In<br />
Kürze ist mit der neuen Serie<br />
AXLE113HF die gleiche Performance<br />
in dem sehr kleinen<br />
(11,4 x 9,6 mm) SMD-Gehäuse<br />
lieferbar. Das Datenblatt des<br />
AXLE145HF finden Sie auf<br />
www.axtal.com.<br />
■ EMCO Elektronik GmbH<br />
www.emco-elektronik.de<br />
Rekordverdächtiger<br />
Ultraminiatur-Quarz<br />
IQD Frequency Products hat<br />
einen der weltweit kleinsten<br />
Schwingquarze auf den Markt<br />
gebracht. Die Quarze des Moduls<br />
IQXC-240 haben eine Länge von<br />
1,2 mm, eine Breite von 1 mm<br />
und eine Bauteilhöhe von nur<br />
0,33 mm. Innerhalb des Moduls<br />
IQXC-240 sind Quarze mit einer<br />
Frequenz zwischen 36 und 80<br />
MHz verfügbar. Diese Quarze<br />
sind auf Grund ihrer kleinen<br />
Bauform ideal für Applikationen<br />
mit minimalem Bauraum,<br />
wie zum Beispiel IoT-, VGA-,<br />
USB- und WiFi-Anwendungen.<br />
Die Frequenzstabilität dieser<br />
Quarze kann bei bis zu ±<strong>10</strong> ppm<br />
über den Temperaturbereich von<br />
-20 bis 70 °C und bei bis zu<br />
±15 ppm über den industriellen<br />
Temperaturbereich von -40 bis<br />
85 °C liegen. Die Frequenztoleranz<br />
der einzelnen Quarze lässt<br />
sich auf bis zu ±7 ppm reduzieren.<br />
Abgestimmt auf die Anforderungen<br />
der neuesten Generation<br />
von Mikrokontrollern, kann<br />
die Lastkapazität der Quarze bei<br />
nur 5 pF liegen.<br />
Die Quarze sind in einem hermetisch<br />
dichten 4-Pad-Gehäuse,<br />
mit einem elektronenstrahlgeschweißten<br />
Metalldeckel auf<br />
dem Keramikgehäuse untergebracht.<br />
Durch den Metalldeckel<br />
wird die elektromagnetische<br />
Abstrahlung reduziert. Das Produkt<br />
ist außerdem so konzipiert,<br />
dass es einen mechanischen<br />
Schock von bis zu <strong>10</strong>00 G nach<br />
IEC 60068-2-27 Standard aushält.<br />
Geliefert werden die Artikel<br />
des Moduls IQXC-240 auf<br />
einer Rolle gegurtet nach EIA-<br />
481D-Standard.<br />
■ IQD<br />
www.iqdfrequencyproducts.<br />
de<br />
Quarzoszillatoren<br />
aus Japan<br />
Aufgrund der Wahrscheinlichkeit,<br />
dass ein neues Advanced<br />
Emergency Braking System<br />
(AEBS) rechtsverbindlich werden<br />
wird, ist ebenfalls von einem<br />
Wachstum im Markt für autonomes<br />
Fahren und der dazugehörigen<br />
Advanced Driver-<br />
Assistance Systems (ADAS)<br />
zu rechnen. Hinzu kommt der<br />
kontinuierlich steigende Bedarf<br />
für Quarzoszillatoren in vielen<br />
anderen Feldern (z.B. bei IoT-<br />
Andwendungen) und die nicht<br />
abreißende Nachfrage nach<br />
miniaturisierten, immer leistungsfähigeren,<br />
elektronischen<br />
Bauteilen.<br />
KDS beliefert daher den Markt<br />
mit neuen kompakten Quarzoszillatoren<br />
(DSO211SX,<br />
DSO221SX), die perfekt für<br />
Applikationen im Fahrsicherheitsbereich<br />
geeignet sind.<br />
Außerdem haben nun auch<br />
die universell einsetzbaren<br />
Baureihen DSO211SXF und<br />
DSO221SXF Marktreife erlangt<br />
und können geordert werden.<br />
Letztere finden ihre Einsatzgebiete<br />
vorwiegend im Consumer-<br />
Markt, in der Telekommunikation<br />
oder auch im industriellen<br />
Sektor.<br />
24 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
Quarze und Oszillatoren<br />
Low-ESR-Quarze für sicheres Anschwingen<br />
Das Produktspektrum des Quarzspezialisten<br />
Petermann-Technik beinhaltet SMD-<br />
Quarze mit sehr niedrigem seriellen Ersatzwiderstand<br />
(ESR) für äußerst schnelles<br />
und sicheres Anschwingen. Es handelt<br />
sich u.a. um die Serien SMD03025/4 (im<br />
3,2 × 2,5 mm/4-Pad-Keramikgehäuse) und<br />
SMD02016/4 (im 2 × 1,6 mm/4-Pad-Keramikgehäuse).<br />
Während umfangreicher In-<br />
Circuit-Tests stellte man immer wieder<br />
fest, dass die negativen Eingangswiderstände<br />
der geprüften Oszillatorstufen sehr<br />
niedrig sind und es dann sogar noch sehr<br />
große Streuungen von IC zu IC gibt. Die<br />
Applikationen müssen aber immer kleiner<br />
werden, sodass die Entwicklungsingenieure<br />
auf kleine Quarzgehäuse zurückgreifen<br />
müssen.<br />
Jedoch haben SMD-Quarze in kleineren<br />
Gehäusen höhere Widerstände im Vergleich<br />
zu den SMD-Quarzen mit derselben<br />
Frequenz in größeren Gehäusen und<br />
schwingen aufgrund der höheren Widerstände<br />
langsamer und instabiler in der<br />
Oszillatorstufe an. Beispielsweise haben<br />
die Low-ESR-Quarze mit der Standardfrequenz<br />
32 MHz einen ESR von 6 Ohm<br />
typ. (Serie SMD03025/4) bzw. von 15<br />
Ohm typ. (Serie SMD02016/4). Bei der<br />
Verwendung in Funkapplikationen ermöglichen<br />
diese Quarze mit 32 MHz ein sehr<br />
schnelles und extrem sicheres Anschwingen,<br />
sodass die entsprechenden Funkapplikationen<br />
optimal und äußerst energieeffizient,<br />
innerhalb der spezifizierten<br />
Dutycycles, funken können. Beide Quarzserien<br />
können mit einer Frequenztoleranz<br />
von
Quarze und Oszillatoren<br />
Neudefinition der besten Umsetzung<br />
Implementierung von 5G-Timing-Lösungen<br />
Eine der<br />
technologischen<br />
Hürden, vor denen<br />
die Industrie bei<br />
der Vorbereitung<br />
auf 5G steht, ist die<br />
Bereitstellung einer<br />
Netzwerk-Timing-<br />
Quelle, die genau,<br />
stabil und zuverlässig<br />
genug ist, um über<br />
schmalere Kanäle mehr<br />
Datentransfer schneller<br />
zu erledigen als bei<br />
4G-Netzwerken.<br />
Mit zehn- bis zwanzigmal mehr<br />
Sende- und Empfangsgeräten als<br />
4G wird die kommende Generation<br />
von 5G-Netzen ein viel<br />
geringeres Latenzbudget zwischen<br />
den Geräten aufweisen.<br />
Darüber hinaus muss die höhere<br />
Zeitgenauigkeit von 5G-Netzen<br />
erreicht werden, obwohl eine viel<br />
größere Anzahl von Funkgeräten<br />
in preiswerteren Gehäusen und<br />
mit weniger thermischem und<br />
mechanischem Schutz angesteuert<br />
werden muss, die zudem an<br />
schwer kontrollierbaren Orten<br />
wie Telefonmasten und Laternenpfählen<br />
oder an stark befahrenen<br />
Autobahnen, wo sie Hitze,<br />
Vibrationen und raschen Temperaturschwankungen<br />
ausgesetzt<br />
werden, angebracht sind.<br />
MEMS-Timing-<br />
Architekturen als<br />
Lösungsansatz<br />
Diese und andere Herausforderungen<br />
beim 5G-Einsatz werden<br />
mit den neusten MEMS-<br />
Timing-Architekturen bewältigt,<br />
die eine Alternative zu früheren<br />
ofengesteuerten Oszillatoren<br />
(OCXO) bieten, welche bisher<br />
als exakte Timing-Quelle eingesetzt<br />
wurden.<br />
MEMS-OCXOs überwinden die<br />
Einschränkungen von Quarz-<br />
OCXOs und bieten gleichzeitig<br />
neue Funktionen, die es ermöglichen,<br />
neue „best practices“ für<br />
den Einsatz von 5G-Infrastrukturen<br />
auch in rauen Umgebungen<br />
zu entwickeln.<br />
Autoren:<br />
Markus Lutz, CTO and<br />
Founder, SiTime Corporation<br />
Axel Gensler, Senior Product<br />
Manager RF Components,<br />
Quartz Crystal, Oscillators,<br />
Endrich Bauelemente<br />
Vertriebs GmbH<br />
www.endrich.com<br />
Bild 1: 5G Best Practices mit MEMS-Oszillatoren<br />
26 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
Quarze und Oszillatoren<br />
Bild 2: Bedenken bezüglich Hitze und schneller Temperaturschwankungen werden mit MEMS-Oszillatoren ausgeräumt<br />
Da Mobilfunkbetreiber auf 5Gund<br />
Edge-Computing umsteigen,<br />
benötigen sie eine viel präzisere<br />
Zeitsynchronisation in den Funkgeräten,<br />
was den Einsatz von<br />
OCXOs erforderlich macht. Vor<br />
5G wurden OCXOs lediglich in<br />
einer gut kontrollierten Umgebung<br />
eingesetzt. Doch in Zukunft<br />
werden Computer, Kernnetzwerk<br />
und Funkkomponenten zu<br />
einem 5G-System zusammengeführt,<br />
das häufig in einer unkontrollierten<br />
Umgebung wie einem<br />
Turm, Dach oder Laternenmast<br />
installiert wird. Die OCXOs<br />
sind in dieser Umgebung Vibrationen<br />
und extremen Temperaturen<br />
ausgesetzt, und das ohne<br />
den Vorteil des thermischen und<br />
mechanischen Schutzes, der<br />
mit früheren 4G-Funkgehäusen<br />
geboten wurde. Dies erfordert<br />
eine Auswertung der Vorteile<br />
von MEMS- und Quarz-Timing-<br />
Technologien für die Implementierung<br />
der kritischen Funktionalität<br />
eines lokal betriebenen<br />
Taktgebers.<br />
Engeres Timing in<br />
rauen Umgebungen.<br />
Die Wichtigkeit dieser lokalen<br />
Timing-Quelle darf nicht<br />
unterschätzt werden. Es ist eine<br />
von drei Zeitquellen in einem<br />
5G-System, die auch das Netzwerk<br />
selbst und die Backup-<br />
GNSS-Quelle beinhalten, die<br />
einen Impuls pro Sekunde liefert,<br />
wenn das Netzwerk ausfällt. In<br />
diesem Fall muss die lokale Zeitquelle<br />
als Holdover-Taktgeber<br />
fungieren und solange weiterlaufen,<br />
bis die primäre(n) Quelle(n)<br />
des Timings zurückkehrt.<br />
Die Taktquelle verhält sich<br />
wie ein Schwungrad, das sich<br />
mit konstanter Geschwindigkeit<br />
dreht, auch wenn es nicht<br />
aktiv angetrieben wird. Es darf<br />
keine drift- oder temperaturbedingten<br />
Frequenzänderungen,<br />
keine „Aktivitätseinbrüche“ oder<br />
plötzlichen Frequenzsprünge<br />
geben. Die Holdover-Taktquelle<br />
muss extrem stabil sein, damit<br />
der Netzwerksynchronisator,<br />
der zwischen den drei Quellen<br />
wählt, „versteckte“ Umschaltungen<br />
ohne Unterbrechung in<br />
der Signalphase des ausgehenden<br />
Taktes durchführen kann.<br />
Die Aufmachergrafik skizziert:<br />
Das Problem mit quarzbasierten<br />
OCXOs in dieser kritischen<br />
5G-Holdover-Rolle ist, dass<br />
sie extrem empfindlich auf<br />
Umweltstressoren wie Schock,<br />
Vibration, Hitze und schnelle<br />
Temperaturschwankungen reagieren.<br />
Jeder dieser Stressoren<br />
kann die Fähigkeit eines OCXO<br />
auf Quarzbasis stören, eine stabile<br />
Timingquelle zu liefern. Das<br />
Fehlen einer stabilen Zeitquelle<br />
verschlechtert die Netzwerkleistung,<br />
reduziert die Betriebszeit<br />
und wirkt sich auf sicherheitskritische<br />
Dienste wie Advanced<br />
Driver Assistance Systems<br />
(ADAS) aus.<br />
Schock und Vibrationen können<br />
besonders problematisch<br />
sein. Vibrationen können schnell<br />
dazu führen, dass Quarzoszillatoren<br />
außerhalb der Spezifikation<br />
liegen, möglicherweise solange<br />
wie die Vibration andauert. Diese<br />
Zeitspanne kann für einen vorbeifahrenden<br />
Güterzug wenige<br />
Minuten betragen, oder wenn<br />
beispielsweise an einem windigen<br />
Tag Windböen ständige<br />
Vibrationen verursachen, auch<br />
mehrere Stunden.<br />
Auch die Temperatur stellt eine<br />
Herausforderung dar. Je nach<br />
Jahreszeit und Einsatzort des<br />
Oszillators kann er extrem heißen<br />
oder kalten Bedingungen<br />
ausgesetzt sein, die über einen<br />
längeren Zeitraum anhalten<br />
können. Kritisch sind zudem<br />
schnelle Temperaturwechsel,<br />
wenn etwa eine Blackbox in der<br />
Sonne beim Vorbeiziehen einer<br />
Regenwolke schnell abkühlt oder<br />
in Gebieten, in denen kollidierende<br />
Wetterfronten und ein sich<br />
bewegender Jet-Stream heiße<br />
und kalte Luftmassen zusammenbringen,<br />
die die Umgebungstemperatur<br />
in wenigen<br />
Minuten von einem Extrem zum<br />
anderen ändern können.<br />
Quarzoszillatoren haben Schwierigkeiten,<br />
mit diesen Effekten<br />
umzugehen, was zu Frequenzänderungen<br />
von hunderten ppb<br />
(parts ber billion) führen kann.<br />
In vielen Fällen können aufgrund<br />
der langsamen Zeitkonstanten<br />
der Ofenregulierung mehrere<br />
Minuten verstreichen, bis die<br />
Quarzoszillatoren zur vorgegebenen<br />
Frequenz zurückkehren.<br />
Nichts davon ist in der 5G-Umgebung<br />
zufriedenstellend, wo das<br />
Latenzbudget des Netzwerks<br />
hinter den Funkgeräten jetzt 5<br />
bis <strong>10</strong> ns beträgt und die maximale<br />
Zeitdifferenz zwischen den<br />
Funkgeräten auf 130 ns begrenzt<br />
ist. Um diese Probleme zu lösen,<br />
verwenden MEMS-Timing-<br />
Lösungen eine Kombination<br />
aus programmierbarer Analogtechnik,<br />
innovativen Gehäusen<br />
und leistungsstarken Temperaturkompensationsalgorithmen,<br />
die eine 20-fach höhere Timing-<br />
Präzision liefert als quarzbasierte<br />
Alternativen.<br />
Die Fähigkeit dieser MEMS-<br />
OCXOs, die Frequenzstabilität<br />
unter schwierigen Umweltbedingungen<br />
aufrechtzuerhalten,<br />
wird sich transformativ auf den<br />
Einsatz des 5G-Systems auswirken.<br />
Die Technologie gibt Entwicklern<br />
die Möglichkeit, ihre<br />
Design-Strategien grundlegend<br />
zu überdenken, damit sie die<br />
Vorteile der neuen Funktionen<br />
von MEMS-OCXOs voll ausschöpfen<br />
können.<br />
Die neue Praxis mit<br />
MEMS-OCXOs<br />
MEMS-Oszillatoren schaffen<br />
neue „best practices“ für<br />
den Einsatz exakter Netzwerk-<br />
Timing-Quellen. Dies will Bild<br />
1 verdeutlichen. MEMS-OCXOs<br />
ersparen den Entwicklern die<br />
Einschränkung ihrer OCXO-<br />
Bestückungsmöglichkeiten für<br />
Leiterplatten. Die Empfindlichkeit<br />
von Quarz-OCXOs gegenüber<br />
Umweltstressoren erfordert,<br />
dass sie von allen Quellen thermischer<br />
Schocks, beispielsweise<br />
hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong> 27
Quarze und Oszillatoren<br />
beschaffen und zu verwenden<br />
sind. Im Gegensatz dazu gibt es<br />
MEMS-OCXOs in einer Vielzahl<br />
von Standard-Footprint-<br />
Optionen. Sie sind als Drop-in-<br />
Ersatz für ältere OCXOs erhältlich,<br />
während sie gleichzeitig die<br />
Systemleistung und Robustheit<br />
insgesamt verbessern.<br />
Ein weiterer Vorteil ist das<br />
schnellere Erreichen der<br />
gewünschten Frequenz: MEMS-<br />
OCXOs sind in Millisekunden<br />
betriebsbereit, während dies bei<br />
analogen quarzbasierten OCXOs<br />
Minuten dauern kann.<br />
Zusammengefasst<br />
Bild 3: Die MEMS-Timing-Quelle erleidet keine umweltinduzierten schnellen Frequenzänderungen, die zu<br />
Verbindungsabbrüchen führen können<br />
durch Hitze oder Luftströmung<br />
verursacht, auf dem Board separiert<br />
werden.<br />
Diese Einschränkungen bei der<br />
Platzierung auf der Platine haben<br />
das Routing kompliziert gemacht<br />
und zu potenziellen Signalintegritätsproblemen<br />
geführt. Entwickler<br />
haben versucht, dieses<br />
Problem durch den Einsatz spezieller<br />
OCXO-Abdeckungen<br />
aus Kunststoff zur Wärme- und<br />
Luftstromisolierung zu lösen,<br />
was jedoch zu zusätzlichen Fertigungsschritten<br />
und erhöhter<br />
Produktionskomplexität führt.<br />
Diese Bedenken bestehen bei<br />
MEMS-OCXOs nicht, die eine<br />
20-fach höhere Vibrationsfestigkeit<br />
gegenüber Quarz aufweisen.<br />
MEMS-OCXOs haben eine deutlich<br />
bessere dynamische Stabilität<br />
mit einer Frequenzneigung<br />
von ±50 ppt/K typisch (parts per<br />
trillion) und einer Allan-Differenz<br />
(ADEV) von 2 -11 unter<br />
Luftstrom.<br />
Dank MEMS-OCXOs müssen<br />
sich Ingenieure während<br />
des Boarddesigns nicht mehr<br />
um Schutzkomponenten oder<br />
mechanische Abschirmungen<br />
kümmern, und Onchip-Regler<br />
machen externe LDOs oder Ferritkugeln<br />
überflüssig. Darüber<br />
hinaus sind MEMS-Oszillatoren<br />
resistent gegen Mikrofonie- und/<br />
oder Platinenbiegeeffekte, was<br />
bei großen Telekom-Leiterplatten<br />
eine wichtige Rolle spielt.<br />
Ohne diese Platzierungsbeschränkungen<br />
haben Designer<br />
deutlich mehr Freiheit, die Komponenten<br />
nach anderen Kriterien<br />
anzuordnen, wie beispielsweise<br />
weniger Kreuzkopplung, reduzierter<br />
EMV und höherer Dichte,<br />
um Platz zu sparen.<br />
Bild 2 will demonstrieren:<br />
Bedenken bezüglich Hitze und<br />
schneller Temperaturschwankungen<br />
werden ebenfalls mit<br />
MEMS-Oszillatoren ausgeräumt.<br />
Entwickler, die die leistungsfähigeren<br />
MEMS-OCXOs<br />
verwenden, können davon ausgehen,<br />
dass ihre lokale Zeitquelle<br />
bis 125 °C sauber und<br />
mit sehr hoher Stabilität arbeitet.<br />
MEMS-OCXOs halten die<br />
Frequenz auch dann innerhalb<br />
der Spezifikationen ein, wenn<br />
sich die Umgebungstemperatur<br />
innerhalb von Minuten um bis<br />
zu 20 K ändert.<br />
Die Timing-Quelle erleidet keine<br />
umweltinduzierten schnellen<br />
Frequenzänderungen, die zu<br />
Verbindungsabbrüchen führen<br />
können. Dies macht Bild 3<br />
deutlich. Es wird möglich sein,<br />
den Betreibern das Vertrauen zu<br />
geben, dass sie 5G-Geräte überall<br />
dort einsetzen können, wo sie<br />
gebraucht werden.<br />
Die Programmierbarkeit des<br />
MEMS-Timings definiert auch<br />
die Best Practices im 5G-Design<br />
neu. MEMS-OCXOs erweitern<br />
die Wahlmöglichkeiten,<br />
die Entwickler im Hinblick auf<br />
Frequenzen, Ausgangsarten,<br />
Betriebstemperatur, In-System-<br />
Steuerung und andere Merkmale<br />
haben. So können Entwickler<br />
nun beispielsweise die für die<br />
Anwendung optimale Frequenz<br />
von 1 bis 220 MHz frei wählen.<br />
Sie können auch Ausgabetypen<br />
wie LVCMOS und clipped sinewave<br />
spezifizieren, um die Leistung<br />
der Baugruppe zu optimieren.<br />
Weitere Optionen sind<br />
der erweiterte Temperaturbetrieb<br />
von -40 bis +95 °C und -40 bis<br />
+<strong>10</strong>5 °C, die serielle I 2 C-Schnittstelle<br />
für die In-System-Programmierbarkeit<br />
und der digital<br />
gesteuerte Oszillatormodus<br />
anstelle eines herkömmlichen<br />
analogen spannungsgesteuerten<br />
Oszillators.<br />
Diese Auswahl ist bei Quarz-<br />
OCXOs nicht möglich, da sie<br />
von Grund auf speziell entwickelt<br />
wurden, gravierende Einschränkungen<br />
in der Spezifizierbarkeit<br />
aufweisen und schwer zu<br />
Entwickler von 5G-Netzwerkgeräten<br />
stehen vor schwierigen<br />
Herausforderungen. Sie müssen<br />
eine stabile Zeitquelle einführen<br />
und aufrechterhalten und das für<br />
die zehnfache Menge an installierten<br />
Funkgeräten, als dies<br />
noch bei 4G-Netzen der Fall<br />
war. Die Verbindung zum Kernnetz<br />
erfolgt über minderwertige<br />
Wählnetze, was den Bedarf an<br />
zuverlässigen Taktquellen in<br />
den Funkgeräten weiter erhöht.<br />
Außerdem muss die Stabilität<br />
der Zeitquelle in deutlich raueren<br />
Umgebungen garantiert<br />
werden, als dies bei 4G-Funkgeräten<br />
üblich war, jedoch ohne die<br />
Vorteile der besser schützenden<br />
Gehäuse früherer Funkgeräte.<br />
MEMS-Oszillatoren sind die<br />
Alternative zu herkömmlichen,<br />
quarzbasierten OCXOs, die<br />
diese Herausforderungen einfach<br />
nicht bewältigen können.<br />
MEMS-Lösungen bieten die<br />
Stabilität, Performance und<br />
Immunität gegenüber Schock,<br />
Vibration, Hitze und schnellen<br />
Temperaturschwankungen, die<br />
nötig sind, um sicherzustellen,<br />
dass 5G-Funkgeräte überall dort<br />
installiert werden können, wo sie<br />
benötigt werden – ungeachtet der<br />
Umweltbedingungen. Gleichzeitig<br />
definieren die MEMS-<br />
OCXOs „best practices“ für den<br />
Aufbau von 5G-Systemen neu<br />
und geben Entwicklern bedeutend<br />
mehr Gestaltungsmöglichkeiten<br />
als bei quarzbasierten<br />
OCXOs. ◄<br />
28 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
LTCC<br />
WIDEBAND<br />
XFORMERS & BALUNS<br />
240 MHz-18 GHz<br />
■ Case Styles as small as 0603<br />
■ Power Handling up to 3W<br />
■ Rugged Construction for Harsh Environments<br />
■ Outstanding Repeatability<br />
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11/28/18 3:43 PM
Bauelemente<br />
Designer-Kit mit <strong>10</strong>0<br />
LTCC-Filtern<br />
Das Mini-Circuits-Designer-Kit<br />
K1-LTCC-WBZ+ ist eine umfassende<br />
Sammlung von Tiefpassfiltern,<br />
Hochpassfiltern, Bandpassfiltern,<br />
Diplexern und Balun-<br />
Filtern für WiFi-, Bluetooth- und<br />
Zigbee-Anwendungen im 2,4-<br />
und 5-GHz-Band. Basierend<br />
auf der Tieftemperatur-Cofired-<br />
Ceramic-Technologie (LTCC),<br />
enthält das Sortiment fünf von<br />
jeweils 20 verschiedenen Modellen<br />
für insgesamt <strong>10</strong>0 Komponenten,<br />
welche die beiden Frequenzbereiche<br />
abdecken.<br />
Das Modell LPGE-252R+ ist<br />
beispielsweise ein Tiefpassfilter<br />
mit einer geringen typischen<br />
Einfügungsdämpfung von nur<br />
0,3 dB im Durchlassbereich von<br />
2,4 bis 2,5 GHz. Es verfügt über<br />
drei Stoppbänder mit jeweils<br />
hoher Unterdrückung: 44 dB<br />
von 4,8 bis 5 GHz, 40 dB von<br />
7,2 bis 7,5 GHz und 37 dB von<br />
9,6 bis <strong>10</strong> GHz. Bei höheren Frequenzen<br />
ist das Modell BPNK-<br />
542R+ richtig, ein Bandpassfilter<br />
mit einer typischen Einfügungsdämpfung<br />
von nur 1 dB<br />
im Durchlassbereich von 4,9 bis<br />
5,9 GHz. Es bietet eine typische<br />
Unterdrückung von 40 dB unerwünschter<br />
Signale von DC bis<br />
2,7 GHz und eine Unterdrückung<br />
von 34 dB von 9,8 bis 12 GHz.<br />
Alle Filter im Kit sind RoHskonform.<br />
Die robusten Filter<br />
sind für Leistungspegel von bis<br />
zu 2 W (33 dBm) ausgelegt.<br />
MMIC-SPDT-Schalter<br />
für Anwendungen im<br />
Bereich DC bis 4,5 GHz<br />
Das Modell M3SWA-2-50DRB+<br />
von Mini-Circuits ist ein absorbierender<br />
einpoliger SPDT-HF-<br />
Schalter (Double Throw) mit<br />
internem Treiber und geringem<br />
Verlust im Bereich von Gleichstrom<br />
bis 4,5 GHz. Der typische<br />
Einfügungsverlust beträgt 0,6 dB<br />
bis 2 GHz und 1,4 dB oder weniger<br />
bis 4,5 GHz. Die typische<br />
Isolation zwischen den Ausgangsports<br />
beträgt 49 dB oder<br />
mehr bis 2 GHz und 32 dB oder<br />
mehr bis 4,5 GHz.<br />
Der Hochgeschwindigkeits-50-<br />
Ohm-Switch eignet sich gut für<br />
Kommunikations-, Luft- und<br />
Raumfahrt-, Verteidigungssowie<br />
Test- und Messanwendungen.<br />
Er erreicht eine typische<br />
Anstiegszeit von <strong>10</strong> %/90 %<br />
von 3,3 ns und eine typische<br />
Abfallzeit von 90 %/<strong>10</strong> % von<br />
4,6 ns. Die typische Einschaltdauer<br />
(50 % Steuersignal bis<br />
90 % HF) beträgt 14,4 ns, während<br />
die typische Ausschaltdauer<br />
(50 % Steuersignal bis <strong>10</strong> % HF)<br />
11,3 ns beträgt. Die Steuerung<br />
erfolgt über eine einzige TTL-<br />
Leitung. Der Schalter bietet<br />
eine hohe Linearität mit einem<br />
typischen Eingangsabschnitt<br />
dritter Ordnung von 46,5 dBm<br />
bis 2 GHz und 40,1 dBm bis<br />
4,5 GHz.<br />
Der RoHS-kompatible Schalter<br />
wird mit +5 und -5 V Gleichspannung<br />
betrieben und liefert<br />
Eingangssignale bis zu 24 dBm<br />
bei Betriebstemperaturen von<br />
-55 bis +<strong>10</strong>0 ° C. Der MMIC-<br />
Schalter wird in einem winzigen<br />
