5-2024

Mai 5/2024 Jahrgang 29
HF- und
Mikrowellentechnik
NR-NTN und IoT-NTN:
5G-NTN startet durch!
Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG, S. 8
© Ascent Xmedia GmbH

TECHNICAL ARTICLE
Thin Film Filter
Technology
Fabrication, Advantages & Applications
• Passbands from 6 to 30 GHz
• Wide stopbands up to 40 GHz
• High rejection with excellent selectivity
• Small, surface mount form factor
• Temperature stability from -55 to 125 °C
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DISTRIBUTORS

Editorial
Die Meisterleistung
hinter Planung und Betrieb
von Sat-Systemen
Dr. Yvonne Weitsch,
Marktsegment Manager
Aerospace & Defense,
Rohde & Schwarz
Teleportanbieter und Satellitenbetreiber sind die unsichtbaren Dirigenten
für die Planung und einen störungsfreien Betrieb rund um
die Uhr. Angefangen von Netz-Design, Übertragungsplanung und
Optimierung der Transpondernutzung sorgen sie für reibungslose
Orchestrierung und flinken Datenaustausch zwischen Weltraumund
Bodensegment.
Nach dem Start, wenn ein Satellit seinen Zielorbit erreicht hat,
werden die Leistungsparameter vom Bodensegment auf Basis
umfangreicher Tests validiert, bevor der reguläre Betrieb beginnt.
Dabei werden wichtiger Parameter kontinuierlich überwacht.
Bei GEO-Satelliten ist dies infolge permanenter Sichtbarkeit
einfach im Gegensatzu zu Satelliten in Medium-Earth und Low-
Earth-Orbits (MEO und LEO), da diese nur für eine begrenzte
Zeit sichtbar sind. Während dieser kurzen Zeit müssen Daten
heruntergeladen, Gesundheits- und Sicherheits-Checks durchgeführt
und schnelle Entscheidungen getroffen werden. Traditionell
kommen hier Parabolantennen zum Einsatz, die den Nachteil
haben, dass sie mechanisch der Satellitenbewegung nachgeführt
werden müssen. Zunehmend werden elektronisch steuerbare Antennen
(ESA) verwendet, zu denen auch phasengesteuerte Antennen
gehören. Bei ihnen lässt sich die Strahlrichtung sehr schnell
über die Phase verändern. Mit einer einzigen Antenne lassen sich
mehrere Strahlen erzeugen zwecks Verbindung zu verschiedenen
Satelliten gleich zeitig, was einen nahtlosen Übergang ermöglicht.
Anwendungsbezogen wird in der Zukunft ein multi-operabler
Betrieb anvisiert, der die Vorteile jedes Orbits vereint und
Resilienz bei Satellitenausfällen bietet. Die Kommunikation mit
Satelliten auf unterschiedlichen Orbits erfordert aktuell verschiedene
Modems. In Zukunft sollen software-betriebene Modems
diese Aufgabe übernehmen.
Sicherheit wird dabei immer wichtiger. Störungen am Boden und
im Weltraum können durch unabsichtliche Interferenzen zwischen
verschiedenen Kommunikationsdiensten oder durch absichtliches
Jamming oder Spoofing verursacht werden. Weitere Gefahren
entstehen durch Drohnenangriffe oder Cyber-Bedrohungen. Mit
zunehmender Verlagerung von Diensten in die Cloud steht die
Gewährleistung eines sicheren Cloud-Betriebs im Fokus.
Wichtig ist die Digitalisierung der Bodenstationen. Die aktuell
analogen Zwischenfrequenzen sollen digitalisiert werden, sodass
die Daten einfach über Standard-IP-Netzwerke laufen können. Das
Digital Intermediate Frequency Interoperability (DIFI) Konsortium
arbeitet maßgeblich an einem offenen Industriestandard, um Interoperabilität,
Wartbarkeit und Modernisierungsmöglichkeiten zu
verbessern.
Rohde & Schwarz unterstützt Teleport-, Satellitenoperatoren und
Hersteller von Endgeräten in vielen Bereichen bei der Bewältigung
ihrer anspruchsvollen Aufgaben in Planung, Betrieb und Wartung
mit innovativen Test- und Mess- sowie Sicherheitslösungen.
Technische Beratung und Distribution
Space qualified
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EEE-INST-002 zertifi zierte Arbeitsabläufe
Über 7000 Bauteile für Space Upscreening verfügbar
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hf-praxis 5/2024
3

Inhalt 5/2024
Mai 5/2024 Jahrgang 29
Die ganze Bandbreite
der HF-und MW-Technik
mmTron Releasing
Ultra-Low Noise and Super-Low Power
Dissipation LNAs for Satcom
HF- und
Mikrowellentechnik
NR-NTN und IoT-NTN:
5G-NTN startet durch!
Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG, S. 8
© Ascent Xmedia GmbH
Titelstory:
5G NTN startet durch:
NR-NTN und IoT-NTN
Nicht-terrestrische 5G-Netze
(5G NTN) sollen es in
Zukunft 5G-Endgeräten auf
oder in der Nähe der Erdoberfläche
ermöglichen,
sich mit satellitengestützten,
nicht-terrestrischen Basisstationen
zu verbinden. 8
To complement its power amplifier MMICs for
satellite communications, mmTron is fabricating
two ultra-low noise amplifier MMICs with super-low
power dissipation.
TMC173: designed to cover the 17.3 to 21.2 GHz
downlink band, providing an extremely low 1.2 dB
noise figure and 23 dB gain. Biased with a single
supply of +3 V on the drain, the MMIC draws only
17 mA — just 51 mW power dissipation.
TMC174: designed to cover the 27 to 31 GHz uplink
band, also providing an ultra-low 1.5 dB noise figure
with 21 dB gain. Biased with a single supply of
+2 V on the drain, the MMIC draws only 15 mA — just
30 mW power dissipation.
Both MMICs are being fabricated on a GaAs pHEMT
process that has been space qualified for satellites
in geostationary and lower Earth orbits, i.e. GEO,
MEO, and LEO. They will be available as die or in
ceramic air-cavity QFN packages in a 3 mm x 3 mm
QFN (TMC173) and in a 4 mm x 4 mm QFN (TMC174).
Flugkörper vor EMI schützen:
Raketentechnologie in der Praxis
Für die Entwicklung und Bereitstellung von leistungsfähigen
und zuverlässigen Waffen muss die empfindliche
Flugkörperelektronik effizient vor den potenziell
katastrophalen Auswirkungen von elektromagnetischen
Interferenzen (EMI) geschützt werden. 32
TACTRON ELEKTRONIK GmbH & Co. KG
Lochhamer Schlag 5 ▪ D-82166 Gräfelfi ng
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4
Das 450-MHz-Funknetz
für krisenfeste Kommunikation
Bei Naturkatastrophen, Unfällen oder terroristischen Angriffen
ist eine zuverlässige Kommunikation von höchster Wichtigkeit.
Um diesen Herausforderungen zu begegnen, wurden krisenfeste
Kommunikationssysteme entwickelt. 22
hf-praxis 5/2024

Die 5. Generation des mobilen GNSS
Jeder GNSS-Nutzer in jedem Segment profitiert von der
Nutzung der neuen, modernisierten Signale im L5-Band.
L5-Signale sind genauer, zuverlässiger und derzeit
in ausreichender Zahl verfügbar, um alle Nutzersegmente
zu unterstützen. 30
Rubriken:
3 Editorial
4 Inhalt
6 Aktuelles
8 Titelstory
16 Schwerpunkt
Aerospace & Defence
51 Messtechnik
60 Software
62 Bauelemente und -gruppen
64 Kabel & Verbinder
65 Verstärker
66 Funkchips und -module
68 RF & Wireless
78 Impressum
JYEBAO
Strahlungswirkungen
auf Quarze und Oszillatoren
Quarzresonatoren und -oszillatoren
für den Einsatz im Weltraum
müssen die Auswirkungen der
Strahlung berücksichtigen. 44
Netzwerksynchronisierung
in ORAN-Infrastrukturen
Die ORAN-Technik (Open Radio Access Network)
und ihre Rolle bei der Umsetzung von 5G-Diensten
wachsen schnell – dabei ist die Netzwerksynchronisierung
eine große Herausforderung. 26
Einsatz von Assured Position,
Navigation und Zeitmessung (A-PNT)
Ob Wegbeschreibung beim Autofahren oder
Steuerung von Präzisionswaffen: Positionskenntnis,
Navigation und Zeitmessung (PNT)
sind nicht nur hier entscheidend, sondern
ermöglichen es auch, dass Telefone
kommunizieren, Schiffscontainer ihr Ziel zu
erreichen und Landwirte ihre Ernteerträge
optimieren. 34
Neue,
hochflexible
Testkabel
von JYEBAO
• Very Flexible
(PUR jacket)
• Stainless Precision
Connectors used
• Excellent RF
performance
• Extra sturdy connector/
cable connection
(Solder clamp designs)
• Taper Sleeve added
• Intended for lab use/
intensive handling
Peak Power Sensor
Anritsu Company announced the launch of the
new inline power sensor MA24103A that is
designed to measure accurate Peak and True-RMS
average power measurements from 25 MHz
to 1 GHz and 2 mW to 150 W power range. 68
hf-praxis 5/2024 5

Aktuelles
5G-eCall-Interoperabilität eines 5G-Moduls getestet
Zertifizierung erhalten, sodass
ihre Zuverlässigkeit und Sicherheit
für Automotive-Anwendungen
außer Zweifel steht. Die
Module der AG56xN-Serie sind
auch mit den im Automotive-
Bereich üblichen WLAN- und
Bluetooth-Modulen kompatibel
und bieten eine bewährte
Kombination, die Standards
für Konnektivitätslösungen
weit über den Automobilsektor
hinaus setzt.
Rohde & Schwarz
GmbH & Co. KG
www.rohde-schwarz.com
Quectel Wireless Solutions
und Rohde & Schwarz haben
das innovative 5G-eCall-Modul
aus der AG56xN-Automotive-
Modul-Serie von Quectel erfolgreich
validiert. Für den Test
wurde der R&S CMX500 Wideband
Radio Communication
Tester eingesetzt. Der Testaufbau
wurde auf dem Mobile World
Congress 2024 gezeigt.
eCall, das automatische Notrufsystem
für in der EU verkaufte
Fahrzeuge, wurde 2015
eingeführt und ist seit 2018 für
alle Neuwagen in der Europäischen
Union vorgeschrieben.
eCall-Systeme nutzen derzeit leitungsvermittelte
2G/3G-Mobilfunknetze.
Da die Stilllegung
dieser Netze bereits in wenigen
Jahren erfolgen soll, müssen die
Notrufsysteme (Fahrzeug-Bordelektronik
und Infrastruktur) an
die neuesten paketvermittelten
4G/5G-Mobilfunknetze angepasst
werden.
Die Initiative der EU-Kommission
zur Aktualisierung der
eCall-Normen und -Rechtsvorschriften
für die Umstellung von
eCall auf 4G- und 5G-Netze hat
die Arbeit bereits aufgenommen.
Die Automobilindustrie
benötigt NGeCall-Testlösungen,
um eCall-Module mit den neuen
NGeCall-Funktionen liefern zu
können. Es wird davon ausgegangen,
dass ein kommender
chinesischer eCall-Standard in
den nächsten Jahren ebenfalls
paketvermittelte 4G/5G-Mobilfunknetze
nutzen wird.
Die AG56xN-Serie bildet ein
leistungsstarkes Sortiment
von 5G NR-Modulen, die mit
MediaTeks MT2735-Chipsatz
arbeiten und herausragende
Konnektivitätslösungen bieten.
Diese Module unterstützen 5G
Rel-15 und liefern beeindruckende
Datenraten von bis zu
4,0 Gbps im Downlink und
480 Mbps im Uplink innerhalb
einer Bandbreite von 200 MHz.
Das bedeutet einen deutlichen
Geschwindigkeitssprung. Sie
sind mit zahlreichen Schnittstellen
ausgestattet, darunter
Mobilfunk- (4×4-MIMO) und
GNSS-Antennenschnittstellen,
USB 3.0, PCIe (Gen3), RGMII,
SGMII, mehrere UARTs, SPI,
I2C, I2S (PCM), SDIO, ADCs
und GPIOs, die vielseitige Konnektivitätsoptionen
für diverse
Anwendungen bieten.
Mit einer Rechenleistung von
bis zu 15k DMIPS und einem
SGMII/RGMII-Durchsatz bis
2,5 Gbps sind diese Module für
höchste Leistungsanforderungen
ausgelegt. Darüber hinaus
haben sie die eCall/NGeCall-
Der Messaufbau zum Testen des
5G/LTE-Automotive-Moduls
von Quectel umfasste den R&S
CMX500 Kommunikationstester
mit der R&S CMX-KA098
5G-eCall-Testoption zur Simulation
einer NGeCall-Notrufzentrale
(Public Safety Answering
Point, PSAP) sowie einen
R&S SMBV100B Vektorsignalgenerator
für die GNSS-Simulation.
Der Test bestätigte die
erfolgreiche Herstellung einer
5G- Notrufverbindung zwischen
dem Quectel-Modul und der
Notrufzentrale. Der Minimaldatensatz
(Minimum Set of
Data, MSD) wurde erfolgreich
und ohne Datenverlust übermittelt
und die simulierte GNSS-
Position mit hoher Präzision
übertragen. Darüber hinaus
gelang die Sprachkommunikation
mit einwandfreier Audioqualität.
Als echtes Multitalent kann der
R&S CMX500 mit der R&S
CMX-KA098 Softwareoption
effektiv für NGeCall-Tests unter
zuverlässig reproduzierbaren
und konfigurierbaren 5G-Netzbedingungen
eingesetzt werden.
Für eine schnelle Einführung
dieser Technologie wird
die Zusammenarbeit verschiedener
Unternehmen innerhalb
der Branche immer wichtiger.
Die Kooperation von Rohde &
Schwarz und Quectel ermöglicht
beiden Unternehmen die
gegenseitige Validierung ihrer
Lösungen. ◄
6 hf-praxis 5/2024

Aktuelles
Keysight Technologies als Testpartner für das Satellite NB-IoT
Early Adopter Program der Deutschen Telekom ausgewählt
kommunikation beschleunigt
das Programm die Entwicklung
und Einrichtung von NB-IoT-
Lösungen und bietet eine zuverlässige,
universelle und sichere
Datenübertragung.
Die Programmteilnehmer erhalten
exklusiven Zugang zu hochmodernen
Lösungen der Deutschen
Telekom, Skylo und
Murata, einschließlich eines
frühen Entwicklungszugangs
zu den ersten auf Rel-17-Standards
basierenden NB-IoT-
Modulen und einem globalen
Satellitennetzwerk. Darüber
hinaus erhalten die Teilnehmer
hochmoderne Hardware, Konnektivitätsdienste,
engagierten
Support und die Möglichkeit,
NB-IoT-NTN-Lösungen auf ihre
spezifischen Bedürfnisse zuzuschneiden.
Keysight Technologies wurde als
Testpartner für das Satellite NB-
IoT Early Adopter Program der
Deutschen Telekom im Bereich
Satelliten-NB-IoT ausgewählt.
Keysight Technologies
www.keysight.com
Keysight Technologies bietet
ein End-to-End-Testbed für das
nicht-terrestrische Netzwerk
(NTN) des Narrowband Internet
of Things (NB-IoT) an, um Entwicklern
und Designern die Validierung
von Referenz-Designs
für Lösungen zu ermöglichen,
die NTN-Standards der 3GPP
Release 17 (Rel-17) verwenden.
Das von der Deutschen Telekom
in Zusammenarbeit mit Skylo
und Murata geleitete Satellite
NB-IoT Early Adopter Program
befasst sich mit den entscheidenden
Herausforderungen, die
sich aus der begrenzten Mobilfunkabdeckung
ergeben, und ermöglicht
die Datenübertragung
über große Entfernungen. Durch
die Einbeziehung der Satelliten-
Als Testpartner bietet Keysight
den Programmentwicklern
Zugang zum NB-IoT-NTN-
Testbed, das auf den branchenführenden
NTN-Testlösungen
von Keysight basiert, sowie zu
den Skylo-Zertifizierungstestplänen.
Dadurch wird sichergestellt,
dass zertifizierte NB-
IoT-fähige Geräte nahtlos in
das Skylo-Satellitennetzwerk
integriert werden können, was
unübertroffene Flexibilität und
Effizienz bietet. ◄
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Download
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• Ausgewählte Workshops und Seminare
hf-praxis 5/2024 7

Titelstory
5G NTN startet durch: NR-NTN und IoT-NTN
Nicht-terrestrische 5G-Netze (5G NTN) sollen es in Zukunft 5G-Endgeräten auf oder in der Nähe der
Erdoberfläche ermöglichen, sich mit satellitengestützten, nicht-terrestrischen Basisstationen zu verbinden.
© Ascent Xmedia GmbH
5G NTN steht für ein breites
Spektrum unterschiedlicher Verbindungsszenarien,
wie in Bild
1 dargestellt: von der satellitengestützten
Kommunikation über
fliegende Basisstationen bis hin
zur Steuerung von unbemannten
Luftfahrzeugen (UAV). 3GPP
hat im Rahmen von Release
15 eine Studie [TR 38.811] zu
Kanalmodellen und Einsatzszenarien
begonnen, um NTN in
das 5G-Ökosystem einzubinden.
Daran schloss sich eine Studie
[TR 38.821] für Release 16 zu
Lösungen für die Anpassung von
5G NR zur Unterstützung von
NTN an. Hauptziel dieser Studie
war es, einen Funktionssatz
zu identifizieren, der 5G NTN
implementiert, aber die Auswirkungen
auf das bestehende
5G-System minimiert.
Autor:
Reiner Stuhlfauth
Rohde & Schwarz
GmbH & Co. KG
www.rohde-schwarz.com
Release 17 enthält die technischen
Spezifikationen eines
NTN, das alle Schichten innerhalb
eines 5G-Systems betrifft,
von der Bitübertragungsschicht
über einen Protokollstapel bis
hin zu Verbesserungen der Netzarchitektur.
Ausgehend von diesem
technologischen Grundgerüst
wird die NTN-Entwicklung
in Release 18 mit zusätzlichen
Spektralbereichen, Protokollschicht-Erweiterungen
und mehr
Diensten fortgeschrieben.
Hauptmotivation
für NTN-Kommunikation
ist die Ermöglichung einer flächendeckenden
Netzversorgung
in jedem Winkel der Erde. Nach
Marktanalysen des Global System
for Mobile Communications
(GSMA) von 2020 erreicht
der Mobilfunk inzwischen über
80% der globalen Bevölkerung,
deckt bisher aber noch weniger
als 40% der weltweiten Landfläche
ab. Mittels NTN-Kommunikation
sollen die verbleibenden
über 60% und insbesondere
abgelegene Gebiete,
die Ozeane und Polarregionen
versorgt werden.
Die ersten 5G NTN-Implementierungen
werden sich auf
unterbrechungsfreie Konnektivität
und lückenlose Abdeckung
sowie die Separierung der Technologie
in zwei Facetten konzentrieren:
NR-NTN und IoT-NTN.
NR-NTN kann als der eMBB-
Teil (Enhanced Mobile Broadband)
von 5G angesehen
werden – es ermöglicht satellitengestützte
Konnektivität mit
Schwerpunkt auf breiter Abdeckung
und Anwendungen im
Freien. IoT-NTN bezeichnet
die Verwendung von Satellitenverbindungen
als Erweiterung
von IoT-Technologien wie NB-
IoT, LTE-M oder 5G Reduced
Capability (RedCap). Später
wird die Branche einen Best-
Effort-Ansatz für die Dienstgüte
(QoS) verfolgen, der sehr tolerant
gegenüber Verzögerungen
und langsamen Datenraten ist.
In Bezug auf die erwarteten
Datenraten ist NTN 5G nicht
mit terrestrischen 5G-Netzen
konkurrenzfähig. Die Rolle
von 5G NTN ist deswegen in
der Ergänzung terrestrischer
5G-Systeme und Sicherstellung
der Konnektivität in unterversorgten
Regionen zu sehen.
Anwendungsfälle von NTN
Die aktuelle Entwicklung von
NTN zielt hauptsächlich in zwei
Richtungen: (1) die Erweiterung
von 5G NR für nicht-terrestrische
Kommunikation innerhalb
des 5G-Systems und (2) der
Aufbau eines weltweit flächendeckenden
Internets der Dinge
(IoT) oder IoT-NTN.
IoT-NTN sieht die Anpassung
von NB-IoT oder Enhanced
Machine Type Communications
(eMTC) für NTN-Verbindungen
vor, um die Komplexität sowohl
der Endgeräte als auch der Satelliten
in Grenzen zu halten. Ein
weiteres Charakteristikum von
IoT-NTN ist die fehlende QoS-
Unterstützung. Für IoT-NTN
ist stattdessen ein Best Effort-
Ansatz angedacht, sodass künftige
Anwendungen tolerant gegenüber
langen Verzögerungen
und geringem Datendurchsatz
sein werden müssen. Energieeffizienz
und Stromverbrauch
kommt jedoch eine größere
Bedeutung zu als bei NR-
NTN. Release 17 priorisiert den
8 hf-praxis 5/2024

Titelstory
Standalone-Betrieb und sieht
eine transparente Satellitenarchitektur
nach dem Bent-Pipe-
Prinzip vor, wobei angenommen
wird, dass das Endgerät
(UE) über GNSS-Fähigkeiten
(Global Navigation Satellite
System) verfügt (kein simultaner
Betrieb), um Zeit- und Frequenzabweichungen
im Voraus
zu kompensieren.
NR-NTN fokussiert sich auf
eMBB-Dienste mittels fliegender
Basisstationen oder Satelliten
und stellt die langfristige Zielrichtung
von 5G NTN dar. In
Phase 1 liegt der Schwerpunkt
auf grundlegenden Internetdiensten
wie Sprachkommunikation,
Webbrowsing und Textnachrichten,
wobei vorrangig Handgeräte
und das Sub-6-GHz-Spektrum
genutzt werden sollen. In Phase
2 und danach werden VSAT-
Endgeräte (Very Small Aperture
Terminal) mit verbesserter Empfangstechnik
(RX) eingesetzt,
die höhere Frequenzbereiche
nutzen und wesentlich höhere
Datenraten bieten. In Bezug auf
die Architektur bleibt es in der
ersten Phase bei transparenten
Nutzlasten. Release 19 soll dann
eine regenerative Nutzlastarchitektur
in das NTN-System einführen
und alle drei Facetten der
Satellitenkonnektivität unterstützen:
den festen Funkdienst
über Satelliten (FSS), Broadcast-Satellitendienste
(BSS) und
mobile Satellitendienste (MSS).
Wie bereits erwähnt, liegt der
Schwerpunkt auf der flächendeckenden
Versorgung, aber
Bild 1: Allgemeiner Überblick über die Struktur nicht-terrestrischer Netze
die Abdeckung unterversorgter
Gebiete ist nicht das einzige Ziel
von 3GPP NTN. In einem weiteren
Kontext sind vier Anwendungsfälle
von Bedeutung [TR
22.822], wie in Bild 2 dargestellt:
• Die Service Continuity stellt
in ozeanischen oder abgelegenen
Gebieten, die für terrestrische
Netze außer Reichweite
sind, Funkzugangstechnologie
(Radio Access Technology,
RAT) bereit. Sie unterstützt
die Dienstkontinuität zwischen
landbasierten 5G-Zugangsnetzen
und satellitengestützten
Zugangsnetzen, die entweder
dem gleichen Eigentümer
gehören oder unter entsprechende
Vereinbarungen fallen.
• Die Service Ubiquity adressiert
missionskritische Kommunikation
(Mission-critical Communications,
MCX). Ziel ist die
permanente Systemverfügbarkeit,
insbesondere für den
Einsatz im Katastrophenschutz,
wenn terrestrische Netzarchitekturen
zerstört oder aus
anderen Gründen ausgefallen
sind. Über NTN-Verbindungen
kann die Systemverfügbarkeit
in kurzer Zeit wiederhergestellt
werden.
• Die Service Scalability verfolgt
allgemeine Prinzipien
des Datenverkehrs-Managements.
Die Optimierung der
Verkehrssteuerung, etwa durch
Verlagerung des Datenverkehrs
von der terrestrischen zur nichtterrestrischen
Kommunikation,
ermöglicht eine höhere Systemeffizienz,
insbesondere angesichts
des großen Abdeckungsbereichs
einer NTN gNB.
• Bei 5G System Backhaul Services
geht es um die Nutzung
von NTN als Backhaul-Verbindung
zum Kernnetz. Mit anderen
Worten werden die Endgeräte
weiterhin über terrestrische
Funkzugangstechnologien
(RAT) ans Netz angebunden.
Kommt es jedoch zu einem
Ausfall, greift als Backup die
NTN-Verbindung.
Spektrumaspekte von NTN
5G NTN backhaul
Bild 2: Zukünftige NTN-Anwendungsfälle
IoT-NTN
NR-NTN
(handheld,
10GHz)
Der wichtigste Aspekt für die
Kommunikation ist das verfügbare
Frequenzspektrum. Da es
äußerst unwahrscheinlich ist,
dass Satelliten nur ein bestimmtes
Land oder eine bestimmte
Region erreichen, wird dringend
ein internationales Abkommen
über die zulässigen Frequenzen
bei der Satellitenkommunikation
benötigt. Organisationen wie die
Internationale Fernmeldeunion
(ITU) unterstützen solche Koordinierungsinitiativen.
hf-praxis 5/2024 9

Titelstory
Derzeit werden mehrere Frequenzbereiche
für NTN diskutiert.
Einige davon liegen im etablierten
FR1-Spektrum, andere
reichen über 10 GHz hinaus
und bis in den FR2-Bereich. Bei
3GPP sind momentan zwei FR1-
Bänder für NTN im Gespräch.
Das erste davon ist das Band
n256: die S-Band-Frequenzen
von 1980 bis 2010 MHz in der
Uplink-(UL)-Richtung und
von 2170 bis 2200 MHz in der
Downlink-(DL)-Richtung. Das
zweite ist das Band n255: die
L-Band-Frequenzen von 1525
bis 1559 MHz in der DL-Richtung
und von 1626,5 bis 1660,5
MHz in der UL-Richtung.
Für die langfristige NTN-Spektrumnutzung
diskutiert 3GPP
NR-NTN oberhalb von 10 GHz.
Das Ka-Band erhält höchste Priorität.
Für den Uplink sind Frequenzen
von 17,7 bis 20,2 GHz
und für den Downlink von 27,5
und 30 GHz vorgesehen. Darüber
hinaus wird das Ku-Band mit
10,7 bis 12,75 GHz für DL und
12,75...13,25 GHz/13,75...14,5
GHz für UL in Betracht gezogen.
Zu den aktuellen Spektrumherausforderungen
gehören:
• Kandidatenbänder, die in die
Spektrumlücke zwischen FR1
und FR2 fallen
• Verwendung des Frequenzduplexverfahrens
(FDD) bei
NTN-Frequenzen aufgrund der
langen Rundlaufzeit (Roundtrip
Time, RTT)
Ähnlich wie bei der terrestrischen
Kommunikation ist die
Koexistenz auch für NTN ein
wichtiges Thema. Eine Satellitenzelle
oder ein Satellitenstrahl
deckt große Gebiete ab,
die weit über Landes- und terrestrische
Zellgrenzen hinausgehen
können. Diskutiert werden verschiedene
Frequenzbänder und
eine ergänzende Satellitenabdeckung,
bei der sich terrestrische
und nicht-terrestrische Netze das
Spektrum teilen.
Aspekte der NTN-Architektur
Die folgenden Architekturen
sind für aktuelle und zukünftige
NTN und Satellitenkonstellationen
relevant:
• Satelliten in niedrigen Erdumlaufbahnen
(LEO) mit einer
Höhe zwischen 500 und 2000
km haben eine kürzere RTT
– in der Regel weniger als
30 ms. Diese LEO-Satelliten
werden voraussichtlich auch
klein sein. In der Regel werden
sie einen Umfang von

IsoLOG ® 3D Mobile PRO
Isotrope 3D Messungen – neu definiert.
9 kHz bis 8 GHz
Weltweit erste isotrope Handheld-Antenne mit einem durchgängigen Frequenzbereich
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Titelstory
beginnen bei etwa 200 km Ausleuchtzone
im Fall schmaler
Strahlen und erreichen bis zu
4000 km bei breiten Strahlen.
Aufgrund der größeren Entfernung
beträgt die RTT eines
GEO-Satelliten etwa 544 ms.
• Die Begriffe High-Altitude
Platform Station (HAPS) und
High-Altitude IMT Base Station
(HIBS) decken alle fliegenden
Objekte wie Flugzeuge,
Ballons, Hubschrauber
und Drohnen (UAV) ab. Diese
Stationen arbeiten flexibel in
Höhen von mehreren hundert
Metern bis zu etwa 15 km und
bieten mittlere Ausleuchtzonen
mit Durchmessern von wenigen
Kilometern bis zu 100
km. Ein weiterer Vorteil ist
die kurzfristige Einsatzfähigkeit,
d.h., die Betreiber können
HAPS/HIBS nutzen, um
in einer bestimmten Region
dynamisch zusätzliche Kapazitäten
bereitzustellen. Als Nachteil
ist demgegenüber natürlich
die geringere Ab deckung zu
nennen. Aufgrund der kürzeren
Entfernung fällt die RTT
in einen Bereich, der in etwa
terrestrischen Netzen entspricht.
Der Unterschied zwischen
HAPS und HIBS liegt
in der Frequenznutzung und
den Anwendungsfällen, d.h.,
HAPS- Stationen adressieren
aufgrund des Regulierungsumfelds
derzeit nur den festen
Funkdienst über Satelliten,
während mit HIBS-Stationen
auch mobile Dienste unterstützt
werden können.
• Zwei unterschiedliche Verfahren
zur Strahlformung von
Satelliten befinden sich in der
Diskussion: Die Ausleuchtzone
auf der Erde ist entweder
statisch oder beweglich.
Wie in Bild 3 gezeigt, gibt
es bewegliche Strahlen und
relativ zur Erdoberfläche feststehende
Strahlen. Ein allgemeines
Merkmal von NTN-
Verbindungen ist die Adressierbarkeit
des Satelliten, da
vom Elevationswinkel abhängt,
ob ein Satellit erreichbar ist
oder nicht.
Die NTN-Architektur muss den
Funkzugang vom terrestrischen
Bild 3: Zwei Verfahren für die Strahlformung von NTN-Satelliten befinden sich derzeit in der Diskussion:
(1) mit beweglichen Strahlen (links) oder (2) mit relativ zur Erdoberfläche feststehenden Strahlen
Endgerät oder UE (User Equipment)
zum Satelliten ermöglichen.
Dies wird als Service Link
oder Dienstverbindung bezeichnet.
Der Satellit muss seinerseits
mit einem terrestrischen
Gateway verbunden sein – diese
Verbindung wird als Feeder Link
oder Speiseverbindung bezeichnet.
Satellitenkonstellationen in
niedriger oder geostationärer
Umlaufbahn haben bekannte
oder vorhersagbare Flugbahnen,
die das Routing der Verbindung
zur Bodenstation ermöglichen.
Bei 3GPP werden zwei
mögliche Architektur optionen
für die Implementierung eines
NTN-fähigen Funkzugangsnetzes
(Radio Access Network,
RAN) diskutiert: der transparente
Modus und der regenerative
Modus. Release 17 befasst
sich hauptsächlich mit dem
transparenten Modus.
Transparente
NTN-NG-RAN-Architektur
Die transparente NTN-NG-
RAN-Architektur arbeitet wie
ein Repeater im Weltraum oder
im übertragenen Sinne ein gebogenes
Rohr, woraus sich der englische
Begriff Bent Pipe ableitet.
Der wesentliche Aspekt ist die
Aufteilung der traditionellen
Funktionen einer Basisstation
auf die Komponenten Satellit,
Ground Gateway und terrestrische
gNB, wie in Bild 4 gezeigt.
Die Satellitenfunktionen sind
zuständig für HF-Filterung,
Konvertierung, Verstärkung,
Senden und Empfangen in ULund
DL-Richtung. Ein wichtiges
Merkmal ist die Wiederholung
der Signalform zwischen Dienstund
Speiseverbindung durch
eine unveränderte Nutzlast. Der
Frequenzträger kann dabei geändert
werden, um wechselseitige
Störungen zwischen Dienst- und
Speiseverbindung zu vermeiden.
Diese Architektur ist unabhängig
von der Signalform,
sodass Modifikationen in dieser
Hinsicht keine Änderungen an
der Technik des Satelliten erfordern.
Ein Nachteil dieser Architektur
ist in der Rauschverstärkung
zu sehen, da der Satellit
keine Kanal entzerrung oder
Rauschkorrektur durchführen
kann. Weitere Nachteile sind
Anfälligkeit für gezielte Störungen
(Jamming), insgesamt
längere Rundlaufzeiten (da zwei
Verbindungen zwischen Satellit
und Erde beteiligt sind) und
das Fehlen von Intersatellitenverbindungen
(Inter-Satellite
Link, ISL) zur Datenverkehrssteuerung.
Die Verbindung zwischen dem
Endgerät und der terrestrischen
gNB läuft über die Dienstverbindung
und Speiseverbindung.
Darüber hinaus sind mit künftigen
Erweiterungen mehrere
ISL-Verbindungen dazwischen
möglich. Gemäß [TR 38.821]
sind für erste ISL-Implementierungen
regenerative Nutzlasten
erforderlich.
Künftige NTN-Implementierungen
(Release 19) sollen
Architekturen für den regenerativen
Modus umfassen. Anders
als bei Architekturen mit transparenten
Nutzlasten werden
hierbei die gNB-Funktionen in
den Satelliten selbst integriert,
um eine schnellere Datenübertragungsplanung
und kürzere
Rundlaufzeiten zu ermöglichen.
Das regenerative Architekturmodell
erfordert komplexere
Hardware und mehr Rechenleistung
im Satelliten. Dieses
Modell kann auch Multi-Access-
Edge-Computing-Funktionalitäten
umfassen, um die Rundlaufzeit
zu verringern.
HF-Aspekte von NTN
Der große Abstand zwischen den
terrestrischen Endgeräten und
den Stationen im All hat Auswirkungen
auf die Leistungsübertragungsbilanz
(Link-Budget)
oder Streckendämpfung.
Simulationsergebnisse zeigen
aber, dass das zu erwartende
SNR für die Kommunikation
ausreichend ist. Eher problematisch
ist die große Zeitverzögerung
oder Rundlaufzeit,
die ebenfalls von der Zeit und
dem Elevationswinkels abhängt.
Bei terrestrischen Netzen weist
schon der Begriff „Basisstation“
auf ihren stationären Charakter
hin. Im Gegensatz dazu bewegen
sich die Satelliten mit einer
bestimmten Geschwindigkeit,
was zu einer Verschiebung der
Trägerfrequenz (Dopplerver-
12 hf-praxis 5/2024

