10-2016
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10-2016

Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

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Oktober <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> Jahrgang 21<br />

HF- und<br />

Mikrowellentechnik<br />

Im richtigen Takt:<br />

Quarze und Oszillatoren fordern<br />

Spezialwissen<br />

WDI, Seite 8<br />

International News<br />

starting on page 49

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

HIGH DYNAMIC RANGE<br />

MMIC AMPLIFIERS<br />

PGA-SERIES<br />

5 to 6000 MHz<br />

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und Breitband<br />

CATV and<br />

bis LTE,<br />

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WiFi usw.<br />

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DISTRIBUTORS<br />

8/31/16 11:08 AM

Editorial<br />

Filter von DC bis 20GHz<br />

aus einer Hand …<br />

Technische Beratung und Distribution<br />

London ist schon eine Reise wert...<br />

Brexit hin oder her .... wenn<br />

die European Microwave Week<br />

<strong>2016</strong> im Oktober - erstmals seit<br />

15 Jahren - wieder in London<br />

ihre Pforten öffnet, werden -<br />

wie jedes Jahr - viele Tausend<br />

Besucher die Gelegenheit wahrnehmen<br />

und sich die von über<br />

300 internationalen Unternehmen<br />

präsentierten Neuheiten<br />

näher ansehen. Unter den Ausstellern<br />

befinden sich praktisch<br />

alle bekannten „Big Player“ der<br />

Mikrowellen-Industrie, aber<br />

auch manche, die sich in London<br />

erstmals den Fragen des Fachpublikums<br />

aus aller Welt stellen.<br />

Man kann gespannt sein auf<br />

die Produkt-Neuheiten der für<br />

ihre Innovationskraft bekannten<br />

Unternehmen. Die „Microwave<br />

Week“ ist eine einmalige Gelegenheit,<br />

ein brandneues Produkt<br />

einmal aus der Nähe zu sehen<br />

oder in den Händen zu halten<br />

und sich dabei professionell<br />

über den technischen Background<br />

informieren zu lassen.<br />

Hier besteht natürlich immer<br />

die Möglichkeit, mit Experten<br />

zu sprechen und dabei Informationen<br />

für ein aktuelles oder<br />

geplantes eigenes Produkt zu<br />

sammeln. Zusätzlich bieten die<br />

technischen Workshops Expertenratschläge<br />

aus erster Hand<br />

und Anleitungen zu Problemlösungen.<br />

Ein wichtiger Bestandteil<br />

der „Microwave Week“ sind<br />

wie immer die drei gleichzeitig<br />

stattfindenden Konferenzen mit<br />

ihren zugehörigen Workshops:<br />

EuMIC – European Microwave<br />

Integrated Circuits<br />

Conference,<br />

3. - 4. Oktober<br />

EuMC – European Microwave<br />

Conference ,<br />

4. - 6. Oktober<br />

EuRAD – European Radar<br />

Conference,<br />

5. - 7. Oktober<br />

Weitere Informationen zur<br />

European Microwave <strong>2016</strong> finden<br />

sich im Internet auf www.<br />

eumweek.com. Dort ist auch<br />

die Registrierung für die Konferenzen<br />

und den kostenlosen<br />

Besuch der Ausstellung möglich.<br />

Machen Sie den Besuch auf<br />

der „Microwave Week“ daher<br />

zu Ihrer persönlichen „Innovations-<br />

und Informationswoche“,<br />

die Ihnen aktuelle Trends sowie<br />

Lösungsansätze und Ideen für<br />

künftige innovative Projekte<br />

vermittelt.<br />

Reinhard Birchel<br />

SAW Filter für GPS, Sat TV und Mobilfunk<br />

35MHz bis 2700MHz<br />

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Leistungen bis 27dBm<br />

2x2mm<br />

Hi-Rel Ausführungen<br />

Monolithische Filter für Satelliten, Radar<br />

und Messtechnik<br />

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150MHz bis 17GHz<br />

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Tiefpass, Hochpass und Bandpass Filter<br />

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Reflexionsfreie / absorptive Ausführungen<br />

Quarz und LC Filter für TV und Sat TV<br />

<br />

2MHz bis 243MHz<br />

Keramik Filter, Duplexer und<br />

Multiplexer für Mobilfunk und Industrie<br />

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<strong>10</strong>MHz bis 5GHz<br />

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kundenspezifische Lösungen in SMD Technik<br />

oder besteckerter Ausführung<br />

Cavity Filter für Mobilfunk, Raumfahrt<br />

und industrielle Anwendungen<br />

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Bandpassfilter, Duplexer und Multiplexer,<br />

Notchfilter<br />

300MHz bis 15GHz<br />

Ausführungen mit reduziertem PIM<br />

Programmierbare Filter<br />

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elektronisch abstimmbar mit seriellen<br />

oder parallelen Daten<br />

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1MHz bis 700MHz<br />

A heartily welcome to all the visitors of<br />

the European Microwave Week <strong>2016</strong>!<br />

This event showcases the latest trends and developments that<br />

are widening the field of applied microwaves. Don´t miss the<br />

conference that is important to your business. Grab the opportunity<br />

to talk with experts to get first hand technical advice<br />

and guidance.<br />

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hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> 3

Inhalt<br />

Die ganze Bandbreite<br />

der HF-und MW-Technik<br />

Zum Titelbild:<br />

Oktober <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> Jahrgang 21<br />

HF- und<br />

Im richtigen Takt:<br />

Quarze und Oszillatoren fordern<br />

Spezialwissen<br />

WDI, Seite 8<br />

International News<br />

starting on page 49<br />

Mikrowellentechnik<br />

Schwerpunkt EMV:<br />

Elektromagnetische<br />

Feldstärkesimulation,<br />

Teil 1<br />

Im richtigen<br />

Takt: Quarze und<br />

Oszillatoren fordern<br />

Spezialwissen<br />

Die WDI AG hat sich als Distributor<br />

auf »Frequency Control<br />

Products« spezialisiert und bietet<br />

- neben einem breiten Hersteller-<br />

und Produktportfolio - auch<br />

umfassenden FAE-Support, um<br />

den Entwickler bei der Auswahl<br />

des Frequenzgebers zu unterstützen.<br />

8<br />

EMF-Richtlinie –<br />

Arbeitssicherheit in<br />

elektromagnetischen<br />

Feldern<br />

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Mit dem Programm MEFiSTo-<br />

2D Classic lassen sich die Felder<br />

eines zweikanaligen Kompensationsstromsensors<br />

in einem<br />

Elektrofahrzeug simulieren <strong>10</strong><br />

EMV-Prüfungen auf<br />

Störaussendungen<br />

Gute EMV bedeutet nicht nur<br />

hohe Störfestigkeit, sondern<br />

auch geringe Störemissionen.<br />

Der Beitrag gibt einen Überblick<br />

mit Schwerpunkt auf HFtechnische<br />

Aspekte. 16<br />

Elektromagnetische<br />

Simulation<br />

Sie ist ein hilfreiches Werkzeug<br />

bei der Entwicklung von HF-<br />

Anwendungen. 20<br />

Neu an der EMF-Richtlinie ist,<br />

dass der Arbeitgeber künftig das<br />

Risiko für jeden Arbeitsplatz<br />

gesondert bewerten muss. 34<br />

EMC Pre-Compliance<br />

kompakt<br />

Dieser Artikel soll einen Überblick<br />

über EMI-Anforderungen,<br />

Equipment und Messungen<br />

geben. 36<br />

Entstörung eines mit<br />

PWM betriebenen<br />

Gleichstrommotors<br />

Störaussendungsmessungen<br />

mit Netznachbildung NNB 21<br />

oder dem HF-Stromwandler<br />

HFW 21 und der Software für<br />

Spektrumanalysatoren. 40<br />

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hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong><br />

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<strong>10</strong>/<strong>2016</strong><br />

Messtechnik:<br />

RF & Wireless International Reports<br />

Vielseitige AWG-<br />

NETBOX-Serie<br />

vorgestellt<br />

Addressing 5G and<br />

MIMO Design with<br />

Circuit/Antenna<br />

In-Situ Simulations with<br />

NI AWR Software<br />

USB Pulse Power Sensors<br />

AWGs können die benötigten<br />

Signale für automatisch oder<br />

ferngesteuert ablaufende Tests<br />

erzeugen 76<br />

Echter USB-2.0-Highspeed-Isolator<br />

Electromagnetic (EM)<br />

simulation software is<br />

commonly used to simulate<br />

antennas with multiple feeds<br />

and single apertures with<br />

multiple feed points. 50<br />

OLYMP Engineering<br />

Designs a Complex LTE<br />

UMTS Repeater Using NI<br />

AWR Software<br />

AR RF/Microwave<br />

Instrumentation once again<br />

sets the standard with the<br />

introduction of its fast RF<br />

power measuring PSP<br />

series wideband USB pulse<br />

power sensors. 60<br />

An Overview of EMI &<br />

EMC<br />

Alldaq stellte zwei neue USB-<br />

2.0-Highspeed-Isolatoren vor,<br />

welche die USB-2.0-Datenrate<br />

von 480 Mbit/s voll unterstützen.<br />

78<br />

Wireless:<br />

Funktechnologien in<br />

IoT-Anwendungen<br />

Dieser Beitrag erläutert die verschiedenen<br />

Realisierungsmöglichkeiten<br />

und die zur Verfügung<br />

stehenden Übertragungs-<br />

Standards. 86<br />

Elektromechanik:<br />

Ecoflex Multicore – ein<br />

vielseitiges Koaxkabel<br />

Ecoflex Multicore ist ein multifunktionales,<br />

kompaktes und<br />

hochflexibles Kabel aus dem<br />

Hause SSB-Electronic. 89<br />

Designers at OLYMP<br />

Engineering were<br />

challenged to design an<br />

LTE universal mobile<br />

telecommunications system<br />

(UMTS) repeater (Figure 1)<br />

that would work with a very<br />

complex algorithm. 54<br />

Module und<br />

Baugruppen:<br />

Energie sparende<br />

Bluetooth-Frontend-<br />

Module<br />

Die neuste Reihe von Skyworks´<br />

Frontend-Modulen übertrifft die<br />

bereits bestehenden, Energie<br />

sparenden Bluetooth-Chipsätze.<br />

Sie bieten erstklassige Effizienz,<br />

optimierte Reichweite und<br />

lange Batterielebensdauer für<br />

eine breite Palette von Anwendungen.<br />

97<br />

This extract of an application<br />

note discusses the<br />

basics of board level electromagnetic<br />

interference<br />

(EMI) and electromagnetic<br />

compatibility (EMC). 64<br />

Noise Suppression and<br />

Intra-System EMI-Control<br />

Techniques<br />

Our major concern in this<br />

Application Note is intrasystem<br />

EMI control, however,<br />

an overview of each<br />

may be appropriate<br />

at this time. 66<br />

Rubriken:<br />

Editorial. . . . . . . . . . . . . . . 3<br />

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

Aktuelles. . . . . . . . . . . . . . 6<br />

Titelstory. . . . . . . . . . . . . . 8<br />

EMV.. . . . . . . . . . . . . . . . <strong>10</strong><br />

Applikationen.. . . . . . . . . 42<br />

RF & Wireless . . . . . . . . 49<br />

Messtechnik.. . . . . . . . . . 74<br />

Wireless.. . . . . . . . . . . . . 86<br />

Quarze und Oszillatoren. 88<br />

Elektromechanik. . . . . . . 89<br />

Bauelemente. . . . . . . . . . 90<br />

Module und Baugruppen. 97<br />

Software / Impressum . . . 98<br />

hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong><br />

5

Aktuelles<br />

Keysight kooperiert mit führenden<br />

europäischen Universitäten<br />

Keysight Technologies hat ein<br />

langfristig angelegtes Programm<br />

für ein Engagement bei europäischen<br />

Universitäten ins Leben<br />

gerufen, das dazu beitragen soll,<br />

Ingenieursstudenten auf ihren<br />

späteren Beruf vorzubereiten.<br />

Die ersten Universitäten, die an<br />

diesem Programm teilnehmen,<br />

sind die Paris Sud University,<br />

die University of Leeds, die<br />

University of Manchester und<br />

die Hochschule Aschaffenburg.<br />

Dort ist man hocherfreut über<br />

die Kooperation. Prof. Mewes,<br />

Leiter des Naturwissenschaftlichen<br />

Zentrums: „Unsere Studenten<br />

haben dadurch eine<br />

hervorragende Gelegenheit,<br />

durch Zusammenarbeit mit dem<br />

Weltmarktführer in der elektronischen<br />

Messtechnik praktische<br />

Erfahrungen zu sammeln. Praktika,<br />

Bachelor-Arbeiten und<br />

technische Präsentationen im<br />

Rahmen von Vorlesungen sind<br />

wichtige Elemente der praktischen<br />

Ausbildung unserer Studenten.“<br />

Und Benoit Neel, Vice<br />

President und General Manager<br />

bei Keysight, fügt hinzu:<br />

„Investitionen in viel versprechende<br />

junge Talente sind ein<br />

wichtiger Bestandteil unserer<br />

Unternehmenspolitik. Wir haben<br />

das Privileg, mit führenden<br />

akademischen Zentren in Europa<br />

zusammenarbeiten zu können,<br />

die für ihr außergewöhnlich<br />

hohes Ausbildungsniveau<br />

bekannt sind. Wir betrachten<br />

Studenten an solchen Universitäten<br />

als die Zukunft unseres<br />

Unternehmens.“<br />

Das Programm wendet sich an<br />

PraktikantInnen, StudentInnen<br />

und AbsolventInnen der Fachgebiete<br />

Elektronik, Energiesysteme,<br />

Funkkommunikation,<br />

Informatik, Materialwissenschaften,<br />

Photonik, Optronik und<br />

verwandter Fachgebiete.<br />

■ Keysight Technologies Inc.<br />

www.keysight.com<br />

Coax-Konfigurator erneuert<br />

Die Telegärtner Karl Gärtner<br />

GmbH hat seinen Konfigurator<br />

für Koaxkabel erweitert und<br />

erneuert. Das Tool zur Konfigurierung<br />

von über 400 Steckverbindern<br />

und Kabeltypen ist<br />

jetzt konsequent auf Benutzerfreundlichkeit<br />

ausgerichtet.<br />

Dazu wurde die Namensführung<br />

einheitlich strukturiert und<br />

die Unterscheidung zwischen<br />

Crimp-, Löt- und Klemm-Ausführungen<br />

geschärft. Neu aufgenommen<br />

sind 4.3-<strong>10</strong>-, Mini-HD-<br />

BNC- und HF-Semi-Flex-Kabel.<br />

„Wir haben unseren Coax-Konfigurator<br />

um einige Produkte<br />

erweitert und noch benutzerfreundlicher<br />

gemacht“, erzählt<br />

Alexei Ermak, Produktmanager<br />

Koax bei Telegärtner. Mit<br />

wenigen Klicks können Besucher<br />

ohne Login maßgeschneiderte<br />

HF-Kabelkonfigurationen<br />

einfach, schnell und unverbindlich<br />

erstellen. Schon nach wenigen<br />

Sekunden hat der Benutzer<br />

ein Datenblatt zur Verfügung,<br />

in dem alle wesentlichen Parameter<br />

enthalten sind. Zusätzlich<br />

erhält jede Konfiguration<br />

eine einzigartige Sachnummer.<br />

Die wird im Telegärtner-System<br />

gespeichert und identifiziert die<br />

Auswahl eindeutig. Während der<br />

Auswahl lassen sich jederzeit<br />

PDF-Datenblätter der ausgewählten<br />

Produkte ansehen und<br />

herunterladen.<br />

Wesentlich erleichtert wird die<br />

Suche nach einer passenden<br />

6 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

Aktuelles/Software<br />

Anwendungs-Framework für Massive MIMO zur<br />

schnelleren 5G-Prototypenerstellung<br />

Kabel-Steckverbinder-Kombination durch<br />

eine neue Nomenklatur. Die Namensführung<br />

ist klarer strukturiert und alphabetisch<br />

nach Anschlussart der Innen- und Außenkontaktierungen,<br />

Einbauart und sonstigen<br />

Eigenschaften angeordnet. Neu ist auch die<br />

bessere Unterscheidung zwischen Crimp-,<br />

Löt- und Klemm-Ausführungen. Neu in den<br />

2009 eingerichteten und häufig benutzten<br />

Konfigurator aufgenommen sind nun auch<br />

Komponenten wie Steckverbinder der Serien<br />

4.3-<strong>10</strong> aus dem Mobilfunkbereich und Mini<br />

HD-BNC für Broadcast-Anwendungen<br />

sowie neue Semi-Flex-Kabel vom Typ .85<br />

und .141 mit Kabelmantel.<br />

National Instruments stellte das weltweit<br />

erste MIMO Application Framework vor.<br />

Das auf LabVIEW basierende Referenzdesign<br />

stellt in Kombination mit SDR-<br />

Hardware (Software-Defined Radio)<br />

von NI eine umfassend dokumentierte,<br />

parametrisierte und rekonfigurierbare<br />

Bitübertragungsschicht bereit, mit der<br />

sich sowohl klassische MIMO- als auch<br />

Massive-MIMO-Prototypen (Multiple<br />

Input Multiple Output) erstellen lassen.<br />

Das MIMO Application Framework ermöglicht<br />

die Entwicklung von Algorithmen<br />

und die Evaluierung von benutzerspezifischem<br />

IP, sodass Anwender die<br />

mit der Realisierung von Multi-User-<br />

MIMO-Konfigurationen verbundenen<br />

praktischen Herausforderungen bewältigen<br />

können. Durch den Einsatz der<br />

Hardware-Plattformen NI USRP RIO<br />

und NI PXI lassen sich mit dem Framework<br />

ohne größeren Integrations- oder<br />

Designaufwand Systeme mit vier bis<br />

128 Antennen erstellen. Forschern steht<br />

mit dem Framework ein sofort einsatzbereites<br />

System für Experimente im Bereich<br />

„Massive MIMO“ zur Verfügung, in das<br />

sich eigene Signalverarbeitungsalgorithmen<br />

nahtlos und in wesentlich kürzerer<br />

Zeit als mit anderen Methoden integrieren<br />

lassen. Dadurch wird der gesamte<br />

Entwurfsprozess beschleunigt, um mit<br />

den rasanten Fortschritten in der 5G-Entwicklung<br />

Schritt zu halten bzw. diese<br />

voranzutreiben.<br />

Als Teilnehmer des RF/Communications<br />

Lead User Program von NI haben Forscher<br />

der Universität Bristol die flexible<br />

Prototyping-Plattform von NI bereits für<br />

ihre 5G-Forschungen eingesetzt. Wie vor<br />

Kurzem bekanntgegeben wurde, verzeichneten<br />

die Forscher dabei in Zusammenarbeit<br />

mit der Universität Lund in Schweden<br />

einen Weltrekord, indem sie eine 22-fache<br />

Steigerung der spektralen Effizienz aktueller<br />

4G-Netzwerke erzielten.<br />

„Die MIMO-Plattform von NI ist ein integraler<br />

Bestandteil unserer Forschungen<br />

im Bereich Massive MIMO“, so Professor<br />

Andrew Nix, Leiter der CSN Group<br />

und Dekan der Fakultät für Ingenieurswissenschaften<br />

an der Universität Bristol.<br />

„Das MIMO Application Framework von<br />

NI bietet uns nicht nur eine erstklassige<br />

Ausgangsbasis, dank der nahtlosen Interaktion<br />

zwischen Hard- und Software<br />

können wir unsere Entwürfe auch sehr<br />

schnell in reale Prototypen umsetzen. So<br />

waren wir in der Lage, den derzeitigen<br />

Weltrekord bei der spektralen Effizienz<br />

aufzustellen und damit das Potential von<br />

Massive MIMO für 5G nachzuweisen.“<br />

■ National Instruments Germany<br />

GmbH<br />

www.ni.com<br />

und Einkäufer am Bildschirm ganz gezielt<br />

die gewünschten Spezifikationen aus den<br />

möglichen Kombinationen von über 400<br />

Steckverbindern und mehr als 30 verschiedenen<br />

Koax-Kabeltypen zusammenstellen<br />

und gleich anfragen.<br />

■ Telegärtner Karl Gärtner GmbH<br />

www.telegaertner.com<br />

Neu: Fünf Jahre Garantie auf<br />

alle ViaLite-Produkte<br />

ViaLite (ppm) erweitert die Garantiezeit von<br />

drei auf fünf Jahre für die komplette Produktpalette.<br />

Dies ist ein Meilenstein in der<br />

Firmengeschichte von ViaLite und zeigt die<br />

Produktzuverlässigkeit sowie Qualität der<br />

Produkte. Für alle Modelle der ViaLite-Serie<br />

(RF-Over-Fiber Links, Support Module,<br />

Rackeinbauten und Aussengehäuse), die<br />

ab Juli <strong>2016</strong> geliefert werden, gilt die neue<br />

Fünf-Jahres-Garantie.<br />

Neue Speicheroszilloskope<br />

Typisch RIGOL:<br />

Price/Power, Best in Class<br />

4 Channel, 2 GS/sec<br />

Scope Line<br />

TECHNOLOGY<br />

DS4014E und DS4024E<br />

Speicheroszilloskope<br />

• <strong>10</strong>0 & 200 MHz Bandbreite, 14 Mpts<br />

Speicher pro Kanal<br />

• 4 analoge Kanäle, 2 GS/sec Abtastrate<br />

pro Kanal<br />

• 60.000 wfrm/sec Signalerfassungsrate<br />

• UltraVision, Record & Replay, Analyse von<br />

bis zu 127.000 Frames<br />

• 9“ WVGA-Display mit 256 Helligkeitsstufen<br />

• Optional Decode SPI, I2C, RS232, CAN<br />

und FlexRay in einem Bundle<br />

• Ultra Scope PC-Software (ohne Aufpreis)<br />

Kombinierbar mit den<br />

„Price/Power“ Arbiträr-<br />

Funktionsgeneratoren:<br />

DG4062, DG4<strong>10</strong>2, DG4162 und<br />

DG4202<br />

• 60/<strong>10</strong>0/160/200 MHz Bandbreite<br />

• 2 analoge Kanäle, 500 MS/sec, 14 Bit<br />

Auflösung<br />

• 130 integrierte Kurvenformen<br />

• Sinus, Rechteck, Dreieck, Puls, Rauschen,<br />

Harmonics, Arb.<br />

• Modulation: AM, FM, PM, ASK, FSK, PSK,<br />

BPSK, QPSK, 3FSK, OSK, PWM<br />

• 1 mVpp bis <strong>10</strong> Vpp max. 50 Ohm (typ)<br />

• Interface: USB, LAN, Opt. GPIB-Adapter<br />

Geblieben ist die beliebte Funktion der<br />

Wenden Sie sich an Ihren lokalen Rigol<br />

individuellen Beschriftungsmöglichkeit<br />

Partner für weitere Informationen!<br />

von Steckverbindern und Kabel. Benutzer<br />

Besuchen Sie uns unter: www.rigol.eu/sales<br />

können ihren eigenen Text aufdrucken lassen,<br />

zum Beispiel Projektbezeichnungen für<br />

bestimmte Aufträge. Neben den möglichen<br />

Steckverbinder-Kabel-Kombinationen lassen<br />

Sie finden uns in Halle A1, Stand 244<br />

sich, wie gewohnt, auch für die neuen<br />

Produkte Kabellängen und Kabelschutz ■ EMCO Elektronik GmbH<br />

auswählen. So können Entwickler, Planer www.emco-elektronik.de<br />

RIGOL Technologies EU GmbH<br />

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Titelstory<br />

Im richtigen Takt:<br />

Quarze und Oszillatoren fordern Spezialwissen<br />

Wegen seiner<br />

Komplexität gilt der<br />

Quarz als »Diva unter<br />

den Bauelementen« und<br />

ist daher nicht gerade<br />

des Entwicklers liebstes<br />

Kind. Die WDI AG<br />

hat sich als Distributor<br />

auf »Frequency<br />

Control Products«<br />

spezialisiert und<br />

bietet - neben einem<br />

breiten Herstellerund<br />

Produktportfolio<br />

- auch umfassenden<br />

FAE-Support, um<br />

den Entwickler bei<br />

der Auswahl des<br />

Frequenzgebers zu<br />

unterstützen.<br />

Niels Hagen<br />

Teamleiter FCP<br />

bei der WDI AG<br />

www.wdi.ag/de<br />

Worin bestehen die<br />

»Tücken« im Umgang<br />

mit Quarzen?<br />

Niels Hagen: Die Crux ist –<br />

mit Verlaub gesagt –, dass sich<br />

Entwickler typischerweise nur<br />

oberflächlich mit dem Quarz<br />

beschäftigen und oft keine ausreichenden<br />

Kenntnisse haben,<br />

wie man einen Quarz spezifiziert.<br />

Bekanntlich benötigen viele<br />

Anwendungen einen Frequenzgeber,<br />

das Hintergrundwissen<br />

dazu ist aber oft nicht gegeben.<br />

Auch der IC-Hersteller hilft hier<br />

meistens nicht weiter. Oft ist<br />

nicht angegeben, welchen Quarz<br />

z.B. der verwendete Controller<br />

benötigt. Dabei sind viele verschiedene<br />

Parameter zu definieren,<br />

um am Ende, das optimale<br />

frequenzgebende Bauteil nach<br />

Kosten und Leistung herauszufiltern.<br />

Unserer Erfahrung<br />

nach wird der Quarz meistens<br />

erst dann ausgesucht, wenn die<br />

restliche Schaltung schon fertig<br />

entwickelt ist. Daher steht auch<br />

oft nur noch ein bestimmter<br />

Platz für den Quarz zur Verfügung,<br />

was die Auswahl zusätzlich<br />

erschwert. Dieses »Basteln<br />

zum Erfolg « klappt aber oft<br />

nicht und führt unter anderem<br />

dazu, dass der Quarz in der<br />

Anwendung nicht zuverlässig<br />

funktioniert – sehr zum Frust<br />

des Anwenders. Hinzu kommt,<br />

dass auch der Markt Fallstricke<br />

birgt, mit denen der Entwickler<br />

zu kämpfen hat.<br />

Was meinen Sie damit?<br />

Der Markt ist sehr differenziert,<br />

um nicht zu sagen undurchsichtig.<br />

Neben den »richtigen«<br />

Herstellern tummeln sich noch<br />

eine ganze Menge Anbieter auf<br />

dem Markt, die nicht selbst produzieren,<br />

aber den Anschein<br />

erwecken, als verfügten sie über<br />

eigene Produktion.<br />

Das ist für den unerfahrenen<br />

Entwickler auf den ersten Blick<br />

nicht ersichtlich und kann bisweilen<br />

zu Problemen führen,<br />

gerade wenn es um reproduzierbare<br />

Qualität und Langzeitverfügbarkeit<br />

geht. Wir hingegen<br />

vertreten als Distributor bzw.<br />

Repräsentant ausschließlich Hersteller,<br />

die selbst auch als solche<br />

auftreten, mit eigener Produktion<br />

und dem damit verbundenen<br />

technischen Know-how.<br />

Wir nennen dem Kunden »Ross<br />

und Reiter« und vermitteln bei<br />

Bedarf auch den Direktkontakt<br />

ins Werk, beispielsweise wenn<br />

es darum geht, komplexe technische<br />

Anforderungen zu lösen.<br />

Neben der klassischen Funktion<br />

als Distributor nimmt WDI für<br />

einige Hersteller überdies noch<br />

die Funktion des sog. Repräsentanten<br />

bei größeren Direktkunden<br />

ein. Auch hier erleichtert der<br />

Vor-Ort-Service, den WDI beim<br />

Kunden bietet, das Geschäft für<br />

alle Beteiligten. Auch Direktkunden<br />

nutzen unseren lokalen<br />

Support. Wir sprechen die<br />

gleiche Sprache und haben<br />

die gleiche Mentalität wie der<br />

Kunde. Außerdem kennen wir<br />

die internen Wege bei unseren<br />

Lieferanten. Damit sorgen wir<br />

für eine kurzfristige und korrekte<br />

Abwicklung sowie einen<br />

effizienten Dialog.<br />

Worauf ist bei der<br />

Herstellerauswahl<br />

eines Quarzes oder<br />

Oszillators zu achten?<br />

Jeder Hersteller hat bestimmte<br />

Kernkompetenzen. Nicht jeder<br />

8 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

Titelstory<br />

®<br />

Quarz eignet sich für jeden Controller und<br />

jede Applikation. Zusammen mit dem Kunden<br />

legen wir die erforderlichen Spezifikationen<br />

fest.<br />

Dazu zählen die Anforderungen des Controllers<br />

sowie natürlich auch der Preis,<br />

außerdem die unbedingt erforderlichen<br />

technischen Parameter wie z.B. Bauform,<br />

Frequenz, Arbeitstemperaturbereich, Frequenztoleranz,<br />

Frequenzstabilität, Lastkapazität<br />

und der maximal zu verkraftende<br />

ESR-Wert. Abhängig von diesen Angaben<br />

definieren wir dann zwei bis drei mögliche<br />

Produkte. Das Gesamtpaket muss stimmen.<br />

Nicht immer ist der kleinste und/oder teuerste<br />

Quarz auch der, welcher für die Schaltung<br />

am besten geeignet ist.<br />

Welche Unterstützung kann Ihr<br />

Unternehmen dem Entwickler<br />

bei der Produktauswahl geben?<br />

Mit 26 Herstellern bieten wir in Europa<br />

das umfassendste Lieferspektrum an Quarzen<br />

und Oszillatoren innerhalb der Bauelemente-Distribution.<br />

Damit genießen wir<br />

im Markt als Spezialdistributor schon eine<br />

Sonderstellung. Mit unserer Linecard können<br />

wir 90 Prozent aller Anfragen technologisch<br />

abdecken. WDI fokussiert nicht einen<br />

bestimmten Hersteller, sondern immer auf<br />

den Anwendungsfall. Wir kombinieren die<br />

Stärken eines jeden einzelnen Herstellers zu<br />

einem technisch stimmigen und kommerziell<br />

wettbewerbsfähigen Gesamtportfolio.<br />

Gleichzeitig kann für nahezu jedes Produkt<br />

mindestens eine baugleiche „Second-<br />

Source“ angeboten werden: ein zusätzlicher<br />

Vorteil für anspruchsvolle Kunden, denn so<br />

können die individuellen Stärken des jeweiligen<br />

Vertragsherstellers optimal genutzt<br />

werden. Neben der technischen Herausforderung<br />

ist der Entwickler allerdings auch mit<br />

kaufmännischen Problemen konfrontiert.<br />

Beispielsweise muss er eine kostengünstige<br />

Lösung finden, oder der Einkauf schreibt<br />

im Sinne des Second-Source-Gedankens<br />

eine Pflichtselektion von mindestens zwei<br />

baugleichen Alternativen vor. Daher erhält<br />

der Entwickler von uns unaufgefordert mehrere<br />

baugleiche Komponenten zur Auswahl.<br />

Hier kommt unseren Kunden unser breites<br />

Linien- und Produktspektrum zugute. Der<br />

Einkauf schätzt es, wenn er keine Insellösungen<br />

verschiedener Hersteller oder<br />

Anbieter präsentiert bekommt, sondern die<br />

Produkte aus erster und zweiter Quelle aus<br />

einer Hand erhalten kann.<br />

Überdies wird dadurch eine objektivere,<br />

herstellerunabhängigere Beratung und Produktauswahl<br />

gewährleistet.<br />

Wo sehen Sie den Mehrwert in<br />

Ihrer technischen Beratung?<br />

Unsere Kernkompetenz ist das elektronische<br />

Bauelement und die damit verbundene<br />

Beratung sowie Unterstützung des Kunden<br />

beim Design-In. Wir bieten unseren Kunden<br />

einen tatsächlichen Mehrwert, indem<br />

mit Expertise eine technische Lösung mit<br />

anspruchsvollen und innovativen Produkten<br />

herbeigeführt wird.<br />

Wir begleiten unsere Kunden während<br />

des gesamten Design-In-Prozesses über<br />

die Musterbestückung bis hin zur Serienproduktion.<br />

Wir verfügen nicht nur über<br />

ein versiertes Produktmarketing, sondern<br />

auch über FAEs, welche sich ausschließlich<br />

auf frequenzbestimmende Bauelemente<br />

fokussieren und über jahrelange Erfahrung<br />

in diesem speziellen Technologiesegment<br />

verfügen.<br />

Sie sind Spezialisten für diese Produkte<br />

und mit den unterschiedlichen Technologien<br />

von der Pike auf vertraut. Wir machen<br />

oft die Erfahrung, dass sich Fehler über<br />

Produktgenerationen fortsetzen, weil man<br />

nach der »Never-Touch-a-Running-System-<br />

Manier« den Quarz in der ursprünglichen<br />

Form belässt, während die restliche Schaltung<br />

schon längst mehrere Faceliftings<br />

erhalten hat. Hier setzen wir an und zeigen<br />

dem Kunden mögliche Alternativen auf,<br />

welche in den meisten Fällen nicht nur eine<br />

bessere Funktion herbeiführen, sondern<br />

auch noch erhebliche Kosteneinsparungen<br />

mit sich bringen.<br />

Quarzfinder zur Produktauswahl<br />

WDI bietet mit seinem Quarzfinder<br />

(www.quarzfinder.de) ein nützliches<br />

Online-Suchwerkzeug. Auf einen<br />

Blick erhält der Interessent sämtliche<br />

bei WDI erhältlichen Frequenzgeber,<br />

aufgelistet nach Spezifikationen.<br />

Erleichtert wird die Produktsuche<br />

zusätzlich um die Recherchefunktion<br />

»Cross-Reference«. In dem Pull-<br />

Down-Menü »Competitor Cross Reference«<br />

kann der Benutzer anhand des<br />

Herstellers bzw. Anbieters oder der ihm<br />

bekannten Teilenummer recherchieren.<br />

Er erhält daraufhin eine Übersicht mit<br />

den bei WDI verfügbaren baugleichen<br />

Alternativen.<br />

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9<br />

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EMV<br />

Elektromagnetische Feldstärkesimulation<br />

mit MEFiSTo-2D Classic<br />

Simulation der Felder eines zweikanaligen Kompensationsstromsensors, Teil 1<br />

Bild 1: Aufbau des Simulationsmodells unter MEFiSTo-2D Classic<br />

schen Antriebsstrang erheblich<br />

größer. In elektrisch angetriebenen<br />

Kraftfahrzeugen kommen<br />

Batterien mit Nennspannungen<br />

von 400 V und mehr zum Einsatz.<br />

Abhängig von der Art des<br />

Antriebs werden der Batterie<br />

Ströme von mehreren <strong>10</strong>0 A entnommen.<br />

Dabei entstehen starke<br />

Magnetfelder um die Leitungen<br />

des Hochvoltbordnetzes herum,<br />

welche die Bordelektronik empfindlich<br />

stören können [1]. Der<br />

Motor in einem Elektrofahrzeug<br />

wird mit einer dreiphasigen<br />

Wechselspannung betrieben. Um<br />

die Gleichspannung der Hochvoltbatterie<br />

in eine Dreiphasenwechselspannung<br />

umzuwandeln,<br />

kommt ein Frequenzumrichter<br />

zum Einsatz.<br />

Christian Hübner,<br />

Frank Gräbner,<br />

Ass.Prof.(BG) Dr.-Ing.<br />

IMG Electronic & Power<br />

Systems GmbH<br />

www.img-nordhausen.de<br />

Abstract<br />

In der Elektromobilität kommt<br />

der elektromagnetischen Verträglichkeit<br />

eine wesentliche<br />

Bedeutung zu, weil die dort verwendeten<br />

elektronischen Komponenten<br />

hohen elektromagnetischen<br />

Einflüssen ausgesetzt sind.<br />

Damit die empfindlichen elektronischen<br />

Komponenten fehlerfrei<br />

arbeiten können, müssen bei der<br />

Konstruktion von Elektroautos<br />

von Anfang an Aspekte der elektromagnetischen<br />

Verträglichkeit<br />

berücksichtigt werden. Aus diesem<br />

Grund wurde mit Hilfe eines<br />

zweidimensionalen Feldsimulationsprogrammes<br />

untersucht, wo<br />

sich der beste Einbauort für einen<br />

Stromsensor in einem Elektrofahrzeug<br />

befindet.<br />

Dazu wurde ein Modell eines<br />

Elelektrofahrzeuges erstellt,<br />

mit welchem die elektromagnetischen<br />

Einflüsse auf unterschiedliche<br />

Einbauorte sowie<br />

verschiedene Gehäuseformen<br />

des Stromsensors simuliert wurden.<br />

Auf diese Weise konnte eine<br />

Vielzahl von Simulationsergebnissen<br />

gewonnen werden, von<br />

denen nur einige dargestellt worden<br />

sind. Bei der Auswertung der<br />

Ergebnisse zeigte sich, dass die<br />

anfänglich aufgestellte These,<br />

dass der Stromsensor räumlich<br />

möglichst weit entfernt von einer<br />

potenziellen Störquelle angebracht<br />

sein muss um geringen<br />

elektromagnetischen Störeinflüssen<br />

ausgesetzt zu sein, nicht<br />

zutraf. In einer abschließenden<br />

Betrachtung wurden Schwierigkeiten<br />

bei der Modellerzeugung<br />

und Schwächen der Simulationssoftware<br />

diskutiert.<br />

Einleitung<br />

Das Ziel der vorliegenden Untersuchung<br />

bestand darin, den optimalen<br />

Einbauort eines Stromsensors<br />

in ein Elektrofahrzeug,<br />

unter den Gesichtspunkten der<br />

elektromagnetischen Verträglichkeit,<br />

herauszufinden. Um<br />

eine hohe Störfestigkeit und<br />

damit verbunden eine große<br />

Messgenauigkeit des Stromsensors<br />

zu erreichen, müssen elektromagnetische<br />

Störeinflüsse<br />

nach Möglichkeit gering gehalten<br />

werden. Im Gegensatz zu<br />

dem durch einen Verbrennungsmotor<br />

angetriebenen herkömmlichen<br />

Kraftfahrzeug, ist das elektromagnetische<br />

Störpotenzial in<br />

Fahrzeugen mit einem elektri-<br />

Damit der Frequenzumrichter<br />

eine möglichst sinusförmige<br />

Ausgangsspannung bei gleichzeitig<br />

kleinen Glättungsspulen<br />

liefert, sind hohe Schaltfrequenzen<br />

von über <strong>10</strong> kHz notwendig.<br />

Gleichzeitig soll der Wirkungsgrad<br />

des elektrischen Antriebs<br />

groß sein, um eine hohe Reichweite<br />

des Elektrofahrzeugs zu<br />

erzielen. Dazu muss die Verlustleistung<br />

des Frequenz umrichters<br />

gering gehalten werden. Dies<br />

wird mit möglichst kurzen<br />

Schaltzeiten der Leistungshalbleiterbauelemente<br />

im Frequenzumrichter<br />

erreicht. Dabei entstehen<br />

aber steile Schaltflanken, die<br />

sich aus hochfrequenten Spektralanteilen<br />

zusammensetzen.<br />

Diese werden bei einer entsprechenden<br />

Leitungslänge sowie<br />

ungenügender Schirmung als<br />

elektromagnetische Felder von<br />

den Hochvoltkabeln abgestrahlt<br />

oder breiten sich als Transienten<br />

leitungsgebunden aus [2].<br />

Eine weitere Störquelle im Elektrokraftfahrzeug<br />

ist der DC/DC-<br />

Wandler, der das Hochvoltbordnetz<br />

mit dem 12-V-Bordnetz<br />

verbindet und nach dem gleichen<br />

Prinzip wie der Frequenzumrichter<br />

arbeitet. Des Weiteren<br />

<strong>10</strong> hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

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EMV<br />

stellt das Batteriemanagementsystem<br />

eines Elektrofahrzeugs<br />

eine emissions- als auch immunitätskritische<br />

Baugruppe dar.<br />

Batteriemanagementsysteme<br />

sind über den CAN-Bus mit<br />

anderen elektronischen Baugruppen<br />

verbunden, um beispielsweise<br />

den Ladevorgang<br />

zu steuern. Die dafür notwendige<br />

hohe Rechenleistung wird<br />

mittels FPGAs oder ASICs realisiert.<br />

Da diese Schaltkreise mit<br />

hohen Taktfrequenzen arbeiten,<br />

stellen sie eine potenzielle Störquelle<br />

dar.<br />

Das Batteriemanagementsystem<br />

enthält ebenso Leistungselektronikkomponenten,<br />

welche die<br />

hohen Ströme beim Aufladevorgang<br />

und Entladen steuern<br />

[3]. Aus diesen Gründen wird<br />

ersichtlich, dass ein Stromsensor<br />

in einem Elektrofahrzeug<br />

in ein leistungselektronisches<br />

Umfeld eingebunden und somit<br />

elektromagnetischen Störeinflüssen<br />

ausgesetzt ist. Um Vorhersagen<br />

über einen geeigneten<br />

Einbauort treffen zu können,<br />

wurde mit dem Simulationsprogramm<br />

MEFiSTo-2D Classic<br />

ein Modell eines existierenden<br />

Elektrofahrzeugs erstellt und<br />

der Einfluss eines elektrischen<br />

Feldes auf den Stromsensor an<br />

unterschiedlichen Positionen mit<br />

verschiedenen Gehäuseformen<br />

und verschiedenen Leitungslängen<br />

simuliert.<br />

Die Simulation elektromagnetischer<br />

Felder<br />

als Hilfsmittel zur<br />

Vorhersage und<br />

Vermeidung von<br />

EMV-Problemen<br />

Bei der computerunterstützten<br />

Entwicklung neuer technischer<br />

Produkte ist eine Simulation<br />

von mechanischen, thermischen,<br />

strömungsmechanischen und<br />

elektromagnetischen Erscheinungen<br />

zu einem unverzichtbaren<br />

Werkzeug geworden.<br />

Der Simulation geht dabei die<br />

möglichst wirklichkeitsnahe<br />

Abbildung des zu simulierenden<br />

Systems, der Baugruppe oder<br />

des Bauelements, voraus. Für<br />

eine EMV-Simulation bedeutet<br />

das, dass die Eigenschaften und<br />

die Anordnung von Störquellen,<br />

Übertragungsstrecken und<br />

Störsenken durch das Modell<br />

so genau wie möglich erfasst<br />

werden müssen [4]. Mit Hilfe<br />

von entwicklungsbegleitenden<br />

EMV-Simulationen ab der ersten<br />

Entwicklungsphase ist es möglich,<br />

frühzeitig EMV-Probleme<br />

aufzudecken und Konzepte zur<br />

Vermeidung dieser in die Entwicklungsarbeit<br />

einzubinden.<br />

Dadurch wird ein aufwendiges<br />

und mitunter teures Beheben von<br />

EMV-Problemen am fertigen<br />

Produkt vermieden [5]. Ein weiterer<br />

Vorteil von EMV-Simulationen<br />

ist die Möglichkeit, Aussagen<br />

über elektromagnetische<br />

Feldgrößen zu machen, die sonst<br />

für Messungen nicht oder nur<br />

schwer zugänglich sind. Auch<br />

werden durch eine Simulation<br />

die Systemeigenschaften nicht<br />

verändert.<br />

Die Simulation von EMV-Problemen<br />

weist einige Unterschiede<br />

im Vergleich zur Simulation<br />

von herkömmlichen Hochfrequenzthemen<br />

auf. Während<br />

bei Simulationen in der Hochfrequenztechnik<br />

der betrachtete<br />

Frequenzbereich dem des<br />

Nutzsignals entspricht, ist bei<br />

typischen EMV-Problemen der<br />

betrachtete Frequenzbereich weit<br />

größer als der des Nutzsignals.<br />

Sind die Abmessungen der<br />

betrachteten Strukturen kleiner<br />

als die Wellenlänge, können die<br />

Koppelmechanismen, bestehend<br />

aus galvanischer-, kapazitiverund<br />

induktiver- Kopplung, durch<br />

Ersatzschaltbilder mit konzentrierten<br />

Bauelementen modelliert<br />

werden. Bei höheren Frequenzen,<br />

wenn also die Wellenlänge<br />

kleiner als die Abmessungen<br />

der betrachteten Strukturen ist,<br />

muss das elektromagnetische<br />

Feld betrachtet werden. Das Verhalten<br />

von elektromagnetischen<br />

Feldern wird vollständig durch<br />

die Maxwellschen- Gleichungen<br />

beschrieben. Um das Verhalten<br />

von elektromagnetischen Feldern<br />

simulieren zu können, müssen<br />

die Maxwellschen-Gleichungen<br />

gelöst werden [6]. Dabei<br />

haben sich numerische Feldberechnungsverfahren<br />

bewährt.<br />

Zu diesen numerischen Feldberechnungsverfahren<br />

zählen die<br />

Bild 2: Pulsweitenmoduliertes Signal mit überlagertem CAN-Bus<br />

Signal<br />

Finite-Elemente-Methode, die<br />

Finite-Differenzen Methode,<br />

die Randelementmethode sowie<br />

die Transmission-Line-Matrix-<br />

Methode.<br />

Die numerischen Berechnungsverfahren<br />

sind allgemein gültig<br />

und lassen einen hohen Freiraum<br />

in der Anwendung bezogen<br />

auf Strukturen und Materialeigenschaften<br />

zu. Jedoch<br />

unterscheiden sich die numerischen<br />

Lösungsverfahren in ihrer<br />

Eignung bei der Bearbeitung<br />

von bestimmten Problemstellungen.<br />

Die Finite-Elemente-<br />

Methode kann zur Lösung<br />

von geschlossenen Problem -<br />

be reichen mit einer beliebigen<br />

Geometrie und beliebigen<br />

Materialeigenschaften verwendet<br />

werden.<br />

Mit der Finite-Differenzen-<br />

Methode können ebenfalls<br />

geschlossene Problembereiche<br />

mit beliebigen Materialeigenschaften<br />

bearbeitet werden. Sie<br />

ist jedoch nicht für alle geometrischen<br />

Strukturen geeignet. Die<br />

Randelementmethode kann auf<br />

einen offenen Problembereich<br />

angewendet werden. Mit ihr<br />

können die Ränder von beliebigen<br />

Geometrien erfasst werden.<br />

Allerdings ist diese Methode bei<br />

nichtlinearen Materialeigenschaften<br />

ungeeignet [5]. Das<br />

Simulationsprogramm, welches<br />

zur Bearbeitung der Ausgangsproblematik<br />

zum Einsatz kam,<br />

verwendete die Transmission-<br />

Line-Matrix-Methode.<br />

Das Feldsimulationsprogramm<br />

MEFiSTo-2D<br />

Classic<br />

Mit dem Programm MEFiSTo-<br />

2D Classic können elektromagnetische<br />

Felder in zweidimensionalen<br />

Strukturen simuliert<br />

werden. Da oftmals räumliche<br />

elektromagnetische Sachverhalte<br />

auch vereinfacht durch zweidimensionale<br />

Strukturen noch<br />

gut abgebildet werden können,<br />

eignete sich der Simulator bei<br />

der Bearbeitung der Problemstellung.<br />

Zusätzlich können mit<br />

dem Programm die drei Komponenten<br />

eines elektromagnetischen<br />

Skalarfeldes in einer<br />

dynamischen dreidimensionalen<br />

Animation dargestellt werden.<br />

Wie oben erwähnt, arbeitet der<br />

Simulator nach der Transmission-Line-Matrix-Methode<br />

im<br />

Zeitbereich. Dazu wird das zu<br />

simulierende Gebiet in ein Netzwerk<br />

aus TEM-Wellenleitern<br />

(engl. Transmissionlines) unterteilt.<br />

Bei TEM-Wellen stehen die<br />

Feldkomponenten senkrecht zur<br />

Ausbreitungsrichtung der Wellen,<br />

im Gegensatz zu Longitudinalwellen.<br />

Die TEM-Wellenleiter<br />

sind mit ihren Eingangstoren<br />

zu einem TLM-Knoten, auch<br />

TLM-Zelle genannt, miteinander<br />

verbunden. Das so entstandene<br />

Netzwerk kann durch verschiedene<br />

Standardwellenformen<br />

wie zum Beispiel Dirac-Impuls,<br />

Sinus, Gauss-Impuls oder raisedcosine<br />

sowie durch vom Nutzer<br />

erzeugte Signale angeregt werden.<br />

Die Impulse werden an<br />

der Knotenmitte gestreut und<br />

12 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

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gelangen zurück über die Eingangstore<br />