achtpoligen MCLP-Gehäuse mit<br />
den Abmessungen 3,25 × 3,25 ×<br />
0,9 mm geliefert.<br />
Hochleistungs-MMIC-<br />
Verstärker für DC bis<br />
6 GHz<br />
Das Modell PSA-39+ von<br />
Mini-Circuits ist ein rauscharmer<br />
monolithischer Verstärker<br />
mit hoher Verstärkung und<br />
niedrigem Stromverbrauch<br />
für Anwendungen von DC bis<br />
6 GHz. Der GaAs-MMIC-Verstärker<br />
wurde für den Einbau<br />
auf engstem Raum auf dicht<br />
gepackten Leiterplatten entwickelt<br />
und wird in einem Miniatur-SOT-363-Gehäuse<br />
geliefert.<br />
Die Verstärkung beträgt typischerweise<br />
23 dB bei <strong>10</strong>0 MHz,<br />
21,3 dB bei 1 GHz, 15,7 dB bei<br />
3 GHz und <strong>10</strong>,2 dB bei 6 GHz.<br />
Die Rauschzahl beträgt typisch<br />
2,2 dB bei <strong>10</strong>0 MHz und 1 GHz,<br />
2,5 dB bei 3 GHz und 3,3 dB<br />
bei 6 GHz. Die Ausgangsleistung<br />
bei 1-dB-Komprimierung<br />
reicht von typisch <strong>10</strong>,7 dBm<br />
bei <strong>10</strong>0 MHz bis <strong>10</strong> dBm bei<br />
3 GHz und 7 dBm bei 6 GHz.<br />
Der Ausgang-Interceptpunkt<br />
dritter Ordnung (OIP3) beträgt<br />
typischerweise 23,3 dBm bei<br />
<strong>10</strong>0 MHz, 22,7 dBm bei 3 GHz<br />
und 17,6 dBm bei 6 GHz. Die<br />
Eingangs-Rückflussdämpfung<br />
reicht von typisch 38 dB bei<br />
<strong>10</strong>0 MHz bis 13 dB bei 3 GHz<br />
und 15 dB bei 6 GHz, während<br />
die Ausgangs-Rückflussdämpfung<br />
typischerweise 21 dB bei<br />
<strong>10</strong>0 MHz, <strong>10</strong> dB bei 3 GHz und<br />
<strong>10</strong> dB bei 6 GHz beträgt.<br />
Der RoHS-konforme Verstärker<br />
entnimmt 32 mA Maximalstrom<br />
aus einer einzelnen 5-V-Gleichstromversorgung.<br />
Er kann mit<br />
Eingangssignalpegeln von bis zu<br />
13 dBm und bei Betriebstemperaturen<br />
von -40 bis +85 °C sicher<br />
betrieben werden.<br />
SMD-Diplexer teilt<br />
Signale bis 1300 MHz<br />
auf<br />
Das Modell SDP-1R3G+ von<br />
Mini-Circuits ist ein oberflächenmontierter<br />
Diplexer, der<br />
den Frequenzbereich von DC<br />
bis 1300 MHz in ein Tiefpassband<br />
von DC bis 600 MHz und<br />
ein Hochpassband von 7<strong>10</strong> bis<br />
1300 MHz mit guter Isolation<br />
trennt. Die Isolation zwischen<br />
den beiden Bändern beträgt mindestens<br />
33 dB und typischerweise<br />
40 dB. Die Einfügungsdämpfung<br />
in jedem Durchlassbereich<br />
ist gering: nicht höher<br />
als 1,2 dB für jeden Bereich und<br />
typischerweise nur 0,8 dB. Die<br />
Rückflussdämpfung für jedes<br />
Band beträgt typisch 15 dB.<br />
Der 50-Ohm-Diplexer wird in<br />
einem abgeschirmten Miniaturgehäuse<br />
mit den Abmessungen<br />
22,1 × 20,32 × 6,35 mm (0,87<br />
× 0,8 × 0,25 Zoll) geliefert. Er<br />
ist eine gute Lösung, um örtlich<br />
und frequenzmäßig nahe beieinander<br />
liegende Empfänger von<br />
Sendern zu trennen. Der RoHSkompatible<br />
Diplexer ist für eine<br />
Eingangsleistung von bis zu 6 W<br />
bei Raumtemperatur (25 °C) und<br />
Betriebstemperaturen von -40<br />
bis +85 ° C ausgelegt.<br />
75-Ohm-Splitter/<br />
Combiner für Signale<br />
von 5 bis 1218 MHz<br />
Das Modell SYMT-122-75+ von<br />
Mini-Circuits ist ein Zweiwege-<br />
Leistungsteiler-/kombinierer<br />
im Gehäuse für die Oberflächenmontage<br />
mit geringen Verlusten<br />
und einer hervorragenden<br />
Amplituden- und Phasenunsymmetrie<br />
im Bereich von<br />
5 bis 1218 MHz. Der 75-Ohm-<br />
Power Splitter/Combiner ist<br />
nahezu ideal geeignet für Kabelfernsehen<br />
(CATV), Mobilfunk<br />
und UHF/VHF-Anwendungen.<br />
Der Einfügungsverlust über<br />
den theoretischen 3 dB beträgt<br />
typischerweise 0,8 dB von 5<br />
bis 684 MHz und 1,8 dB von<br />
684 bis 1218 MHz als Teiler und<br />
typischerweise 2,3 dB von 5 bis<br />
684 MHz und 3,6 dB von 684<br />
bis 1218 MHz als Kombinierer.<br />
Die Isolation zwischen den<br />
Eingangsanschlüssen beträgt<br />
typisch 35 dB von 5 bis 684<br />
MHz und 25 dB von 684 bis<br />
1218 MHz, während die Isolation<br />
zwischen den Ausgangsanschlüssen<br />
typische 30 dB<br />
von 5 bis 684 MHz und 18 dB<br />
von 684 bis 1218 MHz beträgt.<br />
Die Amplitudenunsymmetrie<br />
beträgt typischerweise ±0,3 dB<br />
über die gesamte Bandbreite,<br />
während die Phasenunsymmetrie<br />
typische ±3° beträgt, jeweils<br />
über die gesamte Bandbreite. Der<br />
RoHS-konforme Splitter/Combiner<br />
weist an allen Anschlüssen<br />
ein SWR von 1,4 oder besser<br />
auf. Er wird in einem Miniaturgehäuse<br />
mit den Abmessungen<br />
9,65 × 12,7 × 6,35 mm (0,38<br />
× 0,5 × 0,25 Zoll) geliefert. Er<br />
kann bis zu 0,5 W Eingangsleistung<br />
bei Betriebstemperaturen<br />
von -40 bis + 85 °C verarbeiten.<br />
■ Mini-Circuits<br />
www.minicircuits.com<br />
30 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
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Alle anderen Marken sind im Besitz der jeweiligen Eigentümer.<br />
© <strong>2019</strong> Microchip Technology Inc. Alle Rechte vorbehalten. DS00002769A. MEC2237A-Ger-06-19
Messtechnik<br />
Überwachung und Analyse von<br />
Satellitensignalen<br />
Und Behörden mit Sicherheitsaufgaben<br />
müssen für die Identifikation<br />
und Aufklärung auf<br />
relevante Daten zugreifen. Für<br />
all diese Aufgaben hat Rohde &<br />
Schwarz zusammen mit seiner<br />
Tochter Inradios die Software<br />
Communication System Monitoring<br />
R&S GSACSM entwickelt.<br />
Was kann R&S<br />
GSACSM?<br />
Bild 1: Benutzer können Spektrumsignalmasken definieren, um sicherzustellen, dass jeder verdächtige Träger sofort<br />
identifiziert wird<br />
Communication<br />
System Monitoring,<br />
R&S GSACSM, ist<br />
eine Softwarelösung<br />
zur Überwachung<br />
und Analyse von<br />
Satellitensignalen.<br />
Das umfangreiche Werkzeug<br />
hilft Betreibern von Satcom-<br />
Systemen, Regulierungsbehörden<br />
und Behörden mit Sicherheitsaufgaben.<br />
Warum R&S<br />
GSACSM?<br />
Betreiber von Satcom-Systemen<br />
müssen den Status und die Qualität<br />
der von ihnen bereitgestellten<br />
Satelliten-Kommunikationsverbindungen<br />
ständig im Blick<br />
behalten.<br />
Auch Regulierungsbehörden<br />
brauchen Zugriff auf die Messwerte<br />
der Verbindungen, um zu<br />
prüfen, ob Fehler oder Toleranzüberschreitungen<br />
die Qualität<br />
anderer Dienste beeinträchtigen.<br />
R&S GSACSM ermöglicht den<br />
weltweiten Zugriff auf HF-Sensoren<br />
wie Spektrumanalysatoren<br />
und Leistungsmessköpfe sowie<br />
das Ansteuern von Signalgeneratoren.<br />
Damit sind komplette<br />
Loopback- oder Systemtests an<br />
umfangreichen Installationen<br />
aus der Ferne durchführbar,<br />
beispielsweise an Antennenaufbauten.<br />
Dazu nutzt die Software<br />
die beim Anwender vorhandene<br />
Rohde & Schwarz-Geräteausstattung.<br />
Mehrere Nutzer können<br />
gleichzeitig auf die Messdaten<br />
der Sensoren zugreifen.<br />
R&S GSACSM vereinigt Analyse-<br />
und digitale Demodulationsverfahren<br />
auf einer grafischen<br />
Schnittstelle, die die Einstell-<br />
Autoren<br />
Dr. Steffen Bittner,<br />
Dr. Marco Krondorf,<br />
beide Rohde & Schwarz<br />
Inradios, Dresden<br />
redaktionell leicht gekürzt<br />
Rohde & Schwarz<br />
GmbH & Co. KG<br />
www.rohde-schwarz.de<br />
Bild 2: Die Spektrogrammfunktion erzeugt farbcodierte 2D- und 3D-Wasserfalldiagramme zum Identifizieren von<br />
Signalanteilen<br />
32 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
Messtechnik<br />
Bild 3: Der Separator R&S GSA1400/<strong>10</strong> CIC erkennt spektral verdeckte Signale und separiert die sich überlagernden Komponenten<br />
möglichkeiten einer Vielzahl<br />
unterschiedlicher Gerätetypen<br />
bedienfreundlich vereinheitlicht.<br />
R&S GSACSM fordert von den<br />
Sensoren digitalisierte Signalfragmente<br />
an und demoduliert<br />
und analysiert sie. Die Software<br />
konfiguriert dazu selbsttätig alle<br />
erforderlichen Sensorparameter<br />
(Mittenfrequenz, Abtastrate,<br />
Länge der Signalaufzeichnung<br />
etc.). Alle Demodulations- und<br />
Analysefunktionen sind in die<br />
Software implementiert und per<br />
Updates erweiterbar.<br />
• R&S GSACSM Server<br />
Diese Software steuert und<br />
verwaltet die Interaktion der<br />
Anwender mit den Sensoren.<br />
Sie übermittelt oder verarbeitet<br />
Messergebnisse, verwaltet die<br />
Zugriffsrechte einzelner Nutzer<br />
und regelt den Mehrfachzugriff<br />
von Nutzern auf die<br />
HF-Sensoren. R&S GSACSM<br />
Server führt zyklisch wiederkehrende<br />
Messaufgaben durch und<br />
speichert die Messergebnisse.<br />
Der Server ist auch direkt auf<br />
bestimmten Rohde & Schwarz-<br />
Messgeräten lauffähig, ohne dass<br />
ein separater Rechner erforderlich<br />
ist.<br />
• R&S GSACSM User<br />
Diese grafische Nutzerschnittstelle<br />
dient als klassische Multiscreen-,<br />
Multisensor-Monitoring-Desktop-Anwendung.<br />
Ferngesteuertes<br />
Spektrum- und<br />
Signal-Monitoring<br />
R&S GSACSM greift über<br />
Netzwerk- bzw. TCP/IP-Verbindungen<br />
auf die verteilten<br />
Sensoren zu. Die Soft-<br />
Module der R&S<br />
GSACSM<br />
Die Software besteht typischerweise<br />
aus folgenden Modulen:<br />
• R&S GSACSM Sensor<br />
zur Aufzeichnung/Digitalisierung<br />
der Signale von Geräten,<br />
die per Netzwerk bzw. TCP/IP<br />
an den R&S-GSACSM-Server<br />
angebunden sind (z.B. Signalund<br />
Spektrumanalysatoren<br />
R&S FSW, R&S FPS, R&S<br />
FSV, Spektrumanalysatoren<br />
R&S FSC, R&S FSG, R&S<br />
FSL, Drive Test Scanner R&S<br />
TSME6 oder Leistungsmesser<br />
R&S NRQ6)<br />
Bild 4: R&S GSACSM identifiziert und demoduliert automatisch alle Signale in einem vorgegebenen spektralen Fenster<br />
hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong> 33
Messtechnik<br />
Bild 5: DVB-S-Signale lassen sich über ihre Carrier-ID (CID) eindeutig einem Betreiber zuordnen<br />
ware unterstützt nicht nur die<br />
Überwachung der Signale<br />
von einem Gerät, sondern<br />
kann eine Vielzahl verschiedener<br />
HF-Sensoren simultan<br />
betreiben.<br />
• Alarmfallen<br />
Alarmfallen helfen, verdächtige<br />
Signale automatisch<br />
zu identifizieren. In R&S<br />
GSACSM gesetzte Alarmschwellen<br />
informieren, wenn<br />
unerwünschte Signale auftreten.<br />
Dazu können Benutzer<br />
Spektrumsignalmasken definieren,<br />
um sicherzustellen,<br />
dass jeder verdächtige Träger<br />
sofort identifiziert wird (Bild<br />
1). Man kann nicht nur verdächtige<br />
Träger identifizieren,<br />
sondern auch den eigenen Träger<br />
hinsichtlich Frequenz- und<br />
Leistungskonstanz beobachten.<br />
Das System führt eine Statistik<br />
und kann beim Auftreten von<br />
Fehlern per E-Mail benachrichtigen.<br />
• Spektrogrammfunktion<br />
Ein Spektrogramm dient zum<br />
Identifizieren von Signalteilen<br />
mithilfe farbcodierter Wasserfalldiagramme.<br />
Systeme<br />
mit R&S GSACSM können<br />
die spektrale Leistungsdichte<br />
eines beliebigen Spektrumanalysator-Eingangssignals<br />
überwachen.<br />
Dies hilft, potenziell<br />
unerwünschte Signalquellen<br />
zu identifizieren. Die Spektrogrammfunktion<br />
mit 2D- und<br />
3D-Wasserfalldiagrammen<br />
ist dabei eine wertvolle Hilfe<br />
(Bild 2).<br />
• Spektraldichtemessung<br />
Die Spektraldichtemessung<br />
identifiziert sporadische<br />
Signalanteile und überwacht<br />
dazu zeitvariable und überlagerte<br />
Signale, indem sie kontinuierlich<br />
Spektren über die<br />
Zeit erfasst und analysiert.<br />
Seltene oder überlagerte Ereignisse,<br />
die mit den üblichen<br />
Spektrumanalysatorfunktionen<br />
nicht erkannt werden können,<br />
werden in einer Spektraldichtekarte<br />
visualisiert.<br />
Carrier-in-Carrier-<br />
Detektion<br />
Carrier-in-Carrier-Detektion<br />
ermittelt sich überlappende<br />
Signalquellen. Eine Spielart<br />
ist Under Carrier Detection<br />
und Signalidentifikation.<br />
R&S GSACSM kann gepaarte<br />
Träger-Mehrfachzugriffs-<br />
Signale (Paired Carrier Multiple<br />
Access, PCMA) mithilfe<br />
seines CIC-Separators<br />
R&S®GSA1400/20 erkennen<br />
und identifizieren (Bild 3).<br />
Identifikation<br />
verdächtiger Störer<br />
Dies erfolgt durch die Erkennung<br />
von überlagerten Trägern des<br />
Separators R&S GSA1400/<strong>10</strong><br />
CiC; damit lassen sich beispielsweise<br />
unerwünschte asymmetrische<br />
Signale in einem Nutzsignal<br />
erkennen und identifizieren.<br />
Dazu werden die demodulierten<br />
Signale und ihre Parameter übersichtlich<br />
dargestellt, sodass eine<br />
korrekte Interpretation der Messergebnisse<br />
leicht möglich ist.<br />
Dies ist auch ein wesentliches<br />
Merkmal der VSAT-Intercept-<br />
Lösung R&S GSA1xxx. Sie ermöglicht<br />
es, Signale zu detektieren,<br />
die unter Verwendung der<br />
Mehrfachzugriffs-Technologie<br />
mit gepaarten Trägern oder des<br />
asymmetrischen Carrier-in-Carrier<br />
in einer Duplexverbindung<br />
übertragen werden.<br />
Monitoring von Satellitentranspondern<br />
R&S GSACSM scannt vom Nutzer<br />
hinterlegte Satcom-Träger<br />
(z.B. DVB-S/-S2, DVB-RCS<br />
etc.) und wertet deren Signalqualität<br />
und das eingesetzte<br />
Modulations- und Coding-<br />
Schema aus. Damit lassen sich<br />
Anomalien bzw. Störungen auf<br />
einzelnen Trägern schnell erkennen<br />
und an den Nutzer melden<br />
(Bild 4). Typische automatisch<br />
erfasste Störungen sind z.B. Träger<br />
nicht vorhanden bzw. Signal<br />
nicht erkennbar oder sich stark<br />
ändernde Träger-Mittenfrequenz.<br />
In modernen Satelliten-Kommunikationssystemen<br />
können<br />
viele Signalstörungen zwischen<br />
Satellitensignalen wie DVB-S2<br />
auftreten. Um diese schnell identifizieren<br />
und beheben zu können,<br />
hat das DVB-Konsortium<br />
einen Satellitenübertragungsstandard<br />
mit Carrier Identification<br />
(DVB-CID) entwickelt, der<br />
den Host Carrier identifizieren<br />
kann. R&S GSACSM bietet<br />
eine softwaregestützte DVB-<br />
CID-Demodulationsfunktion mit<br />
automatischer Erkennung und<br />
Identifizierung der CID potenziell<br />
unbekannter Signale bzw.<br />
Interferenzsignale. Die CID-spezifische<br />
Global Unique ID wird<br />
ebenso extrahiert wie die GPS-<br />
Koordinaten des Uplinks und die<br />
Telefonnummer des Betreibers,<br />
falls hinterlegt. Über die Global<br />
Unique ID können Kunden ihr<br />
Satellitensignal eindeutig identifizieren.<br />
Bild 5 zeigt den kontinuierlichen<br />
Scan des Spektrums<br />
zur Erkennung und Demodulation<br />
der CID, bis alle CID-spezifischen<br />
Parameter erfolgreich<br />
identifiziert wurden.<br />
Stations- und<br />
Kanalvermessung<br />
Sat-Operatoren sind auch in der<br />
Pflicht, spektrale Leistungsdichtemasken<br />
der Träger zu überwachen,<br />
um Interferenzen zu vermeiden.<br />
Mit R&S GSACSM und<br />
Signalgeneratoren von Rohde<br />
& Schwarz sind umfangreiche<br />
Messungen realisierbar. Dazu<br />
wird der jeweiligen Bodenstation<br />
neben dem eigentlichen<br />
Empfangspfad ein sog. Pilotpfad<br />
nachgerüstet. Dieser stellt<br />
ein Pilotsignal zur Verfügung,<br />
mit dem sich die frequenzabhängige<br />
Verstärkung des gesamten<br />
Empfangspfads (Station Gain)<br />
vom LNB bis zum L-Band-<br />
Interface messen lässt. Damit<br />
lassen sich weitere Trägerparameter<br />
errechnen, etwa die spektrale<br />
Signalleistungsdichte an der<br />
Empfangsantenne oder die EIRP<br />
am Satelliten. ◄<br />
34 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
BOOSTING your overall test & measurement quality<br />
by patented TDEMI® TECHNOLOGY<br />
685<br />
MHz<br />
REAL-TIME BANDWIDTH<br />
TDEMI® TECHNOLOGY<br />
40<br />
GHz<br />
ULTRA-FAST RECEIVER SCANNING<br />
TDEMI® TECHNOLOGY<br />
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the new Standards with 685 MHz Real-time Bandwidth and CISPR Detectors.<br />
by the inventors of the full compliance real-time FFT based measuring instrument.<br />
gauss-instruments.com
Messtechnik<br />
EMV-Scanner für 3D-Messungen<br />
Die dataTec AG vertreibt in<br />
Deutschland exklusiv das EMV-<br />
Scanner-System von Detectus,<br />
mit dem Leiterplatten, Bauteile,<br />
Kabel und Produkte in 3D/4D<br />
(bei den komplett geschirmten<br />
HRE4x-Modellen) nach HF-<br />
Emissionen gescannt werden<br />
können. Detectus hat mehrere<br />
Messsysteme entwickelt, mit<br />
denen Entwickler die Intensität<br />
und den Ort einer Strahlungsquelle<br />
auf Leiterplatten- und<br />
Komponentenebene messen<br />
können. Die Ergebnisse einer<br />
solchen Messung lassen sich<br />
als zwei- oder dreidimensionale<br />
farbige Karten darstellen.<br />
Die Messungen sind problemlos<br />
wiederholbar, um objektive,<br />
vergleichbare Messergebnisse<br />
zu erhalten.<br />
Raster von<br />
Messpunkten<br />
Das System besteht aus einem<br />
X-Y-Z-Roboter, einem Spektrumanalysator<br />
mit Nahfeldsonde<br />
und einem Standard-PC mit spezieller<br />
Software. Während der<br />
Messung wird die Nahfeldsonde<br />
vom Roboter auf ein Raster von<br />
Messpunkten über dem Prüfling<br />
gefahren. An jedem Messpunkt<br />
wird die Position der Sonde und<br />
der Wert der Emissionsintensität<br />
im Computer gespeichert. Nach<br />
der Messung können die Ergebnisse<br />
in verschiedenen Arten von<br />
Berichten dokumentiert werden.<br />
In das System lassen sich die<br />
meisten Spektrumanalysatoren<br />
einsetzen. Für die 3D-Darstellung<br />
und für das Erfassen der<br />
Emissionen sind die jeweiligen<br />
Bauelementehöhen und -abmessungen<br />
nötig, um die Messsonde<br />
in der Höhe über den Bauteilen<br />
führen zu können. Dazu lassen<br />
sich die 3D-Oberflächenmodelle<br />
als STL-File laden, nach denen<br />
die Nahfeld-Probe in einer fixen<br />
Distanz über der jeweiligen Bauteilehöhe<br />
geführt wird.<br />
Externe Einstrahlungen<br />
verhindern<br />
Die Scanner der HRE4x-Serie<br />
sind komplett geschirmt, um<br />
externe Einstrahlungen zu verhindern.<br />
Zusätzlich erlauben<br />
die HRE-Modelle eine automatische<br />
Rotation der Sonde,<br />
um die Abstrahlcharakteristik<br />
jedes Messpunkts zu erfassen.<br />
Während der Messung dreht der<br />
Scanner den Sensor und ermittelt<br />
den Worst-Case-Winkel und<br />
speichert dann die Amplitude<br />
und die Sensor-Positionsdaten.<br />
Dies erfolgt in jeder Messposition.<br />
Die Sonde kann so eingestellt<br />
werden, dass sie sich<br />
schrittweise um ein Grad dreht.<br />
Sensoren weisen je nach Einfallswinkel<br />
der Strahlung eine<br />
unterschiedliche Empfindlichkeit<br />
auf. Durch die Drehbarkeit<br />
des Sensors können Einstrahlungen<br />
aus anderen Richtungen<br />
genau detektiert werden. Damit<br />
lassen sich Kabel, Leiterbahnen<br />
und sogar Bonddrähte auf einem<br />
Chip leichter verfolgen.<br />
Die Verwendung des EMV-Scanners<br />
in den frühen Entwicklungsphasen<br />
ermöglicht es, potenzielle<br />
Emissionsprobleme zu erkennen,<br />
bevor sie im Produkt integriert<br />
und dann teuer zu beheben sind.<br />
Quelle schnell<br />
gefunden<br />
Wenn ein Produkt beim Test in<br />
einem Testhaus ausgefallen ist,<br />
weiß man normalerweise nur bei<br />
welchen Frequenzen die Testlimits<br />
überschritten wurden. Der<br />
Ort der Emissionsquelle bleibt<br />
unbekannt. Mit dem EMC-Scanner<br />
ist die Quelle schnell gefunden<br />
und die Messungen sind<br />
nach jeder Änderung wiederholbar.<br />
Im Vergleich der Messungen<br />
lässt sich abschätzen, wie gut<br />
die Verbesserung der jeweiligen<br />
Design-Änderung ist. In der Produktion<br />
lassen sich Qualitätskontrollen<br />
durchführen, indem Vergleiche<br />
zu Referenzmessungen<br />
angestellt werden. In ähnlicher<br />
Weise kann man Temperaturprofile<br />
in einem Gerät aufnehmen,<br />
um thermische Überbelastungen<br />
von Komponenten zu verhindern.<br />
Die Wirkung von Luftleitblechen<br />
lässt sich durch eine<br />
Vergleichsmessung verifizieren.<br />
Die unterschiedlichen<br />
Modelle<br />
mit einer Positioniergenauigkeit<br />
von ±0,3 mm und einer minimalen<br />
Schrittweite von 1 mm<br />
beziehen sich auf die Roboter-<br />
Einheiten, die folgende Abtastbereiche<br />
ermöglichen: RSE-321<br />
300 x 200 x <strong>10</strong>0 mm, RSE-642<br />
600 x 400 x 200 mm und RSE-<br />
644 600 x 400 x 400 mm. Das<br />
Modell HRE bietet eine wesentlich<br />
höhere Positioniergenauigkeit<br />
von ±0,02 mm und eine<br />
minimale Schrittweite von 0,025<br />
mm. Als Messaufnehmer lassen<br />
sich die unterschiedlichsten Sensoren<br />
verwenden, z.B. fürs Erfassen<br />
des E-Felds, des vertikalen<br />
und horizontalen H-Felds in den<br />
Frequenzbereichen von 9 kHz<br />
bzw. 30 MHz bis 3 oder 6 GHz.<br />
■ dataTec AG<br />
www.datatec.de<br />
Antennencharakterisierung im Ka-Band<br />
Kapteos hat im eigenen Haus<br />
eine außergewöhnliche und<br />
interessante Charakterisierung<br />
einer kleinen Hornantenne<br />
(11 x 16 mm) von 19<br />
bis 22 GHz durchgeführt. Die<br />
Ergebnisse werden in einem<br />
ausführlichen Anwendungsbericht<br />
noch in diesem Herbst<br />
veröffentlicht. Ähnliche Messungen<br />
können Kunden mit<br />
den Systemen von Kapteos<br />
für Frequenzen bis <strong>10</strong>0 GHz<br />
auch selbst durchführen. Kapteos<br />
zeigt hier Knowhow und<br />
Angebot in den Bereichen 5G,<br />
IoT, Kfz-Radar oder auch bei<br />
anderen Anwendungen in der<br />
Hochfrequenz.<br />
Zum Thema „Elektrische<br />
Diagnose von Hochspannungsfeldern“<br />
ist im September<br />
<strong>2019</strong>, KW 38 eine Roadshow<br />
mit den technischen<br />
Produktexperten von Kapteos<br />
in der Schweiz und am<br />
Bodensee geplant. Näheres<br />
erfahren Sie über www.emcoelektronik.de.<br />
■ EMCO Elektronik GmbH<br />
info@emco-elektronik.de<br />
www.emco-elektronik.de<br />
36 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
MMIC<br />
SPLITTER /COMBINERS<br />
up to 43.5 GHz<br />
THE WIDEST SURFACE MOUNT<br />
BANDWIDTHS IN THE INDUSTRY!<br />
Power handling up to 2.5W<br />
Insertion loss, 1.1 dB typ.<br />
Isolation, 20 dB<br />
www.minicircuits.com (718) 934-4500 sales@minicircuits.com<br />
596_Rev A_P<br />
DISTRIBUTORS<br />
596 Rev A_P.indd 1 6/11/19 2:36 PM
Messtechnik<br />
Oszilloskope der Spitzenklasse<br />
Mit der Hochleistungs-Digitaloszilloskop-Familie<br />
MSO8000<br />
stellte Rigol im Frühjahr eine<br />
signifikante Ergänzung zu seinem<br />
UltraVision-II-Oszilloskop-<br />
Portfolio vor, das ebenfalls den<br />