Titelstory
Bild 4: Transparente NTN-NG-RAN-Architektur
schiebung) führt. Beim Durchlaufen
der Ionosphäre erfahren
die Funkwellen außerdem eine
Drehung der Polarisationsebene,
den sogenannten Faraday-Effekt.
Streckendämpfung
Die große Entfernung zwischen
Endgerät und Satelliten resultiert
in einer starken Streckendämpfung.
3GPP hat mehrere
Link-Budgets untersucht und
Studien mit unterschiedlichen
Parametern und Simulationsergebnissen
durchgeführt, z.B.
[TR 36.763] oder [TR 38.811].
In Zukunft soll die Streckendämpfung
durch neue Antennentechnik
mit starker Richtwirkung
und hohem Gewinn beherrschbar
werden. Die Gesamtstreckendämpfung
setzt sich aus
den folgenden Komponenten
zusammen: allgemeine Streckendämpfung
(hauptsächlich
Freiraumdämpfung oder FSPL
[Free-Space Path Loss]), Dämpfung
aufgrund atmosphärischer
Gase, Dämpfung durch Luftflimmern
und Dämpfung beim
Gebäudeeintritt. Üblicherweise
werden FSPL-Werte von 160
dB (LEO) oder 190 dB (GEO)
angenommen. Es ist davon auszugehen,
dass die RX-Empfindlichkeit
der Endgeräte gegenüber
terrestrischen Netzen geringer
ausfallen wird.
Rundlaufzeit und
Verzögerungsdifferenz
Eine Herausforderung im
Zusammenhang mit der Einführung
latenzarmer Kommunikation
in NR-NTN ist die Rundlaufzeit
(RTT), also die hohe
Latenz aufgrund der großen
Distanz zwischen dem terrestrischen
Endgerät und dem Satelliten.
Typische Werte für die
Latenz in einer Richtung liegen
im Bereich 30...40 ms bei LEO-
Konstellationen und können bei
GEO-Konstellationen bis zu 544
ms erreichen.
Eine genauere Analyse der RTTund
Latenz-Aspekte lässt zwei
Herausforderungen deutlich
werden:
1. Verzögerungsdifferenz zwischen
den NTN gNB und
sämtlichen Endgeräten in einer
Strahlausleuchtzone. Diese
ergibt sich aus deren Ellipsenform
sowie dem Einfluss
des Elevationswinkels.
2. Zeitvariante Latenz und
schwankende Rundlaufzeiten
über den Verbindungszeitraum.
Ursache sind elliptische
Umlaufbahnen und schwankende
Entfernungen zwischen
Endgerät und Satellit.
Der erste Aspekt betrifft die
elliptische Ausleuchtzone eines
Strahls, deren Größe vom Elevationswinkel
abhängt. Der Satellit
erfährt deswegen unterschiedliche
Laufzeiten der Signale verschiedener
Endgeräte innerhalb
seiner Ausleuchtzone.
Der zweite Aspekt betrifft zeitvariante
Rundlaufzeiten aus
Sicht des Endgeräts aufgrund der
Form der Satellitenumlaufbahn.
Wenn der Satellit am Horizont
aufsteigt und den minimalen
Elevationswinkel überschreitet,
ist der Abstand zwischen
der gNB des Endgeräts und dem
Satelliten maximal. Zu diesem
Zeitpunkt ist die Rundlaufzeit
dementsprechend am längsten.
Dies erschwert die Pufferverwaltung
der MAC-Schicht (Medium
Access Control) und den HARQ-
Betrieb (Hybrid Automatic
Repeat Request).
Dopplerfrequenzverschiebung
Eine der größten Herausforderungen
bei der Realisierung
von NTN-Verbindungen, die
dem Endbenutzer eine gute
Erlebnisqualität (QoE) bieten,
ist die Trägerfrequenzabweichung
(Dopplerverschiebung).
Der Paradigmenwechsel hin
zu beweglichen Basisstationen
oder Satelliten bedingt in Verbindung
mit sich ebenfalls potentiell
in Bewegung befindlichen
Endgeräten eine zeitvariante
Dopplerverschiebung während
einer bestehenden Verbindung.
Die Dopplerverschiebung hängt
von der relativen Geschwindigkeit
zwischen Endgerät und
Satellit, der Trägerfrequenz
und dem Winkel zwischen dem
Geschwindigkeitsvektor und der
Signalausbreitungsrichtung ab.
Faraday-Effekt in NTN
und Polarisationsaspekte
Der Faraday-Effekt tritt als Folge
der Beschaffenheit der Atmosphäre
auf und steht mit der
Gesamtzahl der freien Elektronen
in Zusammenhang. Dieser
Effekt bewirkt eine Drehung der
Polarisationsebene durch die
Wechselwirkung der elektromagnetischen
Wellen mit dem
ionisierten Medium im Erdmagnetfeld
während der Signalausbreitung
[TR 38.811]. Eine
mögliche Gegenmaßnahme ist
die Verwendung zirkularer Polarisationsverfahren.
Der Nachteil
dabei ist, dass das Endgerät
die gleiche zirkulare Polarisation
verwenden müsste, um
eine perfekte Übereinstimmung
zu erreichen, oder andernfalls
zusätzlich zur Freiraumdämpfung
einen Polarisationsverlust
von 3 dB tolerieren und akzeptieren
müsste.
Zusammenfassung
Erklärtes Ziel von 3GPP ist es,
durch 5G NTN satellitenbasierte
Kommunikation mit minimalen
Folgen für die terrestrischen
5G-Netze zu ermöglichen. Die
Anpassungen sollen auf das technisch
Notwendige beschränkt
bleiben. Längerfristig, im Zuge
der Einführung von 6G, wer-
hf-praxis 5/2024 13

Titelstory
den die Netze ihren zellularen
Charakter verlieren [4]. 6G wird
auf zahlreichen dynamischen,
intelligenten Knoten basieren, die
jeweils über integrierte Rechenleistung
und Multi-Access-Edge-
Computing-Funktionalitäten
verfügen. Diese Knoten werden
miteinander verbunden sein und
sich relativ zueinander bewegen.
Interworking, Integration und
Unification – Zusammenarbeit,
Integration und Vereinheitlichung
– sind die drei Leitbegriffe
für die Weiterentwicklung der
bestehenden Technologien über
5G NTN bis hin zu 6G.
Die künftige Forschung wird
sich mit organischen Netzen
befassen, die Zellen besitzen, die
„geboren werden“ und „sterben“
können, sowie „vagabundierende“
Netzkomponenten und
intelligentes Verkehrs-Management.
Mit der Integration von
NTN in das 5G-System mit
Release 17 wird ein neues Kapitel
der Technologiegeschichte
aufgeschlagen und die Grundlage
für allgegenwärtigen Mobilfunk
gelegt. Rohde & Schwarz
begleitet diese Technologieevolution
mit seinem Know-how in
der Messtechnik und speziell der
Satellitentechnik.
Wer schreibt:
Reiner Stuhlfauth ist Technologie-Manager
bei Rohde &
Schwarz und innerhalb des
Geschäftsbereichs „Messtechnik“
für die Mobilfunkindustrie
zuständig. Er verfügt über mehr
als 20 Jahre Erfahrung in der
Schulung in und Förderung von
Mobilfunk- und anderen drahtlosen
Kommunikationstechnologien.
Er ist an zahlreichen
Projekten im Zusammenhang
mit 5G, 5G Advanced und der
6G-Forschung beteiligt. Stuhlfauth
ist Autor vieler technischer
Dokumente und Webinare zur
Wireless-Kommunikation und
Mitautor des R&S-Buchs „5G
New Radio – Fundamentals,
Procedures, Testing Aspects“.
Er hat seinen Abschluss als
Diplomingenieur der Elektrotechnik
mit Schwerpunkt Telekommunikation
an der Technischen
Universität Kaiserslautern
erworben. ◄
Rohde & Schwarz und MediaTek demonstrieren eine NTN-NR-Rel.17-Verbindung
Rohde & Schwarz und MediaTek haben
sich zusammengetan, um eine 5G Non-
Terrestrial Network (NTN) New Radio
(NR) Verbindung auf Basis der neuesten
Spezifikationen von 3GPP Release 17 zu
demonstrieren.
Dieser technologische Fortschritt wurde
den Messebesuchern des diesjährigen
Mobile World Congress in Barcelona
präsentiert. Zum Einsatz kamen dabei
der R&S CMX500 One-Box-Signalisierungstester
(OBT) von Rohde & Schwarz
und ein NTN-NR-Gerät von MediaTek
als Testobjekt.
5G NTN-NR
stellt die nächste Phase in der Evolution
der NTN-Technologie dar und erlaubt die
direkte Anbindung von Smartphones und
anderen 5G-Geräten an satelliten gestützte
Dienste.
Die Demonstration umfasste eine 5G-NTN-
NR-Live-Verbindung, für die ein Satellitenzugangsknoten
in der niedrigen Erdumlaufbahn
(LEO) emuliert wurde.
Durch die Simulation realer Szenarien
sollte der Aufbau veranschaulichen, wie
mittels 5G-Technologie die Konnektivität
auch in Regionen ohne terrestrische
Ab deckung sichergestellt werden kann.
NTN-NR-Netze
werden in Zukunft dafür sorgen, dass
grundlegende Dienste, wie Sprachtelefonie,
Nachrichtenübermittlung und niederratige
Datendienste, weltweit verfügbar sind, insbesondere
dort, wo die terrestrische Versorgung
unmöglich oder un praktikabel
ist, beispielsweise auf hoher See, in Flugzeugen
oder in ländlichen Gebieten.
R&S CMX500 OBT Radio Communication
Tester und R&S SMBV100B Vektorsignalgenerator
bildeten die Satelliten-Basisstation nach.
Der Vektorsignalgenerator simuliert dabei
mithilfe seiner integrierten GNSS-Option
die verschiedenen Satellitenkonstellationen.
Der R&S CMX500 arbeitet im interaktiven
Callbox-Modus, sodass sich neben
HF-bezogenen Messungen auch Sprachanrufe
auslösen lassen.
Der Testmodus
bietet eine intuitive Benutzeroberfläche
und verdeutlicht eindrucksvoll die Vielseitigkeit
des Testers bei der Bewertung
der Performance und Zuverlässigkeit von
5G-Verbindungen unter verschiedenen
Bedingungen. So wird sichergestellt, dass
zukünftige NTN-NR-Geräte, die von
MediaTek mithilfe der NTN-Testplattform
entwickelt wurden, weltweit einwandfrei
funktionieren.
Statements:
Christoph Pointner, Senior Vice President
Mobile Radio Testers bei Rohde &
Schwarz, erklärt: „Dass wir gemeinsam
mit MediaTek diese revolutionäre Technologie
auf dem MWC Barcelona zeigen
konnten, unterstreicht unsere Innovationskraft
im Bereich 5G NTN. Die Demonstration
einer 5G NTN-NR-Verbindung über
unseren R&S CMX500 OBT verdeutlicht
nicht nur das Potenzial nicht-terrestrischer
Netze zur Verbesserung der globalen Konnektivität,
sondern eröffnet auch einen
völlig neuen Markt für allgegenwärtige
Konnektivität.“
Ho-Chi Hwang, General Manager of Wireless
Communication System and Partnerships
bei MediaTek, kommentiert: „Unsere
langjährige Partnerschaft mit Rohde &
Schwarz ist Ausdruck unseres Engagements
für eine neue Ära der Konnektivität.
Da die Nachfrage nach Satellitentechnologie
in einer Vielzahl von Produktkategorien
weiter wächst, ist es für
uns besonders wichtig, unser Ökosystem
vernetzter Geräte weiter auszubauen, um
eine weltweit lückenlose Versorgung zu
ermöglichen.“◄
14 hf-praxis 5/2024

RF-Lambda Europe GmbH ● +49 69 153 29 39 40 ● sales@rflambda.eu

SCHWERPUNKT:
AEROSPACE & DEFENCE
Auswahl von Antennen-Frontend-Komponenten
für Nicht-GEO-Satellitenapplikationen
Bild 1: Vergleich der Orbits von LEO, MEO und GEO
Autor:
Jim Ryan
Product Marketing Manager
Analog Devices
www.analog.com
Die Einführung aktiver elektronisch
abtastender Antennen
(AESAs) für die Satellitenkommunikation
bietet Betreibern
und Anwendern größere Flexibilität.
Dieser Beitrag hilft dem
Entwickler bei der Auswahl von
Komponenten für das Antennen-
Frontend (rauscharme Verstärker
und Leistungsverstärker) für den
Einsatz in diesen Beamforming-
Arrays.
Einleitung
Seit über 60 Jahren kommt die
Satellitentechnologie zum Einsatz.
Obwohl die ersten Satelliten
aufgrund von Startgewichtund
Größeneinschränkungen in
eine niedrige Erdumlaufbahn
(LEO) gestartet wurden, sind
die Satelliten in einer geosynchronen
Erdumlaufbahn (GEO)
bekannter, wo sie zahlreiche
wichtige Dienste wie Telekommunikation,
Satellitenfernsehen,
Erdbeobachtung und auch
eine Reihe von Funktionen für
Regierungen und ihr Militär
bereitstellen. Es hat jedoch ein
erheblicher Wandel stattgefunden,
sodass nun LEO und solche
für die mittlere Erdumlaufbahn
(MEO) die attraktivsten
Umlaufbahnen für eine Reihe
großer Konstellationen sind, die
eine Reihe von datengestützten
Diensten (Satellitenkommunikation,
Erdbeobachtung und -kartierung,
Navigation und Ortung
usw.) bieten. Bild 1 zeigt die
relativen Positionen der LEO-,
MEO- und GEO-Umlaufbahnen.
Die Tendenz zu Nicht-GEO-
Umlaufbahnen hat viele Gründe.
Sie ist zurückzuführen auf das
Zusammenwirken von niedrigeren
Startkosten, der Einführung
der Massenfertigung
für Satelliten, technischen
Fortschritten in der Kommunikations-
und Antennentechnologie
sowie in der Sensorik
und der optischen Technologie
zur Kommunikation zwischen
Satelliten. Auch die Verfügbarkeit
von hohen privatem Kapital
zur Finanzierung dieser umfangreichen
Programme spielt dabei
eine Rolle.
Der zunehmende Einsatz von
LEO-Raumfahrzeugen stellt
die Entwickler von Satellitenkommunikationsverbindungen
in dieser Umlaufbahn vor neue
16 hf-praxis 5/2024

Aerospace & Defence
Bild 2: Abdeckung der Erde durch GEO, MEO und LEO
Herausforderungen. Anstelle der
festen Kommunikationsverbindungen
der GEO-Satelliten kommen
Verbindungen zum Einsatz,
die anpassungsfähig sein müssen,
damit sie mit Orten auf der
Erde kommunizieren können,
auch wenn sie den Planeten mit
Geschwindigkeiten im Bereich
von 7,5 km/s umkreisen.
AESAs (Active Electronically
Scanned Arrays) werden in diesen
modernen Satellitenkommunikationssystemen
nicht nur
dafür eingesetzt, um das Antennensignal
adaptiv auf das Ziel
zu lenken, sondern auch, um
mehrere Strahlen zu unterstützen,
damit viele Nutzer gleichzeitig
versorgt werden können.
Satelliten in der Umlaufbahn
stellen besondere Anforderungen
an die Auswahl der Komponenten,
insbesondere an die
Frontend-Komponenten, welche
die Antennenelemente mit den
Sende- und Empfangssignalketten
verbinden. Hier nun werden
die Designüberlegungen für die
Auswahl von Frontend-Komponenten
(Verstärker) in solchen
Systemen untersucht.
Der Wechsel von GEO zu LEO
GEO Satelliten boten gute Dienste
– warum also der Wechsel?
Nun, trotz der Nachteile der
hohen Startkosten hatten GEO-
Satelliten einen wesentlichen
Vorteil: Sie befanden sich in
einer festen Position am Himmel,
da die Umlaufbahn mit
der Erdrotation synchronisiert
war. Dies ermöglichte den Einsatz
von Satellitenantennen mit
fester Ausleuchtung und von
relativ kostengünstigen VSAT-
Terminals mit Parabolantennen
auf der Erde – wichtige Voraussetzungen
für Datendienste und
vor allem für Satellitenfernsehen
(Direct-to-Home, DTH). Satelliten
in GEO haben die größte
Erdabdeckung (Bild 2), wobei
nur drei GEO-Satelliten erforderlich
sind, um eine globale
Abdeckung zu gewährleisten.
Trotz der genannten Vorteile von
GEO hat die Entwicklung hin
zu Satelliten in LEO mehrere
Hauptgründe, die sich hauptsächlich
auf die Entwicklung der
Kommunikationsnetze konzentrieren.
Wir leben in einer hochgradig
vernetzten Welt, aber in
der Realität lebt ein erheblicher
Teil der Weltbevölkerung in
Gebieten, die entweder nicht
oder nur unzureichend mit Internet-Anschlüssen
versorgt sind.
GEO-Satelliten, die auf einer
äquatorialen Ebene positioniert
sind, bieten beispielsweise nur
einen eingeschränkten Dienst
in den Polarregionen. Umfangreiche
Satellitenkommunikations-Konstellationen
im LEO
können diese Gebiete mit relativ
hohen Übertragungsgeschwindigkeiten
versorgen. Für
Gebiete, die bereits über eine
Internet-Anbindung verfügen,
versprechen LEO-Konstellationen
sogar noch höhere Datenraten
– gleichwertig mit Glasfaserverbindungen
– sowohl
für private Nutzer als auch für
Unternehmen.
Die Größe der vorgeschlagenen
LEO-Konstellationen, einschließlich
einiger
Redundanz, bringt aufgrund
der höheren Anzahl verfügbarer
Satelliten eine bessere Netzwerkstabilität
mit sich. Diese Resilienz
ist sowohl für staatliche und
militärische Nutzer als auch für
die kommerzielle Welt von Interesse.
Schließlich bedeuten die
niedrigeren Herstellungs- und
Startkosten, dass ein Satellitennetzwerk
leicht aufgerüstet
werden kann, sobald eine neue
Technologie zur Verfügung steht.
Satellitenumlaufbahnen
Eine Nicht-GEO-Konstellation
wird mit Satelliten in bestimmten
Umlaufbahnen oder in einer
Mischung von Umlaufbahnen
konfiguriert. Zu den gängigeren
Umlaufbahnen gehört die äquatoriale
Umlaufbahn (die von der
SES-O3b-mPOWER-Konstellation
in MEO genutzt wird), bei
der die Satelliten im Allgemeinen
dem Äquator folgen. Außerdem
die geneigte Umlaufbahn,
die gegenüber der äquatorialen
Umlaufbahn um einige Grad
abweicht und von Westen nach
Osten in der gleichen Richtung
wie die Erdrotation verläuft, und
die polare Umlaufbahn, bei der
jeder Satellit einem bestimmten
Längengrad folgt, bei der
Umkreisung beider Pole (z.B.
OneWeb).
Mehrere der großen LEO-
Konstellationen, wie Telesat
Lightspeed und SpaceX Starlink,
nutzen eine Mischung aus
geneigten und polaren Umlaufbahnen,
um eine optimale Abdeckung
der nördlichen Regionen
zu gewährleisten, da geneigte
Umlaufbahnen nur bis zu einem
bestimmten Breitengrad funktionieren
können. Polare Orbits bieten
die beste globale Abdeckung
der drei Orbit-Kategorien, werden
aber aufgrund des zusätzlichen
Treibstoffverbrauchs für
die Positionierung in erster Linie
für die zusätzliche Abdeckung
der nördlichen Breiten in Kombination
mit den Umlauf-Hüllen
der Satelliten in geneigten Orbits
verwendet. Polare Umlaufbahnen
sind auch stärker kosmischer
Strahlung ausgesetzt.
Die Satelliten sind in kreisförmigen
Ebenen angeordnet, die
jeweils eine konstante Höhe
über der Erde aufweisen. Die
Größe der Konstellation ergibt
Bild 3: Kombination von Orbit-Konfigurationen für LEO-Konstellationen
hf-praxis 5/2024 17

Aerospace & Defence
Satelliten mit hohem Datendurchsatz
(High Throughput
Satellites, HTS und vHTS) können
diese Datenkonzentration
ebenfalls bieten; die Gesamtdatenkapazität
eines GEO-Satelliten
ist jedoch geringer als die
einer typischen LEO-Konstellation.vi
Eine Einschränkung für
große Konstellationen mit hoher
Datenkapazität besteht darin,
dass nur ein Bruchteil (33% bis
50%) dieser Gesamtdatenkapazität
den Nutzern gleichzeitig
zur Verfügung steht, da viele
der Satelliten der Konstellation
über Ozeanen oder unbewohnten
Gebieten der Erde fliegen.
Bild 4: Konzept der Strahlsteuerung mit einem eindimensionalen Array nach Keith Benson
sich aus der Anzahl der Ebenen
multipliziert mit der Anzahl der
Satelliten pro Ebene (Bild 3, es
können auch einige zusätzliche
Satelliten als Backup für Redundanz
verwendet werden)
Hinweis: Telesat Lightspeed
wurde ursprünglich für eine
Datenkapazität von 15 Tbit/s
mit 294 Satelliten entwickelt.
Ein typisches VHTS würde eine
Datenkapazität von 2 bis 3 Tbit/s
bieten (2022).
Zugang zur LEO-Konstellation
Einige Konstellationen haben
hunderte, in manchen Fällen tausende
von Kleinsatelliten in den
LEO gebracht oder planen dies.
Satelliten im LEO bieten zwei
deutliche Vorteile für die Satellitenkommunikation
gegenüber
GEO-Verbindungen. Erstens ist
die Latenzzeit der Signale aufgrund
der Höhe der Umlaufbahn
geringer. Der Signallaufzeit von
der Erde zu einem LEO-Satelliten
ist viel kürzer (~1/35 des
Weges eines GEO-Satelliten),
wodurch sich die Signallatenz
um eine Größenordnung auf ~25
ms verringert, was es der LEO-
Satellitenkommunikation nach
Ansicht einiger ermöglichen
wird, an der Erweiterung der
5G-Dienste teilzunehmen, die
datenintensive Echtzeitdienste
versprechen.
Der zweite Vorteil besteht darin,
dass sich die Datenkapazität
eines einzelnen LEO-Satelliten
auf ein viel kleineres Gebiet konzentriert,
sodass einzelne Nutzer
möglicherweise eine viel größere
Datenbandbreite erwarten können
– vorbehaltlich der Gesamtdatenkapazität
der Konstellation.
Innerhalb des Ausleuchtungsbereichs
erzeugt der Satellit in
der Regel mehrere Downlink-
Beams, um eine Verbindung zu
vielen Nutzern/Hubs herzustellen.
Diese räumlich getrennten
Strahlen ermöglichen die Wiederverwendung
zugewiesener
Frequenzen, wodurch Interferenzen
zwischen den Strahlen
vermieden und die Datenverfügbarkeit
optimiert werden kann.
Auswirkungen der
Konstellationsgröße auf Kosten
und Missionsdauer
Der Bau von Satelliten für Konstellationen
ist dank der Massenproduktion
und der Verwendung
kostengünstigerer,
nicht hermetisch dichter, oft
kunststoffgekapselter Komponenten
aufgrund der kürzeren
Missionsdauer und der weniger
rauen Strahlungsumgebung
günstiger. Die Lebensdauer von
LEO-Satelliten beträgt in der
Regel fünf bis sieben Jahre, da
wegen des größeren Luftwiderstands
für die Aufrechterhaltung
der Umlaufbahn mehr Treibstoff
benötigt wird. Aufgrund
der geringeren Größe der LEO-
Satelliten haben diese aber nur
eine begrenzte Treibstoffkapazität.
Die Anforderungen an die
Strahlungstoleranz sind für LEO-
Satelliten in der Regel geringer.
So kann der akzeptable Wert für
die Gesamtionisierungsdosis
(Total Ionizating Dose, TID)
eines Bauteils, das in einem
LEO-Satelliten verwendet werden
soll, im Bereich von 30 krad
liegen, während für eine GEO-
Mission aufgrund der längeren
Lebensdauer und der höheren
Strahlenbelastung in der Regel
100 krad erforderlich sind.
Herausforderungen durch LEO
und Schlüsseltechnologien
Die Verwaltung des Datendurchsatzes
zur Konstellation ist komplexer
geworden. Die Daten
werden von der/den Bodenstation/en
durch die Konstellation
über Inter-Satellite-Links (ISL)
geführt, die entweder Funk- oder
optische Verbindungen nutzen.
Dies ist notwendig, da LEO-
Satelliten nicht immer in Sichtweite
einer Bodenstation sein
können.
Nicht-GEO-Satelliten bewegen
sich von der Erde aus
gesehen am Himmel, während
GEO-Satelliten auf einer festen
Position stehen. Eine gewisse
18 hf-praxis 5/2024

SIX DAYS THREE CONFERENCES ONE EXHIBITION
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THE EUROPEAN
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22 – 27 SEPTEMBER 2024
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Aerospace & Defence
Umlaufgeschwindigkeit ist für
die Aufrechterhaltung ihrer
Umlaufbahn erforderlich. Aufgrund
des erhöhten atmosphärischen
Luftwiderstands und der
niedrigeren Umlaufbahn müssen
LEO-Satelliten schneller fliegen
als Satelliten auf höheren
Umlaufbahnen. Eine der für
die Starlink-Konstellation vorgeschlagenen
Satellitenhülle
befindet sich in 550 km Höhe
über der Erde. In dieser Höhe
beträgt die Fluggeschwindigkeit
7,5 km/s, was bedeutet, dass
ein einzelner Satellit in dieser
Hülle für einen Nutzer nur 4,1
min lang sichtbar ist. Ein Nutzer
eines GEO-Satelliten kann
eine feste Antenne verwenden,
die auf den Satelliten positioniert
ist, während ein Nutzer
eines LEO-Satellitendienstes
eine Antenne verwenden muss,
die dem LEO-Satelliten auf seiner
Umlaufbahn folgen kann.
Ebenso muss die Antenne des
Satelliten in der Lage sein, dem
versorgtem Gebiet auf der Erde
zu folgen, während er sich auf
seiner Umlaufbahn bewegt.
Bei MEO-Satelliten wie der
O3b-Konstellation wurden
mechanisch gesteuerte Antennen
verwendet, was aufgrund ihrer
geringeren Umlaufgeschwindigkeit
möglich ist. LEO-Satelliten
müssen eine Form von AESA
verwenden, da mechanische
Lenksysteme die Anforderungen
an die Nachführung nicht
erfüllen können. Gleichzeitig
mit dem Bedarf an auslenkbaren
Strahlen im LEO besteht die allgemeine
Forderung nach mehreren
Strahlen. Mehrere Strahlen
ermöglichen es den Satelliten,
den Dienst und den Datendurchsatz
für mehrere Datengateways
oder versorgte Gebiete zu optimieren.
Für LEO-Anwendungen
wird eine Antenne benötigt, die
die elektronische Steuerung
mehrerer Strahlen unabhängig
voneinander unterstützen kann.
Einige Konstellationen sehen bis
zu 16 lenkbare Nutzerstrahlen
pro Satellit vor.
Der Schlüssel zur Flexibilität
dieser Konstellationen ist die
Verwendung von Antennen,
die die Strahlsteuerung unterstützen,
um die Kommunikationsverbindungen
aufrechtzuerhalten
– entweder die primären
Satcom/EO-Uplinks/Downlinks
oder die sekundären Tracking-,
Telemetrie- und Steuerverbindungen
(TT&C). Die kumulative
Exposition durch ionisierende
Quellen kann zu Schwellenwertverschiebungen,
erhöhten
Leckagen oder Funktionsausfällen
von Geräten führen.
AESA und Beamforming
Eine herkömmliche Parabolantenne
hat in der Regel eine einzige
Einspeisung für den Sender
und den Empfänger und wird
entweder auf eine feste Position
ausgerichtet oder mechanisch
gelenkt. Eine elektronisch
gesteuerte Gruppenantenne
besteht aus mehreren Antennenelementen,
deren Strahlungsdiagramme
so gestaltet sind, dass
sie sich konstruktiv mit denen
der benachbarten Elemente in
der Gruppe verbinden, um die
so genannte Hauptkeule zu bilden
, s. Bild 4.
Die Hauptkeule überträgt die
Sendeenergie in die gewünschte
Richtung. Im Idealfall würde die
Hauptkeule die gesamte Sendeenergie
abstrahlen, aber ein Teil
der Energie bildet Nebenkeulen,
die nicht in die gewünschte Richtung
senden. Beim Antennendesign
wird versucht, die Energie
in der Hauptkeule zu maximieren
und die der Nebenkeulen
zu minimieren. Die Hauptkeule
kann durch die Justierung
der einzelnen Amplituden und
Phasen der Antennenelemente
geformt und gesteuert werden.
Moderne IC-Technologie kann
einstellbare Verstärkung und
Phase implementieren, die in
der Größenordnung von Mikrosekunden
aktualisiert werden
können, um eine schnelle Steuerung
selbst bei großen Arrays
von Elementen für Satellitenund
Luftfahrzeug-Applikationen
zu ermöglichen.
Die Reduzierung der Nebenkeulen
ist für LEO-Anwendungen
von entscheidender Bedeutung,
da die Nebenkeulen aufgrund
der Nähe des Satelliten
zur Erde Interferenzen verursachen
können.
Bild 5. ADL8142-Verstärkung (oben) und Rauschzahl (unten) vs. Temperatur
vs. Frequenz
Auswahl der Frontend-
Komponenten für AESA
Satellitenkommunikations-Systeme
verwenden Frequenzdivisionduplex
(FDD), wobei Sender
und Empfänger auf unterschiedlichen
Frequenzen arbeiten.
Diese Systeme haben meist separate
Antennen für Uplinks und
Downlinks in den zugewiesenen
Frequenzbändern.
Wie bei den meisten Anwendungen
in der Luft- und Raumfahrt
und im Verteidigungsbereich
sind Größe, Gewicht,
Leistung und Kosten (SWaP-
C) wichtige Merkmale, die die
Wahl der Komponenten in Systemen
und Teilsystemen bestimmen.
Bei Anwendungen in der
Erdumlaufbahn sind Größe und
Gewicht durch die Startfähigkeit
begrenzt, wobei größere
und schwerere Systeme wesentlich
teurer zu starten sind. Bei
großen Konstellationen muss
jeder Satellit in einen vorgegebenen
Formfaktor passen, der
den gleichzeitigen Start mehrerer
Satelliten mit nur einer
Rakete ermöglicht. Da On-Orbit-
Systeme fast ausschließlich
auf Solarenergie und Batterie-
Backup-Systeme angewiesen
sind, ist der Stromverbrauch
ein entscheidender Faktor bei
der Auswahl der Komponenten.
Für Entwickler von Array-
Antennen für On-Orbit-Anwen-
20 hf-praxis 5/2024

Aerospace & Defence
dungen ist es aufgrund der
Array-Größe und des Elementabstands
erforderlich, dass die
Frontend-Komponenten (LNAs
für Empfangsantennen; Treiber/
PAs für Sendeantennen) so klein
wie möglich sind, da jedes Element
des Arrays über ein eigenes
Frontend verfügt, für das oft
mehrere Komponenten erforderlich
sind, die so nahe wie möglich
an den Antennenelementen
platziert werden müssen, um Leitungsverluste
zu reduzieren, die
direkt zur Rauschzahl beitragen.
Eine typische Implementierung
besteht aus einem Beamforming-
Core-Chip für mehrere Antennenelemente,
wobei jedes Element
seine eigenen Frontend-
Bauteile hat (LNAs für den
Empfänger und Treiber und/oder
PA für den Transmitter).
Empfangsantennen mit hohem
Gewinn können Frontends implementieren,
indem mehrere
LNAs mit hoher Verstärkung
in Reihe geschaltet werden,
um den erforderlichen Eingangsgewinn
zu erzielen. Die
Größe der Bauteile ist in diesem
Zusammenhang wichtig, da
sich der Abstand zwischen den
Elementen mit steigender Frequenz
verringert. Im Falle des
Ka-Band-Empfängers (26 bis
28 GHz) beträgt der Elementzu-Element-Abstand
etwa 5
mm beim Halbwellen-Gitterabstand.
Die Beibehaltung der
großen Abtastwinkel für LEO-
Anwendungen bedingt, dass die
Array-Elemente im Halbwellen-
Abstand angeordnet werden
müssen. Für Antennengruppen,
die auf GEO-Plattformen eingesetzt
werden, sind die Scan-
Anforderungen nicht so kritisch
(±9), was mehr Flexibilität bei
den Mindestabständen der Elemente
ermöglicht. Die neuesten
LNA-Formfaktoren in 2 × 2 mm
großen Gehäusen erleichtern die
Platzierung kritischer Komponenten,
viele enthalten auch DC-
Abblockung und HF-Drosseln
innerhalb des Gehäuses, um das
Layout weiter zu vereinfachen.
Zur Verstärkerauswahl
Bei der Auswahl von Verstärkern
für On-Orbit-Anwendungen ist
deren Leistung entscheidend.
Bei LEO-Satellitenempfangsantennen
ist die Rauschzahl
(NF in dB) am wichtigsten, da
sie zur Rauschzahl des Systems
beiträgt, die sich direkt auf die
Anzahl der erforderlichen Elemente
im Array und damit auf
die Antennengröße auswirkt.
LEO-Satelliten sind kleiner als
GEO-Satelliten, sodass der Platz
für die Unterbringung einer
Antenne begrenzt sein kann.
Für ein typisches Array ist eine
Systemrauschzahl von

Aerospace & Defence
Das 450-MHz-Funknetz
für krisenfeste Kommunikation
Autorin:
Karin Reinke-Denker
m2m Germany GmbH
www.m2mgermany.de
Bei Naturkatastrophen, Unfällen oder terroristischen
Angriffen ist eine zuverlässige
Kommunikation von höchster Wichtigkeit.
Herkömmliche Kommunikationsnetze können
oft überlastet sein oder fallen aus, was
die Koordination von Rettungs- und Hilfsmaßnahmen
erheblich erschwert. Ebenso
muss die Kommunikation für die Regierung,
Behörden und Versorger für Wasser
und Energie sichergestellt sein. Daher wurden
krisenfeste Kommunikationssysteme
entwickelt, um diesen Herausforderungen
zu begegnen.
Das 450-MHz-Funknetzsystem
Ein 450-MHz-Funknetz bezieht sich auf ein
Kommunikationsnetzwerk, das seine Dienste
im 450-MHz-Frequenzbereich anbietet. Die
450-MHz-Frequenz ist ein Teil des CDMA-
Frequenzbereichs, der seit der Abschaltung
des C-Netzes vor fast 20 Jahren freiwurde
und jetzt seine Renaissance erlebt. Dieses
Band findet breite Anwendung in verschiedenen
drahtlosen Kommunikationsformen,
darunter Mobilfunk, Datenübertragung und
in kritischen Situationen (Blackout-Szenarien)
auch für die Übermittlung von Notdienstkommunikation.
Der Aufbau sowie die Reichweite des Netzes
sind variabel, da sie von einer Vielzahl von
Faktoren abhängig sind, einschließlich der
eingesetzten Technologie, der geografischen
Beschaffenheit des Einsatzgebietes und den
spezifischen Anforderungen, die vom Netzwerkbetreiber
gestellt werden.
Besonders bei 450 MHz ist, dass krisenfeste
Kommunikationssysteme unabhängig
von den herkömmlichen Kommunikationsnetzen
betrieben werden können. Dies
bedeutet, dass sie ihre eigene Infrastruktur
aufbauen können, um die Kommunikation
aufrechtzuerhalten.
Bestandteile
Laut BDEW (Bundesverband der Energieund
Wasserwirtschaft) soll der Ausbau des
450-MHz-Funknetzes bis 2025 abgeschlossen
sein. Um das gesamte Bundesgebiet
zu erschließen, sind nach BDEW ca. 1600
Funkmasten erforderlich. Dabei verfügen
die einzelnen Funkstandorte über bis zu drei
Sektorenantennen sowie bis zu vier Richtfunkantennen.
Über die Sektorenantennen
wird die flächendeckende Funkversorgung
sichergestellt und über die redundanten
Richtfunkanbindungen die Kommunikation
22 hf-praxis 5/2024

