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9-2012

HF-Praxis 9/2012

HF-Praxis 9/2012

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September 9/<strong>2012</strong> Jahrgang 17<br />

D 4287 E<br />

HF- und<br />

Mikrowellentechnik<br />

Hochauflösende<br />

EMV-Scans von<br />

IC-Störemissionen<br />

Langer, Seite 26


High Gain<br />

NEW<br />

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MRA-High-gain-Mischerfamilie zu produzieren. Je mehr wir sie prüfen,<br />

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desto bessere Leistungen liefern sie im Bereich von -55 an +125°C,<br />

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demanding environments.<br />

MIL Standard Qualifications<br />

(see website for complete list and details )<br />

Gross and Fine Leak HTOL (1000 hours /+125°C)<br />

Mechanical Shock<br />

Thermal Shock<br />

Vibration<br />

Multiple Reflow<br />

Acceleration<br />

Bend Test (and more)<br />

Mini-Circuits… Mini-Circuits…we’re wir definieren redefining neu what was VALUE Wert is bedeutet! all about!<br />

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Instrumentenausrüstung<br />

for instrumentation<br />

und<br />

militärische Anwendungen und ihre bemerkenswert niedrigen Preise<br />

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sind überall dort von Vorteil, wo langfristige Zuverlässigkeit zum Wert<br />

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Electrical Specifications ( -55 to +125°C )<br />

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Level Freq. Freq. Gain $ ea.<br />

(dBm) (GHz) ( MHz ) ( dB typ) ( qty. 10)<br />

MRA-42+ 7 1.0-4.2 10-800 12 8.95<br />

MRA-42LH+ 10 1.0-4.2 10-800 12 8.95<br />

MRA-42MH+ 13 1.0-4.2 10-800 12 8.95<br />

LO/RF isolation 35 dB LO/IF isolation 20 dB RoHS compliant<br />

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U.S. Patents<br />

7739260, 7761442<br />

ISO 9001 ISO 14001 AS 9100<br />

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Aus Forschung + Technik<br />

Ultra-Low-power-Multi-Standard-Transceiver<br />

für Sensornetze<br />

Imec und Holst Centre kündigten<br />

einen 2.3/2.4-GHz-Sender<br />

für drahtlose Sensoranwendungen<br />

an, der vier drahtlose<br />

Standards erfüllt (IEEE<br />

802.15.6/4/4g und Bluetooth<br />

Low Energy). Der Sender wird<br />

in einem 90-nm-CMOS-Prozess<br />

hergestellt und verbraucht nur<br />

5,4 mW an einer 1,2-V-Spannungsquelle<br />

(2,7 nJ/bit) bei 0<br />

dBm Ausgangssignal. Dies ist<br />

drei- bis fünfmal leistungseffizienter<br />

als die gegenwärtig<br />

modernsten Bluetooth-LE-<br />

Lösungen. Diese Ergebnisse<br />

wurden gemeinsam mit Panasonic<br />

im Rahmen des imec-<br />

und Holst Centre-Programms<br />

für drahtlose Ultra-low-power-<br />

Kommunikation erzielt.<br />

Imecs neuer Sender spart mindestens<br />

75% an Leistung, indem er<br />

einige leistungshungrige analoge<br />

Blöcke durch digital-unterstützte<br />

Schaltungen ersetzt. Das Resultat<br />

ist ein Sender/Empfänger, der<br />

mit allen vier Standards konform<br />

ist, aber lediglich 4,5 mA bei<br />

1,2 V benötigt (2,7 nJ/bit). Der<br />

Transceiver ist in hohem Grade<br />

rekonfigurierbar; es wurde<br />

demonstriert, dass er alle erforderlichen<br />

Modulationen und<br />

Bitgeschwindigkeiten von 50<br />

k ~2 Mbps unterstützt. Mit dem<br />

SD-DPA für die Erzeugung der<br />

zeitvarianten Signalhülle, ist er<br />

auch der erste Low-power-2,4-<br />

GHz-ISM-Band (IEEE802.15.6)<br />

konforme Transceiver.<br />

■ Imec<br />

www2.imec.be<br />

Technische Beratung, Distribution<br />

und Logistik-Dienstleistungen<br />

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Aktive und passive Komponenten für die<br />

Nachrichtenelektronik, insbesondere der drahtlosen<br />

und optischen Übertragungstechnik.<br />

HF-Test / -Messgeräte<br />

Obsolete und schwer<br />

beschaffbare ICs<br />

Halle A5, Stand 114<br />

13. –14. November<br />

Neue Messe München<br />

Erster 11 Bit 250 MSamples/s<br />

SAR-ADC mit einem Leistungsverbrauch<br />

von nur noch 1,7 mW<br />

SAR ADC bieten einen hohen<br />

Wirkungsgrad sowie einem<br />

kleinen Formfaktor, was diese<br />

Architektur für eine Vielfalt<br />

drahtloser Anwendungen attraktiv<br />

macht. SAR ADC sind häufig<br />

die bevorzugte Architektur<br />

für Anwendungen mit mittlerer<br />

Auflösung und niedrigeren<br />

Abtastfrequenzen. Drahtlose<br />

Empfänger für zukünftige Standards<br />

mit großen Bandbreitenanforderungen<br />

benötigen jedoch<br />

viel schnellere ADC. Diese neue<br />

SAR-ADC-Architektur, entwickelt<br />

von imec und Renesas<br />

Electronics, ist eine Antwort auf<br />

die Forderung nach viel schnelleren<br />

Kleinleistungs-ADCs mit<br />

kleinem Formfaktor. Der neu<br />

vorgestellte ADC ist hat einen<br />

sehr niedrigen Leistungsverbrauch<br />

(1,7 mW), hohe Auflösung<br />

(11b) voll dynamisch<br />

und erreicht einen Leistungs-<br />

Wirkungsgrad von 10 fJoule pro<br />

Umwandlungsschritt bei einer<br />

Sampling-Geschwindigkeit von<br />

250 MSamples/s.<br />

■ Imec<br />

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Vertriebsingenieur (m/w)<br />

Bereich: Hochfrequenztechnik<br />

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hf-praxis 9/<strong>2012</strong> 3


Inhalt<br />

Zum Titelbild:<br />

September 9/<strong>2012</strong> Jahrgang 17<br />

D 4287 E<br />

State of the Art MW-Amplifiers<br />

from 5 kHz to 60 GHz<br />

• Cryogenic Amplifiers<br />

• High Dynamic Range Amplifiers<br />

• High Power Amplifiers<br />

• Low Noise Amplifiers<br />

• Multi Octave Amplifiers<br />

• SATCOM Amplifiers<br />

• Wideband Amplifiers<br />

• Waveguide Amplifiers<br />

• EMC Amplifiers<br />

HF- und<br />

Mikrowellentechnik<br />

Hochauflösende<br />

EMV-Scans von<br />

IC-Störemissionen<br />

In dieser Ausgabe:<br />

Langer, Seite 26<br />

Hochauflösende<br />

EMV-Scans<br />

von IC-Störemissionen<br />

Den ICs kommt hinsichtlich der<br />

EMV-Eigenschaften elektronischer<br />

Baugruppen eine zentrale<br />

Bedeutung zu. Sie fungieren<br />

sowohl als Quelle oder auch als<br />

Senke von elektromagnetischen<br />

Störungen. 26<br />

Wireless:<br />

Eine digitale Front-End-Funklösung<br />

für die mobile Breitbandinfrastruktur<br />

Eine neue Architektur bietet maximale Flexibilität und Integration,<br />

zusammen mit den geringsten Gesamtkosten sowie kleinster Verlustleistung<br />

und niedrigstem Gewicht. 6<br />

Design:<br />

Leistungsoptimierung von direkt<br />

wandelnden Empfängern ...<br />

TACTRON ELEKTRONIK GmbH & Co. KG<br />

Bunsenstr. 5/II<br />

D-82152 Martinsried<br />

info@tactron.de Fon: +49 89 895 569 0<br />

www.tactron.de Fax: +49 89 895 569 29<br />

Zwischenfrequenzfreie Empfänger werden besonders häufig in<br />

mobilen Telefonen eingesetzt. Ihre Verwendung in Hochleistungs-<br />

Empfängern wie denen in Basisstationen für die drahtlose Kommunikation<br />

hatte jedoch nur eingeschränkt Erfolg. 22<br />

4 hf-praxis 9/<strong>2012</strong>


9/<strong>2012</strong><br />

Wireless:<br />

MIMO-Empfänger<br />

Die MIMO-Technik wird zunehmend<br />

in Systemen mit hoher<br />

Datenrate eingesetzt, wie Wi-Fi<br />

und drahtlosen 3G/4G-Kommunikations-Techniken.<br />

13<br />

EMV:<br />

Magnetfeldspule<br />

erzeugt Felder<br />

bis 1,2 kA/m<br />

Teseq bietet eine neue Magnetfeldspule<br />

an, die für Magnetfeldprüfungen<br />

Felder von bis zu 1,2<br />

kA/m erzeugt. 30<br />

Rubriken:<br />

Forschung + Technik . . . 3<br />

Inhalt . . . . . . . . . . . . . . . . 4<br />

Wireless . . . . . . . . . . . . . . 6<br />

Produkt-Highlights . . . . 20<br />

Design . . . . . . . . . . . . . 22<br />

EMV . . . . . . . . . . . . . . . 25<br />

Messtechnik . . . . . . . . . 32<br />

Baugruppen . . . . . . . . . 36<br />

Produkt-Portrait . . . . . . 38<br />

Bauelemente . . . . . . . . . 40<br />

RF&Wireless . . . . . . . . 46<br />

Fachliteratur/Impressum.54<br />

Cost-Effective Millimeter-Wave Signal<br />

Analysis Solution<br />

Agilent Technologies Inc.<br />

announced that its EXA signal<br />

analyzer is now the industry‘s<br />

most cost-effective millimeterwave<br />

signal analyzer, covering frequencies<br />

up to 44 GHz. 46<br />

LPRS Fortronic Update<br />

Rick Winscott of US company Quilix<br />

has married together two ‚easy‘<br />

technologies by developing an Arduino<br />

‚shield‘ for the LPRS „easyRadio<br />

Advanced“ low power radio<br />

modules. 47<br />

AR‘s family of 1 - 2.5 GHz Microwave<br />

Amplifiers ...<br />

AR has introduced a line of solidstate<br />

microwave amplifiers that<br />

can offer an alternative solution to<br />

TWTAs and provide additional benefits<br />

to users. 48<br />

Messtechnik:<br />

Wireless-Testset für Forschung und<br />

Entwicklung<br />

Agilent Technologies Inc. präsentierte<br />

das neue Wireless-Testset<br />

E5515E 8960 Series 10, das es<br />

ermöglicht, das Verhalten von<br />

2/3/3.5G-Designs unter Stressbedingungen<br />

bei maximaler Datenrate<br />

zu testen. 32<br />

Bauelemente:<br />

RF & Wireless-News<br />

Low-Cost-<br />

Miniquarze für<br />

Funkmodule<br />

Gepaart mit einer<br />

umfangreichen Entw<br />

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Wireless<br />

Eine digitale Front-End-Funklösung<br />

für die mobile Breitbandinfrastruktur<br />

Eine neue Architektur<br />

bietet maximale<br />

Flexibilität und<br />

Integration, zusammen<br />

mit den geringsten<br />

Gesamtkosten sowie<br />

kleinster Verlustleistung<br />

und niedrigstem<br />

Gewicht<br />

Bild 1: Hochebenen-Blockdiagramm eines typischen Senders<br />

Netzwerkbetreiber benötigen bei<br />

ihren Ausrüstungen eine signifikante<br />

Kostenreduzierung, da<br />

sie sich bemühen, die Kapazität<br />

ihrer Netzwerke durch den<br />

Einsatz neuer Luftschnittstellen,<br />

höherer Bandbreite und größerer<br />

Anzahl von Zellen zu steigern.<br />

Darüber hinaus suchen sie nach<br />

einer höheren Netzwerkintegration,<br />

gekoppelt mit einer Steigerung<br />

der Betriebseffizienz.<br />

Um Systeme liefern zu können,<br />

die alle diese widersprüchlichen<br />

Anforderungen erfüllen, suchen<br />

die Anbieter von Ausrüstungen<br />

für die drahtlose Kommunikationsinfrastruktur<br />

nach Lösungen,<br />

die höhere Integrationsdichten,<br />

geringere Verlustleistung und<br />

Kosten, aber auch eine höhere<br />

Flexibilität besitzen.<br />

Das Ziel ist es, Ausrüstungen<br />

zu produzieren, welche die<br />

Anforderungen von mehr als<br />

nur einem Netzbetreiber erfüllen<br />

und gleichzeitig die Markteinführungszeit<br />

verkürzen. In<br />

diesem Artikel wird analysiert,<br />

wie mit einem neuen Baustein<br />

von Xilinx, der Extensible Processing<br />

Platform (EPP) Zynq,<br />

dabei geholfen wird, diese Probleme<br />

für die Equipmenthersteller<br />

zu lösen.<br />

Die Verfügbarkeit von Smartphones,<br />

Tablet-PCs und Daten-<br />

Dongles hat eine explosionsartige<br />

Nachfrage nach stets und<br />

überall verfügbaren Daten zur<br />

Folge. In ihrem Bestreben, dies<br />

anzubieten, sind die Netzbetreiber<br />

gezwungen, immer mehr Zellen<br />

mit einer steigenden Anzahl<br />

an Antennen pro Zelle und unter<br />

David Hawke<br />

Produkt Marketing Manager<br />

in der Communications<br />

Business Unit<br />

Xilinx, Inc.<br />

www.xilinx.com<br />

Bild 2: Typische 2 x 2 Radio-Implementierung, die auf ASSPs basiert<br />

6 hf-praxis 9/<strong>2012</strong>


Ein hochleistungsfähiger Signalanalysator,<br />

der Sie in die drahtlose Zukunft begleitet<br />

Die drahtlose Technologie entwickelt sich ständig weiter. Der<br />

Erfolg hängt von Ihrer Fähigkeit ab, sich weiter zu entwickeln.<br />

Der Agilent PXA Signalanalysator hilft Ihnen dabei, ganz vorne<br />

mit dabei zu sein: mit mehr Flexibilität, Skalierbarkeit und<br />

Langlebigkeit. So ist Ihre Weiterentwicklung garantiert.<br />

Das ist vorausschauendes Denken. Das ist Agilent.<br />

PXA Signalanalysator (N9030A)<br />

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Bis zu -88 dBc 3GPP ACLR-Dynamikbereich<br />

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LTE-Advanced und 802.11ac mit 89600 VSA-Software<br />

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Signal-Analyse anzusehen<br />

Weitere Informationen über den<br />

PXA Signalanalysator unter:<br />

www.agilent.com/find/160_PXA<br />

© Agilent Technologies, Inc. <strong>2012</strong> Deutschland: 07031 464 6333 Österreich: 01 360 277 1571 Schweiz: +41 44 308 66 66


Wireless<br />

Bild 3: Blockschaltung der neuen Zynq-EPP-Familie von Xilinx<br />

Nutzung neuer Luftschnittstellen<br />

wie LTE oder LTE-Advanced zu<br />

konstruieren. Außerdem muss<br />

der Netzbetreiber wegen der<br />

abnehmenden durchschnittlichen<br />

Umsatzes pro Nutzer (ARPU =<br />

average revenue per user) versuchen,<br />

jedes Jahr signifikante<br />

Kosteneinsparungen durch die<br />

Equipmentlieferanten zu realisieren.<br />

Um dies noch zu verschlimmern,<br />

müssen diese neuen<br />

Netze bestehende Sprach- und<br />

Datennetze, die auf GSM oder<br />

UTMS basieren können und mit<br />

unterschiedlichen Frequenzbändern<br />

eingesetzt werden, erweitern.<br />

Das Hinzufügen weiterer Antennen,<br />

um mehrfache Frequenzbänder<br />

zu unterstützen, oder<br />

um die Datenraten durch Techniken<br />

mit Mehrfach-Eingängen/<br />

Mehrfach-Ausgängen (MIMO =<br />

multiple input/ multiple output)<br />

zu erhöhen, ist teuer aber für die<br />

Netzbetreiber zwingend notwendig.<br />

Um die Auswirkungen<br />

auf die mit dem Antennenmast<br />

zusammenhängenden Betriebskosten<br />

zu vermindern, suchen<br />

die Equipmenthersteller nach<br />

Methoden, die Stellfläche der<br />

Ausrüstungen zu verkleinern<br />

- insbesondere Volumen und<br />

Gewicht - und dazu auch noch<br />

geringere Kosten und niedrigere<br />

Verlustleistungen zu realisieren.<br />

Sie verbessern kontinuierlich die<br />

Methoden im Bereich der Funkübertragung<br />

von den Antennen<br />

und Diplexern/Triplexern bis<br />

zum Funk selbst, im Bemühen<br />

die Standfläche des Antennemasts<br />

zu verkleinern.<br />

Es gibt eine ganze Reihe von<br />

Optionen, welche die Anforderungen<br />

der Netzbetreiber erfüllen.<br />

Eine ist die Verwendung von<br />

Mehrband-Antennen, wodurch<br />

die Anzahl der benötigten Antennen<br />

reduziert wird, um mehrere<br />

Netze, die auf GSM, UMTS oder<br />

LTE basieren, zu betreiben. Um<br />

diese Mehrband-Antennen zu<br />

ergänzen, kann der Netzbetreiber<br />

abgesetzte Sender (remote<br />

radio) auf dem Mast installieren,<br />

um die benötigten Frequenzbänder<br />

abzudecken. Abgesetzte Sender<br />

müssen sich ebenfalls kontinuierlich<br />

weiter entwickeln,<br />

um mehrere unterschiedliche<br />

Luftschnittstellen und größere<br />

Bandbreiten zu unterstützen,<br />

Bild 4: 2 x 2 LTE-Funk in Zynq<br />

wenn sie die künftigen Anforderungen<br />

der Netzbetreiber erfüllen<br />

wollen, und das bei geringerem<br />

Gewicht und kleineren mechanischen<br />

Gehäusen.<br />

Das Aufkommen von Funk mit<br />

integrierter Antenne ist eine weitere<br />

Option. Hierbei wird die<br />

Funkelektronik mit dem Antennengehäuse<br />

kombiniert, um eine<br />

voll integrierte Funk-/Antennen-<br />

Lösung zu erzielen, was die Notwendigkeit<br />

für einen separaten<br />

abgesetzten Sender eliminiert<br />

und eine minimale Maststellfläche<br />

ergibt. Eine weitere Evolutionsstufe<br />

von Senderelektronik<br />

und Antennengehäuse ist die seit<br />

kurzem gegebene Verfügbarkeit<br />

von aktiven Antennensystemen<br />

(AAS). Diese komplexen Antennen<br />

erfordern wesentlich mehr<br />

Verarbeitung der Funksignale,<br />

was eine steigende Kapazität<br />

für das Netzwerk zusammen<br />

mit einer minimalen Maststellfläche<br />

ergibt.<br />

Der Schlüssel zum Reduzieren<br />

von Größe und Gewicht des<br />

abgesetzten Senders oder der<br />

Antenne ist die weitere Integration<br />

der Senderelektronik.<br />

Darüber hinaus muss die Funkausrüstung,<br />

um mehrere Luftschnittstellen,<br />

wie GSM, LTE,<br />

UMTS und andere zu unterstützen,<br />

sehr flexibel und programmierbar<br />

sein.<br />

Hier wird gezeigt, wie diese<br />

Funkeinheiten programmierbarer<br />

gemacht werden können,<br />

und dabei auch noch eine höhere<br />

Integrationsdichte erzielen.<br />

Bild 1 zeigt die typische Architektur<br />

und Funktionen eines Senders/Empfängers.<br />

Die Basisbandschnittstelle verbindet<br />

das System mit Hilfe der<br />

Basisband-Signalverarbeitungskarten<br />

mit den Kupfer-/optischen<br />

Leitungen, die entweder an der<br />

Basis oder auf dem Mast, oder<br />

sonst wo in der Cloud sitzen<br />

können. Diese Schnittstellen<br />

benötigen üblicherweise sehr<br />

schnelle SERDES-Komponenten<br />

(Serializer/Deserializer), die mit<br />

bis zu 9,8 Gbit/s (Gbps) für das<br />

Common Public Radio Interface<br />

(CPRI) übertragen müssen.<br />

Die von den Basisbandeinheiten<br />

empfangenen bzw. von ihnen<br />

übertragenen Signale benötigen<br />

eine signifikante digitale<br />

Signalverarbeitung, sowohl vor<br />

und nachdem sie zum analogen<br />

Bereich gesendet werden oder<br />

von ihm kommen. Die erforderliche<br />

Signalverarbeitung besteht<br />

aus digitaler Auf-/Abwärtswandlung<br />

(DUC/DDC), Crest-Faktor-<br />

Reduzierung (CFR) und digitaler<br />

Vorverzerrung (predistortion)<br />

(DPD). Während DUC/DDC<br />

das Upsampling und Shaping<br />

übernimmt, werden CFR und<br />

DPD primär dazu verwendet, die<br />

Effizienz der Übertragung der<br />

Funkeinheit zu steigern, indem<br />

man die Leistungsverstärker<br />

durch digitale Signalverarbeitung<br />

linearisiert.<br />

Die Verbindung zu den Datenwandlern<br />

(DACs und ADCs)<br />

wird realisiert, indem man entweder<br />

die schnelle digitale, parallele<br />

LVDS-Signalisierung<br />

8 hf-praxis 9/<strong>2012</strong>


New Low Noise, High Linearity Solutions for Backhaul & SATCOM!<br />

Analog, Digital & Mixed-Signal<br />

ICs, Modules, Subsystems & Instrumentation<br />

HMC1040LP3CE Low Noise Amplifier Covers 24 to 43.5 GHz<br />

Noise Figure vs. Temperature<br />

Low Noise Figure: 2.2 dB<br />

High Gain: 23 dB<br />

P1dB Output Power: +12 dBm<br />

Output IP3: +22 dBm<br />

Single Supply Voltage: +2.5V @ 70mA<br />

NOISE FIGURE (dB)<br />

10<br />

9<br />

8<br />

7<br />

6<br />

5<br />

4<br />

3<br />

2<br />

1<br />

+25C<br />

+85C<br />

-40C<br />

0<br />

24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44<br />

FREQUENCY (GHz)<br />

Frequency<br />

(GHz)<br />

A SELECTION OF OUR LOW NOISE AMPLIFIERS<br />

Function<br />

Gain<br />

(dB)<br />

OIP3<br />

(dBm)<br />

NF<br />

(dB)<br />

P1dB<br />

(dBm)<br />

Bias<br />

Supply<br />

Package<br />

Part<br />

Number<br />

NEW!<br />

5 - 10 Low Noise 19 28 1.8 16 +3.5V @ 80mA LP3 HMC902LP3E<br />

6 - 17 Low Noise 18 25 1.7 14 +3.5V @ 80mA LP3 HMC903LP3E<br />

6 - 26.5 Low Noise 22 18 2.5 10 +3.5V @ 45mA LC4 HMC963LC4<br />

7 - 14 Low Noise 17 25 1.8 13 +3V @ 51mA LC4 HMC564LC4<br />

7.5 - 26.5 Low Noise 13 23 2.5 13 +3.5V @ 70mA LC4 HMC962LC4<br />

17 - 27 Low Noise 25 25 2.2 13 +4V @ 73mA LC4 HMC751LC4<br />

18 - 31 Low Noise 15 23 3.5 11 +3V @ 75mA LC4 HMC519LC4<br />

24 - 28 Low Noise 25 26 2.5 13 +3V @ 70mA LC4 HMC752LC4 [1]<br />

24 - 43.5 Low Noise 22 22 2.7 12 +2.5V @ 70mA LP3C HMC1040LP3CE<br />

28 - 36 Low Noise 21 24 2.8 12 +3V @ 82mA LP4 HMC566LP4E<br />

35 - 45 Low Noise 16 - 2 6 +4V @ 87mA Chip HMC-ALH376<br />

57 - 65 Low Noise 21 - 4 12 +2.5V @ 64mA Chip HMC-ALH382 [1]<br />

71 - 86 Low Noise 14 - 5 7 +2V @ 50mA Chip HMC-ALH509<br />

[1] Amplifi ers that benefi t from Hittite Active Bias Controllers<br />

Ideal for Driving the LO Port for Many of Hittite's<br />

Balanced, I/Q & Image Reject Mixers!<br />

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Hittite Microwave Deutschland GmbH<br />

