Februar 2/2016 Jahrgang 21

Herausforderung und Chancen für die DistributionWDI, Seite 6

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hf-praxis 2/2016 3

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Das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) erobert schleichend unsere Haushalte und verändert unseren gesamten Alltag. Leis-tungsoptimierter Kurzstrecken-funk (Short-Range Devices) spielt dabei eine bedeutende Rolle. Denn beim heutigen und zukünftigen IoT geht es um mehr als um intelligente Computersysteme. Ziel ist es viel-mehr, für einen komfortableren und sichereren Alltag der Menschen zu sorgen. Alltagsgegenstände sol-len dazu miteinander vernetzt sein und untereinander kommunizieren.

Ein Grundbestandteil dabei bleibt zwar die RFID-Technologie, von der einst die Idee des IoT ausging. Doch das moderne IoT besitzt smarte Devices, die auch Zustände erfassen und Aktionen ausführen können. Beispiele gefällig? Kühl-schränke füllen selbstständig Vor-räte wieder auf, Waschmaschinen arbeiten erst dann, wenn der Strom besonders günstig ist, das auf eine Verpackung gerichtete Smartphone zeigt, welche Lieferwege das Pro-dukte hinter sich hat und woher es stammt, Autobatterien melden auto-matisch, dass sie leer sind, Auto-fahrer lernen per App, wie sie Sprit sparen können, Beleuchtung reagiert auf Musik oder das Wetter. Oder offene Fenster schließen sich nach Verlassen des Hauses selbständig, und Steckdosen schalten sich nur dann ein, wenn man im Raum ist.

Im Jahr 2020 soll sich die Anzahl der internetfähigen Geräte verdrei-facht haben. Viele davon werden auf Funktechnik basieren. Es ist daher kein Wunder, dass die ULE Alliance seit Anfang 2015 ein Zer-tifizierungsprogramm für Produkte anbietet, die auf dem Ultra-Low-Energy-Standard (ULE) basieren. Der Energie sparende Standard nutzt DECT-Frequenzen und ermöglicht die einfache Verknüpfung verschie-dener Smart-Home-Komponenten unabhängig vom Hersteller. Dabei

deckt er auch den Bereich Sicher-heit vorbildlich ab.

Die erforderliche Reichweite der Funkkommunikation im IoT beginnt bei wenigen Zentimeter. RFID und NFC (Near-Field Communication) leisten dies und verwenden dazu die induktive Kopplung. RFID-Transponder der neusten Generation verbrauchen unter 30 μW. Aktive NFC-Einheiten lassen sich in ein Mobiltelefon integrieren. So sind in beiden Fällen auch Reichweiten von mehreren Metern möglich. Leider können RFID und NFC infolge ihrer Einfachheit nicht auf den etablierten Internetprotokollen aufbauen. Dazu muss ein hochoptimiertes Funkpro-tokoll eingefügt werden.

Anschlussfähigkeit über die letzten 100 m stellt im Wesentlichen das Reichweitenextrem bei Funküber-tragung im IoT dar. Außerhalb dieses Bereichs liegen nur noch wenige Anwendungen. Eine ganze Palette von Funktechnologien scheint hier für das IoT geeignet. Dazu gehören Ant+, Bluetooth, Edge, IrDA, NFC, WLAN/WiFi, Zigbee und Z-Wave. Neuere und in Entwicklung befind-liche WPAN-Standards (Wireless Personal Area Networks) wie Zig-Bee kommen mit sehr wenig Ener-gie aus – ein bedeutender Vorteil.

Die Favoriten für die „last 100 meters“ sind Bluetooth Low-Energy, IEEE 802.15.4 Devices und WLAN/WiFi. Bluetooth LE weist bei rich-tiger Anwendung den geringsten Eigenverbrauch auf und könnte daher die Nummer 1 werden. Blue-tooth LE arbeitet bidirektional auf 2,45 GHz mit der Modulationsart FHSS und ist gemäß IEEE 802.15.1 standardisiert. Viele IEEE 802.15.4 Devices überzeugen mit dem Haupt-vorteil der möglichen Erweiterung auf Router-Anwendungen. WLAN/WiFi wiederum lässt sich vorteil-haft als drahtloses Backbone in Kombination mit anderen Techno-logien nutzen. WiFi arbeitet bidirek-tional auf 2,45 oder 5 GHz mit den Modulationsarten DSSS, FHSS und OFDM und ist nach IEEE 802.11 standardisiert.

Ing. Frank Sichla Redaktion hf praxis

Das Internet der Dinge braucht Short-Range Devices

Editorial

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Inhalt

In dieser Ausgabe:

SRD:Short-Range Radio auf den Punkt gebrachtEin SRD ist ein hochintegriertes Sende-/Empfangssystem auf einem einzigen Chip, mit dem die Realisierung zahlreicher drahtloser Datenübertragungs-Applikationen gelingt. 8

Februar 2/2016 Jahrgang 21

Herausforderung und Chancen für die DistributionWDI, Seite 6

MikrowellentechnikHF- und

Zum Titelbild:

Design:Entwurf, Optimierung und Fertigung eines Ultra-Breitband- EmpfängersDie vorliegende Fallstudie gibt einen Überblick über den Entwurf der HF-Schaltung und des Leiterplatten-Lay-outs eines Ultra-Breitband-HF-Emp-fängers. 18

Herausforderung und Chancen für die DistributionGlobalisierung, das Internet all-gemein oder IoT, die vertikalen Märkte, von Wireless, Automo-tive bis Wearables oder Medi-zintechnik, und die gestiegenen Erwartungen an einen heraus-ragenden technischen Support beim Kunden steigern ständig die Anforderungen in der Elek-tronikbranche. Mehr ab Seite 6

Quarze und Oszillatoren:Oszilliert Ihr schneller Operationsverstärker? Teil 2Nach der Erläuterung der Ursachen in Teil 1 gibt dieser abschlie-ßende Teil praktische Tipps zur Vermeidung von Oszillation und zur Erhöhung der Stabilität. 28

Messtechnik:Benutzergenerierte Karten im Richtungs- und Interferenz-Analyzer IDA 2Oft ist es hilfreich, eigenes Kartenma-terial, Luftaufnahmen, Orthofotos oder Satellitenaufnahmen verwenden zu kön-nen, in denen die eigene Infrastruktur eingezeichnet ist. 38

hf-praxis 2/2016

2/2016

Antennen:

Größere Reichweiten erzielen mit UHF- und VHF-Antennen

Zu den wichtigsten Systemkomponenten bei DGPS- und RTK-Anwendungen zählen nicht nur die Datenfunkmodule, sondern auch optimal abge-stimmte Antennen – schließlich ermöglichen sie beim Empfangen und Senden der Korrekturdaten eine deutlich höhere Reichweite. 22

Produkt-Portrait:

14-Bit-Empfänger-Subsystem für Direktmischung

Der LTM9004 von Linear Technology ist ein 14-Bit-Empfänger-Subsystem für direkte Umwandlung, das für den Einsatz als Empfänger hoher Linearität konzipiert wurde. 24

Bluetooth:

Microchip präsentiert nächste Bluetooth-Generation für Energiesparkonzepte

Microchip hat sich auf die nächste Generation von Bluetooth Low Energy Lösungen (LE) ein-gestellt und präsentiert mit den Typen IS1870 und IS1871 zwei neue Bluetooth LE HF-ICs und mit dem BM70 ein neues Modul. 32

Editorial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Inhalt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4Titelstory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6SRD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18Antennen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22Produkt-Portrait . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24Quarze und Oszillatoren . . . . . . . . . . . 28Baugruppen und Module . . . . . . . . . . . 31Bluetooth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32Messtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34Elektromechanik . . . . . . . . . . . . . . . . . 46Bauelemente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47RF & Wireless/Impressum. . . . . . . . 48/54

Rubriken:

5

Multichannel Streaming and Recording on Wideband Digital Receiver 48

Flexible dual-band FPC antennas for WiFi and ISM 49

GaN RF Power Transistors in 10 to 200 W Ratings 50

Bluetooth Smart Controllers Transform Home Appliances into Smart Connected Devices 54

RF & Wireless

6 hf-praxis 2/2016

Titelstory

All diesen Herausforderungen muss sich die Distribution jeden Tag stellen. Wie sieht ein Unternehmen, das im FCP-Bereich über 30 Linien und ebenso viele im PEMCO-Bereich vertritt, die Marktchancen, vor allem aber den Nutzen der Distribution?

Elektronik-Distribution im B2B–Bereich ist zweifelsohne äußerst beratungsintensiv. Im Mittelpunkt aller Bemühungen steht bei uns tagtäglich ein erlebbarer Mehrwert für den Entwickler und ein zusätzlicher Nutzen für die Performance des Kundenproduktes. Doch wie kann man seine Kunden in die-sem schnelllebigen Markt auf lange Sicht nachhaltig binden, wie sich aus der Masse der Distributoren abheben?

Kompetente technische Beratung Den Weg der Maximierung des Kundennut-zens durch ausführliche, flexible und kom-petente anwendungstechnische Beratung geht die WDI AG seit Jahren sehr erfolg-reich. Mit den beiden Unternehmensbe-reichen FCP (Frequency Control Products) und PEMCO (Passive & Electromechanical Components) hat sich das Unternehmen auf fundierte technische Beratung und Design-In-Support beim Kunden spezialisiert. Ein gutes Beispiel für die innovative Distributi-onsstrategie ist auch das eigens entwickelte

Online-Tool Quarzfinder, wo unter www.quarzfinder.de mehrere 1.000 Produkte von mehr als 25 Herstellern, inklusive der zugehörigen Spezifikationen, im pdf-For-mat hinterlegt sind.

Stärken der Hersteller ausnutzen!Jeder Hersteller auf der Linecard der WDI AG verfügt über ganz spezifische und teil-weise einmalige Fähigkeiten. Die Anzahl der Hersteller hilft dabei, denn nur so können wir uns auf die echten Kernkompetenzen der uns beliefernden Hersteller konzen-trieren. Schließlich ist nicht jeder Hersteller mit all seinen Produkten gleich stark. Meist hat jeder eine klare Kernkompetenz, die oft nur einen sehr kleinen Teil seines Gesamt-portfolios ausmacht.

Daher bieten wir unterschiedliche Herstel-ler an und kombinieren die Stärken eines jeden Einzelnen zu einem technisch stim-migen und kommerziell wettbewerbsfähigen Gesamtportfolio. Wir haben Hersteller im Sortiment, die weit mehr als 200 Produkte anbieten und dies in einem fingerdicken Katalog. Eine echte technische, aber auch kommerzielle Kompetenz, ist jedoch viel-leicht nur bei circa fünfzehn Produkten vor-

Herausforderungen und Chancen für die Distribution

Foto: WDI AG, Christian Dunger, Mitglied des Vorstands der WDI AG

Kein Industriezweig hat sich in den letzten Jahrzehnten

so vielen Herausforderungen stellen müssen, wie die

Elektronikbranche. Themen sind nicht nur die heute

allgegenwärtige Globalisierung, das Internet allgemein oder IoT, die vertikalen Märkte,

von Wireless, Automotive bis Wearables oder Medizintechnik,

sondern vor allem auch die gestiegenen Erwartungen an einen herausragenden

technischen Support beim Kunden.

hf-praxis 2/2016 7

Titelstory

handen. Und nur diese fünfzehn Produkte interessieren uns. Das kommunizieren wir auch von Anfang an ganz offen gegenüber dem Hersteller. Es geht uns immer wieder darum, Kernkompetenzen zu kombinieren und aufeinander abzustimmen. Da es sehr viele Technologien im „Frequency Control“-Markt gibt, welche sich teilweise nur durch Feinheiten unterscheiden, kann man ein solches Konzept nicht mit zwei oder drei Lieferanten aufrechterhalten.

Fokus: Support für den EntwicklerDer Quarzfinder unterstützt den Entwickler, einen Quarz oder Oszillator entsprechend seiner Vorgaben und Wünsche zu finden. Im Fokus steht die Optimierung der übli-cherweise zeitaufwändigen Produktsuche – der Quarzfinder bündelt herstellerüber-greifend Informationen und macht Pro-duktvorschläge. Die finale Auswahl des Produktes sowie die detaillierte Spezifi-kation übernimmt der Entwickler jedoch weiterhin selbst.

Natürlich bieten wir unseren Kunden, neben der starken Technologiekompetenz, auch die üblichen Dienstleistungen eines modernen Distributionsunternehmens, wie etwa indi-viduelle Logistikkonzepte, Konsignations- und Sicherheitsläger, EDI, KANBAN, JIT, kundenoptimierte Barcodierung sowie einen 24-h-Programmierservice für Oszillatoren, aber Schnelligkeit ist nicht alles, sondern Grundvoraussetzung.

Nutzen der DistributionDer Kunde erhält also Unterstützung, ins-besondere im Entwicklungsumfeld bei der Auswahl des für ihn »richtigen« Produktes. Es werden baugleiche Alternativen und

besonders gängige Spezifikationen und Bauformen empfohlen. Da wir in der Regel mit den Entwicklungsabteilungen unserer Kunden zu tun haben, zählt überwiegend die beste technische Lösung und zunächst weniger ein bestimmter Hersteller. Damit bekommt die Beratung eine höhere Objek-tivität, aufgrund der verfügbaren Hersteller-breite. Wenn Sie nur ein oder zwei Herstel-ler im Sortiment haben, werden Sie diese verkaufen (müssen), auch wenn dies in manchen Fällen vielleicht keine optimale technische oder kommerzielle Lösung für den Kunden darstellt.

Firmenporträt: Was ist das Besondere an WDI? Mit über 30 Vertragslieferanten im Bereich „Frequency Control Products“ (Quarze & Oszillatoren) dokumentieren wir unser im europäischen Markt einzigartiges Distribu-tions- und Produktkonzept. Fünf der bei WDI unter Vertrag stehenden Hersteller gehören zur weltweiten Top 15 hinsichtlich Umsatz und Stückzahlvolumen.Ergänzt wird das Portfolio durch ausge-wählte, hochspezialisierte Hersteller weiterer Technologie- und Produktsegmente, wie z.B. für Anwendungen in Luft- und Raumfahrt, dem Automotive-Markt oder der Medizin-technik. Ein besonderes Differenzierungs-merkmal gegenüber der traditionellen Dis-tribution ist unser sehr stark ausgeprägter Technik- und „Design-In“-Fokus, welcher uns erlaubt, Technologie auch in der Tiefe abzudecken, das heißt auch kundenspezi-fische Produkte für besondere Anwendungen oder auch gleichwertige Second-Source-Bauteile anzubieten.

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Links und oben: Zwei typische Bilder aus dem Produktspektrum

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8 hf-praxis 2/2016

SRD

Ein Short-Range Radio oder Short-

Range Device (SRD) ist in der Regel ein

hochintegriertes Sende-/Empfangssystem

(Transmitter + Receiver = Transceiver)

auf einem einzigen Chip, ein vielseitiger

Baustein, mit dem die Realisierung

zahlreicher drahtloser Datenübertragungs-

Applikationen gelingt.

Ein solches Kurzstrecken-Funk-system zu entwickeln, kann ein anspruchsvolles Ziel sein, auf dessen Weg durchaus einige Stolpersteine und Fallen lauern. Dieser Beitrag bringt Grundla-gen und will helfen, Schwierig-keiten zu umgehen.

SDRs unterscheiden sich von anderen drahtlosen Devices, die etwa Bluetooth, Ultra-Wideband (UWB), WiFi oder ZigBee nut-zen, durch ihre einfache Punkt-zu-Punkt oder Punkt-zu-Mul-tipunkt-Verbindung. Es erfolgt also keine Vernetzung. Dennoch ist eine große Zahl von Anwen-dungen möglich, s. Kasten und Bild 1. Bitte beachten: Auch die obigen vernetzten Anwen-dungen und andere werden manchmal unter „Short-Range“ eingeordnet.

Ein digitales Kurzstrecken-Funksystem wird im Wesent-lichen durch

• Funkfrequenz,

• Übertragungsprinzip (Ein- oder Zweiweg),

• Modulationsart,

• Übertragungsprotokoll,

• Antenne bzw. abgestrahlte Leistung,

• Stromversorgung und

• typische Reichweite

gekennzeichnet. Weiterhin sind die Kosten von hoher Bedeutung.

Eine breite Palette von Ein-chip-Transmittern, -Sendern und -Empfänger wird von ver-schiedenen Herstellern angebo-ten, wie der ADF7020, dessen Blockschaltung unser Aufma-cherbild zeigt.

Wahl der FrequenzDie Entwicklung hin zu immer höheren Frequenzen ist noch immer zu beobachten. Sie ist ganz einfach durch verbesserte Halbleitertechnologien möglich geworden. Höhere Bänder bieten mehr Kanalkapazität und sind bezüglich Ausbreitung einfacher kalkulierbar.

Die ISM-Bänder (s. Kasten) tra-gen den Hauptteil des Kurzstre-ckenfunks. In der Bundesrepu-blik Deutschland gilt u.a. auch der Bereich 149,995...150,005 MHz als ISM-Band. Rechtlich anders gestellt, aber oft mit einem ISM-Band verwechselt wird das SRD-Band von 863 bis 870 MHz, das europaweit exklusiv für Funkkommunika-tion mit kurzer Reichweite reser-viert wurde. Für den internatio-nalen Einsatz gibt es daher oft Geräte für wahlweise 433 MHz (ISM-Band Region 1), 868 MHz (SRD-Band Europa) oder 915 MHz (ISM-Band Region 2).

Doch wie soll man sich ent-scheiden, ob man vielleicht im 868/915-MHz-Bereich oder etwa bei 434 MHz arbeitet? Die Fre-quenzauswahl braucht Vorgaben, Bedingungen. Man zieht daher

Short-Range Radio auf den Punkt gebracht

• RFID• Garagentüröffner• Auto-Türschließanlage• Reifendruckmessung• Fernthermomenter• drahtlose Sensor-Telemetrie

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• Gebäudeautomation

• Sicherheitssysteme

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SRD – die häufigsten Applikationen

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10 hf-praxis 2/2016

SRD

gleiche oder ähnliche Applikati-onen heran und setzt auf die dort verwendeten Frequenzen. Hier-bei sollte man nicht vergessen, zu prüfen, ob modernste Spiel-arten nicht schon auf höheren Bändern arbeiten. Die meisten Einchip-Transceiver in Europa arbeiten bei 868 MHz sowie in den Bändern 2,4…2,5 GHz und 5,7...5,8 GHz. Besonders im Bereich 2,4…2,5 GHz sind lokale WiFi-Netzwerke ebenso angesiedelt wie Bluetooth, schnurlose Telefone, ZigBee, Mikrowellenöfen und andere Anwendungen. Dieses Band wird allerdings weltweit benutzt.

Die Frequenzbereiche sind in der Regel Funkdiensten auf primärer oder sekundärer Basis zugewiesen. Beispielsweise im 433-MHz-ISM-Band hat Ama-teurfunk Primärstatus. Sekun-däre Anwendungen, wie DRDs, haben Störungen hinzunehmen. Bild 2 bringt eine Impression vom 433-MHz-ISM-Band in Deutschland. Es wird nicht mehr für neue Geräte verwen-det. Bild 3 zeigt die Situation im 868/915-MHz-Bereich.