Aerospace & Defence
zwischen den Funkstandorten und dem
Backbone, um so eine hohe Ausfallsicherheit
des 450-MHz-Funknetzes zu gewährleisten.
Grundsätzlich kann ein Kommunikationsnetzwerk
basierend auf einer Frequenz im
450-MHz-Bereich eine weitreichende Abdeckung
erzielen. Denn niedrigere Frequenzen
haben die Fähigkeit, weiter zu reichen und
Hindernisse wie Gebäude oder Bäume effektiver
zu durchdringen.
Das Rückgrat jedes Funknetzes bilden dabei
die Basisstationen und Sendemasten, die
dafür zuständig sind, Signale zu senden und
zu empfangen. Zusätzlich zur physischen
Infrastruktur, bestehend aus den Basisstationen
und Masten, umfasst ein solches Netzwerk
auch eine notwendige Backhaul-Verbindung,
welche die Basisstationen mit dem
Kernnetz verbindet. Diese Verbindungen
können über verschiedene Medien erfolgen,
darunter Kabel, Mikrowellenverbindungen
oder sogar Satelliten.
Ein weiterer wesentlicher Bestandteil des
Netzwerkaufbaus sind die Endgeräte, also
jene Geräte, die von den Endnutzern verwendet
werden. Dazu zählen unter anderem
Handys, Datenmodule in Fahrzeugen oder
IoT-Geräte, die eine direkte Kommunikation
mit dem Netzwerk ermöglichen. Diese
Endgeräte spielen eine entscheidende Rolle
in der Funktionsweise und Effektivität des
Netzwerks, indem sie die Kommunikation
zwischen Nutzern und dem Netzwerk selbst
ermöglichen. Dabei können unterschiedliche
Technologien zum Einsatz kommen.
Verschiedene Standards:
LTE 450 MHz und CDMA 450 MHz
LTE 450 MHz und CDMA 450 MHz operieren
beide im gleichen 450-MHz-Frequenzband,
unterscheiden sich jedoch grundlegend
in ihrer technologischen Basis und
ihren Einsatzmöglichkeiten. LTE 450 MHz
beruht auf dem LTE-Standard (Long Term
Evolution), der für seine hohe Datenübertragungsgeschwindigkeit
und Effizienz steht.
Als eine 4G-Technologie ist LTE für breitbandige
Datenübertragungen konzipiert und
ermöglicht schnellen mobilen Internetzugang
sowie die Unterstützung von Anwendungen,
die hohe Datenraten erfordern.
Diese Technologie findet vor allem in ländlichen
und abgelegenen Gebieten Anwendung,
wo herkömmliche Breitbandlösungen
schwer umsetzbar sind, und bietet Nutzern
verbesserte Internetzugänge einschließlich
Sprach- und Videokommunikation.
Im Gegensatz dazu nutzt CDMA 450 MHz
den CDMA-Standard (Code Division Multiple
Access), der ursprünglich für die Übertragung
von Sprachdiensten und später auch
für Daten entwickelt wurde. CDMA ist eine
Mehrfachzugriffstechnik, die es ermöglicht,
dass mehrere Benutzer gleichzeitig dieselbe
Frequenzbandbreite nutzen können. Obwohl
CDMA 450 MHz für seine Zeit innovative
Dienste wie Sprachübertragungen und
grundlegende Datenübertragungsdienste bot,
wird es in der Ära von Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungen
zunehmend von
LTE-Technologien übertroffen.
Die Hauptunterschiede liegen also in der
Leistungsfähigkeit und Effizienz. LTE 450
MHz bietet eine höhere Datenübertragungsrate
und unterstützt eine effizientere Nutzung
des Spektrums, höhere Kapazitäten
und eine bessere Netzwerkleistung, was es
zur bevorzugten Wahl für moderne Kommunikationsanforderungen
macht. CDMA
450 MHz hingegen findet seine Stärken in
der robusten Sprachkommunikation und der
Bereitstellung von grundlegenden Datenübertragungsdiensten,
besonders in Gebieten
mit geringer Bevölkerungsdichte. Die
Entscheidung zwischen beiden Technologien
hängt letztendlich von den spezifischen
Bedürfnissen der Nutzer und den gegebenen
Netzwerkressourcen ab. Welcher 450MHz
Standard für eine krisenfeste Kommunikation
zum Einsatz kommt, wird in Abhängigkeit
zur Anwendung entschieden.
Der Einsatz bestimmt
den Technologiestandard
Neben den bekannten Standards LTE 450
MHz und CDMA 450 MHz gibt es auch
weitere Technologien, die das 450-MHz-
Frequenzband nutzen, um verschiedene
Kommunikationsbedürfnisse zu erfüllen.
Zu diesen gehört der NMT (Nordic Mobile
Telephone) Standard, einer der ersten Mobilfunkstandards,
der speziell in den nordischen
Ländern entwickelt wurde. Obwohl NMT
größtenteils durch modernere Technologien
abgelöst wurde, spielte es früher eine
wichtige Rolle bei der Bereitstellung von
Mobilkommunikation im 450-MHz-Band.
Darüber hinaus gibt es digitale Funktechnologien
wie dPMR (digital Private Mobile
Radio) und DMR (Digital Mobile Radio),
die vorrangig für private und professionelle
mobile Kommunikation genutzt werden.
Diese Standards sind insbesondere
in kritischen Kommunikationssystemen
gefragt, wie sie bei Rettungsdiensten und
in der Industrie zum Einsatz kommen, und
bieten sowohl Sprach- als auch Datenkommunikation.
NB1601 – ein Kritis-Router mit 450 MHz
© NetModule
Ein weiterer bedeutender Standard in diesem
Frequenzbereich ist TETRA (Terrestrial
Trunked Radio), der speziell für den Bedarf
von Regierungsorganisationen, Notdiensten
sowie in der Transport- und Logistikbranche
konzipiert wurde. TETRA zeichnet sich
durch fortgeschrittene Kommunikationsfunktionen
wie Gruppenrufe und die Priorisierung
von Notrufen aus.
Nicht zu vergessen ist auch der Einsatz von
analogem Funk im 450-MHz-Band, der in
einigen Gebieten nach wie vor für Basis-
Kommunikationsaufgaben genutzt wird.
Dies ist besonders in Regionen der Fall, in
denen der Wechsel zu digitalen Standards
noch nicht vollständig vollzogen wurde.
Diese Technologien bieten ein breites Spektrum
an Kommunikationslösungen, die je
nach den spezifischen Anforderungen und
dem Anwendungsbereich der Nutzer ausgewählt
werden. Während neuere digitale Standards
wie LTE, dPMR, DMR und TETRA
durch verbesserte Funktionen, höhere Datenraten
und bessere Sicherheitsfeatures überzeugen,
behalten ältere Technologien wie
NMT und analoger Funk ihre Bedeutung in
bestimmten Nischen oder weniger technologisch
fortgeschrittenen Gebieten.
450-MHz-Kommunikation –
ein Muss für Energie- und Wasserversorger
Die Nutzung des 450-MHz-Bands spielt
eine entscheidende Rolle für Energie- und
hf-praxis 5/2024 23

Aerospace & Defence
Für die zunehmend dezentral und digital
gesteuerte Strom- und Wärmeversorgung
aus erneuerbaren Energien sowie die
Wasser versorgung braucht die Energie- und
Wasser wirtschaft die „neue“ Funkfrequenz.
Und die besonders gute Gebäudedurchdringung
von 450 MHz macht die Frequenz
zum „Enabler“ für die Energiewirtschaft.
Die Vernetzung „intelligenter Stromzähler“
ist das postulierte Ziel der Branche – Smart
Metering rückt damit in greifbare Nähe.
Embedded-Modul ML660 ME LTE 450 MHz M.2 für krisenfeste Produktentwicklungen
© m2m Germany GmbH
Wasserversorger bei der Gewährleistung
einer krisenfesten Kommunikation.
Diese Technologie ermöglicht es, weitläufige
Infrastrukturen wie Kraftwerke, Wasserwerke
und Stromverteilungsnetze effektiv
aus der Ferne zu überwachen und fernzusteuern.
Dadurch kann der Zustand dieser
Anlagen in Echtzeit verfolgt und eventuelle
Probleme können sofort behoben werden,
was einen reibungslosen Betrieb sicherstellt.
Besonders in abgelegenen oder schwer
zugänglichen Gebieten, in denen herkömmliche
Kommunikationsnetze oft versagen,
bietet das 450-MHz-Band eine zuverlässige
Lösung für die Überwachung und Steuerung
der Infrastruktur.
Die Einrichtung redundanter Kommunikationswege
durch die 450-MHz-Kommunikation
trägt zur Resilienz der Versorgungssysteme
bei.
Dadurch bleibt die Kommunikation auch
bei Ausfällen anderer Netzwerke bestehen.
Zudem ermöglicht die Echtzeit-Überwachung
von Betriebsdaten den Versorgern,
eine vorausschauende Wartung durchzuführen.
So können Probleme frühzeitig erkannt
und behoben werden, was zu einer Steigerung
der Betriebseffizienz führt.
Insgesamt ist die 450-MHz-Kommunikation
für Energie- und Wasserversorger unverzichtbar,
um die Zuverlässigkeit und Effizienz
ihrer Versorgungssysteme zu erhöhen
und auf kritische Situationen effektiv
reagieren zu können. Sie stellt eine robuste
und sichere Kommunikationslösung dar, die
das Störungsmanagement verbessert und
eine kontinuierliche Versorgung sicherstellt.
Smart Metering und Smart Grid
als positiver Side-Effekt
Zwar steht die Ausfallsicherheit kritischer
Infrastrukturen in den Sektoren Wasser,
Abwasser, Fernwärme und Verkehr im Vordergrund,
aber es geht auch um Anwendungen
im Smart Metering und Smart Grid
für erneuerbare Energien. In diesem Bereich
entsteht das „neue“ LTE-450-MHz-Versorgernetz.
Denn für die Energiewirtschaft ist
nicht die Datenrate entscheidend, sondern
es sind die physikalischen Eigenschaften der
450-MHz-Funkfrequenz und deren exklusiver
Nutzung.
Mit den Frequenzen im 450-MHz-Spektrum
werden nur Datenraten von 1 bis 5
MBit/s erreicht. Die kurzen Latenzzeiten
der Frequenz ermöglichen es, Millionen
von Geräte aus den Bereichen Netztechnik,
Smart Meter Gateways oder Ladeinfrastruktur
durch Machine-to-Machine-Kommunikation
(M2M) mit kleinem Datenvolumen
in Echtzeit anzusteuern.
Adäquate Endgeräte und Komponenten
sind verfügbar
Passend zum 450-MHz-Funknetz bietet der
Markt bereits jetzt so genannte Kritis-Router.
Solche Router sind für stationäre sowie
mobile Anwendungen konzipiert, u.a. für
Remote Management, Videoüberwachung
oder Fabrikautomation.
Ebenso offeriert der Markt diverse
450-MHz-Funkmodule für Impulszähler
bei Wasser-, Energie-, Wärme- und Gaszählern
– passende Smart Meter Gateways
sind ebenfalls erhältlich.
Für die Entwicklung kritis-fähiger Endgeräte
stehen embedded Komponenten zur Verfügung.
Solche LTE-Cat.4-Module verfügen
in der Regel über Hardware-Schnittstellen
wie USB/UART und können in industriellen
Routern, Sicherheits- und Überwachungsanlagen,
Laptops, Push-to-Talk-Smartphones,
CPE und POS-Terminals usw. eingesetzt
werden.
Auch entsprechende Antennen werden
angeboten. 450-MHz-Antennen bieten eine
Kombination aus Reichweite, Zuverlässigkeit
und Effizienz, die sie für eine Reihe von
kritischen und breitbandigen Kommunikationsanforderungen
unverzichtbar macht.
Fazit
Die Zukunft des 450-MHz-Funknetzes sieht
vielversprechend aus. Mit dem geplanten
Abschluss des Ausbaus bis 2025 und der
fortlaufenden Entwicklung und Bereitstellung
von Endgeräten und Komponenten, die
speziell für dieses Frequenzband konzipiert
sind, wird eine robuste, zuverlässige und
krisenfeste Kommunikationsinfrastruktur
geschaffen. Dies wird nicht nur die Resilienz
kritischer Infrastrukturen in Deutschland
stärken, sondern auch einen Beitrag
zur Digitalisierung und Effizienzsteigerung
in verschiedenen Sektoren leisten.
Langfristig wird das 450-MHz-Netz eine
Schlüsselrolle bei der Bewältigung von
Herausforderungen in der Krisenkommunikation
spielen und einen bedeutenden
Beitrag zur Sicherheit und Stabilität der
Versorgungssysteme leisten. ◄
24 hf-praxis 5/2024

RF-Lambda Europe GmbH ● +49 69 153 29 39 40 ● sales@rflambda.eu

Aerospace & Defence
Herausforderungen optimal bewältigen
Netzwerksynchronisierung
in ORAN-Infrastrukturen
Bild 1: Bei O-RAN handelt es sich um einen modularen Software-Stack für Basisstationen, der auf handelsüblicher
Server-Hardware läuft. MNOs können ihre O-RU, O-DU und O-CU von verschiedenen Anbietern kombinieren und
anpassen.
Autor:
Thomas Gleiter
Staff Segment Manager
Microchip Technology
www.microchip.com
Der Markt für ORAN-Technik
(Open Radio Access Network)
und ihre Rolle bei der Umsetzung
von 5G-Diensten wachsen
schnell. Mobilfunk-Netzbetreiber
(MNOs) möchten von den
niedrigeren Kosten, von mehr
Flexibilität und der Möglichkeit,
die Bindung an einen bestimmten
Anbieter zu vermeiden,
profitieren. All dies ist durch
den Zugang zu interoperablen
Techniken verschiedener Anbieter
möglich. Zudem können die
Betreiber von der Echtzeitleistungsfähigkeit
profitieren.
Blick zurück
ORAN ist der jüngste Schritt
in der Entwicklung des Funkzugangsnetzes
(RAN, Radio
Access Network), das mit der
Einführung von 1G im Jahr 1979
begann. 2G wurde 1991 eingeführt
und 3G im Jahr 2001. Die
4G-Long-Term-Evolution-Dienste
(LTE) erschienen erstmals
2009 und führten die Paketvermittlung
ein. Parallel dazu wurden
MIMO-Antennengruppen
eingesetzt, und das zentralisierte
(oder Cloud-) cRAN, das auf
herstellereigener Software läuft,
ermöglichte die Aufteilung der
Basisbandeinheit (BBU) in eine
verteilte Einheit (DU) und eine
zentrale Einheit (CU) mit einem
Midhaul zwischen beiden.
Die Einführung von 5G NR
begann 2018 und führte das
virtualisierte RAN (vRAN) als
Implementierungsmethode ein,
bei der BBU- (oder CU- und
DU-)Funktionen in Software
implementiert werden, die auf
Servern läuft. So können Lastverteilung,
Ressourcen-Management,
Router und Firewalls jetzt
im Rahmen der Netzwerkfunktions-Virtualisierung
(NFV) ausgeführt
werden. Die Software für
die Funkeinheit (RU), CU und
DU ist jedoch proprietär. ORAN
zielt darauf ab, Barrieren zu
beseitigen, indem es Betreibern
Zugang zu auf Open-Source-
Software basiertem vRAN für
die Einführung von 5G [1] ermöglicht.
Das Ziel der O-RAN Alliance
Bild 1 veranschaulicht das Ziel
der O-RAN Alliance – einer
Gemeinschaft von mehr als 300
Mobilfunkbetreibern, Anbietern,
Forschungsorganisationen und
akademischen Einrichtungen
–, offene RUs, CUs und DUs
(wobei jeder Bezeichnung ein
O vorangestellt wird) sowie ein
Fronthaul mit Common Public
Radio Interface (CPRI) zu haben.
Die Unterstützung von Echtzeit
ist durch 5G mit Übertragungsgeschwindigkeiten
von
bis zu 20 GBit/s möglich, im
Vergleich zu 4G mit 1 GBit/s
zwischen statischen Punkten und
nur 100 MBit/s zwischen einem
oder zwei beweglichen Punkten.
Außerdem beträgt die Latenz bei
5G nur noch 1 ms.
Eine weitere wichtige Komponente
von ORAN ist der RAN
Intelligent Controller (RIC),
der echtzeitnah oder nicht echtzeitnah
sein kann, wobei beide
Optionen für die Steuerung und
Optimierung der ORAN-Elemente
verantwortlich sind. Bild
2 zeigt die O-RAN Software
Community (SC), die der von
der O-RAN Alliance definierten
Architektur folgt.
Synchronisierung
Eine der größten Herausforderungen
bei der ORAN-Implementierung
ist, die Synchronisierung
der verschiedenen
ORAN-Elemente sicherzustellen
– gerade weil eine höhere Synchronisierungsleistung
erforderlich
ist, die eine Zeitgenauigkeit
von nur ±130 ns erfordert.
Für einen effektiven ORAN-
Betrieb ist die Synchronisierung
der RU-Switches und DUs wichtig.
Dies verhindert den Verlust
von Datenpaketen, minimiert
Netzwerkunterbrechungen und
hilft, den Stromverbrauch so
gering wie möglich zu halten.
Die Synchronisierung hilft den
Mobilfunkbetreibern auch dabei,
ihrer Verantwortung als Inhaber
von Frequenzlizenzen nachzukommen.
TDD statt FDD
Ein weiterer wesentlicher Unterschied
zwischen 5G und früheren
Generationen ist die Umstellung
von Frequenzduplex (FDD)
auf Zeitduplex (TDD), wodurch
Uplink- und Downlink-Übertragungen
gleichzeitig auf zwei
getrennten, aber nahe beieinander
liegenden Frequenzen erfolgen.
Dabei werden unterschied-
26 hf-praxis 5/2024

Aerospace & Defence
Bild 2: O-RAN-SC-Architektur mit seinem echtzeitfähigen RAN Intelligent Controller
liche Zeitschlitze für Uplink- und
Downlink-Signale auf derselben
Frequenz verwendet, was eine
bessere Nutzung des RAN-HF-
Spektrums ermöglicht, z.B. für
Enhanced Mobile Broadband
(eMBB), da das Verhältnis zwischen
Uplink- und Downlink-
Zeit je nach Bedarf angepasst
werden kann.
TDD bietet auch eine bessere
Kompatibilität mit MIMO-
Beamforming und dem C-Band-
Spektrum (3,7 bis 3,98 GHz),
das von den Betreibern für die
Bereitstellung von 5G in großen
und kleinen Kommunen genutzt
werden wird. Um Interferenzen
innerhalb und zwischen den Zellen
zu vermeiden, gibt es eine
Schutzzeit zwischen Up- und
Downlink-Übertragungen. Dennoch
ist eine enge Synchronisierung
für die betriebliche Effizienz
(geringere Fehlerraten) und
zum Ausgleich von Frequenzoder
Phasenverschiebungen
unerlässlich [2].
Präzises Timing
Alle neuen Funkanlagen müssen
eine Phasenabgleichgenauigkeit
zu einer auf dem Global Navigation
Satellite System (GNSS)
basierenden Zeitquelle mit ±1,5
µs einhalten [3]. Die Einhaltung
mehrerer Industriestandards und
die Befolgung der Empfehlungen
von Branchengremien sind ebenfalls
von Bedeutung für durchgehende
(End-to-End) Echtzeit-
Datenanbindung.
Für die präzise Zeitverteilung
im gesamten Netz ist ein Precision
Time Protocol (PTP) gemäß
IEEE 1588-2019 im Rahmen
der O-RAN-Architektur der
O-RAN Alliance erforderlich.
Innerhalb des Protokolls gibt es
einen Grandmaster-Takt (oder
PTP-Master-Takt), mit dem sich
andere PTP-Takte im Netz über
PTP-Nachrichten synchronisieren.
Bei der Synchronisierung
werden Effekte wie Pfadverzögerungen
berücksichtigt, und der
Standard spezifiziert die Funktionen
Time Boundary Clock
(T-BC) und Time Transparent
Clock (T-TSC), um Upstreamund
Downstream-Asymmetrien
sowie Paketverzögerungs-
Schwankungen (PDV) auszugleichen.
Die ITU-T, Teil der Internationalen
Fernmeldeunion, hat
ebenfalls Empfehlungen für
TDD ausgesprochen. So spezifiziert
ITU-T G.8272/Y.1367
die Anforderungen an primäre
Referenzzeittakte (pRTCs), die
für die Zeit-, Phasen- und Frequenzsynchronisation
in Paketnetzen
geeignet sind, und ITU-T
G.8273.2 empfiehlt die Timing-
Eigenschaften von Telekommunikations-Boundary-Clocks
und
Telekommunikations-Sekundärtakten
für die Verwendung mit
voller Timing-Unterstützung
(FTS) durch das Netzwerk.
Im gesamten Netzwerk werden
die Takte verkettet, wobei das
Zeitsignal bereinigt wird, um das
Rauschen der Boundary Clocks
zu filtern und zu entfernen. Die
Geräte müssen jedoch eine von
vier Leistungsklassen erfüllen,
die in ITU-T G.8273.24 definiert
sind und von Klasse A bis D reichen.
So muss beispielsweise der
Zeitfehler eines T-BC-Taktes der
Klasse D weniger als 5 ns betragen
[5]. Neben GNSS/UTC und
PTP wird bei 5G-Implementierungen
auch Synchronous Ethernet
(SyncE) verwendet. Alle drei
können zusammen Zeit-, Phasenund
Frequenzgenauigkeit über
das Netzwerk liefern.
hf-praxis 5/2024 27

Aerospace & Defence
Bild 3: Singlechip-Netzwerksychronisierungs-Plattform ZL3073x/63x/64x von Microchip
ORAN verlangt
nach Standardplattformen
ORAN ermöglicht MNOs den
Zugang zu nichtproprietären
Lösungen. Was die Hardware
betrifft, so können handelsübliche
Halbleiterbauelemente und
Plattformen verwendet werden,
um die End-to-End-Timing-
Anforderungen innerhalb des
Netzwerks zu erfüllen.
So sind beispielsweise IEEE
1588-konforme Grandmaster-
Takte mit PTP- und SyncE-
Fähigkeiten erhältlich, die die
PRTC-Spezifikationen der Klassen
A, B und Enhanced PRTC
(ePRTC) sowie die Spezifikationen
der Klassen C und D für
Multidomain Boundary Clock
erfüllen. Diese Vielseitigkeit
und Multifunktionalität sind
für MNOs entscheidend, um
eine synchrone Timing-Lösung
umzusetzen.
Hardware für die Netzwerksynchronisierung,
wie Oszillatoren,
programmierbare PLLs,
Puffer und Jitter-Dämpfungsglieder
können in DU-, CUund
RU-Geräten eingesetzt werden.
Darüber hinaus sind jetzt
dedizierte Einchip-Lösungen
für die Netzwerksynchronisierung
verfügbar. In dieser Hinsicht
war Microchip mit seiner
ZL3073x/63x/64x-Plattform
der erste Anbieter auf dem
Markt (Bild 3). Diese Technik
vereint DPLLs und Low-Output-Jitter-Synthesizer
sowie
IEEE-1588-2008-Präzisionszeit-
Protokollstapel und Synchroni-
sierungsalgorithmus-Software-
Module.
Ein weiterer Aspekt des Timings,
der in einem 5G-ORAN von
Bedeutung ist, ist die Temperaturstabilität.
Temperaturkompensierte
Oszillatoren und PLLs
sowie Chip-Scale-Atomuhren
(CSACs) werden bereits in rauen
Umgebungen wie militärischen
und industriellen Anwendungen
eingesetzt und haben sich dort
bewährt. Sie eignen sich für RU-,
CU- und DU-Hardware.
Zum Schluss
Zusammenfassend lässt sich
sagen, dass TDD in 5G große
Vorteile mit sich bringt, die
Synchronisierung jedoch eine
Herausforderung darstellt. Zum
Glück haben MNOs und die
Unternehmen, die sie mit Systemen
ausrüsten, im Rahmen von
ORAN nun Zugang zu Halbleitern
und Plattformen, die für
die Entwicklung eines End-to-
End-RAN genutzt werden können,
ohne dass sie an proprietäre
Lösungen gebunden sind.
Referenzen
[1] www.techtarget.com/searchnetworking/definition/radioaccess-network-RAN
[2] www.viavisolutions.com/
en-uk/what-5g-timing-and-synchronization
[3] www.5gtechnologyworld.
com/how-virtual-primary-refe-
rence-time-clocks-improve-
5g-network-timing/
[4] www.5gtechnologyworld.
com/how-ieee-1588-synchronizes-5g-open-ran/
[5] https://assets.ctfassets.net/
wcxs9ap8i19s/NMWioyJa4h
INjqrOzNZfz/918a2b5e6a41
34332da26b20a680485b/EB-
Timing-and-Synchronizationin-a-5G-World.pdf
◄
28 hf-praxis 5/2024

4 TO 50 GHz
High-Rejection
LTCC Filters
Proprietary Technology
• 100+ dB rejection floor
• Internally shielded – no detuning
• 1812 surface-mount package style
• Best EMI & EMC performance on an SMD
COMPANION PART
TPHK-3002+
1812 LTCC Thru-Line
• DC to 30 GHz
•

Aerospace & Defence
Die 5. Generation des mobilen GNSS
GNSS-Empfänger gibt es seit etwa 40 Jahren.
Die erste Generation wirklich mobiler
Empfänger arbeitete nur mit L1-C/A-Code
und hatte in der Regel eine sehr geringe
Frontend-Bandbreite von 2…5 MHz. Dies
war jedoch die Schlüsseltechnologie für
E911. Die zweite Generation von mobilen
Empfängern nutzte Glonass-Satelliten. Diese
Empfänger hatten dazu Bandbreiten von
20…30 MHz haben, um die Glonass-FDMA-
Signale auf einer gegenüber GPS L1 leicht
versetzten Frequenz zu unterstützen. Allerdings
wurden sowohl die GPS- als auch die
Glonass-Signale in einer schmalbandigen
Signalverarbeitungsmethodik verarbeitet.
Quelle:
„The Next Generation of Mobile GNSS,
Introducing the oneNav Pure L5 Mobile
GNSS Receiver“
Greg Turetzky, VP Product,
Dr. Paul McBurney, CTO
oneNav, Inc.
https://onenav.ai/
übersetzt und stark gekürzt von FS
Die dritte Generation unterstützte zusätzlich
das europäische Galileo-System. Diese
Telefone hatten immer noch ein einziges
Frontend im L1-Band, verfügten aber über
separate digitale Verarbeitungsketten für
alle drei Satellitensysteme.
Die Entwicklung zur vierten Generation
beanspruchte einige Zeit, da zwei neue
Funktionen hinzukamen: 1) die Fähigkeit,
Beidou-Signale zu verarbeiten und 2) die
Unterstützung eines Einseitenband-L5-Empfängers
für Beidou, Galileo und GPS mit
ihren modernisierten Signalen. Hier geht es
um alle Signale aller Konstellationen (L5, E5
und B2) im 50-MHz-Band bei 1192 MHz,
der Einfachheit halber als L5 bezeichnet.
Probleme mit Empfängern
der 4. Generation
Bei oneNav wurden mehrere Probleme
mit diesen Empfängern der 4. Generation
erkannt:
1. Ein Dual-Frequenz-Frontend war eine große
Belastung für viele Handymodelle, insbesondere
mit dem Aufkommen von 5G.
2. Das L1-Band hatte immer noch Zuverlässigkeitsprobleme
mit Jamming und
Interferenzen, wurde aber benötigt, um
die Erfassung der L5-Signale zu unterstützen.
3. Die Empfänger unterstützten nur ein einziges
Seitenband bei L5 und nutzten nicht
die volle Kapazität des L5-Bandes, um
die Empfindlichkeit zu verbessern und
die Genauigkeit zu verringern.
Daraufhin machte sich oneNav daran, eine
fünfte Generation von GNSS-Empfängern
für mobile Verbraucherprodukte zu entwickeln,
die die folgenden Hauptmerkmale
aufweisen:
1. ein Einzelfrequenz-Design, das nur die
modernisierten Breitbandsignale auf L5
verwendet
2. ein Erfassungsmodul, das leistungsfähig
genug ist, um L5-Signale direkt zu
erfassen
3. ein Navigationsmodul, das Techniken der
künstlichen Intelligenz und des maschinellen
Lernens (AI/ML) einsetzt, um
alle Signale im 50-MHz-Breitband auf
L5 vollständig auszunutzen, damit die
Genauigkeit nicht durch Mehrwegfehler
leidet
Warum L5 für Verbrauchergeräte
so wichtig ist
Jeder GNSS-Nutzer in jedem Segment profitiert
von der Nutzung der neuen, modernisierten
Signale im L5-Band. L5-Signale
sind genauer, zuverlässiger und derzeit in
ausreichender Zahl verfügbar, um alle Nutzersegmente
zu unterstützen. Die konkreten
Vorteile von L5 gegenüber L1:
1. höhere Genauigkeit der Signalstruktur
(schmale Korrelationsspitze)
Das GPS L1 hat eine Chipping-Rate von
1,023 MHz, während die modernisierten
Signale im L5-Band eine zehnmal höhere
Chipping-Rate von 10,23 MHz aufweisen.
Das bedeutet, dass der Korrelati-
30 hf-praxis 5/2024

Aerospace & Defence
onspeak von L1 293 m, eine L5-Spitze
aber nur 29,3 m abdeckt. Dies führt zu
inhärent präziseren Messungen und eliminiert
effektiv Mehrwegverzerrungen von
jeder Reflexion, die 29 m überschreiten.
2. hohe Genauigkeit über eine große
Bandbreite (Mehrwegempfang)
Die Fähigkeit, Mehrwegeffekte zu unterdrücken,
ist direkt proportional zur Bandbreite.
Durch eine größere Bandbreite
erhält man zusätzliche Informationen,
die zur Bestimmung von Reflexionen im
kombinierten Empfangssignal verwendet
werden können.
3. Pilotcodes (längere kohärente
Integration erhöht SNR)
Der ursprüngliche GPS L1 CA Code hat
eine einzelne Komponente mit einem
Datenbit alle 20 ms, während die modernisierten
Signale im L5-Band zwei Quadraturkomponenten
haben: einen Datenkanal
mit den Datensymbolen und einen
Pilotkanal ohne Datensymbole. Galileo
und die chinesischen BDS-Versionen
haben ein zweites Seitenband mit zwei
weiteren Quadraturkomponenten für die
einen zweiten Daten- und Pilotkanal. Da
Pilotkanäle keine Datenbits enthalten,
ermöglichen sie eine längere kohärente
Integration, was die Empfindlichkeit des
Empfängers erheblich steigert.
4. mehrere Konstellationen und Signale
mit gemeinsamer Signalstruktur
Die Signale im L1-Band wurden größtenteils
in den 70er Jahren entwickelt
und jedes System verwendet sein eigenes
Modulationsschema. Als die L5-Signale
von verschiedenen Ländern auf der
ganzen Welt definiert wurden, hat das UN
OOSA (Office of Outer Space Affairs)
das ICG (International Committee on
GNSS) etabliert, das es den Ländern ermöglicht,
Entwürfe zu diskutieren, die
die Interoperabilität erleichtern sollten.
5. robustere Signalübertragung
Die heutigen Satelliten, die L5-Signale
übertragen, verfügen über beste Solaranlagen,
größere Batterien und sehr
effiziente Sender. Das Ergebnis: Jede
Komponente des modernisierten Signals
kann mindestens 0,5 dB stärker sein als
L1 CA, und die Kombination aller vier
Komponenten kann 6 dB stärker sein.
Dies führt zu kürzeren Erfassungszeiten
und einer besseren Abdeckung in dichten
städtischen Umgebungen.
6. geringere BER und Kreuzkorrelation
Der ursprüngliche L1-C/A-Code verwendete
nur ein einfaches Paritätsbitschema
zur Fehlererkennung. Die modernisierten
Signale wurden auf viel robustere Faltungscodierung
umgestellt für bessere
Fehlererkennung und mögliche Fehlerkorrektur.
Hinzu kommt ein sekundärer
Code, der sicherstellt, dass der richtige
Satellit erkannt wird. Dies alles führt zu
einer Verringerung der Kreuzkorrelation
um mehr als 13 dB.
7. saubereres Band mit weniger
Interferenzen
Das L5-Band liegt 400 MHz tiefer als L1
im Herzen des ANRS-Bandes (Aeronautical
Navigation Radio Services), das weltweit
für Navigationszwecke geschützt ist.
Das bedeutet: Es sind keine Kommunikationsbänder
vorhanden, die Störungen
verursachen können, und es können auch
keine hinzugefügt werden.
8. bessere Verfügbarkeit der Signale
Die GNSS-Systeme im L5-Band sind
in den letzten Jahren erheblich ausgebaut
worden, sodass es jetzt 66 Satelliten
gibt, die im L5-Band funktionsfähige
Signale übertragen. Als Faustregel
gilt: Volle Betriebsfähigkeit (FOC) bei
24 Satelliten. Sowohl Galileo als auch
Beidou sind vollständig, was 48 Signale
ausmacht, plus 12 GPS Block IIF, plus 3
GPS Block III und 3 QZSS, um auf die
Gesamtzahl von 66 Signalen zu kommen.
Es gibt mehr als genug L5-Satelliten, und
es werden regelmäßig weitere GPS-III-
Satelliten gestartet.
Warum nicht einfach
eine aktuelle L1/L5-Lösung verwenden?
Die Vorteile von L5 liegen auf der Hand.
Deshalb findet man heute viele L1/
L5-Lösungen in Smartphones. Es scheint
eine ganz natürliche Entwicklung zu sein,
eine L5-Empfängerkette auf eine bestehende
L1-Lösung aufzusetzen. Jedoch gibt es
eine Reihe von Gründen, warum das negative
Auswirkungen auf die Gesamtlösung
haben könnte:
1. zusätzliche Empfangskette
Die Verwendung einer Dualbandlösung
erfordert eine zweite, separate HF-Empfangskette
für jedes Band. Das bedeutet
zwei Antennen sowie einen zusätzlichen
Satz von Verstärkern und Filtern. Da die
L5-Messungen genauer sind, schalten
viele Empfänger L1 ab, um im Tracking-
Modus Strom zu sparen.
2. Interferenzen und Jamming
Im L1-Band gibt es wesentlich mehr Probleme
mit Störungen und Jamming als
im L5-Band, weil mehrere Mobilfunkbänder
fast genau auf ½ der L1-Frequenz
Schnellere Positionserfassung
mit einer einzigen RF-Kette
Eine Reihe von Ende 2023 durchgeführten
Tests hat gezeigt, dass der reine
L5-Band-Empfänger von oneNav die
Mitbewerber übertrifft, indem er Standortdaten
schneller und ausschließlich
mit modernen L5-Band-GNSS-Signalen
erfasst. In der GNSS-Branche, in der es
keine allgemeinen Teststandards gibt,
ist die Zeit, die benötigt wird, um den
Standort eines Satelliten zu bestimmen,
ohne dass der Empfänger vorher Daten
gespeichert hat, ein verlässlicher Punkt
für den Leistungsvergleich zwischen
konkurrierenden Empfängern. Die Verlässlichkeit
dieses Vergleichspunkts ist
besonders wichtig, wenn bahnbrechende
neue Technologien mit etablierten, aber
veralteten Lösungen verglichen werden,
die auf einem Zwei-Antennen-Zwei-
Signal-System basieren.
liegen. Außerdem gibt es mehr 2.- und
3.-Oberschwingungskombinationen, die
den L1-Empfang ebenfalls beeinträchtigen
können. Wenn aber das L1-Signal
nicht erfasst werden kann, kann der Empfänger
diese Informationen nicht nutzen,
um die L5-Signale zu empfangen. Dies
ist ein großes Zuverlässigkeitsproblem.
3. kein Vorteil für die Navigationsgenauigkeit
Da die L5-Signale stärker und genauer
sind, besteht nach ihrer Erfassung keine
Notwendigkeit mehr, die L1-Signale in
der Navigationslösung zu verwenden. Sie
haben mehr Rauschen und mehr Mehrwegeffekte
und verschlechtern daher die
Lösung, weshalb die meisten Anbieter
L1-Messungen ignorieren, sobald L5
erfasst wurde. ◄
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hf-praxis 5/2024 31