Isarstr. 1 • 83026 Rosenheim, Germany<br />

+49 8031 97654 tel • +49 8031 98883 fax • germany@hittite.com<br />

MEV Elektronik Service GmbH<br />

Nordel 5a • 49176 Hilter, Germany<br />

05424 2340 0 tel • 2340 40 fax • info@mev-elektronik.com


Wireless<br />

Bild 5: Reduzierung der relativen Stückkosten durch Einsatz von<br />

Zynq<br />

Bild 6: Reduzierung der Verlustleistung durch Einsatz von Zynq<br />

oder das neu aufkommende Protokoll,<br />

JESD204 (A/B), einsetzt.<br />

Der Hochfrequenzbereich enthält<br />

alle Modulatoren, Taktsynchronisier-Bausteine,<br />

Filter und<br />

Verstärkerschaltungen, welche<br />

die digitalen Signale über<br />

die Leistungsverstärker an die<br />

Antennen übertragen und empfangen.<br />

Die Steuerung der gesamten<br />

Funkeinheit erfolgt über einen<br />

Mikroprozessor, auf dem üblicherweise<br />

ein Echtzeitbetriebssystem<br />

wie Linux oder VxWorks<br />

läuft. Diese Betriebs- und Wartungsfunktionen<br />

kümmern sich<br />

um die Alarme, die Kalibrierung,<br />

das Messaging und die gesamte<br />

Steuerung der Einheit - eine<br />

Arbeit, die generell eine große<br />

Menge an Verbindungen zu<br />

anderen Komponenten erfordert,<br />

wie SPI/I²C, Ethernet, UARTs<br />

und natürlich zum Speicher.<br />

Traditionell haben die Anbieter<br />

die Signalverarbeitung des<br />

digitalen Funks mit einer Kombination<br />

aus ASIC-, ASSP- und<br />

FPGA-Bausteinen implementiert.<br />

ASIC-Bausteine haben<br />

die geringste Flexibilität und<br />

haben häufig Funktionen, die<br />

auf Grund von früh im Entwicklungsprozess<br />

festgelegten<br />

Spezifikationen überholt sind.<br />

Sie haben oft die geringsten<br />

Bausteinkosten - dies aber auf<br />

Kosten hoher Entwicklungsund<br />

NRE-Kosten und einer langen<br />

Zeitspanne bis zur Markteinführung.<br />

ASSP-Bausteine<br />

haben eine begrenzte Flexibilität<br />

in dem Sinn, dass sie häufig für<br />

eine gewisse Anzahl an Anwendungsfällen<br />

entwickelt werden,<br />

aber nicht für andere einsetzbar<br />

sind. FPGAs werden wegen ihrer<br />

inhärenten Flexibilität, die es<br />

ihnen ermöglicht, zunehmend in<br />

digitalem Funk eingesetzt, alles<br />

zu unterstützen, was das Equipment<br />

benötigt. Zudem bieten sie<br />

die Möglichkeit, ständig neue<br />

Funktionen zu liefern, wenn die<br />

Anforderungen der Anwender<br />

dies erfordern. In vielen Fällen<br />

werden FPGAs neben ASICs und<br />

ASSPs in diesen Anwendungen<br />

gefunden, um die Funktionen zu<br />

bieten, die den beiden anderen<br />

Bausteinen fehlen.<br />

Bild 2 illustriert den Aufbau<br />

einer 2 x 2 Funkstrecke mit<br />

einer Kombination aus ASSPs,<br />

FPGAS und Mikroprozessoren.<br />

ASSPs sind häufig zu langsam,<br />

um die Anforderung des Marktes<br />

zu erfüllen, was durch das Fehlen<br />

jeglicher seriellen Schnittstellentechnik<br />

wie CPRI oder<br />

JESD204 in ihnen demonstriert<br />

wird. Dies erfordert einen zusätzlichen<br />

Baustein, wie ein FPGA<br />

mit integriertem SERDES, oder<br />

eine preiswerte FPGA-Version,<br />

die externes SERDES verwendet,<br />

um die Implementierung zu<br />

vollenden. Jedoch erfordert der<br />

Setup hier eine große Anzahl an<br />

Komponenten. Die Leiterplattenfläche<br />

ist groß, ebenso die<br />

Komplexität der Stromversorgung<br />

sowie auch die Verlustleistung<br />

insgesamt und die Kosten.<br />

Deshalb ist es kein Wunder, dass<br />

die Equipmenthersteller nach<br />

alternativen Methoden suchen.<br />

Xilinx-Produkte haben sich kontinuierlich<br />

weiterentwickelt und<br />

haben jetzt einen Punkt erreicht,<br />

an dem die Hersteller von Kommunikationsausrüstungen<br />

die<br />

gesamte Hard- und Software<br />

für die digitale Funkstrecke in<br />

einem einzigen Baustein implementieren<br />

können. Diese FPGAs<br />

besitzen vollständige Hard- und<br />

Software-Programmierbarkeit<br />

zusammen mit einem fest verdrahteten<br />

Satz an Kommunikations-Peripherie,<br />

zu geringen<br />

Kosten und bei niedriger Verlustleistung.<br />

Diese neue Bausteinfamilie,<br />

die eine solche Integrationsdichte<br />

ermöglicht wird<br />

als Zynq Extensible Procesing<br />

Platform (EPP) bezeichnet und<br />

von Xilinx ab Lager geliefert.<br />

Die Zynq-EPP, die Blockschaltung<br />

ist in Bild 3 gezeigt, enthält<br />

einen Zweifach-ARM-Cortex-<br />

A9-Prozessor-Core, der bis zu<br />

2000 Dhrystone-MIPS pro Core<br />

verarbeiten kann und eine Fließkommaeinheit<br />

mit verdoppelter<br />

Genauigkeit. Im Prozessor-Subsystem<br />

eingeschlossen sind spezielle<br />

Kommunikations-Peripherien<br />

wie Speichercontroller,<br />

Gigabit-Ethernet, UARTs und<br />

SPI/I²C. Benachbart zum Prozessor-Subsystem<br />

ist die programmierbare<br />

Hochleistungs-Logik<br />

angesiedelt, die 500-MHz-DSP-<br />

Funktionsblöcke, 12,5-Gbit/s-<br />

SERDES und reichlich internes<br />

RAM enthält. Busse in verschiedenen<br />

Breiten, mit geringer<br />

Latenz und hoher Bandbreite<br />

verbinden das Prozessor-Subsystem<br />

mit der programmierbaren<br />

Logik, während Schnittstellen<br />

zum Shared-Memory sicherstellen,<br />

dass keine Engpässe bezüglich<br />

der Leistung auftreten.<br />

Bild 4 illustriert wie die Equipmenthersteller<br />

Zynq nutzen<br />

können, um alle erforderlichen<br />

10 hf-praxis 9/<strong>2012</strong>


Fingerstreifen<br />

Gestanzte<br />

EMV-Dichtungen<br />

EMV-Zelte und<br />

-Räume<br />

EMV-Fenster<br />

und Gitter<br />

EMV-Gehäuse-<br />

Dichtungen<br />

IP68 und EMV-<br />

Kombidichtungen<br />

EMV-<br />

Endlosdichtungen<br />

EMV-Materialien<br />

aus einer Hand<br />

EMV-Dichtungen<br />

Blechgehäuse<br />

EMV-Faltenbälge<br />

EMV-Mesh und<br />

-Folien<br />

EMV-Dichtung<br />

Form In Place<br />

Geschirmte<br />

Lüftungsgitter<br />

EMV-leitfähige<br />

Klebstoffe<br />

EMV-O-Ringe und<br />

Rundprofile<br />

EMV-Gehäuse-<br />

Dichtungen<br />

Infratron GmbH · Postfach 50 03 06 · 80973 München<br />

Tel.: 089/158 126-0 · Fax: 089/158 126-99<br />

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Wireless<br />

Bild 7: Reduzierung der benötigten Gehäusefläche bei Einsatz<br />

von Zynq<br />

Funktionen in die heutigen abgesetzten<br />

Sender zu implementieren.<br />

Durch das Verwenden<br />

des in Zynq verfügbaren Prozessor-Subsystems<br />

ist es möglich,<br />

die Ablaufplanung (scheduling),<br />

die Kalibrierung, das<br />

Messaging und die Steuerung<br />

insgesamt auf einem der in Zynq<br />

verfügbaren Prozessoren zu implementieren.<br />

Mit dem anderen<br />

ARM-Prozesor können die<br />

Entwickler die Berechnung der<br />

Koeffizienten implementieren,<br />

die häufig in DSP-Designs verwendet<br />

wird. Viele der erforderlichen<br />

Peripheriefunktionen,<br />

die nötig sind, um die Lösung<br />

zu vervollständigen, sind ebenfalls<br />

fest verdrahtet vorhanden,<br />

wie Speicher-Controller, SPI/<br />

I²C, UARTs, Gigabit-Ethernet<br />

und GPIO. Dies spart Verlustleistung<br />

und Kosten und hat<br />

keinerlei Auswirkungen auf die<br />

programmierbare Logik-Fabric.<br />

Als Ergänzung zum Prozessor-<br />

Subsystem wird die programmierbare<br />

Logik verwendet, die<br />

Hochleistungssignalverarbeitung<br />

zu implementieren, die für<br />

heutige und künftige Breitband-<br />

Funkstrecken nötig ist. Die DSP-<br />

Funktionsblöcke stellen sicher,<br />

dass die digitalen Filter, die in<br />

DUC/DDC-, DFR- und DPD-<br />

Designs nötig sind, auch effizient<br />

und mit geringer Verlustleistung<br />

implementiert sind. Die Verbindung<br />

zu den DACs/ADCs stellen<br />

die Baustein-I/Os, die LVDS,<br />

oder SERDES mit JESD204 nutzen,<br />

sicher. CPRI-Schnittstellen<br />

sind ebenfalls auf verfügbarem<br />

SERDES implementiert.<br />

Die Vorteile des Einsatzes von<br />

Zynq sind signifikant. Bild 5<br />

und 6 zeigen die Einsparungen<br />

bezüglich Kosten und Verlustleistung,<br />

die diese Architektur,<br />

verglichen mit handelsüblichen<br />

ASSPs, erzielen kann. In diesem<br />

Beispiel wird angenommen,<br />

dass ein Signal mit 20 MHz<br />

Bandbreite auf zwei Sende- und<br />

zwei Empfangskanälen übertragen<br />

wird. Zynq kann jedoch<br />

noch viel größere Bandbreiten<br />

und wesentlich mehr Antennen<br />

unterstützen.<br />

In diesem 2x2-20-MHz-LTE-<br />

Beispiel bietet die Zynq-Lösung<br />

bis zu 50% Einsparungen bei der<br />

Verlustleistung und eine Einsparung<br />

von 35 bis 40% an Materialkosten,<br />

gegenüber einer vergleichbaren<br />

ASSP-Implementierung.<br />

Darüber hinaus zeigt auch<br />

Bild 7, wie die Reduzierung der<br />

benötigten Komponentenanzahl<br />

bei der gleichen Funktion wie<br />

in Bild 4 dargestellt, in Einsparungen<br />

der Gehäusefläche um bis<br />

zu 66% gegenüber dem Beispiel<br />

in Bild 2 führt.<br />

Dies erlaubt eine deutliche Verkleinerung<br />

bei der erforderlichen<br />

Leiterplattenfläche. Die<br />

Equipment-Lieferanten können<br />

ihre Ausrüstungen damit deutlich<br />

verkleinern, wodurch eine<br />

höhere Integration möglich wird,<br />

die eine wesentlich kleinere<br />

Stellfläche für den Mast benötigt,<br />

als bisher möglich.<br />

Es gibt noch viele weitere deutliche<br />

Vorteile beim Einsatz von<br />

Zynq. Zynq reduziert die Komplexität<br />

und Kosten der Stromversorgung<br />

bei gleichzeitiger<br />

Steigerung der Zuverlässigkeit<br />

der Einheit. Diese Steigerung<br />

der Zuverlässigkeit hat Auswirkungen<br />

auf die Kosten im<br />

Back-End, die mit Rückläufern<br />

aus dem Feld zusammenhängen<br />

und ergibt eine höhere Zuverlässigkeit<br />

des gesamten Netzwerks.<br />

Zusätzlich reduziert die geringere<br />

benötigte Leistung die Wärmemenge,<br />

die abgeführt werden<br />

muss und ermöglicht es, kleinere<br />

und leichtere Kühlkörper und<br />

mechanische Komponenten zu<br />

verwenden.<br />

Und schließlich kombiniert die<br />

Zynq-Lösung die volle Flexibilität<br />

sowohl in der Hard- als<br />

auch der Software, so dass die<br />

Gerätespezifikationen erst später<br />

im Entwicklungszyklus festgelegt<br />

werden können. Dies verkürzt<br />

die Markteinführungszeit,<br />

mindert das Entwicklungsrisiko<br />

Weitere Informationen<br />

und unterstützt neue Funktionen<br />

auch lange, nachdem die Ausrüstung<br />

ausgeliefert wurde.<br />

Zusammenfassung<br />

Die explosionsartige Steigerung<br />

der Nachfrage nach allgegenwärtigen<br />

und schnell verfügbaren<br />

Daten treibt die ständige Innovation<br />

bei Antennenmasten und<br />

digitalen Funklösungen voran.<br />

Alle diese Lösungen haben eines<br />

gemeinsam - sie müssen kleiner,<br />

leichter, preiswerter und<br />

verlustleistungsärmer sein, aber<br />

gleichzeitig auch höher integriert<br />

und mit höherer Flexibilität ausgestattet<br />

sein, um den unterschiedlichen<br />

Anforderungen<br />

der Kommunikationsnetze zu<br />

entsprechen.<br />

Mit seinem Dual-Prozessor-<br />

Subsystem und der verlustleistungsarmen,<br />

programmierbaren<br />

Hochleistungs-Logik, ist<br />

Zynq die Lösung für viele der<br />

Herausforderungen, denen die<br />

Equipment-Lieferanten derzeitig<br />

gegenüberstehen, wenn sie versuchen,<br />

die Netzwerk-Betreiber<br />

optimal zu bedienen. Ob die Ausrüstung<br />

ein abgesetzter Sender,<br />

in die Antenne integrierter Sender<br />

oder eine aktive Antenne ist,<br />

die Zynq-EEP bietet die bisher<br />

nicht vorhandene Fähigkeit, Produkte<br />

mit maximaler Flexibilität<br />

und Integrationsdichte sowie den<br />

geringsten Kosten insgesamt,<br />

dem kleinsten Leistungsbedarf<br />

und dem niedrigsten Gewicht zu<br />

entwickeln.<br />

■ Xilinx, Inc.<br />

www.xilinx.com<br />

Weitere Informationen über die Zynq-EPP-Produkte von Xilinx<br />

erhält man über:<br />

http://www.xilinx.com/products/silicon-devics/epp/zynq-<br />

7000/index.htm.<br />

Zusätzlich zu FPGA- und EPP-Bausteinen liefert Xilinx auch<br />

Hochleistungs-IP-Cores für den Datenfunk in Form von<br />

DUC/DDC-, CFR- und DPD-Signalverarbeitungslösungen<br />

an, zusammen mit Schnittstellenlösungen für OBSAI/CPRI<br />

und JESD204 (A/B).<br />

Für weitere Informationen dazu, besuchen Sie bitte die Webseite:<br />

www.xilinx.com/applications/wireless-communications/<br />

index.htm<br />

12 hf-praxis 9/<strong>2012</strong>


Wireless<br />

MIMO-Empfänger benötigen sehr<br />

leistungsstarke, passive Zweifach-Mischer<br />

Die MIMO-Technik<br />

(multiple input,<br />

multiple output) wird<br />

zunehmend in Systemen<br />

mit hoher Datenrate<br />

eingesetzt, wie Wi-Fi<br />

und drahtlosen 3G/4G-<br />

Kommunikations-<br />

Techniken. Die<br />

höheren Datenraten<br />

von MIMO-Systemen<br />

ergeben eine höhere<br />

Systemkomplexität<br />

und einen verbesserten<br />

Wirkungsgrad.<br />

Autoren:<br />

Bill Beckwith<br />

Senior RFIC Design Engineer<br />

Xudong Wang<br />

Senior RFIC Design Engineer<br />

Tom Schiltz<br />

Senior RFIC Design Engineer<br />

Linear Technology<br />

Corporation<br />

www.linear.com<br />

Einführung<br />

Um die Systemkomplexität<br />

und die Ausmaße zu reduzieren<br />

benötigen MIMO-Empfänger<br />

integrierte Schaltungen (ICs),<br />

die mehrere Kanäle handhaben<br />

können. Um diese Anforderung<br />

zu erfüllen deckt die passive,<br />

abwärts wandelnde Zweifach-<br />

Mischerfamilie LTC559x den<br />

Frequenzbereich von 600 MHz<br />

bis 4,5 GHz ab. Diese Mischerfamilie<br />

besteht aus den Mitgliedern<br />

LTC5590, LTC5591, LTC5592<br />

und LTC5593. Die Frequenzabdeckung<br />

und die typische<br />

3,3-V-Leistung jedes dieser<br />

Familienmitglieder ist in Tabelle<br />

1 aufgelistet. Diese Mischer bieten<br />

eine hohe Wandlungsverstärkung,<br />

eine kleine Rauschzahl<br />

(NF) und gute Linearität bei<br />

einer geringen DC-Leistungsaufnahme.<br />

Die typische Mischverstärkung<br />

beträgt 8 dB bei<br />

einem Intercept-Punkt 3. Ordnung<br />

(IIP3) von 26 dBm, einer<br />

Rauschzahl von 10 dB und 1,3<br />

W Leistungsaufnahme.<br />

Die Zweifach-Hochleistungsmischer<br />

der LTC559x-Familie<br />

eignen sich ideal für MIMO-<br />

Empfänger in der drahtlosen<br />

Kommunikationsinfrastruktur.<br />

Die Zweikanal-Bausteine<br />

reduzieren die Anzahl benötigter<br />

Bauteile, vereinfachen das<br />

Routen der LO-Signale und<br />

verringern die Leiterplatten-<br />

Bild 1: Blockdiagramm eines Zweikanal-Mischers<br />

hf-praxis 9/<strong>2012</strong> 13


Wireless<br />

Bauteil<br />

HF-Bereich<br />

(GHz)<br />

fläche. Zusätzlich enthält jeder<br />

LTC559x integrierte HF- und<br />

LO-Symmetrieschaltungen<br />

(Baluns), Doppelbalance-<br />

Mischer, LO-Bufferverstärker<br />

und differenzielle ZF-Verstärker,<br />

was die Ausmaße, Komplexität<br />

und Kosten der gesamten Lösung<br />

weiter verringert.<br />

LO-Bereich<br />

(GHz)<br />

Verstärkung<br />

(dB)<br />

Beschreibung der<br />

Mischer<br />

Das vereinfachte Blockdiagramm<br />

in Bild 1 zeigt die Topologie<br />

der Zweifach-Mischer,<br />

die passive Doppelbalance-<br />

Mischerkerne verwendet, um<br />

die ZF-Ausgangsverstärker zu<br />

treiben. Diese Mischerkerne<br />

sind geschaltete Vierfach-MOS-<br />

FETs, die üblicherweise rund 7<br />

dB Mischverlust aufweisen. In<br />

diesem Fall wird dieser Verlust<br />

jedoch durch die Verstärkung des<br />

nachfolgenden ZF-Verstärkers<br />

mehr als nur kompensiert, was<br />

in einem Gewinn von insgesamt<br />

8 dB resultiert. Der differenzielle<br />

ZF-Ausgang wurde für Lasten<br />

von 200 Ohm optimiert.<br />

Der LO-Pfad verwendet eine<br />

gemeinsame Symmetrieschaltung,<br />

um den unsymmetrischen<br />

Eingang auf einen differenziellen<br />

LO zu wandeln und treibt dann<br />

unabhängige Bufferverstärker<br />

für jeden Kanal. Um ein unerwünschtes<br />

Load-Pulling des<br />

VCOs zu vermeiden, wird ein<br />

guter Abgleich der LO-Impedanz<br />

in allen Betriebs-Modi<br />

beibehalten. Bild 2 zeigt als Beispiel<br />

den Reflexionsverlust des<br />

LO-Eingangs des LTC5591 bei<br />

unterschiedlichen Betriebsbedingungen.<br />

Diese Eigenschaft<br />

eliminiert die Notwendigkeit,<br />

eine externe LO-Bufferstufe<br />

einsetzen zu müssen.<br />

Traditionelle Basisstationen<br />

stellen eine klimatisierte Umgebung<br />

bereit und erfordern, dass<br />

die Komponenten bei Temperaturen<br />

bis zu 85 °C einwandfrei<br />

arbeiten. Kleinere Zellen und<br />

Remote-Radio-Heads (RRH)<br />

sind eine rauere Umgebung für<br />

die Komponenten und erfordern<br />

einen problemlosen Betrieb bis<br />

zu Temperaturen von + 105 °C.<br />

Die LTC559x-Mischer wurden<br />

für diesen Temperaturbereich<br />

entwickelt und sind bei 105 °C<br />

getestet, um dieser Anforderung<br />

zu genügen.<br />

Um die Ausmaße der Lösung zu<br />

minimieren, sind die LTC559x-<br />

Mischer in ein kleines QFN-<br />

Gehäuse mit 5 mm x 5 mm Kantenlänge<br />

und 24 Anschlüssen<br />

eingebaut. Diese kleinen Gehäusemaße<br />

sind jedoch nur ein Teil<br />

der verkleinerten Ausmaße der<br />

Gesamtlösung. Der hohe Integrationsgrad<br />

reduziert die Anzahl<br />

nötiger externer Komponenten<br />

weiter auf rund 19, was Leiterplattenfläche,<br />

Komplexität und<br />

Kosten weiter verringert.<br />

Empfänger-Applikation<br />

IIP3 (dBm)<br />

NF (dB)<br />

LTC5590 0,6 – 1,7 0,7 – 1,5 8,7 26,0 9,7<br />

LTC5591 1,3 – 2,3 1,4 – 2,1 8,5 26,2 9,9<br />

LTC5592 1,6 – 2,7 1,7 – 2,5 8,3 27,3 9,8<br />

LTC5593 2,3 – 4,5 2,1 – 4,2 8,5 27,7 9,5<br />

Tabelle 1: Die Frequenzabdeckung und die 3,3-V-Leistungsdaten<br />

Das Funktionsdiagramm eines<br />

LTC59x-Mischers in einer Zweikanal-Konfiguration<br />

ist in Bild<br />

3 dargestellt. Unsymmetrische<br />

HF-Signale werden verstärkt<br />

und gefiltert, bevor sie an die<br />

Mischereingänge gelegt werden.<br />

In diesem Beispiel sind differenzielle<br />

ZF-Signalpfade dargestellt,<br />

was die Notwendigkeit<br />

eliminiert, eine ZF-Symmetrieschaltung<br />

einsetzen zu müssen.<br />

Das OFW-Filter (Oberflächenwellenfilter),<br />

ZF-Verstärker und<br />

das mit diskreten Elementen aufgebaute<br />

Bandpassfilter sind alle<br />

differenziell ausgeführt.<br />

OFW-Filter mit hoher Empfindlichkeit<br />

werden in vielen<br />

MIMO-Empfängern verwendet,<br />

um unerwünschte Spannungsspitzen<br />

(spurs) und Rauschen<br />

am Mischerausgang abzublocken.<br />

Die 8-dB-Wandlungsverstärkung<br />

der Mischer kompensiert<br />

die hohe Einfügedämpfung<br />

dieser Filter und reduziert ihren<br />

Einfluss auf das Grundrauschen<br />

des Systems. Die Gesamtleistung<br />

der Mischer ermöglicht es,<br />

den Filterverlust auszugleichen,<br />

damit der Empfänger die Anforderungen<br />

an die Empfindlichkeit<br />

und Störeinflüsse erfüllen kann.<br />

Eine weitere wichtige Spezifikation<br />

für Mehrkanal-Empfänger<br />

ist die Trennung zwischen<br />

den Kanälen. Die Kanal-zu-<br />

Kanal-Isolierung ist der ZF-<br />

Pegel am ungetriebenen Kanalausgang<br />

relativ zum ZF-Pegel<br />

am getriebenen Ausgang des<br />

Kanals. Dieser Parameter wird<br />

üblicherweise mit besser als 10<br />

dB als die Antenne-zu-Antenne-<br />

Isolierung spezifiziert, um eine<br />

abnehmende Systemleistung zu<br />

verhindern. Basierend auf ihrem<br />

präzisen IC-Design erzielen die<br />

LTC559x-Mischer über 45 dB an<br />

Kanal-zu-Kanal-Isolierung, was<br />

den meisten Anforderungen von<br />

mehrkanaligen Anwendungen<br />

genügt.<br />

Leistungsaufnahme<br />

und Ausmaße der<br />

Lösung<br />

Mit den Fortschritten bei den<br />

Mehrband-/Multimode-Topologien<br />

von Basisstationen und<br />

einer verfeinerten Systemdefinition<br />

von 4G-Kommunikationsnetzen,<br />

entwickeln sich<br />

die Systeme in der drahtlosen<br />

Kommunikationsinfrastruktur<br />

zu Plattformkonfigurationen,<br />

welche die Implementierung von<br />

unterschiedlichen Bändern oder<br />

Modi mit nur minimalen Änderungen<br />

in der Hard- und Software<br />

erlauben. Die LTC559x-<br />

Mischer haben all das gleiche<br />

Pinout, wodurch sie einfach auf<br />

dem gleichen Leiterplattenlayout<br />

für alle Bänder eingesetzt<br />

werden können.<br />

Das anhaltende Wachstum der<br />

drahtlosen Kommunikation hat<br />

auch den Einsatz von kleineren<br />

Zellen wie Picozellen und Femtozellen<br />

gefördert. Der Bedarf<br />

nach mehreren und kleineren<br />

Zellen plus der steigende Einsatz<br />

von Remote-Radio-Heads<br />

hat zu zusätzlichen Einschränkungen<br />

für die Systeme für die<br />

Kommunikationsinfrastruktur<br />

geführt, was eine höhere Integrationsdichte<br />

und kleinere Ausmaße<br />

der Lösung erfordert.<br />

Da die Anzahl der Zellen<br />

ansteigt, wird auch der Leistungsverbrauch<br />

zunehmend<br />

wichtig, da die Energiekosten<br />

proportional ansteigen. In<br />

Remote-Radio-Heads ist der<br />

thermische Stress auf der anderen<br />

Seite ein großes Problem<br />

Bild 2: LO-Reflexionsdämpfung des LTC5591 bei<br />

unterschiedlichen Betriebsbedingungen<br />

14 hf-praxis 9/<strong>2012</strong>


Wireless<br />

und die DC-Leistungsaufnahme<br />

weiter zu senken.<br />

Zusammenfassung<br />

Die passiven Zweifach-Mischer<br />

der LTC559x-Familie bieten die<br />

hohe Leistungsfähigkeit, die<br />

benötigt wird, um die anspruchsvollen<br />

Anforderungen an die<br />

mehrkanaligen Empfänger in der<br />

heutigen Kommunikationsinfrastruktur<br />

zu erfüllen. Die Kombination<br />

der Mischer aus hoher<br />

Wandlungsverstärkung, geringer<br />

Rauschzahl und hoher Linearität<br />

verbessert die Leistungsfähigkeit<br />

des Systems insgesamt, wobei<br />

die geringe Verlustleitung und<br />

die kleinen Ausmaße der Lösung<br />

die strengen Anforderungen an<br />

die heutigen kleineren Basisstationen<br />

und Remote-Radio-<br />

Heads erfüllen.<br />

■ Linear Technology<br />

Corporation<br />

www.linear.com<br />

Bild 3: Der passive Zweifach-Mischer LTC559x in einer<br />

Empfängeranwendung<br />

auf Grund der Notwendigkeit<br />

des passiven Kühlens. Eine einfache<br />

Verkleinerung der Ausmaße<br />

ist nicht ausreichend, da<br />

reduzierte Ausmaße der Systeme<br />

in höheren Leistungsdichten,<br />

höheren Sperrschichttemperaturen<br />

und potenziell verminderter<br />

Zuverlässigkeit der Komponenten<br />

resultieren. Deshalb ist<br />

es nötig, gleichzeitig den Leistungsbedarf<br />

des Systems und<br />

seine Ausmaße zu reduzieren.<br />

Dieses Ziel ist anspruchsvoll,<br />

da die HF-Leistung davon nicht<br />

beeinflusst werden darf.<br />

sorgungsspannung beeinflusst<br />

wird, ist die P1db-Leistung, die<br />

ungefähr 11 dBm beträgt. Die<br />

P1db-Leistung ist ausgangsbegrenzt<br />

durch den Spannungshub<br />

am offenen Kollektor des ZF-<br />

Verstärkers, wenn die 200 Ohm<br />

Lastimpedanz getrieben werden.<br />

In Anwendungen in denen eine<br />

höhere P1db-Leistung nötig ist,<br />

sind die Mischer extra so ausgelegt,<br />

dass sie den Einsatz einer<br />

5-V-Versorgung am ZF-Verstärker<br />

erlauben. Die größere Spannung<br />

erhöht die P1db-Leistung<br />

auf über 14 dBm.<br />

THERM-A-GAP<br />

von<br />

TM<br />

HCS10<br />

In der Vergangenheit hätte die<br />

Kombination von zwei unabhängigen<br />

Mischern auf einem Chip<br />

in einer Verlustleistung von 2 W<br />

resultiert. Um diese Leistungsaufnahme<br />

zu reduzieren, sind<br />

die LTC559x-Mischer für einen<br />

Betrieb mit 3,3 V Versorgungsspannung<br />

anstatt 5 V ausgelegt.<br />

Diese Niederspannungs-Schaltungsdesigntechnik<br />

vermindert<br />

den Leistungsbedarf, ohne die<br />

Wandlungsverstärkung, IIP3<br />

oder die Rauschzahl zu beeinflussen.<br />

Der einzige Parameter,<br />

der von der kleineren Ver-<br />

Wie in Tabelle 1 gezeigt, erzielen<br />

die Zweifach-Mischer eine<br />

exzellente Leistungsfähigkeit<br />

und verbrauchen dabei nur 1,3<br />

W Leistung, wenn beide Kanäle<br />

aktiv sind. Um zusätzlich den<br />

Leistungsbedarf zu senken, kann<br />

jeder Kanal unabhängig vom<br />

anderen - bei Bedarf - abgeschaltet<br />

werden, indem man die unabhängige<br />

Aktivierungssteuerung<br />

benutzt. In Fällen, in denen eine<br />

reduzierte Linearität akzeptierbar<br />

ist, erlaubt es der ISEL-Pin<br />

den Anwendern auf einen Niederstrommodus<br />

umzuschalten<br />

- sehr geringe Verdrückungskräfte<br />

- Härte: 4 (Shore 00)<br />

- verfügbare Dicken: 0,25 mm bis 5,0 mm<br />

- Wärmeleitfähigkeit: 1 W/m-K<br />

- Temperaturbereich: -55 °C bis +200 °C<br />

- Trägermaterial: Glasfaser oder Aluminiumfolie<br />

- selbstklebende Version verfügbar<br />

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hf-praxis 9/<strong>2012</strong> 15