Insbesondere wenn man speziell für ISM gefertigte Chips nutzt, ist oft keine Genehmigung oder Lizenz erforderlich. Das fertige Produkt muss allerdings den ISM-Regeln entsprechen. Das häufigste Design-Problem liegt in einem ungünstigen Platinen-Layout. Der Entwickler sollte die Regeln kennen, die man beim Entwickeln einer HF-Platine anwenden muss.

Die Frequenzwahl kann sich auch darauf gründen, dass Schwierigkeiten und Einschrän-kungen, die sich bei bestimmten Frequenzen ergeben, umgangen werden. Hierzu zählen in erster Linie mögliche Störungen aus der unmittelbaren Umge-bung. Oder die Tatsache, dass 868-MHz-Wellen Wände bes-ser durchdringen als 2,4-GHz-Wellen. Weiter ist die frequenz-abhängige Freiraumdämpfung (Streckendämpfung) zu beach-ten. Bild 4 zeigt diese für drei ISM-Bänder.

Ist eine Frequenz ins Auge gefasst, werden die sich daraus

ergebenden Konsequenzen geprüft. Hierzu gehören z.B. die erforderliche Versorgungs-leistung oder die Antennengröße.

Übertragungsprinzip und ModulationsartOft wird nur eine Einwegkom-munikation verlangt. Das sind die kleinen bekannten Anwen-dungen, wie Garagentoröffner oder Fahrzeugtüröffner. Dem-gegenüber wächst jedoch der Markt für Anwendungen mit Zweiwegkommunikation. Hier sorgen Rückmeldungen für eine erhöhte Sicherheit und Zuverläs-sigkeit. Nicht selten wurden ehe-malige Einweg-Anwendungen zu Zweiweganwendungen wei-terentwickelt.

Das Datenaufkommen, die Fre-quenz und die Verhältnisse auf der Übertragungsstrecke bestim-men die Modulationsart. Für die Analogübertragung haben sich die klassiche Amplitudenmo-dulation (AM) und die Winkel-modulation (Frequenzmodula-tion oder Phasenmodulation) bewährt. AM punktet mit dem Vorteil eines schwankenden Trägers, sodass eine effiziente Übertragung möglich ist. Ein FM-System erreicht ein gutes Signal/Rausch-Verhältnis auch bei recht hoher Modulations-frequenz (Breitband-FM mit z.B. 200 kHz als Standard pro Kanal). Zu beachten bzw. von Vorteil ist hier die FM-Schwelle, diese Modulationsart ist nicht

linear. Der Träger wird aller-dings ständig mit voller Ampli-tude ausgesendet.

Eine bewährte digitale Modu-lationsart ist Amplitude-Shift Keying (ASK, Amplitudenum-tastung). Man setzt sie vorteil-haft unter etwa 500 MHz ein. Weniger kritisch bezüglich der Frequenz und der Umgebung ist das Frequency-Shift Keying (FSK). Es bewährt sich daher in den neuen Reifendruck-Überwa-chungssystemen bei Fahrzeugen. Von Nachteil für die Energiebi-lanz ist die ständige Anwesen-heit des Trägers. Im Frequenz-bereich über 1 GHz ist oft die Modulationsart Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS, direkt erzeugtes Spreizspektrum) anzu-treffen. Diese Modulationsart bietet eine hohe Nachbarka-nal-Unterdrückung und kann sich gut gegen eine hohe Bele-gungsdichte im Übertragungs-

band behaupten. Im Gegensatz zu AFK und FSK ist der Hard-ware-Aufwand aber beachtlich.

Das Kommunikations-protokollBekanntlich ist ein Übertra-gungsprotokoll eine Vereinba-rung, nach der die Datenüber-tragung zwischen zwei oder mehreren Parteien abläuft. Es umfasst die Regeln, die Syntax, Semantik und Synchronisation der Kommunikation und kann durch Hardware und/oder Soft-ware implementiert werden. Auf der untersten Ebene definiert ein Protokoll das Verhalten der Ver-bindungs-Hardware.

Übertragungsprotokolle unter-scheiden sich stark in Zweck und Komplexität. Sie üben u.a. die Datenflusskontrolle aus (Handshaking), vereinbaren verschiedene Verbindungscha-

Bild 1: Marktüberblick

ISM-Bänder bis 6 GHz6,765... 6,795 MHz A SRD13,553...13,567 MHz B SRD26,957...27,283 MHz B SRD40,66...40,70 MHz B SRD433,05...434,79 MHz A SRD*902...928 MHz B nur Region 2 (Nord- und Südamerika)2,4...2,5 GHz B -5,725...5,875 GHz B -A: Genehmigung erforderlich, B: weitere Bereiche möglich* nur Region 1 (Europa, Afrika, Nachfolgestaaten UdSSR und Mongolei)

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12 hf-praxis 2/2016

rakteristiken, definieren, wie eine Botschaft beginnt, endet und formatiert ist, umfassen oft Fehlerkorrekturverfahren und definieren das Beendigen der Verbindung. Viele Kommuni-kationsprotokolle sind in den RFCs der Internet Engineering Task Force (IETF) beschrieben.

Für SRDs genügen die ein-fachsten Protokolle, da keine Vernetzung erfolgt. Die Auswahl des Übertragungsprotokolls ist praktisch an jeder beliebigen Stelle des Design-Prozesses denkbar. Hier wird dann u.a. die Struktur der Daten, die Art der Decodierung und die Form des Handshakings festgelegt. Außerdem zeigt sich, wie das System mit der Ressource Fre-quenz/Bandbreite umgeht. Für

den Kurzstreckenfunk stehen einige Standardprotokolle zur Verfügung. Für die Auswahl ent-scheidend ist die Übertragungs-art (Einweg/Zweiweg).

Short-Range Devices machen es möglich, eigene Protokolle ein-zusetzen. Die Übertragung von zu Packets zusammengestell-ten Bytes minimiert den Strom-verbrauch. Das Protokoll kann eine Adresse nutzen, um einen bestimmten Punkt zu definieren. Mehrfachaussendung verbessert die Übertragungssicherheit.

Evaluation Boards, Protokoll-Software und Referenz-Designs werden von den Chip-Herstellern angeboten und erlauben die Ent-wicklung von Funkverbindungen in kurzer Zeit.

Auswahl der AntenneDas herausragende Kennzei-chen von Funktechnik sind die Antennen, darin unterscheiden sich funktechnische Anendungen von rein elektronischen. Die Antenne mit ihren vielfältigen Kennwerten (s. Kasten) ist auch das bestimmende Element eines Senders oder Empfängers. Ihr Einfluss auf die Leistungsmerk-male des Übertragungssystems ist enorm. Es kommt nicht nur darauf an, den optimalen Grund-typ zu wählen, sondern auch nähere Ausgestaltung, Orien-tierung im Raum und Ankoppe-lung an Sender/Empfänger sind entscheidend für Übertragungs-sicherheit, Gesamteffizienz und Störungsproblematik.

Aufgrund ihrer hohen Bedeu-tung kann die Antenne durch-aus wesentliche Eigenschaften des Systems bestimmen, wie Frequenz und Modulationsart.

Der Kurzstreckenfunk bedient sich verschiedener Antennen-formen, stark vertreten sind kleine (magnetische) Loops, die direkt auf der Leiterplatte ausgeführt werden. Aber auch elektrische Antennen, wie Vier-

telwellen-Monopol und Halb-wellen-Dipol, sind anzutreffen. In kurzer Entfernung, wenn sich das Fernfeld aufgebaut hat, strah-len diese Antennen ein elektro-magnetisches Feld ab. Die Emp-fangsantenne reagiert je nach Typ stärker auf magnetischen oder elektrischen Feldanteil.

An erster Stelle bei der Anten-nenauswahl steht der verfügbare Platz. Ist dieser gering, ist eine hohe Funkfrequenz von Vorteil. Beim Short-Range Radio kann man grundsätzlich zwischen integrierten (internen) und exter-nen (mit Kabel fest oder über Steckverbinder an Sender oder Empfänger gekoppelt) Antennen unterscheiden.

Bei Loops auf der Platine ist die Dielektrizitätskonstante des Materials zu beachten. Aus ihr resultiert ein Verkürzungsfak-tor: Die Welle breitet sich nicht so schnell aus wie im Vakuum. Magnetantennen sind grund-sätzlich weniger anfällig auf die Umgebung, beispielsweise auf die Annäherung einer Hand. Bei einer Monopolantenne hat die Ausgestaltung der Massefläche einen großen Einfluss auf die

Bild 2: 433-MHz-Band-Spektrum in einer Großstadt (Quelle: Wikipedia)

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14 hf-praxis 2/2016

Funktion, insbesondere auf das Richtdiagramm.

Short-Range-Transceiver lie-fern HF-Ausgangsleistungen in der Größenordnung von 1 mW (0 dBm) bis 100 mW (20 dBm). Die in Vorzugsrichtung abgestrahlte Leistung (effek-tive Strahlungsleistung bzw. Equivalent Isotropic Radiated Power, EIRP) erhält man durch Multiplikation mit dem Gewinn der Antenne. Beträgt der Sen-der-Output z.B. 3 dBm und der Gewinn 7 dBm, so folgt eine EIRP von 10 dBm (10 mW). Nur wenige externe Bauteile genügen, um die Antenne an den Transceiver anzupassen, egal, ob Loop, Viertelwellen-Monopol oder Halbwellen-Dipol.

Die beim Empfänger ankom-mende Leistung ist nicht nur von der Ausgangsleistung des Sen-ders abhängig, sondern auch von Gewinn (Richtcharakteristik) und Ausrichtung der Antennen zueinander.

Zur StromversorgungBei den Batterien und Akkus wurden in den letzten Jahr-zehnten und Jahren Fortschritte erzielt, die sich in einer höheren Energiedichte und einer län-geren Lebensdauer wieder-

spiegeln. Aktuell gibt es daher vielfältige Möglichkeiten zur Versorgung eines Kurzstrecken-Funksystems. Sie müssen nicht zwangsläufig eine Batterie nut-zen, sondern können sich auch eines Busses (USB) bedienen. Bewährt haben sich wiederauf-ladbare Zellen (1,2 V), kleine Alkalinezellen (1,5 V) und Lithi-umbatterien (3 V). Li+ Batterien bieten besonders viele Vorteile, s. Kasten. Zu beachten ist eine ungefähre Verdopplung des Innenwiderstands bei Abfall der Spannung auf 2,8 V.

Relativ neu ist die Energieernte. Bereits 2010 hat die ehema-lige Firma Jennic eine Technik demonstriert, bei der nur 100 µJ an Energieernte von einem elektromechanischen Schalter ausreichen, um mehrere Funk-telegramme in einem System zu übertragen. Verbraucht wird für 7 ms das Energieäquivalent von 7 mA bei 2 V entsprechend 100 µJ. Damit führte Jennic als erster Anbieter von drahtlosen µCs vor, dass ZigBee-Kommu-nikation mit einem so niedrigen Energieangebot möglich ist.

Die Batterielebensdauer stellt immer noch das Hauptproblem dar, besonders beim relativ stromintensiven Sender. Man

sollte daher unbedingt auf den Wirkungsgrad der Senderend-stufe schauen. Aber auch das gewählte Übertragungsproto-koll hat großen Einfluss auf die Energiebilanz. Darüberhinaus sollte die Batterielebensdauer unter weiteren Gesichtspunkten, wie Startup-Zeit, Mikrocontrol-ler-Strombedarf, Verhältnis von Senden und Empfangen, Modu-lationsart oder Strombedarf im Standby/Sleep-Modus, betrach-tet werden. Nicht zu vergessen ist die Selbstentladung. Sie hängt sehr von der Grundtechnologie der Batterie ab.

Die Reichweite

Hohe Datenraten verkürzen zwar die Sendezeit und sparen so Strom, schränken aber auch die Reichweite ein.

Für Kurzstrecken-Funksysteme mit ihren hohen und sehr hohen Frequenzen gilt die quasiop-tische Reichweite. Es gibt im Freien eine direkte Welle, die sich fast wie Licht ausbreitet. Im Gegensatz zu Licht werden jedoch auch Gegenden kurz hin-ter dem Horizont noch erreicht, wenn die abgestrahlte Leistung ausreichend ist. Ungefähr 1 km Reichweite ist praktisch das Maximum. Bei vielen Anwen-dungen genügen jedoch bereits etwa 10 m.

Die typische Reichweite hängt von einigen Faktoren ab, beson-ders von Frequenz, Sender-Aus-gangsleistung, Antennengewinn und Empfängerempfindlichkeit. Auf den Gigahertz-Frequenzen haben im Inneren von Gebäuden reflektierende und dämpfende Objekte einen großen Einfluss

Bild 3: Funkdienste im 868/915-MHz-Bereich

• Absorptionsfläche (Wirk-fläche)

• Richtfaktor und Gewinn

• Öffnungswinkel

• Polarisation

• Bandbreite (z.B. für SWR 2)

• Impedanz (Fußpunktwider-stand)

• Nebenkeulendämpfung• Vorwärts/Rückwärts-Ver-

hältnis• Wirkungsgrad• Abmessungen

Wichtige Antennenkennwerte

SRD

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16 hf-praxis 2/2016

und außerhalb von Gebäuden die atmosphärischen Bedingungen. All diese Faktoren können vom Designer nicht vorausgesehen werden, er muss sich auf Erfah-rungswerte stützen.

Die einfachste Steigerung der Reichweite gelingt zwar durch Erhöhung der Transmitter-Aus-gangsleistung, ist jedoch aus Gründen der Energieeffizienz sowie wegen möglicher Störaus-sendungen problematisch. Leider wird diese simple Art der Reich-weitensteigerung dennoch oft bevorzugt. Zu bedenken ist hier, dass ein PA-Wirkungsgrad suk-zessive mit steigender Frequenz abfällt. Auf den höchsten Bän-dern braucht man also auch einen höheren Versorgungsstrom. Wei-ter steigen bei einfacher Aus-gangsleistungserhöhung auch alle erzeugten unerwünschten Anteile (Sub-Harmonische oder Oberwellen) proportional an. Das könnte bestehende Vor-

schriften zur EMI (Electroma-gnetic Interference) verletzen.

Besser, aber auch anspruchs-voller ist es, sich näher mit der Antenne zu befassen und z.B. zu versuchen, deren Effizienz zu erhöhen. Die Richtwirkung einer Antenne wird grob durch Richt-faktor und Gewinn beschrie-ben. Der Richtfaktor geht von einer verlustlosen Antenne aus, der Gewinn ist der Richtfaktor, reduziert um die Antennenver-luste. Besonders dann, wenn es sich um elektrisch verkürzte oder zwangsläufig in absorbierender Umgebung montierte Antennen handelt, können diese enorm sein. Die einfachsten Anten-nen der Kurzstrecken-Funksy-steme bieten Wirkungsgrade im Bereich von nur 10 bis 30%.

Je empfindlicher der Empfänger, umso größer die mögliche Reich-weite – eine ansonsten störarme Umgebung vorausgesetzt. Auch hier sollte das Thema Antenne

nicht vernachlässigt werden. Eine gut bündelnde und effizi-ente Empfangsantenne mit der richtigen Bandbreite kann eine mittelmäßige Empfindlichkeit des elektronischen Teils des Empfängers ausgleichen. Je höher die Antenne(n) im Außen-bereich, umso größer sollte die Reichweite sein. Wenn es um die Empfängerempfindlichkeit geht, sollte man wissen, dass ASK als Modulation hier eine gute Basis für einen hohen Wert darstellt. Je höher die Frequenz, umso wichtiger ist die Empfän-gerempfindlichkeit, da mit stei-gender Frequenz das Außenrau-schen (das sogenannte Anten-nenrauschen) fällt. Auch die Datenrate hat einen beachtlichen Einfluss: Geringe Geschwindig-keiten sind mit besseren Emp-findlichkeitswerten verbunden. SRDs beschränken sich daher auf geringe Geschwindigkeiten im Bereich 1 bis 10 kbit/s. Nur in Ausnahmefällen geht man über 100 kbit/s.

Last not least: die Kosten

Auch oder gerade im Bereich Short-Range Radio ist der Wett-bewerbsdruck hoch, sodass Kostenüberlegungen sehr wich-tig sind. Diese Funksysteme können fast nicht billig genug sein. Der Markt für integrierte Lösungen ist groß. Der Trend bei den Sende-ICs geht in Richtung Einfachheit. Obwohl die Anzahl der Pins relativ gering ist, genügt doch eine simple Peripherie, da die Hersteller schon inte-

griert haben, was nur möglich ist. Es genügt ein Minimum an Anpass-Komponenten und ein einziger Entkoppelkondensa-tor am Stromversorgungs-Pin. Das ermöglicht eine sehr kleine nur zweiseitig kupferkaschierte Platine. Trotzdem bleibt dem Designer eine recht hohe Fle-xibilität, um den Transmitter für seine Anwendung zu opti-mieren. Die Wahl der richtigen Entwicklungs-Software kann entscheidend sein nicht nur für den technischen, sondern auch für den wirtschaftlichen Erfolg (Beispiel s. Kasten).FS

ReferenzenRecommendation ITU-R SM.1896 (11/2011) Frequency ranges for global or regional harmonization of short-range devices

Report ITU-R SM.2153-3 (06/2012) Technical and operating parameters and spectrum use for short-range radiocommunication devices

Report ITU-R SM.2154 (09/2009) Short-range radiocommunication devices spectrum occupancy measurement techniques

Report ITU-R SM.2179 (09/2010) Short-range radiocommunication devices measurements

Report ITU-R SM.2210 (06/2011) Impact of emissions from short-range devices on radiocommunication services

Bild 4: Verlauf der Freiraumdämpfung bei verschiedenen ISM-Bändern (Quelle: Matthew Loy/Iboun Sylla, Texas Instruments)

Ein typischer SRD Transceiver für 433/868/915 MHz enthält folgende Funktionsblöcke:• Frequency Shift Keying (FSK)• Gauß-Filter für FSK• Amplitude Shift Keying (ASK)• Gauß-Filter für On-Off Keying (OOK)• Datenverarbeitung mit 0,3 bis 200 kbits/s• Empfänger für mögliche Bit Error Rate (BER) von -107...

-120 dBm• Sender/Power Amplifier (PA) für -15 bis + 13 dBm

Typischer Aufbau eines Short-Range Transceivers

Diese Software wurde speziell für die Entwicklung von draht-losen Short-Range-Systemen entwickelt. Das Tool erlaubt die Entwicklung und Opti-mierung solcher Systeme in kürzester Zeit. Die Realtime-Simulation vieler Parameters bei Nutzung der ADF7xxx-Familie von Transceivern und Transmittern ist möglich. Die Modulation kann sowohl im Zeit- als auch im Frequenzbe-

reich dargestellt werden (Time und Frequency Domain). Wei-terhin wird der allgemeine Entwicklungsprozess unter-stützt durch Führung des Nutzers und Unterteilung des Prozesses in einzelne, gut überschaubare Schritte. Die Software ADI SRD Design Studio ist frei erhältlich von https://form.analog.com/Form_Pages/RFComms/SRD-DesignStudio.aspx.

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18 hf-praxis 2/2016

Design

nahm insgesamt sieben Monate in Anspruch. Im ersten Schritt wurde die High-Level-Design- und System-Per-formance optimiert, dann wur-den nacheinander das Schaltbild,

das HF-Layout und schließ-lich das Elektromagnetik-(EM)Design optimiert.Das Layout wurde auf einer Leiterplatte mit sechs Metalli-sierungsebenen realisiert. Ent-

wicklungsziele für den Ultra-Breitband-Empfänger waren u. a. eine Empfindlichkeit von –92 dBm bei einer Pulsband-breite von >1 GHz.