in benachbarte Zellen,<br />

von deren Knotenmitte sie<br />

wiederum gestreut werden. Die<br />

Impulsantwort des Systems wird<br />

im Zeitbereich als auch im Frequenzbereich<br />

als Fouriertransformierte,<br />

nach Realteil und<br />

Imaginärteil getrennt, angegeben.<br />

Die Impulse entsprechen<br />

den Wellenamplituden und werden<br />

zur Darstellung der elektromagnetischen<br />

Feldkomponenten<br />

verwendet [7].<br />

Bild 3: Vollständige Anordnung der Messproben im Simulationsmodell<br />

Einbauort eines Strommesssensors<br />

in einem<br />

Elektrofahrzeug<br />

Der genauen Messung der<br />

Stromstärke auf der Verbraucherseite<br />

einer Hochvoltbatterie<br />

in einem Elektrofahrzeug fällt<br />

eine große Bedeutung zu. Von<br />

den spezifischen Eigenschaften<br />

eines Strommesssensors, wie<br />

dem verwendeten Messverfahren,<br />

dem Innenwiderstand,<br />

der Genauigkeit der Referenzspannungsquelle<br />

des Analog-<br />

Digital-Wandlers abgesehen,<br />

beeinflussen elektromagnetische<br />

Störeffekte die Genauigkeit<br />

der Messung. Da gerade in<br />

Elektrofahrzeugen, trotz Schirmungs-<br />

und Filterungsmaßnahmen,<br />

ein großes Potenzial für<br />

elektromagnetische Störstrahlung<br />

vorhanden ist, muss der<br />

Einfluss von Störfeldern auf<br />

einen empfindlichen Stromsensor<br />

möglichst gering gehalten<br />

werden. Dies scheint am ehesten<br />

dann gewährleistet zu sein,<br />

wenn sich der Stromsensor,<br />

räumlich gesehen, weit entfernt<br />

von einer potenziellen Störquelle<br />

befindet. Das bedeutet, dass der<br />

Stromsensor in räumlicher Distanz<br />

zu den Komponenten der<br />

Leistungselektronik und ihren<br />

Verbindungsleitungen, also nah<br />

an der Hochvoltbatterie, eingebaut<br />

wird. Die Gültigkeit dieser<br />

These wurde anhand der durch<br />

Simulation gewonnenen Ergebnisse<br />

überprüft.<br />

Erstellung eines<br />

Simulationsmodells<br />

Ausgehend von einem Opel<br />

Corsa, der auf einen reinen<br />

elektrischen Antrieb umgerüstet<br />

wurde, erfolgte die Modellierung<br />

in MEFiSTo-2D Classic.<br />

Dazu wurde ein grundlegendes<br />

Modell erstellt, auf dem wiederum<br />

verschiedene Varianten aufbauen.<br />

Auf diese Weise wurde<br />

eine Vielzahl von Simulationsergebnissen<br />

gewonnen, die als<br />

Grundlage bei der Entscheidungsfindung<br />

für den optimalen<br />

Einbauort des Stromsensors aus<br />

Sicht der elektromagnetischen<br />

Verträglichkeit dienen.<br />

Die Umsetzung des<br />

Fahrzeugaufbaus<br />

Da das verwendete Feldsimulationsprogramm<br />

im zweidimensionalen<br />

Raum arbeitet, konnte<br />

von dem vorhandenen E-Corsa<br />

Fahrzeug nur ein schematischer<br />

Grundaufbau angefertigt werden,<br />

der in Bild 1 zu sehen ist. Darin<br />

sind nur die wesentlichen Komponenten<br />

eines Elektrofahrzeugs<br />

enthalten.<br />

Die Komponenten Elektromotor,<br />

Frequenzumrichter, DC/<br />

DC-Spannungswandler und<br />

Hochvoltbatterie wurden durch<br />

ideal magnetisch leitende Wände<br />

in Bild 1 blau dargestellt. Da<br />

diese Komponenten von einem<br />

metallischen Gehäuse umgeben<br />

sind, konnte so ihre Beeinflussung<br />

durch das elektromagnetische<br />

Feld am besten angenähert<br />

werden. Zudem hat das Metallgehäuse<br />

dieser potenziellen<br />

Störquellen eine abschirmende<br />

Wirkung. Auch diese konnte<br />

durch die magnetischen Wände<br />

nachgebildet werden. Die elektrischen<br />

Leitungen zwischen<br />

Hochvoltbatterie, Frequenzumrichter,<br />

Elektromotor und DC/<br />

DC Wandler, in Bild 1 grünweiß<br />

dargestellt, wurden durch<br />

Quellregionen nachgebildet. Sie<br />

stellen damit die Störquellen in<br />

der EMV-Simulation dar. Der<br />

Aufbau der Hochvoltkabel im<br />

Simulationsmodell knüpft an<br />

eine Projektarbeit an, die sich mit<br />

der Schirmdämpfung von Isolationsmaterialien<br />

beschäftigte<br />

und ebenfalls mit MEFiSTo-<br />

2D Classic simuliert wurde [8].<br />

Die durchgehenden schwarzen<br />

Linien sind sogenannte Interface-Wände.<br />

Sie haben im Simulationsprogramm<br />

MEFiSTo-2D<br />

Classic die Eigenschaft eines<br />

idealen Transformators. Das<br />

heißt, dass die Eigenschaften<br />

der Interface-Wand so gewählt<br />

werden können, dass eine auf die<br />

Wand auftreffende Welle entweder<br />

verstärkt oder abgeschwächt<br />

wird. Im Modell schwächen die<br />

Interface-Wände die ausgesendeten<br />

Wellen der Quellregionen<br />

zur anderen Seite hin ab.<br />

Die kurzen grünen Linien, welche<br />

um die schwarzen Interface-<br />

Wände angeordnet sind, stellen<br />

Reflexionswände dar. Sie können<br />

auftreffende Wellen unterschiedlich<br />

stark reflektieren oder<br />

absorbieren. Im Modell wurde<br />

ein Reflexionsfaktor gewählt, der<br />

knapp unter eins liegt. Dadurch<br />

werden auftreffende Wellen fast<br />

vollständig reflektiert. Auf diese<br />

Weise pendeln die Wellen zwischen<br />

den gegenüberliegenden<br />

Reflexionswänden hin und her<br />

und können teilweise an den<br />

Lücken zwischen den Reflexionswänden<br />

austreten. Mit dem<br />

Einsatz von Reflexionswänden<br />

als schwach absorbierende<br />

Schicht konnte die Abschwächung<br />

durch die Interface-<br />

Wände so gewählt werden, dass<br />

noch ein Teil der von den Quellregionen<br />

ausgesendeten Wellen<br />

in die Umgebung abgestrahlt<br />

wird. Durch die parallele sowie<br />

nicht durchgängige Anordnung<br />

der Reflexionswände um die<br />

Quellenregionen herum, bilden<br />

sich bei bestimmten Leitungslängen<br />

Stehwellen aus. So lassen<br />

sich in mehreren Modellen mit<br />

unterschiedlichen Leitungslängen<br />

die Umgebungsbedingungen<br />

für den Stromsensor variieren.<br />

Die relative Permittivität der<br />

Simulationsumgebung wurde<br />

auf eins festgelegt. Sie weicht<br />

damit nur geringfügig von der<br />

relativen Permittivität der Luft<br />

ab und gibt somit gut die realen<br />

Bedingungen im E-Corsa Fahrzeug<br />

wieder.<br />

Fortsetzung folgt<br />

Autor:<br />

Christian Hübner wurde 1981 in<br />

Jena geboren..Nach der Berufsausbildung<br />

zum Kommunikationselektroniker<br />

war er mehrere<br />

Jahre angestellt bei der Funkwerk<br />

AG in Kölleda. Danach folgte die<br />

Erlangung der Allgemeinen Hochschulreife<br />

am Thüringenkolleg in<br />

Weimar mit anschließendem Studium<br />

der Informationstechnik an<br />

der Hochschule Schmalkalden.<br />

Der Fachartikel entstand während<br />

eines Praktikums bei der<br />

IMG Nordhausen..Der Betreuer<br />

dort war Herr Prof. Gräbner.<br />

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EMV<br />

EMV-Prüfungen auf Störaussendungen<br />

Gute EMV bedeutet<br />

nicht nur hohe<br />

Störfestigkeit,<br />

sondern auch geringe<br />

Störemissionen. Unsere<br />

Beitrag verschafft<br />

diesbezüglich<br />

den Überblick<br />

mit Schwerpunkt<br />

HF-technische Aspekte.<br />

Die europaweit gültige Vorgabe<br />

für die EMV ist im Elektromagnetisches<br />

Verträglichkeitsgesetz<br />

(EMVG) definiert. Die Standards<br />

für die EMV gelten in Bezug<br />

auf die Emission als auch auf<br />

die Immunität, und zwar für den<br />

häuslichen sowie den kommerziellen<br />

Bereich. Stets ist auch<br />

zwischen gestrahlten und geleiteten<br />

Emissionen zu unterscheiden<br />

(s. Tabelle).<br />

DIN EN 55011<br />

Emissionstyp Parameter Störungsort Norm<br />

gestrahlt Störfeldstärke ISM-Geräte DIN EN 55011<br />

gestrahlt Störfeldstärke IT-Geräte DIN EN 55022<br />

geleitet Störspannung ISM-Geräte DIN EN 55011<br />

geleitet Störspannung IT-Geräte DIN EN 55022<br />

geleitet Störleistung u.a..Haushaltsgeräte<br />

DIN EN 55014<br />

Oberwellen,.<br />

Flicker<br />

u.a..<br />

Störspannung<br />

Versorgungsnetze<br />

DIN EN 6<strong>10</strong>00-3<br />

Überblick über die Emissionsarten<br />

Diese Norm regelt die Grenzwerte<br />

und die Messverfahren<br />

für Funkstörungen von industriellen,<br />

wissenschaftlichen und<br />

medizinischen Hochfrequenzgeräten<br />

(DIN EN 55011 VDE<br />

0875-11:2011-04, Industrielle,<br />

wissenschaftliche und medizinische<br />

Geräte, Funkstörungen –<br />

Grenzwerte und Messverfahren).<br />

Sie entspricht der Internationalen<br />

Norm IEC/CISPR 11:2009<br />

und ihre Änderung 1:20<strong>10</strong> mit<br />

gemeinsamen europäischen<br />

Abänderungen. Sie gilt auch für<br />

ISM-HF-Anwendungen im Frequenzbereich<br />

von 150 kHz bis<br />

400 GHz. Gegenüber der vorhergehenden<br />

Ausgabe der Norm<br />

wurden Festlegungen zur Messung<br />

von Kleingeräten in einer<br />

geringeren Messentfernung als<br />

<strong>10</strong> m eingeführt. Hierzu wurde<br />

u.a. das bisherige an der Geräteklasse<br />

orientierte Kriterium<br />

durch ein an der Gerätegröße<br />

orientiertes Kriterium ersetzt.<br />

DIN EN 55022<br />

Die DIN EN 55022:2011-12,<br />

VDE 0878-22:2011-12 hat den<br />

Titel „Einrichtungen der Informationstechnik<br />

- Funkstöreigenschaften<br />

- Grenzwerte und Messverfahren“.<br />

In den Standards EN<br />

55022 (sowie EN 60555) sind<br />

die Emissionen für Geräte als<br />

auch von Kabeln beschrieben,<br />

die zum Betrieb der Geräte erforderlich<br />

sind. Den Nachweis über<br />

die Einhaltung der Europanorm<br />

für die Störstrahlung (EN 55022)<br />

erfolgt durch die Zertifizierung<br />

mit dem CE-Zeichen.<br />

In EN 55022 (DIN VDE 0878<br />

Teil 3/11.89) werden die Grenzwerte<br />

und Messverfahren für<br />

Funkstörungen von informationstechnischen<br />

Einrichtungen<br />

(ITE) behandelt. Für<br />

ein Gesamtsystem aus passiven<br />

und aktiven Komponenten sind<br />

Emissionsgrenzwerte festgelegt:<br />

Funkstörspannungen am Netzanschluss<br />

von 150 kHz bis 30<br />

MHz (auf Leitungen gemessen)<br />

und elektrische Störfeldstärke<br />

im Bereich von 30 bis 6000<br />

MHz (im Abstand von 3, <strong>10</strong> und<br />

30 m gemessen). Ab Ausgabe<br />

vom Oktober 20<strong>10</strong> werden der<br />

Messaufbau und die Messmethoden<br />

bis 6 GHz beschrieben.<br />

Die Norm unterscheidet zwei<br />

Klassen:<br />

- Klasse A für kommerzielle<br />

Betriebe und Umgebungen unter<br />

Verwendung eines Schutzabstands<br />

von 30 m<br />

- Klasse B für Geräte und Einrichtungen,<br />

für die es keine Verkaufsbeschränkungen<br />

gibt.<br />

In DIN VDE 878 Teil 30 werden<br />

zusätzlich zur EN 55022 die<br />

Grenzwerte der magnetischen<br />

Feldstärke im Bereich 1 kHz<br />

bis 30 MHz sowie die Funkstörspannungen<br />

auf Datenleitungen<br />

festgelegt.<br />

Die deutsche Fassung der EN<br />

55022:20<strong>10</strong> übernimmt die Internationale<br />

Norm CISPR 22:2008<br />

mit gemeinsamen europäischen<br />

Abänderungen. Sie legt Grenzwerte<br />

der Störspannung beziehungsweise<br />

des Störstroms<br />

sowie der Störfeldstärke und<br />

die zugehörigen Messverfahren<br />

sowie das statistische Auswertungsverfahren<br />

bei Geräten aus<br />

der Serienfertigung fest. Änderungen<br />

gegenüber der vorhergehenden<br />

Norm betreffen das<br />

nicht-invasive Messverfahren<br />

(ohne Leitungsauftrennung) für<br />

TK-Anschlüsse.<br />

DIN EN 55014<br />

Die Norm DIN EN 55014-1,<br />

VDE 0875-14-1:2012-05 betrifft<br />

„Elektromagnetische Verträglichkeit<br />

– Anforderungen an<br />

Haushaltgeräte, Elektrowerkzeuge<br />

und ähnliche Elektrogeräte“<br />

mit Teil 1: Störaussendung<br />

(DIN EN 55014-2, VDE<br />

0875-14-2:<strong>2016</strong>-01 Teil 2: Störfestigkeit<br />

– Produktfamiliennorm).<br />

Diese Norm enthält die<br />

Deutsche Fassung der Europäischen<br />

Norm EN 55014-1:2006<br />

+ A1:2009 + A2:2011 und ist<br />

identisch mit der Internationalen<br />

Norm CISPR 14-1:2005<br />

und ihre Änderung 1:2008 und<br />

Änderung 2:2011. Sie gilt für die<br />

Begrenzung der hochfrequenten<br />

Störaussendung sowohl für kontinuierliche<br />

als auch diskontinuierliche<br />

Störgrößen. Hierfür<br />

werden die Grenzwerte für die<br />

Störspannung, die Störleistung<br />

und die Störfeldstärke festgelegt<br />

und zugehörigen Messverfahren<br />

und Betriebsbedingungen beim<br />

Messen der einzelnen unterschiedlichen<br />

Geräten spezifiziert.<br />

Ferner werden Festlegungen zur<br />

statistischen Auswertung der<br />

Messungen von Geräten aus der<br />

Serienfertigung und zur Berück-<br />

16 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

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Agilents Electronic Measurement Group heißt jetzt Keysight Technologies.

EMV<br />

Bild 1: Messaufbau mit einem Absorberraum<br />

sichtigung der Messunsicherheit<br />

getroffen.<br />

Diese Norm enthält die Deutsche<br />

Fassung der Europäischen<br />

Norm EN 55014-2:2015 und ist<br />

identisch mit der Internationalen<br />

Norm CISPR 14-2:2015. Sie<br />

deckt Anforderungen an die Störfestigkeit<br />

im Frequenz bereich<br />

DC bis 400 GHz ab. Hierzu<br />

werden die in den Anwendungsbereich<br />

dieser Norm fallenden<br />

Geräte in vier Kategorien eingeteilt,<br />

wobei es von der Einteilung<br />

abhängt, ob beziehungsweise in<br />

welchem Umfang Störfestigkeitsprüfungen<br />

durchzuführen<br />

sind. Die entsprechenden Prüfstörgrößen,<br />

Bewertungskriterien<br />

für das Betriebsverhalten, die<br />

Anwendbarkeit der Prüfungen,<br />

die Betriebsbedingungen während<br />

der Prüfungen und die<br />

Ermittlung der Konformität mit<br />

dieser Norm werden in dieser<br />

Norm fest. Der neugeschaffene<br />

Anhang A enthält zusätzlich ein<br />

Leitfaden für die Auswahl von<br />

Funktionsbeeinträchtigungen,<br />

die als akzeptabel angesehen<br />

werden können.<br />

Hilfreich ist zudem der Norm-<br />

Entwurf E DIN EN 55016-1-3/<br />

A1 VDE 0876-16-1-3/A1:<strong>2016</strong>-<br />

03 „Anforderungen an Geräte<br />

und Einrichtungen sowie Festlegung<br />

der Verfahren zur Messung<br />

der hochfrequenten Störaussendung<br />

(Funkstörungen) und Störfestigkeit“,<br />

Teil 1-3: Geräte und<br />

Einrichtungen zur Messung der<br />

hochfrequenten Störaussendung<br />

(Funkstörungen) und Störfestigkeit<br />

– Zusatz-/Hilfseinrichtungen<br />

– Störleistungsmessung. Dieser<br />

Norm-Entwurf enthält die Deutsche<br />

Fassung des Europäischen<br />

Norm-Entwurfs EN 55016-1-<br />

3:2006/FprA1:2015 und ist identisch<br />

mit dem Entwurf der Änderung<br />

1 der Internationalen Norm<br />

CISPR 16-1-3:2004. Er sieht vor,<br />

das Referenzgeräte-Kalibrierverfahren<br />

für Absorberzangen aus<br />

der Norm zu streichen und die<br />

verbleibenden Verfahren zu verbessern.<br />

Definiert werden Anforderungen<br />

an Absorber zangen,<br />

die zur Messung der Störleistung<br />

im Frequenzbereich 30 bis <strong>10</strong>00<br />

MHz benutzt werden.<br />

Zu Störfeldstärken<br />

Störfeldstärken sind das Maß für<br />

gestrahlte Störungen, die über<br />

den Prüfling einschließlich seiner<br />

Zuleitung emittiert werden.<br />

Physikalischer Hintergrund:<br />

Geräten die Abmessungen der<br />

Störquelle in die Größenordnung<br />

der Wellenlänge des Signals,<br />

wird Energie zunehmend in<br />

Form elektromagnetischer Wellen<br />

abgestrahlt. Ist das abstrahlende<br />

Gebilde offen, bildet sich<br />

im Nahbereich zunächst ein<br />

vornehmend elektrisches Feld,<br />

ist das abstrahlende Gebilde<br />

geschlossen (Schleife), so bildet<br />

sich im Nahbereich vor allem<br />

ein magnetisches Feld. Bild 1<br />

skizziert einen Messaufbau mit<br />

einem Absorberraum.<br />

Wie allgemein bei Funkstörmessungen<br />

muss auch bei der<br />

Störfeldstärke-Messung das<br />

maximale Störvermögen erfasst<br />

werden. Es ist dazu erforderlich,<br />

den Prüfling maximal zu<br />

drehen, um die Richtung der<br />

höchsten Störstrahlung zu finden,<br />

die Empfangsantenne in<br />

der Höhe zu verändern und die<br />

angeschlossenen Kabel so auszulegen,<br />

dass die Störstrahlung<br />

ihren Maximalwert erreicht.<br />

Bei Haushaltsgeräten und Werkzeugen<br />

misst man statt der Störfeldstärke<br />

die Störleistung auf<br />

der Versorgungsleitung. Hierzu<br />

dient eine normgerechte Messwandlerzange.<br />

Diese verschiebt<br />

man längs der Leitung, um das<br />

Maximum der störenden Leistung<br />

zu finden. Daher wird eine<br />

Gleitbahn vorgesehen. Die Grafik<br />

unten vermittelt einen Eindruck<br />

vom Messaufbau:<br />

DIN EN 6<strong>10</strong>00<br />

Nicht nur in den Normen DIN<br />

EN 6<strong>10</strong>00-3-2 und DIN EN<br />

6<strong>10</strong>00-3-3, auch in den Normen<br />

DIN EN 6<strong>10</strong>00-3-11 und<br />

DIN EN 6<strong>10</strong>00-3-12 geht es<br />

um Grenzwerte. Insgesamt liegt<br />

ein recht komplexes Gebiet vor.<br />

Daher hier zwei Buchempfehlungen:<br />

Power Quality<br />

Schlabbach, Jürgen;<br />

Mombauer, Wilhelm<br />

Inhalt: Entstehung und Bewertung<br />

von Netzrückwirkungen,<br />

Netzanschluss erneuerbarer<br />

Energiequellen ; Theorie, Normung<br />

und Anwendung von DIN<br />

EN 6<strong>10</strong>00-3-2 (VDE 0838-2),<br />

DIN EN 6<strong>10</strong>00-3-12 (VDE<br />

0838-12), DIN EN 6<strong>10</strong>00-3- 3<br />

(VDE 0838-3), DIN EN 6<strong>10</strong>00-<br />

3-11 (VDE 0838-11), DIN EN<br />

6<strong>10</strong>00-2-2 (VDE 0839-2-2), DIN<br />

EN 6<strong>10</strong>00-2-4 (VDE 0839-2-4),<br />

DIN EN 6<strong>10</strong>00-4-7 (VDE 0847-<br />

4-7), DIN EN 6<strong>10</strong>00-4-15 (VDE<br />

0847-4-15), DIN EN 50160, DIN<br />

EN 6<strong>10</strong>00-4-30 (VDE 0847-4-<br />

30), VDN - Technische Regeln<br />

zur Beurteilung von Netzrückwirkungen,<br />

VDE-Schriftenreihe<br />

– Normen verständlich, Band<br />

127, 396 Seiten<br />

Netzrückwirkungen<br />

von Niederspannungsgeräten<br />

Mombauer, Wilhelm<br />

Inhalt: Spannungsschwankungen<br />

und Flicker-Theorie, Normung<br />

nach DIN EN 6<strong>10</strong>00-3-3 (VDE<br />

0838-3):2002-05 und DIN<br />

EN 6<strong>10</strong>00-3-11 (VDE 0838-<br />

11):2001-04<br />

VDE-Schriftenreihe – Normen<br />

verständlich, Band 111, 253<br />

Seiten<br />

EN 500821<br />

Die EN 500821 DIN VDE 0839<br />

Teil 821/3.93 ist die Fachgrundnorm<br />

für die elektromagnetische<br />

Verträglichkeit. Diese Norm<br />

befasst sich in Teil 1 mit der<br />

Störfestigkeit im Wohnbereich,<br />

im Geschäfts- und Gewerbebereich<br />

sowie in Kleinbetrieben.<br />

Die derzeitigen Anforderungen<br />

bezüglich der EMV sind möglicherweise<br />

noch lückenhaft, auch<br />

bezüglich der gesetzlichen Eindeutigkeit<br />

in Europa.<br />

FS<br />

Quellen:<br />

www.it-wissen.de, VDE-<br />

Verlag, Dr. Christian<br />

Bornkessel, RWTH Aachen<br />

18 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

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Bild 1: Räumliches Strahlungsdiagramm einer Testantenne<br />

Bei der Entwicklung von HF-<br />

Anwendungen wird viel Erfahrung<br />

benötigt, um ein Gerät aufzubauen,<br />

das eine sehr geringe<br />

Störabstrahlung und hohe Störfestigkeit<br />

aufweist. Und selbst<br />

mit viel Erfahrung treten unerwartete<br />

Probleme auf, die im<br />

Entwicklungsprozess nur mit<br />

viel Zeitaufwand und zusätzlichen<br />

Kosten beseitigt werden<br />

können. Zudem hat man bei<br />

innovativen Anwendungen den<br />

Druck der rechtzeitigen Platzierung<br />

auf dem Markt. Der Einsatz<br />

von elektromagnetischen Simulationsprogrammen<br />

bietet hier<br />

einen ganz neuen Lösungsansatz,<br />

um gezielt EMV-Problemen auf<br />

den Grund zu gehen. Ein großer<br />

Vorteil ist, dass die störenden<br />

Resonanzen und Ströme sichtbar<br />

gemacht werden können<br />

und mittels gezielter Eingriffe<br />

am Layout, am Gehäuse, an<br />

den Steckern oder durch sonstige<br />

beteiligte Komponenten das<br />

Problem beseitigt werden kann.<br />

Nach der Optimierung lässt sich<br />

durch einen weiteren Simulationsdurchlauf<br />

das Ergebnis der<br />

Verbesserung neu bewerten, um<br />

zu sehen, ob der Lösungsansatz<br />

der richtige war.<br />

Die Simulationssoftware kann<br />

immer wieder in den verschiedenen<br />

Phasen bei der Entwicklung<br />

von der Produktidee bis hin<br />

zur Ausarbeitungsphase genutzt<br />

werden, um EMV-Probleme analysieren<br />

zu können. An einem<br />

konkreten Beispiel lässt sich<br />

dies erläutern:<br />

Es soll eine neue Fernbedienung<br />

für Bluethooth oder WLAN entwickelt<br />

werden. Das Ziel für<br />

dieses Produkt ist eine omnidirektionale<br />

Abstrahlung mit<br />

einer gleichmäßigen Verstärkung<br />

der Antenne. Hierzu wurde<br />

ein Studienmodell aufgebaut,<br />

mit baulich möglichen Antennenpositionen<br />

und den elektrischen<br />

Haupteinflüssen, wie z.B.<br />

der Displayrahmen, die auf die<br />

Antenne einwirken. Das Simulationsmodell<br />

der Fernbedienung<br />

hat eine Breite von 74 mm, eine<br />

Länge von <strong>10</strong>7 mm und eine<br />

Höhe von 6,5 mm. Unterhalb<br />

der Antenne ist ein 5 mm hoher<br />

Displayrahmen eingefügt, der<br />

zur Abschirmung des Displays<br />

dienen soll. Die Antenne ist eine<br />

nach dem Inverted-F-Antenna-<br />

Prinzip aufgebaut und entsprechend<br />

für 2,45 GHz angepasst.<br />

In einem zweiten Versuch wird<br />

die Antenne an eine baulich<br />

ebenfalls mögliche zweite Position<br />

verschoben, die ca. in der<br />

Mitte des Geräts liegt. Diese<br />

Bild 2: Prozesskette von der Produktidee bis hin zur Produktion<br />

20 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

EMV<br />

Bild 3: Links: Modellvariante 1, Rechts: Modellvariante 2<br />

Bild 4: Rücklaufdämpfung - Rote Kurve Modellvariante 1 , Blaue<br />

Kurve Modellvariante 2<br />

beiden Varianten können nach<br />

der Simulation direkt verglichen<br />

werden um die Vor- und Nachteile<br />

bewerten zu können.<br />

Welche Größen sind<br />

bei der Entwicklung<br />

von Antennen wichtig?<br />

Zunächst betrachtet und optimiert<br />

man den sogenannten<br />

S11-Parameter. Mit dieser Größe<br />

kann bestimmt werden, bei welcher<br />

Frequenz die Antenne am<br />

besten angepasst ist. Das Diagramm<br />

in Bild 4 zeigt einen<br />

normierten Wert in einer dB-<br />

Skala, der über der Frequenz<br />

aufgetragen ist. Je negativer der<br />

dB-Wert ist, desto weniger Rücklauf<br />

in den HF-Verstärker ist zu<br />

erwarten und umso besser ist die<br />

Antenne an 50 Ohm angepasst.<br />

Die bei den Simulationen<br />

berechneten Kurven (Bild 4)<br />

machen sichtbar, dass die Antennen<br />

bei ca. 2,45 GHz das Reflexionsminimum<br />

haben und sehr<br />

gut auf diese Frequenz abgestimmt<br />

sind.<br />

Bild 5: 2D-Fernfeld Diagramme Links: Modellvariante 1 Rechts:<br />

Modellvariante 2<br />

Ein weiterer wichtiger Parameter<br />

bei der Entwicklung von Antennen<br />

ist das Fernfelddiagramm.<br />

Hierbei wird die Verstärkung der<br />

Antenne normiert in dB dargestellt.<br />

Als Referenz dient ein isotroper<br />

Strahler der in alle Richtungen<br />

0 dB Verstärkung hat. 0<br />

dB umgerechnet von der logarithmischen<br />

in eine lineare Skala<br />

entspricht einer Verstärkung von<br />

1. In den beiden Diagrammen<br />

(Bild 5) sind die berechneten<br />

Verstärkungen im Querschnitt<br />

durch die Gerätemitte dargestellt.<br />

Vergleicht man die Diagramme<br />

ist zu erkennen, dass eine Positionierung<br />

der Antenne zum<br />

Rand hin (Modellvariante 1),<br />

die Minima stärker werden lässt<br />

und somit an diesen Stellen der<br />

Empfang bzw. das Senden von<br />

der Antenne weniger verstärkt<br />

wird. In der Modellvariante 2<br />

sind die Minima weniger ausgeprägt,<br />

das heißt, es erfolgt hier<br />

eine gleichmäßigere Verstärkung<br />

als in der Modellvariante 1. Dies<br />

kommt dem omnidirektionalen<br />

Charakter näher und ist somit<br />

die beste Antennenplatzierung.<br />

Da die Berechnung dreidimensional<br />

erfolgt, kann auch eine<br />

räumliche Darstellung gezeigt<br />

werden. Im Bild unten sieht man<br />

die räumliche Verstärkung, die<br />

man messtechnisch nicht in dieser<br />

Qualität erfassen kann. Sie<br />

vermittelt einen guten Überblick,<br />

wie die Antenne abstrahlt. Der<br />

Verstärkungsgrad ist farblich<br />

gekennzeichnet. Rot bedeutet<br />

eine höhere, gelb eine mittlere<br />

und grün eine geringere Verstärkung.<br />

Anhand dieses Beispiels wird<br />

schnell sichtbar, wie effektiv und<br />

präzise durch Simulationsmodelle<br />

Lösungen für eine umsetzbare<br />

Variante erarbeitet werden<br />

können. Eine messtechnische<br />

Lösung ist im Vergleich dazu<br />

immer unpräzise, da Beeinflussungen<br />

durch Messkabel u.s.w.<br />

nicht auf Null reduziert werden<br />

können.<br />

Die Simulation kann nicht nur<br />

bei der Entwicklung von Antennen<br />

eingesetzt werden, sondern<br />

auch vielfältig in anderen Bereichen,<br />

wie z.B. bei der Ermittlung<br />

der Störfestigkeit bzw. Störabstrahlung<br />

bei einem Gehäuse,<br />

Optimierung der Power- und<br />

Signalinterität im Layout, Verbesserung<br />

der Leitungsverlegung<br />

in großen bis kleinen Geräten,<br />

Berechnen der Feldstärke beim<br />

induktiven Laden in Hinsicht<br />

auf Personenschutzgrenzwerte<br />

und vielem mehr. ◄<br />

Bild 6: 3D-Fernfeld Diagramme - Abstrahlungscharakteristik im Fernfeld der Antenne<br />

22 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

EINE DESIGNPLATTFORM – KEINE HINDERNISSE<br />

EINFACH<br />

INTELLIGENTER<br />

NI AWR DESIGN ENVIRONMENT<br />

Die Plattform NI AWR Design Environment <br />

integriert System-, Schaltungs- und<br />

elektromagnetische Analysen für das<br />

Design anspruchsvoller Wireless-Produkte,<br />

von Basisstationen über Mobiltelefone<br />

bis hin zur Satellitenkommunikation. Die<br />

intuitive Bedienoberfläche, bewährte<br />

Simulationstechnologien und die offene<br />

Architektur der Plattform, die Lösungen<br />

von Drittanbietern unterstützt, ermöglichen<br />

erfolgreiches Entwickeln ohne jedes<br />

Hindernis. Entwickeln Sie einfach intelligenter.<br />

Erfahren Sie mehr unter ni.com/awr<br />

Microwave Office | Visual System Simulator | Analog Office | AXIEM | Analyst<br />

©<strong>2016</strong> National Instruments. Alle Rechte vorbehalten. Analog Office, AXIEM, AWR, Microwave Office, National Instruments, NI und ni.com<br />

sind Marken von National Instruments. Andere erwähnte Produkt- und Firmennamen sind Marken oder Handelsmarken der jeweiligen Unternehmen.