selbst entwickelten Chipset beinhaltet.<br />
Die Rigol Technologies<br />
EU GmbH teilte nun mit, dass<br />
die Geräte der Serie MSO8000<br />
uneingeschränkt lieferbar sind.<br />
Mit Standardbandbreiten von<br />
600 MHz, 1 und 2 GHz (für<br />
zwei Kanäle) sowie einer maximalen<br />
Abtastrate von <strong>10</strong> GS/s<br />
ist die MSO8000-Serie optimal<br />
geeignet für die schnelle<br />
Signalerfassung und -analyse.<br />
Zu den typischen Anwendungen<br />
gehören automatisierte Tests in<br />
Fabriken, Protokollanalysen für<br />
serielle Busse in der Fahrzeugelektronik,<br />
Messen elektronischer<br />
Schaltungen, Schaltleistungsmessungen<br />
und -analysen<br />
im Leistungsbereich und mehr.<br />
Alle Geräte verfügen über einen<br />
kapazitiven <strong>10</strong>,1-Zoll-Farb-<br />
Touchscreen mit 256 Intensitätsstufen<br />
und Farbtönen für<br />
eine präzise und klare Signaldarstellung.<br />
Für die Erfassung<br />
und Verarbeitung großer Datenmengen<br />
steht für alle Kanäle<br />
eine Speichertiefe von 500 MPts<br />
(Standard) zur Verfügung. Die<br />
Signalerfassungsrate von bis<br />
zu 600.000 Wfms/s ermöglicht<br />
die Echtzeit-Aufzeichnung und<br />
Wiedergabe von Signalen mit<br />
bis zu 450.000 Frames.<br />
Die MSO-Variante dieser Spitzen-Oszilloskope<br />
wurde auch um<br />
zusätzliche Funktionen erweitert.<br />
Die Instrumente verfügen über<br />
eine neue integrierte Messmethode<br />
mit Echtzeit-Augendiagramm und<br />
Jitter-Analysesoftware, wobei<br />
die Darstellung des Jitter-Trends<br />
speziell für die Digitale-Analyse<br />
hervorzuheben ist. Vielfältigste<br />
Trigger-, Mathematik- und Darstellmöglichkeiten<br />
(erweiterte FFT<br />
von 1 Mio. Punkten, Masken-Test<br />
und Power-Analyse) sowie eine<br />
integrierte Signalsuchfunktion<br />
sind wie alle üblichen Seriell-Bus-<br />
Protokollanalyse- und Triggerfunktionen<br />
erhältlich. Integriertes<br />
Voltmeter, Frequenzzähler und<br />
ein optionaler 2-Kanal-Arbiträr-<br />
Funktionsgenerator runden den<br />
Messumfang dieses 7-in-1-Geräts<br />
ab. Verschiedene Schnittstellen<br />
wie USB-Host, USB-Device,<br />
HDMI, LAN, USB-GPIB (Adapter)<br />
und Aux Out sind verfügbar.<br />
Als Besonderheit bietet Rigol<br />
sämtliche Erweiterungen, wie<br />
höhere Bandbreiten, MSO-Ready<br />
mit 16 digitalen Kanälen, serielles<br />
Decoding, Speichererweiterung<br />
und die 2-Kanal-Arb-<br />
Waveformgenerator-Funktionen<br />
per Software-Upgrade an. Das<br />
Risiko eines Fehlkaufes minimiert<br />
sich somit, denn es kann mit<br />
einer etwas kleineren Ausstattung<br />
begonnen und später den erweiterten<br />
oder anspruchsvolleren<br />
Messanforderungen im Labor<br />
angepasst werden. Außerdem<br />
erleichtert die 3-Jahre-Garantie<br />
den Umstieg von einem anderen<br />
Anbieter. Ein umfangreiches<br />
Zubehörprogramm von aktiven<br />
und passiven Tastköpfen, Hochspannungstastköpfen<br />
und 19-Zoll-<br />
Einbaurahmen, Software-Treibern<br />
für bekannte Pakete und Hochsprachen<br />
sowie die kostenlose<br />
UltraScope-Bediensoftware und<br />
ein Web Remote Control stehen<br />
ebenfalls zur Verfügung.<br />
■ Rigol Technologies Europe<br />
GmbH<br />
www.rigol.eu<br />
Neuer Hochfrequenz-Vektor-Signalgenerator<br />
Keysight Technologies kündigte den neuen<br />
Hochfrequenz-Vektor-Signalgenerator der<br />
CXG der X-Serie an, der hervorragende<br />
Leistungsmerkmale bietet, standardkonform<br />
ist und die Anforderungen von Ingenieuren<br />
erfüllt, die IoT- und Universal-<br />
Geräte entwickeln.<br />
Hintergrund: Ingenieure im Bereich Forschung<br />
und Entwicklung sowie in der<br />
Designvalidierung (DVT) für IoT- und<br />
Universal-Anwendungen müssen mit dem<br />
wachsenden Markt der Unterhaltungselektronik<br />
Schritt halten. Sie wünschen sich<br />
ein wirtschaftliches und vielseitiges Testund<br />
Messsystem, das mit einer Vielzahl<br />
von Elektronikgeräten der Konsumgüterindustrie<br />
umgehen kann und die erforderliche<br />
Leistungsfähigkeit bietet, um Empfängertests<br />
über verschiedene Wireless-<br />
Standards hinweg durchzuführen.<br />
Der neue CXG von Keysight ermöglicht<br />
es Ingenieuren, den Produktentwicklungszyklus<br />
zu beschleunigen, mehr Verlässlichkeit<br />
in der Designcharakterisierung<br />
mit der PathWave-Signalgenerierungs-<br />
Software von Keysight zu gewinnen und<br />
Budgeteinschränkungen einzuhalten, ohne<br />
die Fähigkeit zu beeinträchtigen, mit Qualitätssignalen<br />
zu testen.<br />
Zu den wichtigsten Funktionen des CXG-<br />
Signalgenerators von Keysight gehören:<br />
• Frequenzbereich von 9 kHz bis 3/6 GHz<br />
und bis zu 120 MHz HF-Modulationsbandbreite,<br />
die die meisten Testanforderungen<br />
für drahtlose Verbraucheranwendungen<br />
abdeckt<br />
• grundlegende parametrische Prüfung<br />
von Komponenten und Funktionsprüfung<br />
von Empfängern<br />
• Test von Geräten mit mehreren standardkonformen<br />
Vektorsignalen bei gleichzeitiger<br />
Reduzierung des Zeitaufwands für<br />
die Signalerstellung<br />
• Fehlerbehebung bei Komponenten<br />
innerhalb eines drahtlosen Kommunikationssystems<br />
unter Verwendung eines<br />
zuverlässigen Vektorsignalgenerators<br />
• Minimierung von Ausfallzeiten und<br />
Kosten durch Selbstwartungslösungen<br />
und kostengünstige Reparaturen<br />
■ Keysight Technologies<br />
www.keysight.com<br />
38 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
Messtechnik<br />
Analysatoren mit mehr Bandbreite und größerem<br />
Funktionsumfang<br />
Siglent Technologies hat die<br />
Serie der Spektrum- & Vektor-Netzwerkanalysatoren<br />
SVA<strong>10</strong>00X um ein Gerät mit<br />
3,2 GHz Bandbreite erweitert.<br />
Des Weiteren wird die bisher<br />
als Option verfügbare Vektor-<br />
Netzwerkanalyse-Funktion mit<br />
der Einführung des SVA<strong>10</strong>32X<br />
standardmäßig, d.h. ebenfalls<br />
im Modell SVA<strong>10</strong>15X, inkludiert<br />
sein. Der neueingeführte<br />
SVA<strong>10</strong>32X kann, wie sein kleiner<br />
Partner, zusätzlich noch<br />
mit weiteren Messfunktionen<br />
(SVA<strong>10</strong>00X-AMK) erweitert<br />
werden.Dieses Paket wurde<br />
mit zwei Messungen ergänzt.<br />
Neben den bisherigen Messungen<br />
der Kanalleistung (CP),<br />
Nachbarkanalleistung (ACPR),<br />
belegten Bandbreite (OBW)<br />
sowie neben TOI und Wasserfalldiagramm<br />
(Monitor) sind hier<br />
nun zusätzlich die Messung der<br />
Harmonischen und des Träger/<br />
Rausch-Verhältnisses (CNR)<br />
implementiert.<br />
Die weiterhin verfügbare EMV-<br />
Option bietet EMI-Filterbandbreiten<br />
von 200 Hz, 9 kHz, 120<br />
kHz und 1 MHz sowie den in<br />
CISPR definierten Quasi-Peak-<br />
Detektor. Zusätzlich besteht die<br />
Möglichkeit, den SVA mit einer<br />
Vektorsignalanalyse-Funktion<br />
für analoge und digitale Modulationen<br />
(SVA<strong>10</strong>00X-AMA/<br />
DMA) auszustatten. Hiermit<br />
kann z.B. der Betrag des Fehlervektors<br />
(EVM) von PSK, MSK<br />
oder QAM modulierten Signalen<br />
gemessen werden.<br />
In Kombination mit den sehr<br />
guten Basisspezifikationen<br />
(DANL -161 dBm/Hz, Leistung von -1<strong>10</strong> bis +18 dBm<br />
> Interne Bandbreite von 60 oder<br />
120 MHz<br />
> Hohe Amplitudengenauigkeit<br />
von ±0,6 dB<br />
> CW- oder Modulationssignale<br />
> I/Q-Modulator<br />
> Optional mit der Software<br />
SignalStudio von Keysight für eine<br />
Vielzahl standardisierter oder frei<br />
definierbarer Testsignale<br />
Mehr unter:<br />
> > > www.datatec.de/labor
Messtechnik<br />
Erweitertes Embedded Design & Debugging<br />
Die Rigol-MSO8000-Serie<br />
umfasst digitale Mixed-Signal-<br />
Oszilloskope der mittleren<br />
und oberen Preisklasse, die für<br />
Embedded-Design und Debugging<br />
entwickelt wurden. Jedes<br />
Gerät vereint bis zu sieben<br />
Instrumente: Digitaloszilloskop,<br />
16-Kanal-Logikanalysator<br />
(erfordert optionale RPL2316<br />
Logicprobe), Spektrumanalysator,<br />
Arbiträr-Signalgenerator<br />
(Option), sechsstelliges Digitalvoltmeter,<br />
Frequenzzähler und<br />
Totalisator sowie Protokollanalysator<br />
(Option).<br />
Bandbreite von bis zu<br />
2 GHz<br />
Die Geräte arbeiten mit einer<br />
Bandbreite von bis zu 2 GHz,<br />
einer Abtastrate von bis zu<br />
<strong>10</strong> GS/s und einer maximalen<br />
Speichertiefe von 500 Mpts.<br />
Damit bietet die MSO8000-<br />
Serie derzeit die wohl umfassendsten<br />
Analysefunktionen,<br />
den tiefsten Speicher und die<br />
höchste Abtastrate ihrer Klasse<br />
und ermöglicht so ein schnelles<br />
Überprüfen und Debuggen serieller<br />
Kommunikation. Komplexe<br />
Signale können bequem mithilfe<br />
von Echtzeit-Augendiagrammen<br />
und einer Jitter-Analyse-Software<br />
ausgewertet werden.<br />
Das Debuggen von Embedded-<br />
Kommunikation ist eine der<br />
häufigsten Aufgaben für Ingenieure<br />
im Elektronik-Design. Eine<br />
effiziente Analyse der seriellen<br />
Kommunikation erfordert mehr<br />
als nur einfaches Triggern und<br />
Decodieren, und dafür werden<br />
Geräte benötigt, die langfristige<br />
Signalqualitätsmerkmale wie Jitter-<br />
und Augenmuster testen. In<br />
einer Jitter-Analyse vergleicht<br />
das Oszilloskop die Zeitveränderungen<br />
zwischen tausenden<br />
von Taktübergängen. Dadurch<br />
ist es möglich, Zeitschwankungen<br />
unterhalb von <strong>10</strong>0 ps zu<br />
visualisieren und Änderungen<br />
im Takt über einen längeren<br />
Zeitraum zu verfolgen. Da die<br />
Taktgenauigkeit entscheidend<br />
für eine leistungsstarke digitale<br />
Datenübertragung ist und feinste<br />
Änderungen in der Taktfrequenz<br />
Auswirkungen auf die Fehlerraten<br />
und den Datendurchsatz<br />
haben, ist eine Visualisierung des<br />
Jitters von besonderer Bedeutung.<br />
Das Timing ist allerdings<br />
nur eins der Merkmale, die zur<br />
Gesamt-Signalqualität beitragen.<br />
Datenfehler in der Sender-Empfänger-Verbindung<br />
können auch<br />
wegen Problemen entstehen,<br />
die sich aus der Anpassung von<br />
Bandbreite, Erdung, Rauschen<br />
und Impedanz ergeben. Die beste<br />
Methode zur Visualisierung der<br />
ganzheitlichen Datensignalqualität<br />
ist der Test mithilfe des<br />
Augendiagramms. Dieses analysiert<br />
die Datenübertragung und<br />
richtet das Bit-Timing auf den<br />
wiederhergestellten Takt aus.<br />
Ein Oszilloskop wie das MSO<br />
8000 von Rigol, das Echtzeit-<br />
Augendiagramme ausgibt, eignet<br />
sich also bestens dafür, serielle<br />
Datenverbindungen zu validieren<br />
und zu debuggen, bei denen<br />
Durchsatz und Bitfehlerrate für<br />
die Systemleistung wichtig sind.<br />
Alle Geräte der Rigol-MSO8000-<br />
Serie basieren auf der hausintern<br />
entwickelten UltraVision-II-<br />
Technologie und sind mit einem<br />
kapazitiven Multitouchscreen<br />
(25,7 cm) sowie verschiedenen<br />
Schnittstellen wie USB-Host,<br />
USB-Device, USB-GPIB (Adapter),<br />
Ethernet/LAN/LXI, HDMI<br />
und Trig out ausgestattet. Erhältlich<br />
sind die Oszilloskope im<br />
Webshop unter www.meilhaus.<br />
de. Geliefert werden sie inklusive<br />
passiver Sonden. Auch die<br />
Mixed-Signal-Funktion ist automatisch<br />
enthalten (zur Umsetzung<br />
ist ein optionaler Logiktastkopf<br />
erforderlich).<br />
■ Meilhaus Electronic GmbH<br />
www.meilhaus.com<br />
Von ISS bis Deep Space -<br />
Faszination Weltraumfunk<br />
Aus dem Inhalt:<br />
• Das Dezibel in der<br />
Kommunikationstechnik<br />
• Das Dezibel und die-Antennen<br />
• Antennengewinn, Öffnungswinkel,<br />
Wirkfläche<br />
• EIRP – effektive Strahlungsleistung<br />
• Leistungsflussdichte, Empfänger-<br />
Eingangsleistung und Streckendämpfung<br />
• Dezibel-Anwendung beim Rauschen<br />
• Rauschbandbreite, Rauschmaß und<br />
Rauschtemperatur<br />
• Thermisches, elektronisches und<br />
kosmisches Rauschen<br />
• Streckenberechnung für geostationäre<br />
Satelliten<br />
• Weltraumfunk über kleine bis mittlere<br />
Entfernungen<br />
• Erde-Mond-Erde-Amateurfunk<br />
• Geostationäre und umlaufende<br />
Wettersatelliten<br />
• Antennen für den Wettersatelliten<br />
• Das „Satellitentelefon“ INMARSAT<br />
• Das Notrufsystem COSPAS-SARSAT<br />
• So kommuniziert die ISS<br />
Frank Sichla, 17,5 x 25,3 cm,<br />
92 S., 72 Abb., 2018, 14,80 €<br />
ISBN 978-3-88976-169-9<br />
44 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
Rohde & Schwarz gab die Zusammenarbeit<br />
mit Comprion, dem Spezialisten für Testlösungen<br />
im Mobilfunkbereich, bekannt.<br />
Es wird Anbietern von Telekommunikationslösungen<br />
ein Verfahren zum Testen von<br />
Remote SIM Provisioning (RSP) für Embedded<br />
UICCs (eSIMs, integrierte SIMs)<br />
zur Verfügung gestellt. Diese Tests sind für<br />
Anwendungen im Bereich Industry 4.0 und<br />
vernetzte Fahrzeuge gefordert. Die Testlösung<br />
basiert auf dem Comprion eUICC<br />
Profile Manager und einem R&S CMW500<br />
Mobile Communication Tester oder R&S<br />
CMW290 Functional Radio Communication<br />
Tester, der das Mobilfunknetz simuliert.<br />
Background: Ab 2020 ist RSP im Rahmen<br />
des Zertifizierungsprozesses für ERA-Glonass-Notrufsysteme<br />
verbindlich vorgeschrieben.<br />
Die Automobilindustrie treibt<br />
die Entwicklung vernetzter Fahrzeuge mit<br />
Funktionen wie eCall und V2X (Fahrzeugzu-X-Kommunikation)<br />
voran. Nun, da wir<br />
mit Industry 4.0 am Beginn einer weiteren<br />
industriellen Revolution stehen, steigert<br />
die wachsende Anzahl von Machine-to-<br />
Machine-Anwendungen die Nachfrage<br />
nach Funkmodulen zum Einsatz in Mobilfunknetzen<br />
als Voraussetzung für das Internet<br />
der Dinge.<br />
Messtechnik<br />
Testlösung für Remote-SIM-Provisioning von eSIMs<br />
Im Allgemeinen benötigt jedes Funkmodul<br />
für Mobilfunknetze eine Universal Integrated<br />
Circuit Card (UICC), besser bekannt als<br />
SIM-Karte, um sich in das jeweilige Netz<br />
einzubuchen. Befindet sich das Modul an<br />
einem abgesetzten Standort, z. B. in einer<br />
Windkraftanlage, kann ein Austausch der<br />
SIM-Karte problematisch sein. Die Embedded<br />
UICC (eUICC, integrierte UICC)<br />
oder Embedded SIM (eSIM) ist eine Weiterentwicklung<br />
der SIM-Karte, die speziell<br />
auf die Anforderungen der Miniaturisierung,<br />
Robustheit und Datensicherheit zugeschnitten<br />
ist. Dabei handelt es sich um einen Chip,<br />
der fest im Funkmodul verlötet ist und dessen<br />
Profildaten über das Mobilfunknetz modifiziert,<br />
aktualisiert oder gelöscht werden<br />
können. Konformitäts- und Interoperabilitätstests<br />
dieser elektronischen SIM-Karte<br />
sind zwingend vorgeschrieben, bevor sich<br />
Funkmodule in der Praxis einsetzen lassen.<br />
Die GSMA hat im Rahmen des GlobalPlatform<br />
Card Compliance Program eine Reihe<br />
von Tests definiert. Getestet wird dabei der<br />
eUICC selbst; das Modul, in dem er verbaut<br />
ist, wird nicht berücksichtigt. Mobilfunkbetreiber,<br />
Testhäuser und Gerätehersteller<br />
müssen jedoch sicherstellen, dass Aktualisierungen<br />
über Funk (Over the Air, OTA)<br />
auch dann funktionieren, wenn der eUICC<br />
fest im Modul verbaut ist. Dabei steht die<br />
Interoperabilität des Moduls mit dem eUICC<br />
im Vordergrund.<br />
RSP-Funktionalität wird für<br />
ERA-GLONASS-Notrufsystem<br />
verbindlich<br />
Neue Fahrzeuge, die in die Eurasische Wirtschaftsunion<br />
einschließlich Russland exportiert<br />
und dort zugelassen werden, müssen mit<br />
dem ERA-Glonass-Notrufsystem (entspricht<br />
europäischem eCall) ausgerüstet sein. Von<br />
2020 an gelten technische Richtlinien und<br />
Vorschriften für die Verifizierung der RSP-<br />
Fähigkeit der integrierten eSIM dieser Notrufsysteme<br />
(GOST 33470, Kapitel 9). Die<br />
Funktion Remote SIM Provisioning, also die<br />
Verwaltung integrierter eSIMs über Funk,<br />
wird daher verpflichtend und muss von der<br />
ERA-Glonass-Elektronik an Bord der Fahrzeuge<br />
unterstützt werden. Dies wiederum<br />
erfordert neue Testlösungen.<br />
Für die geforderten eSIM-OTA-Tests bieten<br />
die beiden Messtechnikspezialisten eine<br />
kombinierte Lösung. Die R&S CMW-Z<strong>10</strong><br />
Schirmkammer einschließlich Antennenkoppler<br />
vervollständigt die Hardware, sodass<br />
eine komplette Umgebung für die Simulation<br />
eines Mobilfunknetzes zur Verfügung<br />
steht. Damit kann die RSP-Funktionalität<br />
der eSIM mit der Testsoftware – dem COM-<br />
PRION eUICC Profile Manager – verifiziert<br />
werden. Ein erfolgreicher Abschluss<br />
der Tests belegt die Einhaltung der Technischen<br />
Spezifikation GSMA SGP.02, die<br />
für die Modulzertifizierung eines bordeigenen<br />
ERA-Glonass-Systems erforderlich ist.<br />
■ Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG<br />
www.rohde-schwarz.com<br />
Ihr Partner für<br />
EMV und HF<br />
Messtechnik-Systeme-Komponenten<br />
EMV-<br />
MESSTECHNIK<br />
Absorberräume, GTEM-Zellen<br />
Stromzangen, Feldsonden<br />
Störsimulatoren & ESD<br />
Leistungsverstärker<br />
Messempfänger<br />
Laborsoftware<br />
HF- & MIKROWELLEN-<br />
MESSTECHNIK<br />
Puls- & Signalgeneratoren<br />
GNSS - Simulation<br />
Netzwerkanalysatoren<br />
Leistungsmessköpfe<br />
Avionik - Prüfgeräte<br />
Funkmessplätze<br />
ANTENNEN-<br />
MESSTECHNIK<br />
Positionierer & Stative<br />
Wireless-Testsysteme<br />
Antennenmessplätze<br />
Antennen<br />
Absorber<br />
Software<br />
HF-KOMPONENTEN<br />
Abschlusswiderstände<br />
Adapter & HF-Kabel<br />
Dämpfungsglieder<br />
RF-over-Fiber<br />
Richtkoppler<br />
Kalibrierkits<br />
Verstärker<br />
Hohlleiter<br />
Schalter<br />
Tel. 089-895 565 0 * Fax 089-895 565 <strong>10</strong><br />
Email: info@emco-elektronik.de<br />
Internet: www.emco-elektronik.de<br />
hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong> 45<br />
45
Messtechnik<br />
Vollautomatisierte Emissionsmessungen mit<br />
Echtzeitverfahren<br />
Die Messempfänger TDEMI<br />
von Gauss Instruments mit<br />
ihrer hohen CISPR-konformen<br />
Echtzeitbandbreite beschleunigen<br />
Messungen erheblich und<br />
reduzieren die Messunsicherheit<br />
signifikant. Durch den zusätzlichen<br />
Einsatz der Automatisierungs-Software<br />
EMl64k von<br />
Gauss können die Prüfverfahren<br />
gemäß CISPR 16-2-3 für<br />
das FFT-basierende Messgerät<br />
gestaltet werden. Im Gegensatz<br />
zur alten Pre- und Final-Scan-<br />
Strategie wird damit die Prüfqualität<br />
deutlich erhöht und die<br />
Testzeit deutlich reduziert.<br />
Mit der Software EMl64k können<br />
Anwender vollständige<br />
Abstrahlcharakteristiken ihrer<br />
Prüflinge erstellen und abspeichern<br />
und so nachhaltige EMV-<br />
Messungen betreiben. Dies ermöglicht<br />
es beispielsweise, eine<br />
Datenbank zu erstellen, in der<br />
sich Abstrahlung, EMV-Maßnahmen,<br />
Gehäusekonstruktionen<br />
und viele weitere Informationen<br />
dokumentieren lassen. So können<br />
zukünftige Produkte von<br />
vornherein so gestaltet werden,<br />
dass eine Überschreitung von<br />
Grenzwerten unwahrscheinlich<br />
oder ganz vermieden wird.<br />
Dies spart Zeit und Geld in der<br />
Entwicklung und auch bei der<br />
Abnahme bzw. Marktzulassung.<br />
Der Einsatz der EMl64k ist<br />
natürlich nicht nur auf den<br />
C I S P R - A n w e n d u n g s f a l l<br />
beschränkt, sondern selbstverständlich<br />
für Messungen nach<br />
FCC und ANSI-Standards oder<br />
auch MIL-461 und DO-160-<br />
Standards anwendbar. TDEMI-<br />
Produktfamilien bieten für<br />
jede Anwendung die passende<br />
Lösung, von Pre-Compliance<br />
und mobilen Messempfängern<br />
bis zu anspruchsvollsten<br />
Highend-Lösungen mit bis zu<br />
685 MHz Echtzeitbandbreite,<br />
40 GHz Echtzeit-Scanning<br />
und niedrigstem Rauschboden.<br />
Durch den modularen Aufbau<br />
der TDEMI-Messempfänger<br />
wie auch der Automatisierungs-<br />
Software EMl64k ist eine nachträgliche<br />
Aufrüstung für beide<br />
jederzeit möglich.<br />
■ Gauss Instruments<br />
International GmbH<br />
www.gauss-instruments.com<br />
Fachbücher für die<br />
Praxis<br />
Dezibel-Praxis<br />
Richtig rechnen mit dB, dBm, dBµ,<br />
dBi, dBc und dBHz<br />
Frank Sichla, 17,5 x 25,5 cm, 94 S., 82 Abb.,<br />
zahlreiche Tabellen und Diagramme;120<br />
Aufgaben zur Selbstkontrolle, mit Lösungen.<br />
ISBN 978-88976-056-2, 2007, 12,80 €<br />
Art.-Nr.:118064<br />
Das Dezibel ist in der Nachrichtentechnik<br />
zwar fest etabliert, erscheint aber<br />
oft noch geheimnisvoll. Will man genauer<br />
wissen, was dahinter steckt, kann man<br />
zu mathematiklastigen und trockenen<br />
Lehrbüchern greifen. Darin stehen viele<br />
Dinge, die man in der Funkpraxis gar<br />
nicht braucht und die eher verwirren.<br />
Andererseits vermisst man gerade die<br />
„Spezialitäten“, denen man schon immer<br />
auf den Grund gehen wollte.<br />
Der Autor dieses Buches hat dieses<br />
Dilemma erkannt und bietet daher hier<br />
eine frische, leicht verständliche und<br />
mit 120 Aufgaben und Lösungen überaus<br />
praxisgerechte Präsentation des<br />
Verhältnismaßes „dB“ mit all seinen<br />
Facetten.<br />
Unser gesamtes Buchprogramm finden Sie unter www.beam-verlag.de<br />
oder bestellen Sie über info@beam-verlag.de<br />
46 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
Messtechnik<br />
EMV-Scanner wieder verfügbar<br />
dataTec AG<br />
www.datatec.de<br />
Die EMV-Scanner von vormals<br />
EMScan sind nun von YIC Technologies<br />
verfügbar. Die dataTec<br />
AG übernimmt exklusiv den Vertrieb<br />
in Deutschland, Österreich<br />
und Spanien. Das Messystem<br />
ist in der bisherigen Form und<br />
Performance gleich geblieben.<br />
Signalemissionen von Hochgeschwindigkeits-PCBs<br />
(>2<br />
GHz) stellen Design- und Entwicklungsingenieure<br />
vor eine<br />
große Herausforderung. Mit dem<br />
EMScanner von YIC Technologies<br />
lassen sich EMC- und EMIrelevante<br />
Signale in Frequenzbereichen<br />
zwischen 150 kHz bis<br />
8 GHz in Echtzeit visualisieren,<br />
um Signalemissionen nachzuweisen<br />
und deren Designursachen<br />
frühzeitig zu erkennen.<br />
Der EMScanner ist ein in sich<br />
geschlossenes Nahfeld-Scan-<br />
Gerät und kommt in Verbindung<br />
mit den Spektrumanalysatoren<br />
z.B. der X-Serien CXA, EXA<br />
oder der tragbaren FieldFox-<br />
Familie von Keysight zum Einsatz.<br />
Neu ist, dass alternativ<br />
zu einem separaten Spektrumanalysator<br />
auch der kompakte<br />
EMController, der die Ansteuerung<br />