AntenneDer Ultra-Breitband-Empfän-ger enthält eine Antenne, die bereits zuvor von Cover Sistemi für UWB-Radargeräte entwi-ckelt worden war. Die Antenne verwendet einen unkonventio-nellen elliptischen Strahler mit einem nicht damit verbundenen Reflektor zur Verbesserung des Antennengewinns. Bild 2 zeigt die Antenne und deren Richt-charakteristik. Bild 3 zeigt den Eingangsreflexionsfaktor (S11) über den vorgesehenen Arbeits-frequenzbereich.

EmpfängerarchitekturDer Empfänger basiert auf einer I/Q-Direktwandler-Architektur mit analytischer Basisband-Signalextraktion. Er besteht aus den folgenden Funktions-blöcken: Antenne, Eingangs-bandpassfilter, LNA (Low Noise Amplifier); je zwei Mischer (angesteuert mit Quadratur-LO-Signalen), Basisband-Tiefpass-filter, Verstärker und Quadra-

Entwurf, Optimierung und Fertigung eines Ultra-Breitband-Empfängers

Alessio Cacciatori Entwicklungsingenieur

Cover Sistemi Srl www.ni.com

Bild 1

Bild 2. UWB-Antenne und deren Richtcharakteristik.

Die vorliegende Fallstudie gibt einen Überblick über den Ent-wurf der HF-Schaltung und des Leiterplatten-Layouts eines Ultra-Breitband-HF-Empfän-gers. Äußerste Sorgfalt beim Design und ein perfektes Lei-terplattenlayout führten dazu, dass bereits der erste Prototyp alle Spezifikationen erfüllte. Die Design-Herausforderung bestand darin, den kompletten HF-Emp-fänger – von der Antenne bis zur Digitalschnittstelle – in einem einzigen Durchgang zu entwer-fen. Der Design-Erfolg war nicht zuletzt der Tatsache zu verdan-ken, dass der gesamte Entwick-lungsprozess mithilfe leistungs-fähiger Schaltungsdesign-Soft-ware innerhalb einer einzigen, integrierten Entwicklungsumge-bung, NI AWR Design Environ-ment Microwave Office, durch-geführt wurde.Die komplette Entwicklung des Ultra-Breitband-HF-Empfän-gers – vom Start bis zum ferti-gen Prototypen (siehe Bild 1) –

hf-praxis 2/2016 19

Design

turdetektoren; ausgangsseitiger A/D-Wandler mit nachgeschal-teter digitaler Signalverarbei-tung.

Low Noise Amplifier

Das LNA-Design einschließlich Bias-Tee zur DC-Stromversor-gung der aktiven Bauteile wurde mithilfe des AXIEM 3D Planar EM Simulators entwickelt. Der Verstärkerkern und das HF-Fil-ter wurden

co-designed, mit dem Ziel, in einem einzigen Durchgang die geforderten Werte für Außer-band-Unterdrückung, Verstär-kung und Rauschzahl zu errei-chen. Bild 4 zeigt das Nicht-linear-Verhalten des LNA bei

Ansteuerung mit realen Signal-daten aus Messungen.

MischerZur I/Q-Abwärtsmischung wird ein handelsüblicher Breitband-mischer verwendet. Verteilte Eingangsfilter verleihen dieser Stufe die gewünschten Eigen-schaften. Bild 5 zeigt eine EM-Simulation (AXIEM) des I/Q-Abwärtsmischers.

Simulation / Validierung der gesamten SignalketteDie komplette Signalkette wurde auf der Post-Layout-Ebene simu-liert, wobei für jeden Block das entsprechende AXIEM-Modell verwendet wurde (hierarchische

Bild 3: Eingangsreflexionsfaktor (S11) der Antenne über den UWB-Frequenzbereich.

Bild 4: Nichtlinear-Verhalten des LNA bei Ansteuerung mit realen Signaldaten.

©2014 National Instruments. All rights reserved. Analog Offi ce, AXIEM, AWR, Microwave Offi ce, National Instruments, NI, and ni.com are trademarks of National Instruments. Other product and company names listed are trademarks or trade names of their respective companies.

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20 hf-praxis 2/2016

Design

Extraktion). Die Simulation erfolgte in zwei verschiedenen Domänen (RF/ZIF, HF/Null-ZF) mit einer sehr großen Anzahl von Harmonischen – was bei der Simulation von UWB-Signalen unabdingbar ist. Der komplette Empfänger bis hin zum A/D-Wandler wurde außerdem mittels Multi-Rate Harmonic Balance (MRHB) simuliert. Für diese MRHB-Simulationen wurden reale Signaldaten aus Mess-ungen an Sendern importiert. Bild 6 zeigt die Ergebnisse der Evaluierung des Nichtlinear-Signal/Rauschabstands (SNR, Signal-to-Noise Ratio) über der Eingangsleistung.

Formale Prüfung, Freigabe und Produkti-onsphaseDie komplette Leiterplatte (sechs Metallisierungsebenen) wurde in Microwave Office entwickelt – der gesamte Design- und Simu-lationsablaufs stützte sich auf Tools aus der NI AWR Design Environment. Die sich anschlie-ßende Produktionsvorbereitung umfasste die folgenden Schritte:

Design Rule Check (DRC):

Werden die Design-Richtlinien des Leiterplattenherstellers ein-gehalten?

Layout vs. Schematic (LVS):

Ist das Layout mit dem Schalt-bild konsistent?

Erzeugung der Produktions-daten:• Gerber• Validierungsdaten für die Frei-

gabe von Produktionsschritten durch den Kunden

• Materialliste (BOM, Bill of Materials)

• Bestückungsplan (Pick & place)

Es wurde in Betracht gezogen, für die Leiterplattenfertigung das Schaltbild und das Layout noch einmal mit einem anderen EDA-Tool zu überarbeiten. Dieser zusätzliche Arbeitsschritt wäre jedoch zeitaufwändig gewesen. Unter Umständen fallen dabei auch zusätzliche Lizenzierungs-kosten an, falls das betreffende Tool nicht bereits vorhanden ist. Außerdem können sich beim Export/Import der Layout-Daten zwischen den Tools Fehler ein-schleichen.Der DRC war schnell erledigt. Es mussten lediglich Layout-Regeln auf der Basis der vom Leiterplattenhersteller vorgege-benen Spezifikationen für fol-gende Eigenschaften definiert werden:• Minimale Leiterbahnbreite /

minimaler Leiterbahnabstand• Höhe/Durchmesser-Verhältnis

und Bedeckung von Durch-kontaktierungen

• Mindestabmessungen von Lötmasken-Aussparungen im Bereich von Leiterbahnen

• Lotpaste

Layout vs. Schematic – Die LVS-Analyse stellte sicher, dass alle Layer angeschlossen und korrekt über Durchkontaktie-rungen miteinander verbunden waren und dass die Lötmasken für die Ober- und Unterseite der Leiterplatte die nötigen Ausspa-rungen für die Bauteilanschlüsse aufwiesen.Produktions-Files: Gerber/Drill – Gerber- und Excellon Drill-Files wurden extrahiert und dem Leiterplattenhersteller zur Produktion übergeben.Materialliste / Bestückungs-plan (Pick & Place) – Bei einer kleinen Leiterplatte mit nur wenigen Bauteilen könnte man die Materialliste und den Bestückungsplan leicht von Hand erstellen. In diesem Fall handelte es sich jedoch um eine Leiterplatte mit über 500 Bautei-len. Das Layout an ein anderes, auf diese Aufgaben spezialisier-tes Tool zu exportieren, ist mit dem Risiko von Inkompatibi-litäten zwischen den Dateifor-maten behaftet. Die Material-liste und der Bestückungsplan wurden deshalb mithilfe eines selbst geschriebenen Micro-wave-Office-Scripts erstellt. Die Pick-and-place-Ausgabedatei enthielt folgende Daten:• RefDes (eindeutige Produkt-

ID)• Bauteil-ID (von AWR Ven-

dor Libraries) für Material-beschaffung

• Bibliothek

• X-Koordinate relativ zum Lei-terplattenursprung

• Y-Koordinate relativ zum Lei-terplattenursprung

• Rotation (Grad)

• Montageebene

Zusammenfassung

Die vorliegende Fallstudie beschreibt die Entwicklung eines kompletten Ultra-Breitband-HF-Empfängers – von der Antenne bis zum A/D-Wandler-Eingang – innerhalb der Entwicklungsum-gebung NI AWR Design Envi-ronment. Für alle Phasen, vom Schaltungsentwurf über Layout, EM-Simulation (AXIEM) und Harmonic-Balance-Simulation bis zum Leiterplatten-Design wurden ausschließlich Tools aus der AWR Design Environment verwendet. Die Entwicklungs-umgebung stellt keine Tools für die Erstellung von Mate-riallisten und Pick-and-place-Spezifikationen bereit. Mithilfe des Scripting-Tools von Micro-wave Office konnten jedoch auch diese Aufgaben schnell und einfach erledigt werden, ohne die Entwicklungsumgebung zu verlassen. Die Durchführung des gesamten Entwicklungs-prozesses auf einer einzigen, integrierten Design-Plattform, äußerste Sorgfalt beim Design und ein minutiöses Leiterplat-tenlayout führten zu einem auf Anhieb fehlerfreien Prototypen.

Bild 5: Verstärkungsfrequenzgang der EM-Simulation des kompletten Layouts im Vergleich zur Schaltungssimulation.

Bild 6: Ergebnisse der Nichtlinear-Evaluierung des SNR über der Eingangsleistung.

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22 hf-praxis 2/2016

Antennen

Zu den wichtigsten System-komponenten bei DGPS- und RTK-Anwendungen zählen nicht nur die Datenfunkmodule, son-dern auch optimal abgestimmte Antennen – schließlich ermög-lichen sie beim Empfangen und Senden der Korrekturdaten eine deutlich höhere Reichweite. Der deutsche Satel-Exklusivpartner Welotec hat eine breite Auswahl von Antennen im Angebot.

Besonders in schlecht erschlos-senen Gegenden ist ein zuver-lässiger und weitreichender Empfang von Korrekturdaten mittels VHF-und UHF-Empfän-gern maßgeblich. Die robusten und hochsensitiven Modems von Satel sind mit einer Emp-findlichkeit von -119 dBm und möglichen Sendeleistungen von bis zu 35 W sehr gut für diese Herausforderung gerü-stet. Zusätzlich lassen sich durch die richtigen Antennen an der GNSS-Basisstation bzw. dem Rover signifikante Reichweiten-vorteile erzielen. Welotecs Aus-wahl umfasst Antennen für einen Frequenzbereich von 68 MHz

bis 6 GHz, Indoor- und Outdoor-Anwendungen, MIMO-Techno-logie sowie Antennen mit einem Betriebstemperaturbereich von -40 bis +80 °C für den Einsatz in rauen Umgebungen.

Aufgrund der großen möglichen Reichweiten wird in Deutschland der VHF-Bereich gerne genutzt – besonders im ländlichen Raum.

Hier bieten sich omnidirektio-nale oder gerichtete Antennen an der Basis sowie rundstrah-lende Empfangsantennen an den Rovern an. Die an Land im VHF-Bereich üblicherweise eingesetz-ten Basisstationsantennen sind <2 m lang, die Rover-Antennen weisen Längen von <1 m auf. In Deutschland ist die maxi-mal abgestrahlte Sendeleistung

für DGPS- bzw. RTK-Signale im VHF-Band auf 6 W ERP begrenzt, somit sind Reichwei-ten von bis zu 20 km im Radius möglich. Eine typische Antenne für diesen Einsatzbereich ist das bei Welotec erhältliche Modell CA160Y+. Der Reichweitenvor-teil von VHF-Frequenzen hebt sich aber besonders in urbanen Gegenden aufgrund eines anti-proportional zur Frequenz anstei-genden Noise-Pegels auf. Daher kommen in urbanen Räumen die EASy-Modems von Satel für den UHF-Bereich (330...473 MHz & 869 MHz) zum Einsatz. Der Anwender profitiert von einer stabilen und zuverlässigen Da-tenübertragung mit deutlich kleineren Antennen (16...33 cm). Das spart Packmaß und Gewicht – trotzdem ergeben sich zum Beispiel mit dem Satelline Easy Pro 35W Modem beachtliche Reichweiten von bis zu 35 km. In Deutschland lassen sich auf-grund der Sendeleistungsbegren-zung von 5 W ERP für DGPS- und RTK-Signale immer noch Sendereichweiten von 10 bis 15 km erzielen. Optimal für diesen Bereich geeignet sind Anten-nen der Baureihe PCTP430 für den Rover bzw. der Baureihe CA450C2 für die Basis.

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Größere Reichweiten erzielen mit UHF- und VHF-Antennen

Die robusten und hochsensitiven Modems von Satel sorgen für eine hohe Reichweite, die sich mit den richtigen Antennen jedoch noch maßgeblich verbessern lässt

Die Antenne CAY+ ist eine Lösung für besondere Fälle, wobei sich DGPS- bzw. RTK-Signale besonders gut übertragen lassen

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24 hf-praxis 2/2016

Unerwünschte Basisbandsignale können auch durch die Nicht-linearität zweiter Ordnung des Empfängers generiert werden. Ein Ton auf einer beliebigen Frequenz, der in den Empfän-ger gelangt, verursacht einen Anstieg des DC-Offsets in den Basisband-Schaltungen. Deshalb sorgt der LTM9004 für Gleich-stromoffsetkorrektur direkt hin-ter dem I/Q-Demodulator. Die direkte Eliminierung des DC-Offsets ist jedoch sehr proble-matisch. Die notwendige Ver-stärkung der Basisbandstufen

vergrößert nämlich den Offset, da sich ihr Frequenzbereich bis DC erstreckt.

Die Arbeitsweise des Mischers

Das RF-Signal wird an die Ein-gänge der HF-Transconduc-tance-Verstärker gelegt und dann in I/Q-Basisbandsignale demo-duliert. Dazu werden Quadra-tur-LO-Signale verwendet, die intern mit Präzisions-Phasen-schiebern aus einem externen LO-Signal erzeugt werden. An

den RF- und LO-Eingängen sind Breitbandtransformatoren integriert, um unsymmetrische Signalanschlüsse zu ermögli-chen. Im hohen Frequenzband (1,5 GHz bis 2,7 GHz) sind sowohl die RF- als auch die LO-Anschlüsse intern an 50 Ohm angepasst. Daher werden keine externen Anpassungskompo-nenten benötigt. Für die nieder-frequenteren Bänder (700 MHz bis 1,5 GHz) kann ein einfaches Netzwerk mit Serien- und/oder Shunt-Kondensatoren zur Impe-danz-Anpassung vorgesehen werden. Die Phasenbeziehung zwischen den I- und Q-Signalen ist konstant. Wenn die LO-Fre-quenz größer oder kleiner als die RF-Frequenz ist, haben die Ausgangssignale des Q-Kanals eine Phasenverschiebung von +90° oder – 90° gegenüber dem I-Kanal.

Verstärker

Jeder Kanal des LTM9004 besteht aus zwei Stufen mit gleichstromgekoppelten, rausch- und verzerrungsarmen, voll-ständig differentiell arbeiten-den Op-Amps/ADC-Treibern. Jede Stufe implementiert - mit

Unter Verwendung des Datenblatts:

„LTM9004 - 14 –Bit Direct Conversion Receiver

Subsystem“ Linear Technology

www.linear.com

14-Bit-Empfänger-Subsystem für Direktmischung

Bild 1: Typisches Anwendungsbeispiel mit dem LTM9004

Produkt-Portrait

Der LTM9004 von Linear Tech-nology ist ein 14-Bit-Empfänger-Subsystem für direkte Umwand-lung, das für den Einsatz als Empfänger hoher Linearität z.B. in der Wireless-Infrastruktur bis zu Eingangsfrequenzen von 2,7 GHz konzipiert wurde. Es han-delt sich hier um einen inte-grierten µModul-Empfänger, der mit „System-in-a-package“-Technologie (SIP) einen Dual-14-Bit-A/D-Wandler mit hoher Geschwindigkeit, Tiefpassfilter, zwei rauscharme Differenzver-stärker je Kanal mit konstanter Verstärkung und einen I/Q-Demodulator mit DC-Offset-Einstellung auf einem Chip vereint.Die direkte Umwandlungsar-chitektur bietet gegenüber dem traditionellen Superhet mehrere Vorteile. Sie reduziert die Anfor-derungen an die HF-Eingangs-Filterung, da diese Architek-tur gegenüber Signalen auf der Spiegelfrequenz unempfindlich ist. Die HF-Bandpässe müssen lediglich starke Außerband-Signale ausreichend unterdrü-cken, damit sie das Front-end nicht überlasten. Die Direkt-umsetzung macht zudem ZF-Verstärker und Bandpass-Filter überflüssig, da das HF-Ein-gangssignal direkt ins Basisband heruntergemischt wird.Direkte Umsetzung hat natürlich auch ihre eigenen Implementie-rungsprobleme. Da das emp-fangene Signal und der LO die gleiche Frequenz haben, kann es sehr leicht zu LO-Abstrahlungen über die eigene Antenne kom-men, die eventuell Regulierungs-Standards verletzen.

hf-praxis 2/2016

einem schnellen hochwertigen Operations-verstärker und passiven Präzisionskompo-nenten - ein 2-poliges aktives Tiefpassfil-ter. Der Tiefpass kann für verschiedene Grenzfrequenzen konfiguriert werden. Der LTM9004-AA implementiert zum Beispiel einen für 1,92 MHz entworfenen Tiefpass.

HF-EingangBild 3 zeigt den RF-Eingang des Mischers, der aus einem integrierten Transformator und Transkonduktanz-Verstärkern hoher Linearität besteht. Die Primärseite des Transformators ist mit dem RF-Eingangs-

Bild 3: HF-Eingangsschaltung

Bild 4: Rückflussdämpfung des HF-Eingangs über der Frequenz

Bild 2: Funktionelles Blockdiagramm eines Kanals

Produkt-Portrait

25

26 hf-praxis 2/2016

Produkt-Portrait

Pin verbunden, die Sekundär-seite an die Differenzeingänge des Transkonduktanzverstärkers angeschlossen. Unter keinen Umständen sollte eine externe Gleichspannung an den RF-Pin gelegt werden. Gleichstrom, der in die Primärseite des inte-grierten Transformators fließt, kann Schaden verursachen. Ein Serien-DC-Blockkondensator sollte daher auf jeden Fall vor-gesehen werden.

Der HF-Eingang ist über einen weiten Frequenzbereich von 1,5 bis 2,7 GHz angepasst, wobei die Eingangs-Rückflussdämp-fung typisch besser als 10 dB ist. Beim Betrieb auf niedrigeren Frequenzen kann die Rückfluss-dämpfung mit dem in Bild 3 gezeigten Netzwerk verbessert werden. C10 und C11 können für optimale Eingangsanpassung

ausgewählt werden, wie Bild 4 zeigt. Das Anpasselement C11 lässt sich dann auch als Serien-DC-Block nutzen.

LO-EingangDie LO-Eingabeschnittstelle des Mischers zeigt Bild 5. Die Primärseite des Transformators ist mit dem LO-Eingangs-Pin verbunden, die Sekundärseite mit den Differenzeingängen des LO-Quadratur-Generators. Unter keinen Umständen darf Gleich-spannung an den Eingangs-Pin geraten. Zur AC-Kopplung sollte daher ein Serienkondensator vorgesehen werden, der die DC-Spannung abblockt.