Wireless<br />

EnOcean-Funk ist internationaler Standard<br />

Die International Electrotechnical<br />

Commission (IEC) hat<br />

mit ISO/IEC 14543-3-10 einen<br />

neuen Standard für Funkanwendungen<br />

mit einem besonders<br />

niedrigen Energieverbrauch<br />

ratifiziert. Es ist der erste und<br />

einzige Funkstandard, der auch<br />

für Energy Harvesting-Lösungen<br />

- und damit für die batterielose<br />

Funktechnologie von EnOcean -<br />

optimiert ist. Zusammen mit den<br />

Anwendungsprofilen (EnOcean<br />

Equipment Profiles, EEPs) der<br />

EnOcean Alliance schafft dieser<br />

internationale Standard die Voraussetzungen<br />

für eine vollständig<br />

interoperable, offene Funktechnologie<br />

vergleichbar mit Standards<br />

wie Bluetooth oder WiFi.<br />

Der Standard steht unter www.<br />

iso.org <br />

zum Download bereit.<br />

Dolphin Systemarchitektur<br />

Die batterielose Funktechnologie ermöglicht ein<br />

sehr weit reichendes Signal mit äußerst geringen<br />

Mengen an Umgebungsenergie. Mit lediglich<br />

50 pWs sendet ein serienmäßig erzeugtes batterieloses<br />

Funkmodul im Freifeld ein Signal über<br />

eine Distanz von 300 m. Das Geheimnis liegt<br />

dabei in der Signaldauer: der gesamte Prozess<br />

wird in einem Tausendstel einer Sekunde ausgelöst,<br />

durchgeführt und abgeschlossen. Der<br />

batterielose Funkstandard zeichnet sich durch<br />

folgende Eigenschaften aus:<br />

Hohe Zuverlässigkeit<br />

• Die Iizenzfreien 868-MHz- und 315-MHz-<br />

Frequenzbänder mit 1 Prozent Duty Cycle<br />

• Eine Mehrfach-Telegrammaussendung mit<br />

Checksumme<br />

• Kurze Telegramme (ca. 1 ms) und dadurch eine<br />

sehr niedrige Kollisionswahrscheinlichkeit<br />

• Eine außerordentliche Reichweite: 30 m im<br />

Gebäude und bis zu 300 m im Freifeld<br />

• Repeater für Verlängerung der Reichweite<br />

Der neue Standard ist für Funksensoren<br />

und Funksensornetze<br />

mit besonders niedrigem Energieverbrauch<br />

ausgelegt. Dabei<br />

berücksichtigt er auch Sensornetzwerke<br />

mit Energy-Harvesting-Technologie,<br />

die ihre Energie<br />

aus der Umgebung bezieht:<br />

beispielsweise aus Bewegung,<br />

Licht oder Temperaturdifferenzen.<br />

Dieses Prinzip ermöglicht<br />

elektronische Steuerungssysteme,<br />

die unabhängig von einer<br />

externen Stromversorgung arbeiten.<br />

Ein Vorreiter auf diesem<br />

Gebiet ist die EnOcean GmbH,<br />

Entwickler der batterielosen<br />

Batterielose Funktechnologie<br />

Funktechnologie. Das Unternehmen<br />

produziert und vertreibt<br />

seit mehr als zehn Jahren wartungsfreie<br />

Funksensorlösungen<br />

für den Einsatz in der Gebäudeund<br />

Industrieautomation. Aktuell<br />

sind EnOcean-basierte Produkte<br />

• Die Sensoren kommunizieren uni- und bidirektional<br />

Geringer Energiebedarf<br />

• Sensorinformationen mit hoher Datenratenübertragung<br />

(125 kbit/s)<br />

• Geringer “Daten-Overhead”<br />

Interoperabilität<br />

• Das Funkprotokoll ist definiert und in Modulen<br />

integriert<br />

• Basis ist der internationale Funkstandard ISO/<br />

IEC 14543-3-10<br />

• Herstellerübergreifende Interoperabilität —<br />

durch definierte Sensorprofile in der En Ocean<br />

Alliance<br />

• Eine eindeutige Sende-ID (32 Bit)<br />

Koexistenz mit anderen Funksystemen<br />

• Keine Interferenz mit DECT, WLAN, PMR<br />

und anderen Systemen<br />

• Verifiziertes System-Design in industrieller<br />

Umgebung<br />

in über 250.000 Gebäuden weltweit<br />

installiert.<br />

Neue Marktpotenziale<br />

für Energy Harvesting<br />

Die internationale Standardisierung<br />

wird die Entwicklung und<br />

Implementierung von energieoptimierten<br />

Funksensoren und<br />

Funksensornetzen beschleunigen.<br />

Darüber hinaus wird sie<br />

neue Anwendungsgebiete und<br />

Märkte für Energy Harvesting-<br />

Lösungen erschließen. Neben<br />

dem bereits etablierten Markt<br />

für Haus- und Gebäudetechnik<br />

reichen weitere Einsatzmöglichkeiten<br />

von Smart Home, Smart<br />

Metering und Smart Grid bis<br />

hin zu Lösungen für Industrie,<br />

Logistik oder Transport.<br />

„EnOcean hat die Ausarbeitung<br />

des neuen Standards vom ersten<br />

Tag an unterstützt. Die Ratifizierung<br />

ist ein Meilenstein in unserer<br />

Firmengeschichte und bestätigt<br />

den Erfolg und das Potenzial<br />

der Energy Harvesting-Technologie.<br />

Die Standardisierung wird<br />

neue Impulse für die Nachfrage<br />

und Implementierung batterieloser<br />

Sensoren und Funkmodule<br />

geben. Gleichzeitig erwarten<br />

wir die Entwicklung von noch<br />

effizienteren Energy Harvesting-<br />

Lösungen, die verschiedenste<br />

Energiequellen nutzen“, sagte<br />

Laurent Giai-Miniet, CEO der<br />

EnOcean GmbH.<br />

Praxiserprobter<br />

Standard für höchste<br />

Interoperabilität<br />

Die aktuell mehr als 850<br />

En Ocean-basierten, interoperablen<br />

Produkte der EnOcean<br />

Alliance entsprechen bereits dem<br />

neuen Standard. Dadurch profitieren<br />

Entwickler und Hersteller<br />

von der umfassenden Praxiserfahrung,<br />

einer großen Produktund<br />

Installationsbasis sowie der<br />

langjährigen Informationsarbeit<br />

der EnOcean Alliance. Die<br />

EnOcean Alliance erarbeitet die<br />

Spezifikationen für die standardbasierten<br />

Anwendungen. Diese<br />

Anwendungsprofile (EEP, EnOcean<br />

Equipment Profiles) regeln<br />

16 hf-praxis 9/<strong>2012</strong>


Wireless<br />

Enocean-Technologie<br />

die Interoperabilität der Produkte<br />

unterschiedlicher Hersteller.<br />

Sie sind für einen ultra-niedrigen<br />

Energieverbrauch optimiert<br />

und daher die ideale, bereits<br />

bewährte Ergänzung zum neuen<br />

Funkstandard. Auf diese Weise<br />

lassen sich herstellerunabhängig<br />

und gewerkeübergreifend intelligente,<br />

energieeffiziente Automationslösungen<br />

realisieren.<br />

„Der EnOcean-Funk ist schon<br />

jetzt eine fest etablierte Technologie<br />

für grüne, intelligente<br />

Gebäude und Anwendungen.<br />

Für die EnOcean Alliance ist die<br />

Ratifizierung des internationalen<br />

Standards ISO/IEC 14543-3-10<br />

eine der wichtigsten Grundlagen<br />

für den Ausbau des bereits sehr<br />

erfolgreichen und wachstumsstarken<br />

EnOcean-Ökosystems.<br />

Die Alliance wird als unabhängige,<br />

offene Organisation potenzielle<br />

Produkthersteller und Nutzer<br />

über die Vorteile des Standards<br />

informieren und weiterhin<br />

die Interoperabilität EnOceanbasierter<br />

Produkte sicherstellen“,<br />

sagt Graham Martin, Chairman<br />

der EnOcean Alliance.<br />

Technische<br />

Spezifikationen<br />

Der Standard deckt die Schichten<br />

1 bis 3 des OSI (Open Systems<br />

Interconnection)-Modells ab und<br />

umfasst damit den Physical, Data<br />

Link und Networking Layer. Die<br />

vollständige Bezeichnung des<br />

Standards lautet:<br />

ISO/IEC 14543-3-10 Information<br />

Technology -- Home Electronic<br />

Systems (HES) -- Part<br />

3-10: Wireless Short-Packet<br />

(WSP) Protocol optimized for<br />

Energy Harvesting -- Architecture<br />

and Lower Layer Protocols.<br />

EnOcean-Technologie<br />

Die Welt ist ein Ozean von Energie<br />

- davon war das Gründerteam<br />

von EnOcean bei der Unternehmensgründung<br />

fest überzeugt.<br />

Auf dieser Überzeugung basiert<br />

auch der Unternehmensname<br />

EnOcean: die Verschmelzung<br />

der englischen Wörter ,,energy”<br />

und „ocean”. Egal ob man auf<br />

einen Schalter oder auf eine<br />

Türklinke drückt, dabei wird<br />

stets Energie frei. Und genau<br />

diese Energie kann intelligent<br />

genutzt werden, als Ersatz für<br />

Batterien. So entstanden Funksensoren,<br />

die ihren Strombedarf<br />

aus der Umwelt beziehen: aus<br />

linearer Bewegung, Licht oder<br />

Temperaturdifferenz. Die aus der<br />

Umgebung gewonnene Energie<br />

reicht aus, um ein Funksignal<br />

zu versenden und so das Licht<br />

einzuschalten. Mit Hilfe intelligenter<br />

Software-Stacks kann die<br />

EnOcean-Technologie problemlos<br />

und einfach in verschiedenste<br />

Kundenapplikationen integriert<br />

werden. Das Funksignal von<br />

EnOcean verwendet die Frequenzbänder<br />

868 MHz und 315<br />

MHz und ist daher weltweit einsatzfähig.<br />

Die Telegramme sind<br />

nur eine Millisekunde lang und<br />

werden mit einer Datenübertragungsrate<br />

von 125 Kilobit pro<br />

Sekunde gesendet. Um Sendefehler<br />

auszuschließen, wird das<br />

Telegramm zudem innerhalb von<br />

40 Millisekunden zweimal wiederholt.<br />

Da die Datenpakete in<br />

zufälligen Intervallen gesendet<br />

werden, ist die Kollisionswahrscheinlichkeit<br />

sehr gering. Die<br />

Reichweite der EnOcean Funksensoren<br />

liegt bei 300 Metern<br />

im Freien und bis zu 30 Metern<br />

im Gebäudeinneren. Jedes EnOcean-Modul<br />

verfügt über eine<br />

einmalige 32-Bit-Identifikationsnummer,<br />

die Überschneidungen<br />

mit anderen Funkschaltern ausschließt.<br />

Mit der Dolphin-Systemarchitektur<br />

bietet EnOcean<br />

eine für Energy Harvesting-<br />

Anwendungen optimierte Plattform,<br />

mit der erstmals bidirektionale<br />

Funksensoren und -aktoren<br />

ohne Batterien realisierbar sind.<br />

Die flexibel erweiterbare Hardund<br />

Softwarearchitektur kann in<br />

verschiedenen Bereichen eingesetzt<br />

werden. Zentrale Bestandteile<br />

der Dolphin-Plattform sind<br />

die Module TCM 300, TCM 310,<br />

TCM 320 und USB 300 sowie<br />

das solarbetriebene Modul STM<br />

300. Die Sensormodul-Reihe<br />

STM 310 basiert auf dem EnOcean<br />

Dolphin-Chip und verfügt<br />

über eine Schnittstelle zu verschiedenen<br />

Energiewandlern -<br />

wie Solarzellen oder Thermowandler.Der<br />

neue mechanische<br />

Energiewandler ECO 200 in<br />

Kombination mit dem Funksendemodul<br />

PTM 330 eröffnet<br />

zudem neue Möglichkeiten und<br />

Einsatzgebiete für verschiedene<br />

batterielose Funkschaltelemente<br />

- sowohl in der Gebäudeautomation<br />

als auch in der Industrie oder<br />

für Haushaltsgeräte. Dank flexibler<br />

Programmiermöglichkeiten<br />

lassen sich mit diesen Komponenten<br />

umfassende energieautarke<br />

Anwendungen realisieren<br />

wie beispielsweise Fensterkontakte,<br />

Temperatur- und Feuchtesensoren<br />

sowie Licht-, Druckund<br />

Gassensoren oder Funk<br />

Positionsschalter und weitere<br />

verschiedene Industrieschalter.<br />

■ EnOcean GmbH<br />

www.enocean.com<br />

hf-praxis 9/<strong>2012</strong> 17


Wireless<br />

Bluetooth Low-Energy<br />

Development Kit<br />

Bluetooth-Low-Energy-<br />

Module<br />

Seit April 2011 hat Bluegiga<br />

erste BLE-Module (Bluetooth<br />

Low Energy) sowie das BLE<br />

Starter Kit verfügbar. Nun gibt<br />

es das BLE Development Kit,<br />

mit dem Anwender Zugriff auf<br />

die Bluegiga-API-Script-Sprache<br />

und das sogenannte Profile<br />

Toolkit erhalten, im Vertrieb bei<br />

HY-Line Communication.<br />

Mit diesem Development Kit<br />

können nun „Stand-alone“- oder<br />

Host-MCU-basierte Applikationen<br />

in die Bluegiga-BLE-Module<br />

integriert werden.<br />

Ebenso lassen sich<br />

auch eigene BLE-<br />

Profile entwickeln.<br />

Das BLE Development<br />

Kit enth<br />

ä l t f o l g e n d e<br />

Komponenten:<br />

ein BLE Evaluation<br />

Board mit<br />

LCD, Potentiometer,<br />

Batteriemonitor,<br />

Temperatursensor,<br />

IOs und<br />

Dreiachsen-Beschleunigungssensor,<br />

ein Programmierkabel,<br />

einen BLD112 USB Stick, zwei<br />

BLD112-Module und einen BLE<br />

4.0 Single-Mode Stack. Zudem<br />

sind BLE-Beispielapplikationen<br />

für „Find Me Target“, „Health<br />

Thermometer“ und „Heart Rate<br />

Transmitter“ enthalten.<br />

■ HY-Line Communication<br />

Products<br />

www.hy-line.de/<br />

communication<br />

Die neue Funktechnik Bluetooth<br />

Low Energy geht an den Start,<br />

und bei HY-Line Communication<br />

Products sind die Produkte<br />

der Firma Bluegiga bereits verfügbar.<br />

Das BLE112 ist ein Single-Mode-Modul<br />

und BLED112<br />

ein USB-Dongle mit gleicher<br />

Technologie. Für den schnellen<br />

Start steht das BLE112 Starter<br />

Kit mit beiden Komponenten<br />

inklusive Software zur Verfügung.<br />

Die Module arbeiten bei<br />

Super Low Power bis zu 0,5 µA<br />

bei skalierbarer Reichweite von<br />

5 bis 200 m. Als Schnittstellen<br />

stehen UART, USB und SPI<br />

zur Verfügung; die integrierten<br />

GPIOs können z.B. zur Ansteuerung<br />

einer LED dienen. Das<br />

Bluetooth Low Energy Profile<br />

ist im Modul gespeichert und<br />

kann mittels einfacher Script-<br />

Sprache konfiguriert werden.<br />

■ HY-Line Communication<br />

Products<br />

www.hy-line.de/<br />

communication<br />

Low-Cost/Ultra-Low-Power-Einchiplösung für Bluetooth<br />

Der µBlue nRF8002 erweitert<br />

Nordic Semiconductors<br />

Bluetooth-Low-Energy-Produkte.<br />

Es handelt sich um<br />

eine kostenoptimierte, ultraleistungsarme<br />

und universelle<br />

Singlechip-Lösung für Bluetooth<br />

Smart Tags und Accessories.<br />

Der nRF8002 Bluetooth Low<br />

Energy SoC erfordert kein<br />

spezielles hochfrequenztechnisches<br />

Wissen für die Anwendung.<br />

Mithilfe des Nordic<br />

nRFgo-kompatiblen nRF8002<br />

Development Kits entsteht ein<br />

einfaches grafisches User Interface,<br />

welches es erlaubt, bei<br />

der Entwicklung nicht weiter<br />

zu gehen als zur Applikation<br />

des eingebauten Layers und<br />

Mapping-Inputs. Externe Komponenten,<br />

wie Knöpfe, LEDs<br />

oder Buzzer, entfallen. Das<br />

Development Kit enthält auch<br />

ein kleines coin cell-powered<br />

Tag-Design-Beispiel, das sich<br />

vielfach als nützlich erweist.<br />

Der nRF8002 ist in einem 5x5<br />

mm 2 messenden QFN-Package<br />

untergebracht und enthält einen<br />

vollständig qualifizierten Bluetooth-V4.0-Low-Energy-Protokoll-Stack,<br />

einen hochkonfigurierbaren<br />

Application Layer<br />

sowie einen eingebauten Support<br />

für eine Reihe von Bluetooth<br />

V4.0 Profiles einschließlich<br />

Find Me, Proximity, Alert<br />

Notifications und Battery Status.<br />

Dies macht den Chip in<br />

Kombination mit markführend<br />

geringer Leistungsaufnahme<br />

zur optimalen Lösung für batterieversorgte<br />

Low-Cost- und<br />

miniaturisierte Coin-Cell-<br />

Applikationen.<br />

Das Find-Me-Profil erlaubt<br />

die Bereinigung von kleinen,<br />

aber dennoch deplatzierten<br />

Objekten mit dem Bluetooth<br />

V4.0 Smartphone bei Feststellung<br />

von deren Lage. So ist ein<br />

akustischer Alarm bei Aktivierung<br />

einer unpassenden Taste<br />

möglich.<br />

Das Proximity-Profil fügt<br />

Out-of-Range-Funktionalität<br />

zum Find-Me-Profil hinzu.<br />

Zum Beispiel reagiert diese<br />

bei einem wireless Tag so,<br />

dass Alarme oder Sicherheitsblockierungen<br />

aktiviert werden,<br />

wenn eine spezifizierte<br />

Distanz (Verlassen eines Büros<br />

oder öffentlichen Platzes etc)<br />

zurückgelegt wird. Alternativ<br />

kann das Proximity-Profil<br />

Alarm geben, wenn das<br />

Smartphone in eine bestimmte<br />

Gegend kommt.<br />

Das Alert-Notification-Profil<br />

erlaubt die Anzeige bestimmter<br />

Ereignisse.<br />

Das Nordic nRF8002 ist mit der<br />

selben Plattformtechnologie<br />

aufgebaut wie sein nRF8001<br />

Vorgänger, sodass sich viele<br />

Gemeinsamkeiten ergeben:<br />

• Spitzenströme max. 13 mA<br />

• Laufzeit Monate bis Jahre<br />

mit einer Batterie<br />

• Ultra-Low-Power-Operation<br />

ohne externen 32-kHz-Quarz<br />

• On-Chip Battery Monitor<br />

■ Nordic Semiconductor<br />

www.nordicsemi.com<br />

18 hf-praxis 9/<strong>2012</strong>


FILTER SOLUTIONS<br />

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Produkt-Highlights<br />

Vielseitiger RFID-Reader<br />

Elatec RFID Systems bringt ein weiteres<br />

Mitglied der Produktfamilie TWN3 auf<br />

den Markt. Das RFID-Modul TWN3<br />

Mifare NFC stellt eine Brücke zwischen<br />

alten und neuen Funkchipstandards der<br />

13,56-MHz-Klasse dar und bietet Herstellern<br />

von Lesegeräten dadurch besondere<br />

Flexibilität und Zukunftssicherheit. Durch<br />

seine SAM-Unterstützung (Secure Access<br />

Module) ist das TWN3 Mifare NFC prädestiniert<br />

für Hochsicherheitsanwendungen,<br />

wie etwa kontaktlose Bezahldienste.<br />

Der neue TWN3-Reader ist NFC-fähig<br />

nach ISO 18092. Er ist programmierbar<br />

und wahlweise als PCB für den Einbau mit<br />

RS232-Anschluss oder als USB-Gerät im<br />

externen Gehäuse verfügbar. Er unterstützt<br />

die folgenden Transponder von Mifare:<br />

Classic 1k und 4k, DESFire EV1, Mini,<br />

Plus S, X, Pro X, SmartMX, Ultralight und<br />

Ultralight C. Weitere ISO14443A-Transponder<br />

wären Legic Advant, SLE44R35<br />

und SLE66Rxx. Dazu kommen die<br />

ISO14443B-Transponder Calypso, CEPAS,<br />

Moneo sowie SRI512, SRT512, SRI4K,<br />

SRIX4K und Sony FeliCa.<br />

Doch das TWN3 Mifare NFC kann noch<br />

mehr. Der dieses Jahr beginnende Rollout<br />

von NFC-fähigen Mobiltelefonen wird<br />

sehr bald zahlreiche Applikationen hervorbringen,<br />

in denen Telefone die Aufgaben<br />

von Chipkarten übernehmen, wie etwa<br />

Türöffner, Fahrschein oder Zahlungsmittel.<br />

Dieses Reader-Modul ist Teil dieser neuen<br />

Nahfunkwelt. So ist das TWN3 Mifare<br />

NFC auch auf kommende E-Payment-<br />

Anwendungen mit NFC-Smartphones<br />

vorbereitet.<br />

■ Elatec GmbH<br />

info-rfid@elatec.com<br />

www.elatec-rfid.com<br />

Bluetooth-USB-Stick mit 1 km Reichweite<br />

Mit dem neuen Blue-1000<br />

bringt Machine-to-Machine<br />

m2m Germany den ersten<br />

Bluetooth-USB-Stick mit einer<br />

Reichweite von bis zu 1.000 m<br />

auf den Markt.<br />

Eine weitere Besonderheit<br />

besteht in dem eigenen Bluetooth<br />

Stack sowie der integrierten<br />

iWRAP-Firmware<br />

von Bluegiga, die den Einsatz<br />

von Windows-Bluetooth-Treibern<br />

und -Stacks überflüssig<br />

macht. Damit sind Anwender<br />

also nicht mehr auf den Bluetooth-Stack<br />

des Betriebssystems<br />

angewiesen, sondern<br />

können direkt über eine virtuelle<br />

serielle Schnittstelle<br />

mit bis zu sieben Bluetooth-<br />

Geräten gleichzeitig kommunizieren.<br />

Selbst Notebooks,<br />

die nicht mehr über einen<br />

seriellen Anschluss verfügen,<br />

bekommen dank Blue-1000<br />

eine definierte Schnittstelle zur<br />

Bluetooth-Applikation.<br />

Der sehr robuste Blue-1000<br />

arbeitet im industriellen Temperaturbereich<br />

und ist langfristig<br />

verfügbar. Er ist optional<br />

mit Bluetooth Health Device<br />

Profile (HDP) erhältlich, womit<br />

sich Bluetooth in medizinische<br />

Anwendungen integrieren lässt,<br />

bei denen auch mehrere Geräte<br />

zeitgleich zusammenwirken<br />

können. Er adressiert Anwender<br />

in Industrie, Logistik und<br />

Warenwirtschaft oder im medizinischen<br />

Bereich (Krankenhäuser,<br />

Labore oder Pflegeeinrichtungen).<br />

Mit einem Blue-1000 Stick im<br />

Rechner hat beispielsweise ein<br />

Arzt sofort alle Daten in seiner<br />

Software und damit auf<br />

dem Monitor, die von den am<br />

Patienten angebrachten Bluetooth-Geräten<br />

gesendet werden.<br />

Das funktioniert mit dem<br />

Blue-1000 auch dann problemlos,<br />

wenn der Patient mehrere<br />

Räume entfernt ist. Gleichermaßen<br />

profitieren Mitarbeiter<br />

in größeren Lagern oder Fuhrparks.<br />

Handscanner etwa haben<br />

dank des Blue-1000 eine fünfbis<br />

sechsmal größere Reichweite<br />

als herkömmliche Geräte.<br />

■ m2m Germany GmbH<br />

mn@m2mgermany.de<br />

www.m2mgermany.de<br />

20 hf-praxis 9/<strong>2012</strong>


Produkt-Highlights<br />

Wireless<br />

Bluetooth Low-Energy Development Kit<br />

Bluegiga hat nun erste BLE-<br />

Module (Bluetooth Low-<br />

Energy) sowie das BLE Starter<br />

Kit verfügbar. Jetzt gibt<br />

es das BLE Development<br />

Kit, mit dem die Anwender<br />

Zugriff auf die Bluegiga-<br />

API-Script-Sprache und das<br />

sogenannte Profile Toolkit<br />

erhalten (Vertrieb: HY-Line<br />

Communication).<br />

Mit diesem Development<br />

Kit können nun „stand alone“<br />

oder Host-MCU-basierte<br />

Applikationen in die Bluegiga-BLE-Module<br />

integriert<br />

werden. Ebenso können<br />

auch eigene BLE-Profile<br />

entwickelt werden. Das BLE<br />

Development Kit enthält folgende<br />

Komponenten: Ein<br />

BLE Evaluation Board mit<br />

LCD, Potentiometer, Batteriemonitor,<br />

Temperatursensor,<br />

IOs, 3-Achsen-Beschleunigungssensor,<br />

Programmierkabel,<br />

BLD112 USB Stick,<br />

zwei BLD112 Module und<br />

einen BLE 4.0 Single Mode<br />

Stack. Zudem sind BLE-Beispielapplikationen<br />

für „find<br />

me target“, „health thermometer“<br />

und „heart rate transmitter“<br />

enthalten. Weitere Informationen<br />

unter www.hy-line.<br />

de/Bluegiga.<br />

■ HY-Line Communication<br />

Products<br />

c-pfaff@hy-line.de<br />

www.hy-line.de/<br />

communication<br />

Die nächste Mobilfunk-Technologie: 4G/LTE<br />

Breitbandige Drehkupplungen<br />

Nach der Übernahme von<br />

Sage Labs durch Spectrum<br />

Microwave kann die Melatronik<br />

Nachrichtentechnik<br />

GmbH nun auch die Produkte<br />

dieses Herstellers von Hochfrequenzbauteilen<br />

anbieten.<br />

Insbesondere die breitbandigen<br />

Drehkupplungen<br />

(Rotary Joints) in Miniaturund<br />

In-Line-Ausführungen<br />

sind eine Erwähnung wert.<br />

Die Serie 345 sind Drehkupplungen<br />

für das Frequenzband<br />

DC bis 18 GHz, mit SMA-<br />

Steckern und entwickelt für<br />

Anwendungen bis zu 500 W<br />

Spitzenleistung. Sie haben<br />

einen extrem geringen Insertion<br />

Loss von typisch 0,2 dB.<br />

Die 351-Serie ist von DC<br />

bis 40 GHz einsetzbar und<br />

hat 2,92-mm-Stecker. Die<br />

typische Rotationsgeschwindigkeit<br />

beträgt 250 rpm. Desweiteren<br />

gibt es die 305er<br />

und 344er Serie. Diese Drehkupplungen<br />

haben N- oder<br />

TNC-Stecker und sind für<br />

Frequenzen von DC bis 12,4<br />

GHz bzw. 18 GHz konzipiert.<br />

Die Produkte mit N-Steckern<br />

können bis zu einer Spitzenleistung<br />

von 10 kW eingesetzt<br />

werden, typische Rotationsgeschwindigkeiten<br />

liegen bei<br />

500 rpm.<br />

■ Melatronik<br />

Nachrichtentechnik<br />

GmbH<br />

Tel.: 089/321076<br />

www.melatronik.de<br />

Steckverbindungen und Kabel höchster<br />

Qualität für HF-Anwendungen !<br />

Made in Italy !<br />

Erste Mobilfunknetze bieten<br />

die Möglichkeit, mit der<br />

neuen 4G/LTE-Technologie<br />

zu arbeiten. Bei Sierra<br />

Wireless (Vertrieb: HY-Line<br />

Communication Products)<br />

ist bereits jetzt die neue 4G/<br />

LTE-MC77xx-Familie im<br />

bekannten Mini-PCI-Express-<br />

Formfaktor verfügbar. Im<br />

Vergleich zur 3G-Technologie<br />

wird die Download- und<br />

Upload-Geschwindigkeit<br />

um ein Vielfaches erhöht:<br />

Bis zu 100 Mbps beträgt die<br />

Download-Geschwindigkeit,<br />

bis zu 50 Mbps die Upload-<br />

Geschwindigkeit. Unterstützt<br />

werden UMTS, HSPA+,<br />

GSM, GPRS und EDGE. Als<br />

zusätzliche Features bieten<br />

die Minicards eine USB-<br />

2.0-High-Speed-Schnittstelle<br />

und GPS One. Die Steuerung<br />

erfolgt via AT-Kommandos<br />

oder GobiAPI.<br />

■ HY-Line Communication<br />

Products<br />

c-pfaff@hy-line.de<br />

www.hy-line.de/Sierra<br />

www.electrade.com info@electrade.com<br />

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hf-praxis 9/<strong>2012</strong> 21<br />

AnzBelco 91x132mm_<strong>2012</strong>.indd 1 16.07.12 11:01


Design<br />

Leistungsoptimierung von direkt wandelnden<br />

Empfängern mit sehr breiten Frequenzbändern<br />

Einleitung<br />

Zwischenfrequenzfreie (zero<br />

IF) Empfänger sind nicht neu;<br />

es gibt sie bereits seit einiger<br />

Zeit, und sie werden besonders<br />

häufig in mobilen Telefonen<br />

eingesetzt. Ihre Verwendung in<br />

Hochleistungs-Empfängern wie<br />

denen in Basisstationen für die<br />

drahtlose Kommunikation hatte<br />

jedoch nur eingeschränkt Erfolg.<br />

Dies hauptsächlich wegen ihres<br />

begrenzten Dynamikbereichs<br />

und weil ihre Funktionsweise<br />

nicht besonders gut verstanden<br />

wird. Ein neuer zwischenfrequenzfreier<br />

I/Q-Demodulator<br />

mit großer Bandbreite hilft, den<br />

Dynamikbereich zu erhöhen und<br />

die Bandbreitendefizite sowohl<br />

für den Haupt- als auch den<br />

DPD-Empfänger (digital predistortion)<br />

zu beseitigen und ermöglicht<br />

es 4G-Basisstationen,<br />

die ständig steigenden Bandbreitenanforderungen<br />

der mobilen<br />

Kommunikation kostengünstig<br />

zu erfüllen. Dieser Artikel diskutiert,<br />

wie man die Leistung<br />

optimieren kann, indem man<br />

die IM2-Nichtlinearität und den<br />

DC-Offset minimiert, die den<br />

Dynamikbereich von zwischenfrequenzfreien<br />

Empfängern<br />

einschränken und bietet damit<br />

eine brauchbare Alternative zu<br />

einer sonst großen Problematik<br />

im Design.<br />

Zwang zu immer<br />

höherer Bandbreite<br />

Bis vor kurzem mussten die<br />

meisten Basisstationen nur eine<br />

Kanalbandbreite von 20 MHz<br />

Michiel Kouwenhoven<br />

Design Manager<br />

John Myers, Design Engineer<br />

James Wong, Product<br />

Marketing Manager,<br />

High Frequency Products<br />

Vladimir Dvorkin<br />

Applications Engineering<br />

Manager<br />

Linear Technology<br />

Corporation<br />

Bild 1: Ersatzschaltung eines Basisbandausgangs für die Erweiterung der Bandbreite mit L = 18<br />

nH und C = 4,7 pF<br />

bieten, die typischerweise auf<br />

mehrere unterschiedliche Träger<br />

aufgeteilt wurde. Mit diesem<br />

20-MHz-Kanal war auch<br />

ein DPD-Empfänger mit 100<br />

MHz Bandbreite verbunden,<br />

um die Intermodulations-Störspitzen<br />

bis zur 5. Ordnung für<br />

eine effektive Störunterdrückung<br />

zu messen. Diese Anforderung<br />

kann allgemein sehr effektiv<br />

von Superhet-Empfängern mit<br />

hoher Zwischenfrequenz erfüllt<br />

werden. Heute jedoch werden<br />

solche Entwicklungen immer<br />

anspruchsvoller, da die Trends<br />

in der Industrie zu Basisstationen<br />

zwingen, die den Betrieb<br />

über die vollständigen 60-MHz-<br />

Bänder unterstützen. Das Erzielen<br />

dieser Eigenschaft hat signifikante<br />

Auswirkungen auf Kosteneinsparungen<br />

für die gesamte<br />

Produktion, Installation und<br />

den Betrieb.<br />

Um diese dreifach gesteigerte<br />

Bandbreite zu realisieren,<br />

muss die Bandbreite des DPD-<br />

Empfängers von 100 MHz auf<br />

300 MHz gesteigert werden.<br />

In 75-MHz-Bändern steigt die<br />

DPD-Bandbreite auf beachtliche<br />

375 MHz. Die Entwicklung<br />

eines Empfängers, der diese<br />

Bandbreite unterstützt ist jedoch<br />

nicht trivial. Das Rauschen steigt<br />

wegen der größeren Bandbreite,<br />

ein flacher Verstärkungsfrequenzgang<br />

ist schwierig zu<br />

erreichen und die erforderliche<br />

Abtastrate des A/D-Wandlers<br />

erhöht sich ebenfalls deutlich.<br />

Außerdem sind die Kosten von<br />

Bild 2: Mischverstärkung über der Basisbandfrequenz<br />

mit differenziellem Lastwiderstand und L/C-<br />

Bandbreitenerweiterung<br />

22 hf-praxis 9/<strong>2012</strong>


Design<br />

Bild 3: Testaufbau für die IIP2-Kalibrierung mit einem 1-MHz-Tiefpassfilter, um die IM2-Komponenten auszuwählen<br />