des Scanner-Boards mit<br />
einem integriertem Spektrumanalysator<br />
verbindet, verfügbar<br />
sein wird. Der Anschluss an den<br />
PC erfolgt nur über ein LAN-<br />
Kabel. Die EMScanner-Software<br />
läuft bei beiden Varianten<br />
auf einem angeschlossenen PC.<br />
Der EMScanner ist in zwei Versionen<br />
erhältlich: 150 kHz bis 4<br />
GHz (EM4000) und 150 kHz bis<br />
8 GHz (EM8000). Ein Upgrade<br />
von 4 auf 8 GHz ist möglich.<br />
Der EMScanner bietet einzigartige<br />
Möglichkeiten für zuverlässige<br />
Pre- und Post-EMV-Konformitätstests.<br />
Während des<br />
Entwicklungsprozesses können<br />
unbeabsichtigte Störquellen auf<br />
Platinen detektiert werden, um<br />
unerwartete EMV-Testergebnisse<br />
zu vermeiden, damit die<br />
vorgeschriebenen Konformitätsprüfungen<br />
auf Anhieb bestanden<br />
werden können. Der EMScanner<br />
liefert zuverlässige, reproduzierbare<br />
Testergebnisse und kann<br />
Konstruktionsfehler innerhalb<br />
weniger Sekunden aufzeigen.<br />
Entsprechende Design-Änderungen,<br />
z.B. zusätzlich eingelötete<br />
Abblockkondensatoren<br />
und deren Wirksamkeit, sind in<br />
Echtzeit erkennbar.<br />
Eigenschaften/<br />
Steckbrief:<br />
• Echtzeitvisualisierung von<br />
Signalemissionen auf Platinen<br />
etc. innerhalb von Sekunden<br />
• Frequenzbereich 150 kHz bis<br />
4 bzw. 8 GHz (Upgrade von 4<br />
auf 8 GHz möglich)<br />
• konkrete, kosteneffiziente<br />
EMC/EMI-Überprüfung auf<br />
dem Labortisch<br />
• punktgenaue Problemidentifikation<br />
◄<br />
Multifunktionaler Handheld-Microwave-Analysator<br />
Der Ceyear 4958 ist ein Handheld-Microwave-Analysator,<br />
der verschiedene Funktionen<br />
vereint. Besonders hervorzuheben<br />
sind die standardmäßig integrierten Network-<br />
und Spectrum-Analyzer-Funktionen,<br />
die bei vergleichbaren Geräten<br />
ausschließlich als optionale Zusatzausstattung<br />
erworben werden können. Weitere<br />
Funktionen umfassen Kabel- und<br />
Antennen-SWR, DTF (Distance to Fault),<br />
Einfügedämpfung und Verstärkung, Spektrumanalyse<br />
und Leistungs-Management.<br />
Der Handheld-Microwave-Analysator<br />
4958 lässt sich mit einem Akku betreiben<br />
und ist somit bestens für den mobilen<br />
Einsatz im Feld geeignet. Anwendungsgebiete<br />
sind beispielsweise Installation<br />
und Inbetriebnahme, Performance-Tests<br />
oder auch Routine- und Notfallwartung.<br />
Der Frequenzbereich des Geräts liegt bei<br />
1 MHz bis 20 GHz. Das 17,8 cm große<br />
True-Color-TFT-LCD ist auch bei direktem<br />
Sonnenlicht gut lesbar.<br />
Der Microwave-Analysator 4958 von<br />
Ceyear ist ein tragbares Hochleistungsgerät<br />
mit verschiedenen Messbetriebsarten:<br />
Kabel- und Antennentest (Rückflussdämpfung,<br />
DTF etc.), Netzwerkanalyse<br />
für den Test aller S-Parameter (verschiedene<br />
Anzeige-Darstellungstypen), Spektrumanalysator<br />
(Kanalleistung, belegte<br />
Bandbreite etc.), Leistungsüberwachung/<br />
Messung (optional), Vektor-Spannungsmessung<br />
(optional), USB-Leistungsmessung<br />
(optional). Kabel- und Antennentests<br />
ebenso wie Netzwerkanalyse decken einen<br />
Frequenzbereich von 1 MHz bis 20 GHz<br />
ab, und zwar mit einer Frequenztoleranz<br />
von ±<strong>10</strong> -6 und einer Auflösung von <strong>10</strong> Hz.<br />
Spektrumanalysen decken einen Frequenzbereich<br />
von <strong>10</strong>0 kHz bis 20 GHz mit einem<br />
Seitenbandrauschen von -<strong>10</strong>5 dBc/Hz bei<br />
1 MHz (1-GHz-Träger) ab.<br />
Der Handheld-Microwave-Analysator ist<br />
mit drei N-Buchsen (Test-Interface Kabel<br />
und Antenne, Test-Interface VNA, Test-<br />
Interface Spektrumanalyse), zwei Schnittstellen<br />
(USB, Ethernet/LAN) und einer<br />
integrierten Luftkühlung ausgestattet.<br />
■ Meilhaus Electronic GmbH<br />
www.meilhaus.com<br />
hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong> 47
Mikrowellen-Komponenten<br />
Hochleistungs-Zweikanal-Drehkupplung<br />
in WR-28-Hohlleiterausführung<br />
Globes Elektronik<br />
GmbH & Co. KG<br />
www.globes.de<br />
Die neue zweikanalige Mikrowellen-Drehkupplung<br />
von Link Microtek (Vertrieb:<br />
Globes) ist das Schlüsselelement im Ka-<br />
Band-Satelliten-on-the-Move-Antennensystem<br />
(SOTM) von ADS International.<br />
Komplett in Europa entwickelt und gefertigt,<br />
unterliegt sie nicht den Einschränkungen<br />
nach ITAR/EAR.<br />
Zweikanalige Mikrowellen-<br />
Drehdurchführung<br />
Im SOTM-Antennensystem spielt die zweikanalige<br />
Mikrowellen-Drehdurchführung<br />
von Link Microtek eine wichtigste Rolle<br />
zur Verringerung der Bauteilzahl und zur<br />
Einsparung von Platz und Gewicht bei den<br />
kompakten Antennen, wie sie in Ka-Band-<br />
Kommunikationssystemen mit hohen Datenraten<br />
eingesetzt werden. Im SOTM-Betrieb<br />
arbeiten Antennen in der stabilisierten Antennenplattform<br />
von ADS International. Das<br />
ADS-System wird typischerweise auf kommerziellen<br />
oder militärischen luftgestützten<br />
Systemen wie z.B. Satelliten-Kommunikationsanlagen<br />
in unbemannten Luftfahrzeugen<br />
montiert. Der niedrige Radom enthält<br />
ein flaches 4-Port-Breitband-Hohlleiter-<br />
Antennenarray zusammen mit den zugehörigen<br />
Komponenten. Das System arbeitet<br />
mit zweifach zirkularer Polarisation empfangsmäßig<br />
zwischen 19,2 und 21,2 GHz,<br />
sendeseitig auf 29 bis 31 GHz.<br />
Wichtig für den reibungslosen Betrieb des<br />
ADS-Antennensystems sind die beiden zweikanaligen<br />
Drehkupplungen: eine für Azimut<br />
und eine für Elevation. Damit wird die<br />
HF-Übertragung zwischen dem statischen<br />
Teil und dem rotierenden Teil zuverlässig<br />
sichergestellt. Das Sendesignal wird direkt<br />
mittels Hohlleiter zur Antenne übertragen,<br />
was die Verluste minimiert.<br />
Verlustarmer Sendekanal<br />
Der zentrale, verlustarme Sendekanal in<br />
WR28-Hohlleiter hat einen Frequenzbereich<br />
von 29 bis 31 GHz, eine mittlere Nennbelastbarkeit<br />
von über 50 W, eine typische<br />
Einfügungsdämpfung von gerade einmal<br />
0,5 dB und ein maximales SWR von 1,7. Im<br />
Sendekanal werden rechtwinklige Hohlleiterkrümmer<br />
verwendet, um weiteren Platz<br />
einzusparen.<br />
SMA-Empfangskanal<br />
Der koaxiale SMA-Empfangskanal kann<br />
Frequenzen bis 3 GHz bei einer mittleren<br />
Mikrowellenleistung von 1 W übertragen;<br />
sein SWR und seine Einfügungsdämpfung<br />
sind mit typisch 1,5 beziehungsweise 0,25<br />
dB spezifiziert. Mit einem hohen Nennstrom<br />
von 2 A bei 24 V DC kann die Einheit sowohl<br />
den Antennen-LNB als auch Servomotoren<br />
speisen, ohne dass dafür zusätzliche Schleifringe<br />
benötigt werden. ◄<br />
Fachbücher für die Praxis<br />
Hochfrequenz-<br />
Transistorpraxis<br />
Schaltungstechnik, Einsatzprinzipien, Typen und<br />
Applikationen<br />
Feldeffekttransistoren im HF-Bereich, indem es die<br />
Schaltungstechnik praxisorientiert erläutert und mit<br />
einer Fülle von ausgewählten Applikationsschaltungen<br />
für Einsteiger als auch erfahrene Praktiker illustriert.<br />
Aus dem Inhalt:<br />
Frank Sichla, 17,5 x 25,5 cm, 278 Seiten,<br />
• Bipolartransistoren<br />
zahlr. Abb. und Tabellen ISBN 978-3-88976-153-8, • Die „Bipo“-Grundschaltungen<br />
beam-Verlag 2008, 24,- €<br />
• Die beliebtesten Schaltungstricks<br />
Art.-Nr.:118070<br />
• „Bipo“-Leistungsverstärker<br />
Obwohl heute integrierte Schaltungen die Elektronik • FETs im Überblick<br />
dominieren, haben diskrete Transistoren besonders im • FET-Grundschaltungen<br />
HF-Bereich noch immer hohe Bedeutung, denn es gibt • SFETs, MESFETs und Dualgate-MOSFETs<br />
einfach zu viele Problemstellungen, für die einzig und • Die Welt der Power-MOSFETs<br />
allein sie die optimale Lösung darstellen.<br />
• Rund um die Kühlung<br />
• Transistorschaltungen richtig aufbauen<br />
Diskrete Transistoren sind keineswegs „out“, sondern<br />
• Kleinsignal-Verstärkerschaltungen<br />
machen nach wie vor Fortschritte. Mit neusten Technologien<br />
werden immer höhere Frequenzen erschlossen<br />
• HF-Leistungsverstärker<br />
• Oszillatorschaltungen<br />
sowie erstaunlich geringe Rauschfaktoren erzielt.<br />
• Senderschaltungen<br />
Dieses Buch beschreibt die Anwendung der Bipolar- und • Mess- und Prüftechnik<br />
48 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong><br />
Unser gesamtes Buchprogramm finden Sie unter www.beam-verlag.de<br />
oder bestellen Sie über info@beam-verlag.de
PASSIVE PRODUCTS<br />
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up to<br />
65 GHz<br />
Adapters •Attenuators •Couplers<br />
DC Blocks •Splitters •Terminations<br />
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593_PassiveProducts_revOrig_P show.indd 1<br />
DISTRIBUTORS<br />
7/17/19 3:50 PM
Funkchips und -module<br />
Funkmodule nutzen 868 MHz für<br />
Sigfox und Nahfunk<br />
Hosting und Frontend-Entwicklung<br />
für Kundenlösungen<br />
sind durch kompetente Partner<br />
ebenfalls verfügbar. Eine duale<br />
Nutzung der Sigfox-Module mit<br />
Shortrange-FSK und Longrange-<br />
Sigfox-Kommunikation ist im<br />
Wechselbetrieb möglich.<br />
Die Sigfox Module Sigfox-Modi<br />
werden bereits in ersten nationalen<br />
und internationalen Pilotprojekten<br />
aus den Bereichen<br />
Agrarmonitoring, Anlagenmonitoring<br />
und Assettracking eingesetzt.<br />
Eine autonome Komplett-<br />
Demo mit relevanten Sensoren<br />
für eine Vorführung bei Arrow-<br />
Kunden durch deren FAEs ist in<br />
Prototypen verfügbar.<br />
Agrarmonitoring<br />
Im Bereich Agrar oder anderen<br />
stationären Versorgungsanlagen,<br />
wo heute oft Menschen entsprechende<br />
Ventile manuell öffnen<br />
und schließen müssen, werden<br />
diese Vorgänge oft vergessen<br />
oder nicht zeitgerecht ausgeführt.<br />
Dies führt entweder zu<br />
Fehlfunktionen oder zu unnötigen<br />
Kosten durch erhöhte Verbräuche<br />
u.ä. Im Agrarsektor ist<br />
dies z.B. die Bewässerung von<br />
Feldern, die bei falscher Wasserzufuhr<br />
das Pflanzwachstum<br />
negativ beeinträchtigen und<br />
auch zu Kosten wegen erhöhtem<br />
Wasserverbrauch führen können.<br />
Hier können mit den Modulen<br />
Druckmonitore entwickelt werden,<br />
die den Wasserdruck in den<br />
Bewässerungsleitungen beobachten<br />
und per Sigfox an den<br />
Landwirt rückmelden. Bewässerungszeiten<br />
können somit erfasst<br />
werden und Abschätzungen über<br />
Wasserverbrauch, Verstopfungen<br />
etc. getroffen werden. Eine analoge<br />
Nutzung lässt sich auch für<br />
für andere Versorgungssysteme<br />
oder z.B. auch Schneekanonen<br />
umsetzen.<br />
Die Serienproduktion der<br />
Sigfox-zertifizierten Module<br />
Sigfox-Modi von XoverIoT,<br />
einem Sigfox-Partner mit Sitz in<br />
Rosenheim, ist erfolgreich angelaufen<br />
und die Module können<br />
über Arrow bestellt werden. Sie<br />
kommen immer dann zum Einsatz,<br />
wenn Nachrichten sowohl<br />
über das 0G-Netz von Sigfox<br />
als auch Nahfunk abgesetzt werden<br />
sollen.<br />
Der Vorteil der Sigfox-Modi-<br />
Module besteht darin, dass sie<br />
für beide Übertragungskanäle<br />
das 868-MHz-Band nutzen. Mit<br />
nur einem Transceiver können<br />
sie fallgerecht Daten und Steuerbefehle<br />
lokal oder in Richtung<br />
Cloud übermitteln. Das zum<br />
Einsatz kommende proprietäre<br />
868-MHz-Nahfunkprotokoll hat<br />
eine Freiland-Reichweite von<br />
rund 50 m. Typische Anwendungsfälle<br />
sind das Assettracking<br />
mit standortspezifischer<br />
Wahl des Übertragungskanals<br />
sowie komplementäre Systeme<br />
wie Bewässerungssensoren,<br />
die einerseits lokal in Richtung<br />
Bewässerungssteuerungen und<br />
andererseits direkt in Richtung<br />
der Überwachungs- und Maintenance-Cloud<br />
funken sollen.<br />
Weitere Anwendungsbereiche<br />
sind Gateways, die lokal Daten<br />
sammeln und über Sigfox an zentrale<br />
Clouds übertragen.<br />
Die Sigfox-zertifizierten Module<br />
Sigfox-Modi-C mit Chip-<br />
Antenne und Sigfox-Modi-E<br />
mit U.FL-Buchse für externe<br />
Antenne weisen folgende Kennzeichen<br />
auf:<br />
• Sie basieren auf dem Chipsatz<br />
von STMicroelectronics<br />
mit dem µC STM32L051K8,<br />
dem 868-MHz-Transceivcer<br />
S2-LPQTR und dem Balun<br />
BALF-SPI2-01D3.<br />
• Sie haben eine kompakte<br />
Bauweise (37,6 x 15 x 3,8<br />
mm) und sind für Lowpower-<br />
Anwendungen (Tx/Rx: 24mA<br />
@ 3 V) im Temperaturbereich<br />
-20 bis +85 °C ausgelegt. Varianten<br />
für den erweiterten Temperaturbereich<br />
-40 bis +<strong>10</strong>5 °C<br />
sind auf Anfrage möglich.<br />
• Sie sind durch ein erprobtes<br />
AT-Command-Set (via UART)<br />
einfach integrierbar und als<br />
Technologiebasis für Kundenprojekte<br />
verfügbar; dies<br />
gilt auch für proprietäre Sub-<br />
GHz-Protokolle.<br />
• Die Module werden von mehreren<br />
XoverIoT-Development-<br />
Kits unterstützt und gewährleisten<br />
eine schnelle Endproduktentwicklung.<br />
Kunden<br />
haben die Wahl zwischen<br />
einem USB Dongle, einem<br />
ST-Nucleo/Arduino-Dev-Kit<br />
sowie einer MikroBus-Plattform.<br />
• Application-Software lässt<br />
sich für kundenspezifische<br />
Projekte direkt auf dem vorhandenen<br />
ARM-Microcontroller<br />
STM32L051K8 (64 kB<br />
Flash) integrieren.<br />
Neben der reinen Produktlösung<br />
bietet XoverIoT im Arrow-Partnernetzwerk<br />
auch zusätzliche<br />
Engineering-Dienstleistungen<br />
für Design-in, Antennen-Design,<br />
Zulassungsunterstützung und<br />
FW-Anpassungen. Cloud,<br />
Service-Verbesserung<br />
Viele vor Ort mit 868-MHz-Nahfunk<br />
vernetzte Geräte sammeln<br />
Fehler in internen Speichern, die<br />
50 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
Funkchips- und module<br />
WLAN/Bluetooth-Kombimodul<br />
Die HY-Line Communication<br />
Products GmbH bietet<br />
802.11ac/a/b/g/n-WLAN-<br />
D u a l b a n d - M o d u l e v o n<br />
Advantech mit miniPCI-Eoder<br />
M.2-Formfaktor. Die<br />
integrierten Funkmodule eignen<br />
sich hervorragend für die<br />
Multi-Bus-Schnittstelle unter<br />
verschiedenen Betriebssystemen.<br />
Das EWM-W195 basiert auf<br />
dem Formfaktor M.2 2230 und<br />
einer A-E Key Card und arbeitet<br />
im industriellen Temperaturbereich<br />
von -40 bis +85 °C.<br />
Eine weitere Besonderheit ist<br />
u.a. die Unterstützung von<br />
Windows-Betriebssystemen,<br />
für die entsprechende Treiber<br />
zur Verfügung stehen. Weitere<br />
Kennzeichen sind die Schnittstellen<br />
für WiFi: PCI-E und<br />
Bluetooth: USB, das Betriebssystem<br />
Windows 7/8.x/<strong>10</strong><br />
sowie neben IEEE 802.11<br />
ac/a/b/g/n der Standard Bluetooth<br />
4.2 HS. Weitere Informationen<br />
unter www.hy-line.de/<br />
advantech/EWM-W195.<br />
■ HY-Line Communication<br />
Products GmbH<br />
www.hy-line.de<br />
dem Service aber erst zur Verfügung<br />
stehen, wenn das Gerät<br />
eingeschickt wurde oder der Servicetechniker<br />
vor Ort ist. Wenn<br />
der Service nicht das passende<br />
Ersatzteil dabei hat, so kommt<br />
es zu Folgekosten, die je nach<br />
Situation der Kunde, oder der<br />
Hersteller zu tragen hat. Dies<br />
kann vermieden bzw. verbessert<br />
werden, wenn das Gerät<br />
den erkannten Fehler per Sigfox<br />
bereits an den Herstellerservice<br />
übermittelt und so ein entsprechender<br />
Service-Einsatz entweder<br />
vermieden oder optimiert<br />
werden kann, indem die passenden<br />
Ersatzteile bereits mitgeführt<br />
werden. Das XoverIoT<br />
Modul ist dafür ausgelegt, möglichst<br />
einfach und schnell in die<br />
Kundengeräte integriert werden<br />
zu können, um so diese Funktionalität<br />
bei geringen Hardwarekosten<br />
zu erreichen. XoverIoT<br />
bietet dazu auch die passenden<br />
Engineering-Service an.<br />
Sigfox Germany GmbH<br />
www.sigfox.com<br />
Bluetooth-5.0-<br />
Lowpower-Modul<br />
mit integrierter<br />
NFC-Funktion<br />
Das BlueMod + S50 von Telit ist<br />
ein Bluetooth-5.0-qualifiziertes<br />
Singlemode-Modul, das einen<br />
hohen Durchsatz von bis zu 720<br />
kbit/s bei sehr geringem Stromverbrauch<br />
bietet. Das Modul verfügt<br />
über eine integrierte NFC-<br />
Funktion (Near Field Communication)<br />
und unterstützt die<br />
meisten GATT-basierten Clientund<br />
Server-Profile. Es bietet<br />
eine zuverlässige Reichweite<br />
von mehr als 800 m (250 m mit<br />
einem Android-Telefon oder<br />
iPhone).<br />
Dieses RED-, FCC- und IC-zertifizierte<br />
Modul ist in einem 17<br />
x <strong>10</strong> x 2,6 mm großen Gehäuse<br />
für die Oberflächenmontage<br />
erhältlich und eignet sich hervorragend<br />
für die Bereiche Heimautomation,<br />
Gesundheitswesen,<br />
Telematik, Asset Management,<br />
Router und Gateways, Einzelhandel<br />
und Smart Cities.<br />
Weitere Produktdetails:<br />
• Frequenz: 2,4 bis 2,48 GHz<br />
• Versorgungsspannung:<br />
1,7 bis 3,6 V<br />
• Strom: 5.3 mA<br />
• Ausgangsleistung: 5 dBm<br />
■ Telit Communications<br />
www.telit.com<br />
X-Band-Quad-Sendeempfangsmodul<br />
Die Quad-Transmit/Receive-Module<br />
(QTRM) von API Technologies für<br />
AESA/E-Scan-Radaranwendungen bieten<br />
Systemintegratoren und Generalunternehmern<br />
eine einzigartige und innovative<br />
Möglichkeit für eine leistungsstarke<br />
Sende-/Empfangslösung für die Entwicklung<br />
eines aktiven Antennenarrays für<br />
Systeme und Subsysteme.<br />
Um die Integration zu vereinfachen und die<br />
Entwicklungszeit bis zur Markteinführung<br />
zu verkürzen, hat API einen Ansatz entwickelt,<br />
der eine LRU (Line Replaceable<br />
Unit) für die AESA-AAAU-Plattformen<br />
(Active Antenna Array Unit) unterstützt.<br />
diese Unterstützung reicht von der Systemintegration<br />
bis zur First-Line-Reparatur<br />
und reduzierten u.a. die Betriebskosten.<br />
Diese Lösung hat sich bewährt und ist<br />
bereits ein X-Band-TRM der vierten Generation.<br />
Solche Quad-T/R-Module bilden<br />
gemeinsame Bausteine für E-Scan- und<br />
AESA-Radarsystemlösungen.<br />
■ API Technologies<br />
www.api.com<br />
hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong> 51
Funkchips und -module<br />
ROM-basiertes GNSS-Modul für Tracking- und<br />
Navigations-Applikationen<br />
STMicroelectronics hat sein<br />
Angebot an GNSS-Produkten<br />
um das ROM-basierte Modul<br />
Teseo-LIV3R erweitert. Das<br />
zu einem wettbewerbsfähigen<br />
Preis angebotene Modul wartet<br />
für kostenbewusste Trackingund<br />
Navigations-Geräte mit der<br />
Eignung für sämtliche GNSS-<br />
Algorithmen von ST auf.<br />
Das neue GNSS-Modul von ST<br />
bietet Wegstreckenzähler-Funktionalität<br />
mit drei Kurzzeitzählern<br />
und einer Alarmfunktion<br />
bei Erreichen einer bestimmten<br />
Entfernung, ergänzt durch Geofencing-Funktionen<br />
mit bis zu<br />
acht konfigurierbaren Umkreisen<br />
und Alarm bei Grenzüberschreitung.<br />
Unterstützung für Real-<br />
Time Assisted GNSS mit freiem<br />
Serverzugriff bietet die Gewähr<br />
für die unterbrechungsfreie Verfügbarkeit<br />
von Positionsdaten<br />
im Interesse einer verlässlichen<br />
Navigation.<br />
Die simultane Verfolgung von<br />
GPS-, Glonass-, Beidou- und<br />
QZSS-Satelliten mit Satellite-<br />
Based Augmentation System<br />
(S-BAS) und RTCM1 V3.1 (differenzielle<br />
Ortung) bürgen für<br />
eine ausgezeichnete Genauigkeit<br />
bis auf 1,5 m (50 % CEP2).<br />
Die Tracking-Empfindlichkeit<br />
von -163 dBm und eine Timeto-First-Fix<br />
von unter einer<br />
Sekunde ergeben außerdem ein<br />
hohes Performance-Niveau für<br />
anspruchsvolle Anwendungen.<br />
Das einfach anzuwendende<br />
Modul reagiert auf proprietäre<br />
NMEA3-Befehle.<br />
Mit einer abhängig von der<br />
Genauigkeit, der durchschnittlichen<br />
Stromaufnahme und der<br />
Häufigkeit der Positionsbestimmungen<br />
variierenden Leistungsaufnahme,<br />
einem Standby-<br />
Modus mit RTC-Backup, einer<br />
Stromaufnahme von unter 15 µA<br />
und Unterstützung für mehrere<br />
Low-Power-Betriebsarten ist der<br />
Teseo-LIV3R die erste Wahl für<br />
Anwendungen, die sparsam mit<br />
der Batteriekapazität umgehen<br />
müssen.<br />
Zu den Lowpower-Modi gehören<br />
ein Continuous-Fix-Modus<br />
mit adaptiven und stromsparenden<br />
getakteten Betriebsarten,<br />
ein Periodic-Fix-Modus nur mit<br />
GPS-Ortung sowie ein Fix-on-<br />
Demand-Modus, in dem sich der<br />
Baustein permanent im Standby-<br />
Status befindet.<br />
Um die Entwicklung neuer Produkte<br />
zu vereinfachen und zu<br />
beschleunigen, besitzt das Modul<br />
die FCC-Zertifizierung und wird<br />
vom STM32 Open Development<br />
Environment unterstützt.<br />
STM32-Applikationen für fortschrittliche<br />
Geolocation-Funktionen,<br />
Smart Tacking und Server-<br />
Assisted GNSS sind verfügbar,<br />
und das Erweiterungs-Board<br />
X-Nucleo-GNSS1A1 dient mit<br />
seiner Hardware als Starthilfe.<br />
Das PC-Tool Teseo Suite leistet<br />
Hilfestellung beim Konfigurieren<br />
der Einstellungen und<br />
der Feinabstimmung der Performance.<br />
Entwickler können<br />
außerdem der ST GNSS Community<br />
beitreten, um Informationen<br />
auszutauschen und ihre<br />
Kenntnisse auf dem Gebiet zu<br />
erweitern.<br />
■ STMicroelectronics<br />
www.st.com<br />
Fachbücher für die<br />
Praxis<br />
Digitale Oszilloskope<br />
Der Weg zum<br />
professionellen<br />
Messen<br />
Joachim Müller<br />
Format 21 x 28 cm, Broschur, 388 Seiten,<br />
ISBN 978-3-88976-168-2<br />
beam-Verlag 2017, 47,90 €<br />
Ein Blick in den Inhalt zeigt, in welcher Breite das<br />
Thema behandelt wird:<br />
• Verbindung zum Messobjekt über passive und<br />
aktive Messköpfe<br />
• Das Vertikalsystem – Frontend und Analog-<br />
Digital-Converter<br />
• Das Horizontalsystem – Sampling und Akquisition<br />
• Trigger-System<br />
• Frequenzanalyse-Funktion – FFT<br />
• Praxis-Demonstationen: Untersuchung von<br />
Taktsignalen, Demonstration Aliasing, Einfluss<br />
der Tastkopfimpedanz<br />
• Einstellungen der Dezimation, Rekonstruktion,<br />
Interpolation<br />
• Die „Sünden“ beim Masseanschluss<br />
• EMV-Messung an einem Schaltnetzteil<br />
• Messung der Kanalleistung<br />
Weitere Themen für die praktischen Anwendungs-Demos<br />
sind u.a.: Abgleich passiver<br />
Tastköpfe, Demonstration der Blindzeit, Demonstration<br />
FFT, Ratgeber Spektrumdarstellung,<br />
Dezimation, Interpolation, Samplerate, Ratgeber:<br />
Gekonnt triggern.<br />
Im Anhang des Werks findet sich eine umfassende<br />
Zusammenstellung der verwendeten<br />