EMV<br />

EMI-Filter: Tipps aus der Praxis in Frage und Antwort<br />

Das Thema<br />

„Elektromagnetische<br />

Verträglichkeit<br />

(EMV)“ wird heute<br />

üblicherweise bereits<br />

am Anfang bzw.<br />

im frühen Stadium<br />

einer Entwicklung<br />

berücksichtigt.<br />

Quelle: Aus einer<br />

Veröffentlichung von MPE Ltd.<br />

Jan Nalborczyk, Technical<br />

Director MPE Ltd.<br />

Bearbeitung und Übersetzung:<br />

Erich Thomich,<br />

Geschäftsführer ELECTRADE<br />

GmbH<br />

www.electrade.com<br />

Dennoch kann es im Verlauf des<br />

Designs immer wieder zu Problemen<br />

und Überraschungen<br />

kommen. In vielen Fällen lassen<br />

sich hochfrequente Störungen<br />

zwar durch den Einsatz einfacher<br />

Netzfilter mit entsprechender<br />

Strombelastbarkeit beheben,<br />

oft aber steckt der Teufel im<br />

Detail. Dann sind Know-How<br />

und Erfahrung gefragt.<br />

Nachfolgend eine Zusammenstellung<br />

typischer Fragen, die<br />

Entwickler und Anwender<br />

immer wieder an Hersteller richten.<br />

Die Antworten bergen zum<br />

Teil einige Überraschungen.<br />

Frage: Ich habe ein 30-A-Filter<br />

gekauft, möchte es aber nur mit<br />

20 A betreiben. Stimmt es, dass<br />

Filter ihre volle Dämpfung nur<br />

bei Volllast liefern und die Performance<br />

bei niedrigeren Strömen<br />

schlechter ist?<br />

Antwort: Nein.<br />

Die meisten Filter liefern ihre<br />

volle Leistungsfähigkeit bis zum<br />

maximal spezifizierten Strom. Es<br />

gibt aber eine Ausnahme - einkanalige<br />

Filter, bei denen der magnetische<br />

Kern mit zunehmendem<br />

Strom in die Sättigung geraten<br />

kann und damit die Induktivität<br />

sinkt. In dem Fall sollte der Hersteller<br />

ein Filter empfehlen, das<br />

auch bei Volllast die gewünschte<br />

Dämpfung erzielt.<br />

Frage: Ich möchte ein <strong>10</strong>-A-Filter<br />

dauerhaft mit 12 A betreiben.<br />

20% Überlast sollte noch akzeptabel<br />

sein - richtig?<br />

Antwort: Nein.<br />

Die Erwärmung innerhalb des<br />

Filters folgt dem Quadrat des<br />

Nennstroms (I2). Damit verursachen<br />

20% Überstrom 44%<br />

mehr Erwärmung, was dauerhaft<br />

nicht akzeptabel ist. Filter sollten<br />

nur kurzzeitig mit mehr als dem<br />

Nennstrom betrieben werden.<br />

Frage: Kann ich ein Netzfilter<br />

für 240 V/50 Hz auch für 120<br />

V/50 Hz verwenden?<br />

Antwort: Ja.<br />

Filter können normalerweise bei<br />

jeder Spannung bis hin zur maximal<br />

zulässigen Spannung betrieben<br />

werden, vorausgesetzt, der<br />

maximal zulässige Strom und<br />

die maximal zulässige Frequenz<br />

werden dabei nicht überschritten.<br />

Ein AC-Filter kann beispielsweise<br />

auch für eine DC-<br />

Versorgung verwendet werden<br />

- bis zur maximal angegebenen<br />

Betriebsspannung.<br />

Frage: Kann ich ein 240 V/50-<br />

Hz-Filter bei 115 V/400 Hz<br />

betreiben?<br />

24 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

Antwort: Das ist dann möglich, wenn die<br />

Kapazitäten der eingebauten Kondensatoren<br />

niedrig sind. Aber: Das Hauptproblem<br />

einer solchen Anwendung ist die Erwärmung<br />

der Spulenkerne und Kondensatoren,<br />

verursacht durch das 400-Hz-Netz. Der<br />

Leckstrom durch die Filterkondensatoren<br />

ist im 400-Hz-Netzteil etwa viermal höher<br />

und wird so zu einer kräftigen Erhöhung<br />

der Temperatur der Komponenten führen.<br />

Dies lässt sich durch die Verwendung von<br />

verlustarmen Kondensatoren vermeiden.<br />

Gleichzeitig jedoch muss man dabei die<br />

harmonischen Oberwellen der 400-Hz-<br />

Versorgung im Auge behalten, die ebenfalls<br />

zur Erwärmung beitragen. Der spezifizierte<br />

Nennstrom sollte ebenfalls verringert werden,<br />

da dieser einen direkten Einfluss auf<br />

die Erwärmung der Spulenkerne hat.<br />

Frage: Was ist bei Filtern zu beachten, die<br />

an hochfrequente Versorgungen mit nichtsinusförmigem<br />

Signal angeschlossen sind?<br />

Antwort: Auch hier steht das Thema interne<br />

Erhitzung im Mittelpunkt. Die Erwärmung<br />

steigt mit der Frequenz und ist deutlich ausgeprägter,<br />

wenn das Signal nicht sinusförmig<br />

ist. Das liegt am hohen Anteil der harmonischen<br />

Oberwellen. Auf jeden Fall sollte<br />

hier nicht mit Standardfiltern gearbeitet<br />

werden. Das optimale Ergebnis kann meist<br />

nur mit einer kundenspezifischen Lösung<br />

erzielt werden.<br />

Frage: Kann ich ein Netzfilter verwenden,<br />

um die Oberwellen des Netzes auszufiltern?<br />

Antwort: Nein, das geht nicht.<br />

Oberwellen von Stromversorgungen sind<br />

eher im niedrigen Frequenzbereich zu finden.<br />

- und außerdem haben sie eine recht<br />

niedrige Quellimpedanz. Um sie daher zu<br />

dämpfen, bedarf es hoher Kapazitäten und<br />

Induktivitäten. Aber: Schon bei einem Leistungsverhältnis<br />

(THD) von >5% können die<br />

Oberwellen die Filterkomponenten stark<br />

erhitzen. Dies zu vermeiden gelingt am<br />

besten mit Filtern, die für den entsprechenden<br />

Anwendungsfall maßgeschneidert sind.<br />

Frage: Wenn ich keine hohe Dämpfung im<br />

Bereich über <strong>10</strong> MHz benötige, brauche ich<br />

auch keine Durchführungskondensatoren.<br />

Stimmt das?<br />

EMV<br />

Antwort: Nicht unbedingt.<br />

Aufgrund ihrer Konstruktion haben Durchführungskondensatoren<br />

einen niedrigeren<br />

Serienwiderstand und eine niedrigere<br />

Induktivität als bedrahtete Kondensatoren.<br />

Das kann besonders dann ausschlaggebend<br />

sein, wenn hohe Kapazitäten im Filter<br />

gefordert sind.<br />

Frage: Meine Berechnungen ergaben, dass<br />

ich zur Entstörung ein Filter mit 30 dB<br />

Dämpfung bei 50 kHz benötige. Ich habe<br />

ein Filter mit 40 dB Einfügungsdämpfung<br />

bei 50 kHz gekauft und eingebaut. Es funktioniert<br />

aber nicht - warum?<br />

Antwort: Der wahrscheinlichste Grund ist<br />

wohl, dass die Quellimpedanz Ihrer Störungsquelle<br />

nicht 50 Ω beträgt. Gleichwohl<br />

ist die Einfügungsdämpfung eines (jeden)<br />

Filters bei 50 Ω spezifiziert. Um also die<br />

gewünschte Dämpfung zu erhalten, muss<br />

vorher die Impedanz des Systems bestimmt<br />

werden.<br />

Abgesehen davon besteht noch die Möglichkeit,<br />

dass das Filter nur im asymmetrischen<br />

Betrieb wirkt, die Störung jedoch<br />

symmetrisch auftritt - umgekehrt natürlich<br />

genauso. Auch hier gilt: Erst den Filterhersteller<br />

fragen.<br />

Frage: Unter welchen Umständen muss<br />

ich ein Filter in eine Trennwand einbauen?<br />

Antwort: Wenn die Filterwirkung im Frequenzbereich<br />

><strong>10</strong> MHz erstklassig sein soll,<br />

ist dies immer zu empfehlen. Dadurch wird<br />

ein externes Übersprechen vom Filtereingang<br />

zum Filterausgang vermieden. Dieser<br />

Effekt wird umso störender, je höher die Frequenzen<br />

sind. Manchmal empfiehlt es sich<br />

sogar, die Ein- und Ausgangsleitungen des<br />

Filters zu schirmen.<br />

Fazit<br />

Klar, dass jeder Entwickler sich Gedanken<br />

über EMV macht, wenn er sein System<br />

entwirft. Dennoch: Einfach ein Katalogteil<br />

für den Anwendungsfall auszuwählen, mag<br />

in der Praxis oft nicht zum gewünschten<br />

Ergebnis führen, ganz besonders bei hohen<br />

Frequenzen oder komplexen Signalformen.<br />

Das kann daran liegen, dass die Parameter<br />

der Schaltung nicht genau definiert oder gar<br />

überhaupt nicht bekannt sind. Ganz besonders<br />

gilt das für Quell- und Lastimpedanzen.<br />

Es ist daher immer sinnvoll, beim Design<br />

des Systems ein Gespräch mit dem Filterhersteller<br />

zu führen, denn in vielen Fällen<br />

ist eine kundenspezifische Lösung effektiver<br />

und sogar kostengünstiger als ein Katalogbauteil.<br />

◄<br />

Die größte Auswahl an<br />

HF- und Mikrowellen-<br />

Verstärkern ab Lager<br />

• Frequenzen von DC bis 40 GHz<br />

• Verstärkung von <strong>10</strong> dB bis60dB<br />

• P1dB von 2mW bis <strong>10</strong>0Watt<br />

• Rauschzahl ab 0,8dB<br />

Broadband Amplifiers<br />

Gain Blocks<br />

High Power Amplifiers<br />

Low Noise Amplifiers<br />

Bench Top Amplifiers<br />

Ultra Broadband<br />

Amplifiers<br />

Power Amplifiers<br />

Limiting Amplifiers<br />

High Rel<br />

USB Controlled<br />

Amplifiers<br />

aktive HF-Produkte von Pasternack<br />

• variable Abschwächer<br />

• programmierbare Abschwächer<br />

• Frequenzteiler, -Vervielfacher<br />

• Limiter und Detektoren<br />

• Mischer<br />

• Rauschquellen<br />

• Schalter<br />

• Oszillatoren und Synthesizer<br />

MRC GIGACOMP GmbH & Co. KG<br />

info@mrc-gigacomp.com<br />

www.mrc-gigacomp.com<br />

Bahnhofstraße 1, 85354 Freising<br />

Grassinger Str. 8, 83043 Bad Aibling<br />

Tel. +49 89 416159940<br />

Fax +49 89 416159945<br />

hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> 25

EMV<br />

Gehäuse mit hervorragender<br />

Abschirmtechnik<br />

eine heterogene, vollmetallische Oberfläche<br />

mit einer Schichtdicke von nur <strong>10</strong>0 µm entsteht,<br />

auf der sogar das Löten möglich ist.<br />

Mit Alternativverfahren können derzeit nur<br />

bis zu 25 µm auf ein Trägermaterial aufgebracht<br />

werden.<br />

Die EMV-beschichteten Elektronikgehäuse<br />

der Streitbürger Gehäusetechnik UG (STB-<br />

GH-TEC) (Distributor Schukat) erreichen<br />

mit ihrer patentierten EMV-Beschichtung<br />

eine maximale Abschirmwirkung von<br />

99,999999% bis zu <strong>10</strong>5 dB – der derzeit<br />

höchste bekannte Abschirmwert.<br />

Dazu wird im Lichtbogen-Spritzverfahren<br />

Zink (99,99% Reinheit) mechanisch auf<br />

das Trägermaterial aufgetragen, wodurch<br />

Die Gehäuse – mit und ohne EMV-Beschichtung<br />

– zeichnen sich aufgrund ihrer Stützstabilisatoren<br />

durch eine extrem hohe Formstabilität<br />

aus. Zudem werden sie nach dem<br />

Spritzen gespannt, was ihnen eine sehr gute<br />

Passgenauigkeit verleiht. Messing-Gewindeeinsätze<br />

im Oberteil dienen sowohl zur<br />

Platinenbefestigung als auch zur Gehäuseverschraubung<br />

und verhindern einen Verschleiß<br />

auch bei mehrmaligem Öffnen und<br />

Schließen. Die Platinenaufnahmen lassen<br />

sich individuell auf verschiedene Platinen<br />

abstimmen. Dank Nut- und Federsystem<br />

weisen die Gehäuse eine Resistenz gegen<br />

Spritzwasser, Staub und Luftfeuchtigkeit<br />

auf; zudem sind sie temperaturbeständig<br />

bis 65 °C.<br />

■ Schukat electronic Vertriebs GmbH<br />

www.schukat.com<br />

EMV-Abschirmgehäuse nach<br />

Kundenwunsch<br />

Für die HF-Abschirmung auf Leiterplattenebene<br />

bietet Infratron kundenspezifische<br />

Abschirmgehäuse an. Dank flexibler Fertigungstechnologien<br />

sind dabei auch komplexe<br />

Geometrien und Stückzahlen ab fünf<br />

bis in den Millionenbereich realisierbar.<br />

Abschirmgehäuse werden wahlweise als<br />

Abschirmhauben (in einem Stück) oder als<br />

Rahmen-Deckel-Konstruktionen angeboten.<br />

In jedem Fall kann die Unterseite direkt auf<br />

die Leiterplatte SMT-gelötet werden, wobei<br />

auch „Tunnel“ (für Leiterbahnen<br />

oder Bauelemente)<br />

und „Füße“<br />

(THT-Pins zum Festhalten)<br />

möglich sind.<br />

Für die Deckelkonstruktion<br />

stehen verschiedene<br />

vorkonstruierte<br />

Lösungen bereit,<br />

so dass der Kunde einfach<br />

aus dem Angebot<br />

auswählen kann, ohne<br />

sich um technische<br />

Details zu kümmern.<br />

Als Materialien kommen<br />

standardmäßig Weißblech oder Neusilber<br />

zum Einsatz, auf Wunsch sind aber auch<br />

andere Materialien, wie z.B. CuBe, möglich.<br />

Die Bearbeitung erfolgt, abhängig von<br />

den technischen Anforderungen und geforderten<br />

Stückzahlen, mit CNC-Maschinen,<br />

Stanzwerkzeugen, Lasern oder Ätztechnik.<br />

■ Infratron GmbH<br />

info@infratron.de<br />

www.infratron.de<br />

26 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

EMV<br />

Hochauflösende Nahfeldsonde für bis zu <strong>10</strong> GHz<br />

Die hohe Messauflösung der SX-<br />

Sondenköpfe dient zur Ortung<br />

von HF-Quellen mit Frequenzen<br />

von von 1 bis <strong>10</strong> GHz auf eng<br />

bestückten Boards oder an IC-<br />

Pins. Die praktische kleine Stiftform<br />

der Langer-EMV-Nahfeldsonden<br />

ermöglicht dem Entwickler<br />

ein komfortables Arbeiten auf<br />

seiner Baugruppe.<br />

Hohe Taktraten von z.B. 2 GHz,<br />

erzeugen Oberschwingungen bis<br />

zu <strong>10</strong> GHz. Sie werden von HF-<br />

Quellen auf der Baugruppe, z.B.<br />

auf Leiterzugabschnitten, ICs<br />

und anderen Bauteilen, ausgekoppelt.<br />

Andere Konstruktionsteile<br />

der Baugruppe können zum<br />

Schwingen angeregt werden und<br />

Störaussendungen erzeugen. Bei<br />

der hohen internen Grundfrequenz<br />

heutiger Baugruppen ist<br />

die Messung von harmonischen<br />

Frequenzvielfachen also ein<br />

Schritt in die sichere EMV.<br />

Im neuen Nahfeldsondenset<br />

SX1 von Langer EMV sind drei<br />

hochauflösende Nahfeldsonden<br />

für Messungen im oberen Frequenzbereich<br />

enthalten:<br />

• Eine E-Feld-Sonde 1 bis<br />

<strong>10</strong> GHz SX-E 03 mit einer<br />

Elektrode in der Unterseite<br />

des Sondenkopfes, der ca.<br />

4 x 4 mm groß ist. Damit können<br />

kleine E-Feld-Quellen<br />

lokalisiert werden, z.B. Leiterzüge<br />

oder einzelne Bauelemente<br />

auf Flachbaugruppen.<br />

• Eine H-Feld-Sonde 1 bis<br />

<strong>10</strong> GHz SX-R 3-1 mit einem<br />

sehr kleinen Sondenkopf zur<br />

Identifikation kleinster Bauelemente<br />

als Störquellen.<br />

Weiterhin eignet sich der<br />

kleine Sondenkopf zur Messung<br />

in schwer zugänglichen<br />

Bereichen, z.B. in der Umgebung<br />

von IC-Pins. Die SX-R<br />

3-1 erfasst Magnetfeldlinien,<br />

die orthogonal aus dem Messobjekt<br />

austreten.<br />

• Neu im Set SX 1 ist die<br />

H-Feld-Sonde 1 bis 3 GHz<br />

SX-B 3-1, deren Messspule<br />

orthogonal zum Sondenschaft<br />

angeordnet ist. Beim senkrechten<br />

Aufsetzen des Sondenkopfes<br />

liegt die Messspule<br />

direkt auf der Oberfläche der<br />

Flachbaugruppe. Dadurch<br />

werden Messungen z.B. zwischen<br />

großen Bauteilen von<br />

Schaltreglern möglich.<br />

Die Nahfeldsonden der SX-<br />

Familie sind passiv und daher<br />

klein. Die Magnetfeldsonden<br />

haben eine Mantelstromdämpfung<br />

und sind elektrisch<br />

geschirmt. Bei der SX-E 03 ist<br />

die Oberseite des Sondenkopfes<br />

ebenfalls elektrisch geschirmt.<br />

Die Nahfeldsonden werden zur<br />

Messung mit einem geschirmten<br />

Kabel und SMA-Steckverbinder<br />

an einen Spektrumanalysator<br />

oder einem Oszilloskop mit<br />

50-Ohm-Eingang angeschlossen.<br />

Sie haben intern einen<br />

Abschlusswiderstand. Im Set<br />

SX1 sind SX-B3-1, SX-R3-1,<br />

SX-E 03, ein Messkabel SMA-<br />

SMA und der SX-Systemkoffer<br />

mit Kurzanleitung enthalten.<br />

■ Langer EMV-Technik GmbH<br />

www.langer-emv.de<br />

hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> 27

EMV<br />

EMV-Software zum Messen, Regeln, Überwachen und Dokumentieren<br />

Nexio BAT-EMC ist eine hardware-unabhängige<br />

Laborsoftware zur Durchführung<br />

von EMV-Prüfungen, Prüflingsüberwachungen<br />

und Labormanagement. Kostenlose<br />

Treibererstellung und eine Datenbank<br />

von >500 fertigen Treibern sichern eine<br />

zügige Installation. Die BAT-EMC-Software-Module<br />

gliedern sich in folgende<br />

Anwendungsbereiche:<br />

• EMC Test Automation<br />

Hier gibt es vier Basismodule für gestrahlte<br />

und leitungsgeführte Emissions- und<br />

Immunitätsprüfungen.<br />

• Transient Test Automation<br />

Das Modul steuert herstellerunabhängig<br />

die Hardware für Surge, Burst, Spannungsunterbruch,<br />

ESD und allgemein für Transientenprüfungen.<br />

• Control and Monitoring<br />

Unter dem Motto „Easy Control, Scope<br />

& TTL“ gibt es hier Module zur Prüflingsüberwachung,<br />

für die anwenderspezifische<br />

Fehleranalyse und für das Daten-<br />

Monitoring.<br />

• CAN LIN ARINC<br />

Das AT-DIAG-Kontrollmodul zur Überwachung<br />

von standardisierten Kommunikationsleitungen<br />

wird hier eingesetzt;<br />

auch kundenspezifische Protokolle sind<br />

möglich.<br />

• Video Monitoring<br />

Die EUT-Videoüberwachung von Funktionsbereichen,<br />

wie Zeigern, Indikatoren<br />

etc., und zur Dokumentation von Fehlfunktionen<br />

rundet die Modulpalette ab.<br />

■ EMCO Elektronik GmbH<br />

info@emco-elektronik.de<br />

www.emco-elektronik.de<br />

EMC Compliance Tests und Applications<br />

quenzbereiche vorgenommen<br />

werden kann.<br />

nahmen in der Schaltung zu<br />

verifizieren.<br />

• EMC-Applikation mit<br />

Oszilloskopen der S-Serie<br />

Die Firmen dataTec und Keysight-Technology<br />

waren in diesem<br />

Jahr gemeinsam auf einem<br />

Stand der EMV-Messe zu finden.<br />

Drei Schwerpunkte bildeten<br />

den gemeinsamen Messeauftritt,<br />

bei dem sich Interessenten und<br />

Besucher die Messmöglichkeiten<br />

zu folgenden Themen informieren<br />

konnten:<br />

• EMC Compliance Test mit<br />

den Spektrumanalysatoren<br />

der MXE-Serie mit einer<br />

Bandbreite von 3 Hz bis<br />

3,6, 8,4, 26,5 oder 44 GHz<br />

Zum schnellen Erfassen von<br />

Störstrahlung kann die Messaufnahme<br />

im Zeitbereich erfolgen,<br />

um durch eine FFT die kritischen<br />

Störspitzen schneller erfassen<br />

zu können, um sie dann gezielt<br />

im Frequenzbereich nochmals<br />

genauer zu untersuchen. Mit<br />

den Geräten lassen sich nach<br />

den Normen CISPR 16-1-1:20<strong>10</strong><br />

und nach MIL-STD-461F EMI<br />

Compliance Tests durchführen.<br />

• EMC Precompliance<br />

Test mit den<br />

Spektrumanalysatoren<br />

der EXA-Serie mit<br />

Bandbreiten von <strong>10</strong> Hz bis<br />

44 GHz<br />

Die EXA-Analysatoren bilden<br />

eine Geräteserie der Economy-<br />

Klasse, mit der sehr schnell eine<br />

Aussage über das Störstrahlspektrum<br />

der untersuchten Fre-<br />

Mit Bandbreiten bis zu 8 GHz<br />

und einer Abtastrate von 20<br />

GSa/s warten diese Scopes auf.<br />

Mit diesem Oszilloskop lassen<br />

sich Abstrahlungen sehr schnell<br />

aufnehmen und über eine FFT<br />

wiedergeben, sodass der Ingenieur<br />

sehr schnell beurteilen<br />

kann, ob er mit seinem Design<br />

möglicherweise an die EMC-<br />

Toleranzgrenzen kommt. Die<br />

Firma dataTec wird darüber<br />

hinaus auch den Spektrumanalysator<br />

N9915A aus der bekannten<br />

FieldFox-Serie zeigen, ein tragbares<br />

Gerät mit Laboreigenschaften.<br />

Von EMScan wird das<br />

Nahfeld-Scanner-Tablet EHX-83<br />

in der Anwendung gezeigt. Mit<br />

diesem Scanner lassen sich elektronische<br />

Boards nach Abstrahlleistungen<br />

in Echtzeit scannen<br />

und bewerten. Der Ingenieur<br />

ist in der Lage die Auswirkung<br />

von kleinen Änderungen, z.B.<br />

hervorgerufen durch das Anbringen<br />

eines Blockkondensators, in<br />

Echtzeit zu beobachten. Damit<br />

ist es möglich, in einem sehr<br />

frühen Entwicklungsstadium<br />

die Effizienz von Entstörmaß-<br />

Langer-Nahfeldsonden<br />

Ebenso gehört zur Ausrüstung<br />

für EMC-Tests Langer-Nahfeldsonden,<br />

die es ermöglichen, sehr<br />

einfach HF-undichte Stellen an<br />

Gehäusen und elektronischen<br />

Schaltungen zu entdecken; dazu<br />

gehören auch Langer-Vorverstärker.<br />

Da in modernen Schaltungen/<br />

Geräten Störungen u.a. von der<br />

Spannungsversorgung und den<br />

Schaltnetzteilen ausgehen, zeigte<br />

dataTec auch einen Integra-<br />

Power-Analyzer, mit dem sehr<br />

gut die Einschalt- und Ausschaltcharakteristik<br />

als auch das Einschwingverhalten<br />

bei schnellen<br />

Lastwechseln bzw. -änderungen<br />

auf die Versorgungsspannungen<br />

untersucht werden konnten.<br />

■ dataTec GmbH<br />

www.datatec.de<br />

28 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

EMV<br />

TDS-Nahfeld-<br />

Zeitbereichssystem<br />

für präzise<br />

EMV-Analysen<br />

von Signalen unter extremen<br />

EMV-Bedingungen zum Einsatz<br />

kommen.<br />

Die Systeme bestehen im Allgemeinen<br />

aus zwei geschirmten<br />

Tranceiver, die die elektrischen<br />

Signale in ein optisches umwandeln<br />

und bidirektional über<br />

eine LWL-Strecke übermitteln.<br />

Hauptanwendungen finden sich<br />

bei EMV-Prüfungen nach ISO<br />

im Automotive-Bereich, bei<br />

Applikationen mit CAN-Bus,<br />

LIN-Bus usw.<br />

Außerdem bietet NK-Elektronik<br />

Entwicklungsdienstleistungen<br />

und Spezialmesstechniken für<br />

individuelle Bedürfnisse und<br />

Applikationen in Form von<br />

Embedded-Systemen an.<br />

■ EMCO Elektronik GmbH<br />

www.emco-elektronik.de<br />

Die Speag AG Schweiz hat<br />

ein innovatives, hochpräzises<br />

Feldsensorensystem entwickelt,<br />

das in Deutschland von EMCO<br />

Elektronik vertrieben wird.<br />

Herzstück des Systems, sind<br />

die miniaturisierten, aktiven und<br />

vollständig isolierten magnetischen-<br />

und elektrischen Feldsonden<br />

für den Frequenzbereich<br />

von <strong>10</strong> MHz bis <strong>10</strong> GHz. Die<br />

TDS-SNI-Sonden (Time Domain<br />

Sensor SNIffer) arbeiten im Frequenz-<br />

und Zeitbereich, bieten<br />

eine erstaunliche Empfindlichkeit<br />

und räumliche Separierung<br />

für präzise Amplituden- und Phasenmessungen.<br />

Die wichtigsten<br />

Leistungsdaten:<br />

• Dynamikbereich 120 dB<br />

(bei 1 Hz RBW)<br />

• Messsbereich<br />

0,15 bis 150 V/m<br />

Damit bieten sie enorme Vorteile<br />

gegenüber herkömmlichen, leitungsgeführten<br />

Sonden in allen<br />

Nahfeld-Applikationen, bei<br />

denen EM-Transparenz, Rauschen<br />

und Störbeeinflussung<br />

entscheidend sind.<br />

Alle TDS-Systeme werden im<br />

zertifizierten, Speag-eigenen<br />

ISO17025-Kalibrierlabor kalibriert.<br />

■ EMCO Elektronik GmbH<br />

www.emco-elektronik.de<br />

Übertragung<br />

von Signalen<br />

unter extremen<br />

EMV-Bedingungen<br />

Neu bei EMCO sind die Produkte<br />

der Firma NK-Elektronik,<br />

die vor allem zur Übertragung<br />

Ihre entscheidenden Vorteile:<br />

• bewährte Qualität durch strenge Qualitätskontrollen<br />

• geringste Dämpfung, sehr gute Schirmung<br />

• exzellente Flexibilität und Langzeitstabilität<br />

Schirmdämpfung@ 1GHz:<br />

Leistung@500 MHz:<br />

Schirmdämpfung@ 1GHz:<br />

Leistung@500 MHz:<br />

Schirmdämpfung@ 1GHz:<br />

Leistung@500 MHz:<br />

SeaTex <strong>10</strong><br />

Schifffahrt / SHF2 konform<br />

Ø <strong>10</strong>,2 mm<br />

≤ 8 GHz<br />

Aircell 5:<br />

Ø 5 mm<br />

≤ <strong>10</strong> GHz<br />

≥ 85 dB<br />

230 W<br />

Ecoflex <strong>10</strong>:<br />

Ø <strong>10</strong>,2 mm<br />

≤ 6 GHz<br />

≥ 90 dB<br />

5<strong>10</strong> W<br />

Ecoflex 15:<br />

Ø 14,6 mm<br />

≤ 6 GHz<br />

≥ 90 dB<br />

830 W<br />

Koaxialkabel<br />

von SSB-Electronic<br />

1 für<br />

3<br />

Aircell 7:<br />

Ø 7,3 mm<br />

≤ 6 GHz<br />

≥ 83 dB<br />

260 W<br />

• Verbinder aller Normen<br />

• sehr gutes Preisleistungsverhältnis<br />

Ecoflex Multicore<br />

Versorgung + Daten + HF in einem Kabel<br />

Industrie konform<br />

Ø 12,5 mm<br />

≤ 6 GHz<br />

Ecoflex <strong>10</strong> Plus/Heatex:<br />

Ø <strong>10</strong>,2 mm<br />

≤ 8 GHz<br />

≥ 90 dB<br />

5<strong>10</strong> W<br />

Ecoflex 15 Plus/Heatex:<br />

Ø 14,6 mm<br />

≤ 8 GHz<br />

≥ 90 dB<br />

890 W<br />

Aircom Premium:<br />

Ø <strong>10</strong>,2 mm<br />

≤ 12 GHz<br />

≥ 90 dB<br />

620 W<br />

Zubehör von SSB-Electronic<br />

Crimpzangen · Erdungsschellen · individuelle Kabelbeschriftungen · Knickschutz<br />

Messprotokolle · Blitzschutz · Kabelscheren<br />

Für mehr Informationen besuchen Sie unsere Website unter www.ssb.de oder rufen Sie uns an!<br />

Fon: +49 2941-93385-0 · vertrieb@ssb-electronic.de · www.ssb.de<br />

SSB-Electronic GmbH · Am Pulverhäuschen 4 · 59557 Lippstadt<br />

hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> 29

EMV<br />

Vielseitige Dichtungen<br />

für EMV- und IP-Schutz<br />

Für höchste Anforderungen in Bezug<br />

auf EMV- und Umwelt-Festigkeit bietet<br />

Infratron kundenspezifische Dichtungen aus<br />

leitfähigen Elastomeren an. Durch den Einsatz<br />

verschiedener Silikone, Fluorsilikone<br />

oder EPDM können die mechanischen und<br />

chemischen Eigenschaften quasi maßgeschneidert<br />

werden, wobei eine Auswahl an<br />

verschiedenen Füllmaterialien, wie Nickel-<br />

Graphit oder Silber-Aluminium die optimale<br />

Anpassung von HF-Dämpfung und Korrosionseigenschaften<br />

an die Erfordernisse der<br />

Anwendung möglich macht. In der Regel<br />

wird die komplette Dichtung aus Plattenware<br />

geschnitten oder aus extrudierten Profilen<br />

geklebt. Es besteht aber auch die Möglichkeit,<br />

komplexe dreidimensionale Strukturen<br />

als Formteil herzustellen. Für komplexe<br />

Aufgabenstellungen steht eine umfassende<br />

Design-Unterstützung zur Verfügung.<br />

■ Infratron GmbH<br />

info@infratron.de<br />

www.infratron.de<br />

Neue ESD-Schutzbausteine<br />

von INPAQ<br />

Neu im Portfolio der Endrich Bauelemente<br />

GmbH sind ESD-Schutzbausteine der Serie<br />

EGA AM von s Inpaq. Mit ihrer extrem<br />

geringen Kapazität von typisch 0,2 pF (bei<br />

1 MHz) und ihrer äußerst kurzen Ansprechzeit<br />

von weniger als 1 ns bieten die Bausteine<br />

ideale Voraussetzungen für den Schutz<br />

von Leitungen mit hohen Datenraten. Die<br />

kompakten Bauelemente im 0402- bzw.<br />

0603-Format sind bidirektional und zeichnen<br />

sich durch extrem geringe Leckströme aus.<br />

Die RoHS-konformen ESD-Schutzbausteine<br />

sind gemäß AEC-Q200 qualifiziert und<br />

damit speziell für das Automotive-Segment<br />

geeignet. Zu den Anwendungen gehören<br />

außerdem USB-, HDMI- und Bildschirm-<br />

Schnittstellen in digitalem Video-Equipment,<br />

Mobiltelefonen, GPS-Antennen und<br />

Bluetooth-Geräten. Die Schutzbausteine sind<br />

mit Nennspannungen von 5, 12 und 24 V<br />

erhältlich und können bei Temperaturen von<br />

-55 bis +125 °C eingesetzt werden.<br />

■ Endrich Bauelemente Vertriebs GmbH<br />

endrich@endrich.com<br />

www.endrich.com<br />

Kundenspezifische<br />

EMV-Dichtungen – auch<br />

mit IP-Schutz<br />

Zur Abdichtung gegen HF- und Umwelteinflüsse<br />

bietet Infratron, neben seinem<br />

umfangreichem Standardprogramm, auch<br />

maßgeschneiderte Lösungen an. Deren<br />

Basismaterial ist ein wasserdichter Neoprenschaum,<br />

der je nach Bedarf mit verschiedenen<br />

leitfähigen Materialien kombiniert<br />

wird. Es kommen Drahtgestricke, Textilien,<br />

Metallfolien oder auch leitfähige Silikone in<br />

Frage. Damit können binnen weniger Tage<br />

und sehr flexibel Flachdichtungen genau<br />

nach Kundenspezifikation gefertigt werden.<br />

Auf diese Weise werden hohe und höchste<br />

HF-Dämpfungswerte und bei Bedarf auch<br />

Umweltdichtigkeit bis IP69k erzielt. Neben<br />

einer umfassenden Design-Unterstützung<br />

bietet Infratron auch die Möglichkeit an,<br />

die benötigte Dichtung werksseitig an einen<br />

vorhandenen Prototyp anzupassen.<br />

■ Infratron GmbH<br />

info@infratron.de<br />

www.infratron.de<br />

30 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

EMV<br />

Innovative EMV-Composite-<br />

Dichtungen liefern verbesserte<br />

Performance bei geringeren Kosten<br />

Eine neue Technologie ermöglicht das Einbetten<br />

von leitfähigen Textilien in dünnes<br />

Plattenmaterial aus Silikon. Damit lassen<br />

sich EMV-Flachdichtungen mit stark verbesserten<br />

elektrischen und mechanischen<br />

Eigenschaften jetzt auch preislich günstiger<br />

realisieren. EMV-Dichtungen aus<br />

leitfähig gefüllten Silikonen haben sich<br />

in vielen Anwendungen bewährt, da sie<br />

robust, beständig und flexibel sind und<br />

außerdem einen guten IP-Schutz bieten.<br />

Durch die vielfältigen Verarbeitungsmöglichkeiten<br />

von Silikon sind die Dichtungen<br />

in zahllosen Geometrien - als extrudiertes<br />

Profil, geschnittene Plattenware oder<br />

als 3D-Formteil - erhältlich.<br />

In den Fällen, bei denen Flachdichtungen<br />

aus einem dünnen Plattenmaterial benötigt<br />

werden, bietet eine neu entwickelte<br />

Verbund-Technologie jetzt entscheidende<br />

Vorteile. Sie ermöglicht es, das Plattenmaterial<br />

mit einer Zwischenschicht aus<br />

elektrisch leitfähigem Textil herzustellen.<br />

Dadurch entsteht ein<br />

Komposit-Material<br />

mit überragenden<br />

Eigenschaften. Zum<br />

einen verbessert das<br />

vollständig metallisierte<br />

Textil elektrische<br />

Leitfähigkeit<br />

und HF-Abschirmung<br />

erheblich, zum<br />

anderen wirkt sich<br />

das sehr flexible und<br />

dabei extrem reißfeste<br />

Textilgewebe<br />

zusätzlich positiv<br />

auf die mechanischen<br />

Eigenschaften aus.<br />

Das erste mit dieser Technologie serienmäßig<br />

hergestellte Material steht bereits<br />

für Produktionszwecke zur Verfügung. Es<br />

ist ein 0,8 mm dickes Hybrid-Komposit<br />

aus Silikon mit Nickel-Graphit-Füllung<br />

sowie einer leitfähigen Textillage als Verstärkung.<br />

Die elektrische Leitfähigkeit entspricht<br />

der eines sehr viel teureren Materials<br />

mit Füllung auf Silberbasis, und die<br />

mechanische Belastbarkeit ist deutlich<br />

höher als die vergleichbarer Flachdichtungen.<br />

Das neue Material bietet eine fast<br />

ideale Kombination aus besten Abschirmeigenschaften,<br />

höchster mechanischer<br />

Belastbarkeit, und chemischer Stabilität.<br />

Es empfiehlt sich für zahlreiche Anwendungen,<br />

z.B. in den Bereichen Industrie,<br />

Automobilbau, Elektromobilität und Kommunikationstechnik,<br />

aber auch im Militär-<br />

und Luftfahrtbereich.<br />

■ Infratron GmbH<br />

info@infratron.de<br />

www.infratron.de<br />

HF-LEISTUNGSVERSTÄRKER<br />

komplette Verstärker-Rack-Lösungen<br />

SATCOM-Verstärker<br />

TWTA - Verstärker<br />

SSPA - Verstärker<br />

HF-Hohlleiter<br />

Systeme & Subsysteme<br />

flexible Hohlleiter<br />

Speisenetzwerke<br />

Drehkupplungen<br />

Antennenfeeds<br />

WR<strong>10</strong> - WR650<br />

Filter<br />

HF- & MIKROWELLEN-<br />

KOMPONENTEN<br />

optische Strecken bis 40 GHz<br />

kundenspezifische Lösungen<br />

passive Komponenten<br />

aktive Komponenten<br />

Subsysteme<br />

Absorber<br />

DC - <strong>10</strong>0 GHz<br />

HF- & MIKROWELLEN-<br />

MESSTECHNIK<br />

AVIONIK Mess- & Prüfgeräte<br />

Wireless- & Mobilfunktester<br />

Zeit- & Frequenzstandards<br />

Funkmessplätze (RTS)<br />

Netzwerkanalysatoren<br />

GNNS-Simulatoren<br />

Signalgeneratoren<br />

Pulsgeneratoren<br />

Kalibrierkits<br />

Wir verstehen die Welle<br />

Daten des innovativen Verbundwerkstoffs HCNG-08 von Infratron<br />

Tel. 089-895 565 0 * Fax 089-895 90 376<br />

hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> 31<br />

Email: info@emco-elektronik.de31<br />

Internet: www.emco-elektronik.de

EMV<br />

Photovoltaik-Module wandeln Laserlicht in elektrischen Strom<br />

Die PV-Modul-KPC-Serie von municom<br />

umfasst fasergekoppelte Photovoltaik-<br />

Module und wandelt Laserlicht im Bereich<br />

von 1300 bis 1600 nm in elektrischen<br />

Strom um. Der spezielle Aufbau dieses<br />

Konverters ermöglicht eine Leistungsumwandlung<br />

mit einer Effizienz von 30%<br />

und mehr bei einer Ausgangsspannung von<br />

3 V und einer Stromstärke von 20 mA.<br />

Die KPC-Konverter sind sind dafür konzipiert<br />

(oder „ausgelegt“), elektrische Bauteile,<br />

wie z.B. Mikroprozessoren, mit ausreichend<br />

elektrischem Strom zu versorgen.<br />

Da die Spannungsquelle elektrisch isoliert<br />

ist, kann ein KPC-Konverter beispielsweise<br />

elektrischen Strom in einer explosionsgefährdeten<br />

Umgebung bereitstellen,<br />

was mit dem Einsatz von konventionellen<br />

Metallkabeln nur schwer möglich ist. Ein<br />

weiteres Einsatzgebiet wären elektromagnetisch<br />

sensible Umgebungen, für welche<br />

der Konverter durch das optische Kabel<br />

eine ideale Lösung darstellt. Es eröffnen<br />

sich folgende Anwendungsbereiche:<br />

• Stromversorgung unter starken EMI-<br />

Bedingungen<br />

• Übertragungssysteme in entfernten Orten<br />

• Aufladung kleiner Batterien<br />

• mobile Telekommunikationsstationen<br />

und digitale TV-Relaisstationen<br />

• Öl- oder Gas-Bohrstätten<br />

• medizinische Anwendungen, wie MRT<br />

■ municom GmbH<br />

www.municom.de<br />

Neuer EMV-Messempfänger führt schnell und<br />

zuverlässig zur Zertifizierung<br />

Insbesondere anspruchsvolle Zertifizierungs-<br />

und Entwicklungsmessungen im<br />

A&D-Bereich und in der Automobilbranche<br />

benötigen einen EMV-Messempfänger mit<br />

herausragenden Eigenschaften. Für Anwendungen<br />

wie diese präsentierte Rohde &<br />

Schwarz den neuen EMV-Messempfänger<br />

R&S ESW. Er verfügt über den höchsten<br />

Dynamikbereich und die größte Pegelgenauigkeit<br />

am Markt.<br />

Der EMV-Messempfänger R&S ESW adressiert<br />

Anwender in den EMV-Labors der<br />

Hersteller sowie in Testhäusern. Mit ihm<br />

lassen sich Zertifizierungstests an Modulen,<br />

Bauteilen und Geräten, aber auch an Systemen<br />

und technischen Einrichtungen gemäß<br />

aller relevanten kommerziellen und militärischen<br />

Standards wie CISPR-, FCC- und<br />

Mil-Standard durchführen. Dabei eignet sich<br />

der Messempfänger sowohl für leitungsgebundene<br />

als auch für gestrahlte Abnahmemessungen.<br />

Selbst höchste Anforderungen<br />

bei EMV-Tests in der Automobilbranche<br />

nach hauseigenen Standards sind mit dem<br />

R&S ESW möglich.<br />

Der R&S ESW ist erhältlich in Versionen<br />

für die Frequenzbereiche von 2 Hz bis 8, 26<br />

und 44 GHz. Da in den Messempfänger standardmäßig<br />

der extrem schnelle, FFT-basierte<br />

Time Domain Scan (TD-Scan) integriert<br />

ist, der auch mit zwei parallel messenden<br />

CISPR-Detektoren betrieben werden kann,<br />

lässt sich die Zeit bei normenkonformen Zertifizierungstests<br />

deutlich verkürzen. Für die<br />

Diagnose und Fehlersuche stehen Anwendern<br />

zudem weitere wichtige Betriebsarten<br />

wie Sweep, Scan, Echtzeit-Spektrumanalyse<br />

und ZF-Analyse zur Verfügung, und das auch<br />

mit Spektrogramm-Funktion. Letztere stellt<br />

das analysierte Spektrum lückenlos über der<br />

Zeitachse dar und macht so auch schnell<br />

wechselnde Störer sichtbar. Die Echtzeit-<br />

Spektrumanalyse mit einer Bandbreite von<br />

80 MHz liefert dem Anwender mit Werkzeugen<br />

wie dem Nachleuchtmodus und dem<br />

Frequenzmaskentrigger wichtige Informationen<br />

über kritische oder verdeckte Signale.<br />

Speziell für die lizenzfreien ISM-Bänder bei<br />

2,4 und 5,8 GHz, die von drahtlosen Übertragungstechnologien<br />

wie BluetoothTM und<br />

WLAN genutzt werden, bietet der R&S ESW<br />

zusätzliche Hochpassfilter bei 150 kHz und<br />

2 MHz sowie Unterdrückungs- und Kerbfilter<br />

(Notch-Filter). Bei EMV-Feldstärkemessungen<br />

können hohe Trägersignale in<br />

diesen Bändern den Dynamikbereich des<br />

Messgeräts stark beeinträchtigen, sodass<br />

kleine Störsignale außerhalb dieser Bänder<br />

unentdeckt bleiben. Mit seinen zusätzlichen<br />

Filtern für die ISM-Bänder und dank seiner<br />

sehr hohen Empfindlichkeit sorgt der R&S<br />

ESW hingegen für zuverlässige EMV-Zertifizierungsmessungen.<br />

Darüber hinaus besticht der R&S ESW durch<br />

eine einfache Bedienung über Touchscreen<br />

mit intuitivem GUI und flachen Menüstrukturen.<br />

Mit der praktischen Multiview-<br />

Funktion stehen alle Messungen und Modi<br />

auf einem Blick zur Verfügung. Zudem hat<br />

Rohde & Schwarz einen konfigurierbaren<br />

Auto-Test eingebaut, der komplexe Abläufe<br />

automatisiert. In diesem Testkonfigurator<br />

lassen sich detailliert Parameter für Vormessungen,<br />

Peak-Suchkriterien und Nachmessungen<br />

mit Quasi-Peak, CISPR-Average-,<br />

oder RMS/Avg-Detektoren einstellen.<br />

Der Testreport-Generator hilft Anwendern,<br />

alle für die Zulassung notwendigen Parameter<br />

gleich im Anschluss an die Messung<br />

zu dokumentieren. Zwei zusätzliche Drehknöpfe<br />

können Anwender frei mit verschiedenen<br />

Funktionen belegen, um beim Messvorgang<br />

bestimmte Parametereinflüsse wie<br />

Bandbreite, Messzeit oder Dämpfung schnell<br />

zu vergleichen.<br />

■ Rohde & Schwarz<br />

GmbH & Co. KG<br />

www.rohde-schwarz.de<br />

32 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

EMV<br />

Echtzeitmessung für Full Compliance mit höchster Präzision<br />

Echtzeitmessung 30 MHz bis 6 GHz: Bluetooth-Gerätesuche bei 2,4 GHz<br />

Messungen der Störfeldstärke<br />

werden im Frequenzbereich 1<br />

bis 40 GHz in einer Absorberhalle<br />

oder auf einem Freifeldmessplatz<br />

(engl. Open Area Test<br />

Site) durchgeführt. Diese Messungen<br />

sind äußerst zeitaufwendig,<br />

da bei allen Abstrahlrichtungen<br />

des Prüflings sowie über<br />

mehrere Höhen der Antenne die<br />

maximale Emission gefunden<br />

werden muss. Stark gerichtete<br />

Abstrahleigenschaften von Prüflingen<br />

oberhalb 1 GHz führen<br />

dazu, dass die Messung mit sehr<br />

kleinen Schritten des Drehtischs<br />

stattfinden muss.<br />

Üblicherweise erfolgen eine<br />

Vor- und eine Nachmessung,<br />

um den zeitlichen Aufwand zu<br />

begrenzen. Bei der Vormessung,<br />

welche lediglich eine schnelle<br />

Übersichtsmessung darstellt,<br />

wird versucht einzelne Frequenzen<br />

zu lokalisieren, bei<br />

welchen die Emissionen einen<br />

kritischen Pegel erreichen. Bei<br />

der Nachmessung wird anschließend<br />

an diesen kritischen Frequenzpunkten<br />

im Single-Frequency-Modus<br />

mit längerer<br />

Verweildauer nachgemessen und<br />

maximiert.<br />

Im Gegensatz hierzu kann nun<br />

mittels TDEMI-X-Messempfänger<br />

mit mehreren Gigahertz<br />

Echtzeit-Messbandbreite<br />

(Option QCDSP-UG, UFSPA-<br />

UG) aus dem Hause Gauss<br />

Instruments sofort die abschließende<br />

Maximierung erfolgen.<br />

Durch ein speziell für diesen<br />

Zweck entwickeltes Hardwaremodul<br />

können Messungen über<br />

mehrere Gigahertz im Echtzeit-Spektrumanalysatormodus<br />

erfolgen. Beispielsweise<br />

lassen sich im Frequenzbereich<br />

1...6 GHz mit einer hohen zeitlichen<br />

Auflösung alle Frequenzpunkte<br />

direkt messen. Über<br />

den gesamten Frequenzbereich<br />

werden die Ergebnisse in Echtzeit<br />

dargestellt. Es stehen die<br />

Detektoren Peak, Average und<br />

RMS zur Verfügung. Darüber<br />

hinaus lassen sich auch die<br />

nach den Standards geforderten<br />

Videobandbreiten verwendeen.<br />

Selbstverständlich werden dabei<br />

auch die Normen CISPR 16-1-<br />

1, MIL461, DO160 sowie weitere<br />

nationale und internationale<br />

Normen abgedeckt.<br />

Eine typische Emissionsmessung<br />

im Bereich 1...6 GHz<br />

kann nun erstmalig derart erfolgen,<br />

dass der Bandbereich in<br />

Echtzeit gemessen wird. Der<br />

Prüfling wird kontinuierlich<br />

gedreht. Es werden sowohl<br />

die Abstrahlrichtung als auch<br />

das Maximum dokumentiert.<br />

Die Prüfvorschriften der Norm<br />

CISPR 16-2-3 sowie der ANSI<br />

und FCC Standards werden bei<br />

dieser Prüfstrategie vollständig<br />

eingehalten.<br />

Herausfordernde Messungen,<br />

wie z.B. die Emissionsmessung<br />

eines Mikrowellenherdes, gelingen<br />

so einfach und schnell. Die<br />

Vorselektion, welche in allen<br />

Betriebsarten insbesondere<br />

auch im Echtzeitmodus über<br />

den Frequenzbereich von DC<br />

bis 40 GHz zur Verfügung steht,<br />

erlaubt es z.B., die Oberwellen<br />

des Signals eines ISM-Bands mit<br />

höchster Größe: Präzision 90x120mm und Dynamik<br />

zu messen.<br />

Hinsichtlich der totalen Messunsicherheit<br />

(Vorverstärker<br />

und Vorselektion aktiv) beträgt<br />

m e<br />

s a<br />

s.urface m.ounted a. pplication e.lectronics GmbH<br />

www.smae.de<br />

info@smae.de<br />

die Standardabweichung des<br />

TDEMI X im Frequenzbereich<br />

1 bis 18 GHz typisch 0,27 dB<br />

und setzt auch in diesem Punkt<br />

einen neuen Standard hinsichtlich<br />

Messgenauigkeit.<br />

So lassen sich z.B. sämtliche<br />

Betriebsarten eines Prüflings<br />

auf einfachste und hocheffiziente<br />

Art und Weise messen. Die<br />

vormals erforderliche aufwendige<br />

Vor- und anschließende<br />

Nachmessung entfallen nun<br />

vollständig. Die Auswertung gegenüber<br />

Grenzwertlinien sowie<br />

die anschließende Dokumentation<br />

der Messergebnisse erfolgt<br />

automatisch mittels Reportgenerator<br />

als MS-Word Dokument.<br />

Mittels Fernsteuersoftware ist es<br />

außerdem auch möglich, derartige<br />

Messungen vollständig zu<br />

automatisieren und Testreports<br />

inkl. Darstellungen der Richtcharakteristik<br />

zu erzeugen.<br />

■ Gauss Instruments GmbH<br />

info@tdemi.com<br />

www.gauss-instruments.com<br />

Kompakte SMT- Hochstromdrosseln<br />

Serie ERU19<br />

- kompakte Bauform, 19,9x20,5mm2<br />

- niedrige Bauhöhe 8,35mm(1,0µ)<br />

- Flachdrahtwicklung<br />

- -40°C bis +150°C<br />

Die flache Bauweise beruht auf einem Design<br />

mit Flachdrahtwicklung. Dieses führt auch zu<br />

einer Reduzierung der Verluste.<br />

Anwendung: DC-DC-Wandler,<br />

Schaltnetzteile, xEV-Anwendungen,<br />

Ausgangs- und Speicherdrossel<br />

s.m.a.e. GmbH<br />

Lise-Meitner-Straße 6, 40878 Ratingen<br />

Telefon: 02<strong>10</strong>2 / 4248-0, Fax: 02<strong>10</strong>2 /4248-23<br />

hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> 33

EMV<br />

EMF-Richtlinie – Arbeitssicherheit in<br />

elektromagnetischen Feldern<br />

Nach der neuen EMF-Richtlinie muss fachkundiges Personal die Risikobewertung für jeden<br />

Arbeitsplatz gesondert vornehmen. Das Produktprogramm von Narda für die Sicherheit von<br />

Menschen in elektromagnetischen Feldern erstreckt sich von Breitbandmessgeräten über<br />

Selektivmesstechnik bis hin zu Überwachungsmonitoren und persönlichen Monitoren<br />

Vom 1. Juli <strong>2016</strong> an müssen alle<br />

EU-Mitgliedstaaten die Richtlinie<br />

2013/35/EU zum Schutz<br />

von Personen vor elektromagnetischen<br />

Feldern (EMF) am<br />

Arbeitsplatz in nationales Recht<br />

umgesetzt haben. In der Folge<br />

sind Unternehmen europaweit<br />

verpflichtet, zum Teil neu definierte<br />

Expositionsobergrenzen<br />

für Beschäftigte einzuhalten,<br />

das heißt, zu überwachen und<br />

ggf. risikomindernde Präventivmaßnahmen<br />

einzuleiten. Speziell<br />

für die hierzu erforderlichen<br />

Messaufgaben entwickelt und<br />

fertigt die Firma Narda Safety<br />

Test Solutions leistungsfähige,<br />

intelligente Messgeräte.<br />

Die zugrundeliegende EMF-<br />

Richtlinie definiert „Mindestvorschriften<br />

zum Schutz von<br />

Sicherheit und Gesundheit der<br />

Ausrüstung<br />

breitbandige<br />

Messgeräte<br />

nicht-thermische<br />

Wirkungen (0...<strong>10</strong> MHz)<br />

ELT-400, THM1176<br />

Arbeitnehmer vor der Gefährdung<br />

durch physikalische Einwirkungen<br />

elektrischer, magnetischer<br />

und elektromagnetischer<br />

Felder im Frequenzbereich zwischen<br />

0 Hz und 300 GHz“. Ihre<br />

Grenzwerte basieren in erster<br />

Linie auf Empfehlungen von<br />

ICNIRP, der internationalen<br />

Kommission für den Schutz<br />

vor nicht-ionisierender Strahlung.<br />

Sie wurden anhand neuer<br />

wissenschaftlicher Erkenntnisse<br />

erarbeitet und beziehen sich ausschließlich<br />

auf nachgewiesene<br />

direkte Kurzzeitwirkungen auf<br />

den menschlichen Körper.<br />

Unternehmen in der<br />

Pflicht<br />

Neu an der EMF-Richtlinie ist,<br />

dass der Arbeitgeber künftig das<br />

thermische Wirkungen (<strong>10</strong>0<br />

kHz bis 300 GHz)<br />

NBM-520, NBM-550<br />

selektive Messgeräte EHP-50F, EHP-200A SRM-3006<br />

PSA (persönliche - RadMan, Nardalert S3<br />

Schutzausrüstung)<br />

Messprogramm von Narda zum Konformitätsnachweis von<br />

Arbeitsplätzen gemäß 2013/35/EU inklusive leistungsfähiger<br />

Software<br />

Risiko für jeden Arbeitsplatz<br />

gesondert bewerten muss. Seine<br />

Verantwortung, dafür Sorge zu<br />

tragen, dass die Grenzwerte für<br />

Arbeitnehmer nicht überschritten<br />

werden, bedeutet, jegliche<br />

Risiken zunächst zu bewerten<br />

und die Expositionen richtlinienkonform<br />

zu erfassen. Hierzu<br />

können, vor allem an Orten wie<br />

Büros oder Laboratorien, wo<br />

lediglich Schwachstromgeräte<br />

betrieben werden, Emissionsangaben<br />

der Gerätehersteller oder<br />

Berechnungen dienen. Überall<br />

sonst, wo – wie etwa in Produktionsstätten<br />

der Metall industrie, in<br />

Schweiß- oder Schmelzanlagen<br />

– eine stärkere lokale EMF-Belastung<br />

zu befürchten ist, müssen<br />

künftig Messungen Gewissheit<br />

bringen. Das junge Regelwerk<br />

sieht vor, dass fachkundiges<br />

Personal zu diesem Zweck in<br />

regelmäßigen Zeitabständen<br />

Feldwerte erfasst und anschließend<br />

in rückverfolgbarer Form<br />

dokumentiert.<br />

Individuelle Lösung für<br />

jede Situation<br />

Für diese anspruchsvollen<br />

Messaufgaben entwickelt und<br />

fertigt die Firma Narda Safety<br />

Test Solutions leistungsfähige,<br />

intelligente und auf die jeweilige<br />

Anwendung zugeschnittene<br />

Messtechnik-Lösungen. Die<br />

präzisen Instrumente des Spezialisten<br />

für EMF-Messtechnik<br />

ermöglichen es den Verantwortlichen,<br />

alle für eine regelkonforme<br />

Sicherheitsbeurteilung<br />

relevanten Feldwerte in Echtzeit<br />

und ohne großen Aufwand<br />

zu erfassen. Das qualitativ hochwertige<br />

Angebot setzt sich aus<br />

breitbandigen und selektiven<br />

Messgeräten sowie robusten<br />

Strahlenschutzmonitoren als<br />

Komponenten einer persönlichen<br />

Schutzausrüstung (PSA)<br />

zusammen. In schwierigen EMF-<br />

Mischsituationen von Multifrequenzumgebungen<br />

erfassen die<br />

Geräte automatisch beispielsweise<br />

die aus biophysikalischer<br />

Sicht ungünstigste, für die Beurteilung<br />

relevante Expositionssituation.<br />

Anschließend können sie<br />

das Ergebnis für eine schnelle,<br />

sichere Interpretation direkt in<br />

Prozent des jeweils zulässigen<br />

Grenzwertes anzeigen.<br />

Hintergrund der<br />

Direktive<br />

Die EMF-Direktive berücksichtigt<br />

prinzipiell zwei Arten<br />

von direkten biophysikalischen<br />

Wirkungen, die durch elektromagnetische<br />

Felder hervorgerufen<br />

werden können: Das sind<br />

zum einen sensorische Effekte<br />

durch Stimulationen von Muskeln,<br />

Nerven und Sinnesorganen<br />

im Niederfrequenzbereich von<br />

0 Hz bis <strong>10</strong> MHz – sie rufen<br />

vorübergehende Störungen der<br />

Sinnesempfindung hervor. Und<br />

zum anderen sind es thermische<br />

Effekte zwischen <strong>10</strong>0 kHz und<br />

300 GHz (Hochfrequenz), wenn<br />

sich menschliches Gewebe durch<br />

Energieabsorption erwärmt.<br />

Zur Orientierung: Sogenannte<br />

Mikrowellen liegen zwischen<br />

300 MHz und etwa 300 GHz.<br />

Bei den Expositionsgrenzwerten<br />

(ELV, Exposure Level Values),<br />

die die Richtlinie 2013/35/EU<br />

getrennt nach sensorischen und<br />

34 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

EMV<br />

thermischen Wirkungen definiert,<br />

handelt es sich um maximal<br />

zulässige Feldwerte im Körper<br />

von Beschäftigten. Da diese<br />

nicht messbar, sondern lediglich<br />

mit hohem rechnerischen Aufwand<br />

zu bestimmen sind, legt die<br />

Arbeitsschutz-Direktive sogenannte<br />

Auslöseschwellen oder<br />

auch Action Levels (AL) fest.<br />

Dies sind messtechnisch direkt<br />

erfassbare Feldwert-Obergrenzen<br />

am Arbeitsplatz. Werden<br />

sie nachweislich eingehalten,<br />

gelten auch die Expositionsgrenzwerte<br />

gemäß EMF-Richtlinie<br />

als erfüllt. Doch bereits bei<br />

der geringsten Überschreitung<br />

der Auslöseschwellen sind seitens<br />

des Arbeitgebers geeignete<br />

Schutz- oder Präventivmaßnahmen,<br />

wie Schirmung oder der<br />

Einsatz von Filtern, zu treffen.<br />

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und kratzfeste Scheibenmaterialien<br />

ebenso wie dünne und flexible<br />

Folien. Beides ist kombinierbar<br />

mit leitfähigen Beschichtungen<br />

oder hochtransparenten<br />

Metallgeweben. Besonders<br />

interessant, z.B. für die Anwendung<br />

mit TFT-Displays, ist eine<br />

0,175 mm starke Polyesterfolie<br />

mit einer dünnen Schicht aus<br />

aufgesputtertem Silber. Diese<br />

verbindet eine sehr gute Leitfähigkeit<br />

(8 Ohm/sq) mit hoher<br />

Transparenz und Farbneutralität.<br />

Hinzu kommt, dass auf diese<br />

Weise ein möglicher Moiré-<br />

Effekt durch Überlagerung von<br />

Gitterstrukturen vollständig<br />

vermieden werden kann. Diese<br />

Beschichtung lässt sich ganz<br />

einfach durch Andrücken an den<br />

Metallrahmen des Displays kontaktieren.<br />

Bei PC-Bildschirmen<br />

reicht hierfür in der Regel der<br />

bereits vorhandene Kunststoffrahmen<br />

aus. Sie ist sowohl entspiegelt<br />

als auch mit beidseitiger<br />

Schutzfolie lieferbar.<br />

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hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> 35