Der LO-Eingang ist intern über einen breiten Übertragungsbe-reich von 1,5 GHz bis 2,7 GHz angepasst, wobei die Rückfluss-

dämpfung normalerweise besser als 10 dB ist. Für diesen Bereich ist daher kein externes Netz-werk erforderlich. Beim Betrieb auf einer niedrigeren Frequenz kann die Eingangs-Rückfluss-

dämpfung mit dem in Bild 6 gezeigten Netzwerk verbessert werden. Der Serienkondensator C13 kann dabei auch die Auf-gabe des DC-Abblockkonden-sators übernehmen.

Bild 5: LO-Eingangs-Interface

Bild 6: Rückflussdämpfung über der Frequenz

Integrierter Dual-14-Bit-High-Speed-ADC, Tiefpassfilter, Differenzverstärkerstufen und I/Q-DemodulatorTiefpassfilter für jeden ADC-Kanal: 1,92 MHz (LTM9004-AA) 4,42 MHz (LTM9004-AB) 9,42 MHz (LTM9004-AC) 20 MHz (LTM9004-AD)HF-Eingangsbereich: 0,7 GHz bis 2,7 GHzUnsymmetrische 50-Ohm-HF- und LO-PortsI/Q-Verstärkungsabweichung: 0,2 dB typischI/Q-Phasenabweichung: 1,5° typisch

Einstellbare Demodulator-DC-OffsetsSNR: 76 dB/1,92 MHz (LTM9004-AA)SFDR: 63,5 dB (LTM9004-AA)Clock-TaktstabilisatorLow Power: 1,83 WShutdown- und Nap-ModesGehäuse: LGA 15 mm x 22 mm

AnwendungenTelekommunikationDirektumwandlungs-Emp-fängerZellulare Basisstationen

Technische Daten des LTM9004

Der LTM9004 kann zusammen mit einem RF-Front-end zum Aufbau eines kompletten UMTS-Uplink-Empfängers verwen-det werden. Das RF-Front-end besteht aus einem Diplexer sowie einem oder mehreren LNAs und Bandpassfiltern. Ein solches Front-end erreicht folgende typischen Leistungsdaten:RX-Frequenzbereich: 1920-1980 MHzHF-Verstärkung: maximal 15 dBAGC-Bereich: 20 dBRauschzahl: 1,6 dBIIP2: 50 dBmIIP3: 0 dBmP1dB: -9,5 dBmUnterdrückung bei 20 MHz: 2 dBUnterdrückung im TX-Band: 95 dBDie Empfindlichkeit ist eine primäre Überlegung beim Design dieses Empfängers. Erforderlich ist ein Wert von <=-111 dBm für ein Eingangs-SNR von -19,8 dB/5 MHz. Das bedeu-tet, dass der effektive Rauschflur am Empfängereingang bei <=-158,2 dBm/Hz liegen muss. Bei dem vorhandenen effek-tiven Rauschbeitrag des RF-Frontends darf das maximal zuläs-sige Rauschen aufgrund des LTM9004 -142,2 dBm/Hz betra-gen. Das typische Eingangsrauschen des LTM9004 wird mit 148,3 dBm/Hz angegeben, was zu einer berechneten System-Empfindlichkeit von -116,7 dBm führt.

UMTS-Uplink FDD-System

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28 hf-praxis 2/2016

Quarze und Oszillatoren

Neben einem nicht sorgfältig genug ausgelegten Rückkopp-lungspfad kann ein schneller Operationsverstärker durch ver-schiedene Arten von ungünstigen Belastungen wie auch durch eine unzureichend gestützte Betriebs-spannung zur Selbstoszillation verleitet werden.

Zu den Lastverhältnissen

Wie die Rückkopplungskapa-zität die Phase Margin herab-setzen kann, so kann das auch die Lastkapazität. Bild 11 zeigt die Impedanz des LTC6268-Ausgangs über der Frequenz bei drei eingestellten Betriebs-verstärkungen. Wichtig hierbei: Die Unity-Gain-Ausgangsim-pedanz ist geringer als bei den höheren Verstärkungen. Dies ist eine Folge davon, dass die gesamte Ausgangsspannung rückgeführt wird. Der Grad der Rückkopplung bestimmt theo-retisch direkt die Ausgangsim-pedanz. Daher ist im mittleren Bereich die Impedanz bei einer

Spannungsverstärkung von 10 (100) auch zehnmal (hun-dertmal) höher als die Output Impedance bei Einsverstärkung. Gewissermaßen nur ein Zehntel (Hundertstel) der Leerlaufver-stärkung kann genutzt werden, um die Ausgangsimpedanz zu senken. Diese beträgt bei offener Schleife (Open-Loop, Leerlauf, keine Rückopplung) hier etwa 30 Ohm, sodass bei einer Span-nungsverstärkung von 10 wie auch 100 im hohen Frequenzbe-reich diese 30 Ohm auch erreicht werden, da die Leerlaufverstär-kung hier bereits stark abgefal-len ist. Besonders deutlich sieht man das natürlich bei der Ver-stärkung 100. Hier liegt zwi-schen 10 und 100 MHz keine ausreichend hohe Schleifenver-stärkung (Leerlaufverstärkung minus Betriebsverstärkung auf der selben Frequenz) mehr vor, um die Open-Loop-Ausgang-simpedanz zu senken.

Im Zusammenspiel mit der Aus-gangsimpedanz führen kapazi-tive Lasten zu einem Phasen- und Amplitudenversatz. Ange-nommen, eine 50-pF-Last wirkt mit 30 Ohm Ausgangsimpedanz zusammen, so entsteht ein Pol auf 106 MHz, wo die Phasen um -45° gedreht hat und die Span-nung um 3 dB niedriger liegt. Auf dieser Frequency bewirkt der Verstärker selbst eine Phasendre-hung von -295° und eine Verstär-kung von 10 dB. Angenommen,

es liegt eine Unity-Gain-Rück-kopplung vor, dann ist Oszilla-tion noch nicht zu befürchten, denn die Phase ist noch nicht um 360° (auf 106 MHz) gedreht. Auf 150 MHz jedoch hat der Ver-stärker selbst -305° Versatz und 5 dB Gain. Die entsprechende Ausgangs-Polstelle hat einen Phasenversatz von

-arc tan (150 MHz/106 MHz) = -55°

und eine Verstärkung von

1

1 150106

0 5772

+

=MHzMHz

,

entsprechend -4,8 dB. Mit den Werten des Verstärkers zusam-men erhält man -360° Versatz und 0,2 dB Verstärkung und daher wieder einen Oszillator. 50 pF sind aber die minimale Last-kapazität, welche den LTC6268 zum Oszillieren bringt.

Der meistbenutzte Weg, um den Einfluss des kapazitiven Anteils einer Last auf den Verstärker zu senken, besteht darin, der gesamten Last einen kleinen Widerstand in Reihe zu legen. Die Rückkopplung bleibt dabei direkt am Verstärkerausgang. Widerstandswerte von 10 bis 50 Ohm limitieren den Pha-senversatz und schützen so den Op Amp vor zu geringen kapa-zitiven Impedanzen bei hohen Frequenzen bzw. bei hohen Geschwindigkeiten.

Ein Fehlverhalten, auch bei DC und niedrigen Frequenzen, entsteht durch den resistiven Aspekt der Last, ein limitierter Frequenzgang ist die Folge kapazitiver Lastanteile, und eine Signalverzerrung entsteht dann, wenn die Lastkapazität spannungsabhängig ist. Oszil-lation aufgrund zu hoher Last-kapazität kann oft unterbunden werden, indem man die Clo-sed-Loop-Verstärkung erhöht. Dann wirkt der Rückkopplungs-

Quelle: Does Your Op Amp Oscillate?

Barry Harvey, Staff Design Engineer, Linear Technology

Corp. Application Note 148,

September 2014 www.linear.com

frei übersetzt von FS

Oszilliert Ihr schneller Operationsverstärker? Teil 2

Bild 11: Ausgangsimpedanz des LTC6268 über der Frequenz

Die Entwickler von ana-logen Schaltungen mit

HF-Operationsverstär-kern haben oft große

Schwierigkeiten damit, diese schwingsicher

zu machen. Nach der Erläuterung der Ursa-chen in Teil 1 gibt die-ser abschließende Teil praktische Tipps zur

Vermeidung von Oszil-lation und zur Erhö-hung der Stabilität.

hf-praxis 2/2016 29

Quarze und Oszillatoren

Spannungsteiler wie bei gerin-gen Frequenzen auch noch auf Frequenzen, wo die Phase in der Schleife um 360° gedreht wurde. Wenn der LTC6268 zum Beispiel mit einer Closed-Loop Gain von 10 läuft, dann hat der Op Amp eine Verstärkung von of 10 V/V oder 20 dB auf 40 MHz, wo der Phasenversatz 285° beträgt. Um Oszillation zu erreichen, wird eine Ausgangs-Polstelle benö-tigt, welche zusätzliche 75° ver-ursacht. Diese liegt gemäß-75° = -arc tan (40 MHz/fpole)bei fpole = 10,6 MHz. Diese Polfrequenz entsteht durch eine Lastkapazität von 500 pF bei 30 Ohm Output Impedance. Die Verstärkung an diesem Output Pole beträgt:

1

1 4010 6

0 0262

+

=MHzMHz,

,

Mit einem Open-Loop Gain von 10 und ohne Last ware die Ver-stärkung 10 x 0,026 = 0,26 auf der Oszillationsfrequenz, sodass

in diesem Falle keine Selbster-regung auftritt, jedenfalls nicht hervorgerufen durch eine ein-fache Polstelle. Somit wurde eine von 50 auf 500 pF erhöhte Lastkapazität ermöglicht, indem lediglich die Betriebsverstär-kung (Closed-Loop Gain) erhöht wurde.

Fehlabgeschlossene Übertra-gungsleitungen sind ebenfalls sehr schlechte Lasten, da sie von mehreren Faktoren abhän-gige Impedanz- und Phasenver-hältnisse am Op-Amp-Ausgang hervorrufen. Betrachten Sie dazu das Aufmacherbild. Es zeigt den Impedanzverlauf eines leerlau-fenden Koaxialkabels. Wenn Ihr Verstärker das Kabel auch sicher bei geringen Frequenzen betreiben kann, so kann es den-noch auf höheren Frequenzen zur Oszillation kommen, da die Phase Margin nicht mehr ausrei-cht. Falls das Kabel auch unbela-stet betrieben werden muss, dann kann ein in Serie vorgeschalteter Back-Match-Widerstand die

Impedanzvariationen, welche der Op Amp sieht, reduzieren.

Der Back-Match-Widerstand nimmt auch reflektierte Lei-stung auf, sodass der Verstär-ker bei entsprechender Phasen-lage entlastet wird. Von Nach-teil wäre allerdings, wenn der Back-Match-Widerstand die Anpassung am Op Amp ungün-stig verändern würde. Dann wäre die Rückreflexion größer.

Bild 12 zeigt ein etwas erwei-tertes Ersatzschaltbild des Aus-gangs eines schnellen Op Amps. ROUT repräsentiert dabei z.B. die genannten 30 Ohm für den LTC6268, und nun kommt LOUT hinzu. Diese Induktivität setzt sich aus einer physikalischen Impedanz und einem elektro-nischen Equivalent einer Indukti-vität zusammen. Der erste Anteil entsteht durch das Gehäuse und Verbindungen, man sollte für diese chipexterne Induktivität bis zu 5 oder 15 nH kalkulieren. Je kleiner das Gehäuse, umso gerin-ger ist sie. Die elektronisch gene-rierte Induktivität liegt meist im

Bereich 20 bis 70 nH, besonders bei Bipolar-Ausgängen.

Das Unschöne daran ist, dass LOUT mit CL eine Serienreso-nanz hat, sodass auf dieser Fre-quenz eine minimale Impedanz entsteht. In diesem Fall kann es einen besonders großen Phasen-versatz geben, sodass Oszillation zu befürchten ist. Beispielsweise sei LOUT = 60 nH und CL = 50 pF. Das ergibt nach der bekannten Thomsonschen Gleichung Reso-nanz auf 92 MHz, also voll im Arbeitsbereich des LTC6268. Diese resonante Last kann nicht nur einen hohen Ausgangsstrom hervorrufen, sondern auch recht verschiedene Phasenverhältnisse rund um die Resonanzfrequenz bewirken. Bedauerlicherweise findet man LOUT nicht im Daten-blatt, aber man kann die dadurch hervorgerufenen Effekte in der Impedanzdarstellung bei offener Schleife sehen. Generell sind diese Effekte bei Verstärkern mit Transitfrequenzen bis etwa 50 MHz nicht von Bedeutung.

Wie man ihnen bei Op Amps mit deutlich höherem Verstärkungs-Bandbreite-Produkt (GBF, Transitfrequenz) beikommen kann, zeigt Bild 13. RSNUB und CSNUB stellen das dar, was man Snubber oder Boucherot-Glied nennt. Seine Aufgabe besteht darin, die Gesamtgüte auf der Resonanzfrequenz herabzuset-zen, möglichst auf etwa 1. RSNUB wird generell mit dem Betrag der Reaktanz von CL auf der Resonanzfrequenz bemessen. In diesem Beispiel beträgt sie

Bild 12 (links): Die Ausgangsimpedanz mit induktiven Anteil, Bild 13 (rechts): Snubber am Ausgang

30 hf-praxis 2/2016

Quarze und Oszillatoren

-j35 Ohm. CSNUB wird so bemes-sen, dass RSNUB voll auf der Aus-gangs-Resonanzfrequenz wirken kann. Seine Reaktanz muss also viel kleiner als die von CL sein bzw. seine Kapazität viel höher (Richtwert CSNUB = 10 x CL). CSNUB sollte auch nicht zu klein sein, damit der Verstärker auf mittleren und geringen Fre-quenzen nicht unnötig belastet wird. Dann müsste man Einbu-ßen bei Verstärkung, Flatness und Closed-Loop-Bandbreite hinnehmen. Allgemein ist der Snubber hilfreich, um reaktive Lasten zu „zähmen”, aber oft wird man nicht umhinkommen, ihn experimentell zu optimieren.

Der invertierende Eingang eines Current-Feedback Amplifiers ist bekanntlich sehr niederohmig – und damit vergleichbar mit dem Ausgang in Bild 12. Auch auf diesem Wege ist also Oszillation möglich, wobei seine Eingangs-kapazität CPAR noch eine Rolle spielt. Diese hat einen internen und einen externen Ansteil, wel-chen man möglichst minimieren sollte. Allerdings ist ein Snubber an dieser Stelle nicht sinnvoll, da er die Betriebsverstärkung (Closed-Loop Gain) über der Frequenz ungünstig beeinflus-sen würden.

Viele Verstärker zeigen bei hohen Frequenzen ein beson-

ders auffälliges Verhalten der Eingangsimpedanz. Dies trifft ganz besonders auf Typen mit zwei Eingangstransistoren in Serie (Darlington-Schaltung) zu. Viele Verstärker haben auch ein npn/pnp-Transistorpaar im Eingang, welches sich ähnlich wie eine Darlington-Schaltung über der Frequenz verhält. Dabei gibt es Frequenzen, generell deutlich unter der GBF, wo der reelle Anteil an der Eingang-simpedanz negativ wird. Eine Quelle mit induktiver Impe-danz kann dabei eine Resonanz mit der Eingangs- und mit der Board-Kapazität erzeugen, und der negative Realteil regt dann die Oszillation an. Wenn dann noch ein fehlabgeschlossenes Kabel ins Spiel kommt, so ist Oszillation auch auf mehreren anderen Frequenzen möglich. Man achte grundsätzlich auf den guten Abschluss eines Kabels am Eingang eines schnellen Opera-tionsverstärkers.

Zur StromversorgungDie dritte Ursache für uner-wünschte Oszillation ist der Betriebsspannungs-Bypass. Bild 14 zeigt dazu die prinzipielle Gestaltung des Ausgangs vie-ler schneller Op Amps. LVS+ und LVS- sind unvermeidbare Seri-eninduktivitäten des Gehäuses und der Verbindung zur Last.

Eigentlich müsste man auch beim Bypass-Kondensator eine Ersatzinduktivität einzeich-nen, denn auch dieser ist etwas induktiv. Man darf für LVS+ und LVS- je 3 bis 10 nH annehmen bzw. 12 bis 3,8 Ohm bei 200 MHz. Immer dann, wenn einer der Ausgangstransistoren einen hohen hochfrequenten Strom zieht, entsteht ein Spannungs-abfall an der Ersatzimpedanz. Bei 5 Ohm und 100 mA sind es z.B. 500 mV.Der „Rest” des Verstärkers benö-tigt einen vergleichsweise gerin-gen Strom. In Bild 15 ist das Power Supply Rejection Ratio (PSRR, Betriebsspannungs-Unterdrückung) über der Fre-quenz für den LTC6268 aufgetra-gen. Ist also einer Betriebsspan-nung z.B. eine Wechselspannung von 10 MHz überlagert, so wird diese mit weniger als 40 dB unterdrückt. Die PSRR fällt mit 1/f infolge der Frequenzkom-pensation, stoppt aber nicht bei 0 dB (ca. 130 MHz), sondern fällt noch weiter bis -15 dB bei etwa 200 MHz. Ein solches Signal auf der Betriebsspannung erscheint also verstärkt auf dem Pfad des Nutzsignals. In diesem Fall kann sich der Verstärker infolge der LVS-Induktivitäten, zur Selbstoszillation hochschau-keln. Das ist der Grund, warum die Versorgungsleitungen sorg-fältig abgeblockt werden müs-

sen. Grundsätzlich müssen die Bypass-Kondensatoren viel größer sein als jede mögliche Lastkapazität.

Wenn wir Frequenzen um 500 MHz annehmen, dann bedeu-ten 3 nH j31,4 Ohm und 10 nH j9,4 Ohm. Diese Werte sind hoch genug, damit der Ausgangstran-sistor allein anfängt zu oszillie-ren, unterstützt von den internen Reaktanzen, besonders bei grö-ßeren Ausgangsströmen, obwohl dann Transistor-Stromverstär-kung und -Bandbreite zurück-gehen. Besondere Vorsicht ist hier geboten, da die heutigen Halbleiter-Herstellungsprozesse geringste parasitäre Größen und somit hohe Bandbreiten ermög-lichen, und dies auch bei hohen Ausgangsströmen.

SchlussbemerkungenAbschließend ist festzustel-len, dass der Designer nicht umhin kommt, die parasitären Kapazitäten und Induktivitäten inner- und außerhalb des ICs zu beachten, und zwar praktisch an jedem Anschluss eines Op Amps. Weiterhin ist die Art der Last zu berücksichtigen.

Die Verstärker wurden so ent-wickelt, dass sie innerhalb einer normalen Umgebung stabil arbeiten. Jedoch erfordert jede Applikation ihre eigene Analyse.

Bild 15: Betriebsspannungs-Unterdrückung des LTC6268Bild 14: Parasitäre Induktivitäten in den Betriebsspannungs-Zuleitungen

hf-praxis 2/2016hf-praxis 2/2016 31

An Komponenten für den Einsatz in Luft- und

Raumfahrt werden höchste Anforderungen bezüglich

Qualität und Zuverlässigkeit gestellt. Die Bauteile müssen

äußeren Einflüssen wie Schock, Vibration, kosmischer

Strahlung, Temperatur usw. widerstehen.