Formeln und Diagramme.<br />
Unser gesamtes Buchprogramm finden Sie unter www.beam-verlag.de<br />
oder Sie bestellen über info@beam-verlag.de<br />
52 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
Verstärker<br />
HF-Leistungsverstärker bieten modernste<br />
Lösungen für den digitalen Rundfunk<br />
Bild 4: UWD-Doherty mit BLF888E (Quelle: Ampleon)<br />
Bild 5: UWD-Doherty mit BLF989E (Quelle: Ampleon)<br />
Dieser Artikel<br />
erläutert die aktuellen<br />
Markttrends<br />
ausführlicher<br />
und analysiert die<br />
technischen Folgen<br />
dieser Veränderungen<br />
sowie einige der<br />
Herausforderungen und<br />
verfügbaren Lösungen<br />
für die Entwickler<br />
leistungsstarker,<br />
hocheffizienter<br />
HF-Leistungsverstärker<br />
für den digitalen<br />
Rundfunk.<br />
Co-Autoren:<br />
Alan Hutton – Director<br />
Distribution Sales Manager<br />
Walter Sneijers – Senior<br />
Principal Engineer<br />
Applications<br />
Herm Titulaer – Senior<br />
Director Program<br />
Management<br />
Houssem Schuick – Senior<br />
Director Marketing, Ampleon<br />
Ampleon<br />
www.ampleon.com<br />
Die Rundfunkbranche befindet<br />
sich derzeit in einem tiefgreifenden<br />
Wandel. Die Einführung<br />
von Sendern für DVB-T2 (Digital<br />
Video Broadcasting, Second<br />
Generation Terrestrial) schreitet<br />
in ganz Europa fort. In den USA<br />
hat die Federal Communications<br />
Commission (FCC) auf die Verknappung<br />
von Frequenzbändern<br />
aufgrund der 5G-Einführung<br />
reagiert: Sie hat eine „Neuzuteilung“<br />
von Frequenzbereichen<br />
angestoßen und Rundfunkanstalten<br />
gezwungen, die Übertragungskanäle<br />
zu wechseln.<br />
Während dessen erneuert ein<br />
Großteil der betroffenen Rundfunkanstalten<br />
angesichts der<br />
bevorstehenden Einführung des<br />
neuen Standards ATSC-3.0 ihre<br />
Transmitter, indem sie zu neuen<br />
Kanälen wechseln. Dadurch<br />
bewältigen sie mehrere Veränderungen<br />
gleichzeitig und stellen<br />
zudem sicher, dass die Kunden<br />
nicht wiederholt Sendersuchläufe<br />
durchführen müssen.<br />
Durch diese Veränderungen wird<br />
in den nächsten Jahren die Nachfrage<br />
nach hochleistungsfähigen,<br />
noch effizienteren Transmittern<br />
steigen. HF-Leistungsverstärker<br />
sind wichtige Komponenten in<br />
Systemen für die Rundfunkübertragung,<br />
denn die Kosten<br />
der Rundfunkbetreiber hängen<br />
von Leistungsverstärkern ab, die<br />
über das gesamte UHF-Rundfunkspektrum<br />
effizient betrieben<br />
werden können.<br />
Aktuelle Entwicklung<br />
Drei wichtige Faktoren treiben<br />
derzeit den Wandel in der weltweiten<br />
Rundfunkbranche voran:<br />
• die laufende Einführung von<br />
DVB-T2<br />
• das Aufkommen von ATSC-3.0<br />
• die „Neuzuteilung“ der Frequenzbereiche<br />
für Fernsehsender<br />
in den USA und in Zukunft<br />
möglicherweise auch in anderen<br />
Regionen.<br />
Zu DVB-T2: Das European Telecommunications<br />
Standards Institute<br />
hat eine Reihe von Standards<br />
für den digitalen Rundfunk verabschiedet.<br />
Die 1997 veröffentlichte<br />
Spezifikation des DVB-T-<br />
Standards (Digital Video Broadcast<br />
–Terrestrial) wurde weltweit<br />
großflächig eingeführt und führte<br />
in vielen Ländern zur Abschaltung<br />
analoger Sender. Aufgrund<br />
der drohenden Verknappung des<br />
Frequenzspektrums in Europa<br />
gab der DVB den überarbeiten<br />
DVB-T2-Standard heraus, der<br />
eine effizientere Nutzung der<br />
Frequenzbereiche ermöglicht.<br />
Durch orthogonales Frequenzmultiplexverfahren<br />
(OFDM)<br />
mit einer großen Anzahl an<br />
Subträgern ist der DVB-T2 ein<br />
sehr flexibler Standard. Er bietet<br />
zudem den Vorteil, dass die<br />
Wiederverwendung bestehender<br />
Antennen möglich ist. Der<br />
ursprünglich 2009 veröffentlichte<br />
DVB-T2-Standard wurde<br />
bis zum Jahr 2014 in mehr als<br />
zwölf Ländern eingeführt. Das<br />
Marktforschungsinstitut Dataxis<br />
geht davon aus, dass 72%<br />
der europäischen Haushalte bis<br />
zum Jahr 2022 Zugang zu DVB-<br />
T2-basierten Ausstrahlungen<br />
haben werden.<br />
Zu ATSC-3.0: Im Januar 2018<br />
kündigte das Advanced Television<br />
Systems Committee (ATSC)<br />
die Veröffentlichung von ATSC<br />
3.0 an, einer Reihe von Standards<br />
für den digitalen Rundfunk. Dies<br />
ist ein weiterer wichtiger Meilenstein<br />
bei der Entwicklung von<br />
Systemen für den Fernsehrundfunk.<br />
ATSC 3.0 umfasst etwa<br />
20 Standards, die neue Technologien<br />
unterstützen, beispielsweise<br />
HEVC für Videokanäle<br />
von bis zu 2160p-4K-Auflösung<br />
mit 120 Bildern pro Sekunde,<br />
High Dynamic Range, Dolby<br />
AC-4 und MPEG-H 3D Audio,<br />
um nur einige zu nennen. ATSC<br />
3.0 und DVB-T2 haben vieles<br />
gemeinsam, denn beide nutzen<br />
OFDM und bieten vergleichbare<br />
Leistung und Flexibilität. Während<br />
die Verwendung von DVB-<br />
hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong> 57
Fachbücher für die<br />
Praxis<br />
Praxiseinstieg in die<br />
vektorielle<br />
Netzwerkanalyse<br />
Joachim Müller,<br />
21 x 28 cm, 142 Seiten,<br />
zahlr. Abb. und Tabellen<br />
ISBN 978-3-88976-159-0,<br />
beam-Verlag 2011, 32,- €<br />
Art.-Nr.: 118<strong>10</strong>0<br />
In den letzten Jahren ist es der Industrie gelungen,<br />
hochwertige vektorielle Netzwerkanalysatoren vom<br />
schwergewichtigen Gehäuse bis auf Handheldgröße zu<br />
verkleinern. Doch dem nicht genug: Durch ausgefeilte<br />
Software wurden einfache Bedienkonzepte bei steigender<br />
Funktionalität erreicht.<br />
Auch für den Funkamateur wird neuerdings die Welt<br />
der Netzwerkanalyse durch Selbstbauprojekte, deren<br />
Umfang und Funktionalität den Profigeräten sehr nahe<br />
kommen, erschlossen. Damit sind die Voraussetzungen<br />
für die Anwendung der vektoriellen Netzwerkanalyse im<br />
Feldeinsatz aus Sicht der verfügbaren Gerätetechnik<br />
geschaffen.<br />
Fehlte noch die geräteneutrale Anleitung zum erfolgreichen<br />
Einstieg in die tägliche Praxis.<br />
Das in Hard- und Software vom Entwickler mit viel Engagement<br />
optimal durchkonstruierte Gerät büßt alle seinen<br />
hervorragenden Eigenschaften ein, wenn sich beim Messaufbau<br />
grundlegende Fehlerquellen einschleichen.<br />
Dieses Buch beschäftigt sich mit den Grundlagen des<br />
Messaufbaus, unabhängig vom eingesetzten Gerät, um<br />
den Praxiseinstieg zu meistern.<br />
Ein Ausschnitt aus den<br />
wichtigsten Themen:<br />
• Hintergründe zur vektoriellen<br />
Netzwerkanalyse<br />
Elektrisch lang, elektrisch kurz,<br />
Reflexionsfaktor, Smithdiagramm<br />
• S-Parameter, Netzwerkparameter<br />
n-Tore, Welle, Matrizenschreibweise<br />
• Der Datenaustausch im Touchstone<br />
Fileformat<br />
• Grundfunktionen in der Gerätetechnik<br />
Skalar oder vektoriell, direktives Element,<br />
Selbstbauprojekte<br />
• Kalibrierung – Festlegung der<br />
Messbezugsebene<br />
Kalibriernormale, Offset, Embedding, Schrittfür-Schritt-Anleitung<br />
• Messungen an Antennen<br />
Wahl der Bezugsebene, Einfluss der<br />
Zuleitung, Fremdsignale<br />
• Untersuchungen an Leitungen<br />
Leitungsqualität, Stoßstellen,<br />
Steckverbindungen, Leitungstransformation,<br />
die Sünden beim Kabelanschluss<br />
• Messungen an Bauteilen<br />
Eigenresonanzen von Kondensatoren und<br />
Spulen, Quarze und Quarzfilter, Verstärker<br />
• Gruppenlaufzeit<br />
Unser gesamtes Buchprogramm finden Sie unter<br />
www.beam-verlag.de<br />
oder bestellen Sie über info@beam-verlag.de<br />
58 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
Verstärker<br />
es Sendeanstalten daher vermutlich<br />
wirtschaftlicher, angesichts<br />
von begrenzter Leistung und<br />
anderen Einschränkungen die<br />
bestehenden Sendeanlagen zu<br />
ersetzen. Dies gilt insbesondere<br />
für Anlagen, die älter sind und<br />
ATSC-3.0 nicht unterstützen.<br />
In dem Maße, wie Rundfunkbetreiber<br />
die zugeteilten Frequenzbereiche<br />
nutzen, werden die Herausforderungen<br />
bei der Umstellung<br />
auf DVB-T2, ATSC-3.0 und<br />
die Neuzuteilung der Frequenzbänder<br />
zu einem umfassenden<br />
Austausch der Sendeanlagen in<br />
Europa, in den USA und anderen<br />
Regionen führen.<br />
Bild 1: Zeitplan der FCC für die Neuzuteilung von Frequenzbereichen (Quelle: FCC)<br />
T2 heute bereits weit verbreitet<br />
ist, etabliert sich der ATSC-3.0<br />
hingegen gerade erst. Bis zum<br />
Jahr 2020 wird es voraussichtlich<br />
erste Fernsehgeräte für den<br />
Empfang von ATSC-3.0 geben.<br />
Zur Neuzuteilung der Frequenzbereiche:<br />
In Erwartung der künftigen<br />
Verknappung wertvoller<br />
Frequenzbänder für den Rundfunk<br />
ermächtigte die US-amerikanische<br />
Regierung im Jahr 2012<br />
die Federal Communications<br />
Commission (FCC), Fernsehanstalten<br />
dazu „anzuregen“, einen<br />
Teil ihrer Frequenzbereiche aufzugeben.<br />
Von den ursprünglichen<br />
Sendefrequenzen von 470 bis<br />
860 MHz der Fernsehanstalten<br />
wurde das obere Frequenzband<br />
über 600 MHz für die Verwendung<br />
durch Mobilfunkanbieter<br />
freigegeben. Gleichzeitig<br />
wurden die Sendeanlagen auf<br />
den neuen ATSC-3.0-Standard<br />
vorbereitet. Um diesen Prozess<br />
in Gang zu bringen, führte die<br />
FCC die erste Auktion ihrer<br />
Art durch, die Sendeanstalten<br />
Anreize für eine Neuzuteilung<br />
von Frequenzbändern bot. Bis<br />
zum Abschluss der Auktion<br />
im März 2017 hatten die Sendeanstalten<br />
84 MHz des Spektrums<br />
von den Kanälen 38 bis<br />
51 freigegeben sowie 70 MHz,<br />
gebündelt in <strong>10</strong>-MHz-Paketen,<br />
an Mobilfunkbetreiber verkauft.<br />
Nach Durchführung der Auktion<br />
geht die FCC davon aus, dass<br />
etwa 1200 Fernsehsender von<br />
diesem Verfahren betroffen sind.<br />
Diese haben nun etwa drei Jahre<br />
Zeit, um zu neuen, niedrigeren<br />
Frequenzbändern zu wechseln.<br />
Die geplante „Neuzuteilung“<br />
umfasst zehn Stufen (Bild 1) mit<br />
gestaffelten Fertigstellungsterminen.<br />
Auf diese Weise soll die<br />
Beeinträchtigung der Sendeanstalten<br />
während der Übergangsphase<br />
möglichst gering bleiben.<br />
Aufgrund der Neuzuteilung von<br />
Frequenzbereichen müssen viele<br />
Fernsehsender ihre Sendefrequenzen<br />
ändern, wofür eine sorgfältige<br />
Planung erforderlich ist.<br />
Falls die Sendestation für einen<br />
begrenzten Zeitraum auf beiden<br />
Frequenzen senden muss, wird<br />
unter Umständen eine zweite<br />
Antenne benötigt, was sich wiederum<br />
auf die Sendemasten,<br />
etwaige vorhandene Antennen,<br />
HLK-Anlagen und so weiter auswirkt.<br />
In vielen Fällen erscheint<br />
Wichtige<br />
Überlegungen<br />
bei PAs für<br />
TV-Transmitter<br />
Der übliche Übertragungsweg<br />
digitaler Rundfunkausstrahlungen<br />
umfasst einen Transmitter,<br />
der im Wesentlichen aus<br />
dem Erreger und dem HF-Leistungsverstärker<br />
(PA) besteht, s.<br />
Bild 2. Der Input in das System<br />
besteht aus dem Basisbandsignal<br />
das vom HF-Träger im Erreger<br />
moduliert wird, bevor es vom<br />
HF-Leistungsverstärkermodul<br />
verstärkt wird. Im Gegensatz zur<br />
Zeitsignalhüllkurve bei einem<br />
modulierten Signal, bei dem es<br />
zu großen Schwankungen bei<br />
den Hüllkurvenspitzen kommt,<br />
bleibt der durchschnittliche Leistungspegel<br />
konstant und die<br />
durchschnittliche Sendeleistung<br />
(Transmitter Output Power,<br />
TPO) bestimmt die Leistungsfähigkeit<br />
einer TV-Sendeanlage.<br />
Bild 2: Typische Sendeanlage für digitales Fernsehen (Quelle: Ampleon)<br />
hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong> 59
Verstärker<br />
Bild 3: Ein typisches Leistungsverstärkermodul (Quelle: Ampleon)<br />
In den Jahren nach ihrer Einführung<br />
entwickelten sich<br />
HF-Transistoren auf LDMOS-<br />
Basis zur wichtigsten Lösung<br />
für zahlreiche Leistungsverstärker,<br />
insbesondere innerhalb<br />
der Rundfunkbranche. Für<br />
diese Entwicklung gibt es zwei<br />
unterschiedliche Erklärungen.<br />
Einerseits basiert sie auf dem<br />
hohen Wirkungsgrad und der<br />
großen Leistungsfähigkeit der<br />
LDMOS-Technologie, andererseits<br />
auf den „Euros pro Watt“ –<br />
der Kosteneffizienz der Lösung.<br />
Eine typische Sendestation liefert<br />
durchschnittlich 25 kW<br />
HF-Leistung, indem mehrere<br />
Verstärkermodule parallel mit<br />
vier oder mehr Verstärkerpaletten<br />
kombiniert werden sowie<br />
mit einer Treiberstufe mit zwei<br />
„symmetrischen“ Schnittstellen<br />
und jeweils einem Vorverstärker<br />
für die einzelnen Verstärkermodule<br />
(Bild 3). Das Aufkommen<br />
der leistungsstarken HF-Transistoren<br />
auf LDMOS-Basis<br />
in den letzten paar Jahren hat<br />
einen Paradigmenwechsel bei<br />
der Leistungsfähigkeit von HF-<br />
Verstärkern herbeigeführt. Während<br />
HF-Komponenten anfangs<br />
einige hundert Watt bewältigten,<br />
geht ihre Leistungsfähigkeit<br />
inzwischen weit über 1,5 kW<br />
hinaus. Tatsächlich erwarben<br />
sich solche Transistoren schnell<br />
einen ausgezeichneten Ruf für<br />
ihre Leistungsstärke, den hohen<br />
Wirkungsgrad und ihre äußerst<br />
starke Robustheit als führenden<br />
Standard.<br />
Die modernen Standards DVB-<br />
T2 und ATSC-3.0 nutzen<br />
OFDM-Signale. Dies wirkt sich<br />
auf alle Teile des Übertragungswegs<br />
aus, insbesondere auf die<br />
HF-Leistungsverstärker, denn<br />
dabei wird ein höherer PAR-<br />
Wert (Peak-to-Average-Ratio)<br />
von etwa 8 dB benötigt, um Sättigung<br />
im Leistungsverstärker<br />
zu vermeiden, und damit eine<br />
Intermodulation der Subträger<br />
und Interferenzen außerhalb des<br />
Frequenzbands. Diese Probleme<br />
lassen sich durch eine reduzierte<br />
Verstärkerleistung beheben.<br />
Allerdings verringert dies<br />
den Wirkungsgrad, was sich auf<br />
die Leistungsaufnahme auswirkt<br />
und damit den Energieverbrauch<br />
und somit die Betriebskosten<br />
beeinflusst.<br />
Die Herausforderung für die<br />
Entwickler von HF-Leistungsverstärkern<br />
besteht deshalb im<br />
optimalen Ausgleich zwischen<br />
Leistungsfähigkeit und Wirkungsgrad,<br />
um einen Verstärker<br />
herzustellen, der über einen<br />
großen Bereich unterschiedlicher<br />
Betriebsbedingungen effizient<br />
arbeitet. Da viele neue Transmitter,<br />
die im Rahmen der Neuzuteilung<br />
zum Einsatz kommen,<br />
zunächst auf den alten Frequenzbereichen<br />
der Rundfunkanstalten<br />
betrieben werden, bevor sie auf<br />
neu zugeteilten Frequenzbändern<br />
eingesetzt werden, müssen<br />
HF-Leistungsverstärker über das<br />
gesamte UHF-Rundfunkspektrum<br />
von 470 MHz bis 806 MHz<br />
effizient arbeiten.<br />
Aktuelle und künftige<br />
PAs für DVB-T2 und<br />
ATSC-3.0<br />
Die Aufgabe der Entwickler<br />
wurde durch zwei relativ neue<br />
technologische Entwicklungen<br />
bei HF-Leistungsverstärkern<br />
begünstigt. So wurde einerseits<br />
mithilfe von symmetrischen<br />
sowie asymmetrischen Doherty-<br />
Architekturen im Ultra-Breitband-Bereich<br />
(UWD-Doherty)<br />
ein höherer Wirkungsgrad<br />
erzielt. Andererseits bietet eine<br />
neue Generation an Leistungstransistoren<br />
auf LDMOS-Basis<br />
bisher unerreichte Robustheit<br />
sowie branchenweit den besten<br />
Ertrag und Wirkungsgrad.<br />
Ampleon ist einer der weltweit<br />
führenden Hersteller von Leistungselektronik<br />
für Rundfunkanwendungen<br />
und hat erhebliche<br />
Ressourcen in die Entwicklung<br />
von UWD-Referenzdesigns<br />
investiert. Diese Lösungen zeigen,<br />
wie Designs unter Verwendung<br />
des Transistors BLF888<br />
(Bild 4) eine durchschnittliche<br />
DVB-T-Leistung von 150 W<br />
über den vollen Frequenzbereich<br />
von 470 bis 700 MHz liefern<br />
können. Die Transistorfamilie<br />
BLF888 hat sich am Markt<br />
bereits erfolgreich etabliert.<br />
Viele Hersteller von Rundfunktechnologie<br />
verwenden diese<br />
Bauelemente in ihren Transmittern<br />
für den Fernsehrundfunk,<br />
damit sie für die Anforderungen<br />
gewappnet sind, die<br />
sich durch die „Neuzuteilung“<br />
der Frequenzbereiche und die<br />
Bild 6: Wirkungsgrad und Leistung des BLF989E in Abhängigkeit vom Frequenzbereich (Quelle: Ampleon)<br />
60 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
Verstärker<br />
Einführung von ATSC-3.0 in<br />
den USA ergeben.<br />
Auf Grundlage des Erfolgs von<br />
BLF888 und angesichts der zu<br />
erwartenden Marktnachfrage<br />
nach noch größerer Leistung<br />
und höherem Wirkungsgrad,<br />
hat Ampleon kürzlich die HF-<br />
Leistungsverstärker der nächsten<br />
Generation eingeführt –<br />
den BLF989 und den BLF989E.<br />
Der BLF989 bietet den höchsten<br />
Wirkungsgrad im Schmalbandbereich<br />
von bis zu 55% bei<br />
DVB-T, 8K-OFDM bei einem<br />
extremen durchschnittlichen<br />
Leistungspegel von 200 W<br />
sowie 950 W Spitzenleistung pro<br />
Transistor und deckt einen Frequenzbereich<br />
von 470 bis 494<br />
MHz ab. Der BLF989E (Bild 5)<br />
bietet eine Durchschnittsleistung<br />
von 180 W mit einem typischen<br />
Wirkungsgrad von 50 %. Zudem<br />
deckt der Transistor einen Ultra-<br />
Breitband-Bereich von 470 bis<br />
620 MHz ab.<br />
Die Wirkungsgrad- und Leistungskurven<br />
des BLF989E in<br />
Abhängigkeit des Frequenzbereichs<br />
(Bild 6) zeigen, wie durch<br />
eine spezielle asymmetrische<br />
Doherty-Architektur höchste<br />
UWD-Wirkungsgrade erreicht<br />
werden können. Die neuen,<br />
hocheffizienten UWD-Verstärker<br />
sind die kosteneffizientesten<br />
HF-Leistungsverstärker, die derzeit<br />
für Rundfunkanlagen erhältlich<br />
sind. Darüber hinaus verfügen<br />
sie über ausgefeilte innovative<br />
Funktionseigenschaften,<br />
mit denen sich Wirkungsgrad,<br />
Bandbreite und Zuverlässigkeit<br />
auf höchstem Niveau realisieren<br />
lassen.<br />
Schlussfolgerungen<br />
Die derzeitige Einführung von<br />
DVB-T2, das Aufkommen von<br />
ATSC-3.0 und die Neuzuteilung<br />
von Frequenzbereichen bieten<br />
Herstellern von Sendeanlagen<br />
neue Chancen, da Rundfunkanstalten<br />
in diesem Zusammenhang<br />
die Erneuerung ihrer<br />
Systeme anstreben. Da weitere<br />
Regionen gezwungen sind, sich<br />
mit der Verknappung an Frequenzbereichen<br />
auseinanderzusetzen,<br />
wird der Markt weiter<br />
wachsen.<br />
Moderne Modulationsverfahren<br />
wie OFDM, die bei DVB-T2<br />
sowie ATSC-3.0 eingesetzt werden,<br />
stellen besondere Herausforderungen<br />
an das Design von<br />
Hochfrequenzverstärkern, denn<br />
über das gesamte UHF-Sendespektrum<br />
muss ein Ausgleich<br />
zwischen höherer Leistung und<br />
besserem Wirkungsgrad gefunden<br />
werden.<br />
Jüngste Fortschritte bei der<br />
Entwicklung von LDMOS-<br />
Transistoren und UWD-Architekturen<br />
zielen genau auf diese<br />
Aspekte ab. Die Nachfrage nach<br />
Leistungsverstärkern mit größerer<br />
Leistung und höherem<br />
Wirkungsgrad wird nicht so<br />
schnell nachlassen. Außerdem<br />
ist zu erwarten, dass sich der<br />
radikale Wandel im Rundfunkmarkt<br />
fortsetzen wird und das<br />
Preis-Leistungs-Verhältnis von<br />
LDMOS weiter verbessert, ohne<br />
dass Abstriche bei der Qualität<br />
erfolgen. Als weltweit führender<br />
Hersteller von Leistungstransistoren<br />
für den Rundfunkbereich<br />
ist Ampleon ideal aufgestellt,<br />
um die Akteure im Ökosystem<br />
der Rundfunkbranche zu unterstützen.<br />
Die maßgebenden Transistoren<br />
der BLF888-Serie spielen eine<br />
wesentliche Rolle bei der Entwicklung<br />
einer großen Auswahl<br />
an Lösungen für die Branche.<br />
Angesichts der unablässigen<br />
Forderung nach mehr Leistung<br />
und größerer Effizienz werden<br />
Transistoren der Serie BLF989<br />
und BLF989E wegweisend<br />
für die künftige Entwicklung<br />
sein. ◄<br />
Präzisionsverstärker<br />
für HF-Anwendungen<br />
werden sie von Systemlieferanten<br />
für komplexe Anwendungen<br />
integriert.<br />
Technische Daten:<br />
• Frequenzbereich: 300 kHz bis<br />
3 GHz (-3 dB)<br />
• Verstärkung: 29 dB<br />
• Ausgangsleistung: 25 dBm<br />
(<strong>10</strong>0 MHz), 22 dBm (2 GHz)<br />
• Anschlüsse: BNC<br />
• Eingangs-/Ausgangsimpedanz:<br />
50 Ohm<br />
• Maße: 85 x 39 x 24 mm<br />
• Gewicht: < <strong>10</strong>0 g<br />
• Stromversorgung: 12 V/1 A<br />
durch mitgeliefertes Steckernetzteil<br />
GHz. Es bietet eine Ausgangsleistung<br />
von 8 dBm und eine<br />
flache Verstärkung von typisch<br />
25 dB bei einer Rauschzahl von<br />
1,6 dB. Der Verstärker hat eine<br />
E/A-Rückflussdämpfung von<br />
unter 11/15 dB. Aufgrund seiner<br />
Gleichstromregelung sind die<br />
Verstärkung und das Rauschen<br />
in Bezug auf die Temperaturänderung<br />
sehr stabil.<br />
Verstärkerblock mit<br />
bis zu 630 W für<br />
Radaranwendungen<br />
Huber Signal Processing erweiterte<br />
sein Präzisionsverstärker-<br />
Portfolio mit dem RFA 300K3G.<br />
Neben den DC-gekoppelten<br />
Verstärkern RFA 300 und RFA<br />
600 ist der RFA 300K3G für<br />
HF-Anwendungen optimiert.<br />
Typische Applikationen sind<br />
Radar, Satcom, Avionik, Raumfahrt<br />
und Verteidigung. Die<br />
Verstärker der RFA-Serie sind<br />
bereits bei namhaften internationalen<br />
Unternehmen im Einsatz,<br />
z.B. für zerstörungsfreie Werkstoffprüfung<br />
oder für die medizinische<br />
Laserbearbeitung. Die<br />
RFA-Verstärker sind in Modulbauform<br />
erhältlich und deren<br />
Gehäuse sind aus massiven, aus<br />
einem Stück gefrästen Alublöcken<br />
gefertigt. Überlicherweise<br />
■ Huber Signal Processing<br />
www.huber-signal.com<br />
GaAs-Ultra-Lownoise-Verstärker<br />
für<br />
25 bis 43 GHz<br />
Der CGY2260UH/C1 von<br />
OMMIC ist ein rauscharmer<br />
GaAs-Verstärker-MMIC für den<br />
Betrieb im K-Band von 25 bis 43<br />
Der CGY2260UH/C1 ist dreistufig<br />
aufgebaut und benötigt<br />
eine Stromversorgung von ±1,5<br />
V. Er ist in Form einer Matrize<br />
(Die ) mit den Maßen 1,68 x 3<br />
mm erhältlich und eignet sich<br />
optimal für Radar-, Telekommunikations-,<br />
Instrumentierungsund<br />
Satcom-Anwendungen. Der<br />
P1dB wird mit 5,5 bis 8 dBm,<br />
die maximale Eingangsleistung<br />
mit 15 dBm angegeben.<br />
■ OMMIC<br />
www.ommic.com<br />
Der RRP5257550-35 von<br />
RFHIC ist ein Pulsverstärker<br />
auf GaN-Basis, der in einem<br />
Frequenzbereich von 5,25 bis<br />
5,75 GHz arbeitet. Es bietet eine<br />
Impulsausgangsleistung von 630<br />
W (<strong>10</strong>0 µs, <strong>10</strong> % Einschaltdauer)<br />