Aerospace & Defence
Flugkörper vor EMI schützen:
Raketentechnologie in der Praxis
Bedauerlicherweise sind in den letzten
Jahren mehrere weithin bekannte Konflikte
aufgetreten. Viele Länder sind jetzt
in höchster Alarmbereitschaft und bereiten
ihre Streitkräfte und Verteidigungsmechanismen
für den eigenen Schutz oder
zur Unter stützung anderer vor. Flugkörper-
OEMs und ihre Lieferkettenpartner in der
Verteidigungs industrie stehen unter Druck,
da sie Waffen entwickeln und bereitstellen
müssen, die sowohl Leistung als auch Zuverlässigkeit
bieten. Um dieses Ziel zu erreichen,
muss die empfindliche Flugkörperelektronik
höchst effizient vor den potenziell
katastrophalen Auswirkungen von
EMI (elektromagnetischen Interferenzen)
geschützt werden.
Autor:
Tim Kearvell
Elastomer Product Manager
Parker Hannifin
Chomerics Division
www.parker.com/chomerics
Markt für Raketenabwehr
Da die meisten globalen Konflikte in
absehbarer Zeit wohl nicht deeskalieren,
wird der Markt für Raketenabwehr in den
kommenden Jahren voraussichtlich weiter
wachsen. Laut MarketsandMarkets, einem
Unternehmen von Revenue Impact, wird
der Markt für Raketen und Flugkörper von
57,7 Milliarden US-Dollar im Jahr 2023 bis
2028 voraussichtlich auf 77,4 Milliarden
US-Dollar anwachsen, was einem beeindruckenden
Anstieg von 34 % in nur fünf
Jahren entspricht. In Europa schätzt Mordor
Intelligence das Marktvolumen im Jahr 2024
auf 3,79 Milliarden US-Dollar und erwartet
einen Anstieg auf 4,83 Milliarden US-
Dollar bis 2029, was einem ähnlich hohen
Prozentsatz von 27% entspricht.
Im September 2023 stimmte die Europäische
Union (EU) der Bereitstellung von
500 Millionen Euro für die Unterstützung
von Investitionsprojekten im Wert von bis
zu 1,4 Milliarden Euro zu, was einen Anreiz
für die Intensivierung der Produktion von
Munition und Flugkörpern in der EU bedeutet.
Auch das Vereinigte Königreich leistet
Unterstützung: Im Dezember 2023 gab der
Verteidigungsminister bekannt, dass Hunderte
von in Großbritannien hergestellten
Luftabwehrraketen auf dem Weg in Konfliktgebiete
sind, um dort Zivilisten und
Infrastruktur zu schützen.
Mehr Elektronik macht Raketen anfälliger
Zu den wichtigsten Faktoren, die bei der
Intensivierung der Produktion sorgfältige
Betrachtung erfordern, gehört das
Design von Flugkörpern. Die grundlegende
Prämisse des Raketen-Designs hat sich in
den letzten Jahren stark weiterentwickelt:
Es ist nun für Flugsysteme und Positionsgenauigkeit
mehr Elektronik erforderlich.
Tatsächlich hat die Komplexität der Raketenelektronik
und der integrierten Intelligenz
bei allen Abschussmechanismen, aus der
Luft, zu Wasser und zu Lande, erheblich
zugenommen.
Die Flugkörperelektronik dient einer Reihe
von Anwendungen, wie Steuersystemen für
Vorflügel und Landeklappen, Bordnavigationssystemen,
Such- und Verfolgungseinheiten
und Kreiselsystemen, die Stabilitätsund
Orientierungsregelung bieten. Einige
Flugkörper verwenden sogar Datenverbindungen,
um mit Steuerungssystemen auf
dem Boden oder in der Luft zu kommunizieren,
was eine Fernsteuerung und -überwachung
ermöglicht.
Diese Fähigkeiten sind zwar beeindruckend,
können jedoch von einer Reihe unsichtbarer
Kräfte für Angriffe genutzt werden. Ein
wesentliches Problem sind hierbei EMI:
Störungen in einem elektrischen Pfad oder
Stromkreis, die durch eine externe Quelle
wie Radar oder sogar feindliche Systeme
verursacht werden. Elektronische Kriegsführung
ist heute eine Kampfstrategie, bei
der die Bedrohung durch Radarstörungen,
elektronische Täuschung und Angriffe mit
elektromagnetischen Impulsen (EMP) weit
verbreitet ist. Aufgrund dieser Gefahren ist
ein besserer Schutz vor EMI erforderlich,
denn ein solcher Ausfall kann potenziell
katastrophale Folgen haben.
Schließen der Lücke
EMI-Abschirmungslösungen bestehen in
der Regel aus leitfähigen Dichtungsmaterialien,
um die Lücken in mechanischen Baugruppen
zu schließen und EMI abzuwehren.
Flugkörper haben mehrere Metallverbindungen
sowie zahlreiche Abdeckungen
und Zugangsplatten, die alle abgeschirmt
werden müssen. Ungeschützte potenzielle
Pfade für elektromagnetische Interferenzen
können die Wirksamkeit des Flugkörpers
beeinträchtigen.
Leitfähige Dichtungsmaterialien sind im
Allgemeinen metallimprägnierte Elastomere
(Silikon oder Fluorsilikon), wie die
Produktfamilie CHO-SEAL von Parker
Chomerics. Diese Elastomere sehen aus und
verhalten sich wie Gummi und gewähr leisten
somit eine einfache Anwendung und Anpassungsfähigkeit.
Dabei besteht das Produkt
32 hf-praxis 5/2024

Aerospace & Defence
zu 75% aus Metallpartikeln, welche für die
elektrische Leitfähigkeit sorgen.
Elektrisch leitfähige Elastomerdichtungen
sind in der Regel als Platten, kundenspezifisch
zugeschnittene Teile für komplexere
Komponenten oder Komponentengruppen,
oder als fortlaufende Extrusion
erhältlich. Dabei können aus den Extrusionen
durch vulkanisieren durchgänige Dichtungen
hergestellt werden. Zu den typischen Flugkörperanwendungen
für leitfähige Elastomere
gehören Zugangsplatten, Lukendeckel
und Radar.
Leitfähige Lacke sind eine weitere Option,
die häufig als Ergänzung zu leitfähigen
Elastomeren eingesetzt werden und zur
Beschichtung elektrisch nicht leitfähiger
Bauteile eingesetzt werden. Die Lacke
sind auf Urethan- und Epoxy-Basis hergestellt
und sind dadurch auch auf anspuchsvollen
Untergründen verwendbar. Diese
Beschichtungen, wie beispielsweise die
CHO-SHIELD-Produktfamilie von Parker
Chomerics, verfügen ebenfalls über
beschichtete Edelmetallpartikel, wodurch sie
sich ideal zum Aufbau elektrisch leit fähiger
Kontaktflächen an den Kanten eignen.
Solche Lösungen sind die perfekte Wahl
für Strukturplatten und Flansche von Flugkörpern,
wo sie auch einen erheblichen
Schutz vor galvanischer Korrosion bieten,
da diese Lacke extremen Temperaturschwankungen,
hoher Luftfeuchtigkeit und
Salznebel standhalten.
In Bezug auf Marktdifferenzierungen bei der
Auswahl eines leitfähigen Elastomers oder
einer leitfähigen Farbe sollten Sie immer
prüfen, ob tatsächlich eine Akkreditierung
gemäß den Militärspezifikationen, wie MIL-
DTL-83528 oder MIL-C-22750, vorliegt.
Einige Produkte geben an, dass sie „in Übereinstimmung
mit“ militärischen Spezifikationen
hergestellt wurden, dies unterscheidet
sich jedoch von einer Akkreditierung. Die
Akkreditierung erfordert zahlreiche, gründliche
Tests, um die Konformität und Eignung
für anspruchsvolle Anwendungen wie Flugkörper
sicherzustellen. Parker Chomerics ist
sehr stolz auf seine Akkreditierung.
Funkstille
Neben der EMV gehören auch Funkfrequenzstörungen
(RFI) zu den „unischtbaren
Feinden“ von Flugkörpern. Im
wesentlichen handelt es sich dabei um
unerwünschte elektromagnetische Signale,
die den Empfang von Funksignalen stören.
Typische Lösungen sind absorbierende
Materialien auf Elastomerbasis, die der
Fokussierung der Funkwelle dienen.
Ein gutes Beispiel ist die Produktreihe CHO-
MUTE von Parker Chomerics, die aus einer
Silikonelastomermatrix mit eisenhaltigem
Füllstoff besteht, um HF-Absorptionsleistung
für Flugkörper über einen Breitbandfrequenzbereich,
einschließlich sehr
hoher Frequenzen, bereitzustellen. Diese
Materialien minimieren auch die Wechselwirkung
zwischen Hohlraumstrukturen und
die Entstehung von Resonanzen in Mikrowellenhohlräumen.
Sie sind im Allgemeinen
als Plattenmaterial erhältlich und lassen
sich leicht schneiden. Die für Flugkörper
verfügbaren EMI/RFI-Dichtungslösungen
können übrigens auch für zugehörige Ausrüstung
wie Abschussvorrichtungen und
Bodensysteme verwendet werden.
Schutz durch Erdung
Die elektrische Erdung ist ebenfalls relevant.
Die Erdung ist ein komplexes Thema,
deren wichtige Rolle beim Schutz empfindlicher
Hochleistungsraketen nicht übersehen
werden darf. Eine ordnungsgemäße Erdung
vermeidet Stromkreisfehler, was in diesen
kritischen Systemen unerlässlich ist.
Abhängig von den Konstruktionsanforderungen
können geeignete Dichtungen aus
leitfähigen Schäumen/Gewebe-Schaum,
leitfähigen Elastomeren oder metallischen
Kontaktfedern bestehen. Durch die Verwendung
dieser Lösungen zur Erdung wird der
durch EMI erzeugte Strom an einen sicheren
Ort abgeleitet. Und natürlich fungieren viele
Erdungsprodukte konstruktionsbedingt auch
als EMI-Abschirmung und dienen daher
auch als leitende Schnittstelle zwischen
Abschirmungen und geerdeten Oberflächen.
Einen kühlen Kopf bewahren
Ein weiteres Problem ist die Wärme, die
sowohl die Effizienz der Elektronik beeinträchtigen
als auch die Lebensdauer von
Komponenten verkürzen kann. Neue Materialien
für das Wärme-Management sind
unerlässlich, um sicherzustellen, dass empfindliche
elektronische Komponenten ihre
Betriebstemperaturbereichsgrenzen nicht
überschreiten.
Eine typische Lösung ist ein Gap-Pad:
ein weiches und leicht anpassungsfähiges
Material, das eine thermische Schnittstelle
zwischen Kühlkörpern und elektronischen
Geräten bildet und unebene Oberflächen,
Luftspalte und raue Oberflächenstrukturen
ausgleicht. Ein Paradebeispiel ist die
THERM-A-GAP Serie wärmeleitfähiger
Materialien und Gele von Parker Chomerics,
die in verschiedenen Träger- und Folienvarianten
für eine verbesserte Betriebsleistung
sorgen kann.
Partner der Wahl
Wenn es darum geht, einen geeigneten Technologiepartner
für EMI/RFI, elektrische
Erdung und thermische Probleme bei jeder
Art von Flugkörper zu finden, sollten Konstrukteure
ihre Optionen sorgfältig abwägen.
Technologiepartner, die in der Lage sind, Sie
vom Designkonzept bis zum Aftermarket
zu unterstützen und Ihnen gleichzeitig bei
der Optimierung der Modulherstellung und
-montage zu helfen, bieten einen offensichtlichen
Vorteil. Ein umfangreicher Katalog
hochwertiger Produkte und eine nach militärischen
Standards akkreditierte Eigenfertigung
sind weitere Unterscheidungsmerkmale,
die den vollständigen Schutz von
einsatzbereiten, missionskritischen Raketensystemen
gewährleisten. ◄
hf-praxis 5/2024 33

Aerospace & Defence
Einsatz von Assured Position,
Navigation und Zeitmessung (A-PNT)
Ob Wegbeschreibung beim Autofahren oder Steuerung von Präzisionswaffen: Positionskenntnis, Navigation
und Zeitmessung (PNT) sind nicht nur hier entscheidend, sondern ermöglichen es auch, dass Telefone
kommunizieren, Schiffscontainer ihr Ziel zu erreichen und Landwirte ihre Ernteerträge optimieren.
Heute stützt sich PNT auf globale
Satellitennavigationssysteme
(GNSS) wie das US-amerikanische
Global Positioning
System (GPS), Galileo der Europäischen
Union, das russische
Global Navigation Satellitensystem
(GLONASS) und das
chinesische BeiDou.
Was ist SBAS?
Das satellitengestützte Ergänzungssystem
(Satellite Based
Augmentation System, SBAS)
ist ein Erweiterungssystem zur
Satellitennavigation. Es steigert
regional begrenzt die Positionsgenauigkeit
von einem oder
mehreren globalen Navigationssatellitensystemen
(GNSS).
SBAS liefert zusätzliche Informationen,
die von üblicherweise
geosynchronen (meistens geostationären)
Satelliten ausgestrahlt
werden und Zuverlässigkeit, Genauigkeit
und Verfügbarkeit der
Positionsbestimmung erhöhen.
SBAS ist ein regionales Netzwerk
von Boden- und Satellitensystemen,
das die Genauigkeit
und Zuverlässigkeit von GNSS-
Daten verbessert. Der Europäische
Geostationäre Navigations-
Overlay-Dienst (EGNOS) ist die
europäische Version dieses Systems,
und das Wide Area Augmentation
System (WAAS) ist
das US-amerikanische Äquivalent.
Japan hat sein multifunktionales
Satellitensystem Augmentation
System (MSAS) entwickelt,
das SBAS-Funktionen
bietet. Indien hat sein eigenes
SBAS-Programm (GAGAN)
gestartet und China, Russland,
Südkorea, Australien und Neuseeland
haben Pläne angekündigt,
ihre eigenen SBAS-Einführungen
zu starten.
Kompatible
und interoperable Systeme
Obwohl es sich um eine Fülle
von fragmentierten Systemen
zu handeln scheint, entsprechen
sie alle einem gemeinsamen
globalen Standard und
sind daher kompatibel und interoperabel.
Jedes GNSS hat
seine eigene „Konstellation“ von
Quelle:
„Deploying Assured Position,
Navigation & Timing
(A-PNT)“
Concurrent Technologies
www.gocct.com
übersetzt von FS
Blockaufbau der 3U-VPX-Einsteckkarte
34 hf-praxis 5/2024

Aerospace & Defence
Satelliten, die 20.000 km über
der Erde angeordnet sind, um
die gewünschte Abdeckung zu
erreichen. Jeder Satellit in einer
GNSS-Konstellation sendet ein
Signal aus, das ihn identifiziert
und seine Zeit, seine Umlaufbahn
und seinen Status angibt.
Doch diese GNSS-Satelliten
sind anfällig für Spoofing, Jamming
und Cyberangriffe und
sind somit zu einer einzigen
Schwachstelle geworden, die
militärisches Personal, militärische
Operationen und Ausrüstungen
gefährdet.
Schlüssel-Features von 3U VPX PNT PIC
Militärische Anwendungen
im Blickpunkt
GNSS-Verweigerung
Gesicherte Positionierungs-,
Navigations- und Zeitgebungssysteme
(A-PNT) stützen sich
auf Informationen aus mehreren
komplementären Quellen
und/oder mehrere Frequenzen
innerhalb einer einzigen Konstellation.
A-PNT soll das gleiche
oder ein höheres Leistungsniveau
bieten wie die einzelnen
GNSS-Systeme, die derzeit von
Streitkräften und zivilen Organisationen
genutzt werden.
Es sind Techniken erforderlich, um eine böswillige Unterbrechung
des GNSS-Dienstes zu verhindern, etwa durch Jamming
und Spoofing. Jamming ist in der Regel das bewusste
Stören der Signale auf GNSS-Frequenzen, kann jedoch auch
ungewollt verursacht werden, z.B. durch Weltraumwetter
oder fehlerhafte Geräte. Spoofing ist die Bereitstellung von
GNSS-ähnlichen Signalen, die lokal übertragen werden und
so codiert sind, dass sie dem Empfänger vortäuschen, dass er
sich an einem Ort befindet, an dem er nicht ist. Funktionen,
die die GNSS-Verweigerung entschärfen, sind:
• Verfolgung mehrerer Satellitenkonstellationen
• mehrere Frequenzen
• Maskierung der Elevation
• Trägheitsmesseinheit (IMU)
• Kilometerzähler
Die Jamming-Erkennung überwacht den Rauschpegel und
meldet anhand konfigurierbarer Schwellenwerte Dauerstrichund
Breitbandstörungen. Die Spoofing-Erkennung verfolgt die
Signale und meldet alle verdächtigen Veränderungen.
Nicht jede GNSS-Verweigerung ist böswillig. Ein GNSS-
Empfänger braucht eine klare Sichtlinie zu den Satelliten,
die er verfolgt. Wenn die Sichtlinie zu einem Satelliten durch
Objekte wie Gebäude oder Bäume blockiert ist, kann der Empfänger
keine Signale von diesem Satelliten empfangen. An
Orten mit vielen Hindernissen, wie zum Beispiel im Zentrum
einer großen Stadt, können die Hindernisse so viele Satelliten
blockieren, dass der Empfänger seine Position oder Zeit nicht
berechnen kann.
Militärische Anwendungen
basieren auf dem technischen
SOSA-Standard mit der Open-
VPX-Technologie als Hardware-
Enabler der Wahl, um die Interoperabilität
und die Anpassung
an offene Standards zu gewährleisten.
Bei militärischen Anwendungen
erfordert PNT auch, die Genauigkeit
der Position bis auf wenige
Zentimeter genau zu bestimmen,
um zum Beispiel genau zu wissen,
wo sich Militärfahrzeuge
auf dem Schlachtfeld befinden.
In Bezug auf das Timing bestehen
ebenfalls hohe Anforderungen
auf Systemebene beispielsweise
für eine präzise zeitliche
Abstimmung von per Funk übertragenen
Informationen.
NATO Generic Vehicle
Architecture (NGVA) Data Format
& Generic Vehicle Architecture
(GVA)
Was macht PNT sicher (assured)?
Die generische Fahrzeugarchitektur
der NATO (NGVA) ist ein
NATO-Standardisierungsabkommen
(STANAG 4754), das auf
offenen Standards beruht und
zur Integration militärischer Systeme
und zum Datenaustausch
zwischen Fahrzeug-Subsystemen
dient. Die britische GVA
(Def Stan 23-009) definiert ebenfalls
einen Datenmodellansatz
für Interoperabilitätszwecke.
Der NGVA-Standard baut auf
der Infrastruktur der Data Distribution
Services (DDS) auf
und dient dazu, das Datenverteilungsprotokoll
für den interoperablen
Informationsaustausch
zwischen den verschiedenen
Subsystemen auszutauschen.
Herausforderungen
des A-PNT-Einsatzes
Die Entwicklung und Einführung
einer A-PNT-Lösung stellt
Anforderungen an Hauptauftragnehmer
und Systemintegratoren.
Es geht um schnelle Datenverarbeitung,
Konnektivität, Interoperabilität,
Sicherheit und Nutzerfreundlichkeit:
Verarbeitung: Daten aus verschiedenen
Quellen, die zu
Die Verwendung mehrerer komplementärer PNT-Technologien,
die sich auf bewährte und vertrauenswürdige Techniken stützen,
ermöglicht es einem System, das Konzept einer „Wahrheit“
(truth) in der PNT-Terminologie zu erreichen. Diese Validierung
von Daten durch Querverifizierung ist das, was PNT als
„sicher“ oder „gesichert“ macht. Die Verwendung mehrerer
Satellitenkonstellationen und Frequenzen ist eine Methode zur
Validierung von GNSS-Daten. A-PNT-Systeme verwenden
auch ein Trägheitsnavigationssystem, das die Rotations- und
Beschleunigungsinformationen von einer Trägheitsmesseinheit
nutzt, um eine relative Position über die Zeit zu berechnen. All
diese Daten können sich gewissermaßen gegenseitig verstärken
und so eine leistungsstarke Navigationslösung darstellen.
hf-praxis 5/2024 35

Aerospace & Defence
Konzeptnachweis (Proof of Concept) NVGA A-PNT
Was ist PNT?
unterschiedlichen Quellen, die
zu verschiedenen Zeiten und in
verschiedenen Formaten eingehen,
müssen schnell und effizient
verarbeitet werden. Diese Daten
müssen dann an eine Reihe an
eine Reihe anderer Systeme
sowohl vor Ort als auch in den
Kommandozentralen verteilt
werden (Konnektivität). A-PNT-
Lösungen sind Teil eines größeren
Systems und müssen daher
mit anderer Hardware und Software
zusammenarbeiten (Interoperabilität).
An allen Punkten
des Prozesses müssen nicht nur
die Daten geschützt werden, sondern
auch unterschiedliche Kombinationen
von klassifizierten
und nichtklassifizierten Informationen
(Sicherheit). Schließlich
die Benutzerfreundlichkeit:
Der Endnutzer erwartet einen
nahtlosen Übergang von seiner
GNSS-Schnittstelle zu einem
leistungsfähigeren und sicheren
A-PNT-System.
Wie wird A-PNT implementiert?
Die im Aufmacherbild gezeigte
PR A11/61d-RCx von Concurrent
Technologies ist eine
3U-VPX-Einsteckkarte, die für
Das U.S. Verkehrsministerium hat eine Zusammenfassung
einer nationalen PNT-Architektur vorgelegt:
• Positionierung (P)
Fähigkeit zur genauen und zweidimensionalen (oder dreidimensionalen,
wenn erforderlich) Bestimmung des eigenen
Standorts und Orientierung, bezogen auf ein standardisiertes
geodätisches System
• Navigation (N)
Fähigkeit zur Bestimmung der aktuellen und gewünschten
Position (relativ oder absolut) und Anwendung von Korrekturen
für Kurs, Orientierung und Geschwindigkeit, um eine
gewünschte Position zu erreichen überall auf der Welt, von
der Erdoberfläche bis in den Weltraum
• Zeitmessung (T)
Fähigkeit zur Erfassung und Aufrechterhaltung der präzisen Zeit
von einem Standard (UTC) überall auf der Welt und innerhalb
benutzerdefinierter Parameter einschließlich Zeitübertragung
hochpräzise A-PNT-Anwendungen
entwickelt wurde. Sie
dient der Verarbeitung von Daten
aus verschiedenen Quellen, die
zu unterschiedlichen Zeiten und
in unterschiedlichen Formaten
schnell und effizient verarbeitet
werden müssen. Das Blockschaltbild
und die Tabelle informieren
näher über den internen
Aufbau und die Möglichkeiten.
Concurrent Technologies erweiterte
damit sein Produktportfolio
um das NGVA-Format.
Ein paar Schlaglichter: Das
GNSS-Modul bietet eine genaue
Zeitreferenz und Position und
ist außerdem für die Erkennung
und Meldung von Störungen
und von Spoofing zuständig.
Die Chip Scale Atomic Clock
(CSAC) unterstützt die Genauigkeit
und Stabilität der Taktsignale
und liefert weiterhin eine
hochgenaue Zeitreferenz, wenn
die primäre GNSS-Referenz verlorengeht.
Die Trägheitsmesseinheit
(IMU) verfolgt eine relative
Position über die Zeit, um
GNSS-Signale zu validieren und
weiterhin Daten zu liefern, wenn
die GNSS-Signale beeinträchtigt
sind. Die IMU liefert zusätzliche
Bodeninformationen durch
das dreiachsige Gyroskop und
einen dreiachsigen Beschleunigungsmesser.
Es gibt auch
einen Kilometerzähler-Eingang,
der ein üblicher externer Sensor
für Bodenfahrzeuge ist für eine
weitere unabhängige Weg- und
Geschwindigkeitsmessung, die
die gesamte Navigationslösung
unterstützen kann.
Das A-PNT-Datenformat
Die Konnektivität über zwei
10GBASE-KR-Ethernet-
Schnittstellen ist die Grundlage
für die Zeit- und Synchronisationsverteilung
sowie für den Versand
der A-PNT-Informationen
an die Teilnehmer. Diese Daten
können so konfiguriert werden,
dass sie dem NMEA-Datenformat
(National Marine Electronics
Association) entsprechen,
einem industrieweiten Defacto-
Standard, der von vielen GNSS-
Herstellern verwendet wird.
Die ITAR-Vorschriften (International
Traffic in Arms Regulations)
regeln die Herstellung,
den Verkauf und den Vertrieb
von verteidigungs- und raumfahrtbezogenen
Artikeln und
Dienstleistungen gemäß der
Definition in der United States
Munitions List (USML). Die
Nachfrage nach zuverlässigen,
tragbaren und integrierten PNTfähigen
Lösungen, die ITAR-frei
sind und auf offenen Standards
beruhen, war noch nie so hoch
wie heute. ◄
Wo wird A-PNT
eingesetzt?
Typische militärische
Anwendungen für A-PNT
umfassen elektronische
Kriegsführung (EW), Software
Defined Radio (SDR)
und Radar-Verarbeitung.
Das Programm der US-
Armee für A-PNT heißt
MAPS (Mounted Assured
Precision Navigation and
Timing System). Dieses
ist bereits im Einsatz,
aber möglicherweise nicht
kosteneffektiv für Anwendungen
in allen militärischen
Zweigen. Viele
komplexe Systeme, die
GPS verwenden, müssen auf
A-PNT umgestellt werden,
sodass zusätzliche ergänzende
Lösungen zu MAPS
benötigt werden.
36 hf-praxis 5/2024

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Aerospace & Defence
Fallstudie:
Entwicklung einer Hochleistungsantenne
für Airbus Defence and Space
RF Spin
www.rfspin.com
Airbus Defence and Space
(im Folgenden Airbus), ein
Geschäftsbereich der Airbus
SE, ist ein weltweit führendes
Unternehmen der Luft- und
Raumfahrtindustrie, das sich
auf die Bereiche Verteidigung
und Weltraumforschung spezialisiert
hat. Als langjähriger
Kunde pflegt Airbus eine enge
Partnerschaft mit RF SPIN und
erwirbt hochmoderne Antennen
für verschiedene Anwendungen.
Einfach polarisierte
Reichweitenantenne
Airbus arbeitete mit RF SPIN
zusammen, um eine einfach
polarisierte Antenne zu entwickeln,
die als Reichweitenantenne
in einer Compact Range
eingesetzt werden soll. Zu den
wichtigsten Spezifikationen
gehörten strenge Anforderungen
an Betriebsparameter wie
Gewinn und Kreuzpolarisation,
die für Spitzenleistungen
bei Labormessungen unerlässlich
sind. Diese Spezifikationen
beeinflussten auch
die physischen Abmessungen
der Antenne, während eine
Gewichtsbeschränkung, die
durch die Kapazität des Messsystems
von Airbus vorgegeben
war, das Design der Antenne
prägte und ihre Kompatibilität
mit der bestehenden Infrastruktur
sicherstellte.
Wichtige Antennenparameter
• Frequenzbereich:
effektiver Betrieb innerhalb
500...700 MHz
• Gewichtsbeschränkung:
strenge Begrenzung
auf 35 kg
• Impedanzanpassung:
besser als -18 dB
• Gewinnanforderung:
hoch, über 12 dBi
• Kreuzpolarisation: auf der
Achse -35 dB, außerhalb der
Achse (10°) -30 dB
Herausforderungen
RF SPIN sah sich vor allem mit
der Herausforderung konfrontiert,
eine Antenne mit hohem
Gewinn zu entwickeln und dabei
eine überschaubare Größe und
ein geringes Gewicht beizubehalten.
Der benötigte Frequenzbereich
und gleichzeitig
ein relativ hoher Gewinn erforderten
eine größere Antenne,
was wiederum zu einem höheren
Gewicht führte. Dieses Szenario
erforderte eine sorgfältige Abwägung,
um die Abmessungen und
das Gewicht der Antenne zu optimieren,
ohne die Leistungsfähigkeit
der Antenne mit hohem
Gewinn zu beeinträchtigen.
Während der Herstellung trat
ein kritisches Hindernis auf. Es
wurde klar, dass kein in Frage
kommender Hersteller die
Antenne so produzieren konnte,
wie sie konzipiert war, ohne das
Gewichtslimit zu überschreiten,
was die Antenne für den beabsichtigten
Einsatz unbrauchbar
gemacht hätte. Diese Tatsache
wurde deutlich, als ein anderer
Hersteller eine Antenne mit
einem Gewicht von 90 kg vorschlug,
was weit über dem geforderten
Limit lag.
Diese Situation verdeutlichte
nicht nur die Komplexität
des Projekts, sondern auch
die Notwendigkeit innovativer
Fertigungstechniken und fortschrittlicher
Materialien, die
die gewünschte Leistung ohne
Gewichtseinbußen erbringen
konnten. Es wurde deutlich, dass
ein hochspezialisierter Ansatz
erforderlich war, um das einzigartige
Gleichgewicht zwischen
den technischen Spezifikationen
und den physikalischen
Beschränkungen zu erreichen.
Lösung
Airbus erkannte die entscheidende
Bedeutung einer Endto-End-Lösung,
die sowohl die
Entwurfs- als auch die Herstellungsphase
der Antenne nahtlos
integriert. Dieser Ansatz ermöglichte
die iterative Entwicklung
von Versuchs- und Produktionsversionen,
um eine kontinuierliche
Verbesserung und Verfeinerung
zu gewährleisten. Diese
Erkenntnis unterstreicht die
Bedeutung einer offenen Zusammenarbeit
mit RF SPIN während
des gesamten Projekts.
RF SPIN stellte sich der Herausforderung
und nutzte sein Fachwissen
und seine Erfahrung aus
früheren hochkarätigen Projekten,
darunter die Antennenentwicklung
für die NASA,
bei der auch das Gewicht eine
wichtige Rolle spielte. Mithilfe
F&E-Fachwissen, ihrer neuen
Fertigungsanlage, ihrer hochmodernen
Maschinen und ihrer
Spitzentechnologien gelang es,
das Projekt durchzuführen.
Statement
„Herausforderungen zu meistern
ist das, was wir bei RF SPIN am
besten können. Bei der Zusam-
38 hf-praxis 5/2024

Aerospace & Defence
menarbeit mit Airbus ging es
nicht nur um die Entwicklung
einer Antenne. Es ging darum,
das Spiel zu verändern. Wir
leben nach dem Motto ‚Innovation,
nicht Kompromiss‘. So
konnten wir nicht nur die strengen
Anforderungen von Airbus
erfüllen, sondern auch etwas
schaffen, das sich durch seine
Technik auszeichnet.“ So Zdenek
Hradecký, Eigentümer und
CEO, RF SPIN
Design-Optimierung
(einschließlich
Machbarkeitsstudie)
Das Forschungs- und Entwicklungs-Team
von RF SPIN
machte sich auf den Weg zu
einem transformativen Redesign
mit dem Ziel, eine Leichtbauweise
für die Antenne zu entwickeln.
Bei diesem Vorhaben
ließ man sich von der eigenen
reichen Erfahrung und früheren
Projekten inspirieren. Das Team
integrierte strategisch Merkmale
wie die präzise Positionierung
und Größe von Löchern sowie
die sorgfältige Ausrichtung von
Blechen, um ein äußerst effizientes
Design zu schaffen. Die
Forschungs- und Entwicklungsabteilung
arbeitete eng mit dem
Produktionsteam zusammen und
nutzte spezielle Software für
das Design und CAD für die
Fertigung.
Innovativer Herstellungsprozess
Das Herstellungsverfahren von
RF SPIN zeichnete sich durch
Einfallsreichtum und Präzision
aus. Die Metallbleche der
Antenne wurden durch Laserschneiden
extern gefertigt. Eine
Herausforderung ergab sich
jedoch bei der Passivierung, da
bestimmte Komponenten die
Standardabmessungen des Bades
überschritten. Externe Lösungen
waren aufgrund inkompatibler
Oberflächenbehandlungen
unpraktisch. RF SPIN überwand
dieses Hindernis geschickt,
indem es die Antenne für die
Passivierung in miteinander verbundene
Teile zerlegte und so
eine hochwertige Oberflächenbehandlung
sicherstellte.
In dieser Phase wurde deutlich,
dass innovative Lösungen erforderlich
sind, um die technischen
Spezifikationen zu erfüllen und
gleichzeitig die Gewichtsvorgaben
einzuhalten. RF SPINs
sorgfältige Handwerkskunst
und erfindungsreiche Problemlösungen
waren während der
gesamten Herstellungsphase
offensichtlich.
Statement
„Es war keine Selbstverständlichkeit,
unsere elektrischen
Leistungsanforderungen zu
erfüllen und gleichzeitig die
Gewichtsvorgaben für diese
Antenne einzuhalten. Dank der
Kreativität und des unkonventionellen
Ansatzes von RF SPIN
erfüllt das Antennendesign alle
unsere Anforderungen. Airbus ist
sehr zufrieden mit dem Antennendesign
von RFSPIN, und
wir freuen uns auf die weitere
Zusammenarbeit.“ Das sagt Thomas
Thiry, Projektleiter, Airbus
Defence and Space.
Beeindruckende Ergebnisse
Der ganzheitliche Ansatz von
RF SPIN, einschließlich einer
umfassenden Machbarkeitsstudie,
zeigte, dass die ehrgeizigen
Ziele des Projekts tatsächlich
realisierbar waren. Aus Sicht
von Airbus lieferte dieses Projekt
transformative Ergebnisse:
• technologischer Vorsprung
auf dem neuesten Stand
Das Projekt gipfelte in der Entwicklung
einer außergewöhnlich
fortschrittlichen Antenne.
Mit einem Endgewicht von 31
kg erreichte sie das scheinbar
unmögliche Gleichgewicht
zwischen Größe, Gewicht,
mechanischer Festigkeit und
Leistung – ein technologisches
Wunderwerk, das nur wenige
Unternehmen vorweisen können.
Diese Leistung entsprach
direkt den Anforderungen von
Airbus und übertraf deren Spezifikationen.
• optimierte Zusammenarbeit
und ganzheitliche
Lösung
Eine der bemerkenswertesten
Auswirkungen dieses Projekts
war die nahtlose Zusammenarbeit
zwischen den Forschungs-
und Entwicklungsabteilungen
von RF SPIN und
der Fertigung. Die Integration
von Design- und Produktionsprozessen
vereinfachte das
gesamte Projekt für Airbus.
Sie reduzierte die Komplexität,
beseitigte Koordinationsprobleme
und straffte das
gesamte Vorhaben, was letztendlich
wertvolle Zeit und Ressourcen
sparte.
Schlussfolgerung
Zusammenfassend lässt sich
sagen, dass dieses Projekt
sowohl für RF SPIN als auch
für Airbus einen Wendepunkt
darstellte. Das Team von RF
SPIN hat erfolgreich die Grenzen
der Technologie verschoben
und eine fortschrittliche, leichte,
aber leistungsstarke Antenne
geliefert, die neue Industriestandards
setzt. Darüber hinaus hat
sich RF SPIN mit diesem Projekt
als einzigartiger, zuverlässiger
Partner für Airbus positioniert,
der in der Lage ist, die Antenne
sowohl zu konzipieren als auch
präzise nach genauen Spezifikationen
zu fertigen. Durch diese
Zusammenarbeit konnte die Notwendigkeit,
mehrere Anbieter zu
beauftragen, effektiv eliminiert
und der Beschaffungs- und Entwicklungsprozess
von Airbus
rationalisiert werden. ◄
Über RF SPIN
Mit mehr als 20 Jahren
Branchenerfahrung ist RF
SPIN als weltweit führend
in der Entwicklung und Herstellung
innovativer Breitbandantennen
anerkannt.
Das Fachwissen reicht
von der Entwicklung bis
zur eigenen Fertigung und
gewährleistet eine durchgängige
Qualitätskontrolle.
Der weltweite Ruf für hervorragende
Leistungen wird
durch die Auswahl unserer
Produkte durch führende
Unternehmen unterstrichen.
RF SPIN ist für umfassendes
technisches Fachwissen
bekannt und steht weiterhin
an der Spitze des Fortschritts
in der RF-Technologie.
hf-praxis 5/2024 39