EMV<br />

EMC Pre-Compliance kompakt<br />

Bild 1: TEM-Zelle mit dem<br />

RIGOL DAS 815<br />

Der Autor dieses Beitrags<br />

ist H. Wolfgang Bartels,<br />

Geschäftsführer der Rigol<br />

Technologies<br />

Weitere Informationen unter<br />

www.rigol.eu<br />

Sehr oft hört man von Besuchern<br />

am Messestand Aussagen<br />

wie: „Wir sind beim letzten<br />

Zulassungstest in der EMV<br />

durchgefallen und müssen jetzt<br />

nacharbeiten“ oder „Unsere<br />

Entwicklung im, für uns neuen,<br />

Bereich [abc], muss zur Norm<br />

[xyz] konform sein und wir<br />

wissen nicht wo wir liegen und<br />

müssen jetzt vormessen“. Nicht-<br />

Bestehen einer EMV-Zulassung<br />

erzeugt nicht nur weitere Kosten<br />

für einen erneuten Zulassungsversuch,<br />

sondern auch Verzögerungen<br />

beim Release des<br />

Produktes. Der Zeitverlust ist<br />

zum einen bedingt durch das<br />

Re-Design und zum anderen<br />

dadurch, dass EMV-Labore oft<br />

über Wochen ausgebucht sind.<br />

Aus der Not heraus wird nun<br />

nach dem passenden Testequipment<br />

gesucht. Man weiß, durch<br />

welchen Test man durchgefallen<br />

ist. Die Vertriebskanäle beraten<br />

entsprechend und schlagen eine<br />

geeignete Konfiguration vor, die<br />

dann auch angeschafft wird. So<br />

weit so gut. Leider müssen jetzt<br />

aber entsprechende Messungen<br />

ausgeführt werden, und da oft<br />

kein EMV-Spezialist im Team<br />

ist, muss der Hardwareentwickler<br />

selbst ran. Also wird das<br />

Setup aufgebaut, alles verkabelt<br />

und gemessen. Nun sehen<br />

die Ergebnisse aber nicht exakt<br />

wie im EMV-Labor gemessen<br />

aus und daher ist guter Rat<br />

jetzt teuer. Der folgende Artikel<br />

soll einen Überblick über EMI-<br />

Anforderungen, Equipment und<br />

Messungen geben, um den Einstieg<br />

für „EMV-Quereinsteiger“<br />

leichter zu machen.<br />

EMV-Übersicht<br />

Das Themengebiet der elektromagnetischen<br />

Verträglichkeit<br />

teilt sich in zwei Bereiche auf<br />

1.) Abgabe von elektromagnetischen<br />

Störungen<br />

2.) Störfestigkeit gegen elektromagnetische<br />

Störungen<br />

Jeder der Bereiche ist wieder<br />

aufgeteilt in zwei Kopplungspfade<br />

(Luft, Leitung). So entstehen<br />

vier verschiedene Testszenarien.<br />

(Grafik 1)<br />

Am häufigsten treten Probleme<br />

bei der Messung von abgegebenen<br />

Störungen auf. Zugekaufte,<br />

günstige Schaltnetzteile,<br />

welche in Systeme verbaut werden,<br />

sind oft der Grund für Probleme<br />

mit leitungsgebundenen<br />

Störungen. Unvorsichtig „verlegte“<br />

Leiterbahnen, auf denen<br />

Taktsignale anliegen, wirken wie<br />

Antennen und strahlen entsprechend<br />

Leistung ab, welche bei<br />

Messungen der Abstrahlung zu<br />

Tage treten.<br />

Pre-Compliance<br />

Test-Equipment<br />

Im Zentrum der Messungen<br />

steht natürlich das Messgerät.<br />

EMV-Testlabore verwenden<br />

für Zulassungsmessungen hier<br />

ausschließlich EMV-Messempfänger.<br />

Diese Geräte sind alle zu<br />

CISPR 16 (EMC Messequipment-Normung)<br />

konform. Ein<br />

Testreceiver zeichnet sich durch<br />

eine hohe Empfindlichkeit, Genauigkeit<br />

und Reproduzierbarkeit<br />

der Messungen aus. Mit<br />

den sehr guten Spezifikationen<br />

steigt aber auch der Anschaffungspreis.<br />

Um empfindliche<br />

und genaue EMV-Messungen<br />

ausführen zu können, muss auch<br />

eine entsprechende Umgebung<br />

(wie z.B. ein reflektionsfreier<br />

Raum) vorhanden sein bzw. weiteres<br />

normkonformes Equipment<br />

(Netznachbildung - LISN) zur<br />

Verfügung stehen.<br />

Da man letztendlich nicht um<br />

eine Abnahmemessung im zertifizierten<br />

Labor herumkommt,<br />

macht eine Investition in Messempfänger<br />

+ Kammer + LISN<br />

usw. für viele Bereiche wenig<br />

Sinn. Nichtsdestotrotz ist es,<br />

aus in der Einleitung gegebenen<br />

Gründen, wichtig, vorab bereits<br />

„Abschätzungsmessungen“ zu<br />

machen und nicht „blind“ zur<br />

EMV-Prüfung zu gehen.<br />

Eine gute und günstige Möglichkeit<br />

bietet ein Spektrum-<br />

Analysator mit integrierten<br />

EMI-Filtern und dem Quasi-<br />

Peak-Detektor, wie zum Beispiel<br />

die DSA800er Serie von<br />

Rigol. Kombiniert man diesen<br />

mit einer, an CISPR16 „angelehnten“,<br />

Netznachbildung lassen<br />

sich bereits gute Ergebnisse<br />

für leitungsgebundene Störungen<br />

erzielen. Um diese Ergebnisse<br />

absolut bewertbar machen zu<br />

können muss man Korrelationsmessungen<br />

durchführen. Im<br />

Idealfall hat man zwei bis drei<br />

Berichte von zertifizierten Zulassungsmessungen<br />

(bestanden<br />

oder durchgefallen) und kann<br />

exakt diese getesteten EUTs<br />

(Equipment Under Test) mit dem<br />

Pre-Compliance-Testsystem im<br />

36 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

Grafik 1: EMV-Übersichtsdiagramm<br />

Grafik 2: Test-Setup<br />

eigenen Labor nachmessen. So<br />

erhält man eine Aussage, wie<br />

weit das eigene Messergebnis<br />

von der echten EMV-Labor-<br />

Messung entfernt ist und kann<br />

dies bei zukünftigen Messungen<br />

mit einplanen. Auch für relative<br />

Messungen können Spektrum-<br />

Analysatoren gut verwendet<br />

werden. Ein Beispiel hierfür ist<br />

die „Echtzeit“-Überprüfung von<br />

Entstörungsmaßnahmen.<br />

Wie oben erwähnt lassen sich<br />

leitungsgebundene Störungen<br />

relativ einfach und gut selbst vormessen.<br />

(Testsetup – Grafik 2)<br />

Wesentlich schwieriger wird<br />

es, wann man die Abstrahlung<br />

messen möchte. Anstatt einer<br />

Netznachbildung, welche die<br />

leitungsgebundenen, hochfrequenten<br />

Störungen auskoppelt,<br />

wird eine Antenne verwendet,<br />

um die Abstrahlung zu erfassen.<br />

In einem Raum ohne Reflektionsunterdrückung<br />

wird man<br />

die abgestrahlten Frequenzen<br />

mehrfach empfangen (Reflektion<br />

an den Wänden). Ohne eine<br />

Abschirmung des Raumes gegen<br />

Fremdeinstrahlung von außen<br />

misst man jegliche Signale der<br />

Umgebung mit. (Mobilfunk,<br />

FM-Radio, usw.) D.h. ohne<br />

entsprechende Vorkehrungen<br />

kann man kaum aussagekräftige<br />

Ergebnisse erzielen.<br />

Zumal noch hinzukommt, dass<br />

ein Spektrum-Analysator praktisch<br />

das ganze Spektrum auf<br />

einmal empfängt. Das ist einer<br />

der kritischsten Unterschiede<br />

zum Messempfänger. Der Empfänger<br />

hat einen schmalbandigen,<br />

abstimmbaren Bandpass<br />

vorgeschaltet, so dass nur kleine<br />

Teile des Frequenzbandes den<br />

Empfänger erreichen und selektiv<br />

gemessen werden kann.<br />

Im schlimmsten Fall wird der<br />

Eingang eines Spektrum-Analysators<br />

von einem starken Störer<br />

der Umgebung, außerhalb des<br />

gemessenen Frequenzbandes<br />

(z.B FM-Radio-Sender) übersteuert,<br />

und der Eingangsverstärker<br />

generiert selbst Störungen,<br />

welche dargestellt werden, aber<br />

eben nicht vom EUT stammen.<br />

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EMV<br />

Bild 2: Arbeiten mit der Nahfeldsonde<br />

Es gibt trotzdem Möglichkeiten,<br />

qualitativ eine Aussage über<br />

die Performance seines Messobjektes<br />

zu bekommen. (z.B.<br />

Freifeldmessungen mit EMV-<br />

Zelten) Eine weitere Möglichkeit,<br />

bei kleinen DUTs ist der<br />

Einsatz von TEM-Zellen. Ein<br />

Beispiel ist die in Bild 1 zusammen<br />

mit dem Rigol DSA815<br />

dargestellte Zelle.<br />

Nahfeldsonden, wie das NFP-3<br />

Set von Rigol (siehe Bild 2)<br />

sind ein weiterer Teil eines Pre-<br />

Compliance-Paketes. Diese<br />

Sonden werden hauptsächlich<br />

dazu verwendet, um gefundene<br />

Probleme (z.B. bei Messungen<br />

mit der TEM-Zelle) einzugrenzen<br />

und punktgenau die Quelle<br />

der unerwünschten Abstrahlung<br />

ermitteln zu können, um dort die<br />

erforderlichen Entstörmaßnahmen<br />

vorzunehmen.<br />

Analysator besonders Rücksicht<br />

genommen werden. Durch die<br />

Definition Start-/Stoppfrequenz<br />

und dem Abstand zwischen den<br />

Mess punkten ergibt sich eine<br />

Anzahl von geforderten Messpunkten.<br />

Die Anzahl von Messpunkten<br />

kann leicht Werte von<br />

<strong>10</strong> 000 und mehr erreichen. Einfache<br />

Spektrum-Analysatoren<br />

haben nur 601 - 3001 Messpunkte<br />

pro Scan, und es wird<br />

hier auch keine Messdauer pro<br />

Punkt eingegeben, sondern nur<br />

die Zeit eines gesamten Sweeps.<br />

Um keine Lücken in der Messung<br />

zu haben oder zu kurz zu<br />

messen, muss der Anwender den<br />

Taschenrechner in die Hand nehmen<br />

und den gesamten Scan in<br />

kleinere Bereiche aufteilen und<br />

auch auf Basis der Punkte und<br />

der Messzeit pro Punkt die richtige<br />

Sweepzeit berechnen.<br />

Als Beispiel nehmen wir eine<br />

Messung der leitungsgebundenen<br />

Störungen:<br />

Vorgaben:<br />

Startfrequenz = 150 kHz<br />

Stoppfrequenz = 30 MHz<br />

Auflösebandbreite (RBW) =<br />

9 kHz (EMI Filter)<br />

Messzeit pro Punkt = <strong>10</strong> ms<br />

empfohlener Abstand der<br />

Punkte (nach CISPR) = RBW/2<br />

(4.5 kHz)<br />

Hieraus ergibt sich eine Messpunkteanzahl<br />

von 6334. Der<br />

verwendete Spektrum-Analysator<br />

DSA815 bietet 601 Punkte<br />

pro Scan. D.h. man muss den<br />

Gesamtsweep in 6634/601 =<br />

11,04 Sub-Sweeps aufteilen. =><br />

Teil 1.) 150 kHz bis 2.8545 MHz;<br />

Sweep Time = 6.01 s;<br />

Teil 2.) 2.8545 MHz bis<br />

5.559 MHz; Sweep Time =<br />

6.01 s;<br />

….. usw.<br />

Alles manuell einzustellen ist sehr<br />

fehleranfällig und zeitintensiv.<br />

Zusätzlich muss man nach jedem<br />

Sweep die Daten separat speichern<br />

und hinterher manuell wieder zu<br />

einem Gesamtsweep zusammenkopieren.<br />

Um dem Anwender<br />

Arbeit abzunehmen, hat Rigol eine<br />

EMI-Software für seine Spektrum-<br />

Analysatoren entwickelt, welche<br />

die Zerlegung des Gesamtbereichs<br />

in kleinere Frequenzbereiche, die<br />

Berechnung der Einzelscandauer<br />

und das Datenhandling übernimmt.<br />

Ferner können die aufgezeichneten<br />

Daten direkt im Graph<br />

gegen Standardlimits aufgetragen<br />

werden und einzelne Spitzen automatisch<br />

gesucht und selektiert<br />

werden. Eine Beispielmessung<br />

zeigt Bild 3.<br />

Fazit<br />

Es ist also durch Verwendung<br />

von Standard-Komponenten<br />

mit der entsprechenden Messtechnik<br />

möglich, ein flexibles<br />

und bezahlbares EMV-Test-<br />

System zu konfigurieren, um<br />

die Pre-Compliance-Tests auch<br />

in überschaubarem finanziellen<br />

Rahmen zu halten (< 3,3<br />

T Euro). Durch die Ergänzung<br />

der neuen Nah-Feld-Sonden von<br />

Rigol mit Ihrem hervorragenden<br />

Preis-/Leistungverhältnis, sowie<br />

der erweiterten und einfach zu<br />

bedienenden EMI-PC-Software<br />

(Menüoberfläche) wird sich<br />

diese kompakte Lösung in kürzester<br />

Zeit als Investition rentieren<br />

bzw. amortisieren auch<br />

und gerade für kleine und mittlere<br />

Unternehmen und Entwicklungsbüros.<br />

◄<br />

Messung<br />

In einer normgerechten Messung<br />

ist der Frequenzbereich (Startund<br />

Stoppfrequenz), die Auflösung<br />

(Frequenzabstand zwischen<br />

den Messpunkten), die Messzeit<br />

pro Punkt, der Detektor und die<br />

zu verwendende Auflösebandbreite<br />

definiert. Darüber hinaus<br />

sind in den verschiedenen Normen<br />

auch die einzuhaltenden<br />

Grenzwerte definiert. Ein Messempfänger<br />

ist hierfür optimiert,<br />

und entsprechend können diese<br />

Einstellungen auch direkt vorgenommen<br />

oder sogar fertig<br />

integrierte Standards geladen<br />

werden. Auch hier muss bei<br />

Messungen mit dem Spektrum-<br />

Bild 3: Die Rigol-EMI-PC-Software erleichtert dem Anwender die Messauswertung<br />

38 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

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8/31/16 2:14 PM

EMV<br />

Entstörung eines mit PWM (Pulsweitenmodulation)<br />

betriebenen Gleichstrommotors<br />

Störaussendungsmessungen<br />

mit Netznachbildung<br />

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HFW 21<br />

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Langer EMV-Technik<br />

Der Prüfling besteht aus einer<br />

Leiterkarte mit Netzteil, Mikrocontrollersteuerung,<br />

PWM und<br />

einem Gleichstrommotor. An<br />

den PWM-Ausgang der Leiterkarte<br />

ist der Gleichstrommotor<br />

angeschlossen. Der Gleichstrommotor<br />

besteht üblicherweise aus<br />

Anker, Poltopf und Kollektor<br />

mit Bürsten.<br />

Es gibt drei markante<br />

Störquellen:<br />

1. Netzteil (bei einem galvanisch<br />

getrennten Netzteil ist die Entstörung<br />

kompliziert)<br />

2. PWM-Schaltung<br />

3. Schaltvorgänge am Kommutator<br />

in Verbindung mit der<br />

Ankerinduktivität des Gleichstrommotors<br />

Die Störungen können am<br />

Stromversorgungseingang der<br />

Leiterkarte mit einer Netznachbildung<br />

gemessen werden. Die<br />

Entstörung ist deshalb kompliziert,<br />

da sich die drei aufgezähl-<br />

Bild 1 Schematische Darstellung des Prüflings und der markanten Störquellen<br />

ten Störquellen überlagern. Aus<br />

dem Spektrum lässt sich im Allgemeinen<br />

schwer rückverfolgen,<br />

welche Störquelle die Probleme<br />

verursacht.<br />

Bei PWM-Betrieb des Gleichstrommotors<br />

gibt es außerdem<br />

noch eine Resonanz zwischen<br />

dem PWM-Signal und der kommutierten<br />

Ankerinduktivität.<br />

Diese Resonanz verstärkt die<br />

Störungen erheblich.<br />

Bei Gleichstrombetrieb des<br />

Motors vereinfacht sich die Situation.<br />

Es ist sinnvoll, die drei<br />

Störquellen getrennt voneinander<br />

zu entstören. Am besten<br />

beginnt man mit dem Netzteil.<br />

Anstelle des Gleichstrommotors<br />

wird ein Lastwiderstand verwendet.<br />

Der Gleichstrommotor kann<br />

passiv mit in den Versuchsaufbau<br />

einbezogen werden. Er wird<br />

dann nur über die Entstörkondensatoren<br />

C3 angeschlossen<br />

(Bild 1). Die PWM ist in diesem<br />

Fall ausgeschaltet.<br />

Netzteile mit galvanischer Trennung<br />

erzeugen einen sehr starken<br />

kapazitiven Strom durch den<br />

Schaltnetzteiltransformator hindurch.<br />

Dieser Strom kann durch<br />

die du/dt-Begrenzung der Schaltund<br />

Rückschlagspannung reduziert<br />

werden. Meist reicht das<br />

nicht aus. Durch Einfügen des<br />

Kondensators C1 (Bild 1) wird<br />

dieser Strom auf die Quellseite<br />

zurück geleitet.<br />

Die Wirkung der Maßnahmen<br />

wird mit der Netznachbildung<br />

NNB 21 oder dem HF Stromwandler<br />

HFW 21 und mit der<br />

Software ChipScan-ESA gemessen<br />

und dokumentiert. In der<br />

Software können die zueinander<br />

gehörigen Spektren beliebig<br />

eingefärbt, übereinandergelegt<br />

und dadurch schnell verglichen<br />

werden.<br />

Die Entstörung der PWM-<br />

Schaltung ist meist komplizierter,<br />

denn die für die Löschung<br />

des Bürstenfeuers notwendigen<br />

Störkondensatoren C3 leiten das<br />

PWM-Signal auf den Poltopf<br />

und von dort auf die Massebezugsfläche<br />

(GP 23) der Messanordnung.<br />

Der Strom fließt<br />

über die NNB 21 zurück und<br />

wird dort als Störstrom gemessen.<br />

Der Weg vom Poltopf zur<br />

GP 23 kann über eine feste Masseverbindung<br />

(A) oder über eine<br />

parasitäre Kapazität C5 (Bild 1)<br />

erfolgen. Bei PWM-Betrieb sollten<br />

die Kondensatoren C3 klein<br />

sein (um 1 nF) damit der abfließende<br />

PWM-Störstrom in Grenzen<br />

gehalten wird. Das genügt<br />

meist nicht. Es ist dann notwendig<br />

in die PWM-Leitung zum<br />

Gleichstrommotor Längsdrosseln<br />

einzufügen, die den PWM-<br />

Störstrom weiter reduzieren.<br />

Es ist darauf zu achten, dass für<br />

PWM-Betrieb kein für Gleichstrom<br />

entstörter Motor verwendet<br />

wird. Diese Motoren<br />

können Kondensatoren C3 von<br />

<strong>10</strong> - <strong>10</strong>0 nF enthalten und diese<br />

würden dann bei PWM-Betrieb<br />

den Störstrom wesentlich erhöhen.<br />

Durch galvanische Trennung<br />

des Poltopfes kann meist<br />

nur im unteren Frequenzbereich<br />

der Störstrom reduziert werden,<br />

da die Poltopf-Masse-Kapazität<br />

C5 die galvanische Trennung<br />

überbrückt.<br />

Zur Löschung der Bürstenstörungen<br />

sind im Widerspruch zu<br />

dem oben gesagten die Kondensatoren<br />

C3 möglichst größer<br />

1 nF erforderlich. Das stößt<br />

auf schwer lösbare Gegensätze<br />

zur PWM-Entstörung. Dieses<br />

Problem wird durch die schon<br />

oben genannten Längsdrosseln<br />

in der PWM-Leitung gemindert.<br />

Auch aus dem Motor herausragende<br />

Metallwellen können<br />

erhöhte Auskopplungen bewirken,<br />

so dass auch konstruktive<br />

Maßnahmen helfen können. All<br />

diese Maßnahmen werden mit<br />

der Netznachbildung NNB 21<br />

oder dem HFW 21 bewertet und<br />

der Software ChipScan-ESA ausgewertet.<br />

Insgesamt besteht die<br />

Aufgabe, alle genannten Maßnahmen<br />

so abzustimmen, dass<br />

alle drei Störquellen zufriedenstellend<br />

beherrscht werden.<br />

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40 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

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damit einfach und kostengünstig Systeme<br />

auf leitungsgeführte und abgestrahlte Störungen<br />

hin untersuchen. Sie können z.B.<br />

die Störspannung auf dem Versorgungskabel<br />

mit einem Line Impedance Stabilisation<br />

Network (LISN, sog. Netznachbildung)<br />

messen und eine Amplitudenkorrektur<br />

mit verschiedenen Korrekturfaktoren<br />

durchführen. Ein Anwendungsbeispiel<br />

ist die Untersuchung der ausgesendeten<br />

Störspannung auf der Versorgungsleitung<br />

eines mit 230-V-Netzspannung betriebenen<br />

Geräts mithilfe eines Spektrumanalysators<br />

und eines LISN in Anlehnung an den<br />

CISPR16-Standard.<br />

Die mitgelieferte PC-Software von Rigol<br />

bietet verschiedene Funktionen, um den<br />

Messablauf zu erleichtern. So können<br />

Anwender verschiedene Parameter, wie<br />

Frequenzbereich, Auflösungsbandbreite<br />

und Scan-Zeit, über eine Scan-Liste einstellen.<br />

Nach Durchführung eines Scans<br />

lassen sich die Ergebnisse logarithmisch<br />

oder linear anzeigen. Nutzer können<br />

Signale suchen, Spitzenwerte, Quasi-<br />

Peak-Werte und Durchschnittswerte messen<br />

und die Resultate in der Peak-Liste<br />

darstellen. Nicht benötigte Signale können<br />

markiert und gelöscht werden und<br />

Signale, die nicht dem Standard-Grenzwert<br />

entsprechen, können mit der „Peak-<br />

List“-Funktion leicht aufgespürt werden.<br />

Ein Testbericht im HTML- Format wird<br />

automatisch generiert.<br />

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Sicherheit in elektromagnetischen Feldern<br />

oder medizinische Geräte, denn<br />

diese strahlen ebenfalls elektromagnetische<br />

Felder ab.<br />

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Die elektromagnetische Abstrahlung<br />

ist einerseits eine ungewollte<br />

Begleiterscheinung, andererseits<br />

wird sie zur Informationsübermittlung<br />

genutzt. Die Grenzwerte<br />

für Menschen sind in den<br />

EMF-Empfehlungen bzw. in<br />

Normen und Gesetzen festgelegt.<br />

Sie dienen dem Arbeitsschutz<br />

und dem Schutz der Öffentlichkeit.<br />

Gemäß der neuen EMF-<br />

Direktive der EU (2013/35 EU)<br />

ist nun jeder Arbeitsplatz, gleich<br />

welcher Art, auf elektrische und<br />

magnetische Felder zu bewerten.<br />

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magnetische Feldstärken deckt<br />

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über Langwellen bis zu Mikrowellen<br />

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Präzisionsmessungen zur Sicherheit<br />

von Personen vor allem in<br />

Arbeitsumgebungen, wo hohe<br />

elektrische oder magnetische<br />

Feldstärken zu erwarten sind.<br />

Das Gerät ist mit einem großen<br />

grafischen Display, einer intelligenten<br />

Sondenschnittstelle<br />

und einer schnell wechselbaren<br />

Messsonde ausgestattet.<br />

Ein vollautomatischer Nullabgleich<br />

und ein Messdatenspeicher<br />

stehen ebenfalls zur Verfügung.<br />

Außerdem wird eine<br />

PC-Software für ein komfortables<br />

Datenmanagement mitgeliefert.<br />

Anwendungsbereiche sind<br />

nicht nur Sendeanlagen, zum<br />

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für TV oder Rundfunk,<br />

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hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> 41

Applikationen<br />

Anpassungsschaltungen und Balun-Übertrager für die<br />

Mischer-Familie RFFC207x und RFFC507x, Teil1<br />

und RFFC507x. Die geeignetste<br />

Implementation hängt von der<br />

Anwendung und dem Frequenzschema<br />

ab. Die Kompromisse<br />

zwischen den verschiedenen<br />

Möglichkeiten werden diskutiert.<br />

2. Die Mischer-<br />

Anschlüsse<br />

Dieser Abschnitt beschreibt die<br />

differentiellen Mischer-Einund<br />

Ausgänge. Einfache Port-<br />

Modelle werden vorgestellt,<br />

zusammen mit den Anforderungen<br />

an die Anpassungs-<br />

Schaltungen und Baluns.<br />

Unter Verwendung der<br />

Integrated Synthesizer/Mixer<br />

Application Note:<br />

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Baluns<br />

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RFFC207x and RFFC507”.<br />

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Bild 1: Mischereingang mit parasitären Komponenten<br />

1. Einführung<br />

RFFC207x und RFFC507x sind<br />

monolitische Mischer mit integrierter<br />

Frequenzerzeugung<br />

durch einen Fractional-N-Synthesizer<br />

und einen VCO. Die<br />

Mischer sind breitbandig ausgeführt<br />

und können für Aufwärtsund<br />

Abwärtsmischung verwendet<br />

werden. Der RFFC207x<br />

deckt den Frequenzbereich von<br />

30 MHz bis 2700 MHz ab, der<br />

RFFC507x ist bis zu 6000 MHz<br />

geeignet.<br />

Da die Mischer mit doppeltsymmetrischen<br />

Gilbert-Zellen<br />

aufgebaut sind, müssen alle<br />

Anschlüsse symmetrisch oder<br />

differentiell sein. Der LO-Port<br />

des Mischers wird intern über<br />

symmetrische Puffer-Verstärker<br />

angesteuert. Bei vielen Anwendungen<br />

können die Mischer-Einund<br />

Ausgänge über geeignete<br />

Anpass- bzw. Symmetrierglieder<br />

direkt verbunden werden, wie<br />

z.B. SAW-Filter, LNAs oder ZF-<br />

Verstärker. Bei Anwendungen, in<br />

denen der Mischer mit nichtsymmetrierten,<br />

oder einseitig geerdeten<br />

Komponenten verbunden<br />

wird, ist ein externer Balun erforderlich.<br />

Neben der Umwandlung<br />

von symmetrisch zu unsymmetrisch<br />

kann der Balun auch eine<br />

Impedanz-Transformation bzw.<br />

die Anpassung an die charakteristischen<br />

System-Impedanzen<br />

von 50 Ω oder 75 Ω übernehmen.<br />

Diese Applikation beschreibt<br />

die Implementierung von<br />

Baluns und Anpassschaltungen<br />

für die Mischer-Ports der Bauelemente-Familien<br />

RFFC207x<br />

2.1 Mischer-Eingänge<br />

Der Mischer hat einen breitbandigen<br />

Eingang mit gemeinsamem<br />

Gate. Die Eingangs-<br />

Impedanz wird durch den Term<br />

1/g m bestimmt, der umgekehrt<br />

proportional zur Höhe des eingestellten<br />

Mischerstroms ist.<br />

Am Mischereingang liegt eine<br />

geringe Shunt-Kapazität, die<br />

Gate-Kapazität des Bauelements.<br />

Bei höheren Frequenzen treten<br />

zusätzliche parasitäre Impedanzen<br />

auf, die immer bedeutsamer<br />

werden, z.B. die Induktivität<br />

des Bond-Drahtes von<br />

ungefähr 0,5 nH, gemeinsam<br />

mit Gehäuse- und PCB-Streukapazitäten.<br />

Das Modell in Bild<br />

1 liefert eine gute Annäherung<br />

der Mischer-Eingangsimpedanz.<br />

Der Widerstandsterm R IN beträgt<br />

ungefähr 85 Ω bei der vorgegebenen<br />

Mischer-Strom-Einstellung,<br />

(<strong>10</strong>0). Tabelle 1 zeigt, wie<br />

sich der Widerstand bei verschiedenen<br />

Strömen ändert.<br />

Am Mischereingang sind ein<br />

Balun und eine Anpassschaltung<br />

erforderlich, um eine unsymmetrische<br />

50-Ω-Quelle auf die<br />

vorhandene, komplexe symme-<br />

Mischerstrom Einstellung 001 0<strong>10</strong> 011 <strong>10</strong>0 <strong>10</strong>1<br />

Mischerstrom (mA) 5 <strong>10</strong> 15 20 25<br />

Typisch R IN (Ω) 135,0 <strong>10</strong>5,0 90,0 85,0 77,5<br />

Tabelle 1: Änderung des Widerstands in Abhängigkeit vom<br />

eingestellten Strom<br />

42 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

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Applikationen<br />

trische Impedanz zu transformieren.<br />

AC-Kopplung ist ebenfalls<br />

erforderlich. Die Eingangsschaltung<br />

könnte dann wie in Bild 2<br />

aussehen.<br />

2.2 Mischer-Ausgänge<br />

Bild 3 ist ein Modell, das die<br />

typische Impedanz des differentiellen<br />

Mischerausgangs zeigt. Er<br />

ist hochohmig und besteht aus<br />

einem Widerstand von 2 bis 3 kΩ<br />

in Parallelschaltung mit einer<br />

Kapazität. Die Bonddrähte haben<br />

jeweils eine Induktivität von ca.<br />

0,5 nH. Bei höheren Frequenzen<br />

machen sich die Induktivität<br />

und die Streukapazität stärker<br />

bemerkbar. Speziell die Streukapazität<br />

am Ausgang bewirkt<br />

den Mischverstärkungsabfall<br />

bei höheren Frequenzen.<br />

Der Mischerausgang benötigt<br />

nicht die sonst oft erforderliche<br />

konjugierte Anpassung; er<br />

muss lediglich einen induktiven<br />

Widerstand sehen. Der Mixer-<br />

Ausgang liefert einen Konstantstrom,<br />

so dass ein höherer<br />

Lastwiderstand für höhere Ausgangsspannung<br />

und größere<br />

Verstärkung sorgt. Eine passende<br />

Parallelinduktivität kann<br />

– zusammen mit der Mischerausgangskapazität<br />

- bei der interessierenden<br />

Frequenz Resonanz<br />

erzeugen, um die Mischverstärkung<br />

zu verbessern. Diese<br />

Induktivität ist bei niedrigeren<br />

Frequenzen vernachlässigbar, da<br />

die Impedanz der Ausgangskapazität<br />

hier wenig signifikant ist.<br />

Der Mischerausgang wurde für<br />

das Treiben einer Last zwischen<br />

50 Ω und 500 Ω ausgelegt. Ein<br />

höherer Lastwiderstand bedeutet<br />

auch höhere Spannung und<br />

Leistung am Ausgang, und<br />

daher wird typischerweise ein<br />

4:1-Balun vorgesehen. Er führt<br />

nicht nur die Umwandlung von<br />

symmetrisch zu unsymmetrisch<br />

aus, sondern transformiert auch<br />

die unsymmetrische Last von<br />

50 Ω in die am Mischerausgang<br />

gewünschten 200 Ω. Der Nachteil<br />

einer höheren Lastimpedanz<br />

besteht darin, dass der Verstärkungsabfall<br />

des Mischers - aufgrund<br />

der Ausgangskapazität -<br />

signifikanter ist.<br />

Über den Balun kann auch die<br />

Versorgungsgleichspannung<br />

zugeführt werden, die an den<br />

Mischerausgangspins benötigt<br />

wird. AC-Kopplung ist an den<br />

Balun-Ausgängen erforderlich.<br />

Die typische Beschaltung der<br />

Mischerausgänge könnte so aussehen,<br />

wie Bild 4 zeigt.<br />

Die Impedanz S 22 , die man beim<br />

Blick zurück vom 50-Ω-Ausgang<br />

sieht, besteht aus dem hohen<br />

Mischer-Ausgangswiderstand,<br />

der über den Balun transformiert<br />

wird. Daher liegt eine<br />

große Fehlanpassung vor. Ein<br />

220-Ω-Widerstand (R1) über<br />

dem Mischerausgang verbessert<br />

bei einem 4:1-Balun die<br />

Ausgangsimpedanz. Diese Maßnahme<br />

verringert jedoch die Ausgangsspannung<br />

auf ungefähr die<br />

Hälfte, die restliche Leistung<br />

wird im Widerstand in Wärme<br />

umgesetzt, was die Mischverstärkung<br />

um ungefähr 6 dB reduziert.<br />

Eine Shunt-Induktivität<br />

(L1) über dem Mischerausgang<br />

kann mit der Ausgangs-Kapazität<br />

auf der Betriebsfrequenz<br />

Resonanz herstellen.<br />

Um den Mischerausgang an<br />

einen typischen, symmetrischen<br />

200-Ω-ZF-Eingang anzupassen,<br />

könnte die Schaltung in Bild 5<br />

eingesetzt werden. Die beiden<br />

Induktivitäten L1 und L2 dienen<br />

dazu, den Mischer mit VDD zu<br />

versorgen. Ihre Größe wurde so<br />

gewählt, dass die Gesamtinduktivität<br />

mit der Mischerausgangskapazität<br />

auf der ZF in Resonanz<br />

gerät. Der 220-Ω-Shunt-<br />

Widerstand, parallel zum<br />

Mischerausgangswiderstand,<br />

legt die Impedanz beim Rückblick<br />

in den Mischerausgang<br />

auf 200 Ω fest. AC-Kopplung<br />

erfolgt mit C2 und C3, die Entkopplung<br />

der Stromversorgung<br />

übernimmt C1. Der Wert dieser<br />

Kondensatoren muss sorgfältig<br />

gewählt werden, abhängig vom<br />

Frequenzplan der Anwendung.<br />

3. Breitbandige<br />

Leitungstransformator-Baluns<br />

Bild 2: Eingangsschaltung des Mischers zur Umwandlung von<br />

unsymmetrisch auf symmetrisch<br />

Bild 3: Typische Impedanz des Mischerausgangs<br />

Bild 4: Typische Ausgangsbeschaltung eines Mischers<br />

Bild 5: 200-Ω-Anpassung des Mischerausgangs<br />

Die Evaluation-Boards der<br />

Familie RFFC207x enthalten<br />

Leitungstransformator-Baluns<br />

von RFMD. Sie wurden vorgesehen,<br />

um eine breitbandige<br />

Untersuchung und Charakterisierung<br />

des Bauelements zu<br />

ermöglichen. Breitband-Baluns<br />

sind von einer Vielzahl von Herstellern<br />

wie z.B. Mini Circuits,<br />

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44 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

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Applikationen<br />

Bild 6: Eingangs-Konfiguration auf dem RFC207x-Evaluation-<br />

Board<br />

Bild 7: LC-Schaltung zur Verbesserung der Anpassung bei<br />

speziell interessierenden Frequenzen<br />

sie an den Mischer-Ports für eine<br />

korrekte, symmetrische Last<br />

über einen weiten Frequenzbereich<br />

sowie für gute LO- und<br />

HF-Unterdrückung am Ausgang<br />

sorgen. Breitband-Baluns<br />

können auch leicht für Schmalband-Applikationen<br />

angepasst<br />

werden. Abhängig jedoch von<br />

den Anforderungen der jeweiligen<br />

Anwendung könnte ein<br />

optimierter Schmalband-Balun<br />

mit Anpassung (siehe Abschnitt<br />

4 und 5) einen besseren Kompromiss<br />

hinsichtlich Kosten, Größe<br />

und Leistungsfähigkeit bieten.<br />

3.1 Mischer-Eingänge<br />

Die Schaltung gemäß Bild 6<br />

kann an den Mischer-Eingängen<br />

einer Breitband-Applikation verwendet<br />

werden. Dies ist die Konfiguration<br />

auf den RFFC207x-<br />

Evaluation-Boards.<br />

Bei dem 1:1-Balun handelt es<br />

sich um den Leitungstransformator<br />

RFXF9503, der den Frequenzbereich<br />

von 5 MHz bis<br />

3000 MHz abdeckt. Die Größe<br />

der AC-Koppelkondensatoren<br />

C2 und C3 muss für gute Leistung<br />

über den gesamten Frequenzbereich<br />

sorgfältig ausgewählt<br />

werden. <strong>10</strong>0 pF wurden<br />

auf den Evaluation-Boards vorgesehen.<br />

Die LC-Anpassschaltung kann<br />

zusätzlich eingesetzt werden,<br />

um die Anpassung bei besonders<br />

interessierenden Frequenzen zu<br />

verbessern, wie Bild 7 zeigt.<br />

Über 1 GHz kann aber eine<br />

andere Anpassungs-Topologie<br />

erforderlich werden, da die Auswirkungen<br />

der Streukapazitäten<br />

sich immer stärker bemerkbar<br />

machen.<br />

Man sieht, dass diese Konfiguration<br />

für eine gute, breitbandige<br />

Rücklaufdämpfung von 15 dB<br />

im Bereich von 750 MHz bis<br />

über 2000 MHz sorgt.<br />

Um die Rücklaufdämpfung bei<br />

niedrigen Frequenzen noch zu<br />

verbessern, können die AC-<br />

Koppelkondensatoren auf 1 nF<br />

erhöht und zusätzlich LC-Anpassung<br />

vorgesehen werden. Zum<br />

Beispiel wurden bei 140 MHz<br />

47 nH (L1) und 8,2 pF (C1)<br />

verwendet.<br />

Über 2000 MHz beginnt die<br />

Leistungsfähigkeit des Baluns<br />

stetig nachzulassen, und der<br />

Einfluss der parasitären Impedanzen<br />

der PCB und des Bauelements<br />

gewinnt mehr und<br />

mehr an Bedeutung. Daher ist<br />

oberhalb von 2000 MHz Anpassung<br />

erforderlich. Dabei könnte<br />

eine andere Konfiguration des<br />

Bild 8: Verlauf der Eingangs-<br />

Rücklaufdämpfung des<br />

RFFC2071-Evaluation-<br />

Boards, gemessen am<br />

SMA-Eingang der beiden<br />

Mischer mit standardmäßiger<br />

Stromeinstellung (4/20 mA). Die<br />

rote Spur gehört zu Mischer<br />

1, die blaue zu Mischer 2. Die<br />

Komponenten hatten – ohne<br />

Anpassung – folgende Werte<br />

(Tabelle 2):<br />

Balun RFXF9503<br />

L1 0 Ω Link<br />

C2, C3 <strong>10</strong>0 pF<br />

C1 -<br />

46 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

Applikationen<br />

Bild 9a und 9b: Eingangs-Rücklaufdämpfung des RFFC2071<br />

Bild <strong>10</strong>: Breitbandige Beschaltung des Mischerausgangs<br />

LC-Transformators notwendig<br />

werden, abhängig von der<br />

gewünschten Betriebsfrequenz<br />

und dem PCB-Layout. Die folgenden<br />

Plots zeigen den Einfluss<br />

der Mischerstrom-Einstellung<br />

auf die Rückflussdämpfung.<br />

Sie verbessert sich mit höherem<br />

Strom, während der Widerstand<br />

in Richtung zu 50 Ω abnimmt.<br />

3.2 Mischer-Ausgänge<br />

Die Schaltung in Bild <strong>10</strong> kann<br />

für eine Breitband-Anwendung<br />

an den Mischer-Ausgängen<br />

vorgesehen werden. Dies<br />

ist auch die Konfiguration der<br />

RFFC207x-Evaluation-Boards.<br />

Der standardmäßig auf den<br />

Evaluation-Boards verwendete<br />

4:1-Balun ist der RFXF8553-<br />

Leitungsübertrager, der den Frequenzbereich<br />

von 500 MHz bis<br />

2500 MHz abdeckt. Diese Komponente<br />

arbeitet aber auch noch<br />

unter der spezifizierten Grenzfrequenz<br />

von 500 MHz. Eine<br />

Alternative für niedrige Ausgangsfrequenzen<br />

ist der Transformator<br />

RFXF6553, der den<br />

Frequenzbereich von <strong>10</strong> MHz<br />

Bild 11: RFFC2071 Ausgangsrücklaufdämpfung von Mischer 2:<br />

Die rote Spur zeigt die Ausgangsrücklaufdämpfung des Mischers<br />

mit R1 = 220 Ω. Die blaue Spur gilt für R1 = 220 Ω und L1 von 33<br />

nH, was zu einer guten Ausgangsanpassung bei 850 MHz führt<br />

Bild 12: Die rote Spur ist der Verlauf der Mischerausgangs-<br />

Rücklaufverluste mit R1 = 220 Ω. Die blaue Spur gilt für R1 =<br />

220 Ω und L1 = 27 nH, was für eine gute Ausgangsanpassung bei<br />

935 MHz sorgt.<br />

hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> 47

Applikationen<br />

bis 1900 MHz abdeckt. Die Mittenanzapfung<br />

der Sekundärwicklung<br />

des Transformators wird<br />

zur Zuführung der Gleichspannung<br />

zum Mischer verwendet.<br />

Die Größe der AC-Koppelkondensatoren<br />

C2 und C3, sowie<br />

des Entkopplungskondensators<br />

C1, muss sorgfältig ermittelt<br />

werden, um gutes technisches<br />

Verhalten über den gewünschten<br />

Frequenzbereich zu erhalten;<br />

für die Evaluation-Boards<br />

wurde <strong>10</strong>0 pF gewählt. Auf den<br />

Evaluation-Boards sind R1 und<br />

L1 nicht bestückt. Diese Komponenten<br />

können dazu verwendet<br />

werden, die Ausgangs-Rückflussdämpfung<br />

bei bestimmten<br />

Frequenzen zu erhöhen, falls<br />

erforderlich.<br />

Für R1 kann ein Widerstand<br />

von 220 Ω über die Mischer-<br />

Ausgänge gelegt werden, um<br />

die Impedanz beim Blick rückwärts<br />

in den Ausgang zu erhöhen.<br />

Dadurch entstehen jedoch<br />

zusätzliche Verluste. Die Induktivität<br />

L1 kann hinzugefügt<br />

Bild 13: Aufwärtsverstärkung des Mischer 2 (IF = 50 MHz,<br />

Lowside LO)<br />

werden, um Anpassung bei<br />

bestimmten interessierenden<br />

Frequenzen durch Resonanz<br />

mit der Mischerausgangskapazität<br />

zu bewirken. Dies verdeutlichen<br />

die Plots in Bild 11 und<br />

12. Die Plots in Bild 13 zeigen<br />

den Verlauf der Mischdämpfung<br />

in Abhängigkeit von verschiedenen<br />

Ausgangs-Anpassungsschaltungen<br />

mit dem Transformator<br />

RFX8553. Die Spur ohne<br />

Anpassung zeigt den Abfall der<br />

Verstärkung mit der Frequenz<br />

aufgrund der Ausgangskapazität<br />

des Mischers. Fügt man einen<br />

220-Ω-Widerstand hinzu, um die<br />

Ausgangs-Rücklaufdämpfung zu<br />

verbessern, sinkt die Verstärkung<br />

um ca. 5 dB ab, aber man sieht,<br />

dass die geringere Ausgangslast<br />

die Verstärkungsabsenkung verringert.<br />

Die vorgesehene 27-nH-<br />

Parallelinduktivität erzeugt eine<br />

Resonanzspitze der Verstärkung<br />

bei 950 bis <strong>10</strong>00 MHz.<br />

Die Mischverstärkung könnte<br />

durch einen 8:1- oder sogar<br />

einen 16:1-Balun erhöht werden,<br />

jedoch werden für höhere<br />

Impedanzverhältnisse keine<br />

Breitband-Baluns angeboten.<br />

Der TC8-1 von Mini-Circuits<br />

zum Beispiel ist ein 8:1-Balun,<br />

der den Frequenzbereich von<br />

2 MHz bis 500 MHz abdeckt.<br />

Ein 2:1-Transformator aus<br />

konzentrierten Elementen kann<br />

mit einem 4:1-Balun kombiniert<br />

werden, so dass man ein<br />

Transformationsverhältnis<br />

von insgesamt 8:1 erhält. Der<br />

2:1-Übertrager könnte ein L-C-<br />

Transformator, ein kapazitiver<br />

Transformator, oder sogar ein<br />

angezapfter Schwingkreis-Kondensator<br />

C sein. Diese Lösung<br />

begrenzt aber ebenfalls die maximale<br />

Bandbreite. Bild 14 zeigt<br />

als Beispiel eine Schaltung für<br />

einen 4:1-Balun-Transformator<br />

mit einem zusätzlichen 2:1-LC-<br />

Transformator.<br />

Beachten Sie, dass die Versorgungsspannung<br />

des Mixers über<br />

L2 und L3 zugeführt wird. In<br />

diesem Fall wäre R1 = 51 Ω,<br />

was 400 Ω parallel mit dem<br />

Mischerausgangs-Widerstand<br />

ergibt. Die Werte der LC-Komponenten<br />

im 2:1-Transformator<br />

und die Parallel-Induktivität L1<br />

müssen justiert werden, um optimale<br />

Ausganganpassung mit der<br />

vorhandenen Mischerausgangskapazität<br />

zu erhalten.<br />

Fortsetzung und Schluss folgen<br />

in Heft 11<br />

Bild 14: Zusammenschaltung eines 4:1-Balun-Transformators mit<br />

einem zusätzlichen 2:1-LC-Übertrager<br />

48 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

Performing Accurate Spectrum Analysis at Terahertz<br />

Frequencies with a VNA<br />

Keysight, page 57<br />

USB Pulse Power Sensors<br />

AR worldwide, page 60<br />

Phased Array<br />

GaN MMIC<br />

Reference<br />

Design<br />

Plextek, page 53<br />

Low-Frequency Noise<br />

Measurements in<br />

Wafer Level Solution<br />

Platform<br />

Keysight, page 58<br />

Low PIM<br />

Switches<br />

RLC, page 69

RF & Wireless<br />

Software<br />

Addressing 5G and MIMO Design with Circuit/Antenna<br />

In-Situ Simulations with NI AWR Software<br />

Electromagnetic (EM) simulation<br />

software is commonly<br />

used to simulate antennas with<br />

multiple feeds, including phased<br />

arrays, stacked radiators with<br />

different polarizations, and single<br />

apertures with multiple feed<br />

points. These types of antennas<br />

are popular for communication<br />

systems where multiple-in-multiple-out<br />

(MIMO) and polarization<br />

diversity antenna configurations<br />

are being used. Their use is<br />

likely to explode with the rollout<br />

of 5G wireless systems over the<br />

next several years.<br />

The beam of multiple-feed<br />

antennas is controlled by changing<br />

the phase and amplitude of<br />

the signals going into the various<br />

feeds. An accurate simulation of<br />

such a system must account for<br />

the interaction that occurs between<br />

the antenna elements and<br />

the driving feed network. The<br />

problem for simulation software<br />

is that the antenna and the<br />

driving feed network influence<br />

each other. The antenna’s pattern<br />

is changed by setting the input<br />

power and relative phasing at its<br />

various ports. At the same time,<br />

the input impedances at the ports<br />

change with the antenna pattern.<br />

Since input impedance affects<br />

the performance of the nonlinear<br />

driving circuit, the changing<br />

antenna pattern affects the overall<br />

system performance.<br />

Until now, engineers have been<br />

forced to simulate the coupled<br />

circuit/antenna effects manually<br />

using an iterative process.<br />

For example, first the antenna<br />

is driven with idealized sources<br />

with known phasing at the<br />

input ports. The impedance of<br />

Figure 1: A 4X4 patch array (left), where each patch is fed by a pin coming up from the bottom<br />