Außerdem müssen sie bei kleinstmög-licher Bauweise einen größtmöglichen Funktionsumfang aufweisen. Gefordert wird ein Multitalent, sicher und robust – zusätzlich leicht und kompakt.

Diese Anforderungen wurden für die Entwicklung der Schalterserie 511H von

Telemeter zugrunde gelegt. Die Schal-ter verfügt über vier Anschlüsse, wobei immer jeweils zwei Schaltpositionen auf die beiden verbleibenden Kontakte umge-schaltet werden können – diese Schal-ter werden auch als „Transferschalter“ bezeichnet.

Gegenüber herkömmlichen Transferschal-tern mit zwei Umschaltpositionen besitzt der T-Schalter drei mögliche Schaltzu-stände. Hierdurch kann auf kleinstmög-lichem Raum und mit geringem Gewicht eine maximale Funktionsbandbreite dar-gestellt werden. Verwendet werden diese Schalter in verschiedenen internationa-len Satellitenprogrammen für Telekom-munikation, TV, Rundfunk, Meteorolo-gie sowie zur zivilen und militärischen Aufklärung.

■ Telemeter Electronic GmbH www.telemeter.info

Baugruppen und Module

Hochleistungs-T-Schalter für DC bis 4 GHz

Serie Freq. GHz VSWR (max.)

Isolation dB (min.)

Einfüge-dämpfung dB (max.)

Gewicht g (max.)

Anzahl Schalt-zyklen (min.)

Leistung W CW

511H 0,36 - 0,38 1,22:1 60 0,10 210 100.000 200511H 1,0 — 8,8 1,25:1 60 0,24 670 100.000 35511H 2,5 — 4,38 1,25 :1 60 0,20 195 100.000 140511H DC— 4 1,25:1 60 0,25 95 100.000 260

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HF- & MIKROWELLEN-MESSTECHNIK

Wireless- & MobilfunktesterZeit- & Frequenzstandards

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32 hf-praxis 2/2016

Microchip hat sich auf die nächste Generation

von Bluetooth Low Energy Lösungen

(LE) eingestellt und präsentiert mit den Typen IS1870 und IS1871 zwei neue

Bluetooth LE HF-ICs und mit dem BM70 ein

neues Modul.

Alle drei entsprechen der aktu-ellsten Bluetooth-4.2-Spezifika-tion, den weltweiten HF-Bestim-mungen und der Zertifikation der Bluetooth Special Interest Group (SIG). Damit erweitert Micro-chip sein bestehendes Blue-tooth-Portfolio. Es ist besonders für das Internet der Dinge und Bluetooth-Baken geeignet. Der Vorteil liegt im niedrigen Lei-stungsbedarf und der unproble-matischen Bluetooth-LE-Kon-nektivität.

Die neuen Bluetooth-LE-Komponentensind nicht nur mit einem zertifi-zierten Bluetooth- 4.2-Firmware-Stack ausgestattet, sondern bie-ten zudem eine zweieinhalbmal höhere Datenübertragungsrate und eine höhere Verbindungs-sicherheit mit hochsicherer Ver-schlüsselung. Die Daten wer-den über den Bluetooth-Link im Transparent-UART-Modus gesendet und empfangen, was

Microchip präsentiert nächste Bluetooth-Generation für Energiesparkonzepte

Bild 1: Microchip erweiterte seine Bluetooth-Produktpalette um zwei Bluetooth-4.2-konforme ICs (IS1870/IS1871) und ein Bluetooth-Modul (BM70)

Bild 2: System-Blockdiagramm auf Basis des IS1870

Bluetooth

hf-praxis 2/2016 33

die Integration beliebiger Prozes-soren oder Hunderter von PIC-Mikrocontrollern mit UART-Schnittstelle erleichtert. Das Modul unterstützt für Baken-Anwendungen den eigenstän-digen Betrieb ohne Host.

Das Leistungsprofildieser neuen Komponenten wurde auf niedrigsten Arbeits-strom für eine lange Batteriele-bensdauer optimiert, während der Formfaktor auf 4 mm x 4 mm für die HF-ICs und auf 15 mm x 12 mm für die Module verrin-gert wurde. Die Moduloptionen schließen behördliche HF-Zerti-fikate ein. Unzertifizierte Module (ungeschirmt/ohne Antenne) für kleinere und abgesetzte Anten-nen müssen sich einer HF-Zer-tifizierung mit dem Endprodukt unterziehen.

Microchips Bluetooth-LE-Modulewerden mit kompletter Hard-ware, Software und allen not-wendigen Zertifikaten ausge-liefert. Entwickler können ihre

„Microchip Bluetooth Qualified Design ID” (QDID) wirksam nutzen indem sie ihr Produkt

mit Bluetooth SIG auszeichnen. Die eingebetteten Bluetooth-Stack-Profile schließen GAP,

GATT, ATT, SMP und L2CAP sowie auch proprietäre Dienste für Transparent UART ein. Alle Module lassen sich mittels der windowsbasierten Werkzeuge von Microchip konfigurieren.

Daneben stellt Microchip für den Entwickler die BM70 Blue-tooth Low Energy PICtail/PIC-tail-Plus-Tochterplatine vor. Dieses neue Werkzeug dient der Codeentwicklung über die USB-Schnittstelle eines PCs oder in Verbindung mit den Mikrocon-troller-Entwicklungsplatinen von Microchip, wie der Explorer 16, der PIC18 Explorer und der Erweiterungsplatine PIC32 I/O.

Das Bluetooth LE HF-IC IS1870

in einem 48-poligen 6 mm x 6 mm QFN-Gehäuse unterge-bracht. Das 30-polige BM70 Bluetooth-LE-Modul mit oder ohne PCB-Antenne ist ab sofort erhältlich. Das IS1871 wird ab November in einem 32-poligen 4 mm x 4 mm QFN-Gehäuse verfügbar sein.

■ Microchip www.microchip.com

Funktionen und Eigenschaften

• Bluetooth-4.2-konforme Module und Soft-ware bieten Entwicklern außerordentliche Flexibilität bei energiesparenden Designs für das Internet der Dinge

• Firmware-Stack unterstützt bis zu zweiein-halbmal schnellere Datenübertragung und gibt Verbindungssicherheit

• 256 kByte embedded Flash Memory

• UART/SPI/I2C Interfaces werden unterstützt

• Integrierter Quarzoszillator erfordert exter-nen 32-MHz-Quarz

• unterstützt Temperatur-Sensor

• 4-Kanal-PWM-Support (IS1870, 1-Kanal PWM-Support bei IS1871

• 31 flexible GPIO-Pins beim IS1870, 16 PIO pins für IS1871-Konfiguration

• Niedriger Leistungsverbrauch

• Spitzenstrom: Tx 13 mA, RX 13 mA bei VBAT = 3,0 V

• Kompakte Abmesssungen: 4x4 mm 32QFN (1871) und 6x6 mm 48QFN (1870)

• Betrieb von Bluetooth-Baken ohne Host oder einfache Integration mit jeder MPU oder MCU mit UART-Schnittstelle

• Optimiertes Leistungsprofil und platzsparende Gehäusevarianten

• Zertifiziert für weltweite HF-Bestimmungen und Standards der Bluetooth Special Interest Group (SIG)

Arbeitsbedingungen• Betriebsspannung: 1,9 V bis 3,6 V • Betriebstemperatur: -20 °C bis 70 °C

HF- bzw. analoge Funktionen• Betrieb im ISM-Band von 2,402 bis 2,480 GHz• Kanäle 0 – 39• Empfänger-Empfindlichkeit: -90 dBm im

BLE-Mode• Senderleistung: +2 dBm max.• Signalstärkemonitor (RSSI)Applikationen• Internet of Things• Wearable Electronics, Fitness, Healthcare• Bezahlwesen• Suchservice• Hausautomation• Industrielle Anwendungen

IS1870/71 im Überblick:

Bild 2: System-Blockdiagramm auf Basis des IS1871

Bluetooth

34 hf-praxis 2/2016

Messtechnik

Oftmals geht es darum, den Wir-kungsgrad des HF-Leistungsver-stärkers zu verbessern, der einer der größten Stromverbraucher in einem Mobiltelefon ist. Eine weitere neue Herausforderung an Design und Test von Leistungs-verstärkern steht schon vor der Tür: Modulationsformate mit 160 MHz Bandbreite erfordern noch mehr Messbandbreite. Und natürlich sollen die Testzeiten immer weiter sinken, um den Durchsatz in der Produktion zu erhöhen.

Leistungsverstärker (PA, Power Amplifier) sind wesentliche Bau-gruppen in Mobilfunkgeräten – und sie arbeiten notwendiger-weise nichtlinear. Diese Nicht-linearität verbreitert aber das Spektrum, das dann Nachbar-kanäle stört und möglicherweise die Normwerte für Emissionen außerhalb des Nutzbands nicht einhält. Auch im Nutzband ver-ursacht Nichtlinearität Verzer-rungen, welche die Bitfehlerrate (BER) und den Datendurchsatz des Kommunikationssystems verschlechtern.

Bei neueren OFDM-Formaten ist der Scheitelfaktor der Aus-gangsleistung (PAPR, Peak to Average Power Ratio) größer als früher. Pegelspitzen, die den

Verstärker übersteuern, treten häufiger auf. Beides verschlech-tert die Einhaltung des Sollspek-trums, den Fehlervektor (EVM, Error Vektor Magnitude) und die Bitfehlerrate (BER, Bit Error Rate) des gesamten Signals. Manche Entwicklungsingeni-eure reagieren auf diese relativ seltenen Pegelspitzen dadurch, dass sie den Leistungsverstär-ker insgesamt niedriger aussteu-ern. Diese Methode ist aber aus Sicht des Wirkungsgrads eine Katastrophe: Derart angesteu-erte Leistungsverstärker leisten typischerweise nur noch 10% bei praktisch gleichem Strom-verbrauch, sie verschwenden somit praktisch 90% des Ver-sorgungsstroms.Heutige HF-Verstärker unter-stützen typischerweise mehrere Betriebsarten, Frequenzbereiche und Modulationsverfahren. Man braucht daher für solche Verstär-ker immer mehr Tests, mehrere tausend Tests sind nicht unge-wöhnlich. Mit neuen Verfahren wie etwa Scheitelfaktorreduk-tion (CFR, Crest Factor Red-uction), digitaler Vorverzerrung (DPD, Digital Pre-Distortion) und Leistungspegelsteuerung (ET, Envelope Tracking) kann man zwar die Leistung und den Wirkungsgrad des Verstärkers

verbessern, aber man braucht dann noch mehr und noch kom-pliziertere Tests, die in Entwick-lung und Produktion zusätzlich Zeit kosten. Wenn der Verstärker eine größere Bandbreite unter-stützt, erfordert eine DPD-Mes-sung eine bis zu fünfmal größere Bandbreite, bis zu 1 GHz und darüber hinaus. Das verkompli-ziert die Tests zusätzlich.

Die Entwicklung hin zu höherer Integration der HF-Leistungsver-stärker und der Frontend-Module (FEM) verbessert die Effizienz. Dazu unterstützt ein einziges Frontend-Modul mehr Fre-quenzbänder und Modulations-verfahren. Integriert man einen Modulator oder eine Stromver-sorgung, die dem Leistungspe-gel folgt, mit in das Frontend, spart man dadurch Bauvolumen im Mobilfunkgerät. Doch das erhöht wieder die Komplexität des Geräts, was dann wiederum mehr Tests erfordert. Das glei-che gilt beim Einbau von mehr Filter/Duplexerbänken, die eine breitere Palette von Frequenzbe-reichen unterstützen.

Zusammen mit einem Kunden, einem führenden Entwicklungs-team für HF-Leistungsverstär-ker, ist Keysight die wichtigsten Fragen beim Test angegangen

Die Kunden wollen bei ihren Mobilfunkgeräten

eine immer längere Akkulaufzeit und

einen höheren Datendurchsatz.

Entwicklungs- und Testingenieure müssen

daher immer neue Methoden finden, um

Linearität, Brandbreite und Wirkungsgrad von

Funkbaugruppen zu verbessern.

Schnellerer Test von HF-Leistungsverstärkern mit Keysights FPGA-basierten PXIe Measurement Accelerator

Michele Lupo Keysight Technologies

www.keysight.com

Bild 1 : Schematischer Aufbau der Referenzlösung.

hf-praxis 2/2016 35

Messtechnik

und hat eine Referenzlösung für HF-Leistungsverstärker und Frontend-Module entwickelt. Die Lösung kombiniert Hard- und Software von Keysight und anderen Herstellern mit quellof-fenem Beispielcode, der für die Charakterisierung und den Test von HF-Leistungsverstärkern und FEM optimiert wurde.

Entscheidende Hardwarebau-steine der Lösung sind ein Vektornetzwerkanalysator, ein Vektorsignalgenerator und ein Vektorsignalanalysator von Key-sight, allesamt in PXIe-Bauform (siehe Grafik in Bild 1). Diese Geräte wurden nach Geschwin-digkeit und Leistungsfähigkeit ausgesucht. Keysight Signal Studio (N7614B), eine Signal-erzeugungssoftware für den Test von Leistungsverstärkern, liefert dieser Lösung das Rück-grat, nämlich den Testablauf, unter anderem mit Messtech-niken für CFR, ET und DPD. Signal Studio bietet eine Reihe von vordefinierten Testsignalen, der Ingenieur kann aber auch extern erzeugte I/Q-Signale in Signal Studio importieren. Die quelloffene Steuersoftware der Referenzlösung erlaubt eine enge Synchronisierung zwischen der Signalquelle und dem Arbiträrsi-gnalgenerator; daraus resultiert ein optimaler zeitlicher Abgleich zwischen HF und den Signalen der Leistungspegelsteuerung.

Schon früh wurden Geschwin-digkeitsverbesserungen erzielt, in dem man sowohl in der Signalquelle als auch im Emp-

fänger auf FPGA-Technologie zurückgriff. Damit wurde die Zeit verringert, die die Ser-voschleifen brauchen, um die erforderliche Ausgangsleistung des Testobjekts zu erreichen. Da die Leistungsservos nicht deterministisch arbeiten, konnte man nicht auf den Listenmodus zurückgreifen, um die Ausgangs-leistung basierend auf den HF-Eingangspegeln zu korrigieren.

Der Listenmodus stellt typi-scherweise die schnellste Methode der Ausführung von Testschritten dar. Keysight ent-

wickelte daher für seinen PXIe-Vektorsignalgenerator einen schnellen Abstimmmechanismus im Basisband, der programmge-steuert Iterationen durchläuft, bis die korrekte Ausgangsleistung erreicht ist. Dieser Vorgang dau-ert typischerweise weniger als 200 µs. Später implementierte Keysight in seinem PXIe-Vektor-signalanalysator M9391A eine Datenerfassungsmethode mit schneller Fourier-Transforma-tion (FFT). In dieser Betriebsart errechnet das eingebaute FPGA des VSA aus den erfassten Daten eine FFT. Man kann aus ihr

die Signalleistung für die Ser-voschleife entnehmen, mit den gleichen Daten aber auch zusätz-lich das Nachbarkanalleistungs-verhältnis (ACPR) messen.

Einen noch größeren Geschwin-digkeitszuwachs erzielte Keysi-ght mit dem jüngst eingeführten PXIe Measurement Accelerator M9451A. Der Measurement Accelerator M9451A ist ein PFGA-basiertes PXIe-Modul. Setzt man ihn in der HF-Lei-stungsverstärker-und-FEM-Referenzlösung ein, taktet er in einigen zig Millisekunden

Bild 2: Blockschaltbild des PXIe Measurement Accelerator M9451A.

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36 hf-praxis 2/2016

DPD- und ET-Messungen mit geschlossener und offener Schleife. Das ist gegenüber soft-warebasierten Messungen eine Beschleunigung um den Faktor 100. Die verbesserte Version der Referenzlösung bringt einen größeren Durchsatz bei unverän-dert hoher Genauigkeit bei der Messung der S-Parameter, der harmonischen Verzerrung, der Leistung und der Demodulation.

In der folgenden Tabelle sind beispielhaft Zeiten aufgeführt, die die Referenzlösung für die Herausrechnung von Modellen für die digitale Vorverzerrung und ihre Anwendung braucht.

Der PXIe Measurement Acce-lerator M9451A erreicht seine hohe Geschwindigkeit mit einem schnellen FPGA Stratix V von Altera und einer spezi-ellen Verarbeitungsgateware für DPD und ET mit schneller Peer-to-Peer-Datenübertragung zwischen den in der Referenz-lösung verwendeten PXIe-Vektorsignalanalysator(en) und PXIe-Vektorsignalgenerator(en). Aus dem DPD-Signal wird hard-warebeschleunigt das ET-Signal erzeugt, in ähnlicher Weise erfolgt eine schnelle Datenüber-tragung zum Arbiträrsignalgene-rator über die PXI-Rückwand.

Der farblich hinterlegte Bereich in Bild 2 zeigt die wesentlichen Funktionen der Hauptgruppe im PXIe Measurement Accele-rator M9451A bezüglich digi-taler Vorverzerrung (DPD) und Pegelsteuerung (ET). Die Daten-zylinder stehen für zugeord-nete Blöcke von IQ-Daten im Speicher des M9451A; Recht-ecke stehen für Algorithmen, die im Beschleuniger einge-baut sind. Jedem Datenblock ist ein Datenhandle zugeordnet, jedem Algorithmen-Rechteck eine API-Methode. Eine Test-software steuert die Verarbei-tung der Daten, in dem sie dafür sorgt, dass die Datenhandles der jeweils passenden API-Methode übergeben werden. Die schnelle

Datenübertragung zwischen dem Speicher des M9451A und der Hardware des PXIe-Vektorsi-gnalgenerators M9381A erfolgt über Peer-to-Peer-(P2P)-PCI-Express.

Das ideale Referenzsignal wird zunächst nicht-vorverzerrt in den Speicher des PXIe-VSG-ARB M9381A geladen und dann per P2P zum M9451A übertragen. Die Algorithmen zum Heraus-rechnen des Modells erstellen eine Tabelle (LUT, Look Up Table) oder zugeordnete Koef-fizienten, aus denen der Vorver-zerrer dann ein vorverzerrtes Signal im Datenzylinder „PA IN“ erzeugt. Die vorverzerrten Signaldaten werden dann via PCI direkt in den ARB-Spei-cher des VSG übertragen. Die Übertragung von Messdaten von der PXIe-Vektorsignalana-lysator-Hardware M9391A oder M9393A zur Hardware M9451A erfolgt via P2P PCI Express.

Um die Portierung der Testsoft-ware zu vereinfachen, unterstützt das API von Keysight Signal Studio die Programmierschnitt-stelle des Measurement Accele-rators. Beispielsweise arbeitet der Measurement Accelerator mit der gleichen Tabelle (LUT) und den gleichen polynomialen Methoden zur Vorverzerrung (MOP, Memory Order Polyno-mial), sowohl in den Betriebs-arten mit offener Schleife als auch denen mit geschlossener Schleife.