Aerospace & Defence
ESA-Mission Proba-3,
bereit zum Start Ende des Jahres
In Kruibeke bei Antwerpen ( Belgien), wo
sich die beiden Proba-3-Satelliten befinden,
fand eine Veranstaltung zur Vorstellung
der Mission statt, die von Sener in enger
Zusammenarbeit mit einem Industrieteam
bestehend aus Redwire, Airbus, GMV und
Spacebel geleitet wird und ein Konsortium
von mehr als 29 Unternehmen aus 17 Ländern
umfasst.
Die Mission, deren Start für September
dieses Jahres geplant ist, wird zum ersten
Mal die Machbarkeit eines hochpräzisen
Formationsfluges zwischen Satelliten im
Weltraum demonstrieren, ein Meilenstein
mit großem Potenzial für Astronomie und
Raumfahrttechnik.
Sener
www.group.sener
Die Proba-3-Mission der Europäischen Weltraumorganisation
(ESA) hat ihre Tests vor
dem Start erfolgreich abgeschlossen, wie
auf der Veranstaltung in den Redwire-Einrichtungen
in Kruibeke bekannt gegeben
wurde. Unter der Leitung von Sener und in
enger Zusammenarbeit mit einem Industrieteam,
das aus Redwire, Airbus, GMV und
Spacebel besteht und ein großes Konsortium
von mehr als 29 Unternehmen aus 17
Ländern umfasst, wird Proba-3 die Machbarkeit
von hochpräzisen Formationsflügen
von Satelliten im Weltraum demonstrieren.
Sowohl Spanien als auch Belgien sind
an Proba-3 beteiligt. Sener ist der Hauptauftragnehmer
der Mission und sowohl für
das Flug- als auch für das Bodensegment
verantwortlich. Die spanische Industrie wird
durch Airbus Defence and Space, das die
beiden Plattformen entworfen und hergestellt
hat, und GMV, das das Formationsflug-
Subsystem (FFS), das Flugdynamiksystem
(FDS) und die relative GPS-Funktion (rGPS)
entwickelt hat, komplettiert. Was die belgische
Industrie betrifft, so ist Redwire für
die Avionik und den Betrieb zuständig und
führt die Funktionstests der Satelliten sowie
die Integration und eines der wissenschaftlichen
Instrumente (3DEES) durch, während
Spacebel sowohl die On-Board-Software als
auch das Bodensegment und den Simulator
für beide Satelliten entwickelt hat.
An der Veranstaltung nahmen verschiedene
Beamte teil, darunter Léa Bossaert vom
Staatssekretariat für wirtschaftliche Wiederbelebung
und strategische Investitionen
der belgischen Regierung, Dietmar Pilz,
Direktor für Technologie bei der ESA,
und Juan Carlos Cortés, Direktor für Programme
bei der spanischen Raumfahrtagentur.
Auf der Veranstaltung erläuterten Dietmar
Pilz von der ESA, Diego Rodríguez,
General direktor für Geschäftsentwicklung
im Bereich Raumfahrt und Wissenschaft
bei Sener, Frank Preud‘homme, Direktor
für Vertrieb und Geschäftsentwicklung bei
Redwire in Belgien, und Andrei Zhukov,
Hauptforscher am Königlichen Observatorium
von Belgien, die Merkmale der
Mission.
Dietmar Pilz merkte in seinen Ausführungen
an: „Proba-3 wird die erste Mission sein,
die die Machbarkeit eines exquisiten, millimeter
großen und hochpräzisen Formationsfluges
zwischen Satelliten im Weltraum
demonstriert. Die Satelliten werden koordiniert
fliegen und als ein einziges Instrument
agieren, um bei Bedarf eine Sonnenfinsternis
zu imitieren. Es handelt sich um eine
technisch äußerst anspruchsvolle Mission,
die eine noch nie dagewesene Genauigkeit
erfordert. Ich freue mich, dass Proba-3 jetzt
in die letzten Schritte der Verifizierung eintritt.
Es war ein langer Weg, der dank des
Engagements und der Arbeit des Industriekonsortiums,
das im Rahmen des General
Support Technology Programme (GSTP) der
ESA zusammengearbeitet hat, möglich war.
Ich wünsche viel Glück für eine wichtige
Mission, die künftige Projekte ermöglichen
wird, da die ESA den Auftrag hat, technische
Demonstrationsmissionen zu unterstützen“.
Um die Mission durchführen zu können,
müssen die beiden Satelliten, die sich in einer
elliptischen Umlaufbahn in einer Entfernung
von etwas mehr als 60 000 km von der Erde
40 hf-praxis 5/2024

Aerospace & Defence
befinden werden (mehr als das Zehnfache
der Entfernung von der Erdoberfläche zum
Erdkern), synchronisiert werden. Eine weitere
Herausforderung für die Mission ist die
Autonomie der Satelliten. Jeder von ihnen
wird unabhängig agieren und seine Position
und Flugbahn im Verhältnis zu seinem
Gegenstück berechnen, ohne Unterstützung
durch einen menschlichen Bediener, unter
Verwendung fortschrittlicher Führungs-,
Navigations- und Kontrollsysteme (GNC),
einem Zweig der Technik, der sich mit der
Entwicklung von Systemen zur Steuerung
der Bewegungen sowohl bemannter als auch
unbemannter Fahrzeuge befasst.
Der Coronagraph-Satellit wird den Koronagraphen
der Mission beherbergen, ein Instrument,
das direkt auf die Sonne gerichtet
ist. Der zweite Satellit, Occulter, wird die
Sonne verfinstern und sich zwischen die
Sonne und den Coronagraph schieben. Dies
geschieht mit Hilfe einer Scheibe von 140 cm
Durchmesser und verschiedener (optischer
und Laser-) Geräte, mit denen die relativen
Positionen und Haltungen der beiden Satelliten
berechnet werden, um sie sehr genau
zu positionieren.
Die perfekte Synchronisierung der beiden
Satelliten wird eine künstliche Sonnenfinsternis
erzeugen, wie sie noch nie zuvor
erreicht wurde: Der Koronagraph im Weltraum
wird in der Lage sein, Bilder von der
Sonne zu erhalten, die von Störungen in der
Erdatmosphäre unbeeinflusst sind, während
der Occulter-Satellit, der sich Hunderte
von Metern vom Brennpunkt des optischen
Instruments entfernt befindet, die Auswirkungen
der Beugung stark reduzieren wird.
Da die Satelliten in Formation fliegen, können
sie als ein einziges optisches Instrument
fungieren und eine virtuelle Struktur
im Weltraum schaffen, die in hohem Maße
rekonfigurierbar ist. Die Proba-3-Mission
soll zeigen, dass künftige Missionen in
größerem Maßstab und zu geringeren Kosten
durchgeführt werden können, indem mehrere
kleine Module eingesetzt werden, die
sich im Flug wie ein einziger großer Satellit
verhalten.
Proba-3 ist Teil des ESA-Programms für
allgemeine Unterstützungstechnologie, und
die Beteiligung Spaniens wurde durch die
Unterstützung des Zentrums für technologische
und industrielle Entwicklung sowie
durch eine enge internationale Zusammenarbeit
zwischen Unternehmen ermöglicht.
José Julián Echevarría, Generaldirektor
für Luft- und Raumfahrt und Verteidigung
bei Sener, erklärt hierzu: „Proba-3 ist eine
besonders ehrgeizige Mission, die ein großes
Potenzial für die Luft- und Raumfahrt technik
und die Astronomie birgt. Sie ist aber auch
ein großartiges Beispiel für industrielle
Zusammenarbeit, und wir sind stolz, daran
beteiligt zu sein. Dieser Meilenstein ist das
Ergebnis von mehr als 25 Jahren Arbeit an
Leit-, Navigations- und Kontrollsystemen“.
Der Vizepräsident von Airbus DS Space
Systems in Spanien, Luis Guerra Peña,
erklärte: „Wir freuen uns, Teil dieser internationalen
Zusammenarbeit zu sein und
mit den beiden Satellitenplattformen einen
Beitrag zu leisten. Die Proba-3-Mission ist
ein wichtiger Meilenstein in der Weltraumforschung
und der Zusammenarbeit zwischen
den Ländern. Wir sind besonders stolz
darauf, einen Beitrag zum Fortschritt von
Wissenschaft und Technologie zu leisten.“
Laut Enrique Fraga, Geschäftsführer der
EST Space Systems bei GMV, „wird Proba-3
einen Wendepunkt bei Weltraummissionen
mit verteilten Elementen (Formationsflug)
markieren. Einer der Schlüssel der Mission
ist die Genauigkeit der relativen Positionierung
zwischen mehreren Fahrzeugen,
die dank des GNC-Subsystems und seines
hohen Autonomiegrads als Einheit arbeiten.
Daher war es für GMV eine Freude, seine
über 30-jährige Erfahrung in die Lösungen
einzubringen, die sowohl für das GNC- als
auch für das Flugdynamiksystem implementiert
wurden.
Frank Preud‘homme, der Direktor für Vertrieb
und Geschäftsentwicklung von Redwire
in Belgien, sagte: „Redwire ist sehr stolz
darauf, Teil der innovativen Proba-3- Mission
zu sein und unser Fachwissen zur Förderung
dieser wichtigen wissenschaftlichen und
technologischen Demonstration einzusetzen.
Proba-3 wird wichtige Daten von der Sonne
liefern, die dem Leben auf der Erde zugute
kommen und den präzisen Formations flug
fördern, der für künftige europäische Missionen
unerlässlich sein wird.
Der CEO von Spacebel, Thierry du Pré-
Werson, erklärte: „Proba-3 ist definitiv eines
unserer Vorzeigeprojekte, das unsere funktionsübergreifenden
Kompetenzen auf allen
Ebenen der Raumfahrtindustrie perfekt unter
Beweis stellt. Dieses äußerst anspruchsvolle
Projekt hat die Spacebel-Teams über
mehrere Jahre hinweg stark beansprucht. In
gewisser Weise stellt es die Anerkennung
unseres Unternehmens unter den führenden
Unternehmen des euro päischen Raumfahrtsektors
dar. Ich möchte Sener und der ESA
für ihr Vertrauen und ihre Zusammen arbeit
danken“.
Haftungsausschluss:
Die hier geäußerte Meinung spiegelt in
keiner Weise die offizielle Meinung der
Europäischen Weltraumorganisation
wider. ◄
hf-praxis 5/2024 41

Aerospace & Defence
Synchronisierung im Open RAN
Synchronisierung ist wichtig im Kommunikationsnetzwerk: Jedes Element muss bestimmte Frequenz-,
Phasen- und Zeitanforderungen erfüllen, um einen ordnungsgemäßen, durchgehenden (End-to-End) Betrieb
sicherzustellen.
Dieser Beitrag befasst sich
darum mit den von der O-RAN
Alliance definierten Synchronisierungsarchitekturen
und zeigt,
wie O-RU- und O-DU-Einheiten
so konzipiert werden können,
dass sie diese Anforderungen
erfüllen. Darüber hinaus werden
Techniken untersucht, um eine
angemessene Überbrückungszeit
bereitzustellen und die Latenz zu
minimieren.
Flexibilität, Wettbewerb
und Offenheit
Open RAN stößt auf großes Interesse
bei Dienstanbietern, die
Kosten senken, den Wettbewerb
verbessern und technische Neuerungen
vorantreiben wollen. Der
Wunsch nach einer disaggregierten
und virtuellen RAN-Architektur
hat zu mehr Flexibilität,
Wettbewerb und Offenheit in
den 5G-Netzen geführt.
Die O-RAN Alliance wurde
2018 mit dem Ziel gegründet,
Hardware zu standardisieren
und offene Schnittstellen zu definieren,
um die Interoperabilität
zwischen den Geräten der Anbieter
sicherzustellen. Protokolle,
Architekturen und Anforderungen
für die Kontroll-, Benutzerund
Synchronisierungsebenen
sind in O-RAN.WG4.CUS.0-
v10.00 definiert.
Autor:
Darrin Gile
Microchip Technology
www.microchip.com
S-Ebene und Genauigkeit
Die Synchronisierungsebene
(S-Plane) befasst sich mit Netzwerktopologien
und Zeitgenauigkeitsgrenzwerten
für die
Fronthaul-Netzwerkverbindung
zwischen O-DU und O-RU.
Die Anforderungen an die Frequenz-,
Phasen- und Zeitsynchronisierung
folgen den 3GPP-
Empfehlungen und richten sich
nach den Netzwerk- und Gerätegrenzwerten
der ITU-T. Für
TDD-Mobilfunknetze beträgt
die Grundanforderung 3 µs
zwischen Basisstationen oder
max. 1,5 µs (G.8271) zwischen
der Endanwendung und einem
gemeinsamen Punkt. Für Geräte,
die mit fortschrittlichen Funktechniken
wie Coordinated Multipoint
oder MIMO verwendet
werden, gelten noch strengere
Genauigkeitsanforderungen.
Um diese strengeren Netzwerkgrenzwerte
zu erfüllen, müssen
die Geräte den in G.8372.2 definierten
maximalen absoluten
Zeitfehler der Klasse C (30 ns)
einhalten.
Timing-Konfigurationen
Die S-Plane wurde mit vier
Topologien für die Verteilung
des Timings durch das Fronthaul-Netzwerk
definiert. Diese
Konfigurationen basieren auf
einer Kombination aus zeit- und
frequenzbasierter Synchronisierung.
Eine primäre Referenzzeituhr
(PRTC oder ePRTC)
im Netzwerk liefert die Basiszeit
für jedes Netzwerkelement.
Durch den Einsatz von GNSS,
PTP und einer Frequenzquelle
für die Bitübertragungsschicht
(PHY), in der Regel Synchronous
Ethernet (SyncE), wird
sichergestellt, dass die O-RU
zuverlässig die für den ordnungsgemäßen
Betrieb des Netzwerks
erforderliche Frequenz- und vor
allem Phasen- und Zeitsynchronisierung
erhält.
Die Bilder 1 und 2 zeigen die
vier definierten Konfigurationen
zur Unterstützung der Netzwerksynchronisierung
im Open RAN-
Fronthaul-Netz.
Konfiguration LLS-C1
Die Synchronisierung für die
erste Konfiguration erfolgt über
eine direkte Verbindung zwischen
O-DU und O-RU. O-DU
empfängt die Netzwerkzeit von
einem PRTC/T-GM, der sich
entweder am gleichen Standort
wie die O-DU befindet oder von
einem entfernten PRTC/T-GM,
der sich weiter hinten im Netzwerk
befindet.
Konfiguration LLS-C2
Bei der Konfiguration LLS-C2
erhält die O-DU weiterhin die
Netzwerkzeit von einem PRTC,
das sich am gleichen Standort
oder weiter oben im Netz befindet.
Die Netzwerkzeit kann von
der O-DU über zusätzliche Switches
im Fronthaul-Netzwerk
weitergeleitet werden. Um die
beste Leistungsfähigkeit zu
erzielen, wird empfohlen, dass
diese Switches ein vollständig
bewusstes (Fully-Aware,
G.8275.1) Netzwerk bilden, in
dem jeder Knoten als Telecom
Boundary Clock (T-BC) fungiert.
Teilweise bewusste (Partially-
Aware) Netze, bei denen ein oder
mehrere Switches nicht an der
PTP-Filterung teilnehmen, sind
ebenfalls zulässig. Je nach Art
des Fronthaul-Netzwerks wird
die Gesamtleistungsfähigkeit des
Netzes durch die Art und Anzahl
der Sprünge im Fronthaul-Netz
begrenzt. So kann beispielsweise
ein Fully-Aware-Netzwerk, das
aus T-BCs der Klasse C (30 ns)
besteht, mehr Sprünge ermöglichen
als ein Fully-Aware-Netz,
das aus T-BCs der Klasse B (70
ns) besteht.
Konfiguration LLS-C3
Bei der dritten Konfiguration
erhalten O-DU als auch O-RU
die Netzwerkzeit von einem
PRTC, der sich im Fronthaul-
Netz befindet. Wie bei LLS-
C2 kann sich die Netzwerkzeit
über Fully- oder Partial-Aware-
Switches durch das Fronthaul-
Netzwerk ausbreiten. In einigen
Fällen kann O-DU als T-BC an
der Weitergabe der Zeit an die
O-RU teilnehmen.
Konfiguration LLS-C4
Die letzte Konfiguration ist die
bevorzugte und am einfachsten
zu implementieren, aber möglicherweise
auch die teuerste der
vier Topologien. O-RU in dieser
Konfiguration erhält die Zeit
vom GNSS als PPS-Takt (Pulse
Per Second) oder von einem am
42 hf-praxis 5/2024

Aerospace & Defence
Bei der Verwendung von Sicherheitsprotokollen
wie MACsec
sollte darauf geachtet werden,
dass die Ver-/Entschlüsselung
nur eine minimale oder gar keine
Verzögerung für die Zeitstempelfunktion
verursacht. Die Leistungsfähigkeit
des fortschrittlichen
Algorithmus und die Stabilität
des Präzisionsoszillators
sollten ebenfalls entsprechend
ausgelegt und gewählt werden,
um die erforderliche Leistungsfähigkeit
zu erzielen. Bei komplexeren
Designs muss sichergestellt
werden, dass alle an der
Verteilung des PPS-Takts beteiligten
Timing-Komponenten die
Eingangs-zu-Ausgangs-Verzögerungsschwankungen
und den
Ausgangs-zu-Ausgang-Versatz
minimieren, um sicherzustellen,
dass selbst die engsten Gerätegrenzwerte
eingehalten werden.
Einige Synchronisierer verfügen
über Kalibrierungsfunktionen,
die eine genaue Messung und
Anpassung der Phasensteuerung
ermöglichen. Eine zusätzliche
Kompensation von Phasenfehlern,
die durch die Temperatur
und Alterung des Präzisionsoszillators
verursacht werden, kann
ebenfalls durchgeführt werden.
Einige oder alle diese Methoden
stellen sicher, dass die Zeitgenauigkeitsgrenzen
der Geräte eingehalten
werden.
Bild 1: LLS-C1- und LLS-C2-Konfigurationen für die Fronthaul-Synchronisierung
gleichen Standort befindlichen
(co-located) PRTC/T-GM. Die
schiere Anzahl der einzurichtenden
5G-NR-Standorte und die
Anforderungen an den Standort
der GNSS-Antenne können dazu
führen, dass die Einrichtung
dieser Konfiguration kostspielig
oder unpraktisch ist. Außerdem
kann GNSS an den Funkstandorten
anfälliger für Spoofing
oder Jamming sein, was
den ordnungsgemäßen Betrieb
stören kann.
Geräte-Design
Wie der Aufbau von Netzwerken
erfordert auch die Synchronisierung
von Netzwerkgeräten
eine angemessene Planung und
Gestaltung. Um die Grenzen der
Netzsynchronisierung einzuhalten,
verwenden die Geräte eine
Kombination aus Zeitstempeln,
fortschrittlichen Phasenregelkreisen
(PLL), robuster Software
für PTP-Unterstützung und Präzisionsoszillatoren.
Das erste wichtige Element des
Designs ist der Systemsynchronisierer,
der aus einer Reihe fortschrittlicher
PLLs besteht. Er
bietet Jitter- und Wander-Filterung
für SyncE-Takte, Eingangsreferenztakt-Überwachung
und
Hitless-Referenzumschaltung
sowie einen numerisch gesteuerten
Oszillator für eine feine
PPS/PTP-Taktsteuerung. Die
PLLs bieten außerdem Bandbreiten,
die sich direkt mit PPS-
Taktquellen verbinden lassen.
Die Aufmachergrafik bringt ein
vereinfachtes Blockdiagramm,
um Synchronisierung umzusetzen.
Präzise Zeitstempel, PTP-Software
und ein fortschrittlicher
Algorithmus verwalten den
PTP-Verkehr und liefern die
Optimierungsberechnungen,
die für die genaue Verfolgung
von Phase und Zeit des T-GM
erforderlich sind. Schließlich
ist der Präzisionsoszillator von
entscheidender Bedeutung, um
die Einhaltung der Holdoverund
Gesamtleistungsparameter
zu gewährleisten.
Diese Bausteine sind für O-DU,
O-RU und alle an der Zeitverteilung
beteiligten Switches gleich.
Die tatsächliche Implementierung
der Funktionsblöcke kann
sich je nach Anwendung unterscheiden.
So kann der Präzisionsoszillator
in Abhängigkeit
von den Holdover-Anforderungen
für jedes einzelne Netzwerkelement
variieren. Eine
O-DU muss stabiler sein und
längere Holdover-Zeiten unterstützen
als eine O-RU. Aus diesem
Grund können O-RU-Designs
höherwertige TCXOs oder
Mini-OCXOs verwenden, während
eine O-DU möglicherweise
einen teureren OCXO einsetzt.
Timing-Latenz verbessern
Zur Verbesserung der Zeitgenauigkeit
innerhalb eines Geräts
kommen verschiedene Techniken
zum Einsatz. Diese reichen
von grundlegenden Design-
Merkmalen, wie der Platzierung
des Zeitstempels so nahe wie
möglich am Rand des Geräts,
bis hin zu einer komplexeren
Systemkalibrierung für das Phasen-Management
innerhalb des
Systems. Die Verwendung von
SyncE und insbesondere von
eEEC, wie in G.8262.1 definiert,
bietet eine stabile Frequenzreferenz,
die die Gesamtphasenleistung
für Hybridkonfigurationen
erheblich verbessert.
Bild 2: LLS-C3- und LLS-C4-Konfigurationen für Fronthaul-Synchronisierung
Anfangs waren ländliche und
private Netze auf der grünen
Wiese gute Ausgangspunkte für
die Einführung von Open RAN.
Mit der Zunahme von Makronetzen
wird die Bereitstellung einer
hochgenauen Netzsynchronisierung
entscheidend für die hohe
Leistungsfähigkeit sein, wie sie
Anwendungen mit sehr geringer
Latenz und neueste Funktechniken
erfordern.
Wer schreibt:
Darrin Gile ist Senior Technical
Staff Engineer in der Timing and
Communications Business Unit
bei Microchip Technology. Er
verfügt über mehr als 26 Jahre
Erfahrung in der Halbleiterindustrie.
In den letzten 20 Jahren war
er in den Bereichen Field Applications
und Business Development
tätig und unterstützte Kunden
bei der Netzwerksynchronisierung
und bei fortschrittlichen
Timing-Anwendungen. Gile hat
sich auf Kundenaufträge im
Zusammenhang mit synchronem
Ethernet und IEEE-1588 spezialisiert.
Er hält einen Master of
Science in Elektrotechnik vom
Georgia Institute of Technology.
Referenz
O-RAN Control, User and Synchronization
Plane Specification
10.0, O-RAN.WG4.CUS.0-
v10.00, Oktober 2022, https://
orandownloadsweb.azurewebsites.net/specifications
◄
hf-praxis 5/2024 43

Aerospace & Defence
Strahlungswirkungen
auf Quarze und Oszillatoren
Quarzresonatoren und -oszillatoren für den Einsatz im Weltraum müssen die Auswirkungen der Strahlung
berücksichtigen.
fluenz, mit der die Menge der
Strahlenbelastung über einen
bestimmten Zeitraum in der
Einheit MeV pro Quadratzentimeter
oder einfach MeV (Millionen
Elektronenvolt) angegeben
wird. Als nächstes wird die akkumulierte
Strahlungsdosis (Total
Ionizing Dose, TID) gemessen,
die von einem Material absorbiert
wird, und zwar in Einheiten
von kRad (Kilorad).
Strahlungswirkungen
auf den Quarz
Autor:
Ron Stephens
Q-Tech Corporation
https://q-tech.com/
Dabei sind zunächst die Auswirkungen
der Strahlung auf
den Quarz selbst und dann auf
alle anderen Komponenten des
Oszillators zu berücksichtigen.
Ionisierende Strahlung
Die hier behandelte Art von
Strahlung wird als ionisierende
Strahlung bezeichnet, weil
sie genügend Energie besitzt,
um elektronische Bauteile zu
beschädigen, indem sie Atome
oder Moleküle ionisiert, indem
sie ihnen Elektronen entzieht
(wodurch das betreffende Atom
oder Molekül elektrisch geladen
wird).
Hintergrund: Bei elektromagnetischen
Wellen nimmt die übertragene
Energie mit der Frequenz
zu. Sichtbares Licht oder
Mikrowellen haben normalerweise
noch nicht genug Energie,
um elektronische Schaltkreise
(oder Lebewesen) zu schädigen,
aber Röntgen- und insbesondere
Gammastrahlen können Schäden
verursachen.
Wir wissen, dass sich elektromagnetische
Wellen auch als
Teilchen beschreiben lassen, die
auch Photonen genannt werden.
Photon kommt von „Licht“; das
sind – anschaulich gesagt – die
„Energieppakete“, aus denen
elektromagnetische Strahlung
besteht. Ein Photon hat keine
Masse, aber eine Energie und
einen Impuls – die beide proportional
zu seiner Frequenz
sind. Ein Photon des sichtbaren
Lichts hat eine bestimmte Energiemenge,
die unproblematisch
ist, ein Gammastrahlen-Photon
jedoch hat ein viel höheres
Energieniveau, das sehr wohl
problematisch ist. Alle abgestrahlten
Teilchen mit tatsächlicher
Masse, wie Elektronen,
Protonen, Neutronen und Ionen,
haben genug Energie, um ein
Problem darzustellen.
Wichtige Strahlungsmessungen
Angesichts der Bedeutung der
Energiemenge, die mit der Strahlenbelastung
einhergeht, ist es
wichtig zu wissen, wie diese
charakterisiert und quantifiziert
wird. Es gibt zwei gebräuchliche
Maßstäbe und Maßeinheiten.
Erstens die sogenannte Energie-
Was den Quarzkristall selbst
betrifft, so ist die gute Nachricht,
dass er im Gegensatz zu vielen
anderen elektronischen Bauteilen
nicht „stirbt“ und unter keinen
vernünftig vorhersehbaren
Umständen durch Strahlung
außer Betrieb gesetzt wird. Das
Einzige, was den Kristall vollständig
zerstört, ist ein mechanischer
Schock, der stark genug
ist, um ihn tatsächlich zu zerbrechen,
was möglich ist, aber nicht
unter normalen Raumfahrtbedingungen.
Was passieren kann, ist, dass
bestimmte Arten und Mengen
von Strahlung die Frequenz des
Quarzresonators verändern. Das
Ausmaß der Frequenzänderung
ist normalerweise nicht übermäßig,
sondern hängt von vielen
Variablen ab, darunter die Frequenzs,
der Qualitätsfaktor (Q),
die Art des Schliffs des Kristalls,
die Art der Strahlung und deren
Menge.
Die Frequenzveränderung ist
in erster Linie auf sehr geringe
Verunreinigungen im Siliziumdioxid-Quarzkristallgitter
zurückzuführen.
Diese verschiedenen
möglichen Verunreinigungen
44 hf-praxis 5/2024

Aerospace & Defence
Umgebung
oder Umlaufbahn
können sich im Quarz lösen und
bewegen, was zu kleinen Frequenzänderungen
führt.
Ein Quarz für elektronische
Zwecke wird unter sehr hohen
Temperatur- und Druckbedingungen
synthetisch gezüchtet.
Hier wurden enorme Verbesserungen
erzielt, sodass die durch
die Strahlung verursachten Frequenzschwankungen
heute deutlich
reduziert werden.
Darüber hinaus wird ein Quarz
für die Verwendung in Resonatoren
für den Weltraum einem
speziellen Verfahren unterzogen,
das als Sweeping bezeichnet
wird. Beim „Sweepen“ von
Quarzstäben werden diese einem
sehr hohen unidirektionalen
elektrostatischen Gleichstromfeld
von 1000 V/cm (400 V/Zoll)
ausgesetzt und gleichzeitig einer
sehr hohen Temperatur von etwa
500 °C, wobei der Stromfluss
überwacht wird.
Dieses „Sweepen“ führt dazu,
dass viele Verunreinigungen
durch die Quarzbarren hindurch
zu den Kanten wandern,
die dann mit einer Säge abgeschnitten
werden, so dass die
reinen Quarzbarren übrigbleiben,
die als „gesweepter Quarz“
bekannt sind.
Der gereinigte Quarzbarren weist
eine verbesserte Strahlungsunempfindlichkeit
auf. In den
meisten (fast allen) Quarzspezifikationen
für Weltraumanwendungen
ist daher festgelegt, dass
ein gesweepter Quarz verwendet
werden muss.
Anwendungen
Die in den präzisesten Quarzoszillatoren
verwendeten Resonatoren,
typischerweise SC-
Cut-Quarze in OCXOs (Oven
Controlled Crystal Oscillators),
ändern ihre Frequenz in den meisten
Strahlungsumgebungen nur
um wenige oder mehrere ppb
(parts per billion). Wenn man sie
gut charakterisiert und versteht,
kann man mit dieser Art von
Frequenzänderungen umgehen.
Die typischen Quarzresonatoren,
die in weniger präzisen XOs
(einfachen Quarzoszillatoren)
verwendet werden, ändern die
Frequenz in der Regel um einige
oder mehrere ppm, und da die
Toleranzen bei diesen XOs in
der Regel etwa ±50 ppm betragen,
kann dies ebenfalls in Kauf
genommen werden.
Tatsächlich hat sich das Wachstum
hochwertiger Quarzbarren
sogar so stark verbessert, dass
viele Unternehmen in XOs für
einige der weniger anspruchsvollen
Weltraumumgebungen
nichtgesweepten Quarz verwenden.
Strahlungseffekte
auf Oszillatorebene
Strahlungsauswirkungen auf die
anderen elektronischen Komponenten
in einem Oszillatorgehäuse
sind ein komplizierteres
Thema, da alle aktiven Bauelemente
(Halbleiter, Transistoren,
digitale elektronische Bausteine
usw.) durch verschiedene Arten
von Strahlung beeinträchtigt
werden können.
Industriestandard TID
Weltraum (Deep Space) iterplanetarische Einsätze 300 krad+
GEO
MEO
LEO
kommerziell, militärisch,
wissenschaftlich
(Com, Mil, Scientific)
kommerziell, Navigation
(Com, Nav)
kostengünstige
Megakonstellationen
Diese Tabelle betrifft den Industriestandard für die gesamte ionisierende Strahlendosis (TID)
in den erdorbitalen Bereichen und des Weltraums
100 krad
100 krad
30...50 krad
Die ionisierende Gesamtdosis
(TID) ist die kumulative absorbierte
Dosis in einem bestimmten
Material, die sich aus der
Energie der ionisierenden Strahlung
bei einer Dosisleistung
zwischen 50 und 300 rad(Si)/s
ergibt. Für elektronische Bauteile
ist TID ein möglicher langfristiger
Ausfallmechanismus, s.
auch Tabelle. Um eine solche
Zertifizierung zu erhalten, müssen
die Bauteile aus einem Los
stammen, von dem eine repräsentative
Probe mindestens das
Doppelte des betreffenden TID-
Wertes oder 200 krad überstanden
hat, um die 100-krad-Konformität
des Loses zu bestätigen.
Diese Prüfung wird in einem so
genannten RLAT-Bericht (Radiation
Lot Acceptance Test) festgehalten.
Die Enhanced Low Dose Rate
Sensitivity (ELDRS) ist vergleichbar
mit TID, doch die
gesamte erforderliche Strahlung,
z.B. 100 krad, wird mit einer
viel geringeren Dosisleistung
verabreicht, normalerweise 0,01
bis 0,1 rad(Si)/s. Die Bestrahlungstests
müssen daher viel
länger dauern, bis zu 120 Tage.
Der Grund dafür ist, dass paradoxerweise
einige Komponenten
durch langsamere Strahlungsraten
stärker beeinträchtigt werden
als durch schnellere Raten.
Glücklicherweise handelt es sich
bei den für ELDRS anfälligen
Komponenten in erster Linie um
bipolare Halbleiter. Werden diese
nicht verwendet, ist es nicht notwendig,
ELDRS zu testen.
Eine sehr wichtige Art von Strahlung
sind Einzelereignis-Effekte
(Single Event Effects, SEE).
Einzelereignisse werden durch
einen einmaligen Aufprall eines
Teilchens (in der Regel eines
schweren Ions) verursacht. Die
Stärke des Ereignisses wird in
MeV (Millionen Elektronenvolt)
gemessen.
SEEs werden in mindestens drei
Hauptkategorien unterteilt, die
nach Schweregrad geordnet sind:
• Einzelereignis-Transienten
(SET)
• Einzelereignis-Upsets (SEU)
• Einzelereignis-Latchups (SEL)
Ein wesentlicher Unterschied
zwischen TID und SEE besteht
darin, dass TID ein kumulativer
Effekt ist, der sich im Laufe der
Zeit durch alle Arten von Umgebungsstrahlung
aufbaut, während
SEE-Schäden fast sofort auftreten,
wenn ein hochenergetisches
Teilchen auf ein Halbleiterbauelement
trifft.
Da die Leitungsabstände integrierter
Schaltkreise immer enger
werden, kann der Aufprall eines
Partikels einen Kurzschluss
zwischen zwei Leitungen oder
andere katastrophale Schäden
verursachen, die möglicherweise
zu einem Totalschaden
im Gerät führen.
Ein SET entsteht, wenn sich die
bei einem Ionisierungsereignis
gesammelte Ladung in Form
eines Störsignals entlädt, das sich
durch den Stromkreis bewegt.
Dies ist de facto der Effekt einer
elektrostatischen Entladung. Es
handelt sich um einen weichen
Fehler, der reversibel ist. SET-
Ereignisse, die sich vollständig
selbst erholen, sind die am
wenigsten katastrophalen SEE-
Ereignisse, aber dennoch wichtig
und können in manchen Fällen
dazu führen, dass ein Bauteil
nicht für den vorgesehenen
Verwendungszweck eingesetzt
werden kann.
SEUs sind Zustandsänderungen
von Speicher- oder Registerbits,
die durch ein einzelnes Ion verursacht
werden, das mit dem Chip
interagiert. Sie verursachen zwar
keine dauerhaften Schäden am
Gerät, können aber bei einem
System, das sich von einem
solchen Fehler nicht erholen
kann, zu dauerhaften Problemen
hf-praxis 5/2024 45