Komponenten mit höherer Bandbreite<br />

auch deutlich höher.<br />

Bild 4: Ausgangsspektrum mit Tiefpassfilter<br />

Die bescheidene Bandbreite<br />

eines traditionellen Empfängers<br />

mit hoher Zwischenfrequenz<br />

ist nicht länger ausreichend,<br />

um das 300-MHz- oder noch<br />

höherfrequente Signal mit einer<br />

typischen Verstärkungsschwankung<br />

von ±0,5 dB zu liefern.<br />

Die 300-MHz-Basisbandbreite<br />

würde es erfordern, eine Zwischenfrequenz<br />

von minimal 150<br />

MHz zu wählen. Es ist jedoch<br />

nicht einfach, einen preisgünstigen<br />

A/D-Wandler mit einer<br />

Abtastrate von bis zu 600 MS/s<br />

zu finden, selbst bei 12 Bit Auflösung.<br />

Man muss daher Kompromisse<br />

eingehen und auf einen<br />

10-Bit-Wandler übergehen.<br />

Neuer I/Q-Demodulator<br />

beseitigt Bandbreiteneinschränkungen<br />

Der I/Q-Demodulator LTC5585<br />

von Linear Technology ist so<br />

entwickelt, dass er die direkte<br />

Wandlung unterstützt, was es<br />

dem Empfänger ermöglicht,<br />

das bereits erwähnte 300 MHz<br />

breite HF-Signal direkt in das<br />

Basisband umzusetzen. Die I-<br />

und Q-Ausgänge werden auf ein<br />

150 MHz breites Signal demoduliert,<br />

was nur die Hälfte der<br />

Bandbreite eines Empfängers<br />

mit hoher ZF entspricht. Um<br />

die Ebenheit der Verstärkung<br />

im Durchlassbereich von ±0,5<br />

dB zu erhalten, muss die –3-dB-<br />

Eckfrequenz des Bausteins weit<br />

über 500 MHz liegen.<br />

Der LTC5585 unterstützt die<br />

hohe Bandbreite mit einer<br />

abstimmbaren Basisbandausgangsstufe.<br />

Die differenziellen<br />

I- und Q- Ausgänge haben einen<br />

Pull-up-Widerstand mit 100<br />

Ohm an VCC parallel zu einer<br />

Filterkapazität von rund 6 pF<br />

(Bild 1). Dieses einfache RC-<br />

Netz ermöglicht den Aufbau<br />

von Chip-externen Tief- und<br />

Bandpassfilternetzen, um die<br />

Außerbandblocker zu unterdrücken<br />

und die Entzerrung der<br />

Verstärkungsgrenzfrequenz der<br />

Basisbandverstärkerkette, die<br />

auf den Demodulator folgt, zu<br />

erreichen. Mit einer ohm´schen<br />

differenziellen Ausgangslast<br />

von 100 Ohm zusätzlich zu den<br />

100-Ohm-Pull-up-Widerständen,<br />

erreicht die -3-dB-Bandbreite<br />

840 MHz.<br />

Erweiterung der Basisband-Bandbreite<br />

Eine einzige LC-Filtersektion<br />

kann verwendet werden, um die<br />

Bandbreite des Basisbandausgangs<br />

zu steigern. Bild 1 zeigt<br />

die äquivalente Basisbandschaltung<br />

des Chips mit der Basisband-Bandbreitenerweiterung.<br />

Mit einer 200-Ohm-Last, kann<br />

die -0,5-dB-Bandbreite von 250<br />

MHz auf 630 MHz erweitert<br />

werden, indem man eine Reiheninduktivität<br />

von 18 nH und eine<br />

Shunt-Kapazität von 4,7 pF einsetzt.<br />

Bild 2 zeigt die vielfältigen<br />

Ausgangsreaktionen, die mit<br />

unterschiedlichen Lasten möglich<br />

sind. Eine Reaktion kommt<br />

von differenziellen Lastwiderständen<br />

mit 200 Ohm und 10<br />

kOhm. Für eine 10-kOhm-Last<br />

kann die -0,5-dB-Bandbreite von<br />

150 MHz auf 360 MHz unter<br />

Einsatz einer Reihen-Induktivität<br />

von 47 nH und einer Shunt-<br />

Kapazität von 4,7 pF erweitert<br />

werden.<br />

Die Störspitzen der<br />

Intermodulation 2.<br />

Ordnung wirken sich<br />

aus<br />

In einem direkt wandelnden<br />

Empfänger fallen die Störprodukte<br />

der Intermodulation 2.<br />

Ordnung (IM2) direkt in das<br />

Band der Basisbandfrequenzen.<br />

Nimmt man das Beispiel zweier<br />

identischen HF-Leistungssignale,<br />

f1 und f2, die 1 MHz entfernt<br />

von 2140 MHz beziehungsweise<br />

2141 MHz liegen, während<br />

der LO 10 MHz Abstand<br />

von 2130 MHz hat, dann würde<br />

die resultierende IM2-Spitze<br />

auf f2 – f1, oder 1 MHz, fallen.<br />

Der LTC5585 hat die spezielle<br />

Fähigkeit, minimale IM2-Spitzen<br />

unabhängig von den I- und<br />

Q-Kanälen zu justieren, indem<br />

er externe Steuerspannungen<br />

verwendet. Bild 3 zeigt einen<br />

hf-praxis 9/<strong>2012</strong> 23


Design<br />

typischen Aufbau für die IIP2-<br />

Messung und Kalibrierung. Die<br />

differenziellen Basisbandausgänge<br />

sind über eine Symmetrierschaltung<br />

kombiniert, und<br />

die 1-MHz-Differenzfrequenzkomponente<br />

wird mit einem<br />

Tiefpassfilter gewählt, um die<br />

starken Haupttöne bei 10 MHz<br />

und 11 MHz zu unterdrücken,<br />

die aus dem Komprimieren des<br />

Spektrumanalysator-Frontends<br />

herrühren.<br />

Ohne das Tiefpassfilter sind 20<br />

bis 30 dB Dämpfung und lange<br />

durchschnittliche Messzeiten<br />

mit dem Spektrumanalysator<br />

nötig, um eine aussagekräftige<br />

Messung zu erzielen. Wie<br />

in dem Ausgangsspektrum in<br />

Bild 4 gezeigt, fällt die IM2-<br />

Komponente vorhersehbar bei<br />

1 MHz in das Band. Die Kurve<br />

zeigt ebenfalls das IM2-Produkt<br />

vor und nach der Justierung, was<br />

den Pegel der Spitze um ungefähr<br />

20 dB reduziert, indem man<br />

die Steuerspannungen an den<br />

Automatische Load-Pulltm<br />

Messungen (LabView ,<br />

tm<br />

MathLab , C++, ActiveX)<br />

X-Parameter (PNA-X), S-<br />

Functions, Power-Contour,<br />

DC-IV und Device<br />

Loadlines, EVM, ACPR<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

IP2I- und IP2Q-Pins einstellt.<br />

Diese Einstellung reduziert die<br />

IM2-Spitze auf einen Pegel von<br />

-81,37 dBc.<br />

Mit dieser Fähigkeit, IIP2 zu<br />

optimieren, können zwei mögliche<br />

Strategien der IP2-Kalibration<br />

in Betracht gezogen werden.<br />

Eine kann ein Kalibrierschritt<br />

sein, der in der Fabrik durchgeführt<br />

wird und um den man sich<br />

nicht kümmern muss. In diesem<br />

Fall reicht ein einfaches Potentiometer<br />

für jeden Justierpin aus,<br />

wie in Bild 3 illustriert.<br />

Alternativ kann ein automatischer<br />

Kalibrieralgorithmus<br />

in einem geschlossenen Regelkreis<br />

in Software implementiert<br />

werden, der es ermöglicht, die<br />

Geräte periodisch zu kalibrieren.<br />

Für DPD-Empfänger kann diese<br />

Kalibrierung zusätzliche Hardware-Funktionsblöcke<br />

erfordern,<br />

um die beiden Testtöne<br />

zurück in den Empfängerkanal<br />

zu koppeln. Auf jeden Fall<br />

Load-Pull- und Noise-<br />

Testsysteme<br />

<br />

HAILP=Harmonic Active<br />

Injection Load-Pull (RF<br />

Power Amplifier Design)<br />

Multi-Purpose-Tuner<br />

(Harmonic-, Prematching-,<br />

Low-Vibration-Tuning)<br />

Noise-Parameter-<br />

Extraktion<br />

Waveguide-Tuner bis<br />

140GHz (Satelliten-<br />

Kommunikation,<br />

Automotive-Radar)<br />

Joystick-Modus:<br />

Impedanz-Tuning ohne<br />

PC!<br />

Vorführung gewünscht? Wir besuchen Sie gerne!<br />

TSS GmbH * St-Barbara-Str. 28 * 89264 Weißenhorn<br />

Tel: (07309) 9675-0 * http://www.tssd.com * email: info@tssd.com<br />

kann dies während eines Offline-Kalibrierzyklus<br />

ausgeführt<br />

werden. Eine solche Methode<br />

würde auch die aktuellen Faktoren<br />

der Betriebsumgebung in<br />

Betracht ziehen, die die Leistungsfähigkeit<br />

der Basisstation<br />

beeinflussen.<br />

Eine DC-Offsetspannung<br />

von Null hilft,<br />

den Dynamikbereich<br />

des A/D-Wandlers zu<br />

optimieren<br />

Eine ähnliche Einstellmöglichkeit<br />

ist auch in den Chip integriert,<br />

um die DC-Ausgangsspannung<br />

der I- und Q-Kanäle<br />

auf „0“ zu legen. Ein DC-Offset,<br />

ist ein Produkt, das von interner<br />

Fehlanpassung und Selbstmischung<br />

von LO- und HF-Eingangsleckströmen<br />

stammt und<br />

den Dynamikbereich des A/D-<br />

Wandlers einschränken kann,<br />

wenn die Signalkette durchgehend<br />

DC-gekoppelt ist. Um dies<br />

zu illustrieren: eine moderate<br />

DC-Ausgangs-Offsetspannung<br />

von 10 mV würde, wenn sie<br />

durch eine 20-dB-Verstärkungsstufe<br />

läuft, in einem DC-Offset<br />

von 100 mV am Eingang des<br />

A/D-Wandlers führen. Mit einem<br />

Eingangsspannungsbereich<br />

von 2 V Spitze zu Spitze eines<br />

12-Bit-A/D-Wandlers bewirkt<br />

dieser DC-Offset-Betrag eine<br />

effektive Reduzierung des Dynamikbereichs<br />

des A/D-Wandlers<br />

um 0,9 dB.<br />

Um die Leckströme zwischen<br />

den LO- und HF-Eingängen<br />

zu minimieren, sollte Sorgfalt<br />

aufgewendet werden, um diese<br />

beiden Signale voneinander zu<br />

isolieren. Im Leiterplatten-Layout<br />

sollte man die Leiterbahnen<br />

dieser beiden Signale voneinander<br />

separieren um Übersprechen<br />

zu verhindern. Das LO-Signal,<br />

selbst wenn es einen messbaren<br />

Leckstrom in den HF-Port gibt,<br />

mischt sich selbst und ergibt<br />

einen DC-Offset-Wert am Ausgang.<br />

Glücklicherweise ist der LO-<br />

Pegel üblicherweise konstant,<br />

so dass die DC-Offset-Spannung<br />

ebenfalls konstant ist und über<br />

die Einstellungen einfach zu<br />

beseitigen ist. Problematischer<br />

ist der HF-Eingang, der über<br />

unterschiedlich große Signalpegel<br />

variieren kann. Jedes in<br />

den LO-Eingang eingekoppelte<br />

Signal würde sich selbst mischen<br />

und eine dynamische DC-Offsetspannung<br />

erzeugen, wenn sich<br />

das Signal ändert. Dies stört das<br />

demodulierte Signal. Deshalb<br />

hilft das Kleinhalten der Leckströme,<br />

den DC-Offset auf ein<br />

Minimum zu begrenzen.<br />

Potenzielle<br />

Kostenvorteile der<br />

direkt wandelnden<br />

Empfänger<br />

Ein ZF-freier Empfänger ist<br />

besonders interessant wegen<br />

seiner potenziellen Kosteneinsparungen.<br />

Wie bereits erwähnt,<br />

wird das HF-Signal auf ein niederfrequentes<br />

Basisband demoduliert.<br />

Bei geringeren Frequenzen,<br />

wird die Entwicklung<br />

des Filters einfacher. Außerdem<br />

produziert die ZF-freie Demodulierung<br />

kein Abbild (image) im<br />

Basisband was die Notwendigkeit<br />

für ein relativ teures Oberflächenwellenfilter<br />

eliminiert.<br />

Der vielleicht attraktivste Vorteil<br />

von allen ist jedoch, dass<br />

die Abtastrate des A/D-Wandlers<br />

signifikant reduziert werden<br />

kann. In diesem Beispiel kann<br />

die 150 MHz Bandbreite der I-<br />

und Q-Basisbänder effektiv mit<br />

einem Zweifach-A/D-Wandler<br />

mit 310 MS/s gehandhabt werden,<br />

wie dem LTC2258-14 von<br />

Linear Technology, ohne zu<br />

einem wesentlich teureren A/D-<br />

Wandler mit höherer Abtastrate<br />

greifen zu müssen. ◄<br />

Zusammenfassung<br />

Da die Bandbreite und Leistung<br />

von Empfängern für<br />

die drahtlose Kommunikation<br />

steigen, bietet ein neuer<br />

breitbandiger Quadratur-<br />

Demodulator eine alternative<br />

Methode, die hilft, die<br />

architekturbedingten Mängel<br />

zu beseitigen, die Leistung<br />

des Empfängers steigert<br />

und gleichzeitig eine<br />

hervorragende Kostenstruktur<br />

aufweist.<br />

24 hf-praxis 9/<strong>2012</strong>


EMV<br />

Neuer Leistungsverstärker<br />

Der Verstärker 600A225 ist<br />

Teil der überarbeiteten A225-<br />

Serie von AR RF/Microwave<br />

Instrumentation. Die neuen<br />

Verstärker bieten eine größere<br />

Leistung und einen breiteren<br />

Frequenzbereich und sind<br />

dabei deutlich kleiner als die<br />

Vorgängermodelle. Die A225-<br />

Serie umfasst Modelle für<br />

Leistungen bis zu 16 kW im<br />

Frequenzbereich von 10 kHz<br />

bis 225 MHz. Der 600-W-Verstärker<br />

600A225 verfügt über<br />

ein digitales Bedienpanel mit<br />

3,75-Zoll-Display, Softkeys,<br />

die vom Menü zugeordnet<br />

werden, einen Drehknopf und<br />

vier fest zugeordnete Schalter<br />

für Steuerungsfunktionen<br />

und Statusberichte. Alle Verstärkerfunktionen<br />

können<br />

auch Remote über die IEEE-,<br />

RS232-, USB- oder Ethernet-<br />

Schnittstelle gesteuert werden.<br />

Das Modell 600A225 ist ein<br />

luftgekühlter Halbleiterverstärker<br />

für Anwendungen, bei<br />

denen Echtzeitbandbreite und<br />

ein hoher Gewinn benötigt<br />

werden. Anwendungen für das<br />

Modell 600A225 sind Störfestigkeitsmessungen,<br />

Antennenund<br />

Bauteilprüfungen, Wattmeter-Kalibrierungen,<br />

Teilchenbeschleuniger,<br />

Plasmaerzeugung<br />

oder Kommunikationsanwendungen.<br />

Die emv GmbH ist<br />

exklusiver Vertriebspartner<br />

von AR R/Mircowave Instrumetation<br />

in Deutschland und<br />

Österreich.<br />

■ emv GmbH<br />

www.emvgmbh.de<br />

Gleichtaktfilter für Hochgeschwindigkeits-<br />

Schnittstellen<br />

dank seines sehr viel geringeren<br />

Flächenbedarfs, eine hochdichte<br />

Montage von elektronischen<br />

Bauelementen und trägt so zu<br />

einer erheblichen Platzersparnis<br />

in elektronischen Geräten bei.<br />

■ TDK Corporation<br />

www.eu.tdk.com<br />

Die TDK Corporation hat das<br />

nach ihrer Meinung weltweit<br />

kleinste Gleichtaktfilter entwickelt,<br />

das nur 0,45x0,3x0,23<br />

mm 3 misst und damit um 75%<br />

kleiner ist als die aktuellen<br />

0806-Filter (IEC). Neben den<br />

sehr kleinen Abmessungen<br />

zeichnet sich das Dünnschicht-<br />

Gleichtaktfilter TCM0403S-<br />

350-2P durch seine hervorragende<br />

Leistungsfähigkeit aus.<br />

Mit einer Grenzfrequenz von<br />

7 GHz unterdrückt das Filter<br />

Gleichtaktrauschen ohne Verzerrung<br />

der differenziellen Hochgeschwindigkeitssignale.<br />

Somit<br />

ist es kompatibel mit verschiedenen<br />

Hochgeschwindigkeits-<br />

Schnittstellen, wie MIPI (Mobile<br />

Industry Processor Interface),<br />

USB 2.0 und USB 3.0. Die sehr<br />

gute Gleichtaktdämpfung bei<br />

2,4 GHz verbessert die WLAN-<br />

Empfangsempfindlichkeit von<br />

Smartphones, konventionellen<br />

Mobiltelefonen und anderen<br />

kompakten tragbaren Geräten.<br />

Diese Miniaturisierung wurde<br />

erreicht durch den Einsatz der<br />

fortschrittlichen Dünnschicht-<br />

Strukturierungstechnologie von<br />

TDK in Verbindung mit kompakten,<br />

hochpräzisen Spulenmuster-<br />

und Kontaktierungsprozessen.<br />

Das Filter unterstützt,<br />

hf-praxis 9/<strong>2012</strong> 25


EMV<br />

Hochauflösende EMV-Scans<br />

von IC-Störemissionen<br />

Den ICs kommt<br />

hinsichtlich der<br />

EMV-Eigenschaften<br />

elektronischer<br />

Baugruppen eine<br />

zentrale Bedeutung<br />

zu. Sie fungieren<br />

sowohl als Quelle oder<br />

auch als Senke von<br />

elektromagnetischen<br />

Störungen.<br />

Bild 1: Typen von Nahfeldmikrosonden<br />

Dabei zeigen zurückliegend die<br />

messtechnischen Erfahrungen<br />

anhand von Volumen- und Pinscans<br />

mit Nahfeldmikrosonden,<br />

dass baugleiche, also funktionsund<br />

pinkompatible ICs sehr<br />

unterschiedliche EMV-Eigenschaften<br />

aufweisen können.<br />

Um ICs kostengünstig und mit<br />

guten EMV-Eigenschaften zu<br />

entwickeln, soll Entwicklern<br />

mit dem IC-Test-System auf<br />

der Basis von Nahfeldmikrosonden<br />

die Möglichkeit gegeben<br />

werden, vom Designbeginn<br />

an die EMV-Eigenschaften zu<br />

optimieren.<br />

Einleitung<br />

Eine Komponente des IC-Test-<br />

Systems ist die Messung von<br />

elektromagnetischen Störemissionen.<br />

Entsprechend internationaler<br />

EMV-Standards für ICs<br />

kommen Nahfeldmikrosonden<br />

zum Einsatz, die in ihren messtechnischen<br />

Parametern, wie<br />

Auflösung und Frequenzbereich,<br />

die Anforderungen der IEC-Normung<br />

deutlich überbieten.<br />

Dadurch gestatten sie die Messung<br />

der elektromagnetischen<br />

Störemission an ICs und an<br />

offenen DIEs und die präzise<br />

Lokalisierung der zugehörigen<br />

Feldquellen im IC bzw. im DIE.<br />

Entwicklungsbegleitend können<br />

so Redesignmaßnahmen am IC<br />

durchgeführt werden, die sich<br />

wiederum aus den Messergebnissen<br />

und daraus resultierenden<br />

bekannten EMV-Maßnahmen<br />

ableiten.<br />

Das Ziel ist die Minimierung der<br />

Emissionen der elektromagnetischen<br />

Störfeldquellen einerseits<br />

und andererseits eine zeitnah und<br />

kostengünstig zu erreichende<br />

EMV-Konformitätsprüfung.<br />

Autor:<br />

Dipl.-Ing. Joerg Hacker<br />

Tel. 0351 4300930<br />

Fax 0351 43009322<br />

Langer EMV-Technik GmbH<br />

Bild 2: Kalibriermessaufbau<br />

26 hf-praxis 9/<strong>2012</strong>


EMV<br />

Bild 3: Volumenscan über Streifenleiter mit vertikaler<br />

Magnetfeld-Mikrosonde<br />

Messsystem<br />

Die Messung der räumlichen<br />

Amplituden-Frequenz-Charakteristik<br />

von elektromagnetischen<br />

Aussendungen erfordert<br />

eine Architektur des IC-Test-<br />

Systems, welche die folgenden<br />

Komponenten umfasst: Neben<br />

einem Spektrumanalysator sind<br />

das erstens die Nahfeldmikrosonden,<br />

zweitens das Positioniersystem<br />

für die Mikrosonden und<br />

drittens die Software zur Steuerung<br />

des gesamten Messablaufes<br />

im IC-Test-System.<br />

Zur vollständigen Erfassung der<br />

EMV-Emissionen von ICs sind<br />

drei Arten von Nahfeldsonden<br />

Bild 1 und ein mindestens vierachsiges<br />

Positioniersystem für<br />

die Mikrosonden erforderlich:<br />

Eine E-Feldsonde zur Messung<br />

des elektrischen Feldes und zwei<br />

H-Feldsonden zur Messung des<br />

magnetischen Feldes. Die beiden<br />

Magnetfeldsonden unterschieden<br />

sich in ihrer Polarisationsebene:<br />

Die H-Feldsonde vom Typ „h“<br />

ist horizontal polarisiert und die<br />

H-Feldsonde Typ „v“ ist vertikal<br />

polarisiert. Somit besteht<br />

ein Set von Mikrosonden stets<br />

aus den Sondentypen E, Hh und<br />

Hv. Nur mit diesem Set sind alle<br />

Feldkomponenten der EMV-<br />

Emissionen zu erfassen.<br />

Das Positioniersystem platziert<br />

die Mikrosonden und ermittelt<br />

die Raumkoordinaten des elektromagnetischen<br />

Feldes. Physikalisch<br />

bedingt, hat die vertikal<br />

polarisierte H-Feldsonde zwei<br />

Nullstellen in ihrer Richtcharakteristik.<br />

Die in der Ebene<br />

der Vertikalsonde liegenden<br />

Feldkomponenten werden nur<br />

erfasst durch Drehung der Hv-<br />

Feldsonde. Als Positioniersystem<br />

kommt somit ein mindestens<br />

vierachsiges IC-Test-System mit<br />

x-, y-, z- und alpha-Achse zur<br />

Anwendung.<br />

Bild 2 zeigt eine prinzipielle<br />

Anordnung des IC-Test-Systems<br />

am Beispiel der Kalibriermessung<br />

von Mikrosonden. Die<br />

Nahfeldmikrosonden stehen in<br />

verschiedenen Abmessungen<br />

von 0,1 bis 0,5 mm (Sondenkopf-<br />

Innendurchmesser) zur Verfügung.<br />

Aufgrund ihrer Konstruktion<br />

gestatten sie die getrennte<br />

Untersuchung der elektrischen<br />

und magnetischen Emissionen an<br />

IC- und DIE-Oberflächen, Bonddrähten<br />

und Pins. Die Auflösung<br />

und Empfindlichkeit der Sonden<br />

erfordern ein präzises Positioniersystem,<br />

welches die Sonden<br />

punktweise im Messvolumen<br />

bewegt. Die eigentliche E- und<br />

H-Feldsonde ist als Sondenkopf<br />

an der Sondenspitze angeordnet.<br />

Die komplette Sonde ist eine<br />

Aktivsonde. Im Sondengehäuse<br />

ist ein Messverstärker integriert.<br />

Dieser wird über ein Bias Tee<br />

mit den für ihn erforderlichen 9<br />

V, 100 mA versorgt. Die Aktivsonde<br />

überstreicht in Abhängigkeit<br />

ihres Sondenkopfaufbaus<br />

den Frequenzbereich von min.<br />

1,5 MHz bis max. 6 GHz. Der<br />

Anwendungsbereich der IEC<br />

Norm IEC 61967-3 Part.3 von 10<br />

MHz bis 3 GHz wird mit diesen<br />

Sonden voll abgedeckt und überschritten.<br />

Grund der höheren Frequenzwahl<br />

für die Mikrosonden<br />

ist die andersartige Aufgabenstellung<br />

der EMV-Analyse über<br />

schnell taktende Schaltkreise.<br />

Der Ingenieur hat die Grundfrequenz<br />

des IC bei einigen MHz<br />

bis GHz und deren Vielfachen<br />

bis über 5 GHz zu prüfen.<br />

Das IC-Test-System für Nahfeldmikrosonden<br />

kann alle Typen<br />

von Mikrosonden aufnehmen.<br />

Diese werden durch das vierachsige<br />

Positioniersystem im Messvolumen<br />

punktweise bewegt.<br />

Die Positionskontrolle der<br />

Sondenspitze erfolgt durch ein<br />

Digitalmikroskop. Die kleinste<br />

Schrittweite beträgt 10 µm.<br />

Das IC-Test-System, der Spektrumanalysator<br />

und der Messablauf<br />

werden über PC gesteuert.<br />

Nach dem Programmstart der<br />

Steuer- und Bediensoftware des<br />

IC-Test-Systems werden die am<br />

System angeschlossenen Messund<br />

Steuergeräte initialisiert.<br />

Danach erfolgt die Einstellung<br />

der Messbereiche für den Spektrumanalysator<br />

und für das Positioniersystem<br />

über die grafische<br />

Bedienoberfläche. Anschließend<br />

wird ein Befehlssteuersatz zur<br />

Ausführung der Messalgorithmen<br />

gestartet. Alle ablaufenden<br />

Messungen werden automatisch<br />

Bild 4: PIN-Scan<br />

ausgeführt. Ermittelte Messdaten<br />

erscheinen in Echtzeit im Visualisierungsbereich<br />

am PC.<br />

Neben der Menüleiste umfasst<br />