ground plane. The right picture shows the mesh of one element, and the driving pin to the ground<br />

plane<br />

the ports is then used as the load<br />

impedance for the driving circuit.<br />

The process is then iterated until<br />

convergence is reached. This<br />

procedure is awkward and time<br />

consuming. Fortunately, there is<br />

National Instruments<br />

www.ni.com/awr<br />

Figure 2: Corporate feed network for the patch array. Each element is driven by a MMIC amplifier,<br />

and controlled by a phase shifter and attenuator<br />

50 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

RF & Wireless<br />

Figure 3: The picture shows one Wilkinson divider and the transmit module, which contains the<br />

phase shifter, attenuator, and a MMIC amplifier<br />

a faster, more accurate way to<br />

attain the final result. The insitu<br />

measurement feature in NI<br />

AWR Design Environment,<br />

specifically Microwave Office<br />

circuit design software, enables<br />

communication between the circuit<br />

and antenna, thus automatically<br />

accounting for the coupling<br />

between the circuit and<br />

the antenna in an easy-to-use<br />

framework. The designer identifies<br />

the antenna data source,<br />

the circuit schematic driving<br />

the antenna, and the measurement<br />

under consideration; for<br />

example, the power radiated<br />

over scan angle. This concept<br />

is illustrated in this application<br />

note using two phased-array examples<br />

in which the antennas are<br />

simulated in AXIEM 3D planar<br />

and Analyst 3D finite-element<br />

method (FEM) EM simulators<br />

respectively.<br />

Patch Microstrip Array<br />

Optimized Using<br />

Microwave Office<br />

In this example a 4X4 patch<br />

array that is driven by a corporate<br />

feed network with a phase<br />

shifter and attenuator at each element<br />

is simulated. A microwave<br />

monolithic integrated circuit<br />

(MMIC) power amplifier (PA)<br />

is placed at each element before<br />

its corresponding phase shifter.<br />

The array is only simulated once<br />

in the EM simulator. The resulting<br />

S-parameters are then used<br />

by the circuit simulator, which<br />

also includes the feed network<br />

and amplifiers. As the phase shifters<br />

are tuned over their values,<br />

the antenna’s beam is steered.<br />

At the same time, each amplifier<br />

sees the changing impedance at<br />

the antenna input it is attached<br />

to, which affects the amplifier’s<br />

performance. The PAs are nonlinear,<br />

designed to operate at their<br />

1 dB compression point (P1dB)<br />

for maximum efficiency. They<br />

are therefore sensitive to the<br />

changing load impedances presented<br />

by the array.<br />

The combined circuit and EM<br />

simulations are necessary for<br />

a number of reasons. First, the<br />

EM simulation is necessary<br />

because the antenna elements<br />

interact with each other, which<br />

can significantly degrade the<br />

antenna’s performance. An<br />

extreme example of this is scan<br />

blindness, where the interaction<br />

between the elements causes<br />

no radiation to occur at certain<br />

scan angles. The coupling<br />

between the elements can also<br />

lead to resonances in the feed<br />

network. In order to optimize<br />

the feed network to account for<br />

deficiencies in the antenna, the<br />

entire array combined with the<br />

entire circuit must be optimized.<br />

It is critical to simulate the feed<br />

network itself since resonances<br />

can build up due to the loading<br />

at the antenna ports.<br />

Another important point, but<br />

often neglected, is that the PA<br />

driving the antenna requires a<br />

nonlinear circuit simulation. It<br />

is therefore important that the<br />

antenna’s S-parameters include a<br />

DC simulation point and values<br />

at the various harmonics used in<br />

the harmonic balance simulation.<br />

Otherwise it is possible to<br />

have unpredicted degradations<br />

in system performance due to<br />

poor matching at the harmonic<br />

frequencies or inaccurately specified<br />

DC biasing.<br />

Figure 1 shows the 4X4 patch<br />

antenna array. Each patch is<br />

fed individually by a pin going<br />

to the ground below. The port<br />

is placed at the bottom of the<br />

pin. AXIEM, which is used for<br />

the planar EM simulations, has<br />

the ability to ground a port with<br />

a metal strap, which is used as<br />

the pin. This type of simulator<br />

is ideal for planar patch arrays<br />

that may require a 3D EM simulator<br />

depending on the structure<br />

details, since the patch is not in<br />

a package and radiation effects<br />

are therefore included automatically.<br />

It should be noted that the<br />

simulation techniques described<br />

in this paper do not depend on<br />

a specific EM simulator, since<br />

third-party simulated or measured<br />

S-parameter data can be<br />

used to represent the antenna<br />

response. The corporate feed<br />

network is shown in Figure 2.<br />

The power is input from the right<br />

side. Wilkinson dividers are used<br />

to split the signal and feed the<br />

16 patches. Figure 3 shows the<br />

feed for a typical patch.<br />

The transmit module and Wilkinson<br />

divider are shown in detail<br />

on the right side of Figure 3 and<br />

the inside of the transmit module<br />

on the left side. Each transmit<br />

module has a phase shifter,<br />

attenuator, and MMIC amplifier<br />

chip. The beam is steered by setting<br />

the phase and attenuation<br />

going into the MMIC amplifier<br />

and then sending the resulting<br />

signal to the patch. The phase<br />

and attenuation are controlled<br />

by variables in the software,<br />

which can be tuned and optimized<br />

as desired. In this manner,<br />

the beam can be scanned.<br />

Figure 4 shows the 3D view of<br />

the MMIC amplifier. It is a twostage,<br />

8-FET amplifier designed<br />

to work at X-band.<br />

In this example, the feed network<br />

is simulated entirely in the<br />

circuit simulator. A more realis-<br />

Figure 4: 3D layout view of the designed MMIC amplifier<br />

hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> 51

RF & Wireless<br />

Figure 5: The Smith chart shows the Input impedance to an<br />

isolated element and to elements when the entire array is<br />

simulated. Load pull contours for power getting to the load are<br />

also shown<br />

tic example would simulate the<br />

layout of the feed network in an<br />

EM simulator to make sure the<br />

models are accurate and there is<br />

no unintended coupling between<br />

sections of the network.<br />

Typical circuit simulation<br />

results are shown in Figure 5.<br />

The system is designed to work<br />

at <strong>10</strong> GHz. The purple curve<br />

shows the input impedance for<br />

an isolated patch from 6 to 14<br />

GHz on a 50 Ohm normalized<br />

Smith chart. The marker shows<br />

the normalized impedance at <strong>10</strong><br />

GHz. The four crosses show the<br />

input impedance of four typical<br />

elements at <strong>10</strong> GHz. Note that<br />

the interaction between the elements<br />

in the array shifts the<br />

input impedance of each element<br />

from that of an isolated<br />

patch. The green contours are<br />

load-pull simulations for the<br />

MMIC amplifier, showing the<br />

power delivered to a load. The<br />

shifting of the impedances of<br />

the antenna feed results in a 0.5<br />

dB degradation of power to the<br />

elements. (Figure 5 power contours<br />

are in 0.5 dB increments.)<br />

Examples of the antenna pattern<br />

are shown in Figure 6. The beam<br />

is steered by controlling the relative<br />

phasing and attenuation to<br />

the various transmit modules. In<br />

practice, the harmonic balance<br />

takes substantial time to run with<br />

16 power amplifiers. Therefore,<br />

the beam is steered with the<br />

amplifiers turned off. The designer<br />

then turns on the power<br />

amplifiers for specific points of<br />

interest. Note: the far right image<br />

in Figure 6 shows a second lobe<br />

created when the main lobe is at<br />

a near grazing angle.<br />

This second example is an 8X8<br />

patch array. Anything that can be<br />

tuned in Microwave Office can<br />

also be optimized. For example,<br />

in Figure 7, the antenna pattern<br />

is optimized for a certain scan<br />

angle. In the interests of time,<br />

the amplifiers are not included<br />

in the optimization. At the end<br />

the amplifiers are turned on to<br />

see the amount of degradation.<br />

The plot is of the total power in<br />

the beam, scanning in the theta<br />

direction with phi at 0 degrees.<br />

The blue bars show the optimizer<br />

goals for the measurement.<br />

The purple pattern is the original<br />

broadside pattern. The optimizer<br />

changes the phase and attenuation<br />

at the feeds to the patches.<br />

The resulting blue curve meets<br />

Figure 6: The beam of the array as it is scanned throughtypical values of theta and phi<br />

the optimization goal of scanning<br />

at 20 degrees with acceptable<br />

side lobe levels.<br />

Conclusion<br />

In conclusion, designing antennas<br />

with multiple feed points<br />

for communications or radar<br />

systems requires simulation of<br />

the interaction that occurs between<br />

the circuit, typically a<br />

highly nonlinear power amplifier,<br />

the feed network, and the<br />

antenna. The beam is steered<br />

by the circuitry, and as the<br />

beam changes the input impedance<br />

or input characteristics<br />

of the antenna change, which<br />

effects the circuit. The circuit<br />

and the antenna are connected,<br />

so both must be included in the<br />

simulation.<br />

The traditional method of simulating<br />

antennas with multiple<br />

feeds is to simulate the coupled<br />

antenna/circuit effects manually<br />

using an iterative process<br />

that is time consuming and<br />

frustrating. Microwave Office<br />

circuit and antenna simulation<br />

are coupled together, enabling<br />

arrays to be easily excited from<br />

the amplifier and feed network.<br />

The load impedances of the array<br />

are incorporated into the circuit<br />

simulation. This automates the<br />

process, saving design time and<br />

delivering products to market<br />

faster. ◄<br />

Figure 7: The antenna pattern is optimized to be below the blue<br />

bars<br />

52 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

RF & Wireless<br />

Components<br />

Phased Array GaN MMIC Reference Design<br />

Plextek RFI has announced a<br />

new reference design for a GaN<br />

power amplifier (PA) MMIC<br />

for use in X-band active phased<br />

array radar applications.<br />

“Active phased arrays require<br />

numerous PAs, which need to<br />

have high efficiency, and to<br />

have a small size and relatively<br />

low cost,” said Liam Devlin,<br />

CEO of Plextek RFI. “Our new<br />

design has a die size of only 1.5<br />

x 2 mm, which means around<br />

2,300 PAs can be fabricated on a<br />

single 4-inch (<strong>10</strong>0 mm) diameter<br />

wafer. This makes the cost very<br />

competitive compared with other<br />

commercially-available MMICs<br />

offering this level of RF output<br />

power.”<br />

The X-band GaN PA MMIC<br />

covers 9 to 11.5 GHz and delivers<br />

7 W (38.5 dBm) of RF output<br />

power from a 29 dBm input,<br />

with a Power Added Efficiency<br />

(PAE) of 42%. This means that it<br />

can be driven by readily available<br />

GaAs parts when used as the<br />

output PA stage.<br />

Plextek RFI designed the MMIC<br />

using Keysight ADS 2015, and<br />

it was manufactured by UMS on<br />

its 0.25 µm gate length GaN-on-<br />

SiC process (GH25). “As the IC<br />

is designed and manufactured in<br />

Europe, it will have the added<br />

advantage of not being subject<br />

to US export control,” added<br />

Liam Devlin.<br />

■ Plextek RF<br />

enquiries@plextekrfi.com<br />

www.plextekrfi.com<br />

RF- and Microwave-Lab - from „DC“ about <strong>10</strong>0 GHz<br />

The Company Dirk Fischer Elektronik (DFE) is<br />

a RF- and Microwave-Lab and was founded by<br />

Dr. -Ing. Dirk Fischer more than 20 years ago.<br />

DFE is engineering and manufacturing RFmodules<br />

as well as entire systems for a lot of<br />

customized applications. They are used at Universities,<br />

Institutes and companies from SMEs<br />

to large concerns.<br />

During the last years DFE has engineered<br />

hundreds of different designs which could be<br />

adjusted for new applications within a short time.<br />

The frequency range is from DC (i.e. very long<br />

wavelength) up to 122 GHz, so the time needed<br />

for a new proposal or new orders at different frequencies<br />

is really fast.<br />

For the wireless Telecommunications LANs,<br />

Power-Amplifiers, Filters, Oscillators and Up-/<br />

Downconverters are available.<br />

One main task are Power-Amplifiers, from 1 Watt<br />

to <strong>10</strong> kW (CW) respectively 50 kW (Pulse/<strong>10</strong>%<br />

Duty). Further on<br />

DFE offers nearly 40 different Wideband-Amplifiers<br />

from 1 Watt up to 500 Watt and from <strong>10</strong>0 kHZ<br />

up to 18 kHz.<br />

All these Power-Amplifiers utilizes GaAs as well<br />

as LDMOS and GaN.<br />

Further on DFE engineers and manufactures different<br />

types of RF- and Microwave-filters in the<br />

frequency range up to 26.5 GHz. The filters are<br />

customer-specif designs only. All kind of specification<br />

like low- and highpass-filters as well as<br />

bandstop- and bandpass-filters are offered. An<br />

interesting new design are filters with very low<br />

attenuation in the passband..This is the new<br />

Low-Loss-Filter Series. For example it is possible<br />

to manufacture lowpass filters with a cutoff<br />

frequency of 220 MHz and an attenuation of<br />

less than 0.1 dB.<br />

These filters are designed for high power purpose<br />

up to <strong>10</strong> kW (70 dBm resp. -20 dBM).<br />

An other important scope of DFE are antennas.<br />

Antennas are definitly „the best RF-amplifiers“<br />

and indispensable for wirless transmissions.<br />

DFE generates prototypes and manufactures<br />

small to medium volumes at frequencies from<br />

shortwave up to mm-wave. The antennas are<br />

characterized at an own antenna test range.<br />

DFE offers from SMEs to large concerns,<br />

research facilities and from companys envolved<br />

in „other RF-related market segments“. These<br />

products are used at wireless telecommunications,<br />

EMC-laboratories, physical sensor technology<br />

and many other application areas, like<br />

„electromagnatic pulse technology“.<br />

In very special situations DFE is able to get the<br />

products on the road within a very short time.<br />

For the reactivation of the old ISSE-3 spacecraft<br />

in 2014, DFE has designed, manufactured<br />

and delivered an HPA at about 2 GHz with 60 dB<br />

gain and a power output of more than 500 Watt<br />

- in less than 3 weeks.<br />

Just beside RF and Microwave, DFE offers engineering<br />

in Hard- and Software since a few years<br />

- from C-code for 8Bit-µPs up to ARM controllers<br />

and VDHL codes for FPGAs.<br />

DFE has a direct contact to the customers. The<br />

developing and manufacturing in central Europe<br />

guarantees a fast communication and delivery.<br />

Dirk Fischer Elektronik (DFE) • Dr.-Ing. Dirk Fischer<br />

Stormstraße 23 • 48565 Steinfurt • Tel.: 02555/997074<br />

dk2fd@t-online.de • www.dfe-online.de<br />

hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> 53

RF & Wireless<br />

Software<br />

OLYMP Engineering Designs a Complex LTE UMTS Repeater<br />

Using NI AWR Software<br />

The Design Challenge<br />

Designers at OLYMP Engineering<br />

were challenged to design an<br />

LTE universal mobile telecommunications<br />

system (UMTS)<br />

repeater (Figure 1) that would<br />

work with a very complex algorithm.<br />

Successful deployment<br />

would only be possible with<br />

exacting modeling and simulation,<br />

so NI AWR Design Environment,<br />

specifically Visual<br />

System Simulator (VSS) software,<br />

was chosen as the best<br />

solution for the design.<br />

OLYMP Enigneering LCC<br />

Yerevan Armenia<br />

www.olympengineering. com<br />

National Instruments<br />

www.ni.com/AWR<br />

Figure 1: The OLYMP Engineering LTE UMTS repeater<br />

OLYMP Engineering LLC is a<br />

leading company in the field of<br />

RF and wireless systems, offering<br />

its customers a range of<br />

communication and information<br />

technologies such as development<br />

of various communication<br />

protocols, algorithms,<br />

and RF hardware for different<br />

applications.<br />

The Solution<br />

One of the key requirements<br />

was that after the system was<br />

designed in VSS, it must be<br />

simulated and measured with<br />

real signals. Thanks to the tight<br />

integration between VSS and NI<br />

hardware/LabVIEW software,<br />

the designers were able to use<br />

LabVIEW to generate the LTE<br />

signal, then the NI vector signal<br />

transceiver (VST) to acquire<br />

Figure 2: RFP block diagram of UMTS transmitter with matching of components<br />

54 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

RF & Wireless<br />

Figure 3: Single carrier UMTS transmitter diagram in VSS simulation environment<br />

that signal and, with LabVIEW<br />

call functions, use VSS to evaluate<br />

the model with the recorded<br />

signal.<br />

Why NI AWR Design<br />

Environment<br />

Figure 4: Dependence of output power, ACPR, and EVM on input<br />

power<br />

OLYMP Engineering designers<br />

chose VSS because of the tight<br />

integration with LabVIEW and<br />

NI hardware. The combined<br />

solution delivered innovative<br />

technologies in a single integrated<br />

platform that enabled higher<br />

productivity. The designers were<br />

impressed with the breadth of<br />

the VSS libraries and its unique<br />

models, as well as tools within<br />

VSS such as the radio frequency<br />

planning (RFP) utility. RFP<br />

enabled the engineers to complete<br />

the frequency planning<br />

quickly and avoid unexpected<br />

spurs in the signal bands of the<br />

UMTS repeater transmitter, as<br />

shown in Figure 2. The resulting<br />

design, as shown in Figure 3,<br />

was then used to perform various<br />

measurements (Figure 4) such<br />

as spectral compliance, adjacent<br />

channel power ratio (ACPR), and<br />

error vector magnitude (EVM),<br />

and was optimized in VSS to<br />

ensure that all the requirements<br />

were met. The design phase of<br />

the LTE repeater took only a<br />

week, enabling OLYMP to meet<br />

a very tight deadline before starting<br />

the real hardware development.<br />

The designers were even<br />

more pleased that first results<br />

showed good correlation to<br />

simulation results. ◄<br />

CST Announces Technology Acquisition of Portunus System Simulator<br />

Computer Simulation Technology AG<br />

(CST) announces the acquisition of a<br />

source code license for the Portunus system<br />

simulator, a product of Adapted Solutions<br />

GmbH and the start of a multi-year collaboration<br />

contract.<br />

tools and offers comprehensive thermal<br />

and power electronics component libraries.<br />

CST’S acquisition of the Portunus source<br />

code, supported through Adapted Solutions,<br />

will enable this technology to be<br />

integrated seamlessly into the CST Studio<br />

Suite product environment. Access to<br />

the Portunus multi-domain system simulation<br />

will be available as an extension<br />

to the CST Studio Suite license. Models<br />

generated by CST simulation software<br />

can be implemented in Portunus system<br />

simulations, expanding the capabilities<br />

of both tools.<br />

System simulation helps engineers working<br />

on applications such as electrical,<br />

energy systems, power electronics and<br />

drives with many elements interacting in<br />

multiple domains. The Portunus simulator<br />

models systems using approaches such as<br />

network, block diagram and state machine<br />

in order to simulate electrical, mechanical<br />

and thermal systems in time and frequency<br />

domain as well as for steady-state<br />

(DC calculation) and operating point (OP).<br />

It also supports VHDL-AMS and SPICE<br />

to exchange models with other simulation<br />

“Being able to simulate entire systems<br />

unlocks new possibilities for hybrid and<br />

multi-domain simulation,” commented<br />

Dr. Peter Thoma, Managing Director, CST.<br />

“Our vision is to create a seamless system<br />

simulation environment for our customers,<br />

and the integration of Portunus into CST<br />

Studio Suite is a key part of this strategy.”<br />

■ CST AG<br />

info@cst.com<br />

www.cst.com<br />

hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> 55

RF & Wireless<br />

Software<br />

Low-Frequency Noise Measurements in Wafer<br />

Level Solution Platform<br />

Keysight Technologies<br />

Inc. announced the<br />

newest release of its<br />

high-performance,<br />

Advanced Low-<br />

Frequency Noise<br />

Analyzer (A-LFNA),<br />

which is designed to<br />

make fast, accurate<br />

and repeatable lowfrequency<br />

noise<br />

measurements.<br />

Keysight Technologies<br />

www.keysight.com<br />

The release features a new user<br />

interface and tight integration<br />

with Keysight’s WaferPro<br />

Express software – a platform<br />

that performs automated waferlevel<br />

measurements of semiconductor<br />

devices. As part of this<br />

larger framework, the platform<br />

provides engineers with a deeper<br />

understanding of the noise in<br />

their devices and circuits, surpassing<br />

dead-end noise measurements<br />

on a standalone system.<br />

Today’s semiconductor device<br />

characterization engineers<br />

often want a noise measurement<br />

system that is flexible<br />

and expandable. In particular,<br />

they require one that integrates<br />

advanced low-frequency device<br />

noise measurement and analysis<br />

with wafer-level measurements<br />

in a single, powerful platform<br />

that is capable of managing full<br />

wafer-level characterization.<br />

The seamless integration of<br />

Keysight’s A-LFNA with Wafer-<br />

Pro Express software offers just<br />

that functionality. This integrated<br />

solution facilitates noise<br />

measurements on components,<br />

individual devices and integrated<br />

circuits; both packaged and at the<br />

wafer level. Just as before, engineers<br />

using WaferPro Express<br />

can program and sequence highspeed<br />

DC, capacitance and RF<br />

S-parameters measurements, all<br />

the while automating wafer prober<br />

control. Now with the noise<br />

measurement module, they can<br />

add noise measurements and<br />

analysis to the test suite.<br />

The A-LFNA’s built-in measurement<br />

routines make DC<br />

and noise measurements turnkey.<br />

To measure noise on an<br />

N-Type MOSFET, for example,<br />

the system automatically chooses<br />

the source and load impedances<br />

that will best expose the intrinsic<br />

device noise. The engineer<br />

can accept these recommended<br />

settings or make changes, and a<br />

noise measurement is initiated.<br />

The A-LFNA then measures<br />

noise power spectral density<br />

(1/f noise) and noise in the time<br />

domain (RTN). Resulting data is<br />

plotted using a multiplot data display<br />

window. Various windows<br />

tabs help facilitate common tasks<br />

like evaluating device DC operating<br />

point and measuring the<br />

slope of the power spectral density<br />

curve. Noise data may also<br />

be analyzed and represented<br />

in device models using device<br />

modeling tools like Keysight’s<br />

Model Builder Program (MBP)<br />

and IC-CAP. Circuit designers<br />

can use these device models to<br />

ensure highly accurate RF and<br />

analog low-noise circuit design.<br />

Keysight’s A-LFNA features<br />

industry-leading noise sensitivity<br />

(-183 dB/Hz) that allows device<br />

modeling and circuit characterization<br />

engineers to quickly and<br />

accurately characterize devices<br />

at high voltages (to 200 V) and<br />

down to ultralow frequencies<br />

(to 0.03 Hz). Such capabilities<br />

make it ideal for process design<br />

kit development by semiconductor<br />

foundries and for statistical<br />

process control during device<br />

manufacturing. IC manufacturers<br />

of operational amplifiers and<br />

linear voltage regulators can also<br />

use the A-LFNA to characterize<br />

the output voltage noise specification<br />

in their datasheets. ◄<br />

56 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

RF & Wireless<br />

Test & Measurement<br />

Performing Accurate Spectrum Analysis at Terahertz<br />

Frequencies with a Vector Network Analyzer<br />

Device characterization<br />

can be challenging<br />

and complicated when<br />

venturing into the<br />

terahertz frequency<br />

range. To further<br />

complicate the situation,<br />

achieving an insightful<br />

understanding<br />

of component<br />

performance and<br />

behavior often requires<br />

two instruments: a<br />

vector network analyzer<br />

(VNA) and a spectrum<br />

analyzer (SA).<br />

Figure 1: Adding mmWave controllers and frequency extenders to a PNA microwave network<br />

analyzer creates a single-sweep measurement system that reaches into the terahertz range<br />

During a typical measurement<br />

session, the need to frequently<br />

connect, disconnect and reconnect<br />

the device under test (DUT)<br />

is both inconvenient and timeconsuming.<br />

It can also introduce<br />

measurement errors, extend measurement<br />

time, and damage the<br />

probes, the test cables and even<br />

the DUT.<br />

One solution is to incorporate<br />

VNA and SA capabilities into<br />

a single instrument. Recently,<br />

faster digitizers, digital signal<br />

processors (DSPs) and central<br />

processing units (CPUs) have<br />

enabled Keysight to implement<br />

an SA capability that is fast<br />

enough to accelerate crucial -<br />

and oftentimes tedious - measurements<br />

such as the search for<br />

spurious signals. In the analog<br />

portion of the block diagram,<br />

the next step forward is extending<br />

the SA capabilities into the<br />

terahertz region while retaining<br />

the expected functionality, performance<br />

and accuracy of VNA<br />

and SA measurements.<br />

Reaching terahertz<br />

frequencies<br />

VNA test solutions that measure<br />

below 67 GHz are usually<br />

implemented as a single, integrated<br />

instrument. Extending<br />

VNA capabilities to higher frequencies<br />

is typically achieved by<br />

using what is called a distributed<br />

architecture. This requires the<br />

use of frequency extenders that<br />

upconvert stimulus signals and<br />

downconvert response signals to<br />

support DUTs that operate into<br />

the terahertz range.<br />

Suren Singh,<br />

Keysight Technologies<br />

www.keysight.com<br />

Figure 2: The addition of solution-partner frequency extenders<br />

enables creation of a banded terahertz solution<br />

A millimeter-wave (mmWave)<br />

VNA can be implemented as<br />

a preconfigured solution or as<br />

a user-integrated system built<br />

around an existing VNA. For<br />

example, Keysight offers an<br />

integrated system under a single<br />

model number, the N5251A<br />

mmWave network analyzer. This<br />

configuration covers <strong>10</strong> MHz to<br />

1<strong>10</strong> GHz and currently offers<br />

extensions to 1.1 THz.<br />

hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> 57

RF & Wireless<br />

Figure 3: The popup window for SA setup enables selection of<br />

key parameters for multiple measurement channels<br />

The core instrument is a Keysight<br />

PNA microwave network<br />

analyzer. These solutions can<br />

be configured in two ways: one<br />

supports single-sweep measurements<br />

through 1.0 mm coaxial<br />

connections; the other supports a<br />

variety of banded measurements<br />

via waveguide.<br />

The single-sweep configuration<br />

is based on a 67 GHz PNA and<br />

includes a pair of companion<br />

mmWave controllers that support<br />

two- or four-port measurements<br />

(Keysight N5261A or<br />

N5262A, respectively). These<br />

connect to broadband frequency<br />

extenders, providing the interface<br />

between the mmWave test-head<br />

modules and the network analyzer<br />

(Figure 1). The extenders provide<br />

a 1.0 mm coaxial interface to the<br />

DUT up to 1<strong>10</strong> GHz, and waveguide<br />

is used above 1<strong>10</strong> GHz.<br />

The banded configuration supports<br />

a variety of frequency<br />

extenders from OML, Inc. and<br />

Virginia Diodes, Inc. (VDI).<br />

These use waveguide for frequencies<br />

above 1<strong>10</strong> GHz and in<br />

some frequency bands between<br />

67 and 1<strong>10</strong> GHz. Figure 2 shows<br />

an example configuration using<br />

frequency extenders from OML.<br />

The latest version of Keysight’s<br />

optional “SA on VNA” capability<br />

now supports all of these<br />

configurations, enabling integrated<br />

spectrum analysis into<br />

the terahertz range on the PNA<br />

and PNA-X network analyzers.<br />

The optional spectrum analyzer<br />

mode includes a user interface<br />

that presents the typical array<br />

of setup parameters: center frequency<br />

and span; start and stop<br />

frequencies; step size; resolution<br />

bandwidth (RBW); detector<br />

shape; averaging; and receiver<br />

attenuation (Figure 3). One<br />

important note about using SA<br />

in the distributed configuration:<br />

because the internal receiver<br />

attenuators are bypassed, external<br />

attenuators may be required<br />

when testing high-power DUTs.<br />

The integration of SA capabilities<br />

enables quick handoffs from<br />

the VNA mode without changing<br />

the physical test setup. For<br />

example, if an anomaly crops<br />

up in a VNA trace, the user can<br />

place a marker at that point and<br />

press “Marker to SA” to initiate<br />

a spectrum measurement. The<br />

measurement appears in a new<br />

window, enabling further observation<br />

and analysis of spectral<br />

content and behavior.<br />

The PNA and PNA-X also<br />

include a calibrated stimulus<br />

that can be directed to any and<br />

all DUT ports. Through tight<br />

control of frequency, amplitude<br />

and DC offset, this provides<br />

a very accurate test solution<br />

for the characterization of<br />

harmonics and intermodulation<br />

products. In addition, internal<br />

pulse generators and modulators<br />

enable characterization of<br />

DUTs with pulsed-RF stimuli.<br />

The net result is the ability to<br />

evaluate DUT behavior under<br />

a wide operating range and in a<br />

variety of operating conditions.<br />

Implementing SA<br />

functionality<br />

The Keysight implementation<br />

of spectrum analysis is built on<br />

its existing VNA architecture. A<br />

typical spectrum analyzer includes<br />

a microwave pre-selector<br />

(i.e., a filter) that blocks highlevel<br />

signals while measuring<br />

low-level signals as well as<br />

unwanted mixing products; this<br />

removes receiver harmonics and<br />

image responses. The SA-on-<br />

VNA design uses a powerful<br />

software-based technology to<br />

virtually eliminate images and<br />

internal spurious signals.<br />

The same techniques can be utilized<br />

in the distributed-architecture<br />

VNA configuration used for<br />

mmWave measurements. The<br />

only additional consideration is<br />

a special calibration of the SA<br />

receivers to ensure accurate measurements.<br />

This calibration must<br />

include the frequency-extender<br />

heads as well as all associated<br />

hardware, cabling and fixturing.<br />

Because the user may change<br />

Figure 4: The single-connection, multi-channel SA capability provides accurate, simultaneous<br />

measurements on all DUT ports<br />

58 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

RF & Wireless<br />

Figure 5: As span increases, the integrated SA capability provides a significant speed advantage over standalone spectrum or signal<br />

analyzers<br />

one or more of those elements to<br />

suit a specific frequency range or<br />

setup, two types of calibrations<br />

must be performed any time<br />

the test configuration changes:<br />

power level and IF receiver. To<br />

simplify these situations, the<br />

new high-frequency SA options<br />

include functionality that automates<br />

the calibration processes<br />

and guides the user.<br />

Applying the<br />

advantages of<br />

integrated SA<br />

The integration of SA capabilities<br />

into a VNA offers two key<br />

advantages over the multi-instrument<br />

approach: multiple simultaneous<br />

measurements and calibrated<br />

accuracy.<br />

Through its multiple test ports,<br />

a VNA enables multi-channel<br />

spectrum analysis that is synchronized<br />

with the internal swept<br />

signal generators. In addition, a<br />

PNA or PNA-X, through a single<br />

connection, provides simultaneous<br />

measurements on all<br />

DUT ports. The range of possible<br />

measurements includes<br />

input spectra, output spectra,<br />

channel power, gain compression,<br />

feedthrough, reflections,<br />

conversion gain, harmonics,<br />

and intermodulation (Figure 4).<br />

This simplifies characterization<br />

of devices such as mixers, frequency<br />

converters and amplifiers<br />

as well as high-frequency<br />

modules and subsystems.<br />

VNA calibration and de-embedding<br />

techniques are essential to<br />

the accuracy of in-fixture and onwafer<br />

measurements. The process<br />

corrects for the instrument’s<br />

systematic errors, and it removes<br />

cable and fixture effects. It can<br />

be used with frequency extenders,<br />

and it’s also applicable to<br />

the SA-on-VNA capability. In<br />

addition, the power-compensation<br />

features can be used to deliver<br />

a stimulus of known power to<br />

the DUT, thereby compensating<br />

for known loss in the fixture or<br />

probes. The resulting improvement<br />

in measurement accuracy<br />

enables a deeper understanding<br />

of a DUT’s true performance.<br />

Accelerating searches<br />

for spurious signals<br />

Spurious are unwanted signals -<br />

harmonic or nonharmonic - that<br />

may cause interference from<br />

transmitters, false responses in<br />

radar systems, or reduced dynamic<br />

range in communications<br />

receivers. As a result, spurs<br />

must be identified and measured<br />

before a designer takes action to<br />

reduce them to sufficiently low<br />

levels as defined by a system or<br />

device specification.<br />

The search for spurs presents two<br />

challenges: time and complexity.<br />

The process of checking spurious<br />

performance is time-consuming,<br />

especially when searching for<br />

low-level signals over a broad<br />

frequency range. Characterizing<br />

spurs over the operating range<br />

of typical mixers and frequencyconversion<br />

devices tends to be<br />

tedious and complicated, and it<br />

often requires external control<br />

software.<br />

With the integrated high-performance<br />

SA capability, a PNA or<br />

PNA-X can perform fast spurious<br />

searches across a broad frequency<br />

band, improving test time<br />

compared to a standalone signal<br />

analyzer (Figure 5). Speed does<br />

not degrade accuracy: measurements<br />

results are comparable to<br />

those obtained with today’s most<br />

sophisticated spectrum or signal<br />

analyzers.<br />

Conclusion<br />

Author biography<br />

Working at mmWave and submmWave<br />

frequencies can be<br />

challenging. As implemented in<br />

the Keysight PNA and PNA-X<br />

microwave network analyzers,<br />

the optional addition of integrated<br />

SA capabilities to a distributed<br />

VNA architecture makes<br />

it possible to characterize component<br />

performance and behavior<br />

into the terahertz range in<br />

a single test setup. The integrated<br />

stimulus, along with the ability<br />

to perform spectrum analyzer<br />

measurements on multiple<br />

channels simultaneously, offers<br />

researches and design engineers<br />

new insights in much less time<br />

and with excellent accuracy. For<br />

more information, please visit<br />

www.keysight.com/find/thz. ◄<br />

Suren Singh is an industry<br />

application specialist for Keysight<br />

Technologies, focusing<br />

on terahertz measurement<br />

solutions. He earned a BSEE<br />

from the University of Durban-Westville,<br />

Durban, South<br />

Africa, in 1985, and received<br />

his Graduate Diploma (1992)<br />

and MSEE (1995) from the<br />

University of Witwatersrand,<br />

Johannesburg. Since 1986,<br />

Suren has been with the Hewlett-Packard<br />

Company, Agilent<br />

Technologies and now<br />

Keysight Technologies. His<br />

experience includes application<br />

engineering, product<br />

design, manufacturing, and<br />

test-process development for<br />

microwave hybrid microcircuits.<br />

Suren is a current member<br />

of IEEE and has presented<br />

at several conference, covering<br />

mmWave and terahertz<br />

applications.<br />

hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> 59

RF & Wireless<br />

Test & Measurement<br />

USB Pulse Power Sensors<br />

AR RF/Microwave<br />

Instrumentation once<br />

again sets the standard<br />

with the introduction<br />

of its fast RF power<br />

measuring PSP series<br />

wideband USB pulse<br />

power sensors.<br />

contrast, the detector on the right<br />

has sufficient video bandwidth<br />

in order to track the envelope<br />

accurately.<br />

It is possible for the detector to<br />

track very fast amplitude changes<br />

due to modulation, by optimizing<br />

the sensor’s response<br />

time. The video bandwidth of<br />

the sensor must be at least as<br />

wide as the signal’s modulation<br />

bandwidth in order to be able to<br />

accurately track it. The PSP001<br />

provides an industry leading<br />

video bandwidth of 195 MHz<br />

for spread-spectrum signals,<br />

and measures rise times as fast<br />

as 3 ns. It has a sample rate of<br />

<strong>10</strong>0 MHz enabling the analysis<br />

of both very short bursts and<br />

very broadband signals, as well<br />

as power versus time waveforms<br />

in very high resolution.<br />

Real Time Power Processing<br />

(RTPP) is a new signal processing<br />

technology which is a key<br />

factor in ensuring the accuracy<br />

of measurements. This advanced<br />

technique enables the sensors<br />

to constantly collect samples<br />

without any gaps in their<br />

acquisition, ensuring that no<br />

USB Pulse Power Sensors<br />

Application Note #73<br />

ARRF/microwave<br />

Instrumentation<br />

www.arworld.us<br />

Built with Real-Time Power<br />

Processing technology, this<br />

new product line offers high<br />

speed and accuracy that customers<br />

demand. AR’s USB pulse<br />

power sensors are ideal for<br />

EMC testing, manufacturing<br />

testing/troubleshooting, amplifier<br />

design/development, and<br />

research. These devices can be<br />

used in both commercial and<br />

military applications such as<br />

telecommunications (LTE-TDD/<br />

FDD), avionics, RADAR, and<br />

medical systems. They are the<br />

instrument of choice for fast,<br />

accurate and highly reliable RF<br />

and microwave power measurements.<br />

This application note will<br />

discuss some of the key features<br />

and benefits of AR’s new line of<br />

PSP Series Wideband USB pulse<br />

power sensors as shown below.<br />

How Does It Work?<br />

The USB Pulse Power Sensor<br />

functions as an ultra-fast, calibrated<br />

power measurement tool<br />

which acquires and computes<br />

the instantaneous, average and<br />

peak RF power of a wideband<br />

modulated RF signal. An internal<br />

A/D converter operates at up<br />

to <strong>10</strong>0 MSamples/s, and a digital<br />

signal processor carries out<br />

the work required to form the<br />

digital samples into a correctly<br />

scaled and calibrated trace on<br />

the display.<br />

The first and most critical component<br />

of a peak power sensor is<br />

the detector, which removes the<br />

RF carrier signal and outputs the<br />

amplitude of the modulating signal.<br />

The video detector’s bandwidth<br />

dictates the sensor’s ability<br />

to track the power envelope<br />

of the RF signal. The picture on<br />

the left in Figure 2 below shows<br />

how a detector with insufficient<br />

bandwidth is unable to faithfully<br />

track the signal’s envelope,<br />

therefore affecting the accuracy<br />

of the power measurement. In<br />

*RTPP-Real Time Power Processing<br />

Figure 1: Block diagram of the peak power sensor<br />

60 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

RF & Wireless<br />

Figure 2: The Importance of Detector Bandwidth<br />

data is lost. The conventional<br />

method involves collecting samples<br />

until the sensor’s buffer is<br />

full, at which point acquisition<br />

stops until the collected samples<br />

are processed. RTPP collects<br />

and processes samples so quickly<br />

that the buffer is never filled.<br />

In order to create a trace on the<br />

screen, conventional meters and<br />

USB sensors carry out the required<br />

steps in sequence, which<br />

therefore means that processing<br />

can take as long as tens or<br />

hundreds of milliseconds. Real<br />

Time Power Processing performs<br />

many of these steps in parallel<br />

and at full acquisition rate, so it<br />

is not necessary to halt acquisition<br />

following a trigger event<br />

to wait for the processing stages<br />

to catch up.<br />

Measurement of<br />

Amplifier compression<br />

using AR’s PSP Series<br />

Wideband USB Pulse<br />

power sensors and<br />

PulsewARe:<br />

Figure 3 shows an example of<br />

AR’s PSP series demo set-up,<br />

where we make readings similar<br />

to a scalar analyzer to measure<br />

gain of an RF power amplifier.<br />

The PSP Series pulse power sensors<br />

are supported by both AR’s<br />

emcware software and PulsewARe.<br />

PulsewARe is a Windows-based<br />

software package<br />

that provides control and readout<br />

of the sensors as shown in<br />

Figure 4.<br />

It provides both time and statistical<br />

domain views of power<br />

waveforms with variable peak<br />

hold and persistence views.<br />

Power measurements are supported<br />

using automated pulse<br />

and statistical measurements,<br />

power level and timing markers.<br />

The GUI application is easily<br />

configured with dockable or<br />

floating windows and measurement<br />

tables that can be edited<br />

to show only the measurements<br />

of interest.<br />

With statistical analysis capability<br />

the PSP series can display<br />

the statistical distribution of the<br />

signal power level relative to its<br />

average power in a format called<br />

complementary cumulative dis-<br />

Table 1: PSP Series Wideband USB pulse power sensors and key features<br />

hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> 61

RF & Wireless<br />

to measure P1 dB of an amplifier<br />

the cursors can be moved along<br />

the CCDF curve to the probability<br />

point where the difference<br />

between input and output crest<br />

factor is 1 dB, allowing the designer<br />

to determine the P1 dB<br />

compression characteristics of<br />

the amplifier.<br />

AR’s PSP series wideband USB<br />

pulse power sensors are the instrument<br />

of choice for FCC EMC<br />

compliance testing of wireless<br />

electrical and electronic products<br />

called Intentional Radiators that<br />

may produce radio frequency<br />

pollution (not infrared or ultrasonic<br />

energy). In general, radiated<br />

emissions are usually associated<br />

with unintentional radiators, but<br />

intentional radiators can also<br />

have unwanted emissions at frequencies<br />

outside their intended<br />

transmission frequency band.<br />

AR’s PSP series wideband USB<br />

pulse power sensors and new<br />

Figure 3: Test Demo Set-up<br />

tribution function (CCDF), as<br />

well as the ratio of peak values<br />

to the effective value called<br />

crest factor (CF). CCDF can<br />

give significant insight into the<br />

behavior of the power amplifier<br />

as it is driven harder into saturation<br />

by measuring changes in<br />

peak to average ratio (PAR) and<br />

crest factor (CF) of the input and<br />

output signals simultaneously,<br />

while providing a graphical<br />

view of the compression of the<br />

amplifier in real-time. The Statistical<br />

Analysis tool of the PSP<br />

Series creates a CCDF graph of<br />

the input & output signals and<br />

tabular format displaying of<br />

cursor readings, average, peak<br />

and peak to average power as<br />

shown in Figure 5 and Figure 6<br />

respectively.<br />

The crest factor can be computed<br />

at any percent probability point;<br />

so depending on the system<br />

requirements and specifications,<br />

the user can place the cursor at<br />

desired probability point where<br />

the crest factor measurement is<br />

to be made. Similarly, in order<br />

Figure 4: AR’s pulsewARe® Control software for PSP sensors<br />

62 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

RF & Wireless<br />

Figure 5: Amplifier compression – Input CH1 <strong>10</strong>.25 dB crest factor – yellow trace,<br />