Aerospace & Defence
führen. Dies sind weiche Fehler,
die reversibel sind. SEUs können
zu funktionalen Einzelereignisunterbrechungen
(Single-event
Functional Interrupts, SEFI)
werden, wenn sie Steuerschaltungen
wie Zustandsautomaten
stören und das Gerät in einen
undefinierten Zustand, einen
Testmodus oder einen Halt versetzen,
der dann einen Reset oder
einen Stromversorgungszyklus
erfordert, um wiederhergestellt
zu werden.
Ein SEL ist ein schwerer Fehler
und kann nicht rückgängig
gemacht werden. Bulk-CMOS-
Bauelemente sind am anfälligsten.
SEL-Ereignisse führen
dazu, dass ein Halbleiter
„durchbricht“ oder „stirbt“. Er
wird sich überhaupt nicht von
selbst erholen. Das ist für eine
Anwendung im Weltraum niemals
akzeptabel.
Eine prompte Dosis ist am wahrscheinlichsten
bei der Detonation
einer Atombombe, die eine
große Menge an Strahlung mit
einer Rate von 1E 8 bis 1E 13 Rad
pro Sekunde freisetzt.
Interessanterweise können
richtig konstruierte, hochzuverlässige
SC-Cut-Kristallresonatoren
aus geschliffenem
Quarz nicht nur diese extrem
energiereichen und heftigen
Strahlungsereignisse überstehen,
sondern sogar mechanisch
weiterschwingen, während selbst
die besten elektronischen Komponenten
einen kurzen Ausfall
von wenigen bis 20 ns erleben.
Diese wichtige Aufrechterhaltung
von Phase und Frequenz
durch die mechanische Vibration
eines doppelt rotierten Quarzkristalls
in einem OCXO wird
als Schwungrad effekt (flywheel
effect) bezeichnet.
Neutronenverdrängungsschäden
und kumulative Effekte sind allmähliche
Effekte, die während
der gesamten Lebensdauer der
Elektronik, die einer Strahlungsumgebung
ausgesetzt ist, aufgrund
der durch die Strahlung
in die Elektronik eingebrachten
Energie auftreten.
Ein Gerät, das empfindlich auf
TID oder Verdrängungsschäden
(Displacement Damage, DD)
reagiert, fällt in einer Strahlungsumgebung
aus, wenn die
akkumulierten TID die Toleranzgrenzen
erreicht haben.
DD erzeugt Defekte im Halbleitergitter,
die zu langfristiger
elektrischer Beeinträchtigung
führen. Bipolare Bauelemente
(BJTs, Dioden, MOSFETs) sind
anfällig für DD durch Neutronen
oder Protonen. DD wird nicht in
einer Einheit gemessen, sondern
nur in ihren Auswirkungen auf
die Geräte. Der Verdrängungsschaden
wird durch die Partikelfluenz
in Partikel/cm 2 ausgedrückt,
d.h. N/cm 2 oder P/cm 2 .
Fazit
Es gibt noch viele andere Arten
von Strahlung, und jede der oben
genannten Strahlungsarten hat
viele wichtige Details und Nuancen,
auf die hier nicht eingegangen
wird. Der Verfasser möchte
dem Leser mit diesem Artikel
einen kurzen Überblick und ein
gewisses intuitives Verständnis
für die Tragweite des Themas
vermitteln. ◄
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46 hf-praxis 5/2024

Aerospace & Defence
Protokolltestlösung zur Unterstützung
von NTN-NB-IoT-Geräten für GEO-Satelliten
Release 17. Mit dieser Funktionserweiterung
trägt Anritsu
dazu bei, die Qualität von NTN-
Geräten zu verbessern und zur
Verwirklichung einer florierenden
Netzwerkgesellschaft
beizutragen.
Hintergrund der Entwicklung
gerung auszugleichen. Um diese
Testanforderungen zu erfüllen,
hat Anritsu eine Protokolltestlösung
entwickelt, die sich durch
hohe Zuverlässigkeit, basierend
auf Testerfahrungen mit marktführenden
Kunden, und hohe
Flexibilität bei der Einstellung
der Bedingungen auszeichnet.
Die Anritsu Corporation hat
die Funktionalität ihres Signaling
Testers MD8430A um eine
Protokolltestlösung für Non-
Terrestrial-Network-Geräte für
GEO-Satelliten erweitert. Als
Ergebnis des Upgrades kann der
MD8430A nun NTN Narrow
Band Internet of Things (NB-
IoT) Technologien unterstützen.
NTN NB-IoT ist ein IoT-Kommunikationsdienst
für Bereiche,
die von terrestrischen Basisstationen
nicht abgedeckt werden
können, und wird in Bereichen
wie Seeschifffahrt, Logistik,
Bergbau und Automobilen eingesetzt.
Er ermöglicht es einer
Vielzahl von IoT-Geräten, sich
bei geringem Stromverbrauch
mit dem Netz zu verbinden. Die
aktuelle Spezifikation ist 3GPP
In der Vergangenheit haben einzelne
Satellitenbetreiber proprietäre
Satellitenkommunikationsdienste
angeboten. Seit der
Standardisierung der NTN-Kommunikation
in 3GPP Release
17 ist der Markt für Satellitenkommunikationsdienste
jedoch
schnell gewachsen, sodass verschiedene
Überprüfungen auf der
Grundlage der Standardspezifikationen
erforderlich wurden.
Für GEO-Satelliten benötigen
die Hersteller von NTN-Geräten
Testumgebungen, die die Kommunikationsverzögerung
über
eine Entfernung von etwa 36.000
km zwischen Satellit und Gerät
simulieren können. Die Satelliten
müssen über diese Entfernung
auch Informationen an das
Gerät übertragen, um die Verzö-
Überblick über das Produkt
Der MD8430A ist ein Basisstationssimulator,
der ein simuliertes
Netzwerk aufbauen kann, das für
die Entwicklung von Chipsätzen
und Geräten erforderlich ist. Mit
der Software-Option NTN NB-
IoT (GEO) MD8430A-043 und
der Steuerungs-Software-Option
NTN over IoT Framework for
RTD MX800050A-070 kann
der MD8430A mit einem NTN-
Gerät für GEO-Satelliten verbunden
werden, wodurch unter
anderem die Verbindung mit
dem NTN-Netz und das Roaming
zwischen dem terrestrischen
Netz und dem NTN-Netz
getestet werden kann.
Anritsu Corporation
www.anritsu.com
OCXOs für New-Space-Anwendungen
Die Q-Tech Corporation stellte eine fortgeschrittene
Serie temperaturstabilisierter
Quarzoszillatoren (OCXOs) für New-
Space-Anwendungen vor. Entwickelt von
der deutschen Tochtergesellschaft des
Unternehmens AXTAL, zeichnet sich
die AXIOM75Sx-Serie durch ein extrem
niedriges Phasenrauschen (trägernah und
Grundrauschen) und die erforderliche
Strahlungshärte für High-Performance-
LEO-Satellitentiming- und Frequenzgenerierungs-Anwendungen
aus.
Die Serie ist für die Frequenzen 10 MHz
(AXIOM75SL) und 50...400 MHz (AXI-
OM75SH) verfügbar. Beide Serien liefern
ein geringes Phasenrauschen mit einem
Grundrauschen herunter bis zu -180 dBc/
Hz. Tests und Screenings nach spezifischen
Kundenanforderungen sind möglich, und
Quarz mit Swept-Material ist ebenfalls
erhältlich.
Zu den wichtigsten Merkmalen der AXI-
OM75Sx-Serie gehören eine Strahlungstoleranz
bis 50 kRad (Si) TID, designbedingte
SEL-Immunität (Single Event
Latch-up), SET-Unempfindlichkeit (Single
Event Transient), sehr gute Frequenzstabilität,
Temperaturstabilität

Aerospace & Defence
GNSS-Plattform für höhere Positionierungsgenauigkeit
in städtischen Gebieten
Die F10-Plattform von u-blox erhöht die Positionierungsgenauigkeit durch die Reduzierung von
Mehrwegeausbreitungseffekten und vereinfacht so die genaue Ortung eines Fahrzeugs.
Das Unternehmen u-blox, ein weltweit
führender Anbieter von drahtlosen Kommunikations-
und Ortungstechnologien
und entsprechenden Service-Leistungen,
stellte die F10 vor, eine Dualband-GNSS-
Plattform, die gleichzeitig das L1- und das
L5-Band nutzt, um eine verbesserte Erkennung
von reflektierten Signalen und damit
eine Genauigkeit im Meterbereich zu bieten.
Die Plattform eignet sich für Anwendungen
im Bereich der urbanen Mobilität,
wie beispielsweise Telematiklösungen und
Mikromobilität.
Immer mehr Anwendungen
setzen einen GNSS-Empfänger für die präzise
Positionsbestimmung ein. Doch die
bisher eingesetzten GNSS-Produkte zeigen
in städtischen Gebieten Schwächen.
Für eine genaue und zuverlässige Ortung
in dicht besiedelter Umgebung, in denen
Gebäude oder Bäume die Satellitensignale
reflektieren, müssen GNSS-Empfänger
Mehrwegeausbreitungs-Effekte reduzieren.
Hier bietet das L5-Band mit der Möglichkeit
der besseren Erkennung dieser Effekte
einen erheblichen Vorteil. In Kombination
mit dem bewährten L1-Band kann ein L1/
L5-Dualband-GNSS-Empfänger eine Positionierungsgenauigkeit
(CEP50) von

Aerospace & Defence
STT-MRAM-Bausteine mit CGA-Optionen für den Weltraum
Für Kunden aus dem Weltraumbereich,
die nach zusätzlicher Zuverlässigkeit und
Robustheit suchen, hat Micross sein Angebot
an weltraumtauglichen STT-MRAMs
um eine Column Grid Array (CGA) Option
für die 4Gb- und 1Gb-Keramikbausteine
erweitert. CGA ist eine Verbindungstechnologie
für hochzuverlässige Anwendungen,
die thermische und mechanische
Belastungen mildert und eine bessere Leistung
als Standard-BGA-Verbindungen
ermöglicht.
KAMAKA Electronic
Bauelemente Vertriebs GmbH
www.kamaka.de
Micross STT-MRAM (Vertrieb: KAMAKA
Electronic Bauelemente Vertriebs Gmbh)
erweiterte sein Angebot um eine Column
Grid Array (CGA)-Option für die 4Gbund
1Gb-Keramikbausteine.
Anwendungen:
• weltraumtaugliche prozessorbasierte
Systeme und FPGA-Boards
• LEO-, MEO-, GEO- und HEO-Weltraummissionen
• Satelliten, Trägerraketen
• Raumfahrtsysteme und -fahrzeuge
• Luft- und Raumfahrt systeme ◄
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hf-praxis 5/2024 49

Aerospace & Defence
Real-Time Kinematic statt Multi-GNSS
Zentimetergenaue Positionierung in Echtzeit
Die Bedeutung einer exakten Positionsbestimmung gewinnt in vielen Bereichen und Anwendungen an
Bedeutung. Mit Echtzeitkinematik (Real-Time Kinematic, RTK) existiert eine Technologie, die im Vergleich zu
gewöhnlichen Multi-GNSS-Systemen wesentlich genauer ist und wirtschaftlich immer attraktiver wird.
Gemeinsam mit dem Rutronik
Wireless Competence Center
haben die Experten von Rutronik
System Solutions das Adapter
Board RAB4 entwickelt, mit
dem das Leistungsvermögen
von RTK unkompliziert getestet
werden kann, ohne eine
eigene Hardware konzipieren
zu müssen. Durch die beschleunigte
Vorentwicklungsphase und
Kostenreduktion trägt das RAB4
dazu bei, Anwendungen schneller
zur Marktreife zu bringen.
Hintergrund-Infos
Autonom fahrende Fahrzeuge,
Drohnen oder auch Landwirtschaftsmaschinen
sind auf eine
genaue Positionsbestimmung
in Echtzeit angewiesen. RTK
ist eine Technologie, die die
Präzision von Satellitensystem-
Positionen mithilfe einer Basisstation,
die Korrekturdaten an
einen sich bewegenden Empfänger
sendet, erhöht. Dadurch
kann eine Genauigkeit von ein
bis zwei Zentimetern erreicht
werden, auch bei sich schnell
bewegenden Objekten.
die Technologie mit ihren
Vorteilen für weitere Anwendungsbereiche
interessant. Mit
unserem RAB4 bieten wir eine
moderne Hardwarelösung an,
die es ermöglicht, RTK schnell
und kostengünstig für verschiedene
Anwendungen zu testen“,
erläutert Stephan Menze, Head
of Global Innovation Management
bei Rutronik.
Modernste Komponenten
für das beste Ergebnis
Auf dem RAB4 sind leistungsstarke
Bauteile verbaut, die sich
alle auf der Linecard von Rutronik
befinden. Das hochpräzise
RTK-Positionierungsmodul
UM980 von Unicore Communications
basiert auf der neuesten
Generation des GNSS-SoC
NebulasIV, bietet eine hohe
Positionsbestimmungsrate und
unterstützt alle verfügbaren
GNSS-Frequenzen. Damit eignet
es sich hervorragend für Navigations-
und Positionierungsanwendungen.
„Wir gehören zu den Top-Anbietern
im Bereich der hochpräzisen
Positionierungsmodule und
haben eine starke Partnerschaft
mit Rutronik aufgebaut. Wir
freuen uns sehr über das neue
RAB4. Wir glauben, dass die
Integration unseres leistungsstarken
UM980-Moduls in das
Adapter Board die Bekanntheit
der RTK-Technologie erheblich
steigern und Entwicklern
die Fähigkeiten unseres Moduls
zeigen wird“, sagt Zhang Bing,
Vice President Marketing bei
Unicore.
Für eine absolute Positionierung
ist ein 4G-LTE-Modul mit integriertem
Standard-Multi-GNSS-
Empfänger der LE910-Serie von
Telit Cinterion auf dem Adapter
Board verbaut. Weiterer Vorteil:
Aufgrund der Integration eines
GNSS- und RTK-Empfängers
besteht die Möglichkeit, die
Ausgaben direkt miteinander zu
vergleichen, ohne mehrere Entwicklungskits
unterschiedlicher
Hersteller nutzen zu müssen. Das
RAB4 enthält darüber hinaus
eine 100 MB Prepaid SIM-Karte.
Aufgrund dieser Kombination
können NTRIP-Korrekturdaten
aus dem Internet bezogen werden.
Der Betrieb einer eigenen
Referenzstation ist daher nicht
notwendig.
Modulares Konzept
ermöglicht vielfältige
Entwicklungsvorhaben
Dank der Arduino-Schnittstelle
kann das RAB4 leicht mit anderen
Boards wie beispielsweise
dem RDK3 von Rutronik System
Solutions, einem Base Board,
mit dem Wireless-Verbindungen
mittels Bluetooth® Low Energy
realisiert werden können, kombiniert
werden. Das Applikationsbeispiel
von Rutronik System
Solutions zeigt diese Verbindung.
So wurde eigens ein
Rover entwickelt, der sich via
App zentimetergenau steuern
lässt. Premiere feierte dieser
auf der embedded world 2024
in Nürnberg.
Rutronik Elektronische
Bauelemente GmbH
www.rutronik.com
„RTK ist keine neue Technologie,
sondern wird in einigen
Bereichen schon lange verwendet.
Bisher waren die Kosten
jedoch sehr hoch. Mittlerweile
stehen günstigere, aber dennoch
leistungsstarke Module
zur Verfügung. Dadurch wird
50 hf-praxis 5/2024

Messtechnik
Multimeter mit Touchscreen
Dank der kompakten Größe eignen sich
die Geräte auch gut für die Befestigung an
einer Halterung.
Die Digitalmultimeter der Serie DM858
von Rigol sind Tischgeräte mit 5,5-stelliger
Anzeige, einer Geschwindigkeit von
max. 125 Messwerten/s, einem Datenerfassungsspeicher
von 500.000 Punkten und
einer Genauigkeit von 0,03% DCV (1 Jahr).
Meilhaus Electronic GmbH
www.meilhaus.com
Das DM858 bietet elf Messfunktionen
für Eingangssignale, fünf mathematische
Operationen und drei grafische Anzeigetypen.
Die Geräte sind mit einem 17,8 cm
großen Touchscreen ausgestattet. Neben
USB- und LAN-Schnittstelle (Standard)
haben die Digitalmultimeter eine Web-Control-Funktion,
über die sie direkt gesteuert
werden können. Über eine Typ-C-Stromschnittstelle
können die Multimeter der
DM858-Serie mit Strom versorgt werden.
Die Geräte der Serie DM858 sind mit
verschiedene Messfunktionen ausgestattet
und unterstützen etwa DCV, DCI,
ACV, ACI, 2-Leiter-Widerstand, 4-Leiter-Widerstand,
Frequenz, Periode, Kontinuität,
Diode, Kapazität und beliebige
Sensor messungen. Die Daten werden auf
einer großen grafischen Anzeige in Trenddiagrammen,
Histogrammen oder Balkendiagrammen
dargestellt.
Mit einfachen Touchscreen-Gesten auf dem
17, 8 cm großen Display lassen sich die
Geräte bedienen. Der Bildschirm ist außerdem
mit einer Dual-Anzeigefunktion ausgestattet,
sodass zwei Messungen auf einmal
angezeigt werden können, was die Beobachtung
und Analyse von Daten erleichtert.
Die Digitalmultimeter der DM858-Serie sind
kompakt und leicht zu transportieren. Die
kompakte Größe spart wertvollen Platz auf
dem Prüfstand, das leichte Gewicht erlaubt
eine einfache mobile Nutzung. Über eine
USB-Typ-C-Schnittstelle können die Geräte
von einer mobilen Stromquelle gespeist
werde. Standard-USB- und LAN-Schnittstellen
dienen einer flexiblen PC-Konnektivität,
außerdem ist die Fernsteuerung über
Web Control möglich. ◄
Precise Radome
Measurement
Systems
Military and Commercial
Applications
Transmission Efficiency
Beam Deflection Error
Pattern Distortion
Reflectivity
Positioner Error Correction
Time Domain Analysis
Exceeding RTCA-DO-213A Specifications
Test with Confidence at www.nsi-mi.com

Messtechnik
Netzgeräte mit marktführenden Funktionen
Die neuesten DC-Netzgeräte
von Rohde & Schwarz für den
allgemeinen Handbetrieb im
Labor genauso wie automatisierte
Anwendungen bieten einen
für Geräte der Einsteigerklasse
extrem breiten Funktionsumfang.
Die Netzgeräteserie R&S
NGC100 umfasst Ein-, Zweiund
Dreikanal-Modelle, die bis
zu 32 V, 10 A und 100 W liefern.
DC-Netzgeräte sind in der
gesamten Elektronikindustrie
unverzichtbar und erfüllen einen
grundlegenden Bedarf: Sie wandeln
die Spannung einer Wechselstromquelle,
die Schwankungen
und Spannungsstößen
ausgesetzt sein kann, in eine
genaue und stabile Gleichspannung
um.
Rohde & Schwarz
GmbH & Co. KG
www.rohde-schwarz.com
Die neue R&S NGC100 Netzgeräteserie
wird nicht nur dieser
fundamentalen Anforderung
gerecht, sondern bietet Merkmale,
Funktionen und Fernsteuerfähigkeiten
für Anwendungen,
die weit über die Bereitstellung
einer stabilen Ausgangsleistung
hinausgehen.
Das Einkanal-Modell R&S
NGC101 liefert 10 A, das Zweikanal-Modell
R&S NGC102
bis zu 5 A pro Kanal und das
dreikanalige R&S NGC103 bis
zu 3 A pro Kanal. Dank kompaktem
Formfaktor und geringem
Gewicht können zwei R&S-
NGC100-Geräte nebeneinander
in einem 19-Zoll-Rack montiert
werden, um den Platzbedarf
komplexer Testaufbauten zu
minimieren.
Bei den Zwei- und Dreikanal-
Modellen sind alle Kanäle für
maximale Flexibilität vollständig
isoliert. Der Benutzer kann diese
Kanäle als komplett unabhängige,
extrem kompakte Stromversorgungen
einsetzen. Alternativ
lassen sich die Kanäle in
Reihe schalten um den maximalen
Potenzialunterschied auf 96
V zu erhöhen, oder parallel, um
Ströme bis 10 A zu ermöglichen.
Dank vollständiger galvanischer
Trennung können die Kanäle
zur Versorgung symmetrischer
Schaltungen zusammengeschaltet
werden, ohne mögliche Erdschleifen
bedenken zu müssen.
Die allgemeine Performance des
R&S NGC100 als Netzgerät ist
ausgezeichnet, sowohl hinsichtlich
des Ausgangsbereichs als
auch der Ausgangsqualität in
Bezug auf Restwelligkeit und
Rauschen. Die unterstützten
Anwendungen und zusätzlichen
Funktionalitäten übertreffen die
Erwartungen an diese Geräteklasse.
Die Remote-Sensing-
200 V/m Immunity Ethernet Switch für die EMV-Halle
Seit 1995 ist Pontis mit EMVgehärteten
Kameras und
EMV-gehärteten Konvertern
„Made in Germany“ am Markt.
Ein Beispiel aus der breiten
Produkt palette ist der neue
EMV-gehärtete foEthernet
5-Port Switch.
• 4x Ethernet in der EMV-Halle
• 1x Ethernet-Fibre-Verbindung
• 10Base-T, 100Base-TX,
1000Base-T
• EMC compliant to CISPR
25, Class5
• immunisiert bis 200 V/m
Der foEthernet-Switch ist ein
5-Port-Switch in einem EMVgeschirmten
Gehäuse, ein Port
ist für die Kommunikation
nach außerhalb der Kammer
mit Glasfaser ausgestattet. Das
akkubetriebene Set besteht
aus dem geschirmten 5-Port-
Switch in der EMV-Halle und
dem ungeschirmten Medienkonverter
für den Einsatz im
Kontrollraum.
EMCO Elektronik GmbH
www.emco-elektronik.de
Funktion stellt die Genauigkeit
sicher, da hierbei die Spannung
am Eingang der versorgten
Schaltung und nicht am Ausgang
des Netzgeräts gemessen wird.
Der Benutzer kann auch Spannungs-
oder Stromänderungen
für eine Messsequenz programmieren
oder steil ansteigende
Spannungen verhindern, um
den Prüfling zu schützen oder
bestimmte Betriebsbedingungen
zu simulieren.
Das R&S NGC100 setzt ganz
auf Sicherheit und bietet eine
komplette Palette an Schutzfunktionen
für elektrische und
thermische Eigenschaften. Der
Benutzer kann die Zeit einstellen
und Sequenzen für die Kanalaktivierung
definieren. Die Spannungs-
und Stromwerte für die
versorgte Leistung können aufgezeichnet
werden.
Alle Modelle R&S NGC100 verfügen
standardmäßig über eine
Dual-Schnittstelle mit USB- und
LAN-Ports. Optional ist auch
eine GPIB-Schnittstelle für Fernsteuerungsanwendungen
erhältlich.
Für die Fremdansteuerung
unterstützt ein digitaler Trigger
Eingabesignale im Transistor-
Transistor-Logik-Format zum
Auslösen von Funktionen wie
Daten-Logging. Es ist auch möglich,
Sequenzen von Spannungsoder
Stromänderungen über ein
externes Programm einzugeben.
Eine analoge Schnittstelle für
Eingangsspannungen bis 10 V
und Ströme bis 20 mA ermöglicht
nahezu verzögerungsfreie
Anpassungen von Ausgangsspannung
und -strom über den
gesamten Bereich.
Die Geräte der R&S-
NGC100-Serie ersetzen die
R&S-HMC804x-Netzgeräte,
bedarfsweise als direkter „Dropin-Ersatz“
oder im gemeinsamen
Betrieb. Sie sind Teil des R&S-
Essentials-Portfolios und von
Rohde & Schwarz sowie ausgewählten
Vertriebspartnern
erhältlich. ◄
52 hf-praxis 5/2024

Messtechnik
Batronix
Oszilloskope
Spektrum-Analyzer
für neue Technologien
Spektrumanalysatoren
Immer kürzere Signale in hohen Frequenzbereichen
müssen analysiert werden,
weshalb Detailanalysen in Bezug auf die
Signaldauer eine immer größere Bedeutung
zukommt. Die extrem schnellen Echtzeit-
Spektrumanalysatoren der SPECTRAN-
V6-Serien sind für den Einsatz in modernen
WLAN-Umgebungen prädestiniert.
Die beiden Typen SPECTRAN V6 PLUS
500XA-6 sowie V6 ECO 150XA-6 haben
für seine kompakte Größe eine beeindruckende
Leistung.
„Die äußerst positive Resonanz zeigt,
daß unsere Echtzeit-Spektrum-Analyzer
im Zusammenspiel mit der RTSA Suite
PRO neue Maßstäbe in der Messtechnik
setzen“, so Thorsten Chmielus, CEO
Aaronia AG. „Doch wir arbeiten bereits an
den nächsten SPECTRAN-Generationen.
Mit einem Frequenzbereich bis 110 GHz
(modell abhängig) ist der SPECTRAN V6
XPLORER beispielsweise der neue Player
im Hochfrequenzbereich. Als kostengünstige
Entwicklungsplattform erschließt er
aufgrund seiner Leistungsfähigkeit vollkommen
neue Anwendungsgebiete.“
Aaronia AG
www.aaronia.com
Die Echtzeit-Spektrumanalysatoren der
SPECTRAN-V6-Serie beschleunigen mit
ihrer Echtzeitbandbreite von bis zu 450
MHz oder Sweep-Geschwindigkeit von
>3 GHz/s alle Messungen. Das ermöglicht
eine schnellere Aktualisierung des
Spektrums und die Erfassung von transienten
Signalen, was insbesondere bei der
Analyse von Frequenzhopping-Signalen
oder bei der Suche nach intermittierenden
Störungen wichtig ist. Innerhalb des Frequenzbereichs
von 9 kHz bis zu 110 GHz
können selbst extrem kurzzeitige Signale
erfasst und lokalisiert werden.
Herzstück ist die modulare Echtzeit-
Spektrum überwachungs-Software RTSA-
Suite PRO, ein mächtiges Software-Paket
zur Signalaufzeichnung und Datenanalyse.
Mithilfe des modularen Baukastensystems
lassen sich selbst komplexe Messaufgaben
innerhalb kürzester Zeit per Drag&Drop
konfigurieren. Durch Zusammenstellen
verschiedener Blöcke entsteht ein visuelles
Abbild des Messaufbaus. Zahlreiche optional
erhältliche Software-Module erweitern
den Funktionsumfang der SPECTRAN-
V6-Analyzer-Serien der Aaronia AG.
In naher Zukunft wird die RTSA Suite
PRO mit Modulen zur einfacheren Analyse
und Konfiguration von WiFi-Netzen
erweitert. Eine große Erleichterung für
Errichter und Servicetechniker im industriellen
oder gewerblichen Umfeld sowie
im Endkonsumer-Bereich. ◄
hf-praxis 5/2024 53
Netzwerkanalysatoren
Signalgeneratoren
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Messtechnik
MTS-Funkfeld-Emulation
bringt die Realität ins Testgebiet
an die AIAD+ Lösung angeschlossen
werden.
• Es ist leicht möglich, Signalpegel
unterhalb der Empfindlichkeitsschwelle
des UE abzuschwächen.
• unabhängige, reproduzierbare
Ergebnisse
• extrem breiter Frequenzbereich
von 30 bis 1000 MHz; andere
Frequenzbereiche von 50 bis
8000 MHz möglich
Veraltete Systeme ersetzen
oder neue Systeme zertifizieren
Betrachtet man die Entwicklung
oder Integration von taktischen
Kommunikationssystemen, so
stellt man fest: Die grundlegende
Entwicklung findet im
Unternehmen statt, Funktionstests
und Integration erfolgen
im Feld. Anwendungsfälle wie
Reichweitentest, Zellenwechsel,
Interoperabilität, dynamische
Bewegung, Abbrüche usw. werden
unter verschiedenen klimatischen
Bedingungen simuliert.
Die Ausrüstung, die Testobjekte
selbst und das Personal müssen
zu verschiedenen Orten transportiert
werden (Testlabors, Truppenübungsplatz,
verschiedene
Klimazonen...). Diese Prüfmethode
wird als OTA-Prüfung
(Over-The-Air) bezeichnet und
ist derzeit Standard.
Dies ist möglich, weil das
Funkgerät nicht Over-The-Air,
sondern ausschließlich drahtgebunden
betrieben wird. Alle
Ausbreitungsmöglichkeiten
und -modelle werden in einem
Netzwerk aus Kabeln, Filtern,
Splittern/Combinern und Dämpfungsgliedern
etc. nachgebildet:
Der AIAD bringt die Realität ins
Labor oder in den Testraum. Für
die Testobjekte sieht es wirklich
so aus, als befänden sie sich in
einer echten Funkumgebung.
Eigenschaften und Vorteile:
• Beliebige Anwendungen, Situationen
und/oder Problemfälle
können im Labor simuliert
werden.
• skalierbare Anzahl von Teilnehmern
(Ports) und Konfiguration
möglich
• Feldversuche werden auf ein
Minimum reduziert.
• Selbst drahtlose Geräte mit
extremen Sendeleistungen von
10 W und mehr können direkt
Funktionstests finden an einem
Demonstrationsgerät statt, das
in der Regel kundenspezifisch
angepasst ist oder nur einen kleinen
Funktionsumfang abdeckt.
Tests unter realen Bedingungen
mit der bereits vorhandenen
Technik werden in der Regel
nicht durchgeführt oder können
nur mit großem personellem und
materiellem Aufwand realisiert
werden. Ähnliche Situation wie
bei der Entwicklung oder Integration.
Mit dem AIAD können beliebige
Situationen, Zustände oder
Problemfälle im Labor repro-
Jede Übertragungssituation,
jeder Status und jeder Problemfall
können mit dem Air Interface
Adapter (AIAD) im Labor
reproduziert werden.
MTS Systemtechnik GmbH
www.mts-systemtechnik.de
54 hf-praxis 5/2024

Messtechnik
duziert werden. Die neuen Systeme
werden über HF-Kabel mit
dem Netzwerk verbunden. Ein
schneller Austausch von verschiedenen
Marken oder Typen
ist sehr einfach zu handhaben.
Auch eine unabhängige Messung
der Spezifikationen der Geräte
und Systeme ist möglich.
• Jede Situation oder jeder
bekannte kritische Fall kann
leicht reproduziert werden.
• Die Leistung der neuen Systeme
kann unter realen Bedingungen
umfassend getestet
werden.
• unabhängige Testergebnisse
• Feldversuche sind fast nicht
mehr notwendig.
• Verkürzung des Validierungsprozesses
• immense Verkürzung der Zeit
bis zur Einführung
Ausbildung und Training
Grundlegende theoretische und
praktische Inhalte werden traditionell
im Unterrichtsraum
vermittelt. Fähigkeiten werden
aber nur dann langfristig gefestigt
und automatisiert, wenn
sie permanent angewendet und
wiederholt werden. Schulungsräume
oder auch vorhandene
Einsatzfahrzeuge sind dafür nur
bedingt geeignet, da realistische
Anwendungen und Problemstellungen
nur unter realen Bedingungen,
d.h. im Feld, auftreten.
Mit dem AIAD können beliebige
Situationen, Zustände oder
Extremfälle im Schulungsraum
nachgestellt werden. Wie bereits
mehrfach erwähnt, ist die Grundstruktur
die gleiche wie bei den
bisherigen Anwendungen. Alle
Auszubildenden sind über das
AIAD-Netzwerk miteinander
verbunden und der Ausbilder
kann dynamisch jede mögliche
Konstellation herstellen. So können
Wissensstände und Lernkontrollen
abgefragt und Simulationen
durchgeführt werden...
und das alles, ohne das Gebäude
verlassen zu müssen.
• Jede reale Situation kann von
einem Ausbilder leicht reproduziert
werden.
• Trainingsziele werden in kürzester
Zeit erreicht, da sie beliebig
oft reproduziert und wiederholt
werden können.
• schnelle und vielfältige Überprüfung
des Lernerfolgs
• Feldversuche sind fast nicht
mehr notwendig.
• einfache Handhabung für den
Ausbilder
• spart Ressourcen und Zeit
Neue Szenarien oder Fehlerursachen
können sehr einfach hinzugefügt
werden.
Zusammenfassung
Mit Systemlösungen vom Typ
AIAD kann jeder Zustand einer
Funkumgebung dynamisch
erzeugt werden. Für die beteiligten
Systeme sieht es tatsächlich
so aus, als würden sie
sich aktiv durch eine bestimmte
Geländeformation oder ein
Gebiet bewegen. Ebenso können
die Nachbarsysteme oder
Störer integriert werden.
Das System kann auch für die
Behördenkommunikation (z.B.
Behördenfunk TETRA) und
auch für Mobilfunk (GSM,
UMTS, LTE, 5G, IoT, C2X,
Wi-Fi) eingesetzt werden.
Abschwächer von bis 122 dB
sind möglich. ◄
Script Launcher erweitert Spektrumanalysator-Funktionalität
von Messberichten im Word-
Format mit Screenshots und
Messdaten sowie die Unterstützung
von SignalShark-Netzwerkfunktionen,
einschließlich
der Synchronisation von
Einstellungen und der gemeinsamen
Nutzung von Messdaten
zwischen mehreren Geräten in
einem Netzwerk.
Telemeter Electronic GmbH
info@telemeter.de
www.telemeter.info
Narda Safety Test Solutions
bietet mit dem Narda Script
Launcher den Anwendern des
SignalShark-Spektrumanalysators
die Möglichkeit, die Funktionalität
des Gerätes durch
benutzerdefinierte Python-
Skripte zu erweitern. Voraussetzung
zum Nutzen der Python-
Skripte ist die Installation des
Narda Script Launchers auf
dem SignalShark. Die grafische
Benutzeroberfläche des
Launchers ermöglicht es, die
Skripte einfach auszuwählen
und auszuführen.
Programmierkenntnisse in
Python sind nicht zwingend
erforderlich. Narda bietet eine
Reihe von vorkonfigurierten
Skripten für verschiedene Aufgaben
an. Diese umfassen die
Fernsteuerung des SignalShark
mittels SCPI-Befehlen,
die automatische Generierung
Die Verwendung von Python-
Skripten mit dem Narda Script
Launcher bietet dem User
zahlreiche Vorteile. Durch die
Automatisierung von Routineaufgaben
wird die Effizienz
gesteigert, da Zeit und Arbeitsaufwand
eingespart werden.
Gleichzeitig reduziert sich
das Risiko manueller Fehler
bei der Datenerfassung und
-analyse, was die Qualität der
Ergebnisse verbessert. Darüber
hinaus ermöglicht die Anpassungsfähigkeit
der Skripte den
Anwendern, die Funktionalität
des SignalShark optimal an
kundenspezifische Anforderungen
anzupassen. ◄
hf-praxis 5/2024 55