die Bedienoberfläche zwei<br />

Gerätefelder für die Steuerung<br />

von Spektrumanalysator und<br />

Positioniersystem, das Scriptfenster<br />

für Messalgorithmen und<br />

den Visualisierungsbereich für<br />

2D- und 3D- Darstellungen der<br />

Messergebnisse.<br />

Nahfeldmikrosonden, Bediensoftware<br />

und die Gerätearchitektur<br />

des IC-Test-Systems<br />

ermöglichen es, abgestrahlte<br />

EMV-Emissionen zu messen und<br />

die Feldverteilung über dem IC<br />

zu charakterisieren.<br />

Messungen an Kalibrier-Streifenleitung<br />

Am Streifenleiter werden die<br />

Übertragungsfaktoren der<br />

Mikrosonden im Frequenzbereich<br />

von 1,5 MHz bis 6 GHz<br />

ermittelt. Der Messaufbau ist<br />

im Bild 2 dargestellt. Der Messung<br />

liegen folgende Parameter<br />

zugrunde: Die Streifenleitung hat<br />

eine Breite von 2 mm, eine Dicke<br />

von 35 µm und einen Abschluss<br />

von 50 Ohm. Der Fußpunkt der<br />

Sondenspitze ist 25 µm über<br />

dem Streifenleiter justiert. Die<br />

Speisung erfolgt über den Tracking-Generator<br />

des Spektrumanalysators<br />

mit 100 dBµV. Weitere<br />

Messungen zur Ermittlung<br />

der Übertragungsfaktoren von<br />

Nahfeldmikrosonden werden mit<br />

diesen Parametern durchgeführt.<br />

hf-praxis 9/<strong>2012</strong> 27


EMV<br />

Bild 5: Volumenscan über Streifenleiter mit horizontaler<br />

Magnetfeld-Mikrosonde<br />

Die Kennlinie jeder Nahfeldmikrosonde<br />

wird so ermittelt und<br />

für spätere Kalibriermessungen<br />

gespeichert.<br />

Volumenscan über<br />

50-Ohm-Streifenleitung<br />

mit vertikaler<br />

H-Feldsonde<br />

Bild 3 zeigt eine 3D-Darstellung<br />

eines Volumenscans über<br />

der Kalibrier-Streifenleitung.<br />

Verwendet wurde die Nahfeldmikrosonde<br />

mit vertikaler<br />

Polarisation. Die Mikrosonde<br />

wurde quer über die Streifenleitung<br />

im Abstand von ca. 20<br />

µm bewegt. Die vertikal polarisierte<br />

Mikrosonde misst über<br />

dem Leiterzug hohe Magnetfeldstärken.<br />

Erkennbar im Bild 3 ist<br />

die hohe Selektivität der Sonde.<br />

Die räumliche Ausprägung des<br />

Magnetfeldes um die Streifenleitung<br />

wird sehr gut wiedergegeben.<br />

Ein weiterer Anwendungsbereich<br />

dieser Messmethode ist<br />

die selektive PIN-Messung an<br />

allen Seiten eines IC wie im Bild<br />

4 dargestellt. Die automatische<br />

selektive Messung der EMV-<br />

Emissionen aller Pins erfolgt in<br />

sehr kurzer Zeit.<br />

Etwa 60 Pins pro Minute sind<br />

messbar. Mit dieser Methode<br />

ist ein spezielles EMV-Messverfahren<br />

entwickelt worden, um<br />

allgemeingültige Bewertungen<br />

aller Pins des Halbleiters in kurzer<br />

Zeit vornehmen zu können.<br />

Volumenscan über<br />

50-Ohm-Streifenleitung<br />

mit horizontaler<br />

H-Feldsonde<br />

Bild 5 zeigt in 3D-Darstellung<br />

das Messergebnis des Volumenscans<br />

mit einer horizontal<br />

polarisierten Mikrosonde über<br />

der gleichen Streifenleitung. Im<br />

Unterschied zur vertikal polarisierten<br />

Sonde wird bei der Horizontalsonde<br />

die Lage der Mitte<br />

der Kalibrier-Streifenleitung<br />

mit hoher Selektivität gemessen.<br />

Die Messauflösung kann<br />

bis zu 50 µm betragen. Intensive<br />

Magnetfelder befinden sich an<br />

den Kanten des Streifenleiters.<br />

Hier befinden sich die jeweiligen<br />

lokalen Maxima des Volumenscans.<br />

Bei gleichem Messvolumen<br />

und gleicher Sondenauflösung<br />

erhält man hier das entgegengesetzte<br />

Sondenverhalten:<br />

Vertikalsonde:<br />

Maximum über dem Leiterzug<br />

Horizontalsonde:<br />

Minimum über dem Leiterzug<br />

Volumenscan über IC<br />

Im Bild 6 ist das Messergebnis<br />

des Volumenscans eines IC<br />

dargestellt. Das Messvolumen<br />

beträgt 11 x 11 x 1,6 mm über<br />

einem IC mit 44 Pins. Eingesetzt<br />

wurde eine horizontal<br />

orientierte Mikrosonde. Die<br />

Lokalisierung der Feldquellen<br />

ist sehr anschaulich und leicht<br />

möglich. Die Feldverteilung an<br />

der Oberfläche lässt Schlüsse auf<br />

die innere IC Struktur zu. Bei<br />

der räumlichen Darstellung des<br />

Magnetfeldes werden die Orte<br />

gleicher Feldstärke durch ISO-<br />

Linien verbunden und in ihrer<br />

Intensität farbig dargestellt (rot:<br />

intensive Störausstrahlung). Am<br />

Ende der Messung stehen für<br />

alle Frequenzen des Messintervalls<br />

die Oberflächenscans zur<br />

Verfügung und zwar pro Frequenzpunkt<br />

und pro Volumenebene<br />

ein kompletter Oberflächenscan.<br />

Durch Auswahl der<br />

Peaks im gemessenen kumulativen<br />

Spektrum und Einstellung<br />

der zugehörigen Frequenz in der<br />

Auswertesoftware werden über<br />

den Frequenzwert des Oberflächenscans<br />

die Feldquellen der<br />

Störemissionen lokalisierbar.<br />

Surfacescan über IC<br />

Bild 7 zeigt das Messergebnis<br />

für die Surface-Scan-Messung<br />

am gleichen IC mit seinen 44<br />

Pins. Die Mikrosonde wurde in<br />

10-µm-Schritten auf einer Messebene<br />

von 11 x 11 mm Fläche<br />

geführt. Bei geringer Messzeit<br />

sind bei diesem Beispiel keine<br />

größeren Unterschiede in den<br />

Darstellungen erkennbar. Wird<br />

die Messfläche zu hoch über dem<br />

IC festgelegt sind bestimmte HF-<br />

Quellen nicht mehr erkennbar.<br />

Zusammenfassung<br />

Es werden elektromagnetische<br />

Störfeldquellen in ICs und<br />

offenen DIEs lokalisiert und ihre<br />

Emissionen unter Verwendung<br />

hochauflösender EMV-Scans<br />

schrittweise entwicklungsbegleitend<br />

minimiert. Die Messung der<br />

elektromagnetischen Störemission<br />

erfolgt mit Nahfeldmikrosonden,<br />

Spektrumanalysator und<br />

einem hochauflösenden Positioniersystem,<br />

das gleichzeitig die<br />

Raumkoordinaten des elektromagnetischen<br />

Feldes bestimmt.<br />

Mit der dreidimensionalen grafischen<br />

Darstellung der Messergebnisse<br />

notwendiger Weise in<br />

mehreren Ebenen als räumliche<br />

Amplituden-Frequenz-Charakteristik<br />

werden die Hot-Spots der<br />

EMV-Emissionen aufgespürt.<br />

Das EMV-Testsystem ist einsetzbar<br />

zur Charakterisierung<br />

des elektromagnetischen Emissionsverhaltens<br />

von ICs. Es lassen<br />

sich funktions- und pinkompatible<br />

ICs für Komponentenanwendungen<br />

hinsichtlich ihrer EMV-<br />

Eigenschaften genau klassifizieren.<br />

Anhand der Messungen an<br />

der Kalibrier-Streifenleitung mit<br />

unterschiedlichen Nahfeldmikrosonden,<br />

dass eine Abschätzung<br />

von zu erwartenden Feldern<br />

unterteilt in E- und H-Feld<br />

möglich ist. Innerhalb kurzer<br />

Zeit und mit reproduzierbaren<br />

Ergebnissen können Messungen<br />

im Nahfeldbereich durchgeführt<br />

werden.<br />

Unter Beachtung der Parameter<br />

wie Abstand (Seite/Höhe),<br />

Schrittweite und anliegender<br />

Feldstärken können unterschiedlich<br />

feine Strukturen aufgelöst<br />

und getrennt nach Feldart gemessen<br />

werden. Auflösungen im<br />

100-µm–Bereich lassen einen<br />

genauen Einblick über Verteilung<br />

und Stärke von Feldern<br />

und deren möglichen Störaussendungen<br />

zu.<br />

Am IC lassen sich Übereinstimmungen<br />

von Strom- und Feldmessung<br />

ermitteln. Als Ergebnis<br />

dieser Messung kann das Spektrum<br />

und der Wirkungsbereich<br />

extrahiert werden. Im Visualisierungsbereich<br />

ist erkennbar,<br />

dass Unterscheidungen zwischen<br />

einzelnen Pins in Abhängigkeit<br />

der Feldrichtung möglich sind.<br />

Damit sind wichtige Hilfsmittel<br />

für die IC–Entwicklung gegeben.<br />

An kleinen Strukturen, wie<br />

an offenen DIEs, lassen sich<br />

mit Hilfe der Nahfeldmikrosonden<br />

sowohl das E– als auch<br />

das H-Feld getrennt bestimmen.<br />

Durch die Messung des H-Feldes<br />

können die Stromlaufpfade des<br />

IC im Nahfeld verfolgt werden.<br />

(siehe Bild 6)<br />

Der erforderliche Zeitaufwand<br />

für diese aussagefähige Messmethode<br />

liegt im Bereich weniger<br />

Stunden und fällt im praktischen<br />

Laborbetrieb insofern nicht ins<br />

Gewicht, da die gesamte Messung<br />

automatisch abläuft, einschließlich<br />

der vollständigen<br />

Dokumentation aller Messergebnisse<br />

und Messparameter.<br />

28 hf-praxis 9/<strong>2012</strong>


EMV<br />

Bild 6: Volumenscan über IC: 3D-Darstellung der ISO-<br />

Feldlinien bei Frequenzpeak 50 MHz<br />

Bild 7: Surface Scan über IC: 3D-Darstellung der ISO-<br />

Feldlinien bei Frequenzpeak 50 MHz<br />

Die Messmethode ist weiterhin<br />

einsetzbar, um IC-Entwicklern<br />

ein leistungsfähiges Werkzeug<br />

zur Verfügung zu stellen, entwicklungsbegleitend<br />

die Bewertung<br />

des erreichten Qualifikationsstandes<br />

des Halbleiters<br />

vornehmen zu können. Werden<br />

IC-Muster verschiedener Entwicklungsstufen<br />

ausgemessen,<br />

so ist es dem Entwickler möglich,<br />

die Auswirkung seiner<br />

Änderung am IC im Nahfeldbereich<br />

zu messen und zu bestim-<br />

men. Damit können frühzeitig<br />

im Entwicklungsprozess des<br />

ICs Rückschlüsse gezogen und<br />

bekannte EMV-Maßnahmen<br />

bereits während der laufenden<br />

Entwicklung vorgenommen<br />

werden. ◄<br />

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hf-praxis 9/<strong>2012</strong> 29


EMV<br />

Magnetfeldspule erzeugt Felder bis 1,2 kA/m<br />

Teseq bietet eine neue<br />

Magnetfeldspule<br />

an, die für<br />

Magnetfeldprüfungen<br />

Felder von bis zu 1,2<br />

kA/m erzeugt.<br />

Die INA 703 wurde speziell zur<br />

Prüfung nach den Standards<br />

IEC 61000-4-8 (Netzfrequenz-<br />

Magnetfelder), IEC 61000-4-9<br />

(gepulste Magnetfelder) und<br />

IEC 61000-4-10 (oszillierende<br />

Magnetfelder) entwickelt. Sie ist<br />

besonders für Anwendungen in<br />

den Bereichen Medizintechnik,<br />

Militär, Luftfahrt, Raumfahrt<br />

und Industrie geeignet.<br />

Durch die Verwendung einer<br />

Multiturn-Konfiguration<br />

(37 Windungen) kann die INA<br />

703 bis zu 1 kA/m erzeugen. Die<br />

Spule kommt – wie die leitungsgeführten<br />

Störfestigkeitsprüfgeräte<br />

der TESEQ ProfLine –<br />

mit einer programmierbaren<br />

Stromversorgung für min. 30 A.<br />

Dadurch sind Tests mit einem<br />

Erweiterte EMV-Lösungen<br />

für die folgenden Branchen:<br />

Automobile, Unterhaltungselektronik,<br />

Telekommunikation,<br />

Medizintechnik, Luft- und<br />

Raumfahrt, Verteidigung. Die<br />

Produktionsstätten befinden<br />

sich in Luterbach, Schweiz<br />

und in Berlin, Deutschland.<br />

Über TESEQ<br />

Stromklirrfaktor (THD) von<br />

max. 8% gemäß IEC 61000-<br />

4-8 möglich. Dies kann nur mit<br />

einer verzerrungsarmen Sinuswelle<br />

erfüllt werden, die mit<br />

einer programmierbaren Wechselspannungsquelle<br />

erzeugt wird.<br />

Prüfung verschiedener<br />

Netzfrequenzen<br />

Vertriebs- und Servicebüros<br />

in der Schweiz sowie in<br />

Deutschland, Großbritannien,<br />

Frankreich, USA, Japan,<br />

China, Singapur und Taiwan.<br />

Zugelassene Prüflabors in der<br />

Schweiz sowie in Deutschland,<br />

Großbritannien, Singapur,<br />

Japan und in den USA.<br />

Die programmierbare Stromversorgung<br />

hat auch den Vorteil,<br />

dass verschiedene Netzfrequenzen<br />

geprüft werden können<br />

– nicht nur 50 und 60 Hz<br />

gemäß IEC 61000-4-8, sondern<br />

auch DC und 16,7 Hz, wie einige<br />

Bahnnormen (EN 50121-4) vorschreiben.<br />

Zusammen mit einer<br />

NSG 1007 als Stromquelle kann<br />

die INA 703 Felder mit Gleichstrom<br />

und Frequenzen bis 400<br />

Hz in Schritten von 0,1 Hz<br />

erzeugen.<br />

Gute Reglung der<br />

Prüfamplitude<br />

Anschlüsse auf Windungen 1<br />

und 5 bietet eine höhere Genauigkeit<br />

bei der Generierung von<br />

niedrigamplitudigen Magnetfeldern.<br />

Die erforderliche Spulenantriebsspannung<br />

wird durch<br />

Verringerung des Übersetzungsverhältnisses<br />

der Spule erhöht.<br />

Dies schafft einen geeigneten<br />

Eingangsspannungsbereich, der<br />

eine gute Reglung der Prüfamplitude<br />

ermöglicht. Der Anschluss<br />

auf Windung 1 dient primär für<br />

Prüfungen gemäß IEC 61000-4-9<br />

und IEC 61000-4-10, da beide<br />

Standards nur eine Spulenwindung<br />

erfordern.<br />

Für Prüfungen gemäß IEC<br />

61000-4-9 kann die INA 703<br />

dank dem INA 752 Wellenformadapter<br />

mit jedem klassischen<br />

Kombinationswellengenerator<br />

verwendet werden. Beim<br />

Anschluss an einen Wellengenerator<br />

für die Erzeugung langsamer<br />

Schwingungen ermöglicht<br />

die INA 703 problemlos<br />

Prüfungen gemäß IEC 61000-<br />

4-10. Die INA 703 ist auch optimal<br />

für den Einsatz mit MFO-<br />

6501- oder 6502-Stromquellen<br />

und Teseq-Generatoren der Serie<br />

NSG 3000 geeignet, um kontinuierlich<br />

und kurzzeitig (drei<br />

Sekunden) Netzfrequenzfelder<br />

von bis zu 120 A/m bei 50 und<br />

60 Hz zu erzeugen.<br />

Dank des U-förmigen, stabilen<br />

Aluminiumfußes mit Rädern<br />

kann die INA 703 schnell und<br />

einfach nahe dem Prüfling oder<br />

um ihn herum aufgestellt werden.<br />

Die Spule ist 1x1 m 2 groß<br />

und hat ein homogenes Feldvolumen<br />

von 60x60x50 cm 3 .<br />

Fazit<br />

Die INA 703 bietet einen kontinuierlichen<br />

Netzfrequenzstrom<br />

von maximal 10 A, einen kurzfristigen<br />

Netzfrequenzstrom von<br />

maximal 35 A für drei Sekunden,<br />

eine kontinuierliche Netzfrequenz-Feldstärke<br />

von max.<br />

330 A/m sowie eine kurzfristige<br />

Netzfrequenz-Feldstärke von<br />

max. 1.1 kA/m für drei Sekunden.<br />

Der maximale Impulsstrom<br />

von 1.5 kA ist mit einer 8/2-<br />

µs-Welle möglich, die maximale<br />

Pulsfeldstärke beträgt 1.2 kA/m.<br />

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30 hf-praxis 9/<strong>2012</strong>


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®


Messtechnik<br />

Wireless-Testset für Forschung und<br />

Entwicklung<br />

Agilent Technologies Inc. präsentierte<br />

das neue Wireless-Testset<br />

E5515E 8960 Series 10, das<br />

es ermöglicht, das Verhalten von<br />

2/3/3.5G-Designs unter Stressbedingungen<br />

bei maximaler Datenrate<br />

zu testen. Das E5515E, eine<br />

Weiterentwicklung des Wireless-<br />

Testsets 8960, bietet zwei Downlink-Pfade,<br />

einen leistungsfähigeren<br />

Prozessor und weitere<br />

signifikante Hardware-Verbesserungen.<br />

Es ermöglicht die<br />

lückenlose Erfassung von DC-<br />

HSDPA-Verkehr mit Datenraten<br />

bis 42 Mb/s und die Analyse<br />

aller Arten von Handovers zwischen<br />

2/3G und LTE. In Verbindung<br />

mit dem LTE-Testset Agilent<br />

PXT E6621A ermöglicht es<br />

umfassende 2/3/3.5G/LTE-Tests.<br />

Das Wireless-Testset E5515E<br />

unterstützt außerdem die neusten<br />

TD-SCDMA-Leistungserweiterungen,<br />

wie TD-HSDPA-2,8-<br />

Mbit/s-IP-Datenverbindungen,<br />

TD-HSUPA-Signalisierung und<br />

-Test-Mode-Verbindungen sowie<br />

TD-SCDMA-Protokoll-Logging.<br />

Damit ist das neue E5515E<br />

noch besser gerüstet für die Herausforderungen<br />

bei der Entwicklung<br />

von 3.5G-Produkten.<br />

Das Wireless-Testset E5515E<br />

erfüllt die ständig steigenden<br />

Testanforderungen der Breitband-Mobilfunkindustrie<br />

im<br />

Bereich Forschung und Entwicklung.<br />

Es ergänzt das E5515C,<br />

welches auch weiterhin eine<br />

robuste Lösung für reproduzierbare,<br />

standardkonforme<br />

2/3/3.5G-Messungen in Forschung/Entwicklung<br />

und Produktion<br />

darstellt. Vorhandene<br />

Testsets E5515C können zum<br />

E5515E aufgerüstet werden.<br />

■ Agilent Technologies<br />

www.agilent.com<br />

Neue WaveAce-Serie mit<br />

7-Zoll-Widescreen-Display<br />

Testsockel für -55 bis +200 °C<br />

Aries Electronics (Vertrieb:<br />

Infratron) bietet eine neue<br />

Serie von Testsockeln für<br />

Temperaturtest und Burn-in-<br />

Applikationen von -55 bis<br />

+200 °C an. Die neue Sockelgeneration<br />

verfügt über eine<br />

nur 0,45 mm kurze Kontaktstrecke<br />

und ist sowohl für<br />

HF- als auch für Hochstrom-<br />

Anwendungen geeignet.<br />

Das Innenleben kann an alle<br />

Gehäuseformen mit Footprint-<br />

Rastermaßen von 0,4 mm und<br />

größer angepasst werden.<br />

Die typischen Kontaktkräfte<br />

betragen 20...30 g pro Kontakt.<br />

■ Infratron GmbH<br />

info@infratron.de<br />

www.infratron.de<br />

Ab sofort ist die hervorragend<br />

optimierte und brandneue<br />

WaveAce-Serie bei Telemeter<br />

Electronic erhältlich. Die<br />

zweikanaligen WaveAce<br />

1000-Modelle verfügen über<br />

eine Abtastrate von bis zu 1<br />

GS/s und einem Speicher von<br />

2 MPkte bei Bandbreiten von<br />

40, 70 und 100 MHz. Sowie<br />

die zwei- als auch vierkanaligen<br />

WaveAce 2000-Modelle<br />

zeichnen sich durch Bandbreiten<br />

von 70 bis 300 MHz<br />

und einer Abtastrate bis<br />

zu 2 GS/s aus. Alle neuen<br />

WaveAce Oszilloskope haben<br />

ein großes 7‘‘ Widescreen-<br />

Display und leistungsstarke<br />

Debugging-Werkzeuge wie<br />

z.B. 32 automatische Messparameter,<br />

Mathematikfunktionen,<br />

Pass/Fail-Maskentest,<br />

Fernsteuerbarkeit und einer<br />

Aufzeichnungsfunktion für<br />

Messsignale. Außerdem verfügt<br />

der WaveAce über einen<br />

großen internen Speicher für<br />

bis zu 20 Signale, 20 Einstellungen<br />

sowie zwei zusätzliche<br />

Referenzsignale. Für<br />

externe Speichermedien stehen<br />

zwei USB-Anschlüsse zur<br />

Verfügung. Diese leistungsstarken<br />

Kombinationen und<br />

Eigenschaften machen den<br />

WaveAce zum besten Oszilloskop<br />

um Debugging-Prozesse<br />

zu vereinfachen!<br />

■ Telemeter Electronic<br />

www.telemeter.info<br />

32 hf-praxis 9/<strong>2012</strong>


Messtechnik<br />

Handheld-Kabel- und Antennenanalysator<br />

Die Anritsu Company präsentierte<br />

mit dem Kabel- und Antennenanalysator<br />

Site Master S331L<br />

eine neue Generation robuster<br />

Handheld-Messgeräte für den<br />

Feldeinsatz. Der benutzerfreundliche<br />

S331L läuft acht Stunden<br />

lang mit einer Batterieladung.<br />

Das Gerät ist ein kostengünstiges<br />

Tool für Aufbau, Wartung und<br />

Inbetriebnahme von Funknetzen.<br />

Der S331L ermöglicht schnelle<br />

und genaue Rückflussdämpfungs-,<br />

Kabeldämpfungs- und<br />

DTF-Messungen (Distance-to-<br />

Fault, Fehlerort-Entfernung) im<br />

Frequenzbereich von 2 MHz bis<br />

4 GHz. Er bietet unter allen Site-<br />

Master-Modellen die höchste<br />

HF-Einstrahlfestigkeit. Die<br />

Wobbelgeschwindigkeit von 1,5<br />

ms (typ.) pro Datenpunkt spart<br />

Arbeitszeit und erleichtert die<br />

Identifizierung intermittierender<br />

Probleme in Echtzeit. Der eingebaute<br />

InstaCal-Kalibrator ermöglicht<br />

eine unkomplizierte,<br />

schnelle und präzise Kalibrierung<br />

bei einfachem Anschluss<br />

an das Gerät.<br />

Zur Standardausstattung zählt<br />

ebenfalls ein internes Leistungsmessgerät.<br />

Dank intelligenter<br />

Stromsparfunktionen ist die<br />

Batterielaufzeit in der Praxis oft<br />

wesentlich länger als die spezifizierten<br />

acht Stunden. Der S331L<br />

basiert auf dem praxisbewährten<br />

Site-Master-Design.<br />

Das Gerät ist staub- und spritzwassergeschützt,<br />

besitzt einen<br />

7-Zoll-TFT-Touchscreen und<br />

wiegt einschließlich Batterie<br />

weniger als 2 kg. Die Messdatenverwaltung<br />

ist besonders einfach.<br />

Über 1.000 Dateien lassen<br />

sich speichern. Im Lieferumfang<br />

befindet sich die Software<br />

SweepMasters DIRECT, ein<br />

benutzerfreundliches Online-<br />

System, das es ermöglicht,<br />

Messkurven zu erfassen, hochzuladen<br />

und an den Bedarfsträger<br />

auszuliefern. Messkurven<br />

können als Links zu den gespeicherten<br />

Messkurven per eMail<br />

verschickt werden oder in Form<br />

eines .PDF-Reports. Der S331L<br />

lässt sich mit Sweep Sweep<br />

Master Pro- oder Line Sweep<br />

Tools kombinieren. Sweep<br />

Master Pro- ist ein unternehmensweites<br />

Web-basiertes Line<br />

Sweep- und Tracking Tool für<br />

große Installations- und Wartungsprojekte.<br />

Line Sweep Tools<br />

ist eine kostenlose Software für<br />

häufige Anwendungen.<br />

■ Anritsu Corporation<br />

www.anritsu.com<br />

LPRS launch easyRadio Advanced<br />

Connect2 Development Platform<br />

Scan QR code or visit<br />

www.lprs.co.uk to see<br />

the Connect2 set up<br />

in under 2 minutes !<br />

Incorporating the new Connect2 Development Platform with the unique LPRS<br />

easyRadio Advanced (eRA) protocol makes radio connectivity even faster<br />

From set up to data received in less than 2 minutes<br />

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please call us on<br />

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hf-praxis 9/<strong>2012</strong> 33