Diese kurzen Testzeiten werden erreicht, ohne dass man Kom-promisse bei Genauigkeit oder

Reproduzierbarkeit eingehen muss. Die Referenzlösung von Keysight liefert Programmier-beispiele für Testtechniken, die Reproduzierbarkeit und Testzeit bei der Durchführung von Lei-stungsmessungen optimieren

Neuer PXIe-Vektortran-sceiver beschleunigt den Produktionstest Der PXIe-Vektortransceiver (VXT) Keysight M9420A hat das Ziel, den Durchsatz beim Test von HF-Leistungsverstär-kern in der Produktion auf glei-cher Grundfläche mehr als zu verdoppeln. Ein einzelnes PXIe-Chassis kann mit bis zu vier 4-Slot-VXTs bestückt werden. Wahlweise kann ein kunden-spezifisches System mit DIO-Karte und 1-Slot-VNA-Modul entwickelt werden.

Um die Entwicklungszeit für ein Testsystem zu minimieren und die Zeit bis zur ersten Messung zu verkürzen, kann der VXT mit der PA-Referenzlösung einge-setzt werden. Die eingebaute Servoroutine bestimmt genau die letztendliche Ausgangslei-stung des Leistungsverstärkers und entscheidet, ob das Gerät versandfertig ist. Herkömmliche Methoden zur Leistungsmessung arbeiteten entweder mit gewob-belten oder mit I/Q-Erfassungen mit nachfolgender Analyse per Software. Man kann eine soft-warebasierte Analyse zwar mit einem schnelleren Prozessor beschleunigen, aber niemals in dem Maß, das mit einer Hard-warelösung erreichbar ist. Man

arbeitet daher neuerdings mit FPGA-basierten Messungen, mit denen auch der schnellste verfügbare Prozessor nicht mit-halten kann. Der VXT mit seiner superschnellen PXI-Bauform in Kombination mit einer Echtzeit-FFT, die ein FPGA errechnet, reduziert die Gesamttestzeit wie in der folgenden Tabelle gezeigt.

Zusammenfassung

Systemarchitekten von Kommu-nikationssystemen, Entwickler von HF-Leistungsverstärkern und Testingenieure, die den Wir-kungsgrad von Leistungsverstär-kern erhöhen wollen, sollten die Mess- und Analysetechniken ins Auge fassen, die Keysights RF-Verstärker- und-Frontend-Refe-renzlösung bietet.

Sie besteht aus einer Kombi-nation von Messhardware von Keysight und einer branchen-weit führenden Messsoftware. Die Lösung stellt spezielle Test-methoden für digitale Vorverzer-rung und Leistungspegelsteu-erung bereit und bietet einen bewährten Ansatz für die schnel-lere Entwicklung von Testsyste-men und für größeren Durchsatz von der Entwicklung bis hin zur Produktion. In Verbindung mit Keysights neuem PXIe Mea-surement Accelerator M9451A ermöglicht sie anspruchsvolle Messungen wie Leistungspe-gelsteuerung, digitale Vorver-zerrung und mehr mit bislang unerreichter Schnelligkeit und Genauigkeit.

Ohne M9451A Mit M9451AModell

herausrechnenModell

anwendenModell

herausrechnenModell

anwenden5 MHz 415,4 ms 48,7 ms 4,9 ms 21,8 ms20 MHz 1676,1 ms 172,5 ms 6 ms 63 ms

Tabelle 1: Als Quellsignale dienten 500 µs lange Abschnitte aus einem 5-MHz- und einem 20-MHz-LTE-Signal. Mit „Herausrechnen“ ist die Zeit gemeint, die zur Analyse der VSA-Messdaten und zum Herausrechnen der DPD-LUT-Koeffizienten benötigt wird. Mit „Anwenden“ ist die Zeit gemeint, die benötigt wird, um das neu vorverzerrte Signal wieder in den VSG zurückzubringen.

Wobbelerfassung/ Verarbeitung per Software

Schnelle I/Q-Erfassung / Verarbeitung hard- und softwarebasiert

beschleunigte Verarbeitung mit FPGA / VXT PXIe Vektortransceiver

Leistungsservo WCDMA 70 ms 20 ms 5,5 msLeistungsservo FDD LTE 110 ms 20 ms 5,5 ms

Tabelle 2: Das FDD-LTE-Signal hatte 10 MHz. Die Testzeit ist angegeben einschließlich Einrichtung und Messzeit für eine Iteration des Leistungsservos.

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38 hf-praxis 2/2016

Messtechnik

Oft ist es hilfreich, eigenes Kar-tenmaterial, Luftaufnahmen, Orthofotos oder Satellitenauf-nahmen verwenden zu können, in denen die eigene Infrastruk-tur eingezeichnet ist. Narda ver-wendet für dieKartendarstellung im IDA2 das offene Slippy Map Tile System von OpenStreet-Map, das eine schnelle Darstel-lung ermöglicht und von vielen GIS-Programmen unterstützt wird. Dadurch können beliebige, am Markt verfügbare GIS-Pro-gramme wie z. B. Global Map-per zur Erstellung von Karten-material für den IDA 2 verwen-det werden.Das im IDA-2-Messsystem ver-wendete Kartenmaterial besteht aus mehreren Bild-Kacheln, den sogenannten Tiles, und basiert auf dem Slippy Map Tile System von OpenStreetMap. Die Bild-Kacheln werdenauf einem schnellen Rechner oder auf einem Server aus Vektor-kartenmaterial gerendert und in einer vorgegebenen Ordnerstruk-tur auf der microSD-Karte des IDA 2-Messsystems abgelegt. Die Ordnerstruktur legt dabei zusammen mit dem Dateinamen die Zoomstufe bzw. die Georefe-renzierung der Bildkachel fest.Das IDA-2-Messsystem setzt beim Anzeigen eines Karten-ausschnitts die benötigten Bild-kacheln ähnlich wie bei einem Mosaik wieder zu einer Gesamt-karte zusammen.Damit sich der Anwender in der Karte frei bewegen kann, werden je nach Zoomstufe bzw. Karten-ausschnitt sehr viele Tiles benö-tigt. Um möglichst hoch aufge-löstes Kartenmaterial verwenden zu können, legt der Benutzer bei der Planung der Messkampagne den Bereich fest, in dem gemes-sen werden soll, und lädt nur die für diesen Bereich bzw. für diese

Zoomstufen benötigten Tiles auf die microSD-Karte.

Struktur der Kartendaten auf der microSD-KarteGrundsätzlich werden die Kar-tendaten (Tiles) nach dem Slippy Map Tile System von Open-StreetMap abgelegt. Zur besse-

ren Verwaltung derKartendaten im Gerät gibt es jedoch eine zusätzliche Basisstruktur – in Bild 1 mit roten Rechtecken gekennzeichnet.

Die mit grünen Rechtecken gekennzeichneten Elemente repräsentieren das Slippy Map-Format, welches auf der fol-

genden Seite genauer beschrie-ben wird.Zu allen erstellten Karten sollte immer die entsprechende Copy-right-Information gespeichert werden. Hierzu legt man im Ordner „MapService“ eine Text-datei ab, welche in einer kurzen Zeile den Copyright-Text ent-hält. Beispiel:

J:\ Maps\Tiles\ Beijing_City\Mapnik\Copyright.txtDer Copyright-Text erscheint in der Anzeige am rechten Kar-tenrand. Bitte beachten Sie auch die Urheberrechtsbestimmungen und Nutzungsbedingungen ihres Kartenanbieters!

Der Aufbau des Kartensystems im DetailUm Kartenmaterial für das IDA-2-Messsystem zu erzeugen, wird eine vektorbasierende Merca-tor-Karte in eine Rastergrafik gerendert und ähnlich einem Mosaik in Kacheln aufgeteilt. Die einzelnen Bildkacheln haben dabei eine Größe von 256 x 256

Benutzergenerierte Karten im Richtungs- und Interferenz-Analyzer IDA 2

Bild 1: Ordner-/Datei-Struktur auf der microSD-KarteNarda Safety Test Solutions

www.narda-sts.com

hf-praxis 2/2016 39

Messtechnik

Pixeln und werden im PNG-For-mat abgelegt.

Die Zoomstufe 0 bildet die ganze Welt in einer Kachel ab. Eine Erhöhung der Zoomstufe um eins bewirkt eine Vervierfachung derKachelanzahl, wodurch mehr Details sichtbar werden. Um die Anzahl der Kacheln pro Zoomstufe zu berechnen, kann folgende Formel verwen-det werden:

Anzahl Kacheln pro Zoomstufe = 2Zoomstufe x 2Zoomstufe

Georeferenzierung und KachelindizesDie Georeferenzierung der Bild-kacheln erfolgt durch die Angabe der Zoomstufe und der Kache-lindizes. Dabei sind die Zoom-stufe und der Kachelindex X als Ordnername abgelegt. Der Kachelindex Y entspricht dem Dateinamen der Bildkachel:

[Zoomstufe] / [X-Index] / [Y-index].png

Als Konstante für den Erdradius verwendet das IDA-2-Messsy-stem einen Wert von

6378137 m

Weitere Details auf der OpenStreetMap Website.

Beispiel: Kartenmaterial für IDA 2 mit Global Map-per erstellen Die hier vorgestellte Anleitung bezieht sich auf das GIS-Pro-gramm GlobalMapper in der Version 14.2.6.

Kartenmaterial laden und bearbeitenZuerst muss das gewünschte Kartenmaterial auf den PC gela-

Bild 2: Copyright-Informationen ablegen

Bild 3: Darstellung des Copyright-Texts am rechten Kartenrand Bild 4: Zoomstufe 0 ©OpenStreetMap contributors, CC BY-SA

Bild 5: Erhöhung der Zoomstufe ©OpenStreetMap contributors, CC BY-SA

Bild 6: Global Mapper: Kartenmaterial laden

40 hf-praxis 2/2016

den werden. Global Mapper unterstützt dabei sowohl raster-grafikbasierende (Bild-)Formate als auch das Rendern von vek-torbasierenden Formaten. Hier einige Möglichkeiten:• Es können Daten von der Fest-

platte geladen werden.

• Es können Daten aus Daten-banken verwendet werden. Es lassen sich Karten von Ser-vern laden.

• Es lassen sich Luftaufnahmen importieren, die beim Import-georeferenziert werden.

Über Zeichenfunktionen wie z. B. „Create New Point \ Text Feature“ lassen sich weitere Details in die Karte eintragen. Dies ermöglicht z. B.das Ein-zeichnen der eigenen Infrastruk-tur. In diesem Beispiel wurden-vier (imaginäre) Basisstationen eingezeichnet.

Kartenmaterial für IDA 2 exportieren

Um das Kartenmaterial im IDA 2 verwenden zu können, muss man es exportieren und auf

der microSD-Karte speichern. Hierzu klickt man im Haupt-menü des Programms Global Mapper auf den Menüpunkt

File → Export → Export Web Format

Im sich nun öffnenden Dialog-fenster wählt man das Export-format

OSM (OpenStreetMap) Tiles

Im nächsten Dialog (OSM Tiles Export Options) können noch einigeExporteinstellungen vor-genommen werden.

Messtechnik

Bild 8: Global Mapper - Eigene Elemente in die Karte einzeichnen

Bild 7: Global Mapper - Create New Point \ TextFeature

Bild 9: Global Mapper - Karte mit vier (imaginären)Basisstationen

Bild 10: Global Mapper - Export

Bild 11: Exporteinstellungen „OSM Options“

Bild 12: Exporteinstellungen „Export Bounds“

hf-praxis 2/2016 41

Reiter „OSM Options“:Data Set Name:Hier lässt sich der Name der Karte angeben.Zoom Level Setup:Damit die Datenmenge nicht zu groß für die microSD-Karte wird, kannhier die maximale Zoomstufe und die Anzahl von kleineren Zoomstufen angege-ben werden. Hierbei ist zu beach-ten, dass eine Verdopplung der Zoomstufe eine Vervierfachung der Tiles bedeutet (siehe „Der Aufbaudes Kartensystems im Detail“, Seite 3).Tile Image File Format:Hier muss zwingend „PNG“ gewählt werden.

Transparenz und ZusatzoptionenDie weiteren Einstellungen im Reiter „OSM Options“ bezie-

hen sich vornehmlich auf die Darstellung. Es ist zu beach-ten, dass Tiles im IDA 2 nicht transparent dargestellt werden. Folgende Einstellungen haben sich bewährt:

• Transparency → Opaque

• Save Vector Data if Displayed

• ADVANCED: Fill to Tile Bounds

• ADVANCED: Always Create 8-Bit Palette PNG Files

• ADVANCED: Export PNG for Transparent Tiles

Reiter “Export Bounds”:

Hier lässt sich der zu exportie-rende Kartenausschnitt festlegen. ImBeispiel wurde der Bildschir-minhalt als Begrenzung gewählt.

Beim Anklicken von „OK“ öff-net sich ein neues Dialogfenster, in dem derSpeicherort festge-legt werden kann. Die auf der

microSD-Karte zuverwendende Ablagestruktur wurde auf Seite 2 gezeigt.Nach dem Einstecken der so vor-bereiteten microSD-Karte in den IDA 2 kann in der Kartenansicht (Direction Finding → Map) die benutzergenerierte Karte ausge-wählt werden.Diese Karte kann nun im IDA2 verwendet werden.

Glossar

GIS GeoinformationssystemEine GIS-Software ermöglicht das Verarbeiten und Anzeigen geographischer Daten.

OrthofotoEin Orthofoto (griech. orthós: richtig, gerade, aufrecht) ist eine verzerrungsfreie und maßstabs-getreue Abbildung der Erdober-fläche, die durch photogramme-trische Verfahren aus Luft- oder

Satellitenbildern abgeleitet wird… [Quelle: Wikipedia]

OSMOpenStreetMap

Georeferenzierung

Unter dem Vorgang der Georefe-renzierung, Geokodierung, Geo-tagging oder Verortungversteht man die Zuweisung raumbezo-gener Informationen, der Geo-referenz, zu einem Datensatz. [Quelle: Wikipedia]

Tiles

Bildkacheln, aus denen eine Gesamtkarte – vergleichbar mit einem Mosaik – zusammenge-setzt wird.

Weitere Informationen

Mercator-Projektion – Wikipe-dia http://de.wikipedia.org/wiki/Mercator-Projektion

Slippy map tilenames – Open-StreetMap – Wiki http://wiki.openstreetmap.org/wiki/Slippy_map_tilenames

http://en.wikipedia.org/wiki/Orthophoto

www.globalmapper.com/

Copyright-Information: Die bei-spielhaft verwendeten Karten-ausschnitte ab Bild 7 stammen von TNRIS, dem Texas Natural-Resources Information System, einer Abteilung des Texas Water Development Board. ◄

Messtechnik

Bild 13: Speichern unter… Bild 14: IDA 2 - Karte im Gerät auswählen

Bild 15: Be-nutzergene-

rierte Karte im IDA 2

42 hf-praxis 2/2016

Messtechnik

Anritsu stellt neue OTDR-Module für sein Next-Generation/All-in-One-Testgerät Network

Master Pro MT1000A vor.

spiellosen Bedienkomfort. Der Fiber Visualizer von Anritsu rationalisiert das optische Glas-faser-Testverfahren durch die Minimierung der vorzuneh-menden Einstellungen und das Zusammenfassen der Ergeb-nisse in einer anschaulichen gra-fischen Übersicht, die sowohl die gesamte als auch einzelne Charakeristik darstellt. Zusätz-lich vereinfacht der Fiber-to-the-Antenna-Modus das Testverfah-ren, indem sämtliche (!) Para-metereinstellungen entfallen, um eine exakte Prüfung kurzer Glasfaserabschnitte – wie etwa solcher, die für Masten, Remote Radio Heads und Distributed Antenna Systems zum Einsatz kommen – zu gewährleisten.

Beide Modi liefern farbcodierte Pass/Fail-Ergebnisse, die auf benutzerdefinierten Grenzwerten basieren. Fehlerhafte Ereignisse werden markiert und können einfach durch das Berühren der Schaltfläche überprüft werden. Wenn eine Glasfaserverbindung alle Kriterien erfüllt hat, können durch das Drücken einer Taste

Dateien gespeichert und benut-zerdefinierte Berichte erzeugt werden. Erfahrene Benutzer kön-nen auch problemlos zwischen der grafischen Übersicht und der aktuellen Kurve umschal-ten, wenn sie weitere Faserei-genschaften prüfen möchten.

In Kombination mit dem preis-gekrönten Multirate-Transport-modul MU100010A wird der MT1000A zum einzig notwen-digen Tool, um die Einsatzbereit-schaft eines Netzes zu gewähr-leisten. Seine vielfältigen Test-funktionen, darunter OTDR, Dämpfungstester, Steckverbin-derprüfung gemäß IEC 61300-3-35, 10-MB- bis 10-GB-Ether-net, SONET/SDH/PDH, Fiber-channel-Technologie, OTN und CPRI, machen ihn zum opti-malen Tool für Mobile-Front-haul und -Backhaul, CRAN, Metro- und Zugangsnetze. Das gleichartige Bedienkonzept der verschiedenen Anwendungen reduziert die Lernkurve erheb-lich, wodurch die Zeiten für Montage und Fehlersuche ver-ringert werden. Funktionen und

Merkmale der nächsten Genera-tion, wie beispielsweise WiFi/Bluetooth-Unterstützung, und die gleichzeitige Fernbedienbar-keit von verschiedenen Standor-ten aus (Multiple Remote Con-trol Operations) bringen zusätz-lichen Mehrwert und erhöhen die Benutzerfreundlichkeit.

Die neuen OTDR-Module ver-fügen über eine hohe Auflö-sung und einen großen Dyna-mikbereich von bis zu 46 dB und gewährleisten somit eine rasche und sorgfältige Über-prüfung von Single- und Multi-mode-Glasfasern. Ein optischer Leistungsmesser und Lichtquel-len sind bereits in Standardaus-rüstung enthalten und erhöhen das Einsatzpotential und stei-gern den Mehrwert. Optional ist ein optisches Fehlersuchge-rät (Visual Fault Locator, VFL) erhältlich. Die Module sind sofort versandbereit und in zahl-reichen verschiedenen Konfigu-rationen verfügbar.

■ Anritsu Corp. www.anritsu.com

Neue Module erweitern Netzwerk-Analyzer-Messfunktionen

Diese neuen OTDR-Module können im Standalone-Betrieb eingesetzt oder gleichzeitig mit einem vorhandenen Multi-rate-Transportmodul installiert werden. So wird eine robuste Handheld-Lösung geschaffen, die Außendiensttechniker zum Sicherstellen der Leistungsfähig-keit aller Netzarten, wie Mobil-funk-, Metro-, Zugangs- oder optischer Weitverkehrsnetze, verwenden können.

Glasfaserwird weit verbreitet eingesetzt, um die benötigten Kapazitäten für die heutigen, sich ständig erweiternden Netze bereitzu-stellen. Um sicherzustellen, dass diese Netze die erwartete Leistung bringen, sind optische Zeitbereichsreflektometer-Tests (Optical Time Domain Reflec-tometer, OTDR) erforderlich, die die ordnungsgemäß aus-geführte Glasfaserinstallation nachweisen. Die neue Baureihe MT1000A der OTDR-Module bietet eine überragende Leistung und spezielle Prüfmodi für bei-

hf-praxis 2/2016 43

Messtechnik

Die IZT GmbH erweiterte ihren leistungs-fähigen R4000-Empfänger um eine neue Option. Die 32768-Punkt-FFT ermöglicht in Kombination mit der 120-MHz-Echt-zeit-Bandbreite die zuverlässige Erfassung von schnellen Bursts und frequenzagilen Signalen. Damit können sogar die fortschritt-lichsten Hopping-Signale mit sehr hohen Hop-Raten unter anspruchsvollen SNR-Umgebungen erfasst werden. Das Plug-in „Hopper Detector“ liefert Echtzeit-Infor-mationen über die erfassten Hopper, ein-schließlich Bandbreite, Verweildauer und Time-of-Arrival-Informationen.