Output CH2 9.0 dB crest factor – red trace. Amplifier compression 1.25 dB<br />

Figure 6: Tabular format displaying<br />

cursor readings, average, peak and<br />

peak to average power<br />

Solid state pulsed amplifiers are<br />

products of choice to perform<br />

EMC and RF immunity testing<br />

for numerous market applications.<br />

The PSP series instruments<br />

can precisely measure the pulse<br />

shape, characteristics and peak<br />

amplitude being produced by<br />

the amplifier.<br />

Conclusion<br />

The USB pulse power sensors<br />

are ideal for radiated immunity,<br />

telecommunications and<br />

intentional radiator EMC testing,<br />

as well as applications<br />

in manufacturing, design and<br />

research. The design of these<br />

products allows for fast, accurate<br />

and reliable RF power<br />

measurements of a wide range<br />

of pulsed, modulated and CW<br />

signals. Additionally, the PSP<br />

series are perfect for precisely<br />

measuring the pulse characteristics<br />

of AR’s SP-series solid<br />

state pulse amplifiers.<br />

If you would like to learn more<br />

about our new PSP Series Wideband<br />

USB pulse power sensors<br />

and PulsewARe software, feel<br />

free to contact one of our application<br />

engineers or visit our<br />

website at<br />

http://www.arworld.us ◄<br />

News<br />

Link Microtek at the European Microwave Week <strong>2016</strong><br />

The EuMW <strong>2016</strong> will be<br />

held in London from 3th to<br />

7th October <strong>2016</strong>. Bringing<br />

industry and academia together,<br />

EuMW <strong>2016</strong> is a five day<br />

event, including three cutting<br />

edge conferences and one exciting<br />

trade and technology exhibition<br />

featuring leading players<br />

from across the globe. EuMW<br />

<strong>2016</strong> provides access to the<br />

very latest products, research<br />

and initiatives in the microwave<br />

sector. It also offers you<br />

the opportunity for face-to-face<br />

interaction with those driving<br />

the future of microwave technology.<br />

Exhibitor Workshops<br />

and Seminars will be provided<br />

by several top organisations<br />

with superior expertise<br />

in Microwave, RF, Wireless<br />

or Radar.<br />

On stand 180 Link Microtek<br />

will be highlighting its in-house<br />

capabilities for the design and<br />

manufacture of microwave<br />

rotating joints for use in radar<br />

applications. Also on display<br />

will be products from a number<br />

of Link’s manufacturing partners<br />

around the world.<br />

The large rotating joints, which<br />

can measure over 1m in length<br />

and rotate continuously at up to<br />

60rpm, are complex assemblies<br />

incorporating waveguide, multiple<br />

coaxial channels and sliprings.<br />

They would typically be<br />

used in shipborne, air-traffic<br />

control or other ground-based<br />

long-range radar systems.<br />

With decades of experience in<br />

this area, Link Microtek’s engineering<br />

team in Basingstoke<br />

has the necessary expertise<br />

to ensure that the company’s<br />

rotating joints provide years<br />

of reliable service, despite the<br />

complexity of the designs and<br />

the demanding nature of both<br />

their duty cycle and the environments<br />

in which they are<br />

deployed.<br />

Visitors to Stand 180 will<br />

also be able to see displays<br />

of products from the international<br />

manufacturers that Link<br />

Microtek represents in the UK<br />

and Ireland, including recent<br />

additions of high-performance<br />

antennas from L-3 Randtron<br />

Antenna Systems, high-power<br />

microwave components from<br />

Ferrite Microwave Technologies,<br />

discrete RF/microwave<br />

semiconductor devices from<br />

Massachusetts Bay Technologies,<br />

and millimetre-wave<br />

components from HXI.<br />

These will be complemented<br />

by products from Link’s<br />

more established partners,<br />

such as active and passive<br />

RF and microwave connectorised<br />

components from L-3<br />

Narda-MITEQ, frequency and<br />

spectrum control components<br />

from MtronPTI, high-power<br />

broadband microwave vacuum<br />

devices from L-3 Electron<br />

Devices, and EMF safety monitoring<br />

equipment from L-3<br />

Narda Safety Test Solutions.<br />

Link Microtek Ltd.<br />

www.linkmicrotek.com<br />

hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> 63

RF & Wireless<br />

EMI<br />

An Overview of EMI & EMC<br />

This extract of an<br />

application note<br />

discusses the basics<br />

of board level<br />

electromagnetic<br />

interference (EMI)<br />

and electromagnetic<br />

compatibility (EMC).<br />

Freescale Semiconductor,<br />

Application Note AN2321,<br />

Designing for Board Level<br />

Electromagnetic Compatibility<br />

by T. C. Lun, Part 1 and<br />

Appendix A<br />

Electromagnetic interference is<br />

a major problem in modern electronic<br />

circuits. To overcome the<br />

interference, the designer has to<br />

either remove the source of the<br />

interference, or protect the circuit<br />

being affected. The ultimate goal<br />

is to have the circuit board operating<br />

as intended – to achieve<br />

electromagnetic compatibility.<br />

Achieving board level EMC<br />

may not be enough. Although<br />

the circuit may be working at<br />

the board level, but it may be<br />

radiating noise to other parts of<br />

the system, causing problems at<br />

the system level. Furthermore,<br />

EMC at the system or equipment<br />

level may have to satisfy certain<br />

emission standards, so that the<br />

equipment does not affect other<br />

equipment or appliances.<br />

Many developed countries have<br />

strict EMC standards on electrical<br />

equipment and appliances;<br />

to meet these, the designer will<br />

have to think about EMI suppression<br />

– starting from the<br />

board level.<br />

A simple EMI model consists<br />

of three elements, shown in the<br />

Figure above:<br />

• EMI source<br />

• Coupling path<br />

• Receptor<br />

EMI Source<br />

EMI sources include microprocessors,<br />

microcontrollers, electrostatic<br />

discharges, transmitters,<br />

transient power components such<br />

as electromechanical relays,<br />

switching power supplies, and<br />

lightning. Within a microcontroller<br />

system, the clock circuitry is<br />

usually the biggest generator of<br />

wide-band noise, which is noise<br />

that is distributed throughout the<br />

frequency spectrum. With the<br />

increase of faster semiconductors,<br />

with faster edge rates, these<br />

circuits can produce harmonic<br />

disturbances up to 300 MHz.<br />

Coupling Path<br />

The simplest way noise can be<br />

coupled into a circuit is through<br />

conductors. If a wire runs<br />

through a noisy environment, the<br />

wire will pick up the noise inductively<br />

and pass it into the rest of<br />

the circuit. An example of this<br />

type of coupling is found when<br />

noise enters a system through the<br />

power supply leads. Noise carried<br />

on the power supply lines<br />

are conducted to all circuits.<br />

Coupling can also occur in circuits<br />

that share common impedances.<br />

For instance, two circuits<br />

that share the conductor carrying<br />

the supply voltage and the conductor<br />

carrying the return path<br />

to ground. If one circuit creates<br />

a sudden demand in current, the<br />

other circuit’s voltage supply<br />

will drop due to the common<br />

impedance both circuits share<br />

between the supply lines and<br />

the source impedance. This coupling<br />

effect can be reduced by<br />

decreasing the common impedance.<br />

Unfortunately, source<br />

impedance coupling is inherent<br />

to the power supply and cannot<br />

be reduced. The same effect<br />

occurs in the return-to-ground<br />

conductor. Digital return currents<br />

that flow in one circuit create<br />

ground bounce in the other<br />

circuit’s return path. An unstable<br />

ground will severely degrade the<br />

performance of low-level analog<br />

circuits, such as operational<br />

amplifiers, analog-to-digital<br />

converters, and sensors.<br />

Coupling also can occur with<br />

radiated electric and magnetic<br />

fields which are common to all<br />

electrical circuits. Whenever<br />

current changes, electromagnetic<br />

waves are generated. These<br />

waves can couple over to nearby<br />

conductors and interfere with<br />

other signals within the circuit.<br />

Receptor<br />

All electronic circuits are receptive<br />

to EMI transmissions. Most<br />

EMI are received from conductive<br />

transients, although some<br />

are received from direct radio<br />

frequency (RF) transmissions.<br />

In digital circuits, the most critical<br />

signals are usually the most<br />

vulnerable to EMI. These include<br />

reset, interrupt, and control line<br />

signals. Analog low-level amplifiers,<br />

control circuits, and power<br />

regulators also are susceptible to<br />

noise interference.<br />

To design for EMC and to meet<br />

EMC standards, the designer<br />

64 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

RF & Wireless<br />

Cost of EMC Measures<br />

should minimize emissions (RF<br />

energy exiting from products),<br />

and increase susceptibility or<br />

immunity from emissions (RF<br />

Electromagnetic Compatibility (EMC)<br />

The capability of electrical and electronic<br />

systems, equipment, and devices to operate<br />

in their intended electromagnetic environment<br />

within a defined margin of safety, and at<br />

design levels or performance, without suffering<br />

or causing unacceptable degradation as a<br />

result of electromagnetic interference (ANSI<br />

C64.14-1992).<br />

Electromagnetic Interference (EMI)<br />

The lack of EMC, since the essence of interference<br />

is the lack of compatibility. EMI is the<br />

process by which disruptive electromagnetic<br />

energy is transmitted from one electronic device<br />

to another via radiated or conducted paths (or<br />

both). In common usage, the term refers particularly<br />

to RF signals. EMI can occur in the frequency<br />

range commonly identified as “anything<br />

greater than DC to daylight”.<br />

Radiated Emissions<br />

The component of RF energy that is transmitted<br />

through a medium as an electromagnetic field.<br />

RF energy is usually transmitted through free<br />

space; however, other modes of field transmissions<br />

may occur.<br />

Conducted Emissions<br />

The component of RF energy that is transmitted<br />

through a medium as an propagating wave,<br />

generally through a wire or interconnect cables.<br />

energy entering into the products).<br />

Both emission and immunity<br />

can be classified by radiated<br />

and conductive coupling,<br />

Glossary of Terms<br />

as shown in Figure. The radiated<br />

coupling path will be more<br />

efficient in the higher frequencies<br />

while a conducted coupling<br />

path will be more efficient in the<br />

lower frequencies.<br />

Cost of EMC<br />

The most cost-effective way to<br />

design for EMC is to consider<br />

the EMC requirement at the<br />

early stages of the design (see<br />

second Figure).<br />

It is unlikely that EMC will be<br />

the primary concern when the<br />

designer first chooses the components,<br />

designs the circuit, and<br />

designs the PCB layout. But if<br />

the suggestions in this application<br />

note are kept in mind, the<br />

possibility of poor component<br />

choice, poor circuit design, and<br />

poor PCB layout can be reduced.<br />

Immunity<br />

A relative measure of a device or a system’s ability<br />

to withstand EMI exposure while maintaining<br />

a predefined performance level.<br />

Electrostatic Discharge (ESD)<br />

A transfer of electric charge between bodies of<br />

different electrostatic potential in proximity to<br />

each other or through direct contact. This definition<br />

is observed as a high-voltage pulse that<br />

may cause damage or loss of functionality to<br />

susceptible devices. Although lightning differs<br />

in magnitude as high-voltage pulse, the term<br />

ESD is generally applied to events of lesser<br />

amperage and more specifically to events triggered<br />

by human beings.<br />

Radiated Immunity<br />

A product’s relative ability to withstand electromagnetic<br />

energy that arrives via free-space<br />

propagation.<br />

Conducted Immunity<br />

A product’s relative ability to withstand electromagnetic<br />

energy that penetrates it through<br />

external cables, power cords, I/O interconnects,<br />

or chassis. EMI may couple to a chassis,<br />

if interconnects are improperly implemented.<br />

Susceptibility<br />

A relative measure of a device or system’s propensity<br />

to be disrupted of damaged by EMI<br />

exposure to an incident field or signal. It is the<br />

lack of immunity.<br />

Products<br />

New Coaxial<br />

Voltage Variable<br />

Attenuators<br />

Pasternack introduced an all<br />

new line of voltage variable<br />

attenuators offering up to<br />

60 dB of attenuation across<br />

broad frequencies from<br />

400 MHz to 18 GHz. This<br />

line of voltage variable attenuators<br />

is most commonly<br />

deployed in applications<br />

such as electronic warfare,<br />

instrumentation, point-topoint<br />

and point-to-multipoint<br />

radios, fiber optic and<br />

broadband telecom, microwave<br />

radio and VSAT, military<br />

radios, radar, ECM, Satcom<br />

and sensors, and R&D.<br />

Pasternack’s new PIN diodebased<br />

voltage variable attenuators<br />

(VVAs) provide<br />

accurate control and broadband<br />

flatness where the output<br />

level can be adjusted<br />

continuously by varying an<br />

analog voltage on the input<br />

control line. These VVA’s<br />

are ideally suited for use<br />

with variable gain amplifiers,<br />

power level control,<br />

feed-forward amplifiers,<br />

and automatic level control<br />

(ALC) circuits.<br />

The new portfolio of voltage<br />

variable attenuators<br />

from Pasternack includes<br />

six models covering octave<br />

broadband frequencies from<br />

400 MHz to 18 GHz while<br />

boasting low insertion loss<br />

and wide dynamic range.<br />

Moreover, these modules<br />

display excellent SWR over<br />

all attenuation levels. CW<br />

input power is rated up to 23<br />

dBm. Each unit is designed<br />

into rugged coaxial packages<br />

to meet MIL-STD-202 environmental<br />

conditions.<br />

■ Pasternack<br />

www.pasternack.com<br />

hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> 65

RF & Wireless<br />

EMI<br />

Noise Suppression and Intra-System<br />

EMI-Control Techniques<br />

EMI control techniques<br />

involve both hardware<br />

implementations<br />

and methods and<br />

procedures. They may<br />

also be divided into<br />

intra-system and intersystem<br />

EMI control.<br />

Our major concern in<br />

this Application Note<br />

is intra-system EMI<br />

control, however, an<br />

overview of each may<br />

be appropriate<br />

at this time.<br />

The Figure above illustrates the<br />

basic elements of concern in an<br />

intra-system EMI problem. The<br />

test specimen may be a single<br />

box, an equipment, subsystem,<br />

or system (an ensemble of boxes<br />

with interconnecting cables).<br />

From a strictly near-sighted or<br />

selfish point-of-view, the only<br />

EMI concern would appear to<br />

be degradation of performance<br />

due to self jamming such as suggested<br />

at the top of the figure.<br />

While this might be the primary<br />

emphasis, the potential problems<br />

associated with either<br />

• susceptibility to outside conducted<br />

and/or radiated emissions<br />

or<br />

• tendency to pollute the outside<br />

world from its own undesired<br />

emissions, come under the primary<br />

classification of intrasystem<br />

EMI.<br />

Corresponding EMI-control<br />

techniques, however, address<br />

themselves to both self-jamming<br />

and emission/susceptibility in<br />

accordance with applicable EMI<br />

specifications. The techniques<br />

that will be discussed include<br />

filtering, shielding, wiring, and<br />

grounding.<br />

Inter-system EMI distinguishes<br />

itself by interference between<br />

two or more discrete and separate<br />

systems or platforms which<br />

are frequently under independent<br />

user control. Culprit emissions<br />

and/or susceptibility situations<br />

are divided into two classes:<br />

• antenna entry/exit and<br />

• back-door entry/exit<br />

More than 95% of inter-system<br />

EMI problems involve the<br />

antenna entry/exit route of EMI.<br />

We can group inter-system EMIcontrol<br />

techniques by four fundamental<br />

categories: frequency<br />

management, time management,<br />

location management, and<br />

direction management. The first<br />

step in locating a solution is to<br />

identify the problem as either<br />

an inter-system or intra-system<br />

EMI situation. Generally, if the<br />

specimen has an antenna and<br />

the problem develops from what<br />

exits or enters the antenna from<br />

another specimen or ambient,<br />

then the problem is identified<br />

as an inter-system EMI one.<br />

Otherwise, it is an intra-system<br />

EMI situation which we will<br />

discuss now.<br />

Shielding<br />

Shielding is used to reduce the<br />

amount of electromagnetic radiation<br />

reaching a sensitive victim<br />

circuit. Shields are made of<br />

metal and work on the principle<br />

that electromagnetic fields are<br />

reflected and/or attenuated by<br />

a metal surface. Different types<br />

of shielding are needed for different<br />

types of fields. Thus, the<br />

type of metal used in the shield<br />

and the shield‘s construction<br />

must be considered carefully if<br />

the shield is to function properly.<br />

The ideal shield has no holes or<br />

voids, and, in order to accommodate<br />

cooling vents, buttons,<br />

lamps, and access panels, special<br />

meshes and “EMI-hardened”<br />

components are needed.<br />

Once a printed-circuit board<br />

design has been optimized for<br />

minimal EMI, residual interference<br />

can be further reduced if<br />

the board is placed in a shielded<br />

enclosure. A box‘s shielding<br />

effectiveness in decibels depends<br />

on three main factors: its skin,<br />

the control of radiation leakage<br />

through the box‘s apertures or<br />

open areas (like cooling holes),<br />

and the use of filters or shields<br />

at entry or exit spots of cables.<br />

A box skin is typically fabricated<br />

from sheet metal or metallized<br />

plastic. Normally sheet metal<br />

skin that is 1 mm thick is more<br />

than adequate; it has a shielding<br />

effectiveness of more than <strong>10</strong>0<br />

Texas Instruments, Application<br />

Report AN-643, EMI/RFI<br />

Board Design, Chapter 11 &<br />

12, www.ti.com<br />

Inter-System EMI<br />

Figure 1: Filtering<br />

66 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

RF & Wireless<br />

Figure 2. Common Ground Impedance Coupling<br />

Figure 3. Common-Mode, Radiated Field-to-Cable Coupling<br />

dB throughout the highfrequency<br />

spectrum from 1 MHz to 20<br />

GHz. Conductive coatings on<br />

plastic boxes are another matter.<br />

Table 1 shows that at <strong>10</strong> MHz the<br />

shielding effectiveness can be as<br />

low as 27 dB if a carbon composite<br />

is used, or it can run as high<br />

as <strong>10</strong>6 dB for zinc sprayed on<br />

plastic by an electric arc process.<br />

Plastic filled materials or composites<br />

having either conductive<br />

powder, flakes, or filament are<br />

also used in box shielding; they<br />

have an effectiveness similar to<br />

that of metallized plastics.<br />

In many cases shielding effectiveness<br />

of at least 40 dB is<br />

required of plastic housings for<br />

microcontrollerbased equipment<br />

to reduce printed-circuit board<br />

radiation to a level that meets<br />

FCC regulations in the United<br />

States or those of the VDE in<br />

Europe. Such skin shielding is<br />

easy to achieve. The problem is<br />

aperture leakage. The larger the<br />

aperture, the greater its radiation<br />

leakage because the shield‘s<br />

natural attenuation has been reduced.<br />

On the other hand, multiple<br />

small holes matching the same<br />

area as the single large aperture<br />

can attain the same amount of<br />

cooling with little or no loss of<br />

attenuation properties.<br />

Filtering<br />

Filters are used to eliminate conducted<br />

interference on cables<br />

and wires, and can be installed<br />

at either the source or the victim.<br />

Figure 1 shows an AC<br />

power-line filter. The values of<br />

the components are not critical;<br />

as a guide, the capacitors can be<br />

between 0.01 and 0.001 µF, and<br />

the inductors are nominally 6.3<br />

µH. Capacitor C1 is designed<br />

to shunt any highfrequency differential-mode<br />

currents before<br />

they can enter the equipment<br />

to be protected. Capacitors C2<br />

and C3 are included to shunt<br />

any common-mode currents to<br />

ground. The inductors, L1 and<br />

L2, are called common-mode<br />

chokes, and are placed in the<br />

circuit to impede any commonmode<br />

currents.<br />

Wiring<br />

Now that the equipment in each<br />

box can be successfully designed<br />

to combat EMI emission and<br />

susceptibility separately, the<br />

boxes may be connected together<br />

to form a system. Here the input<br />

and output cables and, to a lesser<br />

extent, the power cable form an<br />

“antenna farm” that greatly threatens<br />

the overall electromagnetic<br />

compatibility of the system.<br />

Most field remedies for EMI<br />

problems focus on the coupling<br />

paths created by the wiring that<br />

interconnects systems. By this<br />

time most changes to the individual<br />

equipment circuits are out<br />

of the question.<br />

Let us address five coupling<br />

paths that are encountered in<br />

typical systems comprised of<br />

two or more pieces of equipment<br />

connected by cables. These<br />

should adequately cover most<br />

EMI susceptibility problems.<br />

They are:<br />

• A common ground impedance<br />

coupling – a conducting path<br />

in which a common impedance<br />

is shared between an<br />

undesired emission source and<br />

the receptor.<br />

• A common-mode, radiated<br />

field-to-cable coupling, in<br />

which electromagnetic fields<br />

penetrate a loop formed by<br />

two pieces of equipment, a<br />

cable connecting them, and a<br />

ground plane.<br />

• A differential-mode, radiated<br />

field-to-cable coupling,<br />

in which the electromagnetic<br />

fields penetrate a loop formed<br />

by two pieces of equipment<br />

and an interconnecting transmission<br />

line or cable.<br />

• A crosstalk coupling, in which<br />

signals in one transmission line<br />

or cable are capacitively or<br />

inductively coupled into another<br />

transmission line.<br />

• A conductive paththrough<br />

power lines feeding the equipment.<br />

The first coupling path is formed<br />

when two pieces of equipment<br />

are connected to the same<br />

ground conductor at different<br />

points, an arrangement that normally<br />

produces a voltage difference<br />

between the two points. If<br />

possible, connecting both pieces<br />

of equipment to a single-point<br />

ground eliminates this voltage.<br />

Another remedy is to increase<br />

the impedance along a loop<br />

that includes the path between<br />

the ground connections of the<br />

two boxes. Examples include<br />

the isolation of printed-circuit<br />

boards from their cabinet or case,<br />

the use of a shielded isolation<br />

transformer in the signal path,<br />

or the insertion of an inductor<br />

between one or both boxes and<br />

the ground conductor. The use<br />

of balanced circuits, differential<br />

line drivers and receivers,<br />

and absorbing ferrite beads and<br />

rods on the interconnecting cable<br />

can further reduce currents produced<br />

by this undesirable coupling<br />

path. Figure 2 illustrates<br />

common ground impedance<br />

coupling.<br />

A balanced circuit is configured<br />

so its two output signal leads are<br />

electrically symmetrical with<br />

respect to ground, as the signal<br />

increases on one output the<br />

signal on the other decreases.<br />

Differential line drivers produce<br />

a signal that is electrically symmetrical<br />

with respect to ground<br />

Electromagnetic Interference Fixes<br />

1. Insert Filter in Signal Source<br />

2. Insert Filter in Signal Receptor<br />

3. Insert Filter in Power Source<br />

4. Insert Filter in Power Receptor<br />

5. Twist Wire Pair<br />

6. Shield Cable<br />

7. Use Balanced Circuits<br />

8. Install Differential Line Drivers and Receivers<br />

9. Float Printed Circuit Board(s)<br />

<strong>10</strong>. Separate Wire Pair<br />

11. Use Ferrite Beads<br />

12..Use a Multilayer Instead of a Single-Layer Printed Circuit Boards<br />

hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> 67

RF & Wireless<br />

Shielding Material<br />

Surface Resistance<br />

Ohms/Square<br />

Shielding Effectiveness, dB<br />

at <strong>10</strong> MHz <strong>10</strong>0 MHz <strong>10</strong>00 MHz<br />

Silver Acrylic 0.004 67 93 97<br />

Paint Silver Epoxy 0.1 59 81 87<br />

Paint Silver 0.05 57 82 89<br />

Deposition Nickel 3.0 35 47 57<br />

Composite Carbon <strong>10</strong>.0 27 35 41<br />

Composite Arc-Sprayed 0.002 <strong>10</strong>6 92 98<br />

Zinc Wire Screen (0.64 mm Grid) N.A. 86 66 48<br />

Table 1: Effectiveness of shielding materials with (1) 25-µm thickness and for frequencies for which<br />

the largest dimension of the shielding plate is less than a quarter of a wavelength<br />