Messtechnik<br />

Vierkanal-Oszilloskope mit USB-Stromversorgung<br />

Die PicoScope-<br />

3000-Serie von<br />

Hochleistungs-<br />

Oszilloskopen wurde<br />

um sechs vierkanalige<br />

Modelle erweitert.<br />

Sie bieten eine maximale Abtastrate<br />

von 1 GS/s (bis zu 10<br />

GS/s effektiv bei wiederholten<br />

Signalen), Eingangsbandbreiten<br />

von 60 bis 200 MHz und einen<br />

Pufferspeicher mit einer Kapazität<br />

von 4 bis 128 Megasample.<br />

Mit dem neuen FlexiPower-<br />

System können die Oszilloskope<br />

nach Bedarf mit USB-Stromversorgung<br />

oder Netzstrom betrieben<br />

werden. Sie verfügen über<br />

ein neues, schlankes Gehäuse<br />

und sind wahlweise mit einem<br />

integrierten Funktionsgenerator<br />

oder einem Generator für<br />

anwenderdefinierte Wellenformen<br />

erhältlich. Die neuen<br />

Modelle eignen sich somit ideal<br />

für Entwickler und Techniker,<br />

die einen kompletten Prüfstand<br />

in Form eines einzelnen Geräts<br />

benötigen.<br />

Neben den standardmäßigen<br />

Oszilloskop- und Spektrumanalysator-Funktionen<br />

bietet die<br />

PicoScope-Software eine Reihe<br />

weiterer Funktionalitäten wie<br />

die serielle Entschlüsselung,<br />

Maskengrenzprüfungen, einen<br />

segmentierten Speicher und<br />

erweiterte Trigger – ein Funktionsumfang,<br />

der bei Oszilloskopen<br />

anderer Hersteller oft<br />

nur gegen Aufpreis erhältlich<br />

ist. PicoScope wird auf dem<br />

Windows-PC ausgeführt und<br />

bietet eine großformatige, übersichtliche<br />

Anzeige für Wellenformen,<br />

die einfaches Zoomen<br />

und Schwenken per Tastatur<br />

oder Maus gestattet. Zum weiteren<br />

Funktionsumfang zählen<br />

Persistenzanzeigen mit hoher<br />

Aktualisierungsgeschwindigkeit<br />

für Wellenformen, Rechenkanäle,<br />

automatische Messungen<br />

mit Statistik, programmierbare<br />

Alarme und Entschlüsselung<br />

von I 2 C-, UART/RS232-, SPI-,<br />

CAN-, LIN-Bus- und Flex-<br />

Ray-Signalen. Softwareaktualisierungen<br />

werden regelmäßig<br />

kostenlos bereitgestellt.<br />

Die erweiterten Trigger-Modi<br />

umfassen Impulsbreite, Intervall,<br />

Fenster, Fenster-Impulsbreite<br />

und aussetzer, Ebenen-<br />

Aussetzer, Runt-Impuls, variable<br />

Hysterese und Logik. Die<br />

Triggerung ist vollständig digital<br />

und bietet somit einen geringeren<br />

Jitter, höhere Genauigkeit<br />

und eine bessere Spannungsauflösung<br />

als die analogen Trigger,<br />

die von vielen anderen Oszilloskopen<br />

verwendet werden.<br />

Ein kostenloses Software Development<br />

Kit ermöglicht es dem<br />

Anwender, die neuen Oszilloskope<br />

über eigene Anwendungen<br />

zu steuern. Das SDK enthält<br />

Beispielprogramme in C, C++,<br />

Excel und LabVIEW und kann<br />

mit jeder Programmiersprache<br />

eingesetzt werden, die C-Aufrufkonventionen<br />

unterstützt.<br />

■ Pico Technology<br />

www.picotech.com<br />

Neue Mehrkanalmodule für Analyzer<br />

Aufbauend auf dem Signal Quality<br />

Analyzer MP1800A stellte Anritsu neue<br />

32-Gbit/s-Bitfehlerrate-Tester-Module mit<br />

eingebautem Pulse-Pattern-Generator und<br />

Error Detector vor. In dieser neuen Konfiguration<br />

für optische Geräte mit hohen<br />

Übertragungsgeschwindigkeiten für Verbindungstests<br />

unterstützt der MP1800A die<br />

Signalintegritätsanalyse mit Ausgangspegeln<br />

von hoher Qualität und mit hoher<br />

Amplitude sowie eine Fehlerdetektion mit<br />

hoher Eingangsempfindlichkeit.<br />

Da Internetverkehr und andere IP-Datenverbindungen<br />

weiter stark zunehmen, stehen<br />

alle globalen Netzbetreiber vor der<br />

Herausforderung, eine erhöhte Netzkapazität<br />

zur Übertragung großer Datenmengen<br />

zu/von Rechenzentren, Servern sowie<br />

über Langstrecken-Datenverbindungen<br />

anzubieten. Daher verbessert man die<br />

Datenübertragungs-Technologie in allen<br />

Abschnitten von Tk-Netzen und von Verbindungen<br />

innerhalb der Rechentechnik<br />

mit dem Ziel, Übertragungsgeschwindigkeiten<br />

von 100 bis 400 Gbit/s zu unterstützen.<br />

Es kommen entsprechende Modelle<br />

elektronischer und optischer Baugruppen<br />

und Module auf den Markt.<br />

Anritsu wird für den MP1800A vier neue<br />

Module vorstellen, die sowohl eine höhere<br />

Kanaldichte als auch eine verbesserte Flexibilität<br />

bei der Konfiguration bieten. Die<br />

gleichzeitige Erzeugung von reinen Pseudozufallsfolgen<br />

sowie die BER-Analyse<br />

werden auf bis zu vier Kanälen pro jeweiligem<br />

PPG- und ED-Modul unterstützt.<br />

Jeder in den neuen 32-Gbit/s-Karten enthaltene<br />

Kanal gestattet einen Datenmuster-<br />

Synchronisation und die individuelle Einstellung<br />

der Verzögerung für eine hochpräzise<br />

Evaluierung des Übersprechens<br />

bei der Übertragung von Mehrkanälen.<br />

Die Einführung des neuen Pulse-Pattern-<br />

Generators und der neuen Fehlerdetektor-<br />

Module befähigt die aktuelle Plattform des<br />

MP1800A dazu, ihre Highend-Funktionalitäten<br />

zu erweitern und bietet eine größere<br />

Auswahl an Optionen für die Signalintegritätsanalyse<br />

bei einer höheren Geschwindigkeit<br />

in einem einzigen Gehäuse.<br />

■ Anritsu Corporation<br />

www.anritsu.com<br />

34 hf-praxis 9/<strong>2012</strong>


Messtechnik<br />

Analyse von WLAN-Signalen mit 160 MHz Bandbreite<br />

Noch befindet sich der neue<br />

WLAN-Standard IEEE 802.11ac<br />

in der Standardisierung. Wer<br />

schon heute Chipsets und<br />

Module danach entwickeln<br />

will, der kann mit dem Signalund<br />

Spektrumanalysator R&S<br />

FSW erstmals WLAN-Signale<br />

über die volle Bandbreite mit<br />

einzigartiger Genauigkeit analysieren.<br />

Auch für die Generierung<br />

standardkonformer WLAN-<br />

Signale im Labor bietet Rohde<br />

& Schwarz die passende Messtechnik.<br />

Der auf dem bewährten OFDM-<br />

Verfahren basierende Standard<br />

IEEE 802.11ac definiert Bandbreiten<br />

von 20, 40, 80 sowie<br />

160 MHz. Diese viermal höhere<br />

Bandbreite im Vergleich zu vorherigen<br />

Standards ermöglichen<br />

Datenraten von bis zu 6,9 Gbit/s.<br />

Mit der neuen Option R&S<br />

FSW-K91ac kann der R&S<br />

FSW ein WLAN-Signal nach<br />

IEEE 802.11ac in seiner gesamten<br />

Bandbreite von bis zu 160<br />

MHz aufzeichnen und demodulieren.<br />

Möglich macht das seine<br />

integrierte Demodulationsbandbreite<br />

von 160 MHz. Eine wichtige<br />

Messung ist die Error Vector<br />

Magnitude (EVM) als Maß<br />

für die Modulationsqualität.<br />

Der Standard fordert für IEEE<br />

802.11ac Implementierungen für<br />

256 QAM als Modulation einen<br />

Wert für die EVM von -32 dB.<br />

Dies sicher zu messen, erfordert<br />

wiederum eine sehr geringe<br />

EVM des Messgeräts, die beim<br />

R&S FSW unter -45 dB liegt,<br />

bei einer hohen Messgeschwindigkeit<br />

von weniger als 100 ms<br />

pro Messung.<br />

Zusätzlich profitieren Entwickler<br />

von Komponenten und Modulen<br />

für IEEE 802 beim R&S FSW<br />

von einem 12,1-Zoll-Touchscreen,<br />

auf dem sie sich mehrere<br />

Messungen und unterschiedliche<br />

Anwendungen parallel anzeigen<br />

lassen können (MultiView).<br />

Auch seine Vektorsignalgeneratoren<br />

sowie die Basisband-<br />

Signalgeneratoren hat Rohde<br />

& Schwarz um den Standard<br />

IEEE 802.11ac erweitert. Mit<br />

den Optionen R&S SMx-K86<br />

generieren die Geräte Signale<br />

in den definierten Bandbreiten<br />

von 20, 40 und 80 MHz.<br />

Zudem lassen sich die Signale<br />

auf Basis der Simulationssoftware<br />

R&S WinIQSIM2TM mit<br />

der R&S SMx-K286 erzeugen.<br />

Für Signale in 80+80 contiguous<br />

Software zum Testen von LTE-Smartphones<br />

Die Anritsu Corp. hat die Markteinführung<br />

zweier neuer Softwareoptionen für den<br />

Signaling Tester MD8475A bekanntgegeben.<br />

Mit den neuen Softwareoptionen sind<br />

zusätzliche Betriebs- und Funktionstests<br />

für LTE-Smartphones sowohl im Bereich<br />

der IMS (IP- Multimedia-Subsysteme) als<br />

auch des ETWS (Erdbeben- und Tsunami-<br />

Warnsystems) möglich. Diese Softwareoptionen<br />

sind als Erweiterung zum Smart-<br />

Studio-Paket und zur Einführung einer<br />

erweiterten CSCF-Option (Call Session<br />

Control Function) erhältlich. Dahinter<br />

stehen Steuerfunktionen für Mutimedia-<br />

Sessions.<br />

Diese erweiterten Funktionen ermöglichen<br />

das Überprüfen und Verifizieren von<br />

Kundenzufriedenheit für die kommerzielle<br />

Markteinführung von LTE-Smartphones<br />

und mobilen Kommunikationsgeräten, die<br />

IMS- und ETWS-Dienste unterstützen.<br />

Das neue Software Release ist Teil des<br />

gesamtstrategischen Portfolios an Prüfund<br />

Überwachungslösungen von Anritsu<br />

für die Entwicklung, Nutzung und für den<br />

kommerziellen Erfolg von LTE-Netzen.<br />

Beim Signaling Tester MD8475A handelt<br />

es sich um einen Basisstation-Simulator,<br />

der Hardware und Software in sich<br />

vereint und so die volle Bandbreite an<br />

Mobilfunktechnologie einschließlich LTE,<br />

W-CDMA, GSM/GPRS etc. abdeckt. Die<br />

und non-contiguous sowie 160<br />

MHz Bandbreite steht eine Kombination<br />

aus dem Basisbandgenerator<br />

R&S AFQ 100B und<br />

der HF-Signalquelle R&S SGS<br />

zur Verfügung. Die Signalgeneratoren<br />

decken neben WLAN<br />

sämtliche Standards wie GSM/<br />

EDGE, 3GPP WCDMA, HSPA,<br />

LTE, WiMAXTM und Bluetooth<br />

gleichzeitig ab.<br />

Die Optionen R&S FSW-K91/<br />

K91ac für die Analyse von<br />

WLAN-Signalen nach IEEE<br />

802.11ac und die Bandbreitenerweiterung<br />

R&S FSW B160 sind<br />

ab sofort bei Rohde & Schwarz<br />

erhältlich. Die Optionen R&S<br />

SMx-K86 und R&S SMx-K286<br />

für die Generierung von WLAN-<br />

Signalen nach IEEE 802.11ac<br />

sind für die Vektorsignalgeneratoren<br />

R&S SMU200A, R&S<br />

SMJ100A, R&S SMATE200A,<br />

R&S SMBV100A sowie für<br />

die Basisbandgeneratoren<br />

R&S AMU200A und R&S<br />

AFQ100A/B bei Rohde &<br />

Schwarz erhältlich.<br />

■ Rohde & Schwarz<br />

GmbH & Co. KG<br />

www.rohde-schwarz.de<br />

SmartStudio-Software MX847570A für<br />

den MD8475A bietet eine leicht zu bedienende<br />

grafische Benutzeroberfläche zum<br />

Einstellen der Parameter für jede Art von<br />

Verbindungstest. Anritsu hat mit diesem<br />

neuen Release die Funktionalität der Software<br />

durch Hinzufügen der CSCF-Serverfunktion<br />

zum Steuern von IMS-Diensten<br />

sowie die Public-Warning-Service-Center-<br />

Funktion (öffentlicher Warndienst) für die<br />

Steuerung von ETWS-Diensten erhöht.<br />

Weiter bietet die Installation der neuentwickelten<br />

erweiterten CSCF-Option<br />

die Möglichkeit, absichtlich abnormale<br />

Betriebszustände zu generieren. Diese<br />

stellen ja die Grundvoraussetzungen für<br />

das Testen von IMS-Diensten an Smartphones<br />

dar.<br />

■ Anritsu Corporation<br />

www.anritsu.com<br />

hf-praxis 9/<strong>2012</strong> 35


Baugruppen<br />

Mobilfunklösungen für Small-Cell-Basisstationen<br />

Avago Technologies kündigte die Verfügbarkeit<br />

von mehreren neuen Mobilfunkprodukten<br />

für Macrocells und 3G/4G-Small-<br />

Cell-Basisstationen sowie mobile GPS-<br />

Systeme an.<br />

Die Leistungsverstärker der MGA-43x28-<br />

Serie eignen sich für die Endstufenverstärkung<br />

von Picozellen und Femtocell-<br />

Unternehmenssystemen. Sie bieten eine<br />

Verstärkung von 34 bis 40 dB bei einem<br />

Wirkungsgrad im Bereich von 13,8...15%.<br />

Die Leistungsverstärker sind dreistufig<br />

angelegt und zeigen eine Linearität von 50<br />

dBc ACLR (Adjacent-Channel Leakage<br />

Ratio, Nachbarkanalableitung) mit 27,3<br />

dBm Ausgangsleistung bei einer Vorspannung<br />

von 5 V.<br />

MAG-43428, 43528 und 43628 sind für<br />

unterschiedliche Frequenzbereiche vorgesehen:<br />

entweder 3 GPP Band 5, 2/25 oder<br />

1. Alle werden mit dem 0,25-µm-GaAs-<br />

Enhancement-Mode-pHEMT-Prozess hergestellt<br />

und enthalten einen integrierten<br />

Detektorblock. Die Verstärker im 5x5 mm 2<br />

messenden Gehäuse haben eine 50% kleinere<br />

Grundfläche als vergleichbare Bauteile auf<br />

dem Markt.<br />

Die Serie MGA-16x16 extrem rauscharmer<br />

symmetrischer Verstärker enthält ein integriertes<br />

aktives Bias und eine Abschaltfunktion.<br />

Diese Verstärker sind ideal geeignet<br />

für Mobilfunk-Infrastruktur-Applikationen,<br />

wie Transceiver-Platinen für Basisstationen,<br />

Remote Radio Head, Mastverstärker und<br />

Basisstations-Verbinder. Die symmetrischen<br />

LNAs zeigen eine hervorragende Rückflussdämpfung<br />

(S11 18 dB min.) und verbessern<br />

somit die Signalqualität. Mit ihrer Rauschzahl<br />

von 0,25 dB bei 900 MHz eignen sich<br />

MAG-16116, 16216 und 16316 jeweils für<br />

das Frequenzband 450 bis 1.450 MHz, 1.440<br />

bis 2.350 MHz und 1.950 bis 2.700 MHz.<br />

Die neuen Verstärker bieten eine Verstärkung<br />

von 18,5 dB und mit 19,1 dB bei<br />

900 MHz eine doppelt so hohe Linearität<br />

wie vergleichbare Bauteile. Wird eine DC-<br />

Spannung an einen Steueranschluss angelegt,<br />

dann wird der Verstärker abgeschaltet<br />

und überbrückt, wenn das System schon<br />

eine ausreichende Signalstärke hat. Dadurch<br />

wird eine Übersteuerung und Signalverzerrung<br />

vermieden.<br />

Ganz aktuell wird auch ein Filter-LNA-<br />

Modul vorgestellt, das mobile Navigationssysteme<br />

und integrierte GPS/GNSS-<br />

Systeme in Tablet PCs und Mobiltelefonen<br />

vereinfacht. Das AGPS-F001 vereint ein<br />

patentiertes FBAR-Filter von Avago und<br />

einen rauscharmen GaAs-E-pHEMT-Verstärker<br />

in einem einzigen Gehäuse und<br />

sichert damit Avagos Marktführerschaft bei<br />

integrierten LNA/Filter-Lösungen in GPS-<br />

Applikationen. Diese Kombination bewirkt<br />

eine außergewöhnlich gute Unterdrückung<br />

über den Cell/DCS/PCS/WLAN-Frequenzbereich<br />

zwischen 43 und 53 dBc, je nach<br />

dem Frequenzbereich des Signals. Die Linearität<br />

ist 10 dBm höher im OOB IIP3 als bei<br />

vergleichbaren Lösungen.<br />

Der AGPS-F001 hat eine typische Rauschzahl<br />

von 1,7 dB, und die Rauschzahl-Abweichungen<br />

werden sehr genau kontrolliert,<br />

um eine konsistente Leistung von Bauteil<br />

zu Bauteil zu gewährleisten. Mit einem<br />

CMOS-kompatiblen Abschaltkontakt kann<br />

das AGPS-F001 heruntergefahren und der<br />

Strombedarf auf weniger als 1 µA reduziert<br />

werden. Im Normalbetrieb ziehen Filter/<br />

Verstärker 5,5 mA an 2,7 V und liefern eine<br />

Verstärkung von 16,5 dB bei 1,575 GHz.<br />

Alle Verstärker und Filter/Verstärker befinden<br />

sich in einem kleinen unbedrahteten<br />

Gehäuse – die Serie MGA-16x16 im<br />

4x4x0,85 mm 2 großen QFN-Gehäuse mit<br />

16 Kontakten, die Serie MGA-43x28 im<br />

5x5x1 mm 2 messenden QFN-Gehäuse mit<br />

28 Kontakten und der AGPS-F001 in einem<br />

2,3x1,7x0,9 mm 2 großen QFN-Gehäuse mit<br />

sechs Anschlüssen.<br />

■ Avago Technologies<br />

www.avagotech.com<br />

Filter und Entstörprodukte<br />

Neu im Lieferprogramm von Telemeter<br />

Electronic sind „Cosite Equipment“ und<br />

„Cosite Analysen“. Darunter versteht man<br />

Hardware-Lösungen und Analysen zur<br />

Verhinderung störender Beeinflussung<br />

von Funkanlagen an der gleichen Basis.<br />

Beabsichtigtes Stören von außen ist ebenfalls<br />

ein wichtiges Thema. Sehr verbreitete<br />

Einsatzgebiete sind Standorte mit einer<br />

hohen Konzentration an Funksignalen,<br />

wie z. B. auf Schiffen, Landfahrzeugen<br />

oder in Flugzeugen. Diese Thematik ist<br />

äußerst komplex und erfordert Kompetenz<br />

und Erfahrung eines echten Experten.<br />

Folgende Lösungen werden für diese Störungsproblematik<br />

angeboten:<br />

• Filter, Hopping-Filter und abstimmbare<br />

Filter bis etwa 2 GHz<br />

• integrierte Hardware-Lösungen – individuell<br />

zugeschnittene Kaskaden (ICE<br />

Equipment)<br />

• Analysen und Dienstleistungen/Beratungen<br />

Natürlich sind die angebotenen integrierten<br />

Hardware-Lösungen und Analysen/Dienstleistungen<br />

sehr kundenspezifisch und<br />

Ergebnisse intensiver Beratungsgespräche.<br />

Jedoch existiert mit den abstimmbaren Filtern<br />

ein breites Standardprogramm, das in<br />

den unterschiedlichsten Bereichen seine<br />

Anwendung findet. So sind neben Anwendungen<br />

in der Wehrtechnik durchaus auch<br />

solche im kommerziellen Bereich möglich<br />

und wirtschaftlich.<br />

Die schnell abstimmbaren Filter und Hopping-Filter,<br />

die als Standard (EAR99)<br />

erhältlich sind, haben SMD- oder koaxiale<br />

SMA-Anschlüsse. Die Abstimmbereiche<br />

liegen je nach Modell zwischen 1,5 oder<br />

3.000 MHz. Weiter umfasst das Grundprogramm<br />

Varianten mit einem breitbandigen<br />

Abstimmbereich.<br />

■ Telemeter Electronic<br />

www.telemeter.info<br />

36 hf-praxis 9/<strong>2012</strong>


Baugruppen<br />

Neue TV-Tuner ermöglichen niedrige<br />

Systemkosten<br />

Silicon Laboratories Inc. stellte die nächste<br />

Generation von TV-Tunern vor, die beste<br />

HF-Leistung, Support für alle weltweiten<br />

TV-Standards und die geringsten Stückkosten<br />

bieten. Die Si21x8-Reihe basiert auf<br />

neuster TV-Tuner-Technik und auf vier<br />

Generationen patentierter Architekturverbesserungen.<br />

Die Baureihe umfasst fünf<br />

TV-Tuner-ICs, die für hybride Analog/Digital-iDTV-Geräte,<br />

rein analoge oder digitale<br />

TV-Geräte, tragbare TV-Geräte, DVD- und<br />

Blu-Ray-Recorder sowie terrestrische und<br />

Kabel-Settop-Boxen ausgelegt sind.<br />

Auf der Basis von Silicon Labs’ patentierter<br />

TV-Tuner-Architektur bietet die Si21x8-<br />

Reihe beste Empfindlichkeit und Kanalselektivität<br />

und wird in nahezu alle führenden<br />

TV-Markengeräte eingebaut. Durch<br />

HF-Verbesserungen entstand die höchste<br />

Toleranz bei WiFi- und LTE-Interferenzen,<br />

ohne externe Filter einsetzen zu müssen.<br />

Das reduzierte Grundrauschen des Tuner-<br />

ZF-Ausgangs ermöglicht zudem den besten<br />

Videosignal-Rauschabstand für analogen<br />

TV-Empfang. Die Kombination all dieser<br />

Verbesserungen ergibt im Gegensatz zu<br />

anderen TV-Tunern ein klareres, weniger<br />

körniges TV-Bild und ermöglicht den Empfang<br />

von wesentlich mehr Kanälen.<br />

Hochqualitativer Analog-TV-Empfang<br />

ist im Markt für TV-Tuner weiterhin von<br />

Bedeutung. Obwohl einige wenige Länder<br />

komplett auf digitalen Rundfunk umgestellt<br />

haben, müssen heute noch mehr als<br />

95% der TV-Empfänger weltweit analoges<br />

Fernsehen unterstützen. Analogfernsehen in<br />

China, Indien und Südostasien repräsentiert<br />

immer noch etwa 20% des weltweiten TV-<br />

Markts. In diesen Regionen müssen analoge<br />

TV-Tuner oft eine hohe Toleranz gegen nicht<br />

standardgemäße TV-Signalbedingungen<br />

aufweisen. Basierend auf drei früheren<br />

Generationen weltweiter Feldtests und der<br />

Integration durch verschiedene Tier-1-TV-<br />

Hersteller ermöglicht die hohe HF-Performance<br />

der Si21x8-Familie einen robusten<br />

Analog-TV-Empfang, selbst wenn nicht standardgemäße<br />

Signalbedingungen vorliegen.<br />

Die Si21x8-Reihe erfordert nur wenige<br />

externe, kostengünstige, passive Bauelemente<br />

und ermöglicht somit die günstigste<br />

Stückliste aller heute erhältlichen TV-Tuner.<br />

Im Gegensatz zu anderen Produkten erfordern<br />

die Si21x8-TV-Tuner keinen Balun<br />

(Symmetrierglied) am HF-Eingang. Ein<br />

neuer integrierter Power-on-Reset-Monitor<br />

und die Möglichkeit, mit nur einer einzigen<br />

3,3-V-Versorgung betrieben zu werden,<br />

verringern die Systemkosten weiter.<br />

Fortschrittlicher integrierter ESD-Schutz<br />

spart Kosten bei hochleistungsfähigen TV-<br />

Modulen, die eine höhere ESD-Immunität<br />

erfordern. Wie bei früheren TV-Tunern von<br />

Silicon Labs erfordert die Si21x8-Familie<br />

keine externen drahtgewickelten Induktivitäten,<br />

Regelkreis-Filterkondensatoren oder<br />

Oszillator-Lastkapazitäten.<br />

Die Si21x8-Familie weist eine Leistungsaufnahme<br />

von weniger als 500 mW auf,<br />

womit TV- und STB-Hersteller die Energy-<br />

Star- und andere Energieeffizienz-Standards<br />

erfüllen können. Diese Standards entwickeln<br />

sich ständig weiter und werden ein entscheidender<br />

Faktor bei der Bauteilauswahl. Eine<br />

niedrigere Stromaufnahme verringert die<br />

Wärmeentwicklung, was sich vor allem in<br />

Multi-Tuner-TV- und STB-Designs vorteilhaft<br />

auswirkt.<br />

Wie bei allen TV-Tunern von Silicon Labs<br />

unterstützt auch die Si21x8-Familie alle<br />

weltweiten TV-Rundfunkstandards. Für<br />

hohe Flexibilität bei der Anpassung der TV-<br />

Tuner an verschiedene Systemarchitekturen<br />

sorgen Pin-zu-Pin-Kompatibilität und eine<br />

gemeinsame Software-API. Damit kann<br />

ein einzelnes Modul oder Leiterplattendesign<br />

mehrere TV- und STB-Anwendungen<br />

für digitalen und analogen TV-Empfang<br />

adressieren.<br />

■ Silicon Laboratories Inc.<br />

www.silabs.com<br />

hf-praxis 9/<strong>2012</strong> 37


Produkt-Portrait<br />

Lösungen für das Mobilfunknetz<br />

der nächsten Generation<br />

Maxim Integrated<br />

Products, Inc. stellte<br />

mehrere essenzielle<br />

HetNet-Lösungen<br />

für das Basestation-<br />

Equipment der<br />

nächsten Generation<br />

vor. Dabei handelt es<br />

sich um Single-Chip-<br />

Multiband-Transceiver,<br />

breitbandige<br />

Verstärkerblöcke,<br />

Digital-/Analogwandler<br />

(DACs) für die direkte<br />

HF-Synthese sowie<br />

intelligente, digitale<br />

Point-of-Load-Regler.<br />

Das mobile Radio Access Network<br />

(RAN) entwickelt sich zu<br />

einem heterogenen Netz, das<br />

eine ganze Reihe diversifizierter<br />

Analog- und Mixed-Signal-<br />

Lösungen für die Basisstationen<br />

erfordert. Diese Funktionen werden<br />

für die Haupt-Übertragungswege<br />

der Funksignale, die Basisband-Verarbeitung<br />

und die zur<br />

Leistungsumwandlung dienenden<br />

Knoten benötigt. Maxim bietet<br />

für das HetNet neue Lösungen<br />

an, die eine hohe Dichte an integrierten<br />

analogen Funktionen<br />

mit großer Dynamik, geringer<br />

• Single-Chip Femtocell-Transceiver<br />

• WCDMA/HSPA+, Band I, V und VIII<br />

• mehrere LNA-Eingänge für WCDMA, PCS<br />

und G/M Macrocell Monitoring<br />

• Hohes Integrationsniveau: Fractional-n-Synthesizer<br />

für LO-Erzeugung, keine Tx-SAW-<br />

Filter erforderlich, integrierte PA-Treiber,<br />

12-Bit-AFC-DAC für TCXO, Temperatursensor<br />

auf dem Chip, Referenz-Clock u.v.m.<br />

• Optimierte Empfänger-Leistung: hohe Empfindlichkeit,<br />

Sigma-Delta-ADC mit großem<br />

Hauptmerkmale des MAX2550-2553<br />

Leistungsaufnahme und einem<br />

hohen Zuverlässigkeitsniveau<br />

verbinden.<br />

Unter dem heterogenen Netzwerk<br />

HetNet versteht man die<br />

koordinierte Einrichtung wichtiger<br />

Elemente der 3G/4G-<br />

Mobilfunk-Infrastruktur, bei<br />

denen es sich um Makro- und<br />

Kleinzellen-Basisstationen,<br />

Femtozellen in Privatwohnungen<br />

sowie die Backhaul-Strukturen<br />

für den Mobilfunk handelt.<br />

All diese Netzwerkelemente wirken<br />

zusammen, um den hohen<br />

Datendurchsatz, den hohen Grad<br />

an Mobilität und die herausragende<br />

Qualität für die Nutzer zu<br />

erzielen, die mobile Breitband-<br />

Anwender heute vom 3G/4G-<br />

Netz erwarten. Vor dem Hintergrund<br />

des explosionsartig<br />

wachsenden Bedarfs an mobiler<br />

Medien- und Datennutzung<br />

wird die HetNet-Architektur<br />

den Teilnehmern überall eine<br />

zuverlässige und reibungslose<br />

Konnektivität bieten.<br />

Single-Chip-Transceiver<br />

MAX2550–MAX2553<br />

Dieser Single-Chip-Transceiver<br />

für Kleinzellen verbessert<br />

die Netzabdeckung im privaten<br />

Bereich und steigert die Netzwerk-Kapazität.<br />

Er ist zum 3GPP<br />

TS25.104 femtocell Standard<br />

für Band I, V und VIII konform<br />

und ist mit mehreren Ein- und<br />

Ausgängen ausgestattet. Der<br />

vollständig integrierte Sender/<br />

Empfänger ermöglicht kompakte<br />

Transceiver für Dongles<br />

und unabhängige Femtozellen-<br />

Produkte, da er die Zahl der<br />

externen Bauteile reduziert.<br />

Dynamikbereich, einfache AGC-Implementation;<br />

Verstärkung, Träger-Null und Seitenband-Unterdrückung<br />

vorabgeglichen<br />

• 60 dB Verstärkungsregelbereich<br />

• Schleifenbetrieb vom Tx-Basisband-Input<br />

zum Rx-Basisband-Ausgang<br />

• MAX-PHY Schnittstelle<br />

• SPI-Lesen-/Schreiben<br />

• Steuerung über serielles 4-Draht-Interface<br />

• Preiswertes 7 mm x 7 mm TQFN Package<br />

Das serielle MAX-PHY-Interface<br />

von Maxim verringert die<br />

Anzahl der erforderlichen IC-<br />

Anschlüsse drastisch.<br />

Der Empfänger verträgt eine sehr<br />

hohe Blockerleistung und ist<br />

sehr rauscharm, was eine höhere<br />

Datenrate und größere Reichweitenermöglicht.<br />

Betriebsarten mit<br />

extrem niedriger Leistung sind<br />

möglich.<br />

MAX2550-MAX2553 umfasst<br />

eine Familie stiftkompatibler<br />

Sender/Empfänger, die<br />

alle wichtigen WCDMA- und<br />

cdma2000-Bänder abdeckt. Alle<br />

Transceiver werden durch eine<br />

4-Draht-Schnittstelle gesteuert.<br />

Der MAX2550 wird im kompakten<br />

7 mm x 7 mm TQFN<br />

geliefert und ist für den Temperaturbereich<br />

von –40 °C bis<br />

+85 °C spezifiziert.<br />

Weitere zugehörige<br />

Bausteine:<br />

• MAX5879 – DAC für die<br />

direkte HF-Synthese, geeignet<br />

für Multicarrier, Multiband-<br />

und Multistandard-<br />

Makrozellen und Kleinzellen<br />

sowie Wireless-Backhaul-<br />

Sender.<br />

• MAX2870 – Extrem breitbandiger<br />

Synthesizer (23,5 MHz<br />

bis 6 GHz) mit integriertem<br />

VCO für die Multiband-LO-<br />

Frequenzsynthese in Basisstationen.<br />

• MAX15301 – Digitaler Pointof-Load-Controller<br />

auf Basis<br />

der InTune-Technik mit automatischer<br />

Kompensation,<br />

integriertem FET-Treiber und<br />

integrierter PMBus-Telemetrie<br />

ermöglicht hocheffiziente,<br />

intelligente Power-Management-Knoten<br />

für Funk- und<br />

Basisband-Einheiten.<br />

• MAX2612–MAX2616 –<br />

Breitbandige Verstärkerblöcke<br />

für Frequenzen von 40 MHz<br />

bis 4 GHz<br />

■ Maxim Integrated Products<br />

www.maxim-ic.com<br />

38 hf-praxis 9/<strong>2012</strong>


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Bauelemente<br />

Strom sparender, rauscharmer Mischer<br />

Integrated Device Technology<br />

Inc. kündigte einen verzerrungsarmen<br />

Diversity-Mischer<br />

für 4G-Funk-Basisstationen an.<br />

Der neue Baustein aus der Zero-<br />

Distortion-Reihe verringert die<br />

Leistungsaufnahme in LTE- und<br />

TDD-Wireless-Kommunikationsarchitekturen<br />

(Time-Division<br />

Duplexing).<br />

Er ist ein wichtiges HF-Produkt<br />

in IDTs Strategie, um der<br />

Branche eine komplette Funkkarten-Signalkette<br />

von der<br />

Antenne bis zu den digitalen<br />

Signalprozessoren bereitstellen<br />

zu können. Der IDTF1162<br />

ist ein Strom sparender, verzerrungsarmer<br />

dualer HF-zu-ZF-<br />

Mischer (2.300...2.700 MHz)<br />

mit einem äußerst linearen (43<br />