Mit der neuen 32768-Punkt-FFT beträgt die Echtzeit-Frequenzauflösung weniger als 5 kHz über die kompletten 120 MHz Band-breite. Die Transformation wird mithilfe eines leistungsfähigen FPGAs realisiert. Mit der durchgängigen, lückenlosen Erfas-sung wird der R4000 zu einem leistungsfä-higen Echtzeit-Signalanalysator. Neben der Information zur spektralen Leistungsdichte (PSD, Power Spectral Density) können auch IQ-Daten von Sub-Bändern oder der vollen Bandbreite abgefragt und an den Sensor-Controller weitergeleitet werden.

Mit der ebenfalls verfügbaren 4096-Punkt-FFT wird eine Zeit-Auflösung für das Spek-trum von nur 25,6 µs/Spektrum erreicht. Dies ist um Größenordnungen besser als bei Swept-Analyse-Techniken und erfüllt auch die Anforderungen bei extrem schnellen Hopping/Transienten-Signalen. Der Anwen-dungsbreich des IZT R4000 umfasst die lei-stungsstarke Digitalisierung von Signalen,

Breitbandempfangs- und Signal-Collection-Systeme für COMINT- und ELINT-Applika-tionen, breitbandige Satelliten-Überwachung und kontinuierliche Breitband-Funksignal-Aufnahme. Der R4000 erreicht eine Momen-tan-Bandbreite von 120 MHz und umfasst einen Frequenzbereich von bis zu 18 GHz.

Der IZT R4000 unterstützt auch Applika-tionen, die neben hoher Bandbreite einen erstklassigen Dynamikbereich benötigen. Die dabei in den typischen Einsatzumge-bungen anfallenden großen Datenmengen kann der IZT R4000 in Echtzeit analysieren und speichern. Das HF-System kann sowohl die für ein Mehrbenutzersystem erforder-lichen Daten wie auch die dazugehörigen parallel arbeitenden Signalanalyseprozesse verarbeiten.

Konfigurierbare PreselektorenDer IZT R4000 enthält hochempfindliche, konfigurierbare Preselektoren zur Vermei-dung von Signal-Overload-Problemen, sowie hochwertigste HF-Eingangsstufen und breitbandige Digitalisierung. Drei Modelle stehen je nach Anforderungen des Funk-aufklärungs- oder Funküberwachungssy-stems zur Verfügung: Der Frequenzbreich von 3 GHz (IZT R4000-RF3) kann auf 6 GHz (IZT R4000-RF6) und 18 GHz (IZT R4000-RF18) erweitert werden.

■ IZT GmbH Innovationszentrum für Telekommunikationstechnik www.izt-labs.de

HF-Empfänger vereint hohe Bandbreite und präzise FFT

44 hf-praxis 2/2016

Messtechnik

Narda Safety Test Solutions gab seinen internen „Signal Guide“ zur kostenlosen Nutzung frei. Diese Datenbank enthält typische Messbilder vieler Funksignale gewissermaßen als Fingerabdruck. Durch Vergleich mit eigenen Messbildern lassen sich „gesunde“ Signale von Interferenzen und Störern unterscheiden.

Hintergrund-InfoRundfunk und TV, analog und digital, Mobilfunk der zweiten, dritten und vierten Generation, Funk für Behörden, Polizei und Rettungswesen, WLAN, Industrie-steuerungen – sie alle teilen sich mehr oder weniger überlappende Frequenz-bänder, stören sich manchmal gegenseitig oder werden unabsichtlich oder vorsätz-lich gestört. Um die Art der Störungen zu erkennen, muss man zunächst wissen, wie das ungestörte Signal aussieht.

Der „Signal Guide“ von Narda Safety Test Solutions versammelt exemplarisch Zeit-verläufe, Spektren und Spektrogramme. Der Benutzer kann über Kategorien, wie „Funkdienste“ oder „Modulationsarten“, zu den Messbildern und ihren Erklärungen gelangen oder sich in einer „Galerie“ die Messbilder anzeigen lassen, um ein ihm unbekanntes Signal zuzuordnen. Ein Anhang gibt Auskunft darüber, wie die Messbilder gewonnen wurden.

Der „Signal Guide“ ist zugänglich über http://signals.narda-sts.com/.

■ Narda Safety Test Solutions GmbH www.narda-sts.com

Funkstörungen auf einen Blick erkennen

Die bestehende MX-Labornetz-teil-Serie von Telemeter wurde weiterentwickelt und erweitert. Es stehen nun zwei zusätzliche Labornetzteile mit max. 120 V und max. 20 A zur Verfügung.

Das neue MX180T richtet sich an Anwender, die eine höhere Leistung, höhere Spannungen und höhere Ströme benötigen als mit dem MX100T. Die Gesamt-leistung dieser Geräte beträgt nun 378 W. Diese neuen Labor-netzeile stellen drei Ausgänge zur Verfügung. Bei den beiden High-Power-Ausgängen haben diese pro Kanal 30 V und 6 A. Beim Low-Power-Ausgang sind es 12 V und 3 A. Die Bedienung

ist einfach und intuitiv durch die Tastatur und den Drehregler an der Frontseite. Durch das hin-tergrundbeleuchtete, hochauf-lösende LC-Display wird jeder Kanal übersichtlich dargestellt. Die eingestellten Werte können direkt im Gerät abgespeichert werden. Die neuen MX-Labor-netzteile mit 3 Höheneinheiten bieten über 50 Möglichkeiten, die Spannungen und Ströme einzustellen. Für eine einfache Systemintegration ist die Serie MX180TP mit den Schnittstellen RS232, GPIB, USB und LAN (LXI) ausgestattet.

■ Telemeter Electronic GmbH www.telemeter.info

Neue Labornetzteile bieten höhere Leistung

Messtechnik

Um BGAs, LGAs und QFNs unter Hoch-frequenzbedingungen zu testen, stellte Ironwood Electronics (Vertrieb: EMC elec-tro mechanical components GmbH) einen Testadapter mit SMA Anschlüssen vor. Der Prüfling wird durch Federkontakte, die in Bezug auf parasitäre Induktivitäten für diese Anwendung optimiert sind, kontaktiert. Auf einer Leiterplatte werden alle Signale zu den äußeren Anschlüssen geführt, sodass die Signale für den Test zugänglich sind.Um den Highspeed-Anforderungen gerecht zu werden, sind alle Leitungslängen mini-miert und die Signale als differentielle Paare herausgführt. Das Leiterplattendesign bie-tet durch den Einsatz von blind und buried Vias niedrigste Induktivität und Kapazi-tät und einen kontrollierten Wellenwider-stand, was wiederum für die Signalintegrität äußerst wichtig ist. Transmitter und Receiver des Testers werden an vier SMA-Buchsen angeschlossen.Die HF-Testadapter stehen für BGAs, LGAS und QFNs im Raster 0,35 mm und größer zur Verfügung. Der Temperaturbereich ist von -35 bis +125 °C spezifiziert.

HF-Testadapter mit SMA-Anschluss

■ EMC electro mechanical components GmbH, info@emc.de, www.emc.de

Buch-Shop

Bestellungen an: beam-Verlag, Postfach 1148, 35001 Marburg, info@beam-verlag.de

Rauschen in Elektronik und Funkpraxisverstehen, vermeiden, berechnen und messenIng. Frank Sichla, Großformat 21 x 28 cm, 124 S., viele Abbildungen und Diagramme, ISBN 978-3-88976-166-8, beam-Verlag 2015 18,90 €Rauschen ist ein komplexes, vielschich-tiges Gebiet. Rausch-Berechnungen und -Messungen sind in der Nach-richtentechnik unvermeidlich. Dieses Buch vermittelt Schritt für Schritt die Grundlagen des Rauschens mit Schwer-punkt „Rauschpraxis im Hf-Bereich“. Es eignet sich für HF-Techniker und Studenten, Berufsschüler und Funkama-teure gleichermaßen und bietet darüber hinaus, durch seine starke Ausrichtung auf die Praxis, jedem Anwender und Entwickler von Hochfrequenzschal-tungen wertvolle Unterstützung.

Aus dem Inhalt:

• Ursache und Charakter des thermischen Rauschens, thermische Rauschspannung

• Verfügbare Rauschleistung und Rauschbandbreite

• Antennenrauschen und Konsequenzen für Empfänger

• Elektronisches Rauschen: Schrot-, Funkel- und Influenzrauschen

• Eigenrauschen von Halbleitern• Rauschmaß, Rauschabstand und

Empfindlichkeit• Rauschgrößen und deren

Umrechnung• Die drei Rauschtemperaturen• Rauschen bei Parallel- und

Kettenschaltung• Dämpfungen – Vorsicht, Falle!• Rauschen und Verstärkung• Effektiver Rauschfaktor und

effektives Rauschmaß

• Rauschen von MMICs, Operations-verstärkern, Puffern und Empfängern

• Rauscheinfluss bei digitaler Modulation

• Das Rauschen von Oszillatoren und Sendern u.v.m.

46 hf-praxis 2/2016

Elektromechanik

In drei Schritten online zum richtigen Koax-Steckverbinder – das

bietet der neue Kabel-Stecker-Finder von

Telegärtner.

Anwender müssen lediglich die Steckverbinder-Serie, den Kabelaufbau und die Dimen-sion eingeben, dann findet das Tool alle passenden HF-Steck-verbinder dazu. Besucher der Telegärtner-Website werden intuitiv zum passenden Ergeb-nis geführt. „Einfacher geht es nicht: Einkäufer finden genau wie Projektmanager und Ent-wickler schnell und einfach den passenden HF-Steckverbinder zu ihrem Koaxialkabel“, verspricht Lars Braach, Leiter Marketing-Kommunikation bei Telegärtner.

Benutzerfreundlich, intuitiv und übersichtlich präsentiert sich das Tool. In drei Schritten lassen sich aus der Fülle an Möglichkeiten die passenden HF-Stecker zum vorliegenden HF-Kabel finden. Wählen die Anwender zunächst die Steckverbinder-Serie aus, gilt es danach, den Kabelauf-bau zu benennen. Vorgegeben werden Kabel mit einem oder zwei Schirmgeflechten, mit Folie und Schirmgeflecht sowie Semi-Rigid- oder Semi-Flex-Kabel.

Im dritten Schritt komplettiert die Angabe zur Kabeldimension beziehungsweise Durchmesser von Innenleiter, Dielektrikum und Kabelmantel die Suche. Unmittelbar danach zeigt eine übersichtliche Vorschlagsliste das passende Ergebnis mit dem einen passenden HF-Steckver-binder oder mehreren möglichen HF-Steckverbindern.

Anwender wissen dann unmit-telbar, welche Steckverbinder sie verwenden können. Aber auch wenn sich einmal kein pas-

sendes Ergebnis finden sollte, muss einem nicht bange werden.Dann generiert sich ein voraus-gefülltes Anfrageformular, in dem alle Parameter der Such-eingabe eingetragen sind. Nach Eingabe der E-Mail Adresse und Absenden an Telegärtner, finden die Experten entweder

eine Lösung oder prüfen eine Neuentwicklung. Der neue, kostenlose Kabel-Stecker-Finder von Telegärtner findet sich auf www.telegaertner.com unter dem Menüpunkt Onlinekatalog Coax.

■ Telegärtner GmbH www.telegaertner.com

Online-Tool findet Steckverbinder für sämtliche Koaxialkabel

In drei Schritten online zum richtigen Koax-Steckverbinder, das bietet der neue Kabel-Stecker-Finder von Telegärtner.

Vorgegeben werden Kabel mit einem oder zwei Schirmgeflechten, mit Folie und Schirmgeflecht sowie Semi-Rigid- oder Semi-Flex-Kabel.

Besucher der Telegärtner Website finden schnell den passenden HF-Steckverbinder zu ihrem Koax-Kabel.

hf-praxis 2/2016 47

Bauelemente

Bidirektionaler Richtkoppler für hohe Leistungen

Der neue bidirektionale Richt-koppler SCBD-28-82HP+ von Mini Circuits ist für 50-Ohm-Systeme vorgesehen und erlaubt eine Durchgangsleistung von bis zu 100 W. Der Einsatzfrequenz-bereich ist mit 600 bis 820 MHz spezifiziert. Es ist ein Gleich-strom bis 2 A möglich (DC Pass).Die Einfügedämpfung (Main-line Loss) wird mit typisch 0,1 dB und maximal 0,2 dB ange-geben und ist somit sehr gering. Die Richtschärfe (Directivity) beträgt typisch 23 dB und min-destens 20 dB. Der Koppelfak-tor (Coupling) ist mit typisch 28 ±1,3 dB spezifiziert. Die Rück-flussdämpfung (Return Loss) an allen drei Ports wird mit minde-stens 20 dB und typisch 30 dB angegeben.Trotz der hohen möglichen Durchgangsleistung hat der Richtkoppler ein für Ober-f lächenmontage (Surface Mount Technology) geeignetes Gehäuse. Es misst lediglich 17,8 x 8,1 x 5,1 mm.Der Koppler ermöglicht die gleichzeitige Anzeige von vor- und rücklaufender Spannung/Leistung. Damit gelingt es bei-spielsweise, eine automatische Anpassung zu bewerkstelli-gen. Es ergeben sich zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten, beispielsweise in den Bereichen Cellular-Funk, ISM oder Wehr-technik.

Wichtige Grenzwerte• Arbeitstemperaturbereich

-55 bis +65 °C• Lagertemperaturbereich

-55 bis +100 °C• DC 2 A• Eingangsleistung 100 W

Symmetrischer Mischer mit hoher Zuverlässigkeit

Der Baustein SYM-R252HW+ von Mini-Circuits ist ein passiver Mischer mit acht Schottky-Dio-den und drei Transformatoren. Die LO Power ist mit 17 dBm spezifiziert. Dieser Mischer ist im Frequenzbereich 10 bis 2500 MHz (RF, LO) bzw. 10 bis 500 MHz (IF) einsetzbar. Er hat ein geschirmtes Miniaturgehäuse für SMT mit den Abmessungen 12,7 x 9,7 x 5,8 mm. Hermetisch versiegelte keramische Quads sichern dabei eine sehr hohe Betriebszuverlässigkeit.Die Mischerdämpfung wird mit typisch 6,5 dB angegeben. Der Interceptpunkt dritter Ordnung beträgt typisch 23 dBm, die Isolation zwischen LO und den anderen Ports wird mit typisch je 40 dB angegeben. Es eröffnen sich Applikationsmöglichkeiten bei mobilen und festen Funkan-wendungen (UKW/KW-Sender und Empfänger) oder bei Peil- und Messaufgaben.

Weitere technische Daten• Arbeitstemperaturbereich

-40 bis +85 °C• Lagertemperaturbereich

-55 bis +100 °C• RF-Eingangsleistung max.

200 mW

Flexibles 50-Ohm-Koaxialkabel für TestzweckeDas flexible 50-Ohm-Koaxial-kabel ULC SMSM+ von Mini-Circuits ist für Labor- und Test-zwecke vorgesehen. Es wurde daher besonders robust kon-struiert und besitzt Anschlüsse aus rostfreiem Stahl vom Typ SMA male. Das Kabel verbin-det z.B. moderne Sub-Systeme

in Testaufbauten, auch beim Feldeinsatz.

Das Kabel ist 1,5 ft lang. Es ist ein kleiner Biegeradius mög-lich (2 inches dynamisch, 0,75 inches statisch) bei weitgehen-dem Erhalt der Impedanz. Die Stabilität der Phasenlage ist besonders gut. Die Schirmung ist dreifach.

Die Einfügedämpfung beträgt für 6...12 GHz typisch 1,1 dB. Auf 2 (6, 12, 18) GHz können bei 25 °C Umgebungstempera-tur bis zu 210 (120, 82, 67) W übertragen werden.

Weitere technische Daten

• Arbeitstemperaturbereich -55 bis +85 °C

• Lagertemperaturbereich -55 bis +85 °C

Richtkoppler für 2,7 bis 7 GHz

Von Mini-Circuits kommt ein neuer interessanter Richtkoppler, der ZADC-13-73+. Dabei han-delt es sich um einen einfachen (unidirektionalen) 50-Ohm-Cou-pler für 4 W maximale Durch-gangsleistung im Hauptpfad (Main Line). Er besitzt einen DC-Pass.

Ein solcher Koppler ist geeignet für Applikationen, bei denen ent-weder Vor- oder Rücklauf erfasst werden müssen. Gegenüber einem bidirektionalen Koppler ergeben sich bessere technische Daten. Allgemein erlaubt dieser Koppler das Monitoring von Signalen in Höchstfrequenz-Sendepfaden.

Das neue Bauteil bietet einen mit typisch 0,8 dB recht geringen Verlust in der Main Line. Ein DC-Strom bis 1 A kann durch-fließen. Dieser Richtkoppler besitzt ein robustes Aluminium-gehäuse mit SMA-Anschlüssen. Es misst 50,8 x 50,8 x 19,1 mm. Er wird in Wehrtechnik, Luft-fahrtelektronik oder Satelliten-kommunikation eingesetzt.

Weitere technische Daten• Arbeitstemperaturbereich

-55 bis +100 °C• Lagertemperaturbereich

-55 bis +100 °C

Sechsfach-Splitter/Combiner für hohe Leistung

Der neue Splitter/Combiner ZN6PD-272HP+ von Mini-Cir-cuits ist für den Frequenzbereich von 650 bis 2750 MHz vorgese-hen und kann bis zu 100 W auf sechs Ausgänge nominell ohne Phasenversatz aufteilen bzw. von dort zusammenführen.Die Einfügedämpfung des 50-Ohm-Bauteils mit DC-Pass für SMT über dem theoretischen Minimum von 7,8 dB beträgt typisch 0,9 dB. Die Isolation wird mit typisch 25 dB ange-geben.Der Baustein hat ein robustes und schirmendes Metallgehäuse mit den Maßen 204,7 x 82,6 x 60,5 mm. Mögliche Anwen-dungen liegen in der Kommuni-kationstechnik (WiMAX, LTE), im Bereich WCDMA sowie in der Messtechnik (Labor) und im militärischen Bereich.Wichtige Grenzwerte• Arbeitstemperaturbereich

-55 bis +60 °C• Lagertemperaturbereich

-55 bis +100 °C• Verlustleistung 3 W• DC 1,2 A bzw. 200 mA/Port

■ Mini-Circuits www.minicircuits.com

48 hf-praxis 2/2016

Test & Measurement

Keysight Technologies Inc. introduced multi-module syn-chronization for its M9703B AXIe high-speed digitizer/wide-band digital receiver – increasing the total number of streaming

and recording channels availa-ble with the M9703B. The new bundles options (-CB1/-CB2) enable multichannel phase cohe-rent digital down conversion (DDC) which has applications

in 5G, Radar and satellite com-munications, and aerospace & defense.

With up to 320 MHz instanta-neous bandwidth with tunable intermediate frequency, this high-speed digitizer meets the needs for new technology deve-lopment in 5G wireless mobile broadband. Used with the recom-mended host computer configu-ration, the new options allow guaranteed recording time, sto-ring all I/Q samples for later analysis. A command line soft-ware application is included in the bundle for an easy launch and control of the streaming and recording.