und eine Leistungsverstärkung<br />
von 35 dB bei einem Wirkungsgrad<br />
von 30 %. Der Verstärker<br />
benötigt eine Versorgungsspannung<br />
von 50 V. Es handelt sich<br />
um ein Modul mit den Maßen<br />
163 x 42,5 x 13,9 mm mit SMA-<br />
F-Anschlüssen. Er ist besonders<br />
für Radar systemanwendungen<br />
geeignet. Die Verstärkung<br />
beträgt 34 bis 35 dB.<br />
■ RFHIC<br />
www.rfhic.com<br />
hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong> 61
Kabel und Stecker<br />
Halogenfreie und flammwidrige Koaxialkabel<br />
Die SSB-Electronic<br />
GmbH erweiterte ihr<br />
Koaxialkabel-Portfolio<br />
um eine neue<br />
Serie für Brandschutzanwendungen.<br />
Lina Schmidt<br />
Produktmanagerin Koaxial<br />
SSB-Electronic GmbH<br />
technik@ssb-electronic.de<br />
www.ssb-electronic.de<br />
Mobile Breitbandversorgung<br />
maßgeschneidert<br />
SSB MAC<br />
Mobilfunk Antennen<br />
Combiner & Verstärker<br />
Ihre Vorteile:<br />
• Effiziente Versorgung mit mobilem Breitband auf Land und See<br />
• Verstärkung 60 dB downlink / 50 dB uplink auf jedem Frequenzband<br />
• alle Frequenzbänder 800 / 900 / 1800 / 2<strong>10</strong>0 / 2600 MHz<br />
• Reichweite bis zu 35 km<br />
• unbegrenzte Anzahl gleichzeitiger Anrufe<br />
• Unterstützung aller Mobilfunkanbieter<br />
• Überwachung, Einstellung, Protokollierung aus der Ferne<br />
Wir projektieren maßgeschneiderte Lösungen für Ihre Anwendung.<br />
Kontaktieren Sie uns!<br />
Tel.: +49 2941-93385-0 · vertrieb@ssb-electronic.de · www.ssb-electronic.de<br />
SSB-Electronic GmbH · Am Pulverhäuschen 4 · 59557 Lippstadt<br />
Es handelt sich dabei um die<br />
bekannten Kabelmarken Aircell,<br />
Ecoflex und Aircom Premium<br />
mit einem halogenfreien und<br />
flammwidrigen Außenmantel.<br />
Dieser besteht aus einem speziellen<br />
thermoplastischen Copolymer,<br />
dem Material FRNC<br />
(Flame Retardant Non Corrosive).<br />
Die neuen Koaxialkabel<br />
zeichnen sich nicht nur durch<br />
die gewohnt herausragende<br />
Flexibilität und äußerst geringe<br />
Dämpfung aus, sondern bieten<br />
mehr Sicherheit im Brandfall<br />
aufgrund ihrer brandhemmenden<br />
Eigenschaften.<br />
Die Herstellung der neuen Koaxialkabel<br />
mit einem halogenfreien<br />
FRNC-Mantel erfolgt<br />
ohne Verwendung der reaktionsfreudigen<br />
Elemente wie Brom,<br />
Chlor, Fluor und Jod. Der Verzicht<br />
auf Halogene hat zur Folge,<br />
dass im Brandfall keine korrosiven<br />
Gase freigesetzt werden<br />
und Folgenschäden durch Entstehung<br />
der Salzsäuren vermieden<br />
werden. Im Vergleich zu Koaxialkabeln<br />
mit einem PVC-Mantel<br />
sind die Kabel mit einem FRNC-<br />
Mantel raucharm, sie zeigen im<br />
Brandfall nur minimale Rauchentwicklung<br />
und entwickeln<br />
wegen ihrer geringen Brandlast<br />
weniger Verbrennungswärme als<br />
PVC-Kabel, wodurch die Brandfortleitung<br />
kaum möglich ist.<br />
Im Detail erfüllen die Koaxialkabel<br />
der neuen Serie folgende<br />
Normen und Richtlinien:<br />
• Mantelmaterial gemäß DIN<br />
EN 50290-2-27 (HD 624.7)<br />
• flammwidrig nach<br />
IEC 60332-1-2<br />
• Korrosivität der Brandgase<br />
gemäß IEC 60754-2<br />
Wichtige Kenndaten im<br />
Überblick<br />
Die neuen FRNC-Koaxialkabel<br />
ergänzen die bereits unter der<br />
Marke Heatex bekannten Koaxialkabel<br />
sinnvoll, nicht nur<br />
hinsichtlich der verfügbaren<br />
Durchmesser, sondern vor allem<br />
in Bezug auf den unterschiedlichen<br />
Brandschutzbedarf und<br />
geeignete Einsatzgebiete. Mit<br />
der neuen FRNC-Kabelserie<br />
sind nun brandhemmende Koaxialkabel<br />
auch mit kleinerem<br />
Durchmesser verfügbar, da<br />
diese Durchmesser von 5 bis<br />
15 mm abdecken. Die beiden<br />
Heatex-Kabel sind mit <strong>10</strong> bzw.<br />
15 mm Durchmesser erhältlich.<br />
62 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
K N O W - H O W V E R B I N D E T<br />
Die neue Direct GPS-over-<br />
Fiber-Lösung (GPSoF) von<br />
Huber+Suhner ermöglicht<br />
es erstmals, eine Glasfaserverbindung<br />
direkt zur<br />
Antenne herzustellen, die<br />
gleichzeitig für die notwendige<br />
Betriebsspannung<br />
sorgt. GPSoF bietet<br />
das Potenzial, Funkantennen-Anwendungen<br />
zu revolutionieren, weil<br />
sie Einschränkungen bei<br />
der Stromversorgung am<br />
Remote-Ende beseitigt.<br />
Dies wird Installationen in<br />
Luft- und Raumfahrt sowie<br />
in der Wehrtechnik erhebliche<br />
Vorteile verschaffen.<br />
Power-over-Fiber beseitigt<br />
Einschränkungen bei der<br />
Stromversorgung, indem<br />
es die verfügbaren Glasfaser-Backbones<br />
nutzt, um<br />
die erforderliche Betriebsspannung<br />
an die Antenne<br />
zu liefern. Dadurch entfällt<br />
die Notwendigkeit externer<br />
Stromquellen am Remote-<br />
Ende, während gleichzeitig<br />
alle Vorteile der Glasfaser<br />
in einen herkömmlichen<br />
Hochfrequenz-Link integriert<br />
werden. Die Stromversorgung<br />
von Remote-<br />
Antennenstandorten ist eine<br />
stete Herausforderung in<br />
Unterständen und anderen<br />
Führungs- und Kontrollanwendungen<br />
von Streitkräften.<br />
Robuste<br />
Verbindung<br />
Kabel und Stecker<br />
Weltweit erste faseroptische Stromverbindung zur Antenne<br />
Direct GPSoF besitzt<br />
Sicherheitsmerkmale, die<br />
den IEC-Lasernormen entsprechen.<br />
Der Einsatz des<br />
Q-ODC-Steckers gewährleistet<br />
eine robuste Verbindung<br />
mit Singlemode-<br />
Fasern, die Verbindungsdistanzen<br />
von bis zu <strong>10</strong> km<br />
ermöglicht.<br />
„Die Entwicklung der<br />
Direct GPSoF-Produkte mit<br />
Power-over-Fiber beweist,<br />
dass wir bei Huber+Suhner<br />
in der Lage sind, die<br />
Heraus forderungen in den<br />
Anwendungen unserer<br />
Kunden zu meistern. Wir<br />
freuen uns, dass wir Mehrwert<br />
schaffen können,<br />
indem wir uns auf technologische<br />
Innovationen konzentrieren<br />
und bestehende<br />
Technologien zu neuen<br />
Lösungen kombinieren“,<br />
sagt Chad Trevithick, Head<br />
of RF Solutions Business.<br />
Auf der DSEI <strong>2019</strong> in<br />
London wurde diese bahnbrechende<br />
Technologie<br />
erstmals mit einer Live-<br />
Demonstration vorstellt.<br />
■ Huber+Suhner<br />
www.hubersuhner.com<br />
Weitere Informationen finden Interessenten unter:<br />
www.hubersuhner.com/en/products/radio-frequency/rf-over-fiber-serie<br />
EMV, WÄRME<br />
ABLEITUNG UND<br />
ABSORPTION<br />
SETZEN SIE AUF<br />
QUALITÄT<br />
Elastomer- und Schaumstoffabsorber<br />
Europäische Produktion<br />
Kurzfristige Verfügbarkeit<br />
Kundenspezifisches Design<br />
oder Plattenware<br />
-EA1 & -EA4<br />
Frequenzbereich ab 1 GHz (EA1)<br />
bzw. 4 GHz (EA4)<br />
Urethan oder Silikon<br />
Temperaturbereich von 40°C bis 170°C<br />
(Urethanversion bis 120°C)<br />
Standardabmessung 305mm x 305mm<br />
Zudem verfügen die neuen FRNC-Koaxialkabel<br />
über die Zulassung für die minimalste<br />
Brandschutzklasse und ermöglichen die<br />
Erfüllung grundlegender Brandschutzanforderungen<br />
hinsichtlich der Halogenfreiheit<br />
und Flammwidrigkeit. Somit eignen<br />
sie sich für Installationen im industriellen<br />
sowie privaten Bausektor, wenn die Einhaltung<br />
einer höheren Brandschutzklasse nicht<br />
erforderlich ist.<br />
Die Koaxialkabel der Produktreihe Heatex<br />
erfüllen durch ihre Zuordnung zu der Euroklasse<br />
Cca modernste Brandschutzbestimmungen<br />
und haben sich in öffentlichen<br />
Gebäuden mit hohem Sicherheitsbedarf<br />
bereits erfolgreich bewährt. Mit dieser<br />
Brandschutzklasse wird gewährleistet, dass<br />
wichtige Klassifizierungskriterien bzgl.<br />
Flammenausbreitung, Wärme-, Rauch- und<br />
Säureentwicklung sowie brennender Tropfen<br />
erfüllt sind und alle relevanten Normen<br />
eingehalten werden. Die Heatex-Koaxialkabel<br />
unterliegen durch ihre Brandschutzklasse<br />
speziellen Kabelprüfverfahren und<br />
müssen strengen Anforderungen des höchsten<br />
Systems der Konformitätsbewertung<br />
(System 1+) genügen. Aus diesem Grund<br />
eignen sie sich vor allem zur Verlegung in<br />
öffentlichen Gebäuden und öffentlichen<br />
Einrichtungen mit hoher Personenkonzentration,<br />
z.B. in Schulen, Hotels, Kaufhäusern,<br />
Bürogebäuden und Hochhäusern, sowie<br />
in schlecht belüfteten Bereichen wie Tiefgaragen.<br />
Zusätzlich bietet SSB-Electronic<br />
GmbH auch weiterhin die Spezialkoaxialkabel<br />
der SeaTex-Serie für den maritimen<br />
Bereich, die durch ihren speziellen witterungsbeständigen<br />
SHF2-Außenmantel<br />
sowie durch die weltweite Schiffbauzulassung<br />
(DNV GL-Zertifikat) erste Wahl bei<br />
Anwendungen auf hoher See und bei rauen<br />
Umgebungsbedingungen darstellen.<br />
Die neuen Koaxialkabel mit dem FRNC-<br />
Mantel können über die Website des Herstellers,<br />
der SSB-Electronic GmbH oder<br />
über den einschlägigen Kabelfachhandel<br />
bestellt werden. Passende Koaxialverbinder<br />
aller Normen stehen ebenfalls zur Verfügung.<br />
Auf Wunsch können die Koaxialkabel<br />
auch vorkonfektioniert geliefert werden,<br />
inklusive detaillierter und qualitativ<br />
hochwertiger HF-Messprotokollierung.<br />
Der Kunde erhält somit extrem flexible und<br />
dämpfungsarme Koaxialkabel in gewohnt<br />
hoher Qualität, die zudem mehr Sicherheit<br />
im Brandfall bieten. ◄<br />
MLA<br />
Multilayer Breitbandabsorber<br />
Frequenzbereich ab 0,8GHz<br />
ReflectivityLevel 17db oder besser<br />
Temperaturbereich bis 90°C<br />
Standardabmessung 6<strong>10</strong>mm x 6<strong>10</strong>mm<br />
Hohe Straße 3<br />
61231 Bad Nauheim<br />
T +49 (0)6032 96360<br />
F +49 (0)6032 963649<br />
info@electronicservice.de<br />
www.electronicservice.de<br />
ELECTRONIC<br />
SERVICE GmbH<br />
hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong> 63<br />
63
Wireless<br />
Finden Sie das richtige Wireless-Tool!<br />
genug. Reichweite ist einer der<br />
wichtigsten Verbesserungspunkte<br />
für WiFi. Die Technik-<br />
Website Lifewire gibt an, dass<br />
die Reichweite eines typischen<br />
802.11n-2,4-GHz-Netzwerks im<br />
Inneren von Gebäuden ca. 46 m<br />
beträgt. Das ist nicht schlecht,<br />
schaltet man aber auf ein 5-GHz-<br />
Netzwerk um, so verringert sich<br />
die Reichweite auf nur 15 m.<br />
LoRa<br />
Dieser Beitrag ist ein<br />
Wegweiser durch<br />
die vielen Wireless-<br />
Optionen auf dem<br />
Markt und für die Wahl<br />
der besten Lösung für<br />
jede Anwendung.<br />
Wie allgemein, so gilt auch bei<br />
Wireless-Technologien: Jede<br />
Technologie hat bestimmte<br />
Vor- und Nachteile, passt also<br />
nur zu bestimmten Aufgaben.<br />
Wir untersuchen darum hier die<br />
optimalen Einsatzmöglichkeiten<br />
für Bluetooth Low Energy, WiFi,<br />
LoRa und IEEE 802.15.4.<br />
Bluetooth Low<br />
Energy<br />
Durch unsere Smartphones sind<br />
wir mit Bluetooth gut vertraut.<br />
Wir verwenden Apps zur Kommunikation<br />
mit Lautsprechern,<br />
Türschlössern, Trainingsgeräten<br />
und vielen anderen Produkten.<br />
Bluetooth Low Energy (BLE)<br />
bietet Interoperabilität, geringen<br />
Stromverbrauch, eine bedienerfreundliche<br />
Benutzerschnittstelle<br />
und Reichweiten von 30 bis <strong>10</strong>0<br />
m. BLE ist daher die Technik<br />
der Wahl für viele Produkte, bei<br />
denen es um Menschen und ihre<br />
Telefone geht.<br />
schnell, sicher und bestens geeignet<br />
ist zum Senden und Empfangen<br />
von Daten über Netzwerke.<br />
Der amerikanische Telekom-<br />
Provider Home Telecom gibt<br />
an, dass die 802.11n Bandbreite<br />
für Geräte mit einer einzigen<br />
Antenne in realen Umgebungen<br />
ca. 25 bis 50 Mb/s beträgt – ein<br />
deutlicher Unterschied zu weniger<br />
als 2 Mb/s für Bluetooth Low<br />
Energy 5.<br />
Auch wenn WiFi eine gute<br />
Reichweite bietet, ist dies den<br />
meisten Anwendern nicht gut<br />
Seit seiner Einführung findet<br />
LoRa (Long Range) viel Beachtung.<br />
LoRa-Netze ermöglichen<br />
eine Reichweite von bis zu <strong>10</strong><br />
km und halten damit eine Führungsposition<br />
bei der Datenkommunikation<br />
über große<br />
Entfernungen für das IoT. Ein<br />
weiteres überzeugendes Attribut<br />
ist geringer Stromverbrauch,<br />
wodurch sich diese Technik für<br />
dezentrale, batteriebetriebene<br />
Sensoren eignet.<br />
Im Gegensatz zu BLE und WiFi<br />
erfordert LoRa ähnlich wie<br />
unsere Mobiltelefone eine dedizierte<br />
Netzwerk-Infrastruktur.<br />
Anwender können ihre eigenen<br />
Netzwerk-Gateways einrichten<br />
oder bei einem Netzwerk-Provider<br />
Bandbreite mieten. Ein<br />
weiterer Unterschied ist der<br />
erreichbare Datendurchsatz.<br />
LoRa-Netze erzielen nur einen<br />
Durchsatz im Bereich von kb/s,<br />
doch das ist ausreichend für<br />
Sensoren, einfache Befehle und<br />
Steuerfunktionen.<br />
Jason Tollefson<br />
Sr. Product Marketing<br />
Manager<br />
Microchip<br />
www.microchip.com<br />
WiFi<br />
Die universellste Wireless-Technologie<br />
ist WiFi. Wir finden sie<br />
jetzt sogar in den neusten Fahrzeugen.<br />
WiFi ist beliebt, da es<br />
64 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
Wireless<br />
IEEE 802.15.4<br />
Dies ist die Basis für Zigbee und<br />
MiWi und unterstützt 2,4 GHz<br />
oder Sub-Gigahertz-Frequenzen.<br />
Diese Technik bildet Mesh-<br />
Netze und löst die wichtigsten<br />
Probleme batteriebetriebener<br />
Netzwerke: Stromverbrauch,<br />
Zuverlässigkeit, Persistenz und<br />
Reichweite.<br />
Eine Reihe von Faktoren können<br />
Funk-Netzwerke stören: Bewegung<br />
der menschlichen Nutzer,<br />
Veränderungen der Umgebung,<br />
leere Batterien und temporäre<br />
Interferenzen. Mesh-Netze auf<br />
der Basis von IEEE 802.15.4<br />
können sich beim Auftreten<br />
solcher Störungen selbst heilen.<br />
Dieses Feature ermöglicht<br />
eine deutliche Verbesserung der<br />
Netzwerkstabilität bzw. Zuverlässigkeit<br />
der Kommunikation.<br />
Knoten in solchen Mesh-Netzen<br />
bieten auch eine bessere Persistenz.<br />
Sie lassen sich in den<br />
Schlafmodus versetzen, wenn<br />
keine Datenkommunikation<br />
erforderlich ist. Im Unterschied<br />
zu Verfahren wie etwa Ethernet<br />
oder WiFi, die nichtkommunizierende<br />
Knoten innerhalb eines<br />
Netzwerks als „veraltet“ ausschließen<br />
können, bieten IEEE-<br />
802.15.4-Netze eine dauerhafte<br />
Netzzugehörigkeit.<br />
Der Durchsatz reicht hier je nach<br />
Konfiguration und gewähltem<br />
Protokoll von <strong>10</strong>0 kb/s bis zu 1<br />
Mb/s. Diese Netze sind proprietär<br />
und bieten wenig bis gar<br />
keine Interoperabilität zu bestehenden<br />
Infrastrukturen.<br />
Umsetzung in die<br />
Praxis<br />
Tabelle 1 ist eine Zusammenfassung<br />
der Netzwerk-Merkmale.<br />
Wie verknüpft man nun<br />
diese Produkte für einen optimalen<br />
Betrieb? Microchip<br />
Technologies bietet Wireless-<br />
Produktschnittstellen in vier<br />
Varianten: UART, SPI, SDIO<br />
und Standalone. Die ersten drei<br />
Varianten sind für den Betrieb<br />
mit einem Host, zum Beispiel<br />
einer MCU, einem Mikroprozessor<br />
oder einem FPGA, konzipiert.<br />
Der Standalone-Baustein<br />
ist ein Universalbaustein, der in<br />
einem Paket oder Modul eine<br />
MCU mit einer Funkschaltung<br />
kombiniert.<br />
Für seine Interface-Produkte hat<br />
Microchip sogar Treiber und<br />
ASCII-Interpreter entwickelt,<br />
die den Einsatz mit den gehosteten<br />
Bausteinen vereinfachen.<br />
Bei einem Standalone-Baustein<br />
lässt sich das Wireless-Protokoll<br />
mit dem Code des Anwenders zu<br />
einer kompakten und kundenspezifischen<br />
Lösung verschmelzen.<br />
Tabelle 2 zeigt, welche Arten von<br />
Schnittstellen für Wireless-Tools<br />
zur Verfügung stehen.<br />
Zentrales Kriterium:<br />
Wirtschaftlichkeit<br />
Ob es um eine elegante Mobiltelefon-Schnittstelle<br />
mit Bluetooth<br />
Low Energy geht, oder<br />
ob man hohen Datendurchsatz<br />
mit WiFi und einem SDIO/<br />
MPU realisiert – die Auswahl<br />
des optimalen „Werkzeugs“ für<br />
eine gegebene Anwendung ist<br />
entscheidend. Dies hilft, wertvolle<br />
Entwicklungszeit einzusparen,<br />
die Time-to-Market zu<br />
verkürzen und den Umsatz zu<br />
steigern. Weitere Informationen<br />
finden interessierte Leser unter<br />
www.microchip.com. ◄<br />
Technologie<br />
Durchsatz<br />
(Mb/s)<br />
Reichweite<br />
(m)<br />
BLE mittel, 1...2 30...<strong>10</strong>0 mittel allgemein<br />
verfügbar<br />
WiFi hoch, >25 15...50 hoch allgemein<br />
verfügbar<br />
LoRa niedrig, 0,1 <strong>10</strong>.000 sehr gering proprietär<br />
oder Provider<br />
IEEE<br />
802.15.4<br />
gering bis<br />
mittel 0,1...1<br />
Tabelle 1: Überblick der Wireless-Attribute<br />
Stromverbrauch Infrastruktur Interoperabilität verfügbare<br />
Produkte<br />
sehr hoch<br />
sehr hoch<br />
RN4678 RN4870<br />
ATWINC1500,<br />
ATWILC<strong>10</strong>00<br />
ATSAM34<br />
hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong> 65<br />
hoch<br />
40+ sehr gering proprietär gering ATSAMR21<br />
(2,4 GHz),<br />
ATSAMR30<br />
(Sub-GHz)<br />
Technologie Durchsatz (Mb/s) Schnittstelle typischer Host verfügbare Produkte<br />
BLE mittel, 1...2 ASCII (UART) 8/16/32-Bit-MCU RN4678, RN4870<br />
WiFi<br />
hoch, >25<br />
mittel, 5...11<br />
mittel, 8...<strong>10</strong><br />
SDIO<br />
SPI<br />
Standalone<br />
Linux<br />
MPU/FPGA<br />
MCU<br />
ATWILC<strong>10</strong>00<br />
ATWINC1500 ATSAMW25<br />
-<br />
LoRa gering, 0,1 Standalone - ATSAM34<br />
IEEE 802.15.4 gering bis mittel,<br />
0,1...1<br />
Standalone - ATSAMR21 (2,4 GHz), ATSAMR30<br />
(Sub-GHz)<br />
Tabelle 2: Verfügbare Schnittstellen
MILLIMETER WAVE<br />
MMIC<br />
PRODUCTS<br />
MULTI-OCTAVE BANDWIDTHS<br />
UP TO 43.5 GHz<br />
Amplifiers | Attenuators | Couplers | Equalizers | Mixers<br />
Multipliers | Reflectionless Filters | Splitter/Combiners<br />
Now over 60 MMIC models In Stock<br />
covering applications above 26 GHz<br />
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DISTRIBUTORS<br />
598 Rev A__P
16 GHz Sampler-extended Realtime Scope<br />
Pico Technology has introduced<br />
the PicoScope 9404-16 SXRTO,<br />
a 16 GHz sampler-extended<br />
real-time oscilloscope. The new<br />
model joins the 5 GHz 9404-<br />
05 model launched earlier this<br />
year. Ideally suited to repetitive<br />
or clock-derived signals, both<br />
models feature four high-resolution<br />
12-bit channels, each supported<br />
by real-time sampling to<br />
500 MS/s per channel and up to<br />
5 TS/s (0.2 ps) equivalent-time<br />
sampling. These are voltage and<br />
timing resolutions that match or<br />
more typically exceed the best<br />
available amongst broadband<br />
real-time oscilloscopes today.<br />
The wideband inputs, and fine<br />
timing and voltage resolutions,<br />
display and accurately measure<br />
transitions as fast as 22 ps,<br />
pulses and impulses down to 45<br />
ps wide, and allow clock performance<br />
and eye diagram analysis<br />
of up to 11 Gb/s gigabit signals<br />
(to third harmonic). Less than 2<br />
ps RMS trigger jitter and 5 GHz<br />
trigger support margin analysis<br />
and characterization of today’s<br />
high-speed serial data systems,<br />
whilst integrated clock and data<br />
recovery to 11 Gb/s and an external<br />
prescaled trigger input extend<br />
the SXRTO trigger capability to<br />
the full bandwidth of the 16 GHz<br />
model. In addition the real-time<br />
broadband sampling modes can<br />
support, for example, capture<br />
of carrier envelope, baseband<br />
modulation and other envelope<br />
tracking signals around amplify,<br />
route and transmit paths; including<br />
major wireless communication<br />
frequency bands such as<br />
900 MHz, 2.4 GHz and 5.5 GHz<br />
and upwards.<br />
SXRTO instrument<br />
architecture<br />
Pico’s SXRTO instrument architecture<br />
vastly reduces the cost of<br />
broadband time-domain sampling<br />
for repetitive signal or<br />
clock-related applications. Mark<br />
Ashcroft, RF Business Development<br />
Manager at Pico, observes<br />
that the principal cost drivers<br />
within the traditional real-time<br />
oscilloscope (RTO) are data and<br />
memory bandwidth. High-speed<br />
real-time sampling requires data<br />
bandwidth far in excess of the<br />
analog system bandwidth, which<br />
drives up the cost of those instruments.<br />
Constrained by cost, existing<br />
RTOs use ETS (random<br />
equivalent time sampling) to<br />
extend sampling density when<br />
repetitive signals are available.<br />
Pico’s SXRTO architecture<br />
samples at a more cost-effective<br />
lower rate of 500 MS/s and<br />
instead develops the ETS technique<br />
to achieve market-leading<br />
sample rate multiplication of<br />
x<strong>10</strong>,000 to 5 TS/s. The vastly<br />
lower-cost SXRTO architecture<br />
recognizes that many high-bandwidth<br />
signals are or can be repetitive;<br />
allowing the expense of<br />
high sampling rate instruments<br />
to be avoided.<br />
In contrast to “sampling oscilloscopes”,<br />
the ETS technique<br />
supports trigger and pre-trigger<br />
capture and the familiarity, convenience<br />
and ease of real-time<br />
oscilloscope operation. Pico’s<br />
SXRTO technology seamlessly<br />
transitions to single-event waveform<br />
capture at sampling rates<br />
at and below 500 MS/s and<br />
both sampling modes capture<br />
to memory of 250,000 samples<br />
(single channel); particularly<br />
valuable for the capture of slower<br />
system signals, modulation<br />
envelopes and repeating pulse or<br />
data patterns, for example.<br />
This USB-controlled instrument<br />
is supplied with PicoSample 4<br />
software. The touch-compatible<br />
GUI controls the instrument and<br />
presents waveforms, measurements<br />
and statistics on your preferred<br />
size and format of display.<br />
There is full support for available<br />
Windows display resolutions,<br />
allowing the inspection of<br />
waveform detail or presentation<br />
of measurements, for example<br />
on 4 k monitors or projection,<br />
or across multiple monitors. A<br />
wide range of automated and<br />
user-configurable signal integrity<br />
measurements, mathematics, statistical<br />
views and limits test facilities<br />
are included for validation<br />
and trending of pulse and timing<br />
performance, jitter, RZ and NRZ<br />
eye diagrams. Industry-standard<br />
communications mask tests such<br />