of either the victim receiver or<br />

the culprit so<br />

In those applications where<br />

information is passed between<br />

systems, a possible time management<br />

technique could be utilized<br />

where the amount of information<br />

transferred is kept to a minimum.<br />

This should reduce the<br />

amount of time that the receptor<br />

is susceptible to any EMI. In<br />

communication protocols, for<br />

example, essential data could<br />

be transmitted in short bursts<br />

or control information could be<br />

encoded into fewer bits.<br />

from a single-ended circuit in<br />

which only one lead is changing<br />

with respect to ground. Ferrite<br />

beads, threaded over electrical<br />

conductors, substantially attentuate<br />

electromagnetic interference<br />

by turning radio-frequency<br />

energy into heat, which is dissipated<br />

in them. In the second<br />

coupling path, a radiated electromagnetic<br />

field is converted<br />

into a common-mode voltage<br />

in the ground plane loop containing<br />

the interconnect cable<br />

and both boxes. This voltage<br />

may be reduced if the loop area<br />

is trimmed. Figure 3 illustrates<br />

common-mode, radiated fieldto-cable<br />

coupling.<br />

The third coupling path produces<br />

a differential-mode voltage<br />

that appears across the input<br />

terminals of the EMI receptor.<br />

One way of controlling this is<br />

to cancel or block the pickup of<br />

differential-mode radiation. In a<br />

balanced transmission line, this<br />

is done by use of twisted-wire<br />

pairs and a shielded cable. As<br />

for crosstalk, the fourth coupling<br />

path – the reduction of capacitive<br />

coupling can be achieved by the<br />

implementation of at least one<br />

of these steps:<br />

• Reducing the spacing between<br />

wire pairs in either or both of<br />

the transmission lines.<br />

• Increasing the separation<br />

between the two transmission<br />

lines.<br />

• Reducing the frequency of<br />

operation of the source, if<br />

possible.<br />

• Adding a cable shield over either<br />

or both transmission lines.<br />

• Twisting the source‘s or<br />

receptor‘s wire pairs.<br />

• Twisting both wire pairs in<br />

opposite directions.<br />

The fifth coupling path conductively<br />

produces both commonmode<br />

and differential-mode<br />

noise pollution on the power<br />

mains. Among several remedies<br />

that can suppress the EMI here<br />

are the filters and isolation transformers.<br />

There are only about 50<br />

common practical remedies that<br />

can be used in most EMI situations.<br />

Of these, about <strong>10</strong> suffice<br />

in 80 percent of the situations.<br />

Most engineers are aware of at<br />

least some of these remedies –<br />

for example, twisting wires to<br />

reduce radiation pickup.<br />

In order to attack the EMI problem,<br />

one can make use of the<br />

information contained in Table<br />

2. First, decide what coupling<br />

path has the worst EMI interference<br />

problem. From the 11 most<br />

common coupling paths listed<br />

at the top of the table, find the<br />

problem coupling path. Using<br />

the numbers found in that table<br />

entry, locate the recommended<br />

remedy or remedies from the 12<br />

common EMI fixes identified at<br />

the bottom of the table. This procedure<br />

should be repeated until<br />

all significant coupling paths<br />

have been properly controlled<br />

and the design goal has been met.<br />

Inter-System EMI<br />

Control Techniques<br />

There are many EMI controls<br />

that may be carried out to<br />

enhance the chances of intersystem<br />

EMC. They can be grouped<br />

into four categories which<br />

we will discuss briefly. The following<br />

discussion is not intended<br />

to be complete but merely<br />

provide an overview of some<br />

EMI control techniques available<br />

to the intersystem designer<br />

and user.<br />

Frequency management suggests<br />

both transmitter emission control<br />

and improvement of receptors<br />

against spurious responses.<br />

The object is to design and operationally<br />

maintain transmitters<br />

so that they occupy the least<br />

frequency spectrum possible in<br />

order to help control electromagnetic<br />

pollution. For example,<br />

this implies that long pulse rise<br />

and fall times should be used.<br />

Quite often one of the most<br />

convenient, economic and rapid<br />

solutions to an EMI problem in<br />

the field, is to change frequency<br />

Location management refers to<br />

EMI control by the selection of<br />

location of the potential victim<br />

receptor with respect to all other<br />

emitters in the environment. In<br />

this regard, separation distance<br />

between transmitters and receivers<br />

is one of the most significant<br />

forms of control since interfering<br />

source emissions are reduced<br />

greatly with the distance<br />

between them. The relative<br />

position of potentially interfering<br />

transmitters to the victim<br />

receiver are also significant. If<br />

the emitting source and victim<br />

receiver are shielded by obstacles,<br />

the degree of interference<br />

would be substantially reduced.<br />

Direction management refers to<br />

the technique of EMI control by<br />

gainfully using the direction and<br />

attitude of arrival of electromagnetic<br />

signals with respect to<br />

the potential victim‘s receiving<br />

antenna. ◄<br />

Radiated Field to Interconnecting Cable CM 2, 7, 8, 9, 11<br />

Radiated Field to Interconnecting Cable DM 2, 5, 6<br />

Radiated Field to Box 12, 13<br />

Box to Radiated Field 12, 13<br />

Interconnecting Cable to Radiated Field CM 1, 3, 9, 11<br />

Interconnecting Cable to Radiated Field DM 1, 3, 5, 6, 7<br />

Box-to-Box Radiation 12, 13<br />

Box-to-Box Conduction 1, 2, 7, 8, 9<br />

Cable-to-Cable Crosstalk 1, 2, 3, 4, 5, 6, <strong>10</strong>, 11<br />

Power Mains to Box Conduction 4, 11<br />

Box to Power Mains Conduction 4<br />

Table 2: Electromagnetic interference coupling paths<br />

(CM Common-Mode, DM Differential-Mode)<br />

68 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

RF & Wireless<br />

Products<br />

Antennas<br />

Low-PIM Switches<br />

RLC Electronics introduced a<br />

series of Low-PIM switches,<br />

with offerings from SP2T to<br />

SP12T. Switches are available<br />

in any frequency range from DC<br />

up to 65 GHz, and the low-PIM<br />

designs offer the customer the<br />

ability to reduce intermodulation<br />

in active devices in order to reduce<br />

system interference. Typical<br />

performance ranges from -160<br />

to -175 dBc, and the high isolation<br />

minimizes crosstalk between<br />

channels to ensure signal<br />

integrity. Customer applications<br />

include DAS, Surveillance and<br />

Communication Systems. Low<br />

passive intermodulation (PIM)<br />

is crucial for applications where<br />

two or more transmitted signals<br />

share a common antenna or<br />

whenever the transmitter signal<br />

is too high or the receiver is sensitive<br />

to high intermodulation.<br />

■ RLC Electronics Inc.<br />

www.rlcelectronics.com<br />

Multiplexers with Two,<br />

Three or Four Channels<br />

RLC Electronics‘ Multiplexers<br />

are available in two, three of<br />

four channel versions. Adjacent<br />

passbands may be designed<br />

for a contiguous or non-contiguous<br />

response. For passband<br />

frequencies below 2 GHz, lumped<br />

element designs will often<br />

achieve the desired response in<br />

the smallest package. At higher<br />

frequencies (up to 40 GHz), distributed<br />

coaxial structures are<br />

employed to realize the lowest<br />

possible loss. RLC Electronics<br />

can supply Multiplexers for most<br />

applications, including commercial,<br />

telecommunications, and<br />

military specifications.<br />

■ RLC Electronics Inc.<br />

www.rlcelectronics.com<br />

New GPO Filters<br />

RLC Electronics introducd a<br />

new line of GPO and Miniature-GPO<br />

connectorized filters.<br />

These filters are available in all<br />

filter topologies, including tubular<br />

(shown above, left), cavity/<br />

comb (shown above, right) and<br />

lumped element, in frequencies<br />

up to 26.5 GHz (GPO), 40 GHz<br />

(GPPO) and 65 GHz (G3PO).<br />

One main benefit of the GPO<br />

connector is the ease of mating<br />

on the customer board or in the<br />

overall system, which potentially<br />

eliminates the need for cables.<br />

With the GPO connector, RLC<br />

is able to offer a more compact<br />

filter, resulting in a reduction in<br />

overall length.<br />

■ RLC Electronics Inc.<br />

www.rlcelectronics.com<br />

Waveguide Bends<br />

Operating from 5.85 to<br />

90 GHz<br />

Pasternack debuted new lines of<br />

waveguide bends operating from<br />

5.85 to 90 GHz across twelve<br />

frequency bands (from C band<br />

to W band). These waveguide<br />

bends are commonly used in<br />

applications such as instrumentation,<br />

test benches, high efficiency<br />

RF, microwave and mm-wave<br />

transmissions, Satcom, Milcom,<br />

radar and telecom. In waveguide<br />

systems that require a signal to<br />

turn or bend 90 degrees, precision<br />

waveguide bends are used as<br />

to not degrade the transmission<br />

signal. Pasternack’s broad portfolio<br />

of in-stock and ready-toship<br />

waveguide bends boast low<br />

loss and SWR as low as 1.08 and<br />

are available in both E-plane and<br />

H-plane configurations. These<br />

90 degree waveguide bends are<br />

constructed using gold plated,<br />

oxygen free hard copper (OFHC)<br />

or painted copper alloy depending<br />

on the model. The bends<br />

are also offered with either a<br />

UG-style flange per the military<br />

standard or a CPR-style flange.<br />

In this portfolio, there are currently<br />

30 unique models of waveguide<br />

bends offered from stock<br />

at Pasternack. Sizes range from<br />

WR-137 (5.85 GHz) to WR-12<br />

(90 GHz). Most models are<br />

RoHS compliant.<br />

■ Pasternack<br />

www.pasternack.com<br />

Octave Band Drop-in<br />

Circulators<br />

RFMW Ltd. announces design<br />

and sales support for the RF<br />

Circulator Isolator, Inc (RFCI)<br />

model RFCR8801 circulator.<br />

The RFCR8801 covers the full<br />

S-band (2...4 GHz) in a drop-in<br />

package configuration. Broadband<br />

performance is outstanding<br />

with typical insertion loss<br />

19 dB isolation.<br />

Forward power handling is rated<br />

at 50 W average and 500 W<br />

peak. Reverse power handling<br />

is 30 W CW. Ideal for protecting<br />

active components from distortion<br />

or potentially damaging<br />

reflected power over broad frequency<br />

ranges, the RFCR8801 is<br />

manufactured with high quality<br />

materials for performance and<br />

value. RFCI offers this circulator<br />

in a 38 x 38 x 14.5 mm package.<br />

■ RFMW Ltd.<br />

info@rfmw.com<br />

www.rfmw.com<br />

Broadband UHF<br />

Whip Antenna<br />

from RFMW<br />

RFMW, Ltd. announces<br />

design and sales support<br />

for broadband, omni-directional<br />

whip antenna from<br />

Southwest Antennas. The<br />

model <strong>10</strong>00-029 covers<br />

the frequency band of 225<br />

to 512 MHz for broadband<br />

radio applications where<br />

rugged antenna options are<br />

required. The Southwest<br />

Antennas’ <strong>10</strong>00-029 is fully<br />

potted and waterproof to<br />

20 meters when installed,<br />

yet is lightweight (1.9 oz)<br />

and highly flexible. The<br />

TNC male connector is<br />

black chrome plated and<br />

the antenna is black polyolefin<br />

for low visibility and<br />

low reflectivity. Providing<br />

2 dBi of gain, horizontal<br />

beamwidth is 360 degrees<br />

and vertical elevation beamwidth<br />

is 82 degrees. The<br />

<strong>10</strong>00-029 measures <strong>10</strong>.93<br />

inches and can handle up<br />

to <strong>10</strong> W of RF power.<br />

■ RFMW Ltd.<br />

info@rfmw.com<br />

www.rfmw.com<br />

hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> 69

RF & Wireless<br />

Products<br />

900 V SiC Evaluation Kit<br />

Components<br />

<strong>10</strong> W GaN Amplifier for<br />

EW/Radar<br />

New 4 W Power Amplifiers<br />

for Point-to-Point<br />

Applications<br />

Richardson RFPD Inc. announced the<br />

availability and full design support<br />

capabilities for the latest evaluation<br />

kit from Wolfspeed, a Cree Company.<br />

The CRD-5FF0912P includes two of<br />

Wolfspeed’s 900 V third-generation<br />

SiC MOSFETs (the 3M0120090J) in<br />

surface mount 7L-D2PAK packages.<br />

The board allows easy evaluation of<br />

the MOSFET switching waveforms,<br />

gate drive circuit performance and<br />

protection implementation on a PCB.<br />

It may be used as an evaluation tool or<br />

as a means to quickly prototype a SiC<br />

power converter.<br />

The evaluation board was designed<br />

to demonstrate the superior switching<br />

performance of Wolfspeed’s new lowimpedance<br />

package with driver source<br />

(7L-D2PAK) that was specifically designed<br />

for SiC MOSFET technology.<br />

The board provides an example of an<br />

optimal layout for properly driving the<br />

new surface mount SiC MOSFETs with<br />

minimal ringing. Additional features<br />

of the high-frequency SiC MOSFET<br />

evaluation board include:<br />

• Flexible half-bridge configuration<br />

to quickly prototype a synchronous<br />

buck, boost or inverter<br />

• 7L-D2PAK packaged C3M SiC<br />

MOSFETs with separate Kelvin<br />

source<br />

• Jumper option for unipolar (15 V/0 V)<br />

or bipolar (+15 V/-3 V) gate drive<br />

• Test points to easily evaluate Vgs<br />

and Vds waveforms, with an option<br />

to add a CVR for Ids waveforms<br />

• Reliable DESAT implementation<br />

• Optimal thermal design featuring<br />

an isolated and integrated heat sink<br />

with built-in forced air cooling fan<br />

■ Richardson RFPD<br />

www.richardsonrfpd.com<br />

RFMW Ltd. announced design and sales<br />

support for a GaN power amplifier. The<br />

Qorvo QPA2237 offers <strong>10</strong> W of saturated<br />

output power from 30 MHz to 2.5 GHz.<br />

Small signal gain is >18.5 dB while large<br />

signal gain is >13 dB. The QPA2237 draws<br />

360 mA from a 32 V supply with 48% power<br />

added efficiency (PAE). Serving electronic<br />

warfare (EW), radar and communications<br />

markets, the QPA2237 comes in a 4 x 4 mm,<br />

plastic overmold QFN package.<br />

■ RFMW Ltd.<br />

info@rfmw.com<br />

www.rfmw.com<br />

Low cost SPDT with 0.35 dB<br />

Loss<br />

RFMW Ltd. announced design and sales<br />

support for Peregrine Semiconductor’s<br />

PE42421, a lowcost, high-performance<br />

SPDT switch. The PE42421 operates from<br />

<strong>10</strong> MHz to 3 GHz with insertion loss as low<br />

as 0.35 dB and isolation as high as 30 dB<br />

between ports. The input 1 dB compression<br />

point is dependent on voltage and as high<br />

as 33.5 dBm. Input IP3 is 55 dBm.<br />

Peregrine’s PE42421 lowcost switch finds<br />

applications in RFID, home networking,<br />

small cells and WiFi but also in avionics<br />

communications, EW, land mobile radio<br />

and macrocell base stations. Voltage supply<br />

can range from 1.8 to 3.3 V. This Peregrine<br />

switch is offered in a small, SC70 package.<br />

■ RFMW Ltd.<br />

info@rfmw.com<br />

www.rfmw.com<br />

Richardson RFPD Inc. announced today the<br />

availability and full design support capabilities<br />

for two new 4 W power amplifiers<br />

from Macom Technology Solutions Inc.<br />

The MAAP-011161 and MAAP-011193 are<br />

packaged linear PAs that operate from 7.1 to<br />

7.9 GHz and 7.7 to 8.5 GHz, respectively.<br />

The devices offer OIP3 of 46.5 dBm and<br />

greater than 35.5 dBm Psat. The MAAP-<br />

011161 offers 22 dB small signal gain,<br />

while the MAAP-011193 provides 20 dB<br />

small signal gain.<br />

These two-stage PAs are designed for use<br />

in 7 GHz or 8 GHz point-to-point radios for<br />

cellular backhaul applications. They draw<br />

2000 mA bias at 8 V, and are available in<br />

air cavity 7 x 7 mm surface mount packages<br />

with copper coin paddles. The devices<br />

include on-chip ESD protection structures<br />

and DC bypass capacitors to ease implementation<br />

and volume assembly.<br />

■ Richardson RFPD Inv.<br />

www.richardsonrfpd.com<br />

Two-Stage Linear Amp offers<br />

1 W<br />

RFMW Ltd. announced design and sales<br />

support for a 1 W linear amplifier targeting<br />

small cell base stations, repeaters and boosters.<br />

Operating from 1.8 to 2.7 GHz, the<br />

Qorvo TQP9113 provides up to 30.6 dBm<br />

P1dB with >27 dB of gain. With excellent<br />

linearity, OIP3 is measured at 41 dBm. The<br />

TQP9113 draws only 215 mA from a 5 V<br />

supply and integrates inter-stage matching<br />

and input matching with a shutdown mode<br />

70 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

RF & Wireless<br />

Components<br />

for a less complicated design implementation<br />

and increased link range. The Qorvo<br />

TQP9113 is offered in a 4 x 4 mm package<br />

compatible with Qorvo’s TQP9<strong>10</strong>9 (0.5 W)<br />

and TQP9111 (2 W) amplifiers.<br />

■ RFMW Ltd.<br />

www.rfmw.com<br />

Linear Power Amplifiers<br />

Serve 700 MHz Small Cells<br />

RFMW Ltd. announced design and sales<br />

support for highgain, high-linearity power<br />

amplifiers designed for ‘Small Cell’ applications.<br />

The Skyworks SKY66186-11 provides<br />

38 dB of gain for LTE radios operating in<br />

the 728 to 768 MHz frequency range (B12,<br />

B13, B14, B17). Designed for high linearity<br />

at elevated temperatures, the SKY66186-11<br />

supports outdoor applications where ambient<br />

temperatures range from -40 to +85 °C.<br />

Typical ACLR performance is -50 dBc at<br />

23 dBm. Skyworks provides an enable pin<br />

to provide for fast switching in LTE TDD<br />

systems which can also be used to power<br />

down the amplifier when not in use. An integrated<br />

coupler offers power monitoring or<br />

closed loop power control. The Skyworks<br />

SKY66186-11 comes in a 5 x 5 mm package<br />

and operates from a 3.3 V supply.<br />

■ RFMW Ltd.<br />

www.rfmw.com<br />

Duplexer for Small Cells<br />

RFMW Ltd. announced design and sales<br />

support for a small cell duplexer. The Qorvo<br />

TQQ6<strong>10</strong>3 BAW technology offers high isolation<br />

for LTE Band 3 uplink (1747.5 MHz)<br />

and downlink (1842.5 MHz) filter requirements<br />

in base stations, repeaters, signal<br />

boosters and small cells. With full 75 MHz<br />

bandwidth, inband insertion loss is only<br />

4.1 dB while UL/DL attenuation is 44 dB.<br />

The TQQ6<strong>10</strong>3 requires no external matching<br />

and handles 29 dBm of power. The<br />

Qorvo TQQ6<strong>10</strong>3 BAW duplexer is offered<br />

in an industry standard 2.5 x 2 mm, hermitic<br />

package.<br />

■ RFMW Ltd.<br />

www.rfmw.com<br />

750 W LDMOS Transistor for<br />

Doherty Transmitters<br />

RFMW Ltd. announced design and sales<br />

support for a UHF, power LDMOS transistor<br />

designed for asymmetrical Doherty transmitters.<br />

The Ampleon BLF888E operates<br />

from 470 to 790 MHz serving broadcast<br />

applications such as DVB-T (8k OFDM).<br />

The BLF888E provides 150 watts of average<br />

power in this application with up to 17 dB<br />

of gain and 52% efficiency. Ampleon’s high<br />

efficiency helps reduce the end product’s<br />

energy consumption profile. The BLF888E<br />

provides a typical 120 MHz bandwidth<br />

per subband, almost 3X the industry norm<br />

for similar applications. Operating from a<br />

50 V supply, the BLF888E has integrated<br />

ESD protection aiding its excellent reliability.<br />

This Ampleon transistor is offered<br />

on a flange with two mounting holes or an<br />

earless flange, the BLF888ES.<br />

■ RFMW Ltd.<br />

www.rfmw.com<br />

High Gain Linear Amplifier<br />

RFMW Ltd. announced design and sales<br />

support for a two-stage linear amplifier<br />

from Qorvo. The Qorvo TQP9<strong>10</strong>9 offers<br />

30 dB of gain in a compact, 4 x 4 mm<br />

QFN package. Operating from 1.8 to 2.7<br />

GHz, OIP3 is 46 dBm with P1dB rated at<br />

27.5 dBm. Integrated interstage matching<br />

allows design flexibility. Targeted to BTS<br />

transceivers and repeater applications, the<br />

TQP9<strong>10</strong>9 operates from a 5 V supply and<br />

draws 225 mA. The TQP9<strong>10</strong>9 is pin compatible<br />

with Qorvo’s TQP9113 (1 W) and<br />

TQP9111 (2 W) linear amplifiers.<br />

■ RFMW Ltd.<br />

info@rfmw.com<br />

www.rfmw.com<br />

Products<br />

RF Inside DC Block<br />

RFMW Ltd. announced design and<br />

sales support for the API Weinschel<br />

7006-1 DC Block. The 7006-1 is an<br />

‘inside’ DC block containing capacitance<br />

in-series with the center conductor<br />

to prevent the flow of DC current<br />

while permitting RF power to flow<br />

uninterrupted. The 7006-1 passes RF<br />

from 9 kHz to 20 GHz with an SWR<br />

of 1.3. API Weinschel rates the power<br />

handling at 20 W average and <strong>10</strong>0 W<br />

peak. Maximum DC voltage is 50 V.<br />

The SMA male, SMA female and<br />

component body are stainless steel for<br />

rugged use. Applications include DC<br />

isolation in systems where DC current<br />

incident on an RF transmission line<br />

may affect sensitive equipment, such<br />

as transmission line analysis, or protection<br />

from DC voltages improperly<br />

biasing active devices.<br />

Octave Band Drop-in<br />

Circulators<br />

RFMW Ltd. announces design and sales<br />

support for the RF Circulator Isolator,<br />

Inc (RFCI) model RFCR8801 circulator.<br />

The RFCR8801 covers the full<br />

S-band (2...4 GHz) in a drop-in package<br />

configuration. Broadband performance<br />

is outstanding with typical insertion loss<br />

19 dB isolation. Forward<br />

power handling is rated at 50 W average<br />

and 500 W peak. Reverse power<br />

handling is 30 W CW. Ideal for protecting<br />

active components from distortion<br />

or potentially damaging reflected<br />

power over broad frequency ranges, the<br />

RFCR8801 is manufactured with high<br />

quality materials for performance and<br />

value. RFCI offers this circulator in a<br />

38 x 38 x 14.5 mm package.<br />

■ RFMW Ltd.<br />

info@rfmw.com<br />

www.rfmw.com<br />

hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> 71

RF & Wireless<br />

Components<br />

RF Switches for the<br />

Internet of Things<br />

Products<br />

Low-Power Cellular IoT Technology will<br />

form a Key Part of IoT Infrastructure<br />

Skyworks is pleased to introduce two<br />

new RF switches ideal for the Internet<br />

of Things applications including<br />

the connected home. In addition to<br />

the connected home, the SKY13587-<br />

378LF, which is a pHEMT GaAs SPDT<br />

switch, can be used for transmit and<br />

receive switching in industrial, lighting<br />

and smart energy applications, as well<br />

as 802.11a/b/g/n WLAN networks that<br />

operate at 2.4 GHz and 5.8 GHz. The<br />

SKY13588-460LF is a CMOS siliconon-insulator<br />

SP3T switch made for<br />

antenna selection in Wi-Fi applications<br />

in IoT systems. These advanced switches<br />

feature an operating temperature<br />

range up to <strong>10</strong>5 °C, making them ideal<br />

for applications that require extended<br />

temperature. They also boast high isolation<br />

and low insertion loss which is<br />

best for low-power transmit/receive<br />

applications. Their positive voltage<br />

control provides low current and optimal<br />

efficiency for battery-operated IoT<br />

applications and their broadband frequency<br />

ranges from 20 MHz to 6 GHz<br />

(SKY13587-378LF) to 0.1 to 6 GHz<br />

(SKY13588-460LF).These devices<br />

are available in compact MLPD/QFN<br />

packages (6- or 12-pin), saving precious<br />

application board space and design cost<br />

for OEMs.<br />

■ Skyworks Solutions Inc.<br />

www.skyworksinc.com<br />

Broadband Gain Blocks<br />

RFMW Ltd. announced design and<br />

sales support for a broadband, gainblock<br />

amplifier from Akoustis. The<br />

AKA-1500GN operates from DC to<br />

14 GHz with up to 16.5 dB of gain<br />

and 16.4 dBm P1dB. This broadband<br />

InGaP HBT MMIC amplifier is a lowcost,<br />

high-performance solution for<br />

general-purpose RF and microwave<br />

amplification needs. Available in a<br />

ceramic, micro-X package, the Akoustis<br />

AKA-1500GN draws 50 mA from<br />

a 4.2 V supply.<br />

■ RFMW Ltd.<br />

info@rfmw.com<br />

www.rfmw.com<br />

Nordic Semiconductor announced the development<br />

of a low-power LTE technology for<br />

cellular Internet of Things (IoT). This development<br />

leverages Nordic Semiconductor’s<br />

more than ten years of leadership in ultra<br />

low-power (ULP) wireless and its recruitment<br />

of a highly-talented and experienced<br />

group of cellular R&D engineers in Finland<br />

(formerly employed by the Finnish arms of<br />

Nokia, Ericsson, Motorola, and Broadcom).<br />

Low-power cellular IoT is positioning itself<br />

to be widely adopted in numerous markets<br />

and applications including, for example,<br />

smart utility metering, asset and people (e.g.<br />

child) tracking, fleet management, buildings<br />

security and safety, remote maintenance,<br />

smart vending machines, retail, healthcare<br />

and medical monitoring, real-time traffic<br />

monitoring, wearables, indoor and outdoor<br />

GPS navigation, smart home technology,<br />

automotive (e.g. customized insurance based<br />

on actual driving data), and industrial and<br />

agricultural automation.<br />

Nordic Semiconductor’s roadmap for low<br />

power cellular IoT includes highly integrated<br />

chipsets and advanced software for<br />

the forthcoming 3GPP Release 13 LTE-M<br />

and NB-IoT cellular technologies. Highly<br />

optimized for power and size, the upcoming<br />

Nordic Semiconductor nRF91 Series is designed<br />

specifically to address the needs of<br />

emerging low power cellular IoT applications,<br />

including long battery life, low cost<br />

deployment and maintenance, scalability<br />

for potentially billions of devices, a miniaturized<br />

form-factor that can fit almost anywhere,<br />

and ubiquitous network coverage.<br />

Nordic expects to sample the first nRF91<br />

Series solutions to selected lead customers<br />

second half of 2017, with broad availability<br />

and production ramp following in 2018.<br />

LTE-M and NB-IoT are specified by the<br />

3GPP to provide low power, secure, reliable,<br />

future-proofed, open standard and<br />

interoperable cellular connectivity for cost,<br />

size, and power-constrained IoT applications.<br />

The two technologies are set to drive<br />

breadth and growth for the emerging cellular<br />

IoT market projected to surpass 1.5 billion<br />

connections by 2021. Nordic expects<br />

broad coverage for the technologies in the<br />

2018-2019 timeframe, with initial coverage<br />

starting in 2017.<br />

Complementing Nordic’s industry-leading<br />

product range and roadmap for short-range<br />

ULP wireless semiconductor technology, the<br />

expanded product roadmap for long-range,<br />

low power wireless is part of the company‘s<br />

strategy to target new high growth markets<br />

with its proven wireless connectivity<br />

and embedded processing technology, and<br />

extensive R&D expertise.<br />

■ Nordic Semiconductor ASA<br />

www.nordicsemi.com<br />

72 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

RF & Wireless<br />

Products<br />

<strong>10</strong> Watt Low-PIM 4.3/<strong>10</strong>.0<br />

Terminations<br />

Dual Directional Coupler<br />

Millimeter-Wave Couplers<br />

MECA’s Low-PIM Terminations are<br />

now available in 4.3/<strong>10</strong>.0 connectors.<br />

Operating from 380 MHz to 2.700 GHz<br />

(-170 typ./-165 dBc 2 x 5 watt tones in<br />

CELL & PCS bands). Featuring industry<br />

leading thermally stabilized low PIM distortion<br />

performance (low thermal noise);<br />

in addition to having an overall low PIM<br />

performance all while handling full rated<br />

power to 85 °C. Also available in <strong>10</strong>, 30,<br />

50, <strong>10</strong>0 & 250 watt models.<br />

■ MECA Electronics Inc.<br />

www.e-meca.com<br />

News<br />

CST Announces<br />

Acquisition of IdemWorks<br />

Computer Simulation Technology AG<br />

(CST) announced the acquisition of Idem-<br />

Works s.r.l. (IdemWorks), an industry<br />

leading provider of modeling tools and<br />

services. Engineers working in a wide<br />

range of applications, including Signal/<br />

Power Integrity and EMC verification in<br />

Digital, RF and Mixed/Signal design can<br />

look forward to enjoying greater synergies<br />

between IdEM and CST Studio Suite.<br />

IdEM is a user friendly tool for the generation<br />

of SPICE-ready macromodels of<br />

electrical interconnect structures such as<br />

packages, connectors, via fields, discontinuities<br />

up to backplane links and complete<br />

power delivery networks. Starting<br />

from their input-output port responses,<br />

derived from measurement or simulation,<br />

IdEM provides accurate, proven,<br />

passive and causal broadband computational<br />

models that can be used in any circuit<br />

simulation environment for reliable<br />

transient and AC analyses.<br />

“The IdemWorks and CST teams will<br />

work closely to develop a roadmap of<br />

efficient enhancements and integrations<br />

that will leverage the best capabilities of<br />

MECA announced its latest addition to the<br />

extensive line of stripline couplers with the<br />

785-dB-9.700, covering from 7 to 12.4 GHz.<br />

Available in <strong>10</strong> & 20 dB models with SMA<br />

female connectors, optimized for excellent<br />

performance with industry leading specifications<br />

offering typical SWR’s ranging from<br />

1.30, isolation of 20 dB typical. Made in<br />

USA and 36-month warranty.<br />

■ MECA Electronics Inc.<br />

www.e-meca.com<br />

the combined IdemWorks and CST products,”<br />

stated Michelangelo Bandinu,<br />

CEO of IdemWorks. “We are very excited<br />

about the creative possibilities that<br />

this acquisition brings and are confident<br />

that this will provide significant benefits<br />

to our customers.”<br />

The IdemWorks team has a strong application-oriented<br />

scientific background<br />

which is key to solving challenging modeling<br />

problems and bringing innovation to<br />

the market. Customers benefit from the<br />

speed, accuracy and stability of models<br />

generated by IdEM and the experience<br />

that has been gathered through many<br />

years of developing software tools and<br />

consultancy.<br />

Through this acquisition, CST will gain<br />

access to complementary, state of the art<br />

modeling technologies, based on best-inclass<br />

algorithms. IdemWorks will continue<br />

developing, supporting and selling<br />

their modelling tools, thus maintaining<br />

customer business continuity.<br />

■ CST<br />

info@cst.com<br />

www.cst.com<br />

MECA announced a new family of 5G ready<br />

millimeter-wave couplers, isolators covering<br />

C to V bands. It´s ideal for Satcom, 5G<br />

and backhaul upgrade applications. Available<br />

in <strong>10</strong> & 20 dB models covering 6 to 40<br />

GHz with 2.92 mm connectors. These products<br />

are made in the USA and are under a<br />

36 month warranty.<br />

■ MECA Electronics Inc.<br />

www.e-meca.com<br />

7/16 DIN Weatherproof (IP66)<br />

Loads<br />

MECA introduced a family of 1, 2 & 5<br />

watts, 7/16 DIN-Male and Female coaxial<br />

Weather proof (IP66) loads for indoor or outdoor<br />

deployments. Their rugged construction<br />

and excellent performance (SWR 1.15<br />

typical) across all wireless bands from Hz<br />

to 3 GHz makes them ideal for base station<br />

and RF/Microwave lab applications. Made<br />

in USA & with 36 month warranty.<br />

■ MECA Electronics Inc.<br />

www.e-meca.com<br />

hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> 73

Messtechnik<br />

Vektorsignal-Transceiver der zweiten Generation für<br />

anspruchsvolle RF-Design- und -Prüfanwendungen<br />

National Instruments<br />

stellte kürzlich die<br />

zweite Generation<br />

seines Vektorsignal-<br />

Transceivers (VST) vor.<br />

Der NI PXIe-5840 bietet<br />

fünffache Bandbreite<br />

und einen größeren<br />

FPGA bei 33% weniger<br />

Platzbedarf. Er ist der<br />

weltweit erste VST mit<br />

einer Bandbreite von<br />

1 GHz und wurde für<br />

anspruchsvolle Designund<br />

Prüfanwendungen<br />

im RF-Bereich<br />

konzipiert.<br />

National Instruments<br />

Germany<br />

www.ni.com<br />

Der NI PXIe-5840 vereint einen<br />

6,5-GHz-RF-Vektorsignalgenerator,<br />

einen 6,5-GHz-Vektorsignalanalysator,<br />

einen leistungsstarken,<br />

anwenderprogrammierbaren<br />

FPGA sowie serielle und<br />

parallele Hochgeschwindigkeits-<br />

Digitalschnittstellen in einem<br />

PXI-Express-Modul, das nur<br />

zwei Steckplätze im Chassis<br />

belegt. Dank der Bandbreite von<br />

1 GHz eignet sich der neue VST<br />

für unterschiedlichste Anwendungen,<br />

darunter das Testen von<br />

802.11ac/ax- sowie Mobilfunkund<br />

IoT-Geräten, Entwicklung<br />

und Test von 5G-Technologien,<br />

RFIC-Tests sowie die Prototypenerstellung<br />

von Radarsystemen.<br />

„Der VST der zweiten Generation<br />

bietet sofort einsatzbereite<br />

Funktionen für anspruchsvolle<br />

RF-Prüfanwendungen. Seine<br />

softwaredesignte Architektur<br />

ermöglicht darüber hinaus eine<br />

individuelle Programmierung<br />

des FPGAs“, so Charles Schroeder,<br />

Vice President of RF Product<br />

Marketing bei NI. „Das<br />

bedeutet, dass Anwender den<br />

VST mithilfe der intuitiven Systemdesignsoftware<br />

LabVIEW<br />

auf Firmware-Ebene genau an<br />

die jeweiligen Projektanforderungen<br />

anpassen können, um<br />

selbst komplexeste Prüf- und<br />

Messanwendungen zu bewältigen.<br />

Dieses Messgerät verbindet<br />

auf eindrucksvolle Art und<br />

Weise die für klassische Prüf-<br />

und Messanwendungen erforderliche<br />

RF-Leistung mit der<br />

Flexibilität eines SDR-Systems.“<br />

Produktmerkmale des<br />

NI PXIe-5840:<br />

• Echtzeitbandbreite von 1<br />

GHz für anspruchsvolle Tests<br />

mit digitaler Vorverzerrung<br />

(DPD) und Breitbandsignale<br />

wie Radar, LTE-Advanced<br />

Pro und 5G<br />

• Erforderliche Messgenauigkeit<br />

für das Testen von 802.11ax-<br />

Geräten mit einer EVM-Leistung<br />

von -50 dB<br />

• <strong>10</strong>-fache Geschwindigkeit<br />

klassischer Messgeräte dank<br />

FPGA-basierter Beschleunigung<br />

und optimierter Messsoftware<br />

• Geringe Abmessungen und<br />

nahtlose Synchronisierung für<br />

bis zu 8x8-MIMO-Konfigurationen<br />

(Multiple Input, Multiple<br />

Output) in einem einzelnen<br />

Chassis mit 18 Steckplätzen<br />

• Mit LabVIEW durch den<br />

Anwender programmierbarer<br />

FPGA<br />

Der VST ist integraler Bestandteil<br />

der NI-Plattform, die Anwendern<br />

das Erstellen intelligenterer<br />

Prüfsysteme ermöglicht. Die<br />

Plattform umfasst mehr als 600<br />

PXI-Produkte – von DC bis hin<br />

zu Frequenzen im mm-Wellenbereich<br />

–, die durchsatzstarke<br />

Datenübertragungen über PCI-<br />

Express-Schnittstellen der 3.<br />

Generation unterstützen. Darüber<br />

hinaus ermöglichen sie<br />

Synchronisierungen unterhalb<br />

des Nanosekundenbereichs und<br />

bieten integrierte Timing- und<br />

Triggerfunktionen. Mithilfe<br />

der produktivitätssteigernden<br />

Funktionen der Entwicklungsumgebungen<br />

LabVIEW und der<br />

Testmanagementsoftware Test-<br />

Stand in Kombination mit dem<br />

dynamischen Ökosystem aus<br />

Partnern, zusätzlichen IP und<br />

Applikationsingenieuren können<br />

Anwender ihre Prüfkosten<br />

zudem weiter senken, Markteinführungszeiten<br />

verkürzen und<br />

ihre Prüfsysteme schon jetzt auf<br />

die Anforderungen von morgen<br />

vorbereiten. ◄<br />

Technische Daten des PXIe-5840<br />

Freqenzbereich<br />

9 kHz bis 6,5 GHz<br />

Bandbreite<br />

1 GHz<br />

802.11av EVM<br />

-47 dB, nur Modul.<br />

(80 MHz loopback) -50 dB mit Phasenrauschen-.<br />

Verbesserung<br />

VSG-Ausgangsleistung +23 dBm, CW @ 1 GHz<br />

VSA-Amplitudengenauigkeit ±0,35 dB<br />

Abstimmzeit

Messtechnik<br />

Arbitrary-Waveform-Generatoren für automatisierte oder<br />

ferngesteuerte Anwendungen<br />

Arbitrary-Waveform-<br />

Generatoren<br />

ermöglichen<br />

Anwendungen,<br />

in denen Signale<br />

für ferngesteuerte<br />

oder automatisierte<br />

Testanwendungen<br />

erzeugt werden müssen.<br />

gehört auch der Easy-Generator,<br />

mit dem einfache Standardsignale,<br />

wie Sinus, Rechteck,<br />

Dreieck, Sägezahn oder SINC,<br />

direkt erzeugt werden können.<br />

Genauso können Signale mit<br />

Formeln erzeugt werden oder<br />

von anderen Geräten, wie Digitizern<br />

oder Oszilloskopen, oder<br />

aus Software importiert werden.<br />

SBench 6 unterstützt gängige<br />

Dateiformate, wie ASCII, Wave<br />

oder Binary.<br />

Spectrum stellt die aus sieben<br />

neuen Instrumenten bestehende<br />

generatorNETBOX-Serie vor,<br />

die dem Anwender eine breite<br />

Palette von Leistungsklassen<br />

bietet. Die Geräte kombinieren<br />

aktuelle Digital-zu-Analog-<br />

Wandler und können Signale<br />

von DC bis zu 400 MHz direkt<br />

erzeugen. Darüber hinaus ist eine<br />

einfache Ethernet-Verbindung<br />

zu einem beliebigen PC oder<br />

Laptop oder im LAN verfügbar.<br />

Die Produktpalette von auf<br />

LXI basierenden 14- und 16-Bit-<br />

Arbitrary-Waveform-Generatoren<br />

(AWGs) bietet mehrere<br />

technische Highlights:<br />

• LXI basierter AWG mit 14 und<br />

16 Bit Auflösung für akurate<br />

Signalgenerierung<br />

• Ausgaberaten bis zu 1,25 GS/s<br />

bei 400 MHz Bandbreite<br />

• Modelle mit zwei, vier und<br />

acht voll synchronisierten<br />

Kanälen<br />

• Einzelausgabe, Loop, FIFO,<br />

Gate und Sequenzmodus<br />

• SBench6-Pro-Software für<br />

Signalformerzeugung, -ausgabe<br />

und Dokumentation<br />

Bis zu acht voll<br />

synchronisierte Kanäle<br />

Die generatorNETBOX-Instrumente<br />

sind mit zwei, vier und<br />

Spectrum Systementwicklung<br />

Microelectronic GmbH<br />

info@spec.de<br />

www.spectruminstrumentation.com<br />

acht Kanälen verfügbar. Spitze<br />

ist dabei die DN2.663-Serie.<br />

Diese schnellen und hochauflösenden<br />

AWGs verfügen über<br />

D/A-Wandler mit 16 Bit Vertikalauflösung<br />

und sind mit Ausgaberaten<br />

von 1,25 GS/s und<br />

625 MS/s verfügbar. Aus dem<br />

großen Speicher (bis zu 2 x<br />

4 GByte) werden Signale mit<br />

einem Pegel von ±4 V (± 5 V für<br />

625-MS/s-Modelle) bei hochohmiger<br />

Terminierung und ±2 V (±<br />

2,5 V für 625-MS/s-Modelle) bei<br />

50 Ohm erzeugt.<br />

Für Anwendungen mit niedrigeren<br />

Frequenzen ist die<br />

DN2.60x-Serie verfügbar.<br />

Diese kann mit 14 Bit Auflösung<br />

Signale mit einer Ausgaberate<br />

von bis zu 125 MS/s<br />

erzeugen. Also solche bieten<br />

sie eine kosteneffiziente Lösung<br />

für Anwendungen mit Signalanteilen<br />

bis in den Bereich von<br />

60 MHz.<br />

Fortschrittliche<br />

Ausgabemodi<br />

Zur Ausgabe von langen und<br />

komplexen Signalen kombinieren<br />

die AWGs ihre großen<br />

Speicher mit einer Reihe von<br />

verschiedenen Ausgabemodi,<br />

wie Einzelausgabe, Loop, FIFO,<br />

Gate und Sequenzmodus. Im<br />

FIFO-Modus können Daten<br />

kontinuierlich vom PC Speicher<br />

über das GBit Ethernet in den<br />

Speicher des AWGs übertragen<br />

werden. Der AWG kann dabei<br />

ein Signal ausgeben, während<br />

ein neues Signal in den Speicher<br />

geschrieben wird.<br />

Jeder AWG-Kanal wird mit einer<br />

Präzisionstaktquelle, basierend<br />

auf einer PLL und einem intern<br />

oder extern generierten Referenztakt,<br />

versorgt. Die Flexibilität<br />

des AWGs wird durch<br />

an der Frontblende verfügbare<br />

Mehrzweck-I/O-Anschlüsse<br />

erweitert. Diese erlauben den<br />

programmierten Zugriff auf<br />

asynchrone I/O-Signale, Trigger-<br />

oder Markersignale, verschiedene<br />

Statussignale oder<br />

den Referenztakt.<br />

Für ferngesteuerte<br />

und mobile<br />

Anwendungen<br />

Klein und kompakt wie sie sind,<br />

können die generatorNETBOX-<br />

Produkte direkt am Arbeitsplatz<br />

oder eingebaut im Rack genutzt<br />

werden. Für mobile Anwendungen<br />

sind interne DC-Netzteile<br />

für 12 und 24 V verfügbar.<br />

Die Geräte werden mit einem<br />

großen Paket an Software-<br />

Tools geliefert, mit dem man<br />

eine nahezu unbegrenzte Zahl<br />

verschiedenen Signalformen<br />

erzeugen kann: einfach mit dem<br />

Host-Computer (PC oder Laptop)<br />

verbinden und Spectrums<br />

SBench 6 Software starten. Eine<br />

SBench-6-Professional-Lizenz<br />

ist im Lieferumfang enthalten.<br />

Mit der einfach zu bedienenden<br />

grafischen Oberfläche<br />

können alle Ausgabemodi und<br />

Hardware-Einstellungen erfolgen.<br />

Daneben hat die Software<br />

eine Reihe von Funktionen für<br />

Signalerzeugung, Datenanalyse<br />

und Dokumentation. Dazu<br />

Umfangreiche Software-Unterstützung<br />

Zusammen mit den Geräten<br />

werden Treiber und Beispiele<br />

für nahezu jede populäre Programmiersprache<br />

geliefert. Dazu<br />

gehören C++, Visual Basic,<br />

VB.NET, C#, J#, Delphi und<br />

Python. Genauso wird Software<br />

von Drittherstellern, wie<br />

LabVIEW, LabWindows und<br />

MATLAB, direkt unterstützt.<br />

Für Anwendungen, bei denen<br />

die generatorNETBOX-AWGs<br />

unabhängig ferngesteuert agieren<br />

sollen, bietet Spectrum die<br />

Option Embedded Server an.<br />

Diese kombiniert eine leistungsstarke<br />

CPU, eine frei zugängliche<br />

interne SSD, mehr Speicher<br />

sowie eine Remote-Software-Schnittstelle.<br />

Hiermit wird<br />

eine offene Plattform geschaffen,<br />

auf der eigene Programme laufen,<br />

während gleichzeitig LAN-<br />

Zugriff für den Datenaustausch<br />

oder die Steuerung besteht. Mit<br />

dieser Option kann jeder generatorNETBOX-AWG<br />

komplette<br />

unabhängig agieren oder als<br />

Komponente eines größeren verteilten<br />

Systems. Die komplette<br />

Serie an generatorNETBOX Produkten<br />

ist sofort verfügbar. Alle<br />

Geräte werden komplett getestet<br />

und kalibriert zusammen mit<br />

einer Professional Lizenz von<br />

SBench 6, Treiber unterstützung<br />

für die gängigsten Programmiersprachen<br />

sowie einer Herstellergarantie<br />

von zwei Jahren<br />

geliefert. Technischer Support<br />

sowie die Software und Firmware<br />

Updates sind kostenlos<br />

verfügbar. ◄<br />

76 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

Messtechnik<br />

Echter USB-2.0-Highspeed-Isolator<br />

Alldaq stellte zwei neue<br />

USB-2.0-Highspeed-<br />

Isolatoren vor, welche<br />

die USB-2.0-Datenrate<br />

von 480 Mbit/s voll<br />

unterstützen.<br />

Alldaq<br />

Allnet GmbH<br />

Computersysteme<br />

info@alldaq.com<br />

1/8_Inserat_4c_Layout 1 04.12.14 11:0<br />

Komponenten und<br />

Systeme für HF- und<br />

Mikrowellentechnik<br />

Absorbierende Materialien<br />

Übertragungsstrecken<br />

Anschlüsse und Leitungen<br />

Antennen/Antennensysteme<br />

EMV-Messzubehör<br />

Frequenzquellen<br />

Gehäuse und Frästeile<br />

Komponenten<br />

Schalter und Verteilsysteme<br />

Verstärker/Verstärkersysteme<br />

Wir liefern Lösungen ...<br />

www.telemeter.info<br />

Damit können nun auch USB-<br />

2.0-Highspeed-Geräte bei voller<br />

Performance vom Host PC galvanisch<br />

getrennt werden. Die<br />

Isolatoren können so sehr universell<br />

in Messtechnik, Industrie,<br />

im Automotive-Bereich sowie in<br />

der Studio- und Veranstaltungstechnik<br />

eingesetzt werden.<br />

Die USB-2.0-Isolatoren der<br />

ADQ-USB-2.0-ISO-Serie erlauben<br />

eine bidirektionale Kommunikation<br />

zwischen Host<br />

und Device (Downstream &<br />

Upstream) und erkennen automatisch,<br />

ob es sich um eine Highspeed-<br />

(480 Mbit/s), Fullspeed-<br />

(12 Mbit/s) oder Lowspeed-Verbindung<br />

(1,5 Mbit/s) handelt.<br />

Die Umstellung auf die kompatible<br />

Geschwindigkeit erfolgt<br />

automatisch. Die Isolationsspannung<br />

zwischen PC und USB-<br />

Gerät beträgt dauerhaft 1 kV<br />

(

Messtechnik<br />

LabVIEW <strong>2016</strong>: einfacher entwickeln und<br />

produktiver arbeiten<br />

National Instruments stellte<br />

LabVIEW <strong>2016</strong> vor, die aktuelle<br />

Version seiner Systemdesignsoftware,<br />

die eine vereinfachte<br />

Anwendungsentwicklung<br />

und effizientere Integration von<br />

Software aus dem NI-Ökosystem<br />

ermöglicht. Die neueste Version<br />

von LabVIEW bietet jetzt neue<br />

Kanalverbindungen, mit denen<br />

sich der komplexe Datenaustausch<br />

zwischen parallelen Programmabschnitten<br />

vereinfachen<br />

lässt. Die Kanalverbindungen<br />

sind sowohl in der Desktopals<br />

auch Realtime-Version von<br />

LabVIEW enthalten und dienen<br />

dazu, die Lesbarkeit von Programmcode<br />

zu verbessern und<br />

die Anwendungsentwicklung zu<br />

beschleunigen.<br />

Ein wesentlicher Vorteil von<br />

LabVIEW liegt in der Offenheit<br />

des Produkts und des dazugehörigen<br />

Ökosystems. LabVIEW<br />

<strong>2016</strong> erweitert diese Offenheit<br />

durch eine verbesserte Interoperabilität<br />

mit Python- und Drittanbietergeräten.<br />

Dadurch wird die<br />

Entwicklung und Verteilung von<br />

Programmcode optimiert, was<br />

zusammen mit weiteren Verbesserungen<br />

zu einer höheren<br />

Produktivität führt. Die aktuelle<br />

LabVIEW-Version bietet<br />

folgende Vorteile:<br />

• vereinfachte Anwendungsentwicklung<br />

dank neuer Kanalverbindungen,<br />

die komplexe<br />

asynchrone Datenübertragungen<br />

in einem Kanal bündeln<br />

• bessere Ausnutzung des<br />

Arbeitsspeichers dank 64-Bit-<br />

Unterstützung für die Zusatzpakete<br />

LabVIEW Control<br />

Design and Simulation<br />

Module, LabVIEW Math-<br />

Script Real-Time Module,<br />

LabVIEW Unit Test Framework<br />

Toolkit, LabVIEW Desktop<br />

Execution Trace Toolkit<br />

und LabVIEW VI Analyzer<br />

Toolkit<br />

• effizientere Messgeräteautomatisierung<br />

mithilfe des<br />

Instrument Driver Network,<br />

das jetzt zusätzlich zu den<br />

bereits bestehenden <strong>10</strong>.000<br />

Geräten 500 neue Geräte<br />

unterstützt<br />

• Integration von Python-IP über<br />

das neue Python Integration<br />

Toolkit für LabVIEW, eine<br />

von Enthought entwickelte<br />

API (erhältlich im LabVIEW<br />

Tools Network) zur Integration<br />

von Python-Skripten in<br />

LabVIEW-Anwendungen<br />

LabVIEW <strong>2016</strong> ist vollständig<br />

kompatibel mit den neusten NI-<br />

Hardwaretechnologien für RF<br />

Design und Test, Embedded-<br />

Steuerung und -Überwachung<br />

sowie mit der Hardware für Ausbildung<br />

und Lehre. Dazu gehören<br />

u.a. der Vektorsignal-Transceiver<br />

der zweiten Generation,<br />

das Digital Pattern Instrument NI<br />

PXIe-6570, die SMU für kleine<br />

Stromsignale NI PXIe-4135<br />

sowie TSN-fähige (Time-Sensitive<br />

Networking) CompactRIO-<br />

Controller und das NI ELVIS<br />

RIO Control Module.<br />

■ National Instruments<br />

Germany GmbH<br />

www.ni.com<br />

Kompakt-VNAs adressieren Prüf- und Messanforderungen für das IoT und 5G<br />

USB-basierte und kompakte vektorielle<br />

Netzwerkanalysatoren<br />

sind klein und leicht zu transportieren<br />

und bieten aufgrund<br />

neuester Computertechnologien<br />

einen weiten Einsatzbereich mit<br />

einer Vielzahl von Vorteilen.<br />

Copper Mountain reagiert mit<br />

seinen Produkte auf die stetig<br />

wachsende Nachfrage und erweitert<br />

die aktuelle Produktpalette<br />

um zwei weitere Kompaktmodelle<br />

bis 6,5 und 8,5 GHz.<br />

Background: Die Entwicklung<br />

des Internets der Dinge und 5G<br />

lässt HF-Ingenieure und Techniker<br />

nach neuen Messtechniklösungen<br />

suchen. Kompakte,<br />

USB-basierte vektorielle Netzwerkanalysatoren<br />

in Laborgerätequalität<br />

stellen hier oft die<br />

richtige Lösung dar. Copper<br />

Mountain Technologies adressiert<br />

die neuen Anforderungen<br />

durch die kürzlich bekanntgegebene<br />

Frequenzerweiterung der<br />

VNA-Kompaktserie. Jeder VNA<br />

von Copper Mountain Technologies<br />

ist PC-gesteuert, soll heißen,<br />

dass das eigentliche Messmodul<br />

(VNA) vom Verarbeitungsmodul<br />

getrennt ist. Dies ermöglicht<br />

einen deutlich kleineren<br />

Formfaktor, Unabhängigkeit von<br />

geräteeigener CPU zur Messwertaufbereitung<br />

und Analyse,<br />

optimale Wahl der Anzeige auf<br />

einem Display oder einer Präsentationsfläche<br />

sowie Messwertnachbereitung<br />

und Analyse<br />

von gespeicherten Messkurven<br />

auch ohne Gerät (quasi offline)<br />

über einen externen PC.<br />

Die Anbindung erfolgt über<br />

USB und der geräteeigenen<br />

Bedien- und Analysesoftware;<br />

zudem stellt Copper Mountain<br />

auch LabVIEW-Treiber und die<br />

gerätespezifischen Ansteuerbefehle<br />

zur Verfügung.<br />

■ EMCO Elektronik GmbH<br />

info@emco-elektronik.de<br />

www.emco-elektronik.de<br />

CelsiStrip ®<br />

Thermoetikette registriert<br />

Maximalwerte durch<br />

Dauerschwärzung.<br />

Bereich von +40 ... +260°C<br />

GRATIS Musterset von celsi@spirig.com<br />

Kostenloser Versand ab Bestellwert<br />

EUR 200 (verzollt, exkl. MwSt)<br />

www.celsi.com<br />

www.spirig.com<br />

hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> 79

Messtechnik<br />

Keysight erweitert Angebot an PXI/AXIe-<br />

Testlösungen<br />

Kalibrierservice jetzt auch für PXI-Messgeräte anderer Hersteller<br />

Keysight<br />

Technologies Inc.<br />

hat seine bewährten<br />

Kalibrierservices auf<br />

Messgeräte anderer<br />

Hersteller ausgedehnt.<br />

Sie gewährleisten<br />

eine konstant hohe<br />

Messgenauigkeit,<br />

bei größtmöglicher<br />

Verfügbarkeit von<br />

Messgeräten und<br />

Testsystemen mit<br />

Komponenten von fast<br />

allen Herstellern, ganz<br />

gleich, ob es um die<br />

Messung elektrischer,<br />

optischer, mechanischer<br />

oder sonstiger<br />

physikalischer<br />

Größen geht.<br />

Bild 1: Verdoppeln Sie die Bandbreite Ihres Systems für Multi-<br />

Channel- und Multi-Chassis-Tests mit der Gen-3-Technologie im<br />

18-Slot-PXIe-Chassis M9019A<br />

Bild 2: Mit den PXIe-System-Modulen und PC-Host-Adaptern<br />

können Sie die System-Bandbreite eines externen PCs auf bis zu<br />

16 GHz ausbauen<br />

dem Systemsupport nimmt daher<br />

ständig zu. Deshalb hat Keysight<br />

seine Kalibrierservices aus einer<br />

Hand jetzt auf Benchtop- und<br />

PXI-Messgeräte anderer Hersteller<br />

erweitert – insgesamt<br />

werden mehr als <strong>10</strong>0.000 verschiedene<br />

Messtechnikprodukte<br />

unterstützt.<br />

PXI- und AXIe-Angebot<br />

erweitert<br />

Wie Keysight außerdem bekannt<br />

gab, hat das Unternehmen sein<br />

Angebot an hochleistungsfähigen<br />

PXI- und AXIe-Messgeräten<br />

und Referenzlösungen<br />

erweitert. Die Messgeräte und<br />

Lösungen sind vielseitig einsetzbar,<br />

u. a. zum Testen von<br />

5G-Produkten, HF-Leistungsverstärkern/Front-End-Modulen<br />

und Digitalverbindungen.<br />

Sie steigern die Testgeschwindigkeit,<br />

verbessern die Genauigkeit<br />

und sparen Platz. Keysights-Referenzlösungen<br />

auf der<br />

Basis von High-End-Messgeräten<br />

im jeweils optimalen Format<br />

- Benchtop, modular oder kombiniert<br />

- sind bewährte Hardware/<br />

Software-Testkonfigurationen<br />

für anspruchsvolle Anwendungen<br />

wie 5G, Simulation von<br />

EW-Bedrohungsszenarien oder<br />

Test von Digitalverbindungen.<br />

Keysight Technologies<br />

Deutschland GmbH<br />

www.keysight.com<br />

Bild 3: Mit dem High-speed-<br />

Digitizer M9203A und einem<br />

digitalen Breitband-Empfänger<br />

lassen sich breitbandig Signale<br />

erfassen für neue Radar- und<br />

Satelliten-Kommunikations-<br />

Tests usw.<br />

Diese Services helfen Ingenieuren,<br />

Testsysteme kostengünstiger<br />

zu entwickeln, zu installieren<br />

und zu warten.<br />

Testsysteme bestehen heute oft<br />

aus Messgeräten unterschiedlicher<br />

Bauformen von verschiedenen<br />

Herstellern. Immer öfter<br />

werden herkömmliche Labormessgeräte<br />

mit modularen<br />

PXI- und AXIe-Messgeräten<br />

kombiniert. Häufig handelt es<br />

sich dabei um komplexe Testlösungen,<br />

die vor Ort eingerichtet,<br />

gewartet und gegebenenfalls<br />

repariert werden müssen. Der<br />

Bedarf an herstellerübergreifen-<br />

Die Kombination aus dem<br />

M9019A-PXIe-Grundgerät der<br />

dritten Generation mit 18 Steckplätzen,<br />

dem Controller, den I/O-<br />

Komponenten und der Option<br />

‚externer PC‘ bietet die größte<br />

Bandbreite unter allen vergleichbaren<br />

Lösungen am Markt. Diese<br />

neue Serie von PXIe-Systemkomponenten<br />

erreicht, im Vergleich<br />

zu einem typischen Gen-<br />

2-Grundgerät, mindestens die<br />

doppelte Systembandbreite. Die<br />

Option ‚externer PC‘ ermöglicht<br />

es dem Entwickler, den PC und<br />

das Betriebssystem frei zu wählen,<br />

was bei geschlossenen PXIe-<br />

Systemen nicht möglich ist.<br />

80 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

Messtechnik<br />

Bild 4: Beschleunigen Sie die RF-PA/FEM-Charakterisierung und<br />

den Test mit dem M9421A PXIe<br />

Bild 5: Charakterisieren Sie gleichzeitig bis zu <strong>10</strong> BERT-Kanäle mit<br />