dBm) Intercept Point dritter Ordnung<br />

(IP3) für hohe Interkanal-<br />

Modulationsfestigkeit.<br />

Damit eignet er sich für Mehrträger-<br />

und Multimode-Mobilfunksysteme,<br />

wie sie in Transceivern<br />

für 4G-Basisstationen<br />

zu finden sind. Im Vergleich<br />

zu Produkten vom Mitbewerbern<br />

verbessert der IDTF1162<br />

die IM3-Verzerrung um 18 dB<br />

und reduziert gleichzeitig die<br />

Leistungsaufnahme um 40%<br />

(typ. 1.150 mW). Dies senkt die<br />

Anforderungen an die Kühlkörper<br />

auf der Funkkarte, und Infrastrukturanbieter<br />

können eine<br />

höhere Frontend-Verstärkung<br />

nutzen, was zu einem bis zu 0,4<br />

dB besseren SNR führt.<br />

Der IDTF1162 bietet eine<br />

schnelle Einschwingzeit und<br />

eine konstante LO-Eingangsimpedanz.<br />

Kunden können damit<br />

den Mischer zwischen TDD-<br />

Empfangsslots abschalten und<br />

somit Strom sparen. Der Baustein<br />

arbeitet bei einer dauerhaften<br />

Gehäusetemperatur von<br />

100 °C, was ein wichtiges Merkmal<br />

für ICs in dicht bestückten<br />

Funksystemen ist. Wie andere<br />

HF-Mischer von IDT ist auch<br />

der IDTF1162 anschlusskompatibel<br />

zu anderen Bausteinen<br />

am Markt, was ein einfaches<br />

Aufrüsten ermöglicht.<br />

■ IDT GmbH<br />

idteurope@idt.com<br />

www.idt.com<br />

Neue Suppressor-<br />

Dioden<br />

Die Endrich<br />

Bauelemente<br />

GmbH hat<br />

das neue<br />

Ableit-/Suppressor-Diodenarray<br />

PLR0524-T73 des<br />

Herstellers ProTek in ihr<br />

Sortiment aufgenommen.<br />

Suppressor-Dioden sind<br />

Überspannungsschutz-Bauteile<br />

auf Halbleiterbasis. Insbesondere<br />

sind diese Bauteile<br />

für den Schutz von Hochgeschwindigkeits-Datenleitungen<br />

(Ethernet-, DVI-,<br />

USB- und HDMI) geeignet.<br />

Mit den neuen Bauteilen<br />

im DFN-10-Gehäuse können<br />

vier Leitungen gleichzeitig<br />

vor elektrostatischer<br />

Entladung (ESD) bis zu 25<br />

kV geschützt werden. Die<br />

neuen Dioden zeichnen sich<br />

durch eine Klemmspannung<br />

von 9 V bei 6 A sowie einen<br />

Leckstrom von 0,5 µA aus.<br />

Zudem erfüllen sie die aktuellen<br />

RoHS- und REACH-<br />

Anforderungen.<br />

■ Endrich Baulemente<br />

Vertriebs GmbH<br />

www.endrich. com<br />

Miniatur-Breitband-Richtkoppler für Wireless-Anwendungen<br />

AVX Corp. präsentierte einen<br />

neuen Breitband-Richtkoppler<br />

mit großem Richtverhältnis.<br />

Der ITF High Directivity LGA<br />

basiert auf einer Dünnschicht-<br />

Multilayer-Technologie, die<br />

dem Miniaturbauteil hervorragende<br />

elektrische Eigenschaften<br />

über einen weiten<br />

Frequenzbereich verleiht und<br />

die für zuverlässige automatische<br />

Bestückung erforderliche<br />

Robustheit gewährleistet.<br />

Der Koppler im 0402-Chip-<br />

Format bietet 20 dB Richtverhältnis<br />

und einen konstanten<br />

Kopplungsfaktor (24 ±2<br />

dB) über 700...2.700 MHz.<br />

Der neue Koppler ist mit HF-<br />

Wireless-Systemen unterschiedlicher<br />

Art kompatibel<br />

und eignet sich ideal für mobile<br />

Kommunikation, Satelliten-<br />

TV-Empfänger, GPS, Fahrzeugortungssysteme,<br />

Wireless-LANs<br />

und Anpassungsnetzwerke.Weitere<br />

Vorteile<br />

sind: geringe Bauhöhe, hervorragende<br />

Lötbarkeit, effiziente<br />

Wärmeabfuhr und 3 W<br />

Belastbarkeit; zudem richten<br />

die Bauteile sich beim Reflow-<br />

Löten selbst aus.<br />

Die neuen Koppler haben bleifreie,<br />

Sn100-Nickellot-plattierte<br />

Anschlüsse, sind mit<br />

automatischen Lötverfahren<br />

(Reflow-, Wellen- und Dampfphasen-Löten)<br />

kompatibel<br />

und eignen sich für manuelles<br />

Löten. Der Betriebstemperaturbereich<br />

beträgt -40 bis +85 °C.<br />

Die elektrischen Eigenschaften<br />

werden zu 100% getestet.<br />

■ AVX Corporation<br />

www.avx.com<br />

40 hf-praxis 9/<strong>2012</strong>


Bauelemente<br />

Zukunftsweisende Bauteile führender Hersteller<br />

Vielseitige GPS-<br />

Verstärkerlösungen<br />

Der koreanische Hersteller ASB<br />

bietet eine umfangreiche Palette<br />

an leistungsstarken Verstärkern<br />

für GPS, Galileo, Beidu/Compass<br />

und Glonas. Diese Produkte<br />

zeichnen sich nicht nur durch<br />

hervorragende Gewinn- und<br />

Rauschzahlen aus, sondern überzeugen<br />

auch durch eine besonders<br />

hohe Flexibilität des Frequenzgangs.<br />

ASB bemüht sich,<br />

hierbei möglichst wenige externe<br />

Komponenten zur Anpassung<br />

des Bausteins zu nutzen.<br />

Mit dem ASL563 offeriert ASB<br />

einen zweistufigen Verstärker<br />

mit einem Gain von 25 dB bei<br />

einer Rauschzahl von 1,1 dB.<br />

Der Baustein bietet die Option,<br />

zwischen den beiden Stufen ein<br />

externes Filter vorzusehen.<br />

Der ASL226 ist ebenfalls ein<br />

zweistufiger LNA mit einer<br />

typischen Verstärkung (spannungsabhängig<br />

2,2...5 V) von<br />

23,5 bis 30,5 dB bei einer<br />

Rauschzahl zwischen 0,95 und<br />

1,2 dB.<br />

Der ASL30G ist ein 3-V-LNA<br />

für DC bis 6 GHz, der bei 1.575<br />

MHz einen Gewinn von 30 dB<br />

bei einer Rauschzahl von 0,8<br />

dB und 20 mA Stromaufnahme<br />

aufweist.<br />

ASB erarbeitet gerne kundenspezifische<br />

Testboards und Beschaltungen,<br />

die auf die jeweilige<br />

Applikation und deren Anforderungen<br />

perfekt abgestimmt sind.<br />

Interessante<br />

Bluetooth-Low-<br />

Energy-Lösung<br />

Bluetooth Low Energy (BLE)<br />

im Rahmen der Bluetooth-<br />

V4.0-Spezifikation eröffnet<br />

neue Dimensionen für die Entwicklung<br />

von energieeffizienten<br />

Wireless-Produkten. Die<br />

BLE-Lösung von EM Microelectronic<br />

für Single-Mode<br />

erlaubt Ultra-Low-Power Connectivity<br />

und Datentransfer für<br />

Applikationen, die bisher an<br />

Leistungsaufnahme, Formfaktor<br />

oder Komplexität anderer<br />

Wireless-Standards scheiterten.<br />

EM Microelectronic stellte mit<br />

dem EM9301 eine Lösung für<br />

BLE-Konnektivität vor, die RF,<br />

Baseband, Mikrocontroller und<br />

qualifizierten Bluetooth V4.0<br />

Stack mitbringt und einfach an<br />

beliebige Hostcontroller anbindbar<br />

ist. Der EM9301 unterstützt<br />

Master- und Slave-Mode nach<br />

BT4.0. Der Betriebsspannungsbereich<br />

reicht von 0,8 bis 3,6 V.<br />

Die Datenrate liegt bei 1 Mbit/s.<br />

Die Stromaufnahme beschränkt<br />

sich dabei auf 12,5 mA (RX)<br />

und 12 mA (TX) und sinkt im<br />

Powerdown-Mode auf 800 nA.<br />

Der Bluetooth Low-Energy<br />

Transceiver EM9301 steht im<br />

MLF24-Gehäuse mit 5x5 mm 2<br />

zur Verfügung – für Großserien<br />

ist auch eine Lieferung als Die<br />

möglich. Entsprechende Evaluation-<br />

und Developmentkits<br />

sind verfügbar.<br />

CompoTEK ist seit Anfang <strong>2012</strong><br />

Vertriebspartner von EM Microelectronic.<br />

Spread-Spectrum-<br />

Oszillatoren auf<br />

MEMS-Basis<br />

CompoTEKs langjähriger Partner<br />

SiTime bietet leistungfähige<br />

Spread-Spectrum-Oszillatoren<br />

zur EMI-Optimierung an. Die<br />

Oszillatoren sind in zwei Gehäusevarianten<br />

(7x5 und 5x3,2 mm 2 )<br />

erhältlich und erlauben ein Dropin-Replacement<br />

für jeden gängigen<br />

quarzbasierten Oszillator.<br />

Mit dem SiT9002 bietet SiTime<br />

ein Produkt für den Frequenzbereich<br />

von 1 bis zu 880 MHz an.<br />

Der Center-Spread reicht von<br />

±0,125 bis ±2%, der Down-<br />

Spread von -0,125 bis -4%. Der<br />

Oszillator ist mit einer Stabilität<br />

von bis zu 25 ppm im Temperaturbereich<br />

von -40 bis +85<br />

°C erhältlich.<br />

Auch diese Oszillatoren zeichnen<br />

sich durch die SiTimetypische<br />

Robustheit gegen jede<br />

Art von äußeren Einflüssen, wie<br />

Schock, Vibration und Temperaturänderungen,<br />

aus. Als Muster<br />

sind sie innerhalb von zwei bis<br />

drei Werktagen und in Produktionsstückzahlen<br />

in drei bis vier<br />

Wochen verfügbar.<br />

■ CompoTEK<br />

sitime@compotek.de<br />

www.compotek.de<br />

Low-Cost-Miniquarze für Funkmodule<br />

Der Vertikalmarkt „Funkmodule Sub 1<br />

GHz“ wächst weiter sehr stark. Gepaart<br />

mit einer umfangreichen Entwicklungsunterstützung,<br />

bietet der Quarzspezialist<br />

Petermann-Technik Low-Cost-SMD-<br />

Quarze im Keramikgehäuse 3,2x2,5 mm 2<br />

mit sehr engen Frequenztoleranzen an. Die<br />

in Reinräumen gefertigten Quarze können<br />

im Frequenzbereich von 12 bis 60 MHz im<br />

Grundton mit Toleranzen ab 8 ppm geliefert<br />

werden. Als Arbeitstemperaturbereiche<br />

sind 0/+40 °C und -40/+125 °C möglich.<br />

Selbstverständlich kann dieser Quarz der<br />

Serie SMD03025/4 anhand der Automotive<br />

Norm AECQ200 qualifiziert werden.<br />

Um den Kunden einen sehr kurzen Timeto-Market<br />

bieten zu können, unterstützen<br />

die Spezialisten der Petermann-Technik<br />

Kunden mit Applikationsanalysen, Schaltungsanalysen,<br />

Schaltungsentwicklung und<br />

Schaltungssymulationen als technischen<br />

Mehrwert. Auch Referenzdesigns stehen<br />

zur Verfügung.<br />

■ Petermann-Technik GmbH<br />

info@petermann-technik.de<br />

www.petermann-technik.de<br />

hf-praxis 9/<strong>2012</strong> 41


Chipsatz ebnet Weg zu kleineren Smartphones<br />

Maxim Integrated Products Inc. gab<br />

bekannt, dass sein neuster Power-SoC-<br />

Chipsatz im Galaxy S III für den Quad-<br />

Core-Applikationsprozessor Exynos 4412<br />

die Voraussetzungen für kleinere, deutlich<br />

flachere und erheblich energieeffizientere<br />

Smartphones schafft. Denn dieser<br />

Chipsatz erfüllt sämtliche Anforderungen<br />

hinsichtlich Power-Management, Laden<br />

und USB-Multiplexing. Mit seiner optimalen<br />

Kombination aus Größe und Flexibilität<br />

übernimmt er die Stromversorgung<br />

des Applikationsprozessors und<br />

des Basisband-Prozessors von Samsung<br />

und sorgt dabei für maximale Akkulaufzeiten<br />

und verbesserte USB-Konnektivität.<br />

Beim Management der Stromversorgung<br />

erreicht der Chipsatz einen um<br />

bis zu 20% höheren Umwandlungs-Wirkungsgrad<br />

als die vorige Generation. Die<br />

einzigartige Green-Mode-Architektur mit<br />

Spannungsreglern und Subreglern verlängert<br />

zusammen mit der proprietären Low-<br />

Power-Prozesstechnologie in Submicron-<br />

Geometrie die Akkulaufzeit. Der Chipsatz<br />

sorgt außerdem für schnellstmögliches<br />

Aufladen des Akkus bei minimaler Wärmeentwicklung.<br />

Hoher Integrationsgrad<br />

und fortschrittliche Designtechniken verringern<br />

die Abmessungen, Bauhöhe und<br />

Anzahl der externen Bauelemente, sodass<br />

Smartphones noch flacher werden können.<br />

Das dritte Power SoC verfügt neben dem<br />

Akkulader über einen Haptik-Motor-Treiber,<br />

hochpräzise ModelGauge-Technologie<br />

zur Maximierung der Batterielebensdauer<br />

und die Fähigkeit, einen USB-Anschluss<br />

sowohl zum Laden als auch zum Anschließen<br />

von Zubehör zu nutzen.<br />

■ Maxim Integrated Products<br />

www.maxim-ic.com<br />

Digital abstimmbare Kondensatoren<br />

Peregrine Semiconductor Corp. hat mit den<br />

Typen PE64101 und PE64102 zwei neue<br />

digital abstimmbare Kondensatoren (DTCs)<br />

mit 5 Bit Auflösung vorgestellt. Die 32-stufigen<br />

DTCs sind für die DuNE-Abstimmtechnologie<br />

von Peregrine in abstimmbaren<br />

Breitband-Netzwerken konzipiert. Sie dienen<br />

zur Antennenanpassung, verbessern die<br />

Systemeffizienz und verringern die Schaltungskomplexität<br />

in kostenempfindlichen<br />

Anwendungen, wie RFIDs (HF-Etiketten),<br />

Phasenschiebern und drahtlosen Kommunikationeinrichtungen,<br />

um nur einige zu nennen.<br />

Der PE64102 hat bei Parallelschaltung<br />

ein Abstimmverhältnis von 7,4:1 und einen<br />

Kapazitätsbereich von 1,88 bis 14 pF in<br />

391-fF-Schritten. Der PE64101 wartet mit<br />

einem Abstimmungsverhältnis von 4,3:1 und<br />

einem Kapazitätsbereich von 1,38 bis 5,9 pF<br />

in 146-fF-Schritten in Parallelschaltung auf.<br />

Beide Kondensatoren sind mit 2x2 mm 2<br />

messenden QFN-Gehäusen erhältlich. Die<br />

neuen DTCs benötigen nur 75 µA im Normalbetrieb<br />

und 45 µA in Bereitschaft, sodass<br />

sie besonders für batteriebetriebene Geräte<br />

geeignet sind. Sie weisen über einen weiten<br />

Abstimmungsbereich eine Linearität<br />

(IIP3) von 60 dBm auf, sind immun gegen<br />

Latch-up und können in Serien- oder Parallelschaltung<br />

betrieben werden. Für die<br />

Ansteuerung ist eine SPI-Schnittstelle vorgesehen.<br />

Sie machen die Abstimmungsarchitektur<br />

einfacher und verbessern die Leistung<br />

unterschiedlicher Anwendungen in Industrie,<br />

Wehrtechnik und Luftfahrt, Kfz- und<br />

Medizintechnik und Infrastrukturmärkten.<br />

Peregrine bietet auch Evaluationskits zur<br />

Messung der Anpassung und der Verluste<br />

der neuen DTCs an.<br />

■ Peregrine Semiconductor Corp.<br />

www.psemi.com<br />

Hochfrequenz-TCXO mit SMT-Gehäuse<br />

Greenray Industries Inc. hat<br />

die Verfügbarkeit ihrer temperaturkompensierten<br />

Quarzoszillatoren<br />

(TXCO) der Serie<br />

T1215 bekanntgegeben. Der<br />

T1215 nutzt ein hermetisch<br />

abgeschlossenes SMT-Keramikgehäuse<br />

mit robuster Konstruktion<br />

und misst 9x7x2,8<br />

mm 3 . Er sorgt für eine durchgängig<br />

zuverlässige Frequenzregelung<br />

in Umgebungen mit<br />

starker Stoß- und Vibrationseinwirkung.<br />

Die Beschleunigungsempfindlichkeit<br />

bis 5x10 -10 /g gewährleistet<br />

ein verbessertes Phasenrauschen<br />

bei starken Vibrationen<br />

und hoher Beschleunigung.<br />

Möglich sind Frequenzen im<br />

Bereich von 750 kHz bis 800<br />

MHz bei CMOS-, LVPECLsowie<br />

LVDS-Ausgang. Die<br />

Versorgungsspannung beträgt<br />

3,3 bzw. 5 V. Das Design beruht<br />

auf einem hochpräzisem AT-<br />

Quarz und ermöglicht eine<br />

zuverlässige und dauerhafte<br />

Frequenzleistung über einen<br />

spezifizierten Temperaturbereich<br />

von -40 bis +85 °C oder<br />

-55 bis +125 °C. Der integrierte<br />

Phasen-Jitter im Bereich von<br />

10 kHz bis 20 MHz liegt unter<br />

3 ps (RMS) bei 800 MHz. Eine<br />

Konformitätsprüfung nach der<br />

Militärnorm MIL-PRF-55310<br />

ist möglich.<br />

■ WDI AG<br />

info@wdi.ag<br />

www.wdi.ag<br />

www.quarzfinder.de<br />

42 hf-praxis 9/<strong>2012</strong>


Bauelemente<br />

Neuartiger Lastverteilungs-<br />

Controller<br />

Linear Technology Corp. präsentierte den<br />

LTC4370, einen neuartigen Lastverteilungs-Controller<br />

mit Rückstromsperre. Der<br />

LTC4370 befreit den Entwickler von den<br />

Einschränkungen und der Komplexität herkömmlicher<br />

Lastverteilungsverfahren und<br />

bietet ihm eine einfachere, schnellere und<br />

Platz sparende Lösung für die Lastverteilung<br />

zwischen zwei Stromversorgungen.<br />

Durch sein diodenartiges Verhalten verhindert<br />

der Controller, dass eine ausgefallene<br />

Stromversorgung das gesamte System kollabieren<br />

lässt.<br />

Entwickler von Hochzuverlässigkeitssystemen<br />

verwenden oft redundante Architekturen,<br />

bei denen die Ausgänge zweier<br />

gleichartiger Stromversorgungen über<br />

Dioden parallelgeschaltet (ODER-verknüpft)<br />

sind. Sollte eine der beiden Stromversorgungen<br />

ausfallen, so übernimmt die<br />

jeweils andere die Versorgung der Last. Die<br />

Systemzuverlässigkeit erhöht sich noch<br />

weiter, wenn beide Stromversorgungen<br />

gleichzeitig arbeiten und jeweils die Hälfte<br />

des Laststroms liefern. Niedrigere Ströme<br />

bedeuten niedrigere Betriebstemperaturen;<br />

bei jeder Temperaturreduktion um 10 K verringert<br />

sich die Ausfallrate um die Hälfte.<br />

Die Stromaufteilung bringt noch weitere<br />

Vorteile mit sich: Das System erholt sich<br />

schneller von einem Netzspannungsausfall,<br />

und die Stromversorgungen können in der<br />

Nähe ihres Wirkungsgradmaximums betrieben<br />

werden. Bisherige Lastverteilungslösungen<br />

erforderten eine aktive Steuerung<br />

der Stromversorgungen über deren Trimmanschlüsse<br />

oder Regelkreise. Zudem erforderten<br />

sie einen Lastverteilungsbus und eine<br />

vom Stromversorgungstyp abhängige Stabilitätskompensation.<br />

Der LTC4370 steuert<br />

n-Kanal-MOSFETs, die jeweils in Serie mit<br />

einer der Stromversorgungen liegen. Diese<br />

MOSFETs verhalten sich wie Dioden mit<br />

variabler Durchlassspannung. Der LTC4370<br />

steuert die Durchlassspannung der MOS-<br />

FET-Dioden in der Weise, dass die Unterschiede<br />

zwischen den Ausgangsspannungen<br />

der beiden Stromversorgungen gerade ausgeglichen<br />

werden und die Ausgangsströme<br />

der beiden Stromversorgungen gleich<br />

groß sind. Zur Begrenzung der MOSFET-<br />

Verlustleistung ist der maximal zulässige<br />

Spannungsabfall über dem MOSFET über<br />

einen externen Widerstand einstellbar. Der<br />

Controller unterstützt Stromversorgungen<br />

mit Ausgangsspannungen zwischen 0 und<br />

18 V. Bei einem Ausfall einer der beiden<br />

Stromversorgungen begrenzt der schnell<br />

schaltende MOSFET den Lastspannungseinbruch<br />

und den Shoot-Through-Strom.<br />

Jeder der MOSFETs kann über einen Enable-Anschluss<br />

individuell abgeschaltet werden.<br />

Der On-Zustand wird über Status-Pins<br />

signalisiert. Diese Statussignale können<br />

beispielsweise zur Ansteuerung einer roten<br />

LED verwendet werden, die einen etwaigen<br />

Ausfall der Lastverteilung anzeigt. Die Lastverteilungsfunktion<br />

ist abschaltbar, sodass<br />

der Chip auch als ein zweikanaliger „Ideale-<br />

Diode“-Controller eingesetzt werden kann.<br />

Der LTC4370 ist für die kommerziellen und<br />

industriellen Temperaturbereiche spezifiziert<br />

und im 16-poligen DFN- (4x3 mm)<br />

oder MSOP-Gehäuse erhältlich.<br />

■ Linear Technology Corp.<br />

www.linear.com<br />

hf-praxis 9/<strong>2012</strong> 43


Bauelemente<br />

Connectivity-Kit steigert Produktivität<br />

Xilinx kündigte die<br />

Verfügbarkeit des<br />

Kintex-7-FPGA-<br />

Connectivity-Kits<br />

an, mit dem man<br />

fortschrittliche serielle<br />

I/O-Designs für eine<br />

breite Palette von<br />

Anwendungen mit<br />

hoher Bandbreite<br />

kreieren kann.<br />

Xilinx ist der weltweit führende<br />

Anbieter von All-Programmable-Technologien<br />

und Bausteinen, die weit über<br />

die traditionelle programmierbare<br />

Logik hinausgehen, um<br />

sowohl die Programmierbarkeit<br />

in Hard- als auch Software<br />

sicher zu stellen, um<br />

damit digitale als auch analoge<br />

Mixed-Signal-Funktionen<br />

zu integrieren und neue<br />

Wege der programmierbaren<br />

Verbindungstechnik sowohl<br />

in monolithischen als auch<br />

Über Xilinx<br />

Das Kintex-7-FPGA-Connectivity-Kit<br />

steigert die Produktivität<br />

der Entwickler deutlich,<br />

da es ein vollständig validiertes<br />

und unterstütztes Referenzdesign<br />

enthält, das eine komplette PCIe-<br />

Lösung mit einem DDR3-Subsystem<br />

integriert, was sowohl die<br />

HDL als auch den kompletten<br />

Software-Stack einschließt.<br />

Dieses besonders optimierte<br />

Referenzdesign kann in Produktionssystemen<br />

eingesetzt werden<br />

oder als erprobte Basis für Modifikationen<br />

durch die Anwender,<br />

3D-ICs mit mehreren Chips<br />

zu erschließen. Die Produkte<br />

des Unternehmens sind eng<br />

mit den Entwicklungsumgebungen<br />

der nächsten Generation<br />

und IP gekoppelt, um<br />

eine breite Palette an Kundenbedürfnissen<br />

zu befriedigen,<br />

angefangen bei programmierbarer<br />

Logik bis hin<br />

zur Integration von programmierbaren<br />

Systemen.<br />

Weitere Informationen finden<br />

Sie unter www.xilinx.com.<br />

was die Zeitspanne zur Markteinführung<br />

signifikant verkürzt.<br />

Umfangreiche Entwicklungsumgebung<br />

Das Kintex-7-Connectivity-<br />

Kit ist eine umfangreiche Entwicklungsumgebung,<br />

die ein<br />

20-GBit/s-Targeted-Reference-<br />

Design enthält, um sofort mit der<br />

Applikationsentwicklung starten<br />

zu können. Das Referenzdesign<br />

integriert die 12,5-GBit/s-<br />

GTX-Transceiver des Kintex-7-Bausteins<br />

und PCIe x 8<br />

Gen2 Hard-Block mit einem<br />

Hochleistungs-10G-DMA-IP-<br />

Core von Northwest Logic,<br />

zweifach-10G-Ethernet-Links,<br />

die ein 10GBASE-R-PHY-<br />

Interface nutzen, einen virtuelle<br />

FIFO-Speichercontroller, der die<br />

Schnittstelle zu einem externen<br />

DDR3-Speicher darstellt und<br />

den AMBA-AXI4-Standard<br />

(Advanced eXtensible Interface<br />

4) unterstützt.<br />

Hochleistungslösung<br />

für Applikationen mit<br />

hoher Bandbreite<br />

Das Referenzdesign versorgt die<br />

Entwickler mit einer Hochleistungslösung<br />

für Applikationen<br />

mit hoher Bandbreite. Ebenfalls<br />

geliefert werden die Software-<br />

Treiber, Treiber-Quellcode und<br />

eine GUI, um es dem Anwender<br />

zu erlauben, das Design schneller<br />

zu bedienen und zu evaluieren.<br />

Das Kit selbst besteht aus einem<br />

Kintex-7-FPGA-Basis-Board<br />

KC705 mit einer schnellen<br />

FMC-Tochterkarte von Faster<br />

Technology, die bis zu vier<br />

10-GBit/s-SFP+-Schnittstellen<br />

bietet. Zwei von ihnen werden<br />

in der TRD genutzt, um den<br />

Entwicklern ein Beispiel aus<br />

der realen Welt zu geben, als<br />

Referenz für ihre schnellen seriellen<br />

I/O-Designs der nächsten<br />

Generation.<br />

Die 28-nm-Kintex-7-Familie ist<br />

auf extrem niedrige Verlustleistung<br />

getrimmt, kostet im Vergleich<br />

zur vorigen FPGA-Generation<br />

nur halb so viel und verbraucht<br />

nur die Hälfte an Strom.<br />

Kintex-7-FPGAs bieten eine sehr<br />

hohe Logikdichte und bis zu 32<br />

Hochleistungs-GTX-Transceiver<br />

mit bis zu 12,5-GBit/s Übertragungsrate<br />

und einer seriellen<br />

Spitzenbandbreite von 800<br />

Gbit/s.<br />

■ Xilinx<br />

www.xilinx.com<br />

44 hf-praxis 9/<strong>2012</strong>


Bauelemente<br />

Hermetisch dichter<br />

High Gain Mixer mit<br />

hoher Bandbreite<br />

Der MRA-42+ (LO Power +7<br />

dBm) ist für den Frequenzbereich<br />

von 1000 bis 4200 MHz<br />

ausgelegt und kann im Temperaturbereich<br />

von –55 °C bis 125 °C<br />

betrieben werden. Die maximale<br />

HF-Eingangsleistung beträgt<br />

50 mW, die DC-Spannung 5<br />

V. Der MRA-42+ kombiniert<br />

einen Doppelbalance-Mischer<br />

mit einem sehr rauscharmen ZF-<br />

Verstärker, und kann als aktiver<br />

Mischer mit hoher Verstärkung<br />

im Bereich von 1000 bis 4200<br />

MHz sehr effizient eingesetzt<br />

werden. Die MRA-Serie bietet<br />

dem Designer wegen ihrer<br />

sehr geringen Abmesssungen<br />

die Möglichkeit, zusätzliche<br />

Komponenten wie z.B. Filter,<br />

Abschwächer, Schalter etc. einzubauen,<br />

je nach Bedarf. Die<br />

Schottky-Diode und der MMIC-<br />

Verstärker werden auf ein mehrschichtiges,<br />

integriertes LTCC-<br />

Substrat geklebt, und unter<br />

einer kontrollierten Stickstoffatmosphäre<br />

mit einem mit Gold<br />

überzogenem Deckel und eutektischem<br />

Au-Sn-Lötmittel abgedichtet.<br />

Diese sehr kompakten<br />

aktiven Mischer werden nach<br />

Mil-Anforderungen auf größere<br />

und kleine Lecks, Wärmeschock,<br />

Vibration, Beschleunigung und<br />

mechanischen Schlag getestet.<br />

Einige wichtige Merkmale:<br />

• Große Bandbreite: 1000 bis<br />

4200 MHz<br />

• Hohe Mischverstärkung: typ.<br />

11,5 dB<br />

• LR-Entkopplung: 35 dB typ.<br />

• Doppel-Balance LTCC-<br />

Mischer<br />

• niedrige Kosten<br />

• geringe Abmessungen: .300“<br />

x.250“ x.060“<br />

• keramisches, hermetisches,<br />

mit Stickstoff gefülltes<br />

Gehäuse<br />

Anwendungen: zellular, PCN,<br />

WCDMA, Radar, Kommunikation<br />

Monolithischer<br />

Verstärker mit flachem<br />

Verstärkungsverlauf<br />

und hohem IP3<br />

Der CMA-62+ ist ein RoHSkonformer<br />

Breitbandverstärker<br />

in HBT-Technologie, der<br />

einen sehr flachen Frequenzgang<br />

über einen großen Frequenzbereich<br />

aufweist, bei gleichzeitig<br />

hohem IP3. Eingangs- und Ausgangsrückflussdämpfung<br />

sind<br />

sehr groß, so dass keine externe<br />

Anpassung erforderlich ist. Der<br />

MMIC-Verstärker wird auf ein<br />

integriertes LTCC-Multilayer-<br />

Substrat geklebt und dann unter<br />

einer kontrollierten Schutzatmosphäre<br />

luftdicht mit einem mit<br />

Gold überzogenen Deckel und<br />

eutektischem AuSn-Lötmittel<br />

verschlossen.<br />

Einige wichtige Merkmale::<br />

• Breitbandig: 0,01 bis 6,0<br />

Gigahertz<br />

• Sehr hohe Verstärkung bei<br />

flachem Frequenzgang: 15<br />

dB ±0.8 dB von 50 bis 6000<br />

MHz bzw. ±0.20 dB über 700<br />

bis 2700 MHz<br />

• Hoher IP3: 39 dBm typisch<br />

bei 0,05 Gigahertz, 37 dBm<br />

typisch bei 0,8 Gigahertz<br />

• Keine externen Abgleich-<br />

Komponenten benötigt<br />

• Eingangs- und Ausgangsrückflussdämpfung<br />

von 10 - 23 dB<br />

bis zu 3 Gigahertz, ohne dass<br />

externe Komponenten zum<br />

Abgleich benötigt werden<br />

8-Wege/0°-Koaxial-<br />

Leistungs-Teiler/<br />

Kombinierer für 600 bis<br />

3600 MHz<br />

Der ZB8PD-362+ ist für 50 Ohm<br />

Anpassung ausgelegt und überstreicht<br />

ein weites Frequenzband.<br />

Er kann im Temperaturbereich<br />

von –55 °C bis 100 °C<br />

betrieben werden und verträgt<br />

als Teiler eine maximale Eingangsleistung<br />

von 10 W. Die<br />

maximale interne Verlustleistung<br />

liegt bei 0.875.<br />

Einige wichtige Merkmale:<br />

• breitbandig: 600 bis 3600 MHz<br />

• niedriger Einfügungsverlust:<br />

typ. 1,0 dB<br />

• gute Entkopplung: 25 dB typ.<br />

• robustes, abgeschirmtes<br />

Gehäuse<br />

Anwendungen: WiMax, LTE,<br />

WCDMA, Zellulare Infrastruktur<br />

Ultrarauscharmer,<br />

monolithischer Verstärker<br />

mit hohem IP3<br />

Der PMA2-252LN+ von Mini-<br />

Circuits ist ein E-PHEMT-Verstärker<br />

für 1,5 bis 2,5 Gigahertz.<br />

Seine Kombination von niedrigem<br />

Rauschen und hohem IP3<br />

macht diesen Verstärker ideal<br />

geeignet für Anwendungen in<br />

empfindlichen Empfängern. Der<br />

Verstärker arbeitet mit 3 bis 4 V<br />

Betriebsspannung.<br />

Einige wichtige Merkmale:<br />

• Ultra Low Noise Design, 0,8<br />

dB bei 1,8 Gigahertz<br />

• Hoher IP3, +30 dBm bei 1,8<br />

Gigahertz<br />

• einstellbarer Strom zwischen<br />

25 bis 80 mA<br />

• 8-pin-MCLP Package mit<br />

Abmessungen von 2 mm x<br />

2 mm<br />

• Maximale Eingangsleistung<br />

+27 dBm<br />

• Hohe Zuverlässigkeit<br />

Koaxialer Leistungs-<br />

Teiler/Kombinierer<br />

Der ZF3RSC-542+ ist ein ohmscher<br />

3-Wege-0°-Teiler, der von<br />

DC bis 5400 MHz eingesetzt<br />

werden kann. Das Bauelement<br />

ist für den Betriebstemperaturbereich<br />

von –40 °C bis 85<br />

°C geeignet, verträgt als Teiler<br />

eine maximale Eingangsleistung<br />

von 0.1 W und hat eine interne<br />

Verlustleistung von 0.386 W<br />

maximal.<br />

Einige wichtige Merkmale:<br />

• sehr breitbandig: DC bis 5400<br />

MHz<br />

• flacher Frequenzgang von typ.<br />

0.38 dB.<br />

• robustes, abgeschirmtes<br />

Gehäuse<br />

• geringe Kosten<br />

■ Mini Circuits<br />

www.minicircuits.com<br />

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hf-praxis 9/<strong>2012</strong> 45