as PCIe, GB Ethernet and Serial<br />
ATA are included as standard.<br />
Pico Technology<br />
www.picotech.com<br />
Broadband 50 W<br />
Limiter<br />
RFMW announces design and<br />
sales support for Peregrine<br />
Semiconductor’s PE45450,<br />
adjustable power limiter providing<br />
protection for up to 50<br />
W pulsed RF input from 9 kHz<br />
to 6 GHz. This broadband<br />
limiter can handle up to <strong>10</strong> W<br />
of power in CW applications.<br />
The adjustable power limiting<br />
threshold, from 25 to 35 dBm,<br />
enables flexibility across different<br />
platforms and architectures.<br />
Peregrine’s UltraC-<br />
MOS, monolithic solution is<br />
8x smaller than comparable<br />
GaAs PIN diode solutions<br />
and no external components<br />
are required. The PE45450<br />
offers fast response and recovery<br />
time of 1 ns making it<br />
ideal for receiver protection<br />
in military ECM applications,<br />
radar, wireless infrastructure<br />
and test & measurement. The<br />
Peregrine PE45450 has an<br />
ESD HBM of 8000 V to protect<br />
sensitive circuits against<br />
ESD surges.<br />
RFMW<br />
info@rfmw.com<br />
www.rfmw.com<br />
68 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
Highprecision Positioning Modules<br />
RF & Wireless<br />
u-blox has gained another highprofile<br />
endorsement for ZED-<br />
F9P, its high precision GNSS<br />
(Global Navigation Satellite<br />
System) module that delivers<br />
centimeter-level accuracy within<br />
seconds. Quantum-Systems, a<br />
German company specialized<br />
in the development and production<br />
of electric VTOL (Vertical<br />
Take-off and Landing) aircrafts<br />
for civilian use, has incorporated<br />
the module in its latest electric<br />
Tron F90+ fixed-wing unmanned<br />
aerial vehicles (UAVs). These<br />
state-of-the-art 3.5 m wingspan<br />
drone units, which can travel at<br />
speeds of up to 160 km/hour<br />
and have a <strong>10</strong>0 km flight range,<br />
are employed in mission-critical<br />
logistical activities – such as the<br />
transporting of emergency blood<br />
reserves to remote locations, as<br />
well as mining and agriculture<br />
related tasks.<br />
The Tron F90+ is the latest addition<br />
to the Quantum-Systems<br />
eVTOL UAV platform designed<br />
for cargo, inspection, survey and<br />
mapping, and reconnaissance in<br />
adverse conditions, and consisting<br />
also of the Trinity F9, Scorpion,<br />
and Vector UAVs. They all<br />
feature u-blox F9 high precision<br />
GNSS technology.<br />
The key challenge that the<br />
engineering team at Quantum-<br />
Systems faced when developing<br />
the Tron F90+ UAV concerned<br />
vertical take-off and landing<br />
(VTOL), and having access to<br />
accurate enough position data<br />
to ensure that these operations<br />
would always go smoothly. The<br />
valuable payloads being carried<br />
could thus be protected from risk<br />
of damage. Through the multiband<br />
real-time kinematic (RTK)<br />
Bluetooth LE Beacons Optimize Asset Tracking<br />
u-blox has announced that its<br />
Bluetooth low energy module<br />
NINA-B1 has been chosen by<br />
AddMobile, Swedish provider<br />
of devices and services for<br />
construction site management,<br />
as the basis of its short range<br />
equipment-tracking beacons,<br />
AddTrackers. This service is<br />
among the latest enhancements<br />
to the company’s AddMobile<br />
Toolbox platform and involves<br />
adding radio beacons to any<br />
tools or equipment that need<br />
tracking.<br />
The AddMobile Toolbox helps<br />
site managers control mobile<br />
work orders, log fleet vehicle<br />
mileages, secure entry to<br />
work sites, register staff as<br />
they come and go, as well as<br />
and raw code and carrier phase<br />
data available to the ZED-F9P,<br />
the necessary positioning correction<br />
is assured and the pilot can<br />
complete even the most difficult<br />
of maneuvers. Each of the Tron<br />
F90+ UAVs features a ZED-F9P<br />
module. Through either RTK or<br />
post-processing positioning correction<br />
absolute position accuracy<br />
can also be brought down to<br />
3-5 cm. This degree of accuracy<br />
means that the u-blox module is<br />
about <strong>10</strong>0 times more accurate<br />
than standard meter-level GNSS<br />
solutions, but is still able to present<br />
customers with very attractive<br />
pricing.<br />
■ ublox<br />
www.u-blox.com<br />
handling fleet management<br />
and equipment safety. It uses<br />
a variety of hardware to enable<br />
these Connected Construction<br />
Site’s services, including stationary<br />
hubs and entrance control<br />
units with Bluetooth low<br />
energy and cellular connectivity,<br />
as well as an RFID reader,<br />
and mobile hubs with Global<br />
Navigation Satellite Systems<br />
(GNSS), Bluetooth low energy<br />
and cellular connectivity.<br />
In addition to NINA-B1, the<br />
AddMobile Toolbox features<br />
the u-blox GSM/GPRS cellular<br />
module SARA-G3 and<br />
the u-blox MAX-M8 GNSS<br />
module series.<br />
■ ublox<br />
www.ublox.com<br />
hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong> 69
RF & Wireless<br />
Synthesizing MIMO Antennas for Compact<br />
Devices<br />
Figure 1: AntSyn spec sheet for MIMO<br />
Upcoming IoT devices<br />
will rely heavily on<br />
customized antenna<br />
solutions optimized for<br />
performance, cost, and<br />
size.<br />
NI AWR<br />
www.ni.com<br />
Multiple-in-multiple-out<br />
(MIMO) is a technique that<br />
uses multiple antennas on a single<br />
device, thus providing greater<br />
throughput and performance<br />
reliability for wireless devices,<br />
however, this requires not only<br />
good antennas, but also high isolation<br />
between them.<br />
The wide range of internet of<br />
things (IoT) applications in<br />
development today are made<br />
possible by smart devices operating<br />
across different network<br />
configurations, frequencies,<br />
power requirements, and protocols.<br />
Developing cost-effective<br />
IoT solutions requires a smart,<br />
organized approach to radio and<br />
antenna integration within a<br />
design flow that may have little<br />
to do with traditional RF product<br />
development.<br />
Introduction<br />
Many IoT designers are utilizing<br />
off-the-shelf, pre-certified<br />
modules to circumvent some of<br />
the technical challenges such<br />
as RF integration and emission<br />
compliance, as well as development<br />
costs associated with<br />
such a wide range of devices<br />
and networks.<br />
Even with this modular<br />
approach, integrating a transceiver<br />
modem, RF front-end<br />
components, and antenna(s)<br />
within a size-restricted enclosure<br />
is a sensitive design effort<br />
that is increasingly being tackled<br />
70 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
RF & Wireless<br />
Figure 2: AntSyn software returns one or more optimized antenna designs<br />
by engineers with little or no RF<br />
design experience.<br />
NI AWR software provides engineers<br />
with the RF simulation,<br />
automation, and access to knowledge<br />
(through online training<br />
videos and tutorials) to tackle<br />
these challenges from a methodical<br />
and low-risk approach. Using<br />
a modular design approach,<br />
engineers can focus on combining<br />
all the relevant components<br />
in the RF signal path, including<br />
the supporting printed-circuit<br />
board (PCB) substrate and/or<br />
Figure 3: Sample mesh antennas<br />
the device enclosure, into a hierarchical<br />
simulation network for<br />
analysis prior to manufacturing<br />
and test.<br />
Integrated simulation technology<br />
and smart design automation<br />
are redefining the possibilities<br />
for companies at the<br />
forefront of IoT technology.<br />
To learn more about IoT trends<br />
and challenges, the companies<br />
developing the next generation<br />
of innovative IoT products, and<br />
the software enabling their success,<br />
visit ni.com/awr.<br />
Overview<br />
Upcoming IoT devices will rely<br />
heavily on customized antenna<br />
solutions optimized for performance,<br />
cost, and size. Multiple-in-multiple-out<br />
(MIMO) is<br />
a technique that uses multiple<br />
antennas on a single device, thus<br />
providing greater throughput<br />
and performance reliability for<br />
wireless devices, however, this<br />
requires not only good antennas,<br />
but also high isolation between<br />
them. This can be achieved<br />
by separating the antennas<br />
but doing so can make the<br />
device quite large and/or require<br />
external antennas. High isolation<br />
can also be achieved between<br />
closely-spaced internal antennas<br />
by using chokes, matching<br />
networks, and other techniques,<br />
each having their own advantages<br />
and drawbacks.<br />
Optimizing antennas by hand<br />
to meet multiple performance<br />
metrics such as impedance matching,<br />
coupling, radiation efficiency,<br />
and operating bandwidth<br />
is a time-consuming process<br />
involving numerous iterative<br />
simulations and a significant<br />
amount of design knowledge.<br />
This application note presents<br />
an alternative method using NI<br />
AWR software’s AntSyn antenna<br />
synthesis tool, which enables<br />
designers to synthesize compact<br />
MIMO antenna arrays automatically<br />
from user requirements,<br />
saving significant design time<br />
and allowing even inexperienced<br />
designers to design antennas that<br />
successfully meet size, cost, and<br />
performance requirements.<br />
Antenna Design by<br />
Requirements<br />
AntSyn software combines<br />
advanced optimization algorithms,<br />
expert systems, and<br />
electromagnetic (EM) simulation<br />
into a user-friendly tool that<br />
operates on a “what you want is<br />
what you get” principle, where<br />
the user inputs the antenna requirements<br />
rather than a (parameterized)<br />
physical design. For this<br />
application, the specifications<br />
are items like frequency band,<br />
target impedance match (return<br />
loss), size/form factor, and coupling.<br />
These requirements are<br />
input into the intuitive “spec<br />
sheet” user interface, which is<br />
automatically organized into a<br />
project file. A partial spec sheet,<br />
showing a sample of the relevant<br />
specifications for MIMO,<br />
is shown in Figure 1.<br />
By running the spec sheet,<br />
AntSyn software returns one or<br />
more optimized antenna designs,<br />
the results of which are viewed<br />
using a customizable dashboard<br />
for rapid evaluation, as shown<br />
in Figure 2.<br />
hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong> 71
RF & Wireless<br />
Figure 4: Two-port MIMO antenna with VSWR and coupling performance predicted by AntSyn software<br />
The user-specified dashboard can<br />
be set to view the proposed 3D<br />
model, input impedance (match)<br />
versus frequency in several formats,<br />
maximum gain versus frequency,<br />
radiation pattern cuts,<br />
and qualitative star rating, all of<br />
which help identify good performers<br />
quickly. AntSyn software<br />
has been used to develop a wide<br />
range of antenna types such as<br />
single band, dual band, multiband,<br />
broadband/ultra-wideband<br />
(><strong>10</strong>0:1), high efficiency, loaded,<br />
electrically small, phased array,<br />
wire, patch, conformal, handset,<br />
horn, dual-polarized, and multifunction.<br />
AntSyn software offers over<br />
29 antennas and provides features<br />
that are made specifically<br />
to generate compact MIMO designs,<br />
including new multi-function<br />
computer-generated mesh<br />
antennas with multiple ports,<br />
augmented matching network<br />
optimization that allows each<br />
port to be separately matched<br />
and optimized, and improved<br />
accuracy and features for ground<br />
planes.<br />
The new mesh antennas are<br />
particularly unique and flexible.<br />
They are a set of four new<br />
antenna types, with either two<br />
or three ports (more ports to be<br />
supported in the future). These<br />
ports can be independently assigned<br />
to different bands, which<br />
can have very diverse RF requirements<br />
such as different polarization,<br />
gain patterns, and frequencies.<br />
The antenna mesh is<br />
optimized by AntSyn software<br />
for the specifications given and<br />
it is sufficiently flexible to enable<br />
the software to essentially<br />
invent new antennas.<br />
Images of these antennas are<br />
shown in Figure 3. The two<br />
standard versions of the mesh<br />
antenna can be placed on any<br />
corner or edge on the ground, or<br />
they can be placed in the center<br />
as shown. The ground can be<br />
solid beneath these antennas or<br />
it can be an optimized mesh as<br />
well. The coplanar monopole<br />
version does not have a ground<br />
beneath the mesh but is expected<br />
to project over one edge of the<br />
ground, which can be useful in<br />
many device applications.<br />
The following examples use<br />
the coplanar monopole, which<br />
is known to have excellent<br />
bandwidth and flexibility for<br />
this application. The examples<br />
demonstrate how AntSyn software<br />
is able to use these antennas<br />
to synthesize high-performance<br />
MIMO arrays with good isolation<br />
and impedance matches.<br />
Examples<br />
The AntSyn tool was used to create<br />
both a two-port and a threeport<br />
MIMO antenna on a notional<br />
compact device using the<br />
new features in its latest release.<br />
This notional device had the<br />
following characteristics and<br />
requirements:<br />
• Dual-band WiFi<br />
• 2.4 and 5 GHz bands<br />
• IoT device package<br />
• Compact, planar geometry<br />
• Approximate size of a standard<br />
business card, 90 mm x 50 mm<br />
Figure 5: AXIEM simulation results<br />
72 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
RF & Wireless<br />
Figure 6: Three-port MIMO antenna performance as predicted by AntSyn software<br />
• Antenna integrated with electronics<br />
• Antennas placed along long<br />
edge<br />
• MIMO<br />
• Two or three ports/antennas<br />
for transmit and receive on<br />
each device<br />
• Maximized isolation between<br />
ports to create de-coupled<br />
channels<br />
First, a two-port MIMO antenna<br />
using the multi-function mesh<br />
coplanar monopole type was<br />
optimized using AntSyn software.<br />
The specifications shown<br />
Figure 7: Bottom view of three-port MIMO antenna<br />
in Figure 1 were used to define<br />
the desired performance of the<br />
MIMO antenna in this example<br />
(note with the exception that a<br />
matching network was not used).<br />
This particular antenna used air<br />
as its dielectric. The resulting<br />
antenna and its predicted performance<br />
is shown in Figure 4.<br />
This antenna has reasonably<br />
good voltage standing wave<br />
ratio (SWR) and isolation performance<br />
for the dual-band WiFi<br />
frequencies for both ports, with<br />
a maximum SWR of about 1.8<br />
and a maximum coupling of<br />
about -16.5 dB. At the lowest<br />
frequency, the antenna edges<br />
are separated by less than 0.093<br />
wavelengths and the ports themselves<br />
are only 0.41 wavelengths<br />
apart. As can be seen, the shapes<br />
of these two elements have some<br />
similarities, but are not identical.<br />
This is expected and helps<br />
improve the isolation.<br />
This antenna was imported into<br />
NI AWR Design Environment,<br />
specifically Microwave Office<br />
circuit design software, and further<br />
simulated using AXIEM<br />
3D planar EM solver across the<br />
full range of frequencies from<br />
2 to 6 GHz. The results, shown<br />
in Figure 5, match well with<br />
the AntSyn predictions, with<br />
worst-case coupling of -16.8<br />
dB. Note that although coupling<br />
and VSWR do rise in between<br />
the Wi-Fi bands, in-band performance<br />
is very good.<br />
AntSyn software was also used<br />
to optimize a three-port antenna<br />
using the specifications and size<br />
limitations shown in Figure 1.<br />
This time, a matching network<br />
was used to help improve performance<br />
with the tighter spacing.<br />
The maximum SWR was about<br />
1.8, while the maximum coupling<br />
was -14.7 dB, which occurs<br />
between the two ports that are<br />
closest together, shown in Figure<br />
6 as the right and center ports.<br />
Note that the spacing is only<br />
0.163 wavelengths (at 2.4 GHz)<br />
between these ports, with a minimum<br />
spacing of 0.048 wavelengths<br />
between the elements.<br />
The distance from the center to<br />
the left port in Figure 7 is also<br />
only 0.31 wavelengths.<br />
The shapes of these antennas are<br />
even more diverse than the twoport<br />
antenna. Essentially, AntSyn<br />
software created a different<br />
antenna for each port and a parasitic<br />
fence was placed between<br />
the center and left ports. All this<br />
complexity was created automatically<br />
by the software, demonstrating<br />
the inherent strength and<br />
robustness of the genetic algorithm<br />
to fully explore more of<br />
the design space and produce<br />
optimal performance MIMO<br />
antennas.<br />
Conclusion<br />
Demand is escalating for highperformance,<br />
low-cost antennas<br />
to provide reliable connectivity<br />
for upcoming 5G and IoT wireless<br />
devices. AntSyn software<br />
automated antenna design, synthesis,<br />
and optimization enables<br />
designers of antennas, including<br />
compact MIMO arrays,<br />
to address the challenges of<br />
next-generation antenna design<br />
and integration within mobile<br />
devices and IoT components. ◄<br />
hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong> 73
RF & Wireless<br />
New Devices Facilitating CoaXPress Applications<br />
Richardson RFPD, Inc. announced the<br />
availability and full design support capabilities<br />
for a lineup of devices (link to<br />
landing page) that enable CoaXPress<br />
applications from MACOM Technology<br />
Solutions Inc. CoaXPress is an asymmetric,<br />
highspeed point-to-point serial communication<br />
standard for the transmission<br />
of video and still images. It is scalable<br />
over single or multiple coaxial cables and<br />
represents a leading-edge solution for<br />
highspeed imaging and data transmission.<br />
MACOM offers several devices that facilitate<br />
CoaXPress applications, including:<br />
Emerging Bluetooth<br />
Platforms<br />
• M22428G-23: 2.5 V Low-Jitter Cable<br />
Driver for 6G<br />
• M22544G-12: 2.5 V Multi-rate Adaptive<br />
Cable Equalizer for 6G<br />
• M22544-SB2: CXP-6 Evaluation Board<br />
• M23428G-33: 2.5 V Low-Jitter Cable<br />
Driver for 12G<br />
• M23544G-14: 2.5 V Multi-rate Adaptive<br />
Cable Equalizer for 12G<br />
• M23544-SB1: CXP-12 Evaluation<br />
Board<br />
• Richardson RFPD<br />
www.richardsonrfpd.com<br />
battery life. Utilizing a configurable Delta<br />
Sigma architecture, a <strong>10</strong>- or 18-bit modulator<br />
enables system designers to tradeoff<br />
step size, phase noise, and reference spurious<br />
performance. The SKY723<strong>10</strong>-11 simplifies<br />
transmitter design and is ideal for rugged<br />
portable and mobile two-way radios used<br />
in business as well as and mission-critical<br />
applications. The SKY723<strong>10</strong>-11 comes in<br />
MCM 24-pin, 4 x 4 mm package.<br />
Skyworks Solutions, Inc.<br />
www.skyworksinc.com<br />
50 W GaN E-HEMT Wireless<br />
Power Transfer Evaluation<br />
Board<br />
Skyworks Solutions, Inc. announced that<br />
its advanced connectivity engines are being<br />
leveraged by Nordic Semiconductor for<br />
ultra-low power wireless communications.<br />
Specifically, Nordic is utilizing Skyworks’<br />
family of fully-integrated front-end solutions<br />
in conjunction with their multi-protocol<br />
system-on-chip (SoC) for Bluetooth<br />
Low Energy (LE) and emerging Bluetooth<br />
5 applications. Together, the combined platform<br />
provides superior efficiency – making it<br />
ideal for battery-powered Internet of Things<br />
(IoT) devices – while delivering a 4x range<br />
advantage for connected home and outdoor<br />
usage cases.<br />
• Skyworks Solutions, Inc.<br />
www.skyworksinc.com<br />
2.4 GHz Frontend Modules<br />
for Bluetooth IoT<br />
The new low power solutions from Skyworks<br />
significantly improve range (more than 2x)<br />
when compared to standalone system-onchip<br />
(SoC) implementations, and efficiently<br />
deliver more power to the antenna, thereby<br />
minimizing or potentially eliminating any<br />
required antenna matching network. The<br />
new 2.4 GHz FEMs also integrate power<br />
amplifier output matching, harmonic filtering,<br />
and bypass path switching which<br />
enable flexible and innovative end product<br />
designs for space-constrained IoT applications.<br />
SKY66118-11: 2.6 x 2.4 x 0.75 mm<br />
package, SKY66407-11: 1.2 x 1.2 x 0.35<br />
mm package<br />
Skyworks Solutions, Inc.<br />
www.skyworksinc.com<br />
Fractional-N Frequency<br />
Synthesizer<br />
Skyworks introduced the SKY723<strong>10</strong>-11,<br />
a 50 MHz to 2.1 GHz fractional-N frequency<br />
synthesizer for high-performance<br />
Land Mobile Radio/Professional Mobile<br />
Radio (LMR/PMR) systems. This synthesizer<br />
is a key building block of a phaselocked<br />
loop (PLL), providing ultra-fine<br />
frequency resolution and low phase-noise<br />
performance. Its low power consumption of<br />
4 mA @ 3 V, 900 MHz provides extended<br />
Richardson RFPD, Inc. announced the availability<br />
and full design support capabilities<br />
for an evaluation board for wireless power<br />
transfer applications from GaN Systems<br />
Inc. The GSWP050W-EVBPA evaluation<br />
board is designed to support and expedite<br />
the innovation of wireless power transfer<br />
systems. The evaluation board uses GaN<br />
Systems’ GS6<strong>10</strong>04B E-HEMTs in a 50 W,<br />
6.78 MHz class EF2 power amplifier. The<br />
GSWP050W-EVBPA is the latest addition to<br />
GaN Systems‘ WPT line-up. It is well-suited<br />
for wireless power and charging applications<br />
in consumer, industrial and automotive<br />
markets, including items like power tools,<br />