Messtechnik
DDS-Option für ultraschnelle AWGs erzeugt bis zu 20 Sinuswellen
Spectrum Instrumentation präsentierte eine neue Firmware-Option für alle schnellen Arbiträrgeneratoren
(AWGs) mit 16 Bit Auflösung, bis zu 1,25 GS/s Geschwindigkeit und 400 MHz Bandbreite.
DDS-Beispiel mit 16 überlagerten Sinuswellen auf einem AWG-Ausgangskanal inklusive der FFT-Analyse
Mit der neuen Option können 23 DDS-Kerne
(Direct Digital Synthesis) pro AWG-Karte
programmiert werden, die sich dann auf
die Hardware-Ausgänge verteilen lassen
(maximal 20 Kerne auf einem Ausgang).
Frequenz, Amplitude, Phase, Frequenzrampe
und Amplitudenrampe jedes DDS-Kerns
können auf einfache Weise programmiert
werden. So sind z.B. nur wenige Befehle
nötig, um die Laser (via AODs und AOMs)
in Quantenexperimenten zu steuern, statt
große Datenmengen für die Steuersignale
berechnen zu müssen. Die DDS-Ausgabe
kann mit externen Triggerereignissen oder
durch einen programmierbaren Timer mit
einer Auflösung von 6,4 ns synchronisiert
werden.
Die neue DDS-Funktion, die für alle schnellen
AWGs von Spectrum Instrumentation
verfügbar ist, erzeugt aus mehreren DDS-
Kernen ein Mehrträgersignal (Mehrtonsignal),
wobei jeder Träger seine eigene
genau definierte Frequenz, Amplitude und
Phase hat.
Die Vorteile bei der Verwendung von DDS
Mit der Möglichkeit, zwischen dem normalen
AWG-Modus (der Signalformen aus
vorprogrammierten Daten generiert) und
dem DDS-Modus (der nur wenige Befehle
zur Erzeugung von Sinuswellen benötigt)
umzuschalten, sind die Spectrum AWGs
extrem vielseitig und können für fast jede
Anwendung genutzt werden. Der interne
4-GB-Speicher pro AWG-Karte und die
schnelle DMA-Übertragung ermöglichen
das Streamen von DDS-Befehlen mit einer
Geschwindigkeit von bis zu 10 Millionen
Befehlen pro Sekunde! Diese einzigartige
Fähigkeit macht es möglich, benutzerdefinierte
Rampen (z.B. S-förmig) sowie verschiedene
Modulationsarten (z.B. FM und
AM) mit einfachen, benutzerfreundlichen
DDS-Befehlen auszuführen.
Spectrum Instrumentation
www.spectrum-instrumentation.com
Im DDS-Modus sind nur wenige Befehle nötig, um z.B. eine Sinuswelle zu erzeugen (gelb), die Frequenz zu
erhöhen (blau) und die Amplitude zu verringern (grün).
56 hf-praxis 5/2024

Messtechnik
DDS in Quantenexperimenten
Seit Jahren werden die verschiedenen AWGs
von Spectrum Instrumentation weltweit in
führenden Quanten experimenten eingesetzt.
Seit 2021 ist Spectrum Teil des Rymax-
One-Konsortiums, das im Rahmen des
Förderprogramms „Quanten technologien
– von den Grundlagen bis zum Markt“
vom Bundes ministerium für Bildung und
Forschung gefördert wird. Das Ziel dieses
Konsortiums ist der Bau eines Quantenoptimierers.
Die Entwicklung der DDS-Option
basiert auf dem Feedback der Konsortialpartner
und anderer Forschungsinstitute
weltweit.
Durch die Flexibilität und den schnellen
Streaming-Modus (der auch das Datenstreaming
direkt von einer GPU ermöglicht),
ist es mit den AWGs von Spectrum möglich,
einzelne Atome – die Qubits – direkt
von einem PC aus zu steuern. Die große
Flexibilität dieses Ansatzes hat aber den
Nachteil, dass große Datenmengen berechnet
werden müssen. Dies verlangsamt die
kritische Entscheidungsschleife.
Im Gegensatz dazu wird mit der neuen DDS-
Option die zu übertragende Datenmenge
extrem reduziert, bei weiterhin voller Kontrolle
über die einzelnen Qubits.
Alle für die Quantenforschung erforderlichen
Funktionen sind integriert. Mit nur einem
einzigen Befehl können dynamische, lineare
Rampen erzeugt werden für extrem präzise
und feine Änderungen von Frequenzen und
Amplituden.
Weitere Anwendungsbereiche für DDS
Bei vielen Arten von Prüfsystemen ist es
wichtig, exakte Signalformen zu erzeugen
und diese so einfach wie möglich zu steuern.
Die DDS-Option bietet Benutzern eine
simple Möglichkeit, viele Signalformen und
deren zeitliche Abfolge sowie Frequenzänderungen
aller Art als auch fein abstimmbare
Referenzfrequenzen und -profile zu
erzeugen. Anwendungen, die schnelle Frequenzumschaltung
und Feinabstimmung
der Frequenzen erfordern, sind weitverbreitet.
Man findet sie in industriellen, medizinischen
und bildgebenden Systemen, in der
Netzwerkanalyse oder auch in der Kommunikations-
und Satellitentechnik, wo Daten
mittels Phasen- und Frequenzmodulation
auf einem Träger codiert werden.
Verfügbarkeit der DDS-Option
Die DDS-Option ist ab sofort für 23 verschiedene
AWG-Produkte von Spectrum
Instrumentation erhältlich. Dazu gehören
PCIe-Karten (M4i.66xx), PXIe-Module
(M4x.66xx), tragbare LXI/Ethernet-
Einheiten (DN2.66x) und Desktop-LXI/
Ethernet-Geräte (DN6.66x). Durch ein einfaches
Firmware-Update können alle bereits
ausgelieferten Produkte der 66xx-Serie mit
der neuen DDS-Option ausgestattet werden.
Die Programmierung erfolgt über die
vorhandenen Treiber-SDKs, die im Lieferumfang
enthalten sind, wie Python, C++,
MATLAB, LabVIEW und weiteren.
Link zum Produktvideo (5 min):
https://youtu.be/PoT0cReolRE ◄
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EMV und HF
Messtechnik-Systeme-Komponenten
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23 verschiedene AWG-Produkte können die neue DDS-Firmware nutzen. Sie bieten eine 16 Bit-Auflösung
und eine Geschwindigkeit von bis zu 1,25 GS/s.
hf-praxis 5/2024
57
HF-KOMPONENTEN
Abschlusswiderstände
Adapter & HF-Kabel
Dämpfungsglieder
RF-over-Fiber
Richtkoppler
Kalibrierkits
Verstärker
Hohlleiter
Schalter
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Email: info@emco-elektronik.de
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Messtechnik
ESD-Targets (Strommesswandler) für Anwendungen bis 4 GHz
Die Firma TekBox entwickelt
und produziert preisgünstige
EMV-Pre-Compliance-Testlösungen
und Software.
Meilhaus Electronic GmbH
www.meilhaus.com
Pre-Compliance-Tests sind vorbereitende
Konformitätstest, die
mit einfacheren, erschwinglichen
Messgeräten durchgeführt werden
und das frühe Erkennen
von Störquellen und die Überprüfung
der Wirksamkeit von
Anpassungen schon während
der Entwicklung ermöglichen.
Bei den Geräten TBESDT1 und
TBESD2 ESD TARGET von
TekBox handelt es sich um ESD-
Targets. Ein ESD-Target (elektrostatisches
Entladeziel) ist ein
strommessender Wandler und
wird verwendet, um die elektrostatische
Entladung (ESD)
zu kontrollieren und zu testen.
Mit den Geräten TBESDT1 und
TBESD2 ESD TARGET von
TekBox lassen sich Messungen
bis zu 4 GHz gemäß IEC 61000-
4-2 durchführen.
Strommesswandler sind unverzichtbare
Werkzeuge zur genauen
Messung hochfrequenter Ströme
in verschiedenen Anwendungen,
insbesondere in der EMV-Prüfung
und Leistungselektronik.
Durch die Bereitstellung präziser
Messungen ohne Stromkreisunterbrechung
tragen diese
Transformatoren dazu bei, potenzielle
Quellen elektromagnetischer
Störungen zu identifizieren
und die Produktleistung
zu verbessern. Der Einbau von
HF-Strommesswandlern verbessert
die Produktzuverlässigkeit,
stellt die Einhaltung von
Normen sicher und trägt zum
Gesamterfolg elektronischer
Geräte in verschiedenen Umgebungen
bei. Das Ausgangssignal
des HF-Stromwandlers kann zur
detaillierten Analyse mit Vorverstärkern
verstärkt werden.
Ein wichtiger Bereich der EMV-
Pre-Compliance ist die Prüfung
der Immunität gegen elektrostatische
Entladungen (ESD). Die
Norm EN 61000-4-2 zielt darauf
ab, Immunitätsanforderungen
und Testmethoden für elektrische
und elektronische Geräte festzulegen,
die statischen Elektrizitätsentladungen
ausgesetzt sind,
sowohl von Bedienern direkt als
auch von Personal zu benachbarten
Objekten. Es definiert
Prüfstufen, die verschiedenen
Umgebungs- und Installationsbedingungen
entsprechen, um
sicherzustellen, dass Geräte elektrostatischen
Entladungen wirksam
standhalten. Diesbezüglich
legt die Norm IEC 61000-4-2
fest, wie diese Prüfungen einzurichten
und durchzuführen sind.
So muss der simulierte Stromimpuls,
der mithilfe eines ESD-
Simulators erzeugt und in den
Prüfling eingespeist wird, mit
der richtigen Form und Anstiegszeit
erzeugt werden. Diese Leistung
des ESD-Simulators wird
mithilfe eines ESD-Targets (und
eines Oszilloskops) gemessen.
Die Strommesswandler
TBESDT1 und TBESDT2 von
TexBox werden gemäß IEC
61000-4-2 zur Verifizierung von
ESD-Simulatoren eingesetzt. Die
Geräte messen Widerstände von
1 oder 2 O und decken einen
Frequenzbereich bis 4 GHz ab.
Die maximale Impulsamplitude
beträgt ±30 kV. ◄
1.0-mm-Attenuators für den Einsatz bis 110 GHz
Das neueste Produkt RFHB1-
XX auf Basis der 1.0-mm-
Schnittstelle ist von DC bis 110
GHz in einem Leistungsbereich
bis zu 1 W einsetzbar.
CompoTEK GmbH
info@compotek.de
www.compotek.de
Unterschiedliche Produktvarianten
mit präzisen
Abschwächungen zwischen 3
dB und 20 dB sind verfügbar,
wobei die Produktbezeichnung
die gewünschte Dämpfung enthält:
Das 10-dB-Dämpfungsglied
erhält somit die Bezeichnung
RFHB1-10.
Hochwertige Präzisionsdämpfungsglieder
zeichnen
sich besonders bei höheren
Frequenzen durch kleine
Reflexions faktoren und stabile
Temperaturkoeffizienten über
einen breiten Temperaturbereich
aus.
Das RFHB1 ist für den Temperaturbereich
von -55 bis
+100 °C mit einem Temperaturkoeffizienten
von typisch
0,0004 dB/dB/K spezifiziert.
Weitere technische Angaben
sind in den entsprechenden
Datenblatt aufgeführt. Diese
Dämpfungsglieder eignen sich
besonders für Einzelanwendungen
in der Messtechnik,
im täglichen Laborbetrieb, für
Produktionstests bis zu Systemapplikationen
in Luft-und
Raumfahrt.
Neben diesen neuen Highend-
Varianten bietet CompoTEK
ein äußerst umfangreiches
Sortiment an Dämpfungsgliedern
mit unterschiedlichen
Anschlüssen (1.88, 2.4, 2.92
mm, SMA, 4.3-10, QMA…),
Frequenzen (18, 27, 40, 50, 67
GHz), Leistungsstufen (2, 5,10,
15 W...) und Dämpfungswerten
(1,2,3 usw. bis 60 dB) an. ◄
58 hf-praxis 5/2024

Messungen an Bluetooth-
Channel-Sounding-Signalen
für genaue Positionsbestimmung
Messtechnik
ccuracy yand
Range Extended
SSG6000A
HF HF Signal Generator Serie
100 kHz~40 GHz
Rohde & Schwarz präsentiert die ersten
Echtzeitmessungen an den geplanten neuen
Bluetooth-Signalen mit Unterstützung von
Channel Sounding. Die Demonstration auf
der embedded world Exhibition & Conference
in Nürnberg erfolgte auf einem
R&S CMW500 Wideband Radio Communication
Tester. Die Bluetooth-Channel-
Sounding-Funktion ermöglicht eine bisher
unerreichte Genauigkeit bei der Positionsbestimmung
und adressiert sowohl Endverbraucher-
als auch Geschäftsanwendungen.
Die neuen Signalmessfunktionen werden
von der Industrie bereits gespannt erwartet,
um die Chip- und Geräte-Entwicklung
zu unterstützen.
Bei Geräten für Privatanwender und Unternehmen
gleichermaßen ist Bluetooth die
meistinstallierte Technologie mit Positionsbestimmungsfähigkeiten.
Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG
www.rohde-schwarz.com
hf-praxis 5/2024
Channel Sounding, dessen Einführung
bald bevorsteht, wird die Genauigkeit von
Echtzeit-Lokalisierungsdiensten erheblich
verbessern und bei der Positionsbestimmung
mit Bluetooth-Abweichungen von
unter 50 cm gewährleisten. Neben diesem
Genauigkeitsvorteil soll Channel Sounding
auch einen geringeren Stromverbrauch als
die bestehenden Bluetooth-Lokalisierungsdienste
ermöglichen und mehr Sicherheit
bieten. Die höhere Genauigkeit stellt besonders
für Innenraumanwendungen wie die
Teileverfolgung in Fabrikhallen oder in
Lagern sowie für den sicheren Zugang zu
Gebäuden oder Fahrzeugen einen bedeutenden
Fortschritt dar.
Zur Unterstützung der verbesserten Lokalisierungsfunktionen
sind Hardware-Änderungen
für Bluetooth-Geräte erforderlich,
die auf einer neuen Bitübertragungsschicht
eingeführt werden. Ingenieure, die mit der
Entwicklung der notwendigen Chips und
Geräte einschließlich Support für Channel
Sounding beginnen möchten, benötigen
dringend zuverlässige und genaue Messmöglichkeiten
für die Signale, auf denen
die neuen Funktionen basieren. Rohde &
Schwarz hat für seine R&S CMW Plattform
bereits Optionen zur Unterstützung
der entsprechenden HF-Messungen auf der
Bitübertragungsebene vorbereitet.
Der aktuelle Entwurf der nächsten Version
der Bluetooth-Core-Spezifikation definiert
die Unterstützung für den Tonaustausch
zur phasenbasierten Entfernungsmessung
(Phase-based Ranging, PBR) und die Rundlaufzeit
(Round Trip Time, RTT). ◄
59
100 100 kHz~20 GHz
100 100 kHz~13.6 GHz
www.siglenteu.com
Info-eu@siglent.com

Software
Erster integrierten EDA-Workflow für Qubit-Design
• enthält eine Bibliothek von
Quanten-Layout-Komponenten
in ADS, die zahlreiche
häufig verwendete Quanten-
Designs wie Transmons und
Mäanderline-Resonatoren
mit ko planarem Wellenleiter
(CPW) umfassen
• erleichtert die Erstellung von
Quantenchips innerhalb der
ADS-Layout-Umgebung,
wobei jedes geometrische
Merkmal des Chips als parametrisiertes
Objekt dargestellt
wird, das leicht angepasst und
optimiert werden kann
Keysight Technologies stellte
QuantumPro vor, das erste
integrierte elektromagnetische
(EM) Design- und Simulations-
Tool der EDA-Branche, das auf
die nahtlose Entwicklung von
Quantencomputern auf Basis
supraleitender Qubits zugeschnitten
ist, sowie einen entsprechenden
Workflow. Die
QuantumPro-Lösung vereint
fünf wesentliche Funktionen in
der Advanced Design System
(ADS) 2024 Plattform: Schaltplan-Design,
Layout-Erstellung,
elektromagnetische (EM) Analyse,
nichtlineare Schaltungssimulation
und Quantenparameter-Extraktion.
Keysight Technologies
www.keysight.com
Klassische Mikrowellenentwickler
waren bisher nur begrenzt
in der Lage, sich mit Quanten-
Designs zu befassen. Die Entwicklung
supraleitender Qubits
erforderte in der Regel langwierige
und teure Entwicklungszyklen
sowie die Schwierigkeit,
sich in verschiedenen Tools
zurechtzufinden.
QuantumPro vereint die Bereiche
der Quanten- und Mikrowellentechnik,
indem es herkömmliche
Mikrowellenergebnisse
auf intelligente Weise in leicht
einstellbare Quantenparameter
innerhalb der ADS-Plattform
übersetzt. Mit QuantumPro können
Entwickler ihre Quantenschaltungen
mühelos feinabstimmen
und die Markteinführungszeit
ihrer Chips und Systeme
beschleunigen.
Zu den wichtigsten Merkmalen
der Design- und Simulationslösung
QuantumPro gehören:
• Beschleunigung der Entwicklung
von Quantenchips durch
einen kostengünstigen elektromagnetischen
Simulationsansatz,
der auf MOM (Method
of Moments) basiert
• Der nichtlineare Schaltungslöser
liefert eine umfassende
Analyse der leistungsabhängigen
Leistungsfähigkeit von
Quantenchips. Anstatt das
elektrische Feld im gesamten
Volumen zu lösen, löst
MOM nur die Ströme auf der
Metalloberfläche, wodurch
die Rechen kosten erheblich
gesenkt werden.
• Ermöglichung der nahtlose
Abstimmung von Qubits und
Resonatoren durch Co-Simulation
und parametrische Analyse
• Vereinfachung des Designs
von Quantenverstärkern, der
kritischen Blöcke in den Ausgangsketten
von Quantensystemen,
die die Auslesetreue
verbessern, unter Verwendung
einer nichtlinearen Schaltungs-
Design-Umgebung (Harmonic
Balance und X-Parameter)
• Der Harmonic Balance Solver
ermöglicht das Design von Verstärkern
mit wenigen bis hin
zu Tausenden von Josephson-
Übergängen und liefert eine
detaillierte Analyse der Verstärkerleistung,
einschließlich
Verstärkungsprofil, Verstärkungsrippel,
Mischprodukte,
Quanteneffizienz und Verstärkungskompression.
ADS
unterstützt die Untersuchung
der Leistung des Verstärkers,
wenn er mit anderen Blöcken
wie Zirkulatoren kaskadiert
wird, und ermöglicht so eine
gründliche Untersuchung seiner
Gesamtfunktionalität.
Die CPW-Komponenten in der
Bibliothek verfügen über integrierte
Luftbrücken, die eine
entscheidende Rolle bei der Verhinderung
der Ausbreitung des
CPW-Gleichtakts spielen.
Qilimanjaro Quantum Tech,
gegründet 2019, ist ein früher
QuantumPro-Anwender, der
plant, Cloud-Zugang zu seinen
Quantencomputern anzubieten.
Das Unternehmen entwickelt
schnell vermarktbare,
anwendungsspezifische analoge
Quanten computer durch Co-
Design von Chips und Algorithmen,
um die Fragilitätsbarriere
der Qubits zu umgehen.
Qilimanjaro nutzt die jüngsten
technologischen Entwicklungen
im Quantencomputing auf der
Grundlage supraleitender Qubits,
um einen analogen Quantenprozessor
zu entwickeln, der
den Kunden einen Quantenvorteil
verschafft. Um sein volles
Potenzial zu entfalten, werden
die analogen Quantenchips mit
langkohärenten supraleitenden
Flux-Qubits, reinen Quantenwechselwirkungen
und einer
dichten Qubit-Konnektivität
kombiniert, was die Rechenleistung
erhöht. Der Quantenansatz
von Qilimanjaro vermeidet
die hohen Fehlerkorrekturanforderungen
von Gate-basierten
Systemen. ◄
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PATENTED TECHNOLOGY
Reflectionless Filters
Eliminate Spurs and Intermods
• 150+ unique models in stock
• Passbands up to 40 GHz
• Ideal for use near sensitive non-linear devices
• Inherently cascadable
• Coaxial, SMT and die formats
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Telemeter Electronic bietet
hochwertigen Wärmeleit folien,
welche eine verbesserte Wärme -
ableitung in den jeweiligen
Anwendungen garantieren. Die
Wärmeleitfolien ermöglichen
effizient die Übertragung von
Wärme von einer Quelle zu
einem Ziel, um eine präzise
Temperaturkontrolle zu erzielen.
Außerdem überzeugen sie
mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit
von 14 W/mK und
16 W/mK nach ASTM D5470.
Ihre Flexibilität und geringe
Steifigkeit führen dazu, dass sie
sich leicht verschiedenen Formen
und Oberflächen anpassen.
Die Folien werden in Dicken
von 0,2 bis 2 mm hergestellt,
um den vielfältigen Anforderungen
unterschiedlichster
Anwendungen gerecht zu werden.
Durch die Verstärkung
mit Kohlefasern bieten sie
eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit
und eine effiziente
Wärme ableitung. Sie sind für
den Langzeiteinsatz bei Temperaturen
von bis zu 200 °C
ausgelegt, ohne Einbußen
in der Leistungsfähigkeit zu
erleiden. Die Anwendungsmöglichkeiten
der hochwertigen
Wärmeleitfolien gehen
weit über herkömmliche Einsatzbereiche
hinaus. Ob in der
Elektronikindustrie, der Automobilbranche,
erneuerbaren
Energien, der Medizintechnik
oder den anspruchsvollen
MIL-Bereichen – die Folien
von Telemeter Electronic sind
stets die optimale Lösung wenn
eine gesteigerte Leistung sowie
maximale Zuverlässigkeit
gefordert sind.
Telemeter Electronic GmbH
info@telemeter.de
www.telemeter.info
Splitter/Combiner
überträgt 200 W
von 2 bis 6 GHz
Das Modell QCH-63+ von
Mini-Circuits ist ein Zweiwege-
90-Grad-Verteiler/Kombinierer,
der bis zu 200 W HF-Leistung
von 2 bis 6 GHz übertragen
kann. Die Baugruppe hat
einen geringen Hauptleitungsverlust
von typisch 0,2 dB und
eine typische Isolierung von
26 dB zwischen den Anschlüssen.
Die Amplituden-Unsymmetrie
beträgt typisch ±1,4 dB mit einer
typischen Phasen-Unsymmetrie
von ±1,5°. Der oberflächenmontierte
Stripline- Leistungssplitter/-
kombinierer hat die Abmessungen
14,22 × 8,89 × 2,36 mm und einen
Betriebstemperaturbereich von
-55 bis +105 °C.
MINI-CIRCUITS
www.minicircuits.com
LTCC-Hochpassfilter
für 22,8 bis 39 GHz
Das Modell HFCU-223+ von
Mini-Circuits ist ein Hochpassfilter
aus Niedertemperatur-Keramik
(LTCC) mit einem
verlustarmen Durchlassbereich
von 22,8 bis 39 GHz. Die Einfügedämpfung
im Durchlassbereich
beträgt typischerweise
3 dB, die Rückflussdämpfung
im Durchlassbereich typischerweise
19 dB. Die Sperrband-
Unterdrückung beträgt typischerweise
50 dB von DC bis 14
GHz und 28 dB von 14 bis 18,5
GHz. Das in einem keramischen
1812-Gehäuse untergebrachte
RoHS-konforme Filter kann
eine typische Eingangsleistung
von bis zu 7 W verarbeiten. Es
ist für Betriebstemperaturen von
-55 bis +125 °C ausgelegt.
MINI-CIRCUITS
www.minicircuits.com
Koaxialer LTCC-Diplexer
für DC bis 6 GHz
Das Modell ZDPL-6G-S+ von
Mini-Circuits ist ein koaxialer
LTCC-Diplexer (Low Temperature
Cofired Ceramic), der
den Frequenzbereich von DC
bis 6 GHz abdeckt. Er ist ideal
für Satellitenkommunikation
und Testanwendungen geeignet
und deckt einen Tiefpassbereich
von DC bis 1650 MHz
mit einer Einfügedämpfung von
1,8 dB oder weniger und einen
Hochpassbereich von 2,4 bis 6
GHz mit einer Einfügedämpfung
von 2 dB oder weniger ab. Beide
Durchlassbereiche weisen eine
Stoppband-Unterdrückung von
14 dB oder besser auf. Ausgestattet
mit SMA-Buchsen ist der
Diplexer stabil bei Betriebstemperaturen
von -55 bis +100 °C.
MINI-CIRCUITS
www.minicircuits.com
62 hf-praxis 5/2024

KNOW-HOW VERBINDET
Bauelemente und -gruppen
Kompaktes 32-Kanal-Wellenlängenfilter
auf Siliziumbasis
EMV, WÄRME­
ABLEITUNG UND
ABSORPTION
SETZEN SIE AUF
QUALITÄT
Elastomer- und Schaumstoffabsorber
Europäische Produktion
Kurzfristige Verfügbarkeit
Kundenspezifisches Design
oder Plattenware
Die Firma imec präsentierte in einem
hochbewerteten Beitrag auf der OFC-
Konferenz (San Diego) einen entscheidenden
Fortschritt bei der Entwicklung
von silizium basiertem Wellenlängen-
Multiplexing (WDM). Erstmals wird ein
kompaktes 32-Kanal-Wellenlängenfilter
auf Siliziumbasis mit geringem Verlust
und hoher Tuning-Effizienz möglich, das
im Vergleich zu modernen kommerziellen
Transceivern eine vierfache Menge an
gesendeten und empfangenen Wellenlängenkanälen
ermöglicht. Die vorgestellte
Technik ermöglicht eine kontinuierliche
Skalierung der Bandbreitendichte und
Leistungseffizienz von silizium-photonikbasierten
Transceivern der kommenden
Generation und erfüllt damit die Forderungen
nach optischen Verbindungen mit
kurzer Reichweite in leistungsstarken KI/
ML-Rechen-Clustern.
imec
www.imec-int.com
Die weitere Skalierung optischer Verbindungen
ist für die Erzielung weiterer
Leistungs- und Effizienzsteigerungen in
KI/ML-Rechenclustern unerlässlich. Die
Silizium-Photonik ist eine wichtige Technologieplattform
für die kostengünstige
Integration von Transceivern im Tbps-
Maßstab, jedoch erfordern die hohen
Ansprüche an die Bandbreitendichte, die
Energieeffizienz und die Latenz in KI/ML-
Systemverbindungen erhebliche Verbesserungen
auf Prozess-, Bauelement- und
Leiterplatten-Ebene. So ist beispielsweise
die Erhöhung der Verbindungsbandbreite
durch Hinzufügen weiterer Wellenlängenkanäle
bei der Verwendung von siliziumintegrierten
Komponenten in der Regel mit
erheblichen optischen Verlusten und einer
exzessiven Abstimmleistung verbunden.
Durch die Kombination der fortschrittlichen
Si-Strukturierungsfähigkeiten in
der 300-mm-Silicon-Photonics-Plattform
von imec (iSiPP300) mit innovativen und
hoch optimierten Designs von Si-Ringresonatoren
und Interleaver-Komponenten
hat imec diese Herausforderungen
ge meistert und einen WDM-Filter mit 32
Wellenlängen bei 100 GHz Kanalabstand
im O-Band realisiert, das den Spezifikationen
der CW-WDM-Multisource-Vereinbarung
(MSA) entspricht. Dank der sorgfältigen
Optimierung des Designs werden
niedrige optische Einfügeverluste von nur
2 dB und Übersprechpegeln von weniger
als 16 dB erreicht, selbst bei dieser hohen
Kanalzahl. Durch die Nutzung des lokalen
Si-Substrat-Unterschneidungs- Prozesses
von imec und optimierte Heiz element-
Designs gehört die thermo-optische
Abstimmeffizienz zu den besten bekannten
Werten von 290 GHz/mW. ◄
hf-praxis 5/2024 63
-EA1 & -EA4
Frequenzbereich ab 1 GHz (EA1)
bzw. 4 GHz (EA4)
Urethan oder Silikon
Temperaturbereich von ­40°C bis 170°C
(Urethanversion bis 120°C)
Standardabmessung 305mm x 305mm
MLA
Multilayer Breitbandabsorber
Frequenzbereich ab 0,8GHz
Reflectivity­Level ­17db oder besser
Temperaturbereich bis 90°C
Standardabmessung 610mm x 610mm
Hohe Straße 3
61231 Bad Nauheim
T +49 (0)6032 9636­0
F +49 (0)6032 9636­49
info@electronic­service.de
www.electronic­service.de
ELECTRONIC
SERVICE GmbH

Kabel & Verbinder
18:6-Multiband-Combining-System
SPINNER GmbH
info@spinner-group.com
www.spinner-group.com
SPINNER brachte ein neues 18:6-Multiband-Combining-System
(MCS) mit 18
Eingängen und sechs Ausgängen auf den
Markt. Das System ist speziell für den
Einsatz mit bis zu drei Netzbetreibern,
18 individuellen Frequenzbändern (GSM,
LTE und 5G) und 2x2 MIMO konzipiert.
Das SPINNER MCS führt eine Vielzahl
von unterschiedlichen Bändern und/oder
Trägerfrequenzen zu einem Ausgang
zusammen.
Dank minimaler Dämpfung und äußerst
hoher Isolation erreicht das System sowohl
innerhalb als auch zwischen den Bändern
eine maximale Bandbreite.
Jedes SPINNER MCS wird vorab komplett
elektrisch vermessen und mit einem detaillierten
Messprotokoll geliefert, um die maximale
Performance zu gewähr leisten. Die
Inbetriebnahme gestaltet sich sehr einfach
und unkompliziert dank Plug&Play.
SPINNER bietet eine Vielzahl weiterer
Systeme, die allen Anforderungen gerecht
werden. Beginnend mit Lösungen für einen
Netzbetreiber mit zwei Frequenzbändern
bis hin zu vier Netzbetreiber mit jeweils
fünf Frequenzbändern. Auf Anfrage können
auch individuell angepasste Konfigurationen
für spezifische Anforderungen
bereitgestellt werden.
Die SPINNER-Multiband-Combining-
Systeme sind vollständig passiv und
be nötigen keine Stromversorgung, Wartung
oder Netzwerkverwaltung. Sie können in
einem 19-Zoll-Rack oder an der Wand montiert
werden. Auf Anfrage liefern wir Ihnen
auch gerne ein System in einem robusten
Gehäuse für die Außeninstallation.
Die Combining Systeme eignen sich für
eine große Bandbreite von Anwendungen.
Unterschiedliche Typen, wie 2:1, 3:3, 4:4,
6:3, 9:3, 12:3, 8:4, 12:4, 16:4, 20:4 und jetzt
18:6 stehen für kleine bis große Projekte zur
Verfügung und ermöglichen eine schnelle
und einfache Ausstattung von beispielsweise
Geschäftsgebäuden, U-Bahn-Linien, Einkaufszentren,
Flughäfen und vielen mehr. ◄
Koaxialer 1,35-mm-Adapter für DC bis 90 GHz
MINI-CIRCUITS
www.minicircuits.com
Das Modell 135F-135M+ von Mini -Circuits
ist ein gerader Koaxialadapter, der eine
1,35-mm-Buchse mit einem 1,35-mm-
Stecker in einem Frequenzbereich von
DC bis 90 GHz verbindet. Die typische
Ein fügungsdämpfung beträgt 0,13 dB bis
30 GHz, 0,24 dB bis 60 GHz und 0,34 dB
bis 90 GHz, mit einem typischen SWR
von 1,1 oder besser über den gesamten
Frequenz bereich. Mit einer Länge von nur
0,66 Zoll hat der RoHS-konforme passivierte
Edelstahladapter einen Betriebs-/Lagertemperaturbereich
von -55 bis +100 °C. ◄
64 hf-praxis 5/2024

Verstärker
Variable Verstärkung
für Signale
mit 20 bis 54 GHz
Das Modell ZVA-20543VG+
von Mini-Circuits ist ein koaxialer
Verstärker mit variabler
Verstärkung (VGA) mit einem
typischen Verstärkungseinstellbereich
von 17 dB von 20 bis 54
GHz. Die typische Verstärkung
kann über eine analoge oder
TTL-Steuerung von 33 bis 50
dB eingestellt werden.
Der 50-Ohm-VGA verfügt
über eine integrierte Leistungsüberwachung,
Fehlersuche und
andere Diagnosetools und arbeitet
mit einer einzigen Versorgungsspannung
von 10 bis 15 V
DC. Er ist mit 1,85-mm-Buchsen
ausgestattet und eignet sich gut
für Luft- und Raumfahrt/Verteidigung,
Satellitenkommunikation
(Satcom) und Testanwendungen.
◄
MINI-CIRCUITS
www.minicircuits.com
Variable Verstärkung
von Signalen
mit 0,3 bis 26,5 GHz
Das Modell PVGA-273+ von
Mini-Circuits ist ein Verstärker
mit variabler Verstärkung
(VGA) und niedriger Rauschzahl
im Frequenzbereich von 0,3
bis 26,5 GHz. Die Verstärkung
kann über den gesamten Frequenzbereich
um typischerweise
±15 dB mit Steuerspannungen
von -1 bis +2 V DC eingestellt
werden. Der GaAs-pHEMT-
MMIC-Verstärker, der mit einer
Drain-Spannung von ent weder
5 oder 8 V betrieben wird, weist
eine typische Rauschzahl von
2 dB bei 6 GHz und 4,2 dB bei
26,5 GHz auf. Er wird in einem
5 × 5 mm großen, 32-poligen
QFN-Gehäuse geliefert. ◄
MMIC-LNA-Verstärker
für 0,4 bis 8 GHz
Das Modell TSY-83LN+ von
Mini-Circuits ist ein oberflächenmontierter
MMIC-Low-Noise-
Verstärker (LNA) für einen breiten
Anwendungsbereich von 0,4
bis 8 GHz. Die typische Verstärkung
beträgt 22,3 dB bei 6
GHz und 20,6 dB bei 8 GHz.
Die Rauschzahl beträgt typischerweise
1,5 dB bei 2 GHz
und 2,4 dB bei 8 GHz.
Der GaAs-pHEMT-Verstärker
verfügt über einen Bypass-
Modus für Eingangssignal pegel
von bis zu 29 dBm im Vergleich
zu maximalen Eingangs pegeln
von 22 dBm für verstärkte
Signale. ◄
High-Output-PAs für 30...512 MHz
Der AGT0510 ist ein leistungsfähiger
GaN-Power-
Amplifier von ASB für Frequenzen
von 30 bis 512 MHz
im modernen 6x6 mm messenden
QFN-Gehäuse. Der
Verstärker bietet bei 500 MHz
eine Ausgangsleistung von 10
W (bei 3 dB Kompression) und
ein typisches Rauschmaß von
2,5 dB. Die Betriebs spannung
liegt bei 28 V mit einer Stromaufnahme
(I dq ) von 60 mA.
Der AGT0510 eignet sich
hervorragend für drahtlose
Infrastruktur, Testgeräte und
Radar-Anwendungen.
CompoTEK GmbH
info@compotek.de
www.compotek.de
SMT-Verstärker senkt
Phasenrauschen
bei 18 GHz
Das Modell LVA-6183PN+ von
Mini-Circuits ist ein GaAs-HBT-
MMIC-Verstärker mit geringem
Phasenrauschen von 6 bis
18 GHz. Das typische additive
Phasenrauschen beträgt -165
dBc/Hz bei einem Abstand von
10 kHz zum Träger.
Der Verstärker wird in einem
24-poligen SMT-Gehäuse
(Surface Mount Technology)
vom Typ QFN mit den Abmessungen
4 × 4 mm geliefert und
bietet eine typische Verstärkung
im mittleren Frequenzbereich
(12 GHz) von 19,9 dB
und 16,9 dB bei 18 GHz. Die
typische Rauschzahl im mittleren
Frequenzbereich beträgt 4,1
dB. Der Verstärker liefert 19,6
dBm typische Mittelband-Ausgangsleistung
bei 1-dB-Kompression.
◄
Selbstverständlich sind individuelle
Testboards verfügbar
und werden von uns bzw.
ASB in Abstimmung mit den
Kunden erstellt. Mit dem
AGT0515 bietet ASB für den
gleichen Frequenzbereich
einen Verstärker mit 20 W
Ausgangsleistung an. ◄
Kleinsignal bis Leistung
Verstärker
von Telemeter Electronic
• Kleinsignalverstärker
bis 52 GHz
• Leistungsverstärker
bis 6 GHZ
• Kurze Lieferzeiten
• Kundenspezifische
Sondermodelle
info@telemeter.de · www.telemeter.info
Wir liefern Lösungen…
hf-praxis 5/2024 65