Test & Measurement<br />

Cost-Effective Millimeter-Wave Signal Analysis Solution<br />

Agilent Technologies Inc.<br />

announced that its EXA signal<br />

analyzer is now the industry‘s<br />

most cost-effective millimeterwave<br />

signal analyzer, covering<br />

frequencies up to 44 GHz. With<br />

external mixing, it can cover up<br />

to 325 GHz. The result is easier,<br />

more accurate millimeter-wave<br />

measurements.<br />

The need to test and operate<br />

systems in the millimeter-wave<br />

range continues today. Additionally,<br />

the growing demand for<br />

higher resolution radar, imaging<br />

and sensor systems, along<br />

with multi-gigabit wireless and<br />

fiber data communications, has<br />

fostered increasing interest in<br />

high-frequency components<br />

and systems. The EXA‘s extended<br />

capabilities and enhanced<br />

performance in millimeterwave<br />

measurements effectively<br />

address this need, while offering<br />

a lower-cost alternative.<br />

Like other Agilent X-Series signal<br />

analyzers, the EXA is versatile,<br />

expandable, offers the<br />

broadest set of measurement<br />

applications, and can be easily<br />

upgraded. In addition, its portability<br />

versus the PXA signal<br />

analyzer (16 kg versus 22 kg)<br />

makes it ideal for millimeterwave<br />

applications in aerospace/<br />

defense and wireless communications<br />

backhaul.<br />

The EXA‘s exceptional sensitivity<br />

(< -140 dBm/Hz across the<br />

V-band with Agilent‘s smart harmonic<br />

mixers) enables accurate<br />

measurement of spurs and harmonics.<br />

Along with its excellent<br />

phase-noise performance (-106<br />

dBc/Hz typical at 10 kHz offset,<br />

1 GHz carrier), the EXA is able<br />

to meet tighter regulations and<br />

test requirements for millimeterwave<br />

device design and performance<br />

verification.<br />

The EXA is a member of the<br />

Agilent X-Series signal analyzers,<br />

with frequency coverage<br />

from 10 Hz to 44 GHz. The<br />

X-Series is an evolutionary<br />

approach to signal analysis that<br />

spans instruments, measurements<br />

and software, including<br />

more than 25 industry-leading<br />

measurement applications that<br />

cover cellular communication,<br />

wireless connectivity, digital<br />

video and other purposes.<br />

■ Agilent<br />

www.agilent.com<br />

Bluetooth Low-Energy RF Test Option for Wireless Connectivity Test Set<br />

Agilent Technologies Inc.<br />

announced a Bluetooth lowenergy<br />

test as an option on the<br />

N4010A wireless connectivity<br />

test set for device and module<br />

makers.<br />

The Agilent N4010A test set<br />

with the new Bluetooth lowenergy<br />

Tx/Rx option gives<br />

manufacturers and design houses<br />

reliable and efficient test<br />

solutions for Bluetooth lowenergy<br />

applications. The new<br />

test solution helps speed product<br />

development and accelerate<br />

the time to volume production.<br />

Bluetooth low-energy technology<br />

enables long operational<br />

life with minimal power<br />

consumption for applications<br />

such as mobile communications,<br />

sports and fitness, health<br />

care, security, and home entertainment.<br />

The N4010A wireless connectivity<br />

test set for Bluetooth lowenergy<br />

delivers:<br />

- A versatile, multiformat,<br />

one-box test set designed for<br />

Bluetooth, WLAN a/b/g/n and<br />

Zigbee applications. (It covers<br />

product lifecycle from development<br />

and integration through<br />

to production, delivering the<br />

lowest cost of ownership in<br />

one single-box solution.)<br />

- The new Option 109 supports<br />

nonsignaling Bluetooth<br />

low-energy Tx/Rx testing in<br />

external PC-hosted software<br />

for both single-mode and dualmode<br />

Bluetooth low-energy<br />

applications.<br />

- Low-cost and efficient testing<br />

of the evolving Bluetooth<br />

devices and modules covering<br />

Bluetooth 1.1, 1.2, 2.0+ EDR,<br />

Bluetooth audio and Bluetooth<br />

low energy. (The Bluetooth<br />

low-energy Tx/Rx option complies<br />

with the latest Bluetooth<br />

4.0 core specification for RF<br />

test requirements.)<br />

■ Agilent<br />

www.agilent.com<br />

46 hf-praxis 9/<strong>2012</strong>


RF & Wireless<br />

Test & Measurement<br />

RFMW Announces USB<br />

Controlled Phase Shifter<br />

from Telemakus, LLC<br />

Wireless<br />

LPRS Fortronic<br />

Update<br />

Rick Winscott of US company Quilix has<br />

married together two ‚easy‘ technologies<br />

by developing an Arduino ‚shield‘ for the<br />

LPRS „easyRadio Advanced“ low power<br />

radio modules.<br />

Arduino is an open-source electronics prototyping<br />

platform based on flexible, easyto-use<br />

hardware and software. It‘s intended<br />

for artists, designers, hobbyists, and anyone<br />

interested in creating interactive objects or<br />

environments. More on Arduino on http://<br />

www.arduino.cc/<br />

Winscott comments on easyRadio „All you<br />

need is power, ground, and two serial-capable<br />

pins and you have reliable bi-directional<br />

communication between microcontrollers,<br />

desktops, laptops, or whatever. No frustrations<br />

over pairing, and no twiddles with<br />

configuration. I haven‘t seen anything like<br />

this product in the States.“<br />

In combination with the Arduino platform<br />

remote sense and control applications can<br />

now be developed and tested with great<br />

ease and speed. David Schmider, Technical<br />

Director at LPRS comments - „this really<br />

RFMW, Ltd. announces application and<br />

sales support for the Telemakus TEP8000-6<br />

RF, digital phase shifter. This laboratory<br />

quality phase shifter has a minimum phase<br />

range of 360 degrees with 12-bit, 0.25 degree<br />

resolution and operates over the bandwidth<br />

of 4 to 8 GHz. Maximum RF input for linear<br />

operation is +10 dBm. Typical insertion<br />

loss through the TEP8000-6 is only 5 dB.<br />

When coupled with the TEA8000-6 USB<br />

controlled RF attenuator, a gain and phase<br />

control system can be created. Applications<br />

include phased array antenna testing. Weighing<br />

less than an ounce each, Telemakus test<br />

devices represent the latest technology in<br />

low cost, transportable test equipment. Each<br />

unit‘s graphical user interface (GUI) is resident<br />

in on-board Flash memory making them<br />

„plug and play“ for Window‘s* based PCs.<br />

■ Telemakus, LLC Stocking Distributor<br />

RFMW, Ltd.<br />

info@rfmw.com<br />

New USB Controlled Digital<br />

Attenuators Offer Input<br />

Power Up to 2 W<br />

Vaunix Technology Corporation has<br />

announced the addition of three new models<br />

to their family of LDA Series Digital Attenuators.<br />

This product family now offers attenuators<br />

with up to 90 dB of programmable<br />

attenuation through 6 GHz.<br />

The LDA-302P-H, LDA-302P-1 and LDA-<br />

302P-2 all have input power of up to 2 W and<br />

frequency coverage of 10 to 3000 MHz. All<br />

units are powered and controlled by connection<br />

to a PC or self-powered USB hub, and<br />

highlights the point of easyRadio, a simple<br />

to use RF link that removes the headache<br />

of writing configuration software“<br />

In addition to manufacturing the highly<br />

successful easyRadio Advanced (eRA)<br />

wireless modules in the UK, the full LPRS<br />

product range now includes, narrow band<br />

are programmable for fixed attenuation or<br />

swept attenuation ramps directly from the<br />

included graphical user interface software.<br />

Easily programmable for ATE applications,<br />

the LDA Digital Attenuators can also<br />

be used in WiMAX, 3G, 4G, LTE, DVB<br />

Fading Simulators, and engineering and<br />

production test labs.<br />

■ Vaunix<br />

www.vaunix.com<br />

long range wireless modules from CDP, the<br />

IQRF range of wireless networking components,<br />

the IQVC range of visual control<br />

panels together with antenna, wireless key<br />

fobs and a wide range of sensor products.<br />

■ LPRS<br />

www.lprs.co.uk<br />

hf-praxis 9/<strong>2012</strong> 47


RF & Wireless<br />

Wireless<br />

Unique Wi-Fi ANT+ bridge can collect and send wireless<br />

sensor data to Internet<br />

„ANT+ wireless sensors are<br />

usually only designed to communicate<br />

out to about 3 m so<br />

have traditionally had to be tied<br />

to some kind of hub device such<br />

as a sports watch or USB stick to<br />

collect data,“ explains Joe Tretter,<br />

VP of Engineering at North<br />

Pole Engineering. „With the<br />

WASP you can move that ANT+<br />

data straight to the Internet or<br />

some other end-point - such as<br />

a smartphone or tablet - using a<br />

low-cost Wi-Fi network.“<br />

In operation the WASP is easy<br />

to use and highly robust. It has<br />

a single (screen) button on its<br />

OEM-brandable interface that<br />

users push to join a pre-configured<br />

Wi-Fi network and if for<br />

any reason the WASP can‘t join<br />

that network (a possible scenario<br />

in real-world operating environments)<br />

- they simply push<br />

the button again to instruct the<br />

WASP to create its own Wi-Fi<br />

network. It will then receive data<br />

automatically from any ANT+<br />

device within the vicinity and<br />

send that to the Internet. And if<br />

it can‘t connect (another realworld<br />

possibility) it will store<br />

the data within its 16-MB internal<br />

memory and transmit it once<br />

it regains Internet access.<br />

■ North Pole Engineering<br />

www.npe-inc.com<br />

Nordic ANT wireless<br />

connectivity<br />

tinyurl.com/NordicANT<br />

Nordic Semiconductor ASA<br />

announced that a unique Nordic<br />

nRF24AP2-based Wi-Fi to<br />

ANT+ bridge gateway device<br />

has been developed by U.S.<br />

electrical engineering specialist<br />

North Pole Engineering. The<br />

device allows wireless data from<br />

more than 60 ANT+ sensors to be<br />

recorded, analyzed, and uploaded<br />

to the Internet via Wi-Fi for<br />

the first time in applications such<br />

as group gym classes (e.g. indoor<br />

cycling, rowing, and aerobics),<br />

team sports, and remote health<br />

monitoring.<br />

Available now and called the<br />

‚WASP‘, this portable Wi-Fi<br />

ANT+ bridge employs a classleading<br />

Nordic nRF24AP2-8CH<br />

8-channel ANT Connectivity IC<br />

(integrated circuit or ‚chip‘) and<br />

essentially receives data from<br />

connected ANT+ devices at up<br />

to 1Mbps and translates the data<br />

into Wi-Fi packets, making it<br />

available to any Wi-Fi (IEEE<br />

802.11 b/g/n) connected device.<br />

The WASP can also create its<br />

own 11 Mbps Wi-Fi network and<br />

so can be used outdoors powered<br />

by an internal rechargeable<br />

lithium-ion battery for up to<br />

6-hours even in its most powerhungry<br />

continuous scan mode.<br />

AR‘s family of 1 - 2.5 GHz Microwave Amplifiers designed to<br />

provide an alternative to TWTAs<br />

AR RF/Microwave Instrumentation has introduced<br />

a line of solid-state microwave amplifiers<br />

that can offer an alternative solution to<br />

Traveling Wave Tube Amplifiers (TWTAs) and<br />

provide additional benefits to users.<br />

Models 100S1G2z5 (100 watts), 250S1G2z5<br />

(250 watts) and 500S1G2z5 (500 watts) each<br />

cover the 1 - 2.5 GHz frequency range. Their<br />

cost and size is equivalent to TWTAs, but these<br />

new amplifiers also provide superior linearity,<br />

harmonic suppression, lower noise level, superior<br />

mismatch tolerance, and 100% rated power<br />

to any load. All of which adds up to better value<br />

and a reduced cost of ownership.<br />

The new family of amplifiers is ideal for EMC/<br />

EMI, wireless, communication, multi-tone testing,<br />

radar, and research applications, as well as<br />

Software<br />

for those test applications where low distortion<br />

modulation envelopes are desired.<br />

■ AR RF/Microwave Instrumentation<br />

www.arworld.us<br />

New release of the free Analog Devices<br />

SPICE Simulation Tool<br />

Analog Devices, Inc. announced a new release of<br />

the NI Multisim Component Evaluator - Analog<br />

Devices Edition. In collaboration with National<br />

Instruments the new version of the free tool adds<br />

features and functionality to provide engineers<br />

with an easy-to-use environment for the simulation<br />

of linear circuits using ADI components.<br />

The new release of the Multisim - ADI Edition<br />

includes more than 870 models of ADI‘s linear<br />

components. By pairing these components with<br />

intuitive simulation features and SPICE analyses,<br />

engineers can now visualise and evaluate linear<br />

performance, making this critical step of circuit<br />

design easier, faster and far more productive. The<br />

free component evaluation tool is available for<br />

download on ADI‘s website at http://www.analog.com/multisim.<br />

■ Analog Devices, www.analog.com<br />

48 hf-praxis 9/<strong>2012</strong>


RF & Wireless<br />

Software<br />

CST and Nuhertz present new filter design flow<br />

Filter design is a challenging<br />

task in electrical engineering<br />

that can be greatly simplified<br />

by the use of filter synthesis<br />

tools such as FilterSolutions<br />

by Nuhertz. FilterSolutions<br />

provides instant, accurate filter<br />

designs in various media including<br />

Distributed Line, Lumped<br />

Element, Digital and Active filters.<br />

Users are presented initially<br />

with a set of solutions that<br />

meet the transfer functions of<br />

the filter circuit. The designer<br />

can then select the most appropriate<br />

function, taking the required<br />

design characteristics such<br />

as size, materials or layout<br />

limitations into consideration.<br />

The real-world calculation of<br />

parasitic responses can also be<br />

considered.<br />

However, if a distributed filter<br />

design is considered, the analysis<br />

in FilterSolutions may not<br />

be sufficient to take 3-Dimensional<br />

elements and arbitrary<br />

coupling effects into account.<br />

The employment of a 3D electromagnetic<br />

field simulator is<br />

often required. CST and Nuhertz<br />

now provide a solution which<br />

enables users of FilterSolutions<br />

software to export their<br />

results directly into CST STU-<br />

DIO SUITE. Prior to exporting<br />

the Nuhertz filter design to CST<br />

STUDIO SUITE, the user is<br />

able to manipulate the pole and<br />

zero crossings of the filter. The<br />

design, including parameterization,<br />

is then transferred to<br />

CST DESIGN STUDIO where<br />

a block schematic representation<br />

is automatically produced as the<br />

basis of an automatically created<br />

3D model. Using the new<br />

CST MICROWAVE STUDIO<br />

Method of Moments based multilayer<br />

solver a fast and accurate<br />

3D analysis of the filter can be<br />

performed.<br />

System assembly and modeling<br />

(SAM), introduced with<br />

CST STUDIO SUITE <strong>2012</strong>,<br />

helps users to add other 3D elements,<br />

such as connectors and<br />

housings, to the filter design,<br />

and facilitates the management<br />

and overall optimization of the<br />

complete design.<br />

About Nuhertz<br />

Nuhertz Technologies, LLC is<br />

the creator of design software<br />

for low and high frequency<br />

filter synthesis and analysis.<br />

FilterSolutions, a CAE program<br />

used to design and analyze<br />

filter networks, includes<br />

capability for the synthesis of<br />

digital filters, analog filters<br />

at arbitrarily low frequencies,<br />

and distributed element<br />

filters at RF and microwave<br />

frequencies.FilterSolutions<br />

software can instantly compute<br />

microstrip or stripline<br />

geometries to build distributed<br />

element networks from<br />

user-defined S- or G-transfer<br />

function values. Nuhertz<br />

also provides analysis tools to<br />

account for custom modifications<br />

and real-world parasitic<br />

effects. Engineers looking for<br />

active, passive and digital-filter<br />

designs will find this tool<br />

to be very helpful for lowpass,<br />

highpass, bandpass and bandreject<br />

filters.<br />

■ Nuhertz<br />

www.nuhertz.com<br />

A narrated video describing<br />

the design verification of a<br />

Ring Resonator filter, designed<br />

in FILTERSOLUTIONS,<br />

and then exported into CST<br />

STUDIO SUITE, is available<br />

on the Nuhertz Technologies<br />

homepage, and can be viewed<br />

at http://www.nuhertz.tv/videos/<br />

CST%20Studio%20Suite%20<br />

RingRes_controller.swf.<br />

■ CST<br />

http://www.cst.com<br />

CST Pushes Boundaries for Model Complexity<br />

There is an increasing need to model ever<br />

more complex devices more realistically.<br />

This helps avoid additional cost and time<br />

intensive prototyping cycles but can put a<br />

great strain on computational resources.<br />

The memory efficiency and the robustness<br />

of explicit time domain methods<br />

and the accuracy of the Perfect Boundary<br />

Approximation (PBA) have established<br />

the CST MICROWAVE STUDIO (CST<br />

MWS) transient solver at the forefront of<br />

large and detail rich electromagnetic field<br />

simulation. The upcoming release of CST<br />

MWS will now allow users to leave the<br />

2 billion meshcell (more than 20 billion<br />

unknowns) limit behind them. By employing<br />

cluster computing, through a message<br />

passing interface (MPI) implementation,<br />

in combination with cutting edge Graphics<br />

Processing Unit (GPU) computing, CST<br />

MWS enables customers to tackle simulations<br />

of this size within a reasonable<br />

time frame.<br />

CST develops and markets high performance<br />

software for the simulation of electromagnetic<br />

fields in all frequency bands.<br />

Its success is based on the implementation<br />

of leading edge technology in a userfriendly<br />

interface. CST’s customers are<br />

market leaders in industries as diverse as<br />

Telecommunications, Defense, Automotive,<br />

Electronics, and Medical Equipment.<br />

Today CST employs 190 sales, development,<br />

and support personnel, and enjoys<br />

a leading position in the high frequency<br />

3D EM simulation market.<br />

CST STUDIO SUITE is the culmination of<br />

many years of research and development<br />

into the most accurate and efficient computational<br />

solutions for electromagnetic<br />

designs. It comprises CST’s tools for the<br />

design and optimization of devices operating<br />

in a wide range of frequencies - static<br />

to optical. Analyses may include thermal<br />

and mechanical effects, as well as circuit<br />

simulation. CST STUDIO SUITE benefits<br />

from an integrated design environment<br />

which gives access to the entire range of<br />

solver technology. System assembly and<br />

modeling facilitates multi-physics and cosimulation<br />

as well as the management of<br />

entire electromagnetic systems. CST STU-<br />

DIO SUITE can offer considerable product<br />

to market advantages such as shorter<br />

development cycles, virtual prototyping<br />

before physical trials, and optimization<br />

instead of experimentation.<br />

■ CST<br />

www.cst.com<br />

hf-praxis 9/<strong>2012</strong> 49


RF & Wireless<br />

Software<br />

Breakthroughs in Power<br />

Amplifier Module Design<br />

Agilent Technologies Inc. unveiled<br />

new technologies and breakthroughs<br />

for RF power amplifier design. These<br />

capabilities and more will be part of<br />

the next major release of Agilent‘s flagship<br />

Advanced Design System. Agilent<br />

demonstrated ADS <strong>2012</strong>-along with a<br />

range of solutions for everything from<br />

circuit-level modeling through system<br />

verification for general RF, microwave,<br />

4G communications, and aerospace/<br />

defense applications at IMS <strong>2012</strong>/IEEE<br />

MTT-S in Montréal, Canada. Agilent‘s<br />

new technologies and breakthroughs<br />

for RF power amplifier design include:<br />

- Side-by-side finite element method<br />

electromagnetic simulation of different<br />

technologies to analyze electromagnetic<br />

interactions between ICs and interconnects,<br />

wire bond and flip-chip solder<br />

bumps in typical multichip RF power<br />

amplifier modules.<br />

- Model support for the new artificial<br />

neural network-based Agilent<br />

NeuroFET model, extracted by Agilent<br />

EEsof‘s IC-CAP device modeling<br />

software, which enables more accurate<br />

FET modeling and simulation results<br />

(for high-power GaN FET amplifiers,<br />

for example).<br />

- Improved integration with Electromagnetic<br />

Professional software. Threedimensional<br />

EM components from<br />

EMPro can now be saved as database<br />

cells for use directly in ADS.<br />

- The immediate beta release of the<br />

new ADS electro-thermal simulator to<br />

select customers. Based on a full 3-D<br />

thermal solver natively integrated into<br />

ADS, this new capability incorporates<br />

dynamic temperature effects to improve<br />

accuracy in „thermally aware“ circuit<br />

simulation results.<br />

- Enhancements to the ADS Load Pull<br />

DesignGuide, such as adding mismatch<br />

simulation to indicate device or<br />

amplifier sensitivity to load VSWR or<br />

phase angle.<br />

- Enhancements to the Amplifier DesignGuide,<br />

including extensive updates<br />

that make it easy to see amplifier performance<br />

at a specific output power or<br />

a specific amount of gain compression.<br />

■ Agilent<br />

www.agilent.com<br />

Products<br />

Euroquartz launches new oscillators for<br />

low cost EMI reduction<br />

Frequency control specialist, Euroquartz<br />

has introduced a new range of low EMI<br />

oscillators that are a ‘drop-in’ replacement<br />

for standard clock oscillators. The new<br />

low EMI oscillator range offers a low-cost<br />

solution to expensive EMI problems. The<br />

oscillators are ideal for use in a wide range<br />

of applications and provide an ideal solution<br />

to EMI by approaching the problem at<br />

source – the system clock oscillator. The<br />

low EMI oscillators, designated HM572<br />

‘N’ series, use spread spectrum (dithered)<br />

techniques to reduce EMI emissions from the<br />

oscillator by 8 to 15 dB. In most electronic<br />

systems, the principal cause of EMI is the<br />

system clock so it makes sense to reduce this<br />

at source rather than relying on traditional<br />

methods of patching up systems with ferrite<br />

beads, ground planes, metal shielding and<br />

similar costly additions. Spread spectrum<br />

technology spreads the mode energy over<br />

a wider bandwidth<br />

and, as the low<br />

EMI oscillator<br />

spread spectrum<br />

technique operates<br />

in the kHz region,<br />

the process is<br />

transparent to the<br />

oscillator operating<br />

frequency.<br />

T h e l o w E M I<br />

oscillators are<br />

housed in standard<br />

7 x 5 x 1.4 mm<br />

surface mount<br />

packages and are<br />

a direct ‘drop in’<br />

replacement for<br />

standard oscillators,<br />

providing<br />

the shortest and<br />

lowest-cost route<br />

t o s o l v e E M I<br />

problems. The<br />

a v a i l a b l e f r e -<br />

quency range is<br />

from 8 to 128 MHz<br />

and specifications<br />

include a choice<br />

of spread type and<br />

modulation depth.<br />

The modulation<br />

carrier frequency<br />

varies from 31.25<br />

kHz minimum<br />

to 62.5 kHz maximum dependent upon<br />

operating frequency and the specification<br />

required. Frequency stability is from<br />

±25ppm to ±100ppm over both commercial<br />

(0 to 70 °C) and industrial (-40 to +85 °C)<br />

temperature ranges. Euroquartz HM572N<br />

series oscillators are RoHS compliant and<br />

are ideal for a wide range of applications<br />

including printers and multi-function<br />

devices, digital copiers, PDAs, networking,<br />

LAN/WAN, routers, computer storage<br />

systems (CD-ROM, VCD, DVD, HDD),<br />

scanners, modems, projectors, embedded<br />

systems, musical instruments, automotive<br />

electronics, GPS car navigation systems,<br />

LCD PC monitors and LED TVs, ADSL,<br />

PCMCIA equipment, still digital cameras<br />

and medical devices.<br />

■ Euroquartz Ltd<br />

www.euroquartz.co.uk<br />

50 hf-praxis 9/<strong>2012</strong>


RF & Wireless<br />

Skyworks Unveils Revolutionary Front-end Solution<br />

SkyOne Incorporates All Popular 2G, 3G<br />

and 4G Bands as well as Switches and Filters<br />

for an Unprecedented Level of Integration<br />

and Carrier Coverage Skyworks Solutions,<br />

Inc., an innovator of high reliability analog<br />

semiconductors enabling a broad range of<br />

end markets, today announced that it has<br />

launched a breakthrough front-end system<br />

that integrates all RF and analog content<br />

between the transceiver and antenna for<br />

simplified design within demanding next<br />

generation mobile platforms. Leveraging<br />

Skyworks' silicon integration expertise,<br />

advanced manufacturing technologies<br />

and proprietary techniques, SkyOne is the<br />

world's first semiconductor device to condense<br />

multiband power amplifiers and high<br />

throw switches along with all associated filtering,<br />

duplexing and control functionality<br />

into a single, ultra-compact package - all<br />

in less than half the area of the industry's<br />

most advanced approach. At the same time,<br />

this groundbreaking solution provides the<br />

world's best linearity and power added efficiency<br />

(PAE) for smart RF integration. As<br />

a result, SkyOne offers smartphone, tablet<br />

and ultrabook OEMs significant board<br />

space savings, ease of implementation, performance<br />

and time to market advantages.<br />

Even as radio content and complexity continue<br />

to rise, consumers are demanding<br />

increasingly thinner and lighter mobile platforms<br />

with increased talk/data access time.<br />

To meet this challenge, SkyOne optimizes<br />

performance beyond what is possible with<br />

less integrated devices and incorporates<br />

all popular 2G, 3G and 4G/LTE protocols<br />

enabling seamless global network roaming<br />

and extended battery life.SkyOne enhances<br />

the carrier connectivity experience<br />

independent of operator or region. Future<br />

devices will leverage the best of new process,<br />

circuit design and advanced interconnect<br />

technology to create further disruptive<br />

improvements in size, performance and<br />

band integration.<br />

About Skyworks‘ Family of<br />

SkyOne Front-End Solutions<br />

• 2G / 3G / 4G power amplifiers<br />

• Support for bands 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 13,<br />

17 and 20<br />

• Quad band GSM/EDGE power amplifiers<br />

and filters<br />

• All associated duplexer functionality<br />

• Integrated CMOS switches and control<br />

functions<br />

• DCS/PCS Rx filters<br />

■ Skyworks Solutions, Inc.<br />

www.skyworksinc.com<br />

Sub 1.0 dB Noise Figure Amplifiers Supporting Cellular Infrastructure, Smart Energy,<br />

Public Safety Radio and other ISM Band Applications<br />

Skyworks today unveiled two new series<br />

of high performance and low power LNAs<br />

for multiple industrial, scientific, medical<br />

(ISM) bands and next generation cellular<br />

infrastructure applications. Skyworks‘<br />

newest low noise amplifiers enable enhanced<br />

wireless receiver sensitivity, wider<br />

dynamic range and a high level of design<br />

flexibility. With the addition of these latest<br />

devices, Skyworks now powers solutions<br />

with continuous coverage from 30 to 3000<br />

MHz. Various customers are already leveraging<br />

Skyworks‘ devices for power line<br />

monitoring and security systems, government<br />

radio networks, in-building wireless<br />

devices and cell signal boosters.<br />

Discrete Low Power Low Noise<br />

Amplifiers<br />

as low as 5 mA. The LNAs are manufactured<br />

in a miniature, 2 x 2 mm restriction<br />

of hazardous substances compliant, surface<br />

mount technology package.<br />

Highly Integrated Low Noise<br />

Amplifiers<br />

The SKY67215-11 (400 - 700 MHz),<br />

SKY67216-11 (500 - 1200 MHz),<br />

SKY67221-11 (1600 - 2100 MHz) and<br />

SKY67226-11 (2100 - 3000 MHz) are<br />

designed for next generation wireless<br />

infrastructure applications including femto<br />

and pico cell access points micro base stations,<br />

tower mounted amplifiers, remote<br />

radio units and in-building repeaters/cell<br />

signal boosters. These fully integrated<br />

LNAs are fully matched to 50 Ohms and<br />

require only a single, external component.<br />

The internal biasing and matching network<br />

eliminates the need for costly external<br />

components, customer tuning and greatly<br />

reduces required board space. These LNAs<br />

also greatly reduce customer design-in<br />

time and overall circuit complexity. The<br />

LNAs are manufactured in a compact, 4<br />

x 4 mm multi-chip module based restriction<br />

of hazardous substances compliant,<br />

Both new enhancement mode GaAs<br />

pHEMT based LNA families offer excellent<br />

return loss, very low noise figure<br />

(


pwrSplitsprd448revJ.indd 1


C O M P L I A N T<br />

POWER<br />

SPLITTERS<br />

COMBINERS<br />

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Flat-pack- und SMD-Ausführungen für 50- und 75-Ohm-Anwendungen wählen.<br />

coaxial, flat-pack, and surface-mount housings for 50 and 75 Ω systems.<br />

Das Programm From 2-way umfasst through Leistungs-Splitter/Combiner-Modelle<br />

48-way designs, with 0°, 90°, or 180°<br />

mit 2 bis 48 Wegen in 0°-, 90°-, und 180°-Konfigurationen, mit hervorragender<br />

phase configurations, Mini-Circuits power splitters/combiners offer<br />

Leistung in Bezug auf Einfügungsdämpfung, VSWR sowie Amplituden- und Phasen-<br />

Unsymmetrie. Jahrzehntelange<br />

outstanding performance<br />

Erfahrungen<br />

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and VSWR.<br />

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ISO 9001 ISO 14001 AS 9100<br />

®<br />

P.O. Box 350166, Brooklyn, New York 11235-0003 (718) 934-4500 Fax (718) 332-4661<br />

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448 rev J<br />

5/11/12 10:42 AM


Fachliteratur/Impressum<br />

Digital Signal Processing<br />

Instant Access<br />

hf-Praxis<br />

James D. Broesch, Dag Stranneby,<br />

William Walker, Taschenbuch, Format<br />

15,2 x 1,3 x 22,9 cm, Elsevier 2008<br />

ISBN 978-0750689762, ca. 32 Euro<br />

Blick ins Buch<br />

Dieses Buch aus der „Instant-Access“-<br />

Reihe liefert einem im Bereich der Elektronik<br />

arbeitenden Ingenieur, der Geräte mit<br />

Signalverarbeitungsfunktionen entwickelt,<br />

einen raschen Einblick in die Grundlagen<br />

bzw. ermöglicht eine bequeme Auffrischung<br />

bereits vorhandener Kenntnisse. Das Buch<br />

vermittelt nicht nur die DSP-Grundlagen in<br />

komprimierter Form mit der notwendigsten<br />

Mathematik sondern befasst sich u.a. auch<br />

mit linearen Systemen, digitalen Filtern und<br />

digitaler Kompression. Zahlreiche Abbildungen,<br />

Graphiken und Tabellen sowie Tipps<br />

und Tricks für den Ingenieur, der rasch für<br />

seine Entwicklung die nötigen Informationen<br />

benötigt, runden den Inhalt ab.<br />

Aus dem Inhalt:<br />

Wozu DSP?<br />

Das Analog-Digital-Interface<br />

Das allgemeine Modell der digitalen Signalverarbeitung<br />

Mathematik für DSP<br />

Transformationen<br />

Digitale Filter<br />

DSP-Applikationen<br />

Digitale Signalprozessoren<br />

ISSN 1614-743X<br />

Fachzeitschrift für HFund<br />

Mikrowellentechnik<br />

• Herausgeber und Verlag:<br />

beam-Verlag<br />

35001 Marburg, Postfach 1148<br />

Tel.: 06421/96140<br />

Fax: 06421/961423<br />

E-Mail: info@beam-verlag.de<br />

www.beam-verlag.de<br />

• Redaktion:<br />

Dipl.-Ing. Reinhard Birchel (RB)<br />

Dipl.-Ing. Dirk Matuszczak (DM)<br />

Joachim Müller (JM)<br />

Ing. Frank Sichla (FS)<br />

redaktion@beam-verlag.de<br />

• Anzeigen:<br />

Frank Wege<br />

Tel.: 06421/961425<br />

Fax: 06421/961423<br />

frank.wege@beam-verlag.de<br />

• Erscheinungsweise:<br />

monatlich<br />

• Satz und Reproduktionen:<br />

beam-Verlag<br />

• Druck:<br />

Strube Druck & Medien oHG<br />

• Auslieferung:<br />

VU Verlagsunion KG<br />

Wiesbaden<br />

Der beam-Verlag übernimmt trotz<br />

sorgsamer Prüfung der Texte durch<br />

die Redaktion keine Haftung für<br />

deren inhaltliche Richtigkeit.<br />

Handels- und Gebrauchsnamen,<br />

sowie Warenbezeichnungen und<br />

dergleichen werden in der Zeitschrift<br />

ohne Kennzeichnungen verwendet.<br />

Dies berechtigt nicht zu der<br />

Annahme, dass diese Namen im<br />

Sinne der Warenzeichen- und Markenschutzgesetzgebung<br />

als frei zu<br />

betrachten sind und von jedermann<br />

ohne Kennzeichnung verwendet<br />

werden dürfen.<br />

54 hf-praxis 9/<strong>2012</strong>


RF- und Mikrowellen-<br />

Messtechnik neu definiert<br />

Modulare Hardware und offene Software<br />

Erhöhen Sie Geschwindigkeit, Präzision und Flexibilität Ihrer Testanwendungen<br />

im RF- und Mikrowellenbereich mit der modularen Hardware und der offenen<br />

Software von National Instruments. Im Gegensatz zu traditionellen Messgeräten,<br />

die aufgrund des technologischen Fortschritts schnell veraltet sind, setzen Sie<br />

mit der Systemdesignsoftware NI LabVIEW und NI-PXI-Hardware die aktuellsten<br />

Technologien bei PC-Bussen, Prozessoren und FPGAs ein.<br />

WIRELESS-TECHNOLOGIEN<br />

National Instruments unterstützt zahlreiche<br />

Wireless-Standards, darunter:<br />

LTE<br />

802.11a/b/g/n/ac<br />

WCDMA/HSPA/HSPA+<br />

GSM/EDGE<br />

CDMA2000/EV-DO<br />

Bluetooth<br />

>> Weitere Informationen finden Sie hier: ni.com/redefine<br />

089 7413130<br />

© <strong>2012</strong> | National Instruments, NI, ni.com und LabVIEW sind Marken der National Instruments Corporation.

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