As a component of the Key-sight solution, the M9703B

AXIe highspeed digitizer/wide-band digital receiver (bundles -CB1/-CB2) allows customers to quickly characterize the chan-nel behavior in these frequency bands and enables researchers to develop the necessary channel models for designing and vali-dating air-interface alternatives.

For other applications where gapless streaming and recording is not required but there is a need to simultaneously read while acquiring, the new signal pro-cessing firmware (-TSR option) enables simultaneous capture and transfer of triggered acqui-sition data to the host computer.

■ Keysight Technologies www.keysight.com

Multichannel Streaming and Recording on Wideband Digital Receiver

Link Microtek Receives SC21 Industry Bronze AwardLink Microtek has been presented with an SC21 industry bronze award in the 21st Century Supply Chains programme, which is administered by ADS, the national trade organisation representing the aerospace, defence, security and space industries.

This widely recognised programme is de-signed to provide a structured framework for continuous improvement in both the business processes and manufacturing ope-rations of participating companies, with the aim of raising performance throughout the supply chains in these key industry sectors.

Commenting on the award, Steve Cran-stone, managing director of Link Micro-tek, said: “Essentially SC21 is about increasing efficiency across all areas of

a company’s activity, and that is exactly what Link Microtek has accomplished. The toolkits provided by the programme

have enabled us to monitor and improve key metrics relating to delivery and qua-lity, and where necessary we have made appropriate changes to our internal systems to ensure that performance levels are maintained.”

Before SC21 awards are ratified, ADS validates the submitted delivery and qua-lity metrics covering a rolling 12-month period by comparing them with figures obtained directly from the company’s customers. Having attained the neces-sary performance standards for the bronze award, Link Microtek will now be using its SC21 continuous sustainable impro-vement plan (CSIP) to ensure that further efficiencies are sought and implemented on an ongoing basis.

■ Link Microtek www.linkmicrotek.com

News

The picture shows Phil Curnock (left), head of supply chain for ADS, presenting the industry bronze award to Link Microtek’s sales director, Stuart Hendry, at a recent SC21 Task Force conference in Bristol.

hf-praxis 2/2016 49

RF & Wireless

Antenova announced three new-style antennas: flexible dual-band FPC antennas for Wi-Fi and ISM in industrial and con-sumer electronics applications. Two of the antennas, named Dro-mus and Amoris, are high perfor-mance dual band Wi-Fi antennas operating on the 2.4-2.5 GHz and 4.9-5.9 GHz wireless bands, including Wi-Fi 802.11a/b/g/j/n/ac. They are suitable for access points, portable electronics, PC cards, games consoles, set-top

boxes, network devices, and wearable technology. They are made to different dimensions, so that electronics manufacturers can select the best fit and perfor-mance for their wireless device.The third antenna, named Mon-tana operates in the ISM bands of 863-870 MHz and 902-928 MHz. This antenna is for use in indus-try, remote sensors, smart mete-ring, medical devices, monitoring equipment, lighting, security and automotive applications.

The flexible FPC antennas are each just 0.15 mm thick, and are supplied with a peel-back self-adhesive area to fix them inside a small electronic device, in various configurations. They are supplied complete with a cable and a connector to attach them to the underside covering or housing of a manufacturer’s electronic product. Each antenna weighs less than 0.5g.

The three new antennas can be popped into the IPEX MHF (UFL) mating connector on a host PCB or wireless module, and are effectively “plug and play”. Antenova’s design team adopts a philosophy of Design For Integration (DFI) – an approach to antenna design which puts the integration into the customer’s device right at the heart of the design process. Antenova also provides technical assistance to customers during the testing stages of the design process.

Dromus, Amoris and Montana are the first three antennas to ship from Antenova’s new family of “flexiiANT” products, which was announced in May this year. Their product names follow the company’s tradition of naming each antenna after a species of ant from around the globe.

Commenting, Colin Newman, Managing Director at Antenova

says: “The market opportuni-ties are in the areas of energy, smart homes, healthcare, auto-motive, retail, and the new wea-rable technologies, and we have antenna solutions for all of these sectors.” The new flexible anten-nas are available to order now.

■ Antenova Limited www.antenova-m2m.com

Flexible dual-band FPC antennas for WiFi and ISM

Technical features of “Amoris”• Antenna for 2,4 - 2,5 GHz and 4,9 - 5,9 GHz applications:

WiFi 802.11/b/g/j/n/ac• Polarization: Linear• Peak Gain: 2,8 dBi (2,4/2,5 GHz), 5,1 dBi (4,9/6,0 GHz)• Average Gain: -1,3 dBi/-1,2 dBi• Maximum return loss: -14 dB/-10 dB (2,4/4,9 GHz)• Impedance with matching: 50 Ohm• Operating temperature: -40 °C to +85 °C• Maintains high performance within device• 1,13 mm diameter RF cable with IPEX MHF connector• Self-Adhesive mounted• Quick integration minimizes design cycle• High performance• Available 3 standard cable lengths• Weight:<0,5 g• Dimensions: 27 x 14 x 0,15 mm

Applications• Access Points• Portable Devices• PC-cards• Game Consoles• Set-Top-Box• Network Devices• Wearable devices • MIMO Systems

Figure 1: Dromus, Amoris and Montana: Easy to assemble antennas for WiFi and ISM

Figure 2: Amoris Dual-Band Wifi Antenna

Figure 4: 3D pattern at 5,45 GHz

Figure 3: 3D pattern at 2.45 GHz

50 hf-praxis 2/2016

Pasternack Enters a Private-Label Agreement with Ducommun IncorporatedPasternack Enterprises Inc. has signed an agreement with Ducommun Incorpora-ted, to private-label manuf-acture select Ducommun RF products under the Paster-nack brand. This new part-nership provides customers with urgent RF product needs access to a greater offering of industry-leading components through Pasternack with 24/7 sales support, online purcha-sing and same-day shipping.

Under the terms of this pri-vate-label agreement, Paster-nack will now offer greater selections of in-stock and ready to ship portfolios of coaxial electromechanical switches, PIN diode switches, various waveguide compo-nents, as well as millimeter wave amplifiers.

“In an effort to better sup-port both our current and new development customers, we want our products to be conveniently available, and Pasternack offers them easy, around-the-clock access,” said Anthony J. Reardon, chairman and chief execu-tive officer of Ducommun. “In addition, the agreement expands Ducommun’s reach to RF customers in such indus-tries as medical, research and development, and colleges and universities.”

“At Pasternack, our goal is to serve as the RF engineer’s single source for urgently needed RF products around the globe,” says Terry G. Jarnigan, Chief Executive Officer at Pasternack. “Our partnership with Ducommun expands Pasternack’s already vast selection of in-stock RF products, while ensuring we continue to maintain the com-ponents engineer’s need when they need them.”

■ Pasternack www.pasternack.com

RF & Wireless

News

malleable conduit in waveguide systems where there is not per-fect alignment for a traditional rigid waveguide section. Often an ideal solution for test labs or prototyping, these flexible wave-guides can easily be flexed and twisted to conform to various misalignments in waveguide systems. These flexible wave-guide twists can be ordered in standard lengths including 12, 24 and 36 inches with same-day shipping. The new flexible wave-guide twists from Pasternack are in-stock and ready to ship now.

■ Pasternack www.pasternack.com

High-Power Receive Protection Circuit Limiters

Richardson RFPD announced the availability and full design support capabilities for two new high-power receive pro-tection circuit limiters from Qorvo. Using Qorvo’s passive GaAs VPIN technology, the new devices do not require bias and are offered in small plastic over-mold packages. This simplifies system integration while maxi-mizing performance and pro-tection. The limiters are ideal for commercial and military radar applications, communi-cations systems and electronic warfare where protecting sen-sitive receive components from damage is critical.

■ RFMW Ltd. www.rfmw.com

Flexible/Twistable Waveguides Operate to 40 GHz Over Nine Frequency Bands

Pasternack expands their wave-guide product portfolio with the addition of new flexible wave-guides that operate up to 40 GHz over nine frequency bands. This offering consists of 36 unique models of flexible waveguide twists ranging in size from WR-137 (as low as 5.85 GHz) to WR-28 (up to 40 GHz).Pasternack’s flexible/twistable waveguides, also referred to as a “flexguide”, utilize helically wound silver coated brass strips surrounded by a flexible and twistable, yet durable, neoprene

sleeve. The ends of the wave-guide are terminated with brass flanges available in nine wave-guide sizes and multiple flange styles. Typical VSWR for these flexible waveguides ranges from 1.05:1 up to 1.35:1 depending on waveguide size and frequency. Insertion loss performance is similar with typical levels as low as 0.07 dB. These wave-guides will flex in both the E and H planes and can also twist. Flanges in lower frequency ver-sions are available in both UG and CPR styles.The new flexible waveguides sections from Pasternack act as a

Components

Ampleon announced the extension of its portfolio of GaN RF power transistors based on a 0.5 µm HEMT process technology. Com-prising 10, 30, 50 and 100 W devices, over ten transistors are currently available suita-ble for multiple applications such as drivers up to C band, through to 100 and 200 W push-pull packages for use in final stages up to S band. Housed in a compact and ther-mally stable ceramic package, the whole CLF1G family of devices are ideal for use in a broad range of applications that need to meet specific requirements of SWaP (size, weight and power).

Optimized for best in class linearity, power efficiency, and broadband power per-formance, Ampleon’s GaN devices are available with electrical models, reference

designs and demonstration boards. Typical applications include use in commercial aviation and radar applica-tions, aerospace and defence systems, and broadband solu-tions.

Devices available include the CLF1G0035S-50, a broad-band 50 W amplifier capa-ble of operation from DC through to 3.5 GHz that is designed for operation up to 50 V and having excellent VSWR (ruggedness) capabi-lities of 10:1. 100 W devices have just been released.

Being a European supplier, Ampleon is a so called ITAR-free (International Traffic in Arms Regulations) supplier, a factor that is appreciated by its customers in the worldwide A&D marketplace.Together with a line-up of reliable and cost effective LDMOS-based RF power transistors, the GaN portfolio complements and strengthens Ampleon’s RF power offerings to its custo-mers, helping them to bring better solutions to market.

■ Ampleon www.ampleon.com

GaN RF Power Transistors in 10 to 200 W Ratings

hf-praxis 2/2016 51

RF & Wireless

200 mm GaN-on-Si Technology Closer to ManufacturingImec presented three novel alumi-num gallium nitride (AlGaN)/ gallium nitride (GaN) stacks featuring opti-mized low dispersion buffer designs. Moreover, imec optimized the epitaxial p-GaN growth process on 200 mm sili-con wafers, achieving e-mode devices featuring beyond state-of-the-art high threshold voltage (Vt) and high drive current (Id).To achieve a good, current-collapse-free device operation in AlGaN/GaN-on-Silicon (Si) devices, dispersion must be kept to a minimum. Trapped charges in the buffer between the GaN-based channel and the silicon substrate are known to be a critical factor in causing dispersion. Imec compared the impact of different types of buffers on disper-sion and optimized three types: a clas-sic step-graded buffer, a buffer with low-temperature AlN interlayers, and a super lattice buffer. These three types of buffers were optimized for low dis-persion, leakage and breakdown voltage over a wide temperature range and bias conditions. Imec also optimized the epitaxial p-GaN growth process demonstrating impro-ved electrical performance of p-GaN HEMTs, achieving a beyond state-of-the-art combination of high threshold voltage, low on-resistance and high drive current. The P-GaN HEMT results outperformed their MISHEMT coun-terparts.Imec’s GaN-on-Si R&D program aims at bringing this technology towards indus-trialization. Imec’s offering includes a complete 200 mm CMOS-compatible 200 V GaN process line that features excellent specs on e-mode devices. Imec’s program allows partners early access to next-generation devices and power electronics processes, equipment and technologies, and speed up inno-vation at shared costs. Current R&D focuses on improving the performance and reliability of imec’s e-mode devices, while in parallel pushing the boundaries of the technology through innovation in substrate technology, higher levels of integration and exploration of novel device architectures.

■ Imec www.imec.be

News

Euroquartz has launched a new range of low profile MEMS (Micro ElectroMecha-nical System) filter products offering major benefits of small size and very low profile making them ideal for use in embedded applications. The company has also publis-hed a new four page shortform catalogue covering its new MEMS filters and traditi-onal RF filter ranges.

Using the latest MEMS technology, it is possible to produce bandstop and band-pass filter products that offer a very low profile (0.5 mm) solution. The advantages of Euroquartz MEMS filters are their small size offering high reliability and high per-formance, covering the range from 2 to 50 GHz. MEMS filter types available include bandpass, bandstop, lowpass, attenuator

chip, time-delay line, substrate integrated waveguide (SIW) and micro-shielding. Offering a 1 dB insertion loss with 30 dB at 3 and 7.5 GHz attenuation they are ideal for microwave communication equipment such as base stations, wireless transceiver systems and small size RF front-end requi-rements. The new shortform catalogue pro-vides basic specifications for a selection of the MEMS bandpass filters alongside discrete crystal filter designs, surface mount monolithic crystal filters and bandpass LC filter designs.Euroquartz custom LC and microwave fil-ters offer a broad selection of frequencies, topologies and packages ranging from audio to 3 GHz and up to 200 W in power. Topo-logies include low pass, band pass, high pass and band reject. Special characteristics such as IM distortion, phase and amplitude match etc. are optimised during manufac-turing. LC filters are available in a variety of packages including SMD and are com-patible with modern automated manufac-turing processes.Euroquartz also offers a wide range of cavity filters in band pass and notch types. A notch type filter attenuates a narrow band of fre-quencies while allowing all other frequen-cies to pass with only a slight loss. Band pass filters pass a narrow band of frequen-cies with very little loss while attenuating all other signals outside of the band. Cavity filters are available up to 960 MHz with any type of customer-specific connector and are factory tuned to the frequencies requested.

■ Euroquartz Ltd. www.euroquartz.co.uk

Components

Low Profile MEMS Filter Range and Filters Shortform Catalogue

New 2.4 GHz WLAN/BT LTE Coexistence FilterRichardson RFPD Inc. announced the avai-lability and full design support capabilities for a new 2.4 GHz WLAN/BT LTE coe-xistence filter from Qorvo: The 885128 is a high-performance, high-power bulk acoustic wave (BAW) band-pass filter with extremely steep skirts. It simultaneously exhibits low loss in the WiFi band and high near-in rejection in the approximate LTE bands. The new BAW filter is specifically designed to enable coexistence of WiFi and LTE signals within the same device or in close proximity to one another.

The filter exhibits excellent power hand-ling capabilities and is offered with an industry-leading 1.1 x 0.9 x 0.50 mm small footprint. It is ideally suited for small cell, portable hotspots, WiFi routers and LTE gateways, smart meters, and WiFi access points applications.

■ RFMW Ltd., www.rfmw.com

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54 hf-praxis 2/2016

RF & Wireless/Impressum

hf-PraxisISSN 1614-743X

Fachzeitschrift für HF- und Mikrowellentechnik

• Herausgeber und Verlag:beam-Verlag 35001 Marburg, Postfach 1148 Tel.: 06421/9614-0 Fax: 06421/9614-23 info@beam-verlag.de www.beam-verlag.de

• Redaktion:Dipl.-Ing. Reinhard Birchel (RB) Ing. Frank Sichla (FS) redaktion@beam-verlag.de

• Anzeigen:Frank Wege Tel.: 06421/9614-25 Fax: 06421/9614-23 frank.wege@beam-verlag.de

• English Contact:Myrjam Weide Fon.: +49-6421/9614-16 m.weide@beam-verlag.de

• Erscheinungsweise:monatlich

• Satz und Reproduktionen:beam-Verlag

• Druck & Auslieferung:Strube Druck & Medien oHG

Der beam-Verlag übernimmt trotz sorgsamer Prüfung der Texte durch die Redaktion keine Haftung für deren inhaltliche Richtigkeit.

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 Markenschutzgesetzgebung als frei zu betrachten sind und von jedermann ohne Kennzeichnung verwendet werden dürfen.

Nordic announced that OORT, a Wroclaw, Poland-based company specializing in con-nected devices and the Internet of Things (IoT), has selected Nordic’s multiple award-win-ning nRF51822 Bluetooth® Smart System-on-Chip (SoC) for its OORT Bluetooth Smart controllers.

OORT’s Bluetooth Smart con-trollers enable home appliance manufacturers to turn any elec-tronic or electromechanical device into a wirelessly con-nected one, thereby allowing consumers to directly control their smart devices via the OORT app on their iOS or Android Bluetooth Smart Ready smart-phone or tablet. With the addition of a Bluetooth Smart Ready and Wi-Fi compatible OORT Smar-tHub, devices can also be opera-ted when away from the home from a mobile device or through

OORT’s Cloud platform on a standard web browser.

The Nordic-powered OORT Bluetooth Smart controllers can be embedded into any existing device for example, washing machines, ovens, refri-gerators, kettles, and coffee machines?without any changes to the original hardware, allow-ing manufacturers to turn the device from a prototype into a wirelessly connected one within six to nine months.

From the iOS or Android app on the smartphone or tablet, users can locate any OORT connected device in range of their smart-phone or tablet, name it, and add it to a group within the app, for example based on the room in which the device is located. The user can then control all of their wirelessly connected devices, setting rules, and creating scena-rios around the operation of each device, for example turning on

kitchen appliances in sequence as they are required. With the addition of the OORT SmartHub, the user can connect to their home remotely via the internet and control all of their devices from their smartphone, tablet, or via a web browser accessing a dedicated cloud platform. The SmartHub communicates with all the user’s connected devices via Bluetooth Smart and then uses WiFi to ‘push’ data to the Cloud. From the OORT Smart-Home Cloud platform automatic actions can be configured bet-ween connected devices, while the user can also collect infor-mation from the devices and pro-cess them into different reports, for example detailing how often each device is used or its power consumption. Nordic’s nRF51822 is a power-ful and flexible multiprotocol SoC ideally suited for Blue-tooth Smart and 2.4 GHz ultra low-power wireless applications. The nRF51822 is built around a 32-bit ARM Cortex M0 CPU with 256 kB/128 kB flash and 32 kB/16 kB RAM. The em-bedded 2.4 GHz transceiver is fully compliant with Bluetooth v4.2, the latest Bluetooth Smart specification. In the OORT Blue-tooth Smart controllers, the nRF51822 SoC provides wire-less connectivity to both iOS and Android-compatible Bluetooth Smart Ready devices.

■ Nordic Semiconductor ASA www.nordicsemi.com

Bluetooth Smart Controllers Transform Home Appliances into Smart Connected Devices

Low-Power BLE Frontend ModulesSkyworks offers two low-power Bluetooth low energy (BLE) frontend modules (FEMs) for connected home, wearable and industrial applications. The SKY66110-11 and SKY66111-11 FEMs operate between 2.4 to 2.485 GHz, with power con-sumption of only 10 mA in trans-mit mode. They are suitable for products operating from coin

cell batteries including sensors, beacons, smart watches, thermo-stats, smoke and carbon dioxide

detectors, wireless cameras and audio headphones, hearing aids and medical pendants.The FEMs more than double the range when compared to a stan-dalone system on chip solution. The SKY66111-11 FEM features adjustable output power. Each device comes in a small footprint 3 x 3 x 0.8 mm, 16-pin multichip module solution.

■ Skyworks www.skyworksinc.com

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…e.g. Telecommunication & Mobile Phone Infrastructure

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HEILBRONN Berliner Platz 12 • 74072 Heilbronn Tel. (07131) 7810-0 • Fax (07131) 7810-20

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