Funkchips und -module
QUECTEL-Wireless-Lösungen ab sofort bei GLYN
Herstellers sind ab sofort beim
Idsteiner Distributor erhältlich.
QUECTEL wurde 2010 gegründet
und konzentriert sich auf das
Design von Wireless-Modulen
für die Industrie. Der Hersteller
bietet GSM/GPRS-, UMTS/
HSPA(+)-, LTE-, LPWA- und
GNSS-Module, Antennenlösungen
bis 6 GHz sowie Red-
Cap/Satelliten-Communication-
Module.
Von links: Salvatore Capobianco, GLYN Business Unit Manager Wireless, IoT & Mikrocontroller,
Markus Wingen, QUECTEL Senior Sales Manager DACH, Thomas Gerhardt, GLYN Managing Director,
Dominikus Hierl, QUECTEL SVP Sales EMEA, Christopher Frese, GLYN Marketing Manager,
Marcel Miehe, QUECTEL Regional Sales Manager DACH, Thomas Herrmann, QUECTEL Regional Sales Director DACH
„Mit QUECTEL erweitern wir
unser Wireless-Angebot um den
Marktführer im Global-Cellular-
IoT-Bereich. Die direkte Betreuung
aus Deutschland sichert uns
kurze und schnelle Informationswege“,
freut sich Salvatore
Capobianco, Department Manager
Wireless/IoT/MCU und Product
Manager QUECTEL bei
GLYN, auf die gemeinsame
Zusammenarbeit.
GLYN Jones GmbH und Co.
Vertrieb von elektronischen
Bauelementen KG
www.glyn.de
QUECTEL ist ein führender
Hersteller von Wireless-M2M-
Produkten im Global-Cellular-
IoT-Bereich. Das Unternehmen
mit Hauptsitz in Shanghai/China
und die GLYN GmbH & Co.
KG haben nun ein Distributionsabkommen
für Deutschland,
Österreich und die Schweiz
abgeschlossen. Die Produkte des
Hersteller und Distributor versprechen
sich von der Partnerschaft
nachhaltige Synergie-
Effekte und blicken positiv in die
gemeinsame Zukunft. ◄
// Hochfrequenztechnik // EMV Technik // CNC Frästechnik
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Funkchips und -module
Precision-GNSS/RTK-Modullösungen
mit Zukunft
FREQUENCY
CONTROL
PRODUCTS
Mit dem Mosaic bietet Septentrio eine in
ihrer Klasse einzigartige Modullösung für
Precision-GNSS/RTK. Neben den herausragenden
technischen Daten haben die GNSS/
RTK-Module von Septentrio den Vorteil,
dass die Hardware auf Basis des eigenen
Empfänger-Chips in Europa entwickelt
und hergestellt wird. Die sehr ausgefeilte
Firmware wird in Belgien entwickelt und
liegt zu 100% in der Hand von Septentrio.
Somit können auch alle Limitierungen der
Ortung unter entsprechenden Voraussetzungen
aufgehoben werden.
Aktuell sind bei GNSS insbesondere Jamming-
und Spoofing-Attacken in den Focus
gerückt. Auf diese Herausforderungen ist
Septentrio bestens vorbereitet und stellt
dem die Produkte AIM+ jamming protection
und GNSS+ entgegen. Deren Funktionen
ermöglichen es bereits auf Ebene
des Mosaic-Moduls, auf Angriffe dieser
Art zu reagieren. Diese Technologien sind
aber nicht nur gegen diese bewussten Störungen
einsetzbar, sondern ermöglichen
auch besonders gute Leistungen in von
Natur aus schwierigen Empfangssituationen
mit Fading, Reflexionen oder sehr
wenigen verfügbaren Satelliten, wie zum
Beispiel in der Nähe der Pole oder in sehr
urbanen Umgebungen.
Die Mosaic-Serie unterstützt nahezu alle
Konstellationen, Bänder und Korrektur-
Services. Jedes Modul ist 31 x 31 x 4,2
mm groß, ca 6,8 g schwer und lässt sich
somit auch hervorragend in gewichtssensitive
Anwendungen wie Drohnen und
tragbare Devices integrieren. Selbstredend
bietet Septentrio Hilfe bei der Integration
der Module an und stellt allen Nutzern
umfangreiche Webinars und Videos zur
Verfügung.
hf-praxis 5/2024
Das Modul wird bei typisch 3,3 V betrieben
und hat eine niedrige Stromaufnahme
(nach Operation Mode 167...327 mA). Es
sind dabei Update-Raten von bis zu 100 Hz
möglich, und das Modul verfügt zusätzlich
über zwei Event-Inputs, die es ermöglichen,
externe Events mit einer Verzögerung von
nur 20 ns auszulösen.
Die Module können mittels des DVKs
sofort getestet werden. Selbstverständlich
stellt Septentrio eine umfangreiche Software-Suite
für die Entwicklung und Nutzung
der DVKs zur Verfügung. Um sehr
schnelle und mobile Feldtests zu ermöglichen,
existieren die bereits gehäusten und
mit Steckverbindern versehenen „Mosaic
Go“ Kits.
Septentrio entwickelt seit über 20 Jahren
in Europa eigene GNSS-Lösungen. Dabei
ist es Ziel, dem Nutzer die bestmöglichen
Daten zuverlässig zur Verfügung zu stellen.
Letzteres wird bei Septentrio groß
geschrieben – die Zuverlässigkeit der ausgegebenen
Werte ist stets gegeben bzw.
wird mit entsprechenden DOP-Werten und/
oder Varianz-Covarianz Matrizen bereits
intern bewertet.
Insgesamt bietet Septentrio vier Varianten
des Mosaic-Moduls an:
• X: hochgenaues RTK-GNSS-Modul
• H: wie X, mit zweitem Receiver
für Heading-Anwendungen
• T: optimierte Variante
für Timing-Anwendungen
• Clas: wie X, für Nutzung
des japanischen CLS-Systems
CompoTEK GmbH
info@compotek.de
www.compotek.de
67
High-End Produkte
vom Technologieführer.
Seit über 70 Jahren
„Made in
Germany”
Waibstadter Strasse 2 - 4
74924 Neckarbischofsheim
Telefon: +49 7263 648-0
Fax: +49 7263 6196
Email: info@kvg-gmbh.de
www.kvg-gmbh.de

Peak Power Sensor
Anritsu Corporation
www.anritsu.com
Anritsu Company announced the
launch of our new inline power
sensor MA24103A that is designed
to measure accurate Peak
and True-RMS average power
measurements from 25 MHz
to 1 GHz and 2 mW to 150 W
power range.
Several applications demand
accurate peak and average power
measurements well below the
frequency range of 1 GHz. Agencies
in Public Safety, Avionics
(air traffic control and repair stations),
and Railroads, etc. must
maintain critical communications
between the control centers
and the vehicles. The slightest
error in making measurements
or maintaining a communication
network in these markets could
risk public safety or even have
fatal consequences.
The advantage with lower frequencies
is that they can propagate
a longer distance and
maintain communication with
fast-moving vehicles. Normally,
at lower frequencies the power
of the transmitting signal is in
the range of watts, which makes
the MA24103A more suited for
these types of applications.
This highly accurate, Inline Peak
Power Sensor communicates
with a PC via USB or with an
Anritsu handheld instrument
equipped with the high accuracy
power meter option 19. Some of
the main markets that benefit
from this low frequency Inline
Power Sensor include:
• Broadcast Network and Manufacturer:
Lab performance accuracy
and low insertion loss over
a wide temperature range (0 to
55 ºC), making it perfect for
field applications.
• Railroads: to evaluate various
systems like Positive Train
Control Systems, End of Train
(EOT) signals, automated train
control systems, and FM voice
base stations.
• Avionics: such as Civil and
Military Airports for beacon
testing, surveillance radar
testing, localizer, and marker
testing. ◄
68 hf-praxis 5/2024

RF & Wireless
RF Terminations
Bring High Power for
Demanding Applications
Pasternack, an Infinite Electronics
brand, has announced the
release of its latest innovation:
high-power RF terminations
with operating frequencies reaching
up to 6 GHz. These terminations
are crafted with a
range of connectorized designs,
including 4.3-10, 7/16 DIN and
N-type connectors. This diversity
ensures seamless compatibility
with a wide array of industry
requirements, allowing for versatile
application across various
setups and configurations.
With power ratings extending
up to 50 W (CW), these terminations
demonstrate unwavering
performance even under the most
demanding conditions, making
them ideal for high-power applications
that demand reliability
and durability.
These terminations are made to
excel in the 6 GHz frequency
range. Their design and construction
optimize performance at this
frequency, ensuring exceptional
SWR performance with ratios
as low as 1.25. This SWR performance
translates to minimal
signal loss and maximum signal
integrity, guaranteeing consistent
and reliable communication in
critical applications. Whether
deployed in telecommunications,
aerospace or other highfrequency
environments, these
terminations deliver unparalleled
performance and peace of mind
to users, safeguarding their critical
operations with precision
and efficiency.
Pasternack
Infinite Electronics
www.infiniteelectronics.com
Fixed Attenuators and
Terminations Up to 6 GHz
Pasternack has announced its
line of RF fixed attenuators and
terminations capable of operating
up to 6 GHz. These cutting-edge
components meet the
rigorous demands of modern
wireless communication systems,
featuring maximum power
ratings of 5 and 10 W and incorporating
the versatile NEX10
connectorized design for enhanced
durability and performance.
The new fixed attenuators and RF
loads are engineered to support
a wide range of applications.
They offer attenuation levels of
3 dB, 6 dB, and 10 dB for fixed
attenuators, providing solutions
tailored to various signal conditioning
requirements.
With an operating frequency up
to 6 GHz and a typical SWR of
1.25, these components ensure
reliable and efficient performance
in the most challenging
environments.
Pasternack
Infinite Electronics
www.infiniteelectronics.com
Push the Boundaries
of mmWave Satcom
High-efficiency GaN solutions for mission
critical aerospace and defense applications
QPA0812
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applications to achieve unmatched power, efficiency and reliability in challenging
environments near and far. Learn more at www.qorvo.com/defense.
hf-praxis 5/2024 69
© 04-2024 Qorvo US, Inc. | QORVO is a trademark of Qorvo US, Inc.

RF & Wireless
RFMW Introduces New Products
Two-stage, fully matched
MMIC PA for 860...960 MHz
State-of-the-Art
Low-Loss MMIC Package
High Power, Packaged
Ku-Band MMIC Amplifier
SAW Diplexers
The CML Micro CMX90A003
is a two-stage, fully matched
MMIC PA delivering 29.5 dBm
of saturated power for use in the
860...960 MHz frequency range,
applicable to license-free bands.
The device is optimized for efficiency
at low collector voltages
of 1.9 to 2.5 V, making it suitable
for systems with supercapacitor
backup storage, thus
extending the discharge period
or battery life.
Programmable
Ruggedized MEMS OCXO
Cubic Nuvotronics presents the
PSP1028107, a new state-of-theart
low-loss MMIC package for
die under 2.55 x 2.55 mm. This 6
x 6 x 0.7 mm PolyStrata package
complements integrated MMIC
performance, with less than
0.5 dB insertion loss up to 95
GHz and 20 dB return loss. The
package can be surface mounted
to a PCB using standard SMT
processes. This increases the ease
of manufacturing while maintaining
superior performance in a
smaller size compared to other
packaging substrates.
Hi-Rel, DC to 50 GHz
Chip Attenuators
Qorvo‘s QPA1721D is a high
power, packaged Ku-Band
MMIC amplifier fabricated using
Qorvo‘s production 0.15 µm
GaN-on-SiC process (QGaN15).
The QPA1721D targets the 17.3
to 21.2 GHz Satcom band providing
12.5 W of linear power.
Furthermore, the QPA1721D can
deliver output power up to 30 W
with 33 dB of small-signal gain
and 20% power-added efficiency.
SiC FET Employs
a Distinctive „Cascode“
Circuit
The Akoustis RFMi SF2709J-1
and SF2710J-1 SAW Diplexers
suit a broad spectrum of applications
including Navigation,
Telematics, Tracking, ADAS,
and Timing & Sync Modules.
The SF2709J-1 covers GPS
bands L1 (1559...1606 MHz)
and L2 (1196...1249 MHz), and
the SF2710J-1 covers the L1,
L5 bands. Housed in compact
1.5 x 1.1 mm MSL-1 hermetically
sealed packages, these
parts offer extended temperature
range performance of -40
to +105 °C. Both diplexers are
AEC-Q200 qualified, samples
available now.
High-Performance
Millimeter Wave
Solutions
The SiTime SIT7101 is a ruggedized
MEMS OCXO that boosts
the resilience of PNT systems
and other equipment such as
radar and radios, SATCOM
terminals, and avionics against
spoofing, jamming, and other
disruptions in GPS signals.
Key features for high reliability
include simplified timing; reduced
size, weight, and power
(SWaP); programmable frequencies
from 10 to 220 MHz; 70x
better g-sensitivity; 30x better
reliability; 20,000 g shock survivability;
20x better frequency
stability over temperature; and
3x better Allan deviation.
The Smiths Interconnect
HRATSX Hi-Rel, DC to 50
GHz, TSX-Series chip attenuator
pushes the boundaries of
size, weight and power in a costeffective,
easy to implement surface
mount solution, suitable
for a wide array of applications.
The TSX Series offers excellent
broadband RF performance to
50 GHz while delivering increased
power handling in a small
surface mount format factor. The
chip attenuator design offers 1 to
3 W of power handling performance
and multiple attenuation
values are available for surface
mounting.
The Qorvo UHB100S-
C12E1BC3N SiC FET employs
a distinctive „cascode“ circuit,
combining a normally-on SiC
JFET and a Si MOSFET to create
a normally-off SiC FET. Its
silicon-like gate-drive allows
unipolar gate drives, compatible
with Si IGBTs, Si FETs, SiC
MOSFETs, or Si superjunction
devices. Available in the E1B
module package, it boasts ultralow
gate charge and outstanding
reverse recovery features,
making it perfect for inductive
load switching and applications
with standard gate drive needs.
Nuvotronics PolyStrata Technology
provides high-performance
millimeter wave solutions
in a small form factor. The
PSF85B008W is a Low-Loss
Filter with a sharp cut off to
enable maximum useable passband
for millimeter wave networks.
It is one of a pair of filters
(See PSF71B07W) for use
in E band Fixed wireless access
systems. Wirebondable, the
PSF85B008W has a passband of
81 to 89 GHz, yet measures just
15 x 6 x 1 mm and is available
from stock.
70 hf-praxis 5/2024

RF & Wireless
Eight-Channel TRX Silicon
Beamformer IC
Bandpass Filter
for C-Band
LDMOS RF Power
Transistor Delivers
2500 W
Voltage-controlled
Variable Equalizer
The Renesas F5288 is a 26.5 to
29.5 GHz, eight-channel TRX
silicon Beamformer IC designed
for dual polarization 5G phasedarray
applications at n257/n261
band. This device provides more
than 15.5 dBm linear output
power in silicon for wide-band
5G-NR waveforms. The core
IC has very flexible gain and
phase control on each channel
to achieve fine beam steering
and gain compensation between
radiating channels.
The Knowles B080MB5S is
a surface mountable catalog
bandpass filter designed for
C-Band. The filter has a center
frequency of 8 GHz with a 1
GHz bandwidth. This filter utilizes
Knowles DLI’s low loss
temperature stable materials
which offer small size and minimal
performance variation over
temperature. Knowles’ standard
range of filters is often a great
starting place to test filter and
system performances before
moving to a device customized
for any application.
Using Ampleon‘s Advanced
Rugged Technology (ART),
and a drain voltage of 75 V,
the ART2K5TPU LDMOS RF
power transistor delivers a staggering
2500 W. Suitable for
a wide range of applications
including broadcast, ISM and
communications, it has a frequency
range of 1 to 400 MHz
and contains an on-die thermal
sensor to assist with temperature
measurement.
The Qorvo QPC7333 is a voltage-controlled
variable equalizer
with a cable compensated
response employing SOI attenuator,
optimized for DOCSIS
4.0 upstream path applications
between 5 and 684 MHz.
This 75 Ohm device has a 5 V
single supply voltage and delivers
low insertion loss, high linearity,
and low power consumption
with an 18 dB slope range.
RFMW
www.rfmw.com
Passives with a Passion for Performance
Couplers
Custom RF
Chokes
Transformers
Splitters
3 GHz & Beyond Products
■ Standard & Custom Products: Broadband and Wireless Mkts.
■ Achieve max RF output power w/ MiniRF passives
■ Repeatability, Reliability, and 100% RF test
■ Multiple low-cost manufacturing operations; no tariffs
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Learn more: rfmw.com
Contact us today: sales@rfmw.com
hf-praxis 5/2024 71

DC TO 95 GHz
High-Frequency
Products
For mmWave Test Applications
Waveguide Amplifiers
WVA-71863HP(X)+
Medium power
Key features:
• 71 to 86 GHz
• WR12 Waveguide Interface
• +24.5 dBm P SAT
• 39 dB Gain
WVA-71863LNX+
Medium power
Key features:
• 71 to 86 GHz
• WR12 Waveguide Interface
• 4.5 dB Noise Figure
• 39 dB Gain

E-Band Amplifiers
ZVA-50953G+
ZVA-71863HP+
ZVA-71863LNX+
E-Band Medium
Power Amplifier
• 50 to 95 GHz
• +21 dBm P OUT
at Saturation
• 28 dB gain
• ±2.0 dB gain flatness
• Single supply voltage,
+10 to +15V
K — V-Band Amplifiers
E-Band Medium
Power Amplifier
• 71 to 86 GHz
• +24 dBm P OUT
at Saturation
• 38 dB gain
• ±1.5 dB gain flatness
• Single supply voltage,
+10 to +15V
E-Band Low
Noise Amplifier
• 71 to 86 GHz
• 4.5 dB noise figure
• 37 dB gain
• +13.8 dBm P1dB,
+18 dBm P SAT
• Single-supply voltage,
+10 to +15V
ZVA-35703+
ZVA-543HP+
ZVA-0.5W303G+
Medium Power Amplifier
• 35 to 71 GHz
• +21 dBm P SAT
• 17.5 dB gain
• ±1.5 dB gain flatness
• Single supply voltage,
+10 to +15V
Medium Power Amplifier
• 18 to 54 GHz
• +29 dBm P SAT
• High gain, 31 dB
• ±2.0 dB gain flatness
• Single supply voltage,
+10 to +15V
Medium Power Amplifier
• 10 MHz to 30 GHz
• 0.5W P OUT
at Saturation
• ±1.5 dB gain flatness
• 4.2 dB noise figure
• Single +12V bias voltage
Additional High Frequency Products
BIAS TEES
MULTIPLIERS
DIGITAL STEP
ATTENUATORS
POWER DETECTORS
I/Q MIXERS
SWITCHES
MIXERS
& MORE

RF & Wireless
Fixed Attenuators
Offer High Power, Precise Control
Fairview Microwave, an Infinite Electronics
brand, has announced the launch of RF
fixed attenuators with 3.5 mm connectors.
The attenuators are designed to meet the
demands of modern communication systems,
offering unparalleled performance
and reliability.
Directional Coupler
Covers 2...18 GHz
The new RF fixed attenuators are crafted
to deliver exceptional performance across
a wide range of applications. Featuring a
compact and rugged 3.5 mm connectorized
design, they have maximum power ratings
of 2 watts, ensuring robust performance in
high-power environments. With attenuation
levels ranging from 0 to 10 dB, 20 dB
and 30 dB, users have precise control over
signal attenuation to suit their specific needs.
A key highlight of these attenuators is their
impressive frequency range. Specified to
operate at 26 GHz and functional up to 33
GHz, they offer unmatched versatility and
flexibility for a variety of RF applications.
Whether in telecommunications, aerospace,
defense or research, these attenuators deliver
consistent and reliable performance in
the most demanding environments.
Fairview Microwave
Infinite Electronics
www.infiniteelectronics.com
Military-Grade Antennas
Raise the Bar for Toughness
and TAA regulations, which guarantees
durability and reliability.
Built for durability, they feature heavy-duty
construction and a super rugged design,
capable of withstanding extreme temperatures,
vibration, shock and environmental
hazards. Additionally, their robust mounting
options adhere to NATO and U.S. standards,
ensuring secure and stable installations in
various military platforms and applications.
Pasternack
Infinite Electronics
www.infiniteelectronics.com
Fixed Attenuators
Offer High Power, Precise Control
Model 251-082-020 is a 50 Ohm directional
coupler that covers 2 to 18 GHz
frequency range and features a 20 dB
coupling value. The units’ frequency
sensitivity is ±1 dB maximum and insertion
loss is 1.2 dB maximum. Directivity
is 10 dB minimum. Maximum
SWR is 1.6, RF input power is 25 W
average/1000 W peak, and the RF connectors
are SMA female.
Directional couplers designed by Broad-
Wave provide an accurate method for
sampling a signal. They offer couplers
for most applications including power
measurements, signal leveling, and frequency
measurements from 500 MHz
to 18 GHz with N or SMA connectors.
BroadWave Technologies, Inc.
www.broadwavetechnologies.com
Pasternack, an Infinite Electronics brand,
has announced the release of its latest product
line, military-grade antennas. They set
a new standard for ruggedness, reliability
and performance in the field.
Designed to address the unique challenges
encountered in military operations, these
military-grade devices include ruggedized
GPS, manpack omni and vehicle omni antennas.
They are essential to vehicle navigation,
personnel communications, vehicle communications
and electronic warfare scenarios,
including jamming capabilities.
Pasternack’s RF antennas boast exceptional
wideband coverage, high gain, and
high-power capabilities, ensuring reliable
performance across diverse operating conditions.
They comply with MIL-STD-810
Fairview Microwave, an Infinite Electronics
brand, has announced the launch of RF
fixed attenuators with 3.5 mm connectors.
The attenuators are designed to meet the
demands of modern communication systems,
offering unparalleled performance and
reliability. The new RF fixed attenuators are
crafted to deliver exceptional performance
across a wide range of applications. Featuring
a compact and rugged 3.5 mm connectorized
design, they have maximum power
ratings of 2 W, ensuring robust performance
in high-power environments. With attenuation
levels ranging from 0 to 10 dB, 20 dB
and 30 dB, users have precise control over
signal attenuation to suit their specific needs.
A key highlight of these attenuators is their
impressive frequency range. Specified to
operate at 26 GHz and functional up to 33
GHz, they offer unmatched versatility and
flexibility for a variety of RF applications.
Whether in telecommunications, aerospace,
defense or research, these attenuators deliver
consistent and reliable performance in
the most demanding environments.
Fairview Microwave
Infinite Electronics
www.infiniteelectronics.com
74 hf-praxis 5/2024

RF & Wireless
Simulating MIMO Connections
Anritsu Corporation
www.anritsu.com
Anritsu Corporation has introduced
a newly developed Butler
Matrix 4x4 (0.6 GHz to 7.125
GHz) MA8114A to expand its
Butler Matrix module lineup of
simulating MIMO connections.
The MA8114A is a Butler
Matrix transmission path with
4 input and 4 output ports and
supports the 6 GHz band (5.925
to 7.125 GHz), which is not
supported by the existing Azimuth
STACSIM-WB (Static
Channel Simulator) ACC-339
used for evaluating 4x4 MIMO
throughput of LTE/5G base stations
and Wi-Fi devices.
The MA8114A helps users to
build a stable 5G/W-Fi evaluation
environment, and efficiently
test throughput.
Development Background
LTE/5G Base station and Wi-Fi
device vendors use the Over The
Air test environment to evaluate
the maximum throughput with
4x4 MIMO for their products.
This entails measuring the Tx/
Rx radio performance of wireless
devices using an anechoic
or OTA chamber which is designed
to block external radio
waves. Because the transmission
environment varies depending
on the distance to the User
Equipment (UE), a drawback of
this approach is its low reproducibility
of measurement results.
While reproducibility can be
improved by connecting the
two devices using an RF cable,
a simple coupler cannot simulate
the MIMO transmission environment.
The MA8114A solves this
issue, ensuring highly reproducible
measurements.
The upper-limit frequency for
NR FR1 has been extended
beginning with 3GPP Release
17, and the 6 GHz band has
been added to WiFi 6E/7. The
MA8114A supports a frequency
range up to 7.125 GHz in preparation
for countries launching
services on new frequency
bands. The product lineup of
the Butler Matrix module also
includes the Butler Matrix 8x8
(0.6 to 7.125 GHz) MA8118A
with 8 input and 8 output ports,
which supports a frequency
range up to 7.125 GHz as well.
The MA8118A can be used not
only for 8x8 MIMO throughput
evaluation but also to enable efficient
testing of devices having
multiple RF ports. ◄
Phase Shifters and Continuously Variable Attenuators
Pasternack
Infinite Electronics
www.infiniteelectronics.com
Pasternack has announced
the launch of its newest product
lines: phase shifters and
continuously variable attenuators,
both featuring an intuitive
dial design. The products are
designed to improve performance
and precision in telecommunications,
aerospace and
defense applications. The new
phase shifters have a frequency
range of up to 40 GHz and
can achieve a minimum phase
adjustment of 360 degrees, offering
flexibility and control in
signal modulation. In parallel,
the continuously variable attenuators
feature a flat attenuation
level across their full operating
frequency bands, extending up
to 18 GHz. This ensures consistent
signal control without
compromise.
A hallmark of Pasternack’s
latest offerings is the ability to
make precision adjustments
that allow users to accurately
fine-tune their systems. This
feature is especially beneficial
in complex RF signal environments
where meticulous signal
calibration is critical. ◄
76 hf-praxis 5/2024

RF & Wireless
Bluetooth Chips in Two Compact Modules
without additional components. With more
than twice the processing power of previous
Bluetooth LE modules, ALMA-B1 can
even replace general-purpose MCUs in a
compact solution.
Low-PIM Product Line to Enhance
Wireless Infrastructure
u-blox has announced two additions to its
Bluetooth LE portfolio, ALMA-B1 and
NORA-B2. The modules are based on the
latest generation nRF54 Series Systems-on-
Chip (SoCs) from Nordic Semiconductor.
They both support Bluetooth LE 5.4 and
Thread/Matter technologies in a compact,
power-efficient, and secure format.
ALMA-B1 and NORA-B2 are designed
for a wide range of IoT applications, including
industrial automation, healthcare, and
smart home. ALMA-B1 is a high-end wireless
MCU, while NORA-B2 brings ultralow
power to less complex applications. In
the indoor positioning example, ALMA-B1
could act as an anchor point due to its vast
processing capabilities, while the power
efficiency of NORA-B2 makes it suitable
for asset tracking tags.
According to ABI Research*, Bluetooth LE
device shipments are expected to roughly
double by 2028. At the same time, new
applications unleashed by AI / EdgeML and
sensor fusion trigger the need for additional
and stronger requirements, including higher
security, more processing power, and efficient
battery consumption.
Powered by the nRF54H20 and the
nRF54L15 Nordic low-power multiprotocol
SoCs, ALMA-B1 and NORA-B2 provide
IoT devices with the processing power
for edge computing and machine learning
Both modules also offer a significant reduction
in power consumption. NORA-B2
consumes up to 50% less current compared
to previous generations of Bluetooth LE
modules. This translates into smaller batteries
or longer battery life in end products.
Designed for PSA Certified Level 3, ALMA-
B1 and NORA-B2 provide the highest levels
of IoT security. In addition to features like
secure boot, secure storage, secure debug
interfaces, and hardware crypto accelerators,
both modules include next-generation security
features like physical tamper detection
and protection against side-channel attacks.
The sizes of the modules (10 x 11 mm or
10 x 14 mm) save considerable space and
facilitate migration from other u-blox’s
modules. Both modules come with global
certifications.
ALMA-B1 and NORA-B2 are available
as wireless MCUs. Both modules offer
two antenna options: an antenna pin or an
embedded PCB antenna. Samples for both
modules will be available in Q3 2024.
*ABI Research Wireless Connectivity Technology
Segmentation and Addressable Markets
1Q 2024 MD-WCMT-194
u-blox
www.u-blox.com
Pasternack has announced its latest low-
PIM products. The devices are designed
to meet the advancing needs of modern
wireless applications, including the burgeoning
5G and future 6G networks. These
products stand out for their low SWR and
their coverage across 5G and future 6G
bands. In addition, their durable tri-metal
plating ensures longevity and performance
consistency.
The hallmark of this series is its exceptionally
low-PIM levels, a critical factor in minimizing
signal interference. This paves the way
for improved network performance, stronger
and clearer signals, and significantly reduced
interference. The combination of advanced
features not only enhances the reliability and
capacity of cellular systems but promises an
uninterrupted, high-quality communication
experience that meets the stringent requirements
of wireless applications.
Pasternack
Infinite Electronics
www.infiniteelectronics.com
Custom Capacitor Assemblies
Passive Plus (PPI) offers
Custom Capacitor Assemblies
for high power requirements.
Typical assemblies are configured
in series and/or parallel
combinations, producing higher
voltage/current handling capabilities,
extended capacitance
range and tighter tolerances.
Typical Applications Field:
High Power RF, Medical Electronics,
Broadcast, Semiconductor
Manufacturing, High
Magnetic Environments, Inductive
Heating.
Product Features: High Operating
Voltage, High Operating
Current, Extended Capacitance,
Tighter Tolerances, High Reliability,
High Q, Ultra-low ESR,
Non-Magnetic. Available with
custom lead configurations.
Lead attachment available using
high temperature solder or lead
(Pb) free low temperature SAC
305 solder.
High Reliability: All assembly
components receive 100%
Partial Discharge and 100%
Sonoscan for internal defects
prior to assembly. Final assemblies
then receive 100-hour
Burn-in, assuring highest quality
and reliability.
Passive Plus
www.passiveplus.com
hf-praxis 5/2024 77

RF & Wireless/Impressum
UL-Listed Polycarbonate NEMA Enclosures
Transtector, an Infinite Electronics brand, has
expanded its line of UL-listed polycarbonate
NEMA enclosures. The new indoor/outdoor
boxes have built-in power outlets and thermostat
systems. They protect equipment from theft
or damage, and are ideal for rapid deployment,
corrosive environments, hotspot applications and
remote wireless LAN Wi-Fi setups.
The new polycarb NEMA enclosures comprise
almost two dozen models. They come in two
sizes, two ingress protection levels, two colors,
and both a cooling fan and a heater or just a cooling
fan. Size choices are either 14 inches tall by
12 wide by 6 deep, or 18 tall inches by 16 wide
by 10 deep.
Transtector’s new indoor/outdoor enclosures are
rugged and secure enough to protect critical equipment.
They are UL-listed® and made of highimpact,
UV-resistant polycarbonate. Their lids
feature a nonmetallic hinge system that allows for
quick removal and can be reattached just as quickly
without the need for tools. They come with a
pair of stainless-steel latches with padlock eyes so
that locks can be attached to prevent tampering.
All of the new enclosures are weatherproof and
heat-resistant, with ingress protection (IP) ratings
that keep their insides dry under falling rain. The
NEMA 3R models are rated IP24, guarding against
splashing water from any direction and ice formation.
The NEMA 4X models are rated IP66
to keep out rain, sleet, snow and both splashing
and hose-directed water, and are also dust-tight
and corrosion-resistant. Four included lid screws
enable a NEMA 6P IP68 rating, though any openings
would have to be properly sealed with an
IP68 plug, gland, or coupler.
Inside each enclosure, an aluminum mounting plate
holds surge-protected duplex 120 V AC outlets
and a terminal block for easy hookup to externally
provided line power. The heated and cooled
units include a solid-state thermostat-controlled
fan and a 200-watt heater. The cooled-only units
have a thermostat control for the fans.
With the included brackets installed, the enclosures
can be mounted to any flat wall. The brackets
also allow use of one of Transtector’s optional
pole-mount kits. In addition, the bottom of
each enclosure has holes for two N-bulkhead
lightning protectors or connectors, a grounding
lug and a cable conduit connector.
Transtector
Infinite Electronics
www.infiniteelectronics.com
SPDT Toggle Switches with SMA Connectors
Pasternack has announced its latest innovation,
SPDT toggle switches with SMA connectors.
They are designed to meet the demands
of high-frequency applications up to 26 GHz.
Built with precision and reliability in mind, the
SPDT toggle switches offer seamless RF connectivity
with their SMA connectorized design.
This gives users flexibility and ease of operation
through a switching configuration of SPDT and
a toggle-switch mechanism.
The operating frequency range up to 26 GHz
ensures compatibility with various high-frequency
applications. The SMA connectors provide
reliable and secure connections, maintaining
signal integrity.
With SWR
= 1.2 these
switches offer
excellent
impedance
matching for
optimal signal
transmission.
They also achieve isolation performance of up
to 80 dB, minimizing signal interference and
ensuring reliable signal switching.
Pasternack
Infinite Electronics
www.infiniteelectronics.com
hf-Praxis
ISSN 1614-743X
Fachzeitschrift
für HF- und
Mikrowellentechnik
• Herausgeber und Verlag:
beam-Verlag
Krummbogen 14
35039 Marburg
Tel.: 06421/9614-0
Fax: 06421/9614-23
info@beam-verlag.de
www.beam-verlag.de
• Redaktion:
Ing. Frank Sichla (FS)
redaktion@beam-verlag.de
• Anzeigen:
Myrjam Weide
Tel.: +49-6421/9614-16
m.weide@beam-verlag.de
• Erscheinungsweise:
monatlich
• Satz und
Reproduktionen:
beam-Verlag
• Druck & Auslieferung:
Bonifatius GmbH,
Paderborn
www.bonifatius.de
Der beam-Verlag übernimmt,
trotz sorgsamer Prüfung der
Texte durch die Redaktion,
keine Haftung für deren
inhaltliche Richtigkeit. Alle
Angaben im Einkaufsführer
beruhen auf Kundenangaben!
Handels- und Gebrauchsnamen,
sowie Warenbezeichnungen
und
dergleichen werden in der
Zeitschrift ohne Kennzeichnungen
verwendet.
Dies berechtigt nicht
zu der Annahme, dass
diese Namen im Sinne
der Warenzeichen- und
Markenschutzgesetz gebung
als frei zu betrachten
sind und von jedermann
ohne Kennzeichnung
verwendet werden dürfen.
78 hf-praxis 5/2024

Wir stellen aus!
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Parasol Parasol GmbH GmbH & Co. & Co. KG
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Passiv-Radar als neue als neue Technologie zur verdeckten zur 3D
3D
Positionsbestimmung und und Luftraumüberwachung.
Steatite Steatite Ltd Ltd
Antennen und und Antennensysteme bis zu bis 110 zu GHz, 110 GHz, Horn-, Horn-,
Spiral-, Spiral-, Sinus-, Sinus-, Reflektor- und und Omni-Antennen sowie sowie
Positioniersysteme.
Nextmove Technologies
Intelligente Positionierlösungen für Antennen für und
und
optische optische Systeme.
Entwicklung, Herstellung und und Vertrieb Vertrieb
von von HF-Baugruppen und und Systemen
Antennen und und Antennensysteme
Passivradar als neue als neue Technologie
Engineering für Wireless für Wireless Connectivity
Testsysteme in Automotive in und und Industrie Industrie
Projektplanung, Beratung und und Entwicklung für für
komplexe HF-Anlagen mit mit Signalaufbereitung
Im Kohlgarten Im 14 14
56414 56414 Steinefrenz
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