toys, professional microphones, handheld<br />
point-of-sale devices and household robots.<br />
Key features of the GSWP050W-EVBPA<br />
include:<br />
• Constant current mode<br />
• Push-pull<br />
• <strong>10</strong>0 V/45 A, 15 mOhm GaN E-HEMTs<br />
• High speed GaN driver<br />
• Richardson RFPD<br />
www.richardsonrfpd.com<br />
74 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
RF & Wireless<br />
18...31.5 GHz LNA in Plastic<br />
Package<br />
Richardson RFPD, Inc. announced the<br />
availability and full design support capabilities<br />
for a versatile low noise amplifier<br />
from Macom Technology Solutions Inc.<br />
The MAAL-011129 is an easy-to-use threestage<br />
low noise amplifier with high gain and<br />
broadband 50 ohm match. It is designed for<br />
operation from 18 to 31.5 GHz and housed<br />
in a lead-free 2 mm 8-lead PDFN plastic<br />
package. The MAAL-011129 has an integrated<br />
active bias circuit and bias tee to allow<br />
direct connection to V DD without external<br />
chokes or DC blocks. The bias current is<br />
set by a simple external resistor, RB, so the<br />
user can customize the power consumption.<br />
The MAAL-011129 offers a surface-mount,<br />
easy-to-use, low noise amplifier solution<br />
that is well suited to diverse receiver applications,<br />
including V SAT , point-to-point and<br />
24 GHz ISM.<br />
Additional key features of the MAAL-<br />
011129 include:<br />
• Noise figure: 2.5 dB @ 24 GHz<br />
• High gain: 23 dB @ 24 GHz<br />
• 50 ohm match on input and output<br />
• Single voltage bias: 3 to 5 V range<br />
• Current adjustable from 1 to 80 mA<br />
• Richardson RFPD<br />
www.richardsonrfpd.com<br />
High Gain Driver Offers Low<br />
Power Consumption<br />
RFMW announces design and sales support<br />
for a high gain and high peak-power driver<br />
amplifier. The Qorvo QPA9121 provides 28<br />
dB of gain with up to ½ Watt of RF power<br />
from 2300 to 5000 MHz. Drawing only 95<br />
mA from a single, 5 V supply, the QPA9121’s<br />
low power consumption provides solutions<br />
in wireless infrastructure, repeaters and distributed<br />
antenna systems. OIP3 is 32 dBm<br />
from this 50 ohm, internally matched device<br />
packaged in a 3 x 3 mm QFN.<br />
■ RFMW<br />
info@rfmw.com, www.rfmw.com<br />
GaN PA Supports Ka-Band<br />
Satcom<br />
RFMW announces design and sales support<br />
for a high frequency power amplifier from<br />
Qorvo. The Qorvo QPA22<strong>10</strong>D offers 2.5 W<br />
of linear power at 25 dBc IMD3 with small<br />
signal gain of 25 dB. This linear power and<br />
high gain are ideal for Ka-Band satellite<br />
communication systems operating within<br />
27 to 31 GHz as well as mmWave 5G infrastructure<br />
radios. The QPA22<strong>10</strong>D has a saturated<br />
output power of 7 Watts. Drawing 200<br />
mA from a 20 V supply, this PA is offered<br />
in a 2.74 x 1.432 mm Die.<br />
■ RFMW<br />
info@rfmw.com, www.rfmw.com<br />
90 W Transistor Offers High<br />
Efficiency and High Gain<br />
RFMW announced design and sales support<br />
for a high gain, GaN transistor with<br />
excellent efficiency. The Qorvo QPD0060<br />
spans DC to 2.7 GHz with 90 W of P3dB<br />
output power and maximum drain efficiency<br />
of 74.7%. Linear gain is 19.5 dB and<br />
efficiency-tuned P3dB gain is 21.5 dB. Designed<br />
for 48 V operation, the QPD0060 serves<br />
wireless infrastructure, active antenna<br />
systems, military & commercial radar, land<br />
mobile and military radio communications<br />
and test instrumentation. Functional as either<br />
a driver or final stage it’s both CW and<br />
pulse capable. Offered in a plastic overmold,<br />
SMT package.<br />
■ RFMW<br />
info@rfmw.com, www.rfmw.com<br />
GaN X-band Amplifier<br />
offers 35 W<br />
RFMW announced design and sales<br />
support for a high power amplifier with<br />
excellent efficiency and linearity. Offering<br />
industry leading 35 W of X-Band<br />
power for satellite communications,<br />
radar and PtP applications, Qorvo‘s<br />
QPA<strong>10</strong>06D is a wide band GaN on<br />
SiC power amplifier covering <strong>10</strong>.7 to<br />
12.7 GHz. Largesignal gain is >17 dB<br />
while achieving >39% power-added<br />
efficiency. Small signal gain is 22 dB.<br />
The QPA<strong>10</strong>06D is available as a 6 x<br />
4.2 mm DIE.<br />
• RFMW<br />
info@rfmw.com<br />
www.rfmw.com<br />
6 GHz Low Threshold Limiter<br />
Module<br />
RFMW announced design and sales support<br />
for Skyworks SKY16601-555LF PIN diode<br />
limiter module covering the frequency range<br />
of 0.5 to 6 GHz. The SKY16601-555LF<br />
addresses the need for passive protection<br />
of LNAs in microwave receiver applications.<br />
It is a fully integrated PIN diode, lowthreshold<br />
limiter module in a 2.5 x 2.5 mm<br />
SMT package. Capable of handling 230 W<br />
pulsed power, insertion loss is only 0.1 dB<br />
while return loss is specified at 27.5 dB.<br />
Typical threshold level is 11 dBm with a flat<br />
leakage power of 13 dBm at 20 dBm input.<br />
Low distortion highlights this device making<br />
it applicable for use in military communication<br />
transceivers, VSAT, S-band radar,<br />
jammers, GPS and cellular infrastructure.<br />
■ RFMW<br />
info@rfmw.com, www.rfmw.com<br />
hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong> 75
RF & Wireless<br />
Complex Microwave Feed<br />
Assembly<br />
Broadband, Multistage<br />
GaN-on-Si Power Amplifier<br />
Module<br />
Link Microtek has designed and fabricated<br />
a complex microwave feed<br />
assembly for use in a customer’s Kuband<br />
mobile satellite-communications<br />
antenna system. Widely used around<br />
the world by news crews, first responders,<br />
government agencies and military<br />
units, such mobile antenna systems provide<br />
a durable and quickly deployable<br />
solution for anyone requiring reliable<br />
satellite communications facilities in<br />
remote locations.<br />
The Link Microtek assembly incorporates<br />
a feed arm, transmit and receive<br />
filters, a rotary joint and an orthomode<br />
transducer (OMT). In addition to satisfying<br />
the tight space constraints imposed<br />
by the compact nature of the antenna<br />
system, the feed assembly had to achieve<br />
strict performance criteria regarding low<br />
transmission losses and cross polarisation,<br />
as well as high isolation between<br />
transmit and receive channels. The feed<br />
arm is formed of WR75 waveguide to<br />
handle the Ku-band frequency ranges<br />
of 13.75 to 14.5 GHz for transmit and<br />
12 to 13 GHz for receive. This is linked<br />
via a length of semi-rigid waveguide to<br />
a transmit filter, which bends round to<br />
interface to the rotary joint – the purpose<br />
of which is to accommodate one of<br />
the degrees of movement as the foldaway<br />
satcom system unfurls once in situ.<br />
The simple external appearance of the<br />
rotary joint masks the complexity of its<br />
internal design, which consists of over<br />
40 separate precision-engineered parts,<br />
including connectors, pins, cages, spring<br />
mounts and bearings. On the other side<br />
of the rotary joint is the OMT. The<br />
function of this device is to separate<br />
the transmit and receive signals, and in<br />
conjunction with the receive filter the<br />
OMT achieves an impressive isolation<br />
figure of over <strong>10</strong>0 dB.<br />
■ Link Microtek Ltd<br />
www.linkmicrotek.com<br />
Richardson RFPD, Inc. announced the availability<br />
and full design support capabilities<br />
for a new <strong>10</strong> W hybrid GaN module from<br />
Macom Technology Solutions Inc. The<br />
MAMG-<strong>10</strong>0227-0<strong>10</strong> is a broadband, twostage<br />
GaN-on-Si hybrid power amplifier<br />
module in an air-cavity laminate package.<br />
The <strong>10</strong> W device is fully-matched and covers<br />
wide 225...2600 MHz frequency range. A<br />
gold-plated copper heat sink is attached to<br />
the bottom side of the laminate substrate.<br />
The package can be accessed from the top<br />
or the bottom allowing for “live bug” or<br />
“dead bug” mounting. This mounting flexibility<br />
enables streamlined designs for smaller,<br />
lighter radios. The new module is ideal<br />
for use in tactical military communications,<br />
LMR, and wireless (public safety) markets.<br />
Additional key features of the MAMG-<br />
<strong>10</strong>0227-0<strong>10</strong> include:<br />
• Fully-matched at input and output<br />
• 28 V operation (typ.); 36 V (max)<br />
• CW output power ><strong>10</strong> W<br />
• 40% PAE<br />
• 22 dB power gain<br />
• Compact size: 14 x 18 mm<br />
■ Richardson RFPD<br />
www.richardsonrfpd.com<br />
<strong>10</strong>0 W Power Limiter with<br />
Adjustable Threshold<br />
RFMW announced design and sales support<br />
for a <strong>10</strong> MHz to 6 GHz RF power limiter<br />
capable of handling <strong>10</strong>0 W of pulsed input<br />
power. The pSemi PE45361 is a monolithic<br />
structure up to 8 times smaller than discrete,<br />
PIN-diode solutions and eliminates thermal<br />
hysteresis.<br />
The adjustable input, 1 dB compression point<br />
(limiting threshold) is set from 7 to 13 dBm<br />
via a low current control voltage, eliminating<br />
the need for external bias components<br />
such as DC blocking capacitors, RF choke<br />
inductors and bias resistors. Fast response<br />
time of
RF & Wireless<br />
Low-Threshold Limiter<br />
Modules<br />
inches and weighs only 0.9 ounces. RFMW<br />
offers a range of DiTom isolators from 26.5<br />
to 43.5 GHz in both narrow and wide-band<br />
frequency ranges.<br />
■ RFMW, www.rfmw.com<br />
Flat-Gain Push-Pull Amplifier<br />
Frequency Dividers with<br />
SMA Connectorized<br />
Packages<br />
RFMW offers design and sales support for a<br />
fully integrated PIN limiter/Schottky diode<br />
module in a surface-mount package. The<br />
Skyworks SKY16602-632LF provides passive<br />
receiver protection in wireless or other<br />
RF systems ranging in frequency from 200<br />
MHz to 4 GHz. Capable of handling <strong>10</strong>0<br />
W of pulsed power, the SKY16602-632LF<br />
has a very low threshold of approximately<br />
5 dBm, making it useful as a fine clean-up<br />
limiter. Insertion loss is only 0.3 dB while<br />
return loss is specified at 14 dB. Low distortion<br />
highlights this device making it applicable<br />
for use in military communication<br />
transceivers, VSAT, S-band radar, jammers,<br />
GPS and cellular infrastructure.<br />
■ RFMW<br />
www.rfmw.com<br />
Coaxial Isolators for<br />
mmWave 5G Infrastructure<br />
RFMW announced design and sales support<br />
for a series of coaxial, mmWave, 5G isolators<br />
from DiTom Microwave. The D3I2731Q<br />
isolator covers Ka-band frequencies from 27<br />
to 31 GHz with 20 dB of isolation. A singlejunction<br />
design, insertion loss is only 0.6 dB<br />
maximum, preserving precious power in the<br />
mmWave bands. Average power handing is<br />
5 W (2 W reflected power). The D3I2731Q<br />
is offered with 2.4 mm female connectors<br />
having a maximum SWR of 1.25 and are<br />
available with any combination of male or<br />
female connectors on the input/output. 2.92<br />
mm (K) connectors are also an option. With<br />
operating temperatures from -20 to +65<br />
°C, these isolators are suitable for in-box<br />
applications or bench-top testing applications.<br />
The isolator body measures 0.5 x 0.7<br />
RFMW announced design and sales support<br />
for an ultra-linear, CATV, MMIC amplifier.<br />
The Qorvo QPA8801 features a pushpull<br />
cascode design providing flat gain and<br />
ultra-low distortion. Ideal for DOCSIS 3.1<br />
applications from 45 to 1218 MHz using<br />
a single 12 V supply, the QPA8801 offers<br />
excellent composite distortion at high efficiency<br />
consuming only 4.5 W in a 5 x 7<br />
mm QFN package. Providing 11 dB gain<br />
at 1218 MHz with a CTB of -78 dBc and<br />
CSO of -70 dBc, noise figure is 5.5 dB.<br />
Applications include broadband CATV hybrid<br />
modules, DOCSIS 3.1 amplifiers and<br />
head-end CMTS equipment.<br />
■ RFMW<br />
www.rfmw.com<br />
High-Power Switches meet<br />
Increased Network Demands<br />
RFMW announced design and sales support<br />
for a family of high-power switches from<br />
Skyworks Solutions. Designed for TDD<br />
2G/3G/4G micro and macro-cell base stations,<br />
the SKY12241-492LF, SKY12242-<br />
492LF and SKY12245-492LF deliver leading<br />
performance and efficiency. As dataintensive<br />
multimedia and IoT applications<br />
continue to proliferate, cellular infrastructure<br />
solutions must become more robust to meet<br />
increasing network demands. These 50 and<br />
<strong>10</strong>0 W switches enable high data rates with<br />
low power consumption for next generation<br />
wireless devices. The SKY12241-492LF<br />
provides 50 W CW power handling from<br />
Pasternack has launched a new line of<br />
frequency divider modules that cover<br />
broadband frequencies from 0.1 to 20<br />
GHz. A comprehensive selection of 28<br />
different models is offered with a variety<br />
of fixed divide-by-ratios from 2 to<br />
40. These prescalers are ideal for use<br />
in phase locked loop (PLL) and frequency<br />
synthesizer circuit designs, as<br />
well as test instrumentation. Typical<br />
applications include use in aerospace<br />
and defense, satellite communications,<br />
VSAT, test and measurement equipment,<br />
and point-to-point radio networks.<br />
Designs are available in compact and<br />
rugged SMA connectorized packages.<br />
Circuit assemblies feature advanced<br />
GaAs HBT MMIC semiconductor technology<br />
that produces low additive SSB<br />
phase noise performance with typical<br />
levels down to -155 dBc/Hz at <strong>10</strong>0<br />
kHz offset. Input power ranges from<br />
-20 to +15 dBm, with output power<br />
ranges from -6 to +5 dBm depending<br />
on the model.<br />
All Pasternack frequency divider<br />
modules are designed for high reliability.<br />
Most models are guaranteed to meet<br />
MIL-STD-202 environmental test conditions<br />
for humidity, shock, vibration<br />
and altitude. Some models are hermetically<br />
sealed and guaranteed to meet<br />
MIL-STD-883 environmental test conditions<br />
for temperature cycle and fine<br />
& gross leak.<br />
■ Pasternack<br />
www.pasternack.com<br />
1.8 to 3 GHz. The SKY12242-492LF provides<br />
<strong>10</strong>0 W CW power handling from 1.8<br />
to 3 GHz and the SKY12245-492LF offers<br />
<strong>10</strong>0 W CW power handling from 0.3 to 3.8<br />
GHz. Offered in compact, 5 x 5 mm QFN<br />
packages.<br />
■ RFMW, www.rfmw.com<br />
hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong> 77
RF & Wireless<br />
Design of a Efficient 24-GHz Radar Antenna Array<br />
Lexiwave Technology Ltd.,<br />
Hong Kong, specializes in RF<br />
system and RF integrated circuit<br />
(IC) design solutions for<br />
communications products, IoT<br />
devices and consumer electronics.<br />
With the extensive experience<br />
and industry relationships<br />
of its management teams, Lexiwave<br />
provides a complete array<br />
of internet of things (IoT) and<br />
wireless solutions, from design<br />
and manufacturing to product<br />
electromagnetic interference<br />
(EMI)/electromagnetic compatibility<br />
(EMC) compliance.<br />
Antenna performance plays a<br />
critical role in determining the<br />
communication range and quality<br />
of service necessary for wireless<br />
and IoT devices.<br />
Challenge<br />
As connected devices simultaneously<br />
shrink in size, cost,<br />
and required power consumption,<br />
electrically-small, efficient<br />
antenna design becomes crucial<br />
to the success of these products.<br />
Lexiwave designers required a<br />
sophisticated electronic design<br />
automation (EDA) platform<br />
with a complete suite of tools<br />
that would enable them to efficiently<br />
design new commercial<br />
sensor products for their clients<br />
such as a 24-GHz short-range,<br />
object-detection, and distancemeasurement<br />
radar antenna<br />
array, shown in the photo.<br />
specifically the AXIEM planar<br />
and Analyst 3D finite-element<br />
method (FEM) EM simulators,<br />
as well as the AntSyn antenna<br />
design and synthesis tool, based<br />
on their knowledge of the design<br />
features, ease of use, and fast and<br />
robust meshing technology, as<br />
well as their confidence in the<br />
software’s ability to efficiently<br />
run simulations and accurately<br />
predict performance. Henry<br />
Lau, CEO, regularly features<br />
the software in various antenna<br />
design webinars and conference<br />
workshops throughout the world.<br />
Figure 1 shows the AXIEM layout<br />
of the antenna array for the<br />
24-GHz radar module design.<br />
Conclusion<br />
The availability of a complete<br />
suite of tools in one easy-touse<br />
environment that includes<br />
circuit, system, and EM simulation<br />
tools was an advantage<br />
for Lexiwave designers. NI<br />
AWR software enabled them to<br />
quickly and accurately predict<br />
the input impedance, radiation<br />
pattern, and efficiency of their<br />
antenna design. In addition, the<br />
company credits their design<br />
success to an RF design suite<br />
that offers design and simulation<br />
in one environment, as well as<br />
the AntSyn antenna design and<br />
synthesis tool, which accelerated<br />
their design start and helped<br />
them to more fully explore their<br />
design options. This enabled the<br />
designers to eliminate two design<br />
cycles, enhancing their productivity<br />
and lowering development<br />
costs. ◄<br />
Solution<br />
The designers chose NI AWR<br />
Design Environment software,<br />
Author:<br />
Henty Lau, CEO<br />
Lexiwave Technology<br />
National Instruments<br />
www.ni.com/awr Figure 1: AXIEM layout of the antenna array for the 24-GHz radar module<br />
78 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2019</strong>
Anleitung zur Handhabung der Schnellsteckverbindungen (“Push-On”) der Serien N,<br />
TNC und 7/16. Sie koppeln in Sekunden an die Standardbuchse des gleichen Typs.<br />
1. Verwandeln Sie ihr Standard-Kabel mit<br />
N-Stecker in ein “Push-On”-Kabel mit<br />
Hilfe des “Push-On”-Adapters.<br />
2. Fassen Sie den Adapter fest am Rändel<br />
der Schiebemutter an.<br />
3. Setzen Sie den Adapter auf die Buchse<br />
des Gegenstücks auf und bewegen Sie die<br />
Schiebemutter ganz nach vorne. Die Feststellmutter<br />
muss dabei gelöst sein.<br />
4.Lassen Sie die Schiebemutter zurückrutschen,<br />
sie verriegelt dann automatisch. Die Verbindung<br />
ist hergestellt, in Sekunden und sicher, und die<br />
Verbindung ist komplett verriegelt.<br />
5. Zum Lösen der Verbindung bewegen Sie die<br />
Schiebemutter nach vorne. Um zu verhindern,<br />
dass die Mutter wieder zurückrutscht, setzen Sie<br />
Ihre Finger dabei auf der Feststellmutter auf.<br />
6. Sichergestellt durch Ihre Finger auf der<br />
Feststellmutter kann die Schiebemutter nicht<br />
zurückrutschen, und Sie können den Schnellstecker<br />
jetzt wieder abziehen.<br />
Anleitung zur Handhabung der Schnellsteckverbindungen (“Push-On”) SMA male und SMA female.<br />
Diese Schnellsteckverbindungen können mit jedem standardmäßigen SMA verbunden werden.<br />
1. Verwandeln Sie ihr Standard-Kabel mit<br />
SMA Stecker in ein “Push-On”-Stecker-Kabel<br />
durch Aufschrauben des “Push-On-m”-Adapters.<br />
2. Aus Ihrem Standard-Kabel ist jetzt ein<br />
SMA-Stecker-Schnellverbindungs-Kabel<br />
geworden.<br />
3. Stecken Sie den SMA Schnellstecker auf<br />
die standardmäßige SMA Buchse des Gegenstücks<br />
auf. Die Verbindung ist in Sekunden<br />
hergestellt.<br />
4. Um die Verbindung zu lösen, ziehen Sie<br />
den Schnellstecker einfach ab.<br />
Unsere Kontaktdaten:<br />
www.spectrum-et.com<br />
Email: sales@spectrum-et.com<br />
Tel.: +49-89-3548-040<br />
Fax: +49-89-3548-0490<br />
1. Verwandeln Sie ihr Standard-Kabel mit<br />
SMA Stecker in ein “Push-On”-Buchse-<br />
Kabel durch Aufschrauben des “Push-Onf<br />
”-Adapters.<br />
2. Aus Ihrem Standard-Kabel ist jetzt ein<br />
SMA-Buchse-Schnellverbindungs-Kabel<br />
geworden.<br />
3. Stecken Sie die SMA Schnellverbindungs-Buchse<br />
auf den standardmäßigen SMA<br />
Stecker des Gegenstücks auf. Die Verbindung<br />
ist in Sekunden hergestellt.<br />
4. Um die Verbindung zu lösen, ziehen Sie<br />
die Schnellverbindungs-Buchse einfach<br />
ab.
QUARZOSZILLATOREN.<br />
“Quietly the Best”<br />
<strong>10</strong>0 MHz EUROPAC PHASE LOCK OSCILLATOR<br />
• Europac Case: 1.44” (36.576 mm) x 1.13” (28.702 mm) x 0.5” (12.7 mm)<br />
• Ultra Low Noise: -178 dBc/Hz (<strong>10</strong>0 kHz offset)<br />
• Temperature Stability: ±250 ppm, -20 to +70°C<br />
• Low Power Consumption: ≤1.2 Watts, steady state<br />
• Locks to <strong>10</strong> MHz Sine (-5 to +15 dBm) or LVTTL (3.3V); ≤<strong>10</strong> Hz LBW<br />
<strong>10</strong> MHz QRb Sync – LOW PHASE NOISE RUBIDIUM + OCXO CLOCK<br />
• Case Size: 6” (152.4 mm) x 5.7” (144.78 mm) x 1.1” (27.94 mm)<br />
• Locks to 1 PPS Input; GPS/GNSS Disciplining Technology<br />
• Low Phase Noise: -165 dBc/Hz (<strong>10</strong> kHz offset)<br />
• Excellent Stability: ≤5E-11/month; ≤1E-<strong>10</strong>, 0 to +50°C<br />
• Low G-Sensitivity: to 1E-<strong>10</strong>/g per axis<br />
• Internal Vibration Isolation Options: for ~5E-12/g @ 2 kHz offset<br />
5, <strong>10</strong> & <strong>10</strong>0 MHz LOW NOISE FREQUENCY STANDARD – W2U<br />
• Standard 19” (482.6 mm) RETMA Rack Mount, 2U (3.5”, 88.9 mm), 17” (431.8 mm) depth, max<br />
• (3) 5 MHz, -174 dBc/Hz; (3) <strong>10</strong> MHz, -169 dBc/Hz; (3) <strong>10</strong>0 MHz, -174 dBc/Hz<br />
• Locks to External 5 MHz or <strong>10</strong> MHz Reference<br />
• CE, RCM, RoHS 9/<strong>10</strong> Compliant<br />
Weitere Informationen erhalten Sie über –><br />
HEILBRONN<br />
HAMBURG<br />
MÜNCHEN<br />
Berliner Platz 12 • 74072 Heilbronn<br />
Tel. (07131) 78<strong>10</strong>-0 • Fax (07131) 78<strong>10</strong>-20<br />
Gutenbergring 41 • 22848 Norderstedt<br />
Tel. (040) 514817-0 • Fax (040) 514817-20<br />
Streiflacher Str. 7 • 821<strong>10</strong> Germering<br />
Tel. (089) 894 606-0 • Fax (089) 894 606-20<br />
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