dem M8030A Multi-Kanal-BERT<br />

So kann beispielsweise für 5Goder<br />

EW-Anwendungen ein für<br />

die Erfassung und Replikation<br />

langer Datenströme optimierter<br />

PC eingesetzt werden. Auch bei<br />

MIMO-Anwendungen, die ein<br />

großes, mehrkanaliges PXIe-<br />

Testsystem mit mehreren Grundgeräten<br />

erfordern, ist die freie<br />

Wahl des Controllers von Vorteil.<br />

Der PXIe-Vektor-Transceiver<br />

(VXT) M9421A (4 Steckplätze)<br />

und die PXIe-Hochgeschwindigkeits-SMU<br />

(Source/Measure<br />

Unit) M9111A steigern den Testdurchsatz,<br />

sparen Platz und sind<br />

eine ideale Lösung für Design-<br />

Validierung und Produktionstest<br />

von HF-Leistungsverstärkern/Front-End-Modulen<br />

(PA/<br />

FEM) der nächsten Generation.<br />

Die genannten Produkte sind<br />

Bestandteil von Keysights Referenzlösung<br />

für HF-PA/FEM-<br />

Charakterisierung und Test.<br />

Der VXT deckt den Frequenzbereich<br />

von 60 MHz bis 6 GHz<br />

ab, bietet Modulations- und Analysebandbreiten<br />

bis 160 MHz,<br />

unterstützt FPGA-beschleunigte<br />

Messungen und umfasst<br />

Software, die analoge Demodulation,<br />

Rauschzahlmessungen<br />

sowie zahlreiche Zellularfunkund<br />

Wireless-Signalformate.<br />

Die SMU zeichnet sich durch<br />

extrem kurze Einschwingzeiten<br />

von weniger als einer Millisekunde<br />

aus. Das gilt sowohl für<br />

Ausgangsspannungsänderungen<br />

als auch für Strommessungen im<br />

Mikroampere-Bereich. Im Vergleich<br />

zu Keysights autonomen<br />

SMUs der vorigen Generation<br />

bedeutet das eine Geschwindigkeitssteigerung<br />

um den Faktor<br />

20 – und das bei einem Bruchteil<br />

der Größe.<br />

Die neue Digitalverbindungs-<br />

Referenztestlösung ist der<br />

schnellste Kabeltester der Welt<br />

und erweitert den PXI VNA um<br />

vollständige 32-Port-S-Parameter-Kalibrierung<br />

bis 26,5 GHz.<br />

Die PLTS-Software ermöglicht<br />

vollständige Analysen im Frequenz-<br />

und Zeitbereich und bietet<br />

eine komfortable Produktionstestschnittstelle.<br />

Weitere<br />

Produktneuheiten:<br />

• PXIe-DSR- (Digital Stimulus/<br />

Response) Modul M9195B:<br />

Diese verbesserte Version des<br />

Moduls M9195A unterstützt<br />

die Synchronisation mehrere<br />

Module und umfasst eine<br />

Software zum Editieren von<br />

Bitmustern<br />

• PXIe-12-bit-Hochgeschwin-<br />

digkeits-Digitizer/Breitband-<br />

Digitalempfänger M9203A:<br />

Zum Testen von Wireless-,<br />

Radar- und Satellitenkommunikations-Produkten<br />

• Mehrkanal-BERT M8030A:<br />

Er ermöglicht, in Verbindung<br />

mit dem AXIe-Grundgerät<br />

M9514A (14 Steckplätze) und<br />

der Systemsoftware M8070A<br />

Multi-Lane-Tests und die<br />

gleichzeitige Charakterisierung<br />

von bis zu zehn BERT-<br />

Kanälen – eine ideale Lösung<br />

zum Minimieren des Übersprechens<br />

in vielkanaligenAnwendungen<br />

mit hohen Daten-<br />

Übertragungsraten.<br />

• Der hochintegrierte, für Physical-Layer-Charakterisierung<br />

und Konformitätstest<br />

optimierte BERT M8040A<br />

unterstützt Datenraten bis<br />

64 GBaud sowie sämtliche<br />

400-GbE-Standards und vereinfacht<br />

die Charakterisierung<br />

von PAM-4- und NRZ-<br />

Empfängern<br />

• Der AXIe-Embedded-Controller<br />

der zweiten Generation,<br />

M9537A, eignet sich<br />

durch seine hohe Rechenleistung<br />

bestens für datenintensive<br />

Analysen und Messungen<br />

mit mehreren Modulen.<br />

Der Controller ermöglicht<br />

die gleichzeitige Anwendung<br />

zahlreicher Analysetools und<br />

beschleunigt dadurch die Fehlerdiagnose.<br />

• Der 12-bit-AXIe-Hochgeschwindigkeits-Digitizer/<br />

Breitband-Digitalempfänger<br />

M9703B, ein verbesserter<br />

Nachfolger des Modells<br />

M9703A, ist eine ideale<br />

Lösung für Mehrkanal-<br />

Anwendungen, die Phasenkohärenz,<br />

breitbandige Frequenzbereichsanalysen,<br />

einen<br />

großen Dynamikbereich sowie<br />

Streaming- und Aufzeichnungsmöglichkeiten<br />

erfordern.<br />

Testlösungen von<br />

Keysight<br />

Keysight bietet PXI- und AXIe-<br />

Testlösungen auf der Basis<br />

modernster Präzisionsmesstechnik<br />

und hilft Ingenieuren mit ausgeklügelten<br />

Messapplikationen<br />

und Referenzlösungen, schneller<br />

ans Ziel zu gelangen. Keysight<br />

verfügt über das derzeit branchenweit<br />

größte Netzwerk aus<br />

erfahrenen Applikationsingenieuren<br />

und Kalibrierzentren, die<br />

höchsten metrologischen Anforderungen<br />

genügen. Weitere<br />

Informationen über Keysights<br />

modulare PXI- und AXIe-Testlösungen<br />

unter www.keysight.<br />

com/find/modular. ◄<br />

hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> 81

Messtechnik<br />

Gezielte Fehlersuche mit neuer Trigger- und Decodier-Option<br />

Mobile<br />

Kommunikationsund<br />

Consumer-Geräte<br />

benötigen immer<br />

schnellere Schnittstellen<br />

für die Übertragung<br />

und Verarbeitung<br />

der stetig steigenden<br />

Multimediadaten.<br />

Die MIPI Alliance<br />

hat für diesen Zweck<br />

mit dem Standard<br />

MIPI M-PHY eine<br />

vielseitig verwendbare<br />

physikalische<br />

Schnittstelle definiert.<br />

Eine neue, einfach zu bedienende<br />

Trigger- und Decodier-<br />

Option für das Oszilloskop R&S<br />

RTO2000 unterstützt Entwickler<br />

jetzt umfassend bei der Inbetriebnahme<br />

und Fehlersuche von<br />

Geräten und Komponenten mit<br />

M-PHY-Schnittstellen.<br />

Die neue Option R&S RTO-K44<br />

von Rohde & Schwarz bietet<br />

leistungsstarke Trigger- und<br />

Decodier-Funktionen für die<br />

Fehlersuche bei Designs mit<br />

MIPI M-PHY-basierten Protokollen.<br />

Definiert als physikalischer<br />

Layer, dient M-PHY als<br />

Grundlage für eine Vielzahl von<br />

Protokollstandards, die für eine<br />

schnelle Datenübertragung im<br />

Ecosystem von mobilen Endgeräten<br />

optimiert sind. So findet<br />

sich M-PHY beispielsweise<br />

mit CSI-3 in Kameras oder mit<br />

UFS in Speicherkomponenten<br />

für Multimedia-Anwendungen.<br />

Mit DigRF rev.4, UniPort oder<br />

LLI dient die Schnittstelle in der<br />

Chip-to-Chip-Kommunikation.<br />

Trigger- und<br />

Decodier-Option<br />

Hersteller von entsprechenden<br />

Prozessoren und Kommunikations-ICs<br />

und Speicherkomponenten<br />

für Mobiltelefone,<br />

Tablets und Kameras erhalten<br />

mit der neuen Trigger- und<br />

Decodier-Option R&S RTO-K44<br />

eine zuverlässige Lösung für<br />

Design, Verifikation und Fehlersuche<br />

bei ihren Produkten.<br />

So ergeben sich beispielsweise<br />

bei hochintegrierten Schaltungsaufbauten<br />

von leistungsfähigen<br />

mobilen Endgeräten, wie Smartphones,<br />

häufig Probleme durch<br />

das enge Nebeneinander von<br />

schnellen digitalen Schnittstellen<br />

und empfindlichen Funktionsblöcken,<br />

wie Funkmodulen.<br />

Die R&S RTO-K44 unterstützt<br />

beim Aufspüren von Fehlerquellen,<br />

die mit M-PHY-basierten<br />

Schnittstellen im Zusammenhang<br />

stehen.<br />

Mit der neuen Option können<br />

Anwender dediziert auf Protokollereignisse<br />

im untersten<br />

M-PHY Physical Layer zugreifen.<br />

Darüber hinaus unterstützt<br />

die R&S RTO-K44 die höheren<br />

Protokollschichten des UniPro-<br />

Standards, der ebenfalls von der<br />

MIPI Alliance definiert wurde.<br />

Damit haben Anwender eine<br />

hohe Flexibilität bei der Wahl der<br />

geeigneten Decodier-Ebene für<br />

die gezielte Fehlersuche.<br />

Gezielte Erfassung<br />

Aufgrund einer Vielzahl verfügbarer<br />

protokollbezogener Trigger-Events,<br />

wie Start of Frame,<br />

Data Bursts, Line Control Commands<br />

(LCC) oder verschiedene<br />

Protocol Data Units (PDU), ist<br />

eine gezielte Erfassung von<br />

Protokolldaten möglich. Diese<br />

Daten lassen sich anschließend<br />

im Detail analysieren. Die decodierten<br />

Protokollelemente werden<br />

farbcodiert im Messkurvendiagramm<br />

oder in tabellarischer<br />

Form dargestellt.<br />

Der Anbieter von T&M-<br />

Accessoires Withwave bietet<br />

kompakte Kalibrier-Kits<br />

für Netzwerk-Analyzer und<br />

M-PHY definiert verschiedenste<br />

Datenratenstufen (Gear) im<br />

Low- und Highspeed-Übertragungsmode.<br />

Da die Oszilloskope<br />

R&S RTO2000 eine Bandbreite<br />

von bis zu 4 GHz bieten, ist eine<br />

Fehlersuche für M-PHY-Implementierungen<br />

bis zum Highspeed<br />

Gear 2 (HS-G2) möglich.<br />

Im Lowspeed Mode kann sowohl<br />

PWM wie auch NRZ Modulation<br />

benutzt werden. Die Option<br />

von Rohde & Schwarz decodiert<br />

beide Formate und unterstützt<br />

Multilane-Anwendungen.<br />

■ Rohde & Schwarz<br />

GmbH & Co. KG<br />

www.rohde-schwarz.com<br />

All-in-One-Kalibrier-Kit für VNAs<br />

andere T&M-Geräte bis<br />

9 GHz. Unterstützt werden<br />

N- und 3,5-mm-Standards.<br />

Optional sind auch Modelle<br />

mit Through erhältlich, sodass<br />

sowohl 1-Port als auch 2-Port-<br />

Kalibrierungen ermöglicht<br />

werden können. Kalibrierkoeffizienten<br />

werden selbstverständlich<br />

mitgeliefert, sodass<br />

mit geringem Aufwand hochwertige<br />

Kalibrierungen an<br />

allen gängigen Vektor-Netzwerk-Analysatoren<br />

möglich<br />

sind.<br />

■ Tactron Elektronik GmbH<br />

& Co. KG<br />

info@tactron.de<br />

www.tactron.de<br />

82 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

Messtechnik<br />

Einfluss der Kabelverluste bei Messungen des VSWR<br />

und der Rücklaufdämpfung<br />

Kabelverlust: 3,0 dB<br />

VSWR gemessen am Sender:<br />

1,5 VSWR (-14,0 dB Rücklaufdämpfung)<br />

typischer Anntennen-VSWR:<br />

2,33VSWR (-8,0 dB Rücklaufdämpfung)<br />

Messfehler bei der VSWR:<br />

0,83 VSWR (6 dB Rücklaufdämpfung)<br />

Vorlaufleistung gemessen am Sender: <strong>10</strong>0 W<br />

typ. Vorlaufleistung an der Antenne: 50,1 W<br />

Messfehler bei Vorlaufleistung: 99,6 % W<br />

Vorlaufleistung gemessen am Sender: 4,0 W<br />

typ. Vorlaufleistung an der Antenne: 8,0 W<br />

Messfehler bei Vorlaufleistung: -50,0% W<br />

Tabelle 1: 3 dB und 7 dB Kabelverlust<br />

Kabelverlust: 7,0 dB<br />

VSWR gemessen am Sender:<br />

1,5 VSWR (-14,0 dB Rücklaufdämpfung)<br />

typischer Anntennen-VSWR:<br />

<strong>10</strong>0+ VSWR (0,0 dB Rücklaufdämpfung)<br />

Messfehler bei der VSWR:<br />

98,5+ VSWR (14,0 dB Rücklaufdämpfung)<br />

Vorlaufleistung gemessen am Sender: <strong>10</strong>0 W<br />

typ. Vorlaufleistung an der Antenne: 20,0 W<br />

Messfehler bei Vorlaufleistung: 400% W<br />

Vorlaufleistung gemessen am Sender: 4,0 W<br />

typ. Vorlaufleistung an der Antenne:20,0 W<br />

Messfehler bei Vorlaufleistung:-80% W<br />

Bild 1: Maskierungseffekte durch die<br />

Kabeldämpfung. Die Kabeldämpfung<br />

maskiert Messungen des Antennen-<br />

VSWR oder der Rücklaufdämpfung, die<br />

am senderseitigen Ende des Kabels<br />

vorgenommen wurden<br />

Einführung<br />

Der maskierende Effekt der Kabelverluste<br />

kann bewirken, dass eine Antenne scheinbar<br />

effizienter arbeitet, als es wirklich der<br />

Fall ist. Tatsächlich ist es möglich, durchaus<br />

akzeptable Werte für das VSWR oder die<br />

Rückflussdämpfung zu messen, obwohl die<br />

Antenne überhaupt nicht in Betrieb ist! Der<br />

Zweck dieses Artikels ist es, den Vorgang<br />

der Kabelverlustmaskierung verständlich<br />

zu erläutern und zu zeigen, wie man dieses<br />

Problem löst.<br />

Bild 1 und die Tabelle 1 zeigen die maskierenden<br />

Effekte des Kabelverlustes. Wie<br />

man sehen kann, führen bereits 3 dB Kabelverlust<br />

zu Messungen mit einem beträchtlichen<br />

Fehler. Angenommen, eine typische<br />

Bird Technologies<br />

Bird Systems/Applications Engineering<br />

www.bird-technologies.com<br />

Antenne ist so ausgelegt, dass sie mit einem<br />

VSWR von 1,5 (-14 dB-Rückflussdämpfung)<br />

oder besser arbeitet, kann man diesen<br />

Wert verwenden, um zu unterscheiden,<br />

ob die Antenne inner- oder außerhalb der<br />

Spezifikationen liegt. Darüber hinaus können<br />

bereits 7 dB Kabelverlust die Messung<br />

völlig wertlos machen. Dieses Worst-case-<br />

Szenario führt dazu, dass eine Antennenstörung<br />

unentdeckt bleiben kann!<br />

Eine Schritt-für-Schritt-Prozedur zur<br />

Ermittlung dieser Werte wird später noch<br />

besprochen. Zur bequemen Ermittlung der<br />

gesuchten Werte dient die Tabelle „Cable<br />

Loss Masking Effect Chart“ (Tabelle des<br />

Markierungseffektes durch Kabelverluste)<br />

in diesem Beitrag. Sie können aber diese<br />

Analyse und viele andere für Ihre spezielle<br />

Applikation auch bequem am PC ausführen.<br />

Laden Sie sich dazu eine Kopie des<br />

Programms „RF Calculator“ von der website<br />

www.bird-electronic.com auf Ihren<br />

Rechner .<br />

Maskierungseffekt<br />

Der Maskierungseffekt des Kabelverlusts<br />

verursacht einen Fehler-Offset, wenn man<br />

das Antennen-VSWR oder die Rücklaufpegel<br />

misst. Dieser Fehler-Offset kann mit<br />

der folgenden Gleichung korrigiert werden:<br />

RL an der Antenne = RL am Sender - (2x CL)<br />

RL = Rücklaufdämpfung<br />

CL = Kabeldämpfung<br />

VSWR-Pegel können durch Konvertierung<br />

in oder aus äquivalenten Rücklaufverlustwerten<br />

korrigiert werden.<br />

Ein Anpassungs-Offset-Feature an Ihrem<br />

Messequipment kann diese Berechnung<br />

automatisieren. Geben Sie einfach die<br />

Kabeldämpfung als Match-Offset ein, woraufhin<br />

das korrigierte VSWR oder die Rücklaufdämpfung<br />

angezeigt werden.<br />

Kabelverlust<br />

Der Kabelverlust ist die gesamte Einfügungsdämpfung<br />

des Sender-Kabel-Systems.<br />

Sie schließt üblicherweise die Einfügungsdämpfung<br />

des Senderkabels, der Jumper-<br />

Kabel, der Steckverbinder und des Blitzschutzes<br />

ein. Beachten Sie, dass eventuell<br />

noch die Verluste von anderen Komponenten<br />

wie VSWR/Leistungsmesser, Duplexer,<br />

Combiner oder Filter hinzukommen können.<br />

Als Beispiel soll das Übertragungskabel-<br />

System für eine 800-MHz-Antenne dienen,<br />

die auf einem 61 m hohen Tower<br />

montiert ist:<br />

1. Übertragungskabel: 7/8“ Andrew LDF5-<br />

50 A, 1.13 dB/<strong>10</strong>0 ft (3,69 dB/ <strong>10</strong>0 m) @<br />

824 MHz<br />

2. Jumper-Kabel: 1/2“ Andrew FSJ4-50B,<br />

3,23 dB/<strong>10</strong>0 ft (<strong>10</strong>,6 dB/ <strong>10</strong>0 m) @ 824 MHz<br />

Als Gesamtdämpfung ergibt sich:<br />

70 m Senderkabel 2,60 dB<br />

6-m-Jumper am Sender 0,65 dB<br />

3- m-Jumper an der Antenne 0,32 dB<br />

Verbindungspaare x 4 = 0.1 x 4 = 0,4 dB<br />

Blitzschutz<br />

0,1 dB<br />

Gesamte Einfügungsdämpfung 4,07 dB<br />

hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> 83

Messtechnik<br />

In diesem Fall würde ein am senderseitigen<br />

Kabelende gemessenes VSWR von 1,17<br />

VSWR (-22,1 dB RL) anzeigen, dass die<br />

Antennenmessung tatsächlich ein VSWR-<br />

Ergebnis von 1,50 liefert (-14,0 dB RL).<br />

Dies wäre für eine typische Antenne akzeptabel,<br />

die für den Betrieb bei einem VSWR<br />

von 1,50 (-14,0 dB RL) oder besser konzipiert<br />

wurde.<br />

In ähnlicher Weise würde ein am Sender<br />

gemessenes VSWR von 1,5 (-14,0 dB RL)<br />

einem VSWR von 3,09 (-5,8 dB RL) an der<br />

Antenne entsprechen. Dies wäre ein Kennzeichen<br />

dafür, dass die Antenna die VSWR-<br />

Spezifikation von 1,50 (-14,0 dB RL) nicht<br />

erreicht.<br />

Ein VSWR von 2,29 (-8,1 dB RL) am Sender<br />

deutet auf eine Antenne mit einem VSWR<br />

von <strong>10</strong>0+ (0,0 dB RL) hin. Diese Messung<br />

sollte den Anwender alarmieren, dass die<br />

Antenne ausgefallen ist und sofort kontrolliert<br />

werden muss!<br />

Messung der Kabeldämpfung<br />

Kabeldämpfung kann mit den gleichen<br />

Geräten gemessen werden, die auch zur<br />

Messung des Antennen-VSWRs oder der<br />

Kabelrücklaufverluste benutzt werden. Ein<br />

Vektor-Network-Analyzer (VNA) mit einem<br />

Kabelverlustmodus ermöglicht eine schnellere<br />

Ausführung der Messung. Verbinden<br />

Sie einfach ein Ende Ihres Kabels mit dem<br />

VNA, sehen Sie am anderen Kabelende<br />

einen Leerlauf oder einen Kurzschluss vor<br />

und führen Sie den Kabelverlusttest durch!<br />

Ein VNA mit einem “Distance-to-fault“-<br />

Modus (DTF) zur Fehlerlokalisierung wird<br />

den Kabelverlust automatisch korrigieren.<br />

Sobald alles vorbereitet ist, verbinden<br />

Sie wieder ein Ende des Kabels mit<br />

dem VNA, während am anderen Ende des<br />

Kabels die Antenne angeschlossen ist. Führen<br />

Sie den DTF-Test durch. Das Ergebnis<br />

ist eine Antennen-VSWR- oder eine Rücklaufdämpfungsmessung<br />

mit korrigiertem<br />

Kabelverlust.<br />

Mit einem Leistungsmesser kann man den<br />

Kabelverlust ebenfalls ermitteln. Messen<br />

Sie dazu die Leistungspegel am Ein- und<br />

Ausgang ihres Kabels, wandeln Sie die<br />

Ergebnisse in dBm um und berechnen Sie<br />

die Differenz. Beispielsweise deuten eine<br />

Eingangsleistung von <strong>10</strong>0 W (50 dBm)<br />

und ein Output von 50 W (47 dBm) auf<br />

einen Kabelverlust von 3 dB hin (50 dBm<br />

- 47 dBm) hin.<br />

Kabelverluste können auch geschätzt werden,<br />

wie es im vorigen Abschnitt dieses<br />

Berichts gemacht wurde. Addieren Sie dazu<br />

die Einfügungsdämpfungs-Parameter alle<br />

Komponenten ihres Übertragungskabel-<br />

Systems bei der jeweiligen Betriebsfrequenz.<br />

Diese Verluste steigen bei wachsender Frequenz<br />

übrigens an.<br />

Schritt-für-Schritt-Prozedur<br />

Zu Erinnerung: Kabelverluste haben einen<br />

maskierenden Einfluss auf Messungen des<br />

Antennen-VSWRs und der Rücklaufverluste.<br />

Das Endergebnis ist ein Fehler-Offset,<br />

der korrigiert werden muss. Die folgende<br />

Übung führt Sie Schritt für Schritt durch<br />

diesen Prozess.<br />

Bezugnehmend auf Bild 1 und Tabelle 1<br />

am Anfang, wird ein <strong>10</strong>0-W-Sender mit<br />

einem Kabel und der Antenne verbunden.<br />

Die Kabel-Einfügungsdämpfung ist bekannt<br />

und beträgt 3 dB. Messungen am senderseitigen<br />

Ende des Kabels ergeben ein VSWR<br />

von 1,5 (-14,0 dB Rücklaufdämpfung). Wie<br />

groß sind in diesem Beispiel das tatsächliche<br />

Antennen-VSWR oder die Rücklaufdämpfung?<br />

Schritt 1: Vorwärtsleistung an<br />

der Antenne<br />

1a) Liste der bekannten Werte:<br />

Vorwärts-Leistung am Sender = <strong>10</strong>0 W<br />

Kabeldämpfung: 3,0 dB<br />

1b) Vorwärtsleistung<br />

Vorwärtsleistung am Sender = <strong>10</strong>0,0 W<br />

Umrechnen von W in dBm<br />

= <strong>10</strong> x Log <strong>10</strong>0,0 W + 30<br />

= 50,0 dBm<br />

Vorwärtsleistung an der Antenne<br />

= Vorwärtsleistung am Sender - Kabeldämpfung<br />

= 50,0 dBm - 3,0 dB = 47,0 dBm<br />

Umrechnen von dBm in W<br />

= <strong>10</strong> (47,0 dBm - 30)/<strong>10</strong><br />

= 50,1 W<br />

Schritt 2: Reflektierte Leistung<br />

an der Antenne<br />

2a) Liste der bekannten Werte<br />

Messungen am Sender:<br />

= 1,50 VSWR<br />

= -14,0 dB Rücklaufdämpfung<br />

Vorwärtsleistung am Sender:<br />

= <strong>10</strong>0,0 W<br />

= 50,0 dBm<br />

Kabeldämpfung = 3,0 dB<br />

2b) Reflektierte Leistung<br />

Reflektierte Leistung am Sender<br />

= Vorwärtsleistung x <strong>10</strong> (Rücklaufleistung/<strong>10</strong>)<br />

= <strong>10</strong>0,0 W x <strong>10</strong> (-14 dB/<strong>10</strong>) = 4,0 W<br />

Umrechnen von W in dBm<br />

= <strong>10</strong> x Log 4,0 W + 30<br />

= 36,0 dBm<br />

Reflektierte Leistung an der Antenne<br />

= Reflektierte Leistung + Kabeldämpfung<br />

= 36,0 dBm + 3,0 dB<br />

= 39,0 dBm<br />

Umrechnen von dBm in W<br />

(39,0 dBm - 30)/<strong>10</strong><br />

= <strong>10</strong><br />

= 8,0 W<br />

Schritt 3: VSWR und RL an der<br />

Antenne<br />

3a) Liste der bekannten Werte:<br />

Vorwärtsleistung an der Antenne<br />

= 50,1 W<br />

= 47,0 dBm<br />

3b) VSWR und RL an der Antenne<br />

Rho an der Antenne<br />

= Sqrt (Reflektierte Leistung /Vorlaufleistung)<br />

= Sqrt (8,0 W / 50,1 W)<br />

= 0,4<br />

VSWR an der Antenne<br />

= (1 + Rho) / (1 - Rho)<br />

= (1 + 0,4) / (1 - 0,4)<br />

= 2,33<br />

Rücklaufdämpfung an der Antenne<br />

= <strong>10</strong> Log (Reflektierte Leistung /Vorlaufleistung)<br />

= <strong>10</strong> Log (8,0 W / 50,1 W)<br />

= -8,0 dB<br />

Zusammenfassung<br />

Wie erwartet, stimmen die Ergebnisse dieser<br />

Schritt-für-Schritt-Prozedur mit den in<br />

Beispiel 1 am Anfang dieses Artikels aufgeführten<br />

Werten überein. Die Tabelle und der<br />

„RF Calculator“ (www.bird-electronic.com)<br />

werden diese Resultate ebenfalls bestätigen.<br />

Wenn Sie eine Reihe von Berechnungen<br />

durchgeführt haben, werden Sie einige<br />

bemerkenswerte Trends feststellen:<br />

1) Wenn der Kabelverlust ansteigt werden<br />

auch die Fehleroffsets größer<br />

2) Wenn das VSWR oder der Rücklaufverlust<br />

steigt, wird der Fehler-Offset ebenfalls<br />

größer<br />

3) Fehler-Offsets sind unabhängig von den<br />

Leistungspegel. So werden z.B. 3-mW-,<br />

50-W- und 1-kW-Anwendungen in gleicher<br />

Weise durch den Maskierungs-Effekt<br />

des Kabelverlusts beeinflusst.<br />

Zusammenfassend kann man sagen, dass<br />

Kabelverluste einen Maskierungseffekt verursachen,<br />

wenn Antennen-SWR und Rückflussdämpfungswerte<br />

gemessen werden.<br />

84 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

Messtechnik<br />

Kabelverluste können mit dem gleichen<br />

Vektor-Netzwerk-Analyzer oder Powermeter<br />

gemessen werden, das Sie auch für Ihre<br />

Antennenmessungen verwendet haben. Die<br />

Korrektur dieses Fehler-Offsets ist besonders<br />

wichtig, wenn Sie die tatsächlichen Leistungswerte<br />

Ihre Antenne bestimmen wollen.<br />

Reflekierte Leistunng an der Antenne:<br />

= 8,0 W = 39,0 dBm<br />

Anhang<br />

Die Kabel-Einfügungsdämpfung (CL) maskiert<br />

Messungen des Antennen-VSWR und<br />

der Rückflussdämpfung, die am senderseitigen<br />

Ende des Kabels gemacht wurden<br />

(TX). Speziell für RL an der Antenne gilt:<br />

RL an der Antenne = RL am Sender - (2 x CL).<br />

Ein Beispiel:<br />

Wenn der Kabelverlust 3,0 dB beträgt und<br />

der VSWR 1,50 (-14,0 dB RL) erhält man<br />

einn VSWR von 2,33 (-8,0 dB RL) gemessen<br />

am senderseitigen Ende des Kabels.<br />

Hinweis:<br />

Der CL kann die Einfügedämpfung von den<br />

Kabeln, der Stecker, des Blitzschutzes , der<br />

Duplexer und Combiner etc. enthalten. ◄<br />

Tabelle des Maskierungs-Effekts durch Kabelverluste<br />

hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> 85

Wireless<br />

Funktechnologien in IoT-Anwendungen<br />

Durch die zunehmende<br />

Anzahl von<br />

Applikationen, die<br />

mit dem Internet<br />

kommunizieren<br />

sollen, bekommen<br />

die verschiedenen<br />

Funktechnologien<br />

einen noch höheren<br />

Stellenwert als bislang.<br />

Stefan Koltes<br />

Business Development<br />

Manager<br />

Endrich Bauelemente<br />

Vertriebs GmbH<br />

www.endrich.com<br />

Dieser Beitrag erläutert die verschiedenen<br />

Realisierungsmöglichkeiten<br />

und die zur Verfügung<br />

stehenden Übertragungs-<br />

Standards.<br />

Was unterscheidet<br />

eigentlich das IoT von<br />

M2M?<br />

Unter IoT versteht man allgemein<br />

die Möglichkeit, mit einem<br />

Smartphone oder Tablett-PC eine<br />

Applikation zu steuern. Hierbei<br />

handelt es sich jedoch de facto<br />

um eine M2M Anwendung<br />

(men to machine oder machine<br />

to machine). Hierbei kommen<br />

unter anderem die verschiedenen<br />

Bluetooth-Standards zum Einsatz,<br />

bei denen sich der Nutzer<br />

in näherer Umgebung der Applikation<br />

befinden muss.<br />

„Echtes“ IoT dagegen ist Fernwirkung<br />

bzw. Fernschaltung<br />

einer Applikation, wobei deren<br />

Intelligenz, wie nachfolgend<br />

gezeigt, vom Gerät in die Cloud<br />

wandert. Hier werden ein Funkprotokoll<br />

für das interne Netzwerk<br />

sowie eine Internetverbindung<br />

zur Nutzung der Cloud<br />

benötigt.<br />

Eine Alternative besteht darin,<br />

Sensoren via WiFi direkt mit<br />

der Cloud und deren Intelligenz<br />

kommunizieren zu lassen,<br />

eine weitere Möglichkeit für die<br />

interne Kommunikation wird<br />

von der Steuerung der Applikation<br />

selber realisiert. Hierbei<br />

werden die Sensoren mit einem<br />

proprietären Netzwerk im Sub-<br />

GHz-Bereich oder 2,4-GHz-<br />

Band mit der Steuerung vor Ort<br />

verbunden. Diese ist ihrerseits an<br />

das Internet angeschlossen und<br />

kann somit die Daten wie ein<br />

Gateway in die Cloud senden.<br />

Bei der ersten Alternative, dem<br />

Einsatz von WLan basierenden<br />

Sensoren, besteht der Mehrwert<br />

darin, dass der Sensor nur mit der<br />

beim Endkunden vorhandenen<br />

WiFi-Topologie, also dem Router,<br />

verbunden wird. Somit spart<br />

sich der Hersteller die Intelligenz<br />

der Steuerung im Gerät vor<br />

Ort und verschiebt diese gleich<br />

in die Cloud. Zu bedenken ist<br />

hierbei, dass beim Endkunden<br />

ein sehr hoher Traffic in Richtung<br />

WiFi-Router entsteht und<br />

dadurch Latenzzeiten auftreten.<br />

Außerdem müssen die eingesetzten<br />

WLan/WiFi-Module mindestens<br />

über den WiFi-Stack und<br />

das TCP/IP an Bord verfügen.<br />

Dies hat zur Folge, dass während<br />

des Sendevorgangs ein<br />

Strom von bis zu 430 mA vom<br />

Modul verlangt wird. Gerade bei<br />

einer batteriegetriebenen Sensorik<br />

wirkt sich das nachteilig auf<br />

die Lebensdauer aus.<br />

Aus diesen Gründen empfiehlt es<br />

sich, bei den Sensoren ein proprietäres<br />

Netzwerk an die Steuerung<br />

der Applikation anzubinden.<br />

Ein Beispiel im Sub-GHz-<br />

Band ist das RFTide-Netzwerk<br />

des Herstellers AUREL, das auf<br />

868-MHz-Modulen basiert. Die<br />

Transceiver haben den Stack an<br />

Bord und lassen sich daher leicht<br />

implementieren. Für hohe Reichweiten<br />

bis zu 12 km sind zudem<br />

Tranceiver verfügbar, die auf<br />

der LoRa-Technologie basieren.<br />

86 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

Wireless<br />

Um die Steuerung der Applikation<br />

bei einer vorhandenen<br />

WLan-Topologie als Gateway<br />

zu nutzen, empfiehlt sich<br />

der Einsatz eines intelligenten<br />

WLan-Moduls, beispielsweise<br />

des PAN9320 von Panasonic.<br />

Dieses Derivat verfügt über<br />

einen internen 32-bit-µC, auf<br />

dem der WiFi Stack, das TCP/<br />

IP, ein Access point und weitere<br />

Funktionen bereits implementiert<br />

sind. Das Modul wird vom<br />

Host über ein UART angesprochen<br />

und ist gleichzeitig Master<br />

(Accesspoint) und Client. Diese<br />

Funktion ermöglicht es, die Steuerung<br />

als Client am vorhandenen<br />

Router anzubinden. So lassen<br />

sich auch eventuelle Servicearbeiten<br />

vor Ort von Spezialisten<br />

ausführen, ohne dass der Endkunde<br />

dem Servicespezialisten<br />

das WPA2-Passwort des Routers<br />

geben muss.<br />

Handelt es sich<br />

um eine mobile<br />

Applikation,<br />

die mit der Cloud kommunizieren<br />

soll, müssen Langstrecken-<br />

Funktechnologien als Gateway<br />

zum WorldWideWeb und der<br />

Cloud zum Einsatz kommen.<br />

Hier existieren verschiedene<br />

Standards von GSM/GPRS bis<br />

hin zu den Klassen des LTE, der<br />

4. Generation. Nachfolgend eine<br />

kurze Bewertung der zur Verfügung<br />

stehenden Standards:<br />

GSM (Global<br />

System for Mobile<br />

Communication)<br />

mit einer Datenrate von maximal<br />

86 Kbps im Download und 43<br />

Kbps im Upload ist der etablierte<br />

Standard für industrielle Applikationen.<br />

Wegen der geringen<br />

Datenraten und der Befürchtung,<br />

dass die vier Frequenzen 850<br />

MHz, 900 MHz, 1800 MHz und<br />

1900 MHz in fünf bis zehn Jahren<br />

abgeschaltet werden, ist diese<br />

Technologie für Applikationen<br />

mit einer langen Lebensdauer<br />

aber nicht geeignet, denn der<br />

Feldeinsatz bei neuen Gerätegenerationen<br />

verlangt oft nach<br />

einer Langzeitverfügbarkeit von<br />

bis zu zehn Jahren.<br />

UMTS (Universal<br />

Mobile Telecommunications<br />

System)<br />

ist als Zwischenschritt zu LTE<br />

zu sehen. Diese Technologie<br />

ist, aufgrund ihrer Bandbreite<br />

und der mittlerweile sehr günstigen<br />

Preise der Module, die<br />

richtige Wahl, zudem sind die<br />

meisten Module zu GSM/GPRS<br />

rückwärts kompatibel. Allerdings<br />

müssen die Provider die<br />

Zellen dieser Technologie weiterhin<br />

pflegen, was jedoch nur<br />

sehr begrenzt der Fall ist. Es ist<br />

schon eine inoffizielle Tatsache,<br />

dass UMTS schneller dem LTE<br />

weichen wird, als GSM/GPRS.<br />

Dies ist unter anderem der Tatsache<br />

geschuldet, dass sich sehr<br />

viele Sicherheits-, Tracking- und<br />

Traceing- sowie Fernwartungsapplikationen<br />

des GPRS-Standards<br />

bedienen.<br />

Die LTE-Technologie<br />

zeichnet sich als die zukunftsträchtigste<br />

Lösung ab, jedoch ist<br />

sie ohne Fallback nicht kompatibel<br />

mit GSM/GPRS oder UMTS.<br />

Die Verbreitung in ländlichen<br />

Regionen ist zudem noch sehr<br />

gering, und die Preise liegen derzeit<br />

bis zum Faktor 8 höher als<br />

bei den GSM-Modulen. Verfügbare<br />

Derivate des CAT1 mit einer<br />

Datenrate von bis zu 21 Mbps<br />

im Download und 4,7 Mbps im<br />

Upload reichen heute oftmals<br />

aus. Der Nutzer muss hierbei<br />

entscheiden, ob der Schwerpunkt<br />

auf die Download- oder<br />

die Upload-Geschwindigkeit<br />

gelegt wird. Für sicherheitstechnische<br />

Applikationen, Messeinrichtungen<br />

und Industriesteuerungen<br />

ist nach jetzigen Erfahrungswerten<br />

der Upload die<br />

elementare Größe.<br />

In Anbetracht der Tatsache, dass<br />

in der Vergangenheit nur einige<br />

Bit, wie zum Beispiel bei der<br />

Übertragung von Temperaturen<br />

oder faktischen Zuständen übermittelt<br />

wurden und somit ein<br />

Upload von bis zu 42,8Kbps<br />

ausreichte, sprechen wir in der<br />

Zukunft über exorbitant höhere<br />

Datenraten. Diese stehen bei<br />

LTE CAT6 mit bis zu 300 Megabit<br />

pro Sekunde im Download<br />

und 50 Megabit pro Sekunde<br />

im Upload zur Verfügung. Ein<br />

besonders passendes Beispiel<br />

hierfür ist das Babyphone:<br />

Reichte es in der Vergangenheit<br />

aus, nur Töne zu übermitteln,<br />

werden heute ganze Videosequenzen<br />

und Sensordaten mit<br />

übertragen.<br />

Aus diesem Grund haben sich<br />

Hersteller wie Fibocom, der<br />

nach TS16949 zertifiziert ist, auf<br />

Module mit einer langen Lebensdauer<br />

der Standards von GSM<br />

bis LTE spezialisiert. Gerade bei<br />

IoT-Anwendungen findet eine<br />

rege Kommunikation zwischen<br />

der Cloud und der Industriesteuerung<br />

statt. Der Datendurchsatz<br />

beträgt ein Vielfaches. Der Weg<br />

für zukünftige Anwendungen<br />

führt daher wohl in Richtung<br />

LTE. Dies war nicht nur der<br />

Tenor des diesjährigen Wireless<br />

Congress in Barcelona, wo ein<br />

Unternehmen bereits Messgeräte<br />

für die 5. Generation vorstellte,<br />

sondern es zeigt sich auch in vielen<br />

Gesprächen mit Anwendern.<br />

hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> 87

Quarze und Oszillatoren<br />

CCPR-VCO-Design<br />

Ein einzigartiger Koppelmechanismus mit<br />

signifikanter Reduktion des Phasenrauschens<br />

prägt das neue Design der VCOs<br />

von Synergy Microwave. In diesem neuartigen<br />

CCPR-VCO-Design beeinflussen<br />

zahlreiche Faktoren das endgültige Phasenrauschverhalten,<br />

insbesondere wirkt<br />

jedoch die Verbesserung des Kopplungsfaktors<br />

zwischen mehreren Resonatoren –<br />

CCPR steht für Compact-Coupled Planar-<br />

Resonator.<br />

Hintergrund der Neuentwicklung: Um ein<br />

breitbandiges Abstimmen zu realisieren,<br />

ist ein dynamisch abgestimmter Kopplungsmechanismus<br />

nötig. Dieser kann<br />

beispielsweise durch eine Kapazitätsdiode<br />

als Koppelkondensator über das gekoppelte<br />

Resonator-Netzwerk implementiert<br />

werden. Doch nur die Performance der<br />

CCPR-Technologie ist bestens geeignet,<br />

um spannungsgesteuerte SAW-Oszillatoren<br />

in Phasenregelkreisen zu ersetzen.<br />

Neben der sehr ähnlichen Performance des<br />

Phasenrauschens ermöglicht diese Serie<br />

neuer VCOs auch eine breitere Abstimmbarkeit<br />

mit besseren Empfindlichkeiten.<br />

Diese zusätzliche Abstimmbandbreite<br />

macht die CCPR-Technologie möglich,<br />

und damit sind diese Oszillatoren den<br />

VCOs mit SAW-Oszillatoren auch im<br />

Hinblick auf die thermische Stabilität und<br />

Alterung deutlich überlegen.<br />

■ EMCO Elektronik GmbH<br />

info@emco-elektronik.de<br />

www.emco-elektronik.de<br />

Hochstabile und<br />

rauscharme<br />

OCXO-Referenz<br />

Als neue Produktlinie hat Axtal<br />

die Geräteserie 9000 zur Erzeugung<br />

und Verteilung von Referenzfrequenzsignalen<br />

in einem<br />

Labor oder einer Fertigung<br />

herausgebracht. Alle Einheiten<br />

sind in einem 19-Zoll-Gehäuse<br />

mit 1 HE oder 2 HE Bauhöhe<br />

untergebracht und werden mit<br />

<strong>10</strong>0...240 V Netzwechselspannung<br />

versorgt.<br />

Die Frequenzverteilung erfolgt<br />

über selektive rauscharme Verstärker.<br />

Standardfrequenzen<br />

sind <strong>10</strong> und <strong>10</strong>0 MHz, jedoch<br />

sind auch beliebige andere<br />

Frequenzen zwischen 5 und<br />

<strong>10</strong>0 MHz möglich. Als Referenzfrequenz-Quellen<br />

stehen<br />

mehrere Modelle zur Auswahl:<br />

• hochstabile Ultra-Lownoise-<br />

Quelle OCXO AXIOM9000<br />

• R u b i d i u m - O s z i l l a t o r<br />

AXRB9000 mit Lownoise-<br />

Option<br />

• GPS-Disziplinierter OCXO<br />

AXGPS9000<br />

Alle diese Modelle verfügen<br />

in der Grundausführung über<br />

einen direkten HF-Ausgang<br />

mit 12 dBm oder gesplittet über<br />

drei HF-Ausgänge mit je 7 dBm<br />

Mindestpegel. In dem Modell<br />

AXDO9000 sind Verteilverstärker<br />

(Distribution Amplifier)<br />

mit vier bis 16 HF-Ausgängen<br />

im gleichen Gehäuse integriert.<br />

■ Axtal<br />

info@axtal.com<br />

www.axtal.com<br />

Neue<br />

programmierbare<br />

Oszillatoren<br />

Die siliziumbasierten MEMS-<br />

Timing-Lösungen von SiTime<br />

vereinen hohe Performance und<br />

verbesserte Zuverlässigkeit für<br />

Anwendungen, die eine Kombination<br />

aus kleinem Formfaktor<br />

und Lowpower-Taktgebern<br />

erfordern. Die Oszillatoren bieten<br />

einen Frequenzbereich von<br />

1 bis 1<strong>10</strong> MHz, und dies auf die<br />

sechste Dezimalstelle genau.<br />

Dank ihrer Maße von nur 2 x<br />

1,6 oder 2,5 x 2 mm eignen sie<br />

sich besonders für den Einsatz<br />

als Taktgeber in Prozessoren und<br />

FPGAs, Netzwerk-Switches und<br />

Gateways, CCTV und Überwachungsausrüstungen.<br />

Der Temperaturbereich<br />

der Oszillatoren<br />

reicht von -20 bis +70 °C bzw,<br />

-40 bis +85 °C.<br />

■ Acal BFi Germany GmbH<br />

www.acalbfi.de<br />

Drei neue<br />

Quarz-Serien<br />

Mit drei neuen Serien an Quarzen<br />

beantwortet Epson den Trend<br />

zum Einsatz immer kleinerer<br />

Gehäuse. Alle neuen Serien sind<br />

ab sofort über den Distributor<br />

Rutronik erhältlich.<br />

Die neue TCXO/VC-TCXO-<br />

Serie TG<strong>2016</strong>SBN ist 2 x<br />

1,6 mm klein und enthält die<br />

zweite IC-Generation von<br />

Epson. Sie deckt einen Spannungsbereich<br />

von 1,6 bis 3,6 V<br />

und den industriellen Temperaturbereich<br />

von -40 bis +85 °C<br />

ab. Dank weiterentwickeltem<br />

Package und kostenoptimierter<br />

Produktion ist TG<strong>2016</strong>SBN<br />

die aktuell günstigste Serie von<br />

Epson. Sie ist optimal für Applikationen<br />

wie Navigation, Teilverfolgung<br />

und Anwendungen,<br />

bei denen hohe Frequenzgenauigkeit<br />

nötig ist.<br />

Mit nur 1,6 x 1 mm ist die Serie<br />

FC16<strong>10</strong>AN Epsons kleinste<br />

Quarzserie. Sie hat die Frequenz<br />

von 32,768 kHz und kann in<br />

allen platzkritischen Anwendungen<br />

eingesetzt werden.<br />

M i t e i n e m K e r a m i k g e -<br />

häuse kommt die neue 2 x<br />

1,6 mm kleine MHz-Quarzserie<br />

FA<strong>2016</strong>AN mit einem Frequenzbereich<br />

von 24 bis 54 MHz. Sie<br />

ist im Prinzip die kostengünstige<br />

Variante der ansonsten<br />

äquivalenten MHz-Quarzserie<br />

FA-128. Doch Produktion und<br />

Kosten sind hier weniger abhängig<br />

von den Keramikgehäuse-<br />

Lieferanten. Die Quarzserie<br />

FA<strong>2016</strong>AN ist in allen platzkritischen<br />

Konsum- und Industrieapplikationen<br />

einsetzbar.<br />

■ Rutronik Elektronische<br />

Bauelemente GmbH<br />

quartz@rutronik.com<br />

www.rutronik.com<br />

88 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

Elektromechanik<br />

.3-<strong>10</strong>-Abschlüsse- und -Dämpfungsglieder<br />

Ecoflex Multicore<br />

– ein vielseitiges<br />

Koaxkabel<br />

Kern ermöglichen die Übertagung<br />

von 300 W @ 400 MHz<br />

(HF-Leistung), bis 1 Mbit/s<br />

@ 40 m bei 4 x Twisted-Pair<br />

(Datenübertagung) und 240<br />

V/<strong>10</strong> A (Versorgungsspannung).<br />

Dieses Produkt ist<br />

„Made in Germany“.<br />

Koaxkabel für den<br />

maritimen Bereich<br />

Radiall hat eine neue Serie von<br />

Abschlüssen und Dämpfungsgliedern<br />

mit 4.3-<strong>10</strong>-Interface<br />

herausgebracht. Diese innovative<br />

Mikrowellenkomponenten-<br />

Serie bietet Abschlüsse (bis zu<br />

<strong>10</strong>0 W) und Dämpfungsglieder<br />

(bis zu 15 W), die z.B. für die<br />

Integration in Telekommunikations-Basisstationen<br />

und für<br />

Mikrowellen-Leistungstests<br />

benötigt werden.<br />

Dieses Angebot umfasst<br />

Abschlüsse von Lowpower (2<br />

W) bis zu Highpower (<strong>10</strong>0 W)<br />

bei 6 GHz maximaler Frequenz,<br />

die mehrere Umweltanforderungs-Tests<br />

(wie Vibration,<br />

Schock usw.) und IP67 bestehen<br />

sowie Dämpfungsglieder, die bis<br />

zu 15 W mit 6 GHz maximaler<br />

Frequenz gehen und konform<br />

mit IP65 sind. Die einzigartigen<br />

Dämpfungsglieder verfügen<br />

über eine robuste Bauweise,<br />

die sie perfekt für den Einsatz<br />

unter schwierigen Umweltbedingungen<br />

macht.<br />

Diese neue 4.3-<strong>10</strong>-Abschlüsseund<br />

Dämpfungsglieder-Serie ist<br />

ein Teil des großen Radiall-4.3-<br />

<strong>10</strong>-Angebots, das eine Vielzahl<br />

von koaxialen Steckverbindern<br />

und alle Arten von Mikrowellen-<br />

Komponenten beinhaltet. Weitere<br />

Informationen erhalten Sie<br />

bei einem Radiall-Ansprechpartner,<br />

bei einem unserer Distributoren<br />

oder auf www.radiall.com.<br />

■ Radiall GmbH<br />

www.radiall.com<br />

Ecoflex Multicore ist ein multifunktionales,<br />

kompaktes und<br />

hochflexibles Kabel aus dem<br />

Hause SSB-Electronic. In diesem<br />

neusten Hightec-Produkt<br />

können Hochfrequenz- und<br />

Steuerungssignale sowie Versorgungsspannungen<br />

gleichzeitig<br />

übertragen werden. Es<br />

ist damit bestens geeignet für<br />

den ambitionierten Funkamateur<br />

als auch für den professionellen<br />

Einsatz. Die qualitativ<br />

hochwertige Verarbeitung als<br />

auch der koaxiale Lowloss-<br />

SeaTex <strong>10</strong> heißt ein neues Koaxialkabel<br />

von SSB-Electronic,<br />

denn es ist speziell für den<br />

maritimen Bereich entwickelt<br />

worden. Es erfüllt die SHF2-<br />

Norm für Anwendungen im<br />

Schiffbau und salzwasserkorrosiver<br />

Umgebung. Es handelt<br />

sich bei SeaTex <strong>10</strong> um ein sehr<br />

flexibles <strong>10</strong>-mm-Koaxialkabel,<br />

baugleich zum bekannten<br />

Ecoflex <strong>10</strong>, mit einer Dämpfung<br />

von 14,2 dB/<strong>10</strong> 0m @<br />

1 GHz. Das Produkt ist bis<br />

zu 8 GHz spezifiziert und<br />

in einem Temperaturbereich<br />

von -55 bis +85 °C uneingeschränkt<br />

verwendbar.<br />

■ SSB-Electronic GmbH<br />

www.ssb.de<br />

LTE/UMTS/GSM/GPS Qualitätsantennen,<br />

Antennenzubehör & HF-Adapter zu Top-Preisen<br />

Ob UMTS oder LTE, Magnetfuß oder Wandmontage – die Qualitätsantennen unserer Smart<br />

Collection-Serie sorgen zusammen mit unserem Adapter- und Konnektorenprogramm stets<br />

für optimale Sende- und Empfangsbedingungen. Selbstverständlich konfektionieren wir die<br />

Zuleitungen und Anschlüsse der Antennen auch individuell nach Ihren Wünschen.<br />

Ihr Partner für M2M-Projekte<br />

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Bauelemente<br />

15-dB-Gain-Block vereint niedriges Rauschen mit hohem<br />

47-dBm-OIP3 von <strong>10</strong>0 kHz bis 1,4 GHz<br />

Der LTC6433-15 von Linear<br />

Technology ist ein breitbandiger<br />

15-dB-Gain-Block-Verstärker<br />

mit hervorragender Linearität.<br />

Er erreicht einen OIP3 (Output<br />

Third Order Intercept)<br />

von 47 dBm und hat eine<br />

Rauschzahl von nur 3,22 dB bei<br />

150 MHz. Der neue Verstärker<br />

zeichnet sich außerdem durch<br />

einen hervorragenden OP1dB<br />

(Output bei 1 dB Kompression)<br />

von 19,2 dBm aus.<br />

Bild 1: LTC6433-<br />

15 beschaltet als<br />

unsymmetrischer,<br />

breitbandiger 15-dB-Gain-<br />

Block mit ultrageringen<br />

Verzerrungen<br />

Linear Tecchnology<br />

www.linear.com/product/LTC6433-15<br />

Bild 2: OIP3 und Verstärkung im<br />

Frequenzbereich von 0,1 bis <strong>10</strong>00 MHz;<br />

die untere Bereichsgrenze wird vom<br />

Anwender festgelegt<br />

Der LTC6433-15 unterscheidet sich in einzigartiger<br />

Weise von anderen Gain-Block-<br />

Verstärkern, die in der Regel in GaAs- oder<br />

pHEMT-Prozessen gefertigt werden. Solche<br />

FETs produzieren schon ab etwa 20 MHz bis<br />

30 MHz abwärts ein starkes 1/f-Rauschen.<br />

Wegen des nach unten stark ansteigenden<br />

Grundrauschens sind derartige Verstärker<br />

Bild 3: Blockdiagramm des LTC6433-15<br />

Bild 4: Rauschzahl über der Frequenz, in<br />

Abhängigkeit von der Temperatur<br />

für Anwendungen bei niedrigen Frequenzen<br />

unbrauchbar.<br />

Im Gegensatz dazu basiert der Verstärkerkern<br />

des LTC6433-15 auf bipolarer Hochfrequenz-SiGe-Technologie.<br />

Dadurch setzt<br />

das 1/f-Rauschen erst bei Frequenzen unterhalb<br />

von etwa <strong>10</strong> kHz ein. Das bedeutet,<br />

dass der Verstärker auch bei niedrigen<br />

Frequenzen ab <strong>10</strong>0 kHz eingesetzt werden<br />

kann, ohne dass das Rauschen signifikant<br />

zunimmt. Ein weiterer Nachteil von GaAsund<br />

pHEMT-basierten Verstärkern besteht<br />

darin, dass ihre Eigenschaften in hohem<br />

Maße von der Biasspannung des FETs<br />

abhängen, die großen Exemplarstreuungen<br />

unterliegt. Im Gegensatz dazu zeichnet sich<br />

der LTC6433-15 durch hohe Temperaturstabilität,<br />

geringe Exemplarstreuungen und<br />

geringe Betriebsspannungsabhängigkeit aus.<br />

Das geringe Rauschen bei niedrigen Frequenzen<br />

erweitert die Anwendungsmöglichkeiten<br />

des LTC6433-15. Der Verstärker<br />

eignet sich bestens für Anwendungen<br />

90 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

K N O W - H O W V E R B I N D E T<br />

Die wichtigsten Leistungsmerkmale des LTC6433-15<br />

Bandbreite<br />

Frequenzgang<br />

Leistungsverstärkung<br />

OIP3@1 MHz<br />

OIP3 @150 MHz<br />

NF<br />

S11<br />

S22<br />

Linearer Ausgangsspannungshub<br />

P1dB<br />

DC-Leistung<br />

Unsymmetrischer Betrieb<br />

Anpassung<br />

Betriebsspannung<br />

Stabilität<br />

Bild 5: OIP3 in Abhängigkeit von der<br />

Ausgangsleistung über der Frequenz<br />

wie: Kabelnetze, Breitband-Signalquellen,<br />

ZF-Verstärker von Radarempfängern, VHF/<br />

UHF-Fernsehempfänger und HF-Messgeräte.<br />

Der LTC6433-15 ist eine fortschrittliche<br />

Alternative zu vielen Operationsverstärker-Lösungen,<br />

die keine DC-Kopplung<br />

erfordern.<br />

Bauelemente<br />

obere Grenze bis1,4 GHz, untere legt der Anwender fest<br />

flach von <strong>10</strong>0 kHz bis 1 GHz<br />

15,9 dB<br />

52 dBm<br />

47 dBm<br />

3,22 dB@150 MHz<br />

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6/3/16 <strong>10</strong>:02 AM

Bauelemente<br />

Bidirektionaler Richtkoppler für<br />

hohe Leistung<br />

Spannungsgesteuertes<br />

Dämpfungsglied für 2...6 GHz<br />

Von Mini-Circuits kommt ein neuer<br />

<strong>10</strong>0-W-Richtkoppler, der MBDC-13-<br />

63HP+. Dabei handelt es sich um einen bidirektionalen<br />

50-Ohm-Coupler für 2...6 GHz<br />

mit einem Koppelfaktor (Coupling) von 13<br />

dB. Die Richtschärfe (Directivity) liegt über<br />

15 dB. Ein solcher Koppler ist geeignet für<br />

Applikationen, bei denen Vor- und Rücklauf<br />

unbedingt gleichzeitig erfasst werden<br />

müssen. So erlaubt er die Regelung der<br />

HF-Leistung in Sendepfaden. Dieser Richtkoppler<br />

hat ein robustes und gleichzeitig<br />

sehr kompaktes Gehäuse, das auf der Platine<br />

verlötet wird. Er findet in Wehrtechnik,<br />

Luftfahrtelektronik oder Satellitenkommunikation<br />

seinen Einsatz.<br />

Weitere technische Daten<br />

• Arbeitstemperaturbereich<br />

-55 bis +<strong>10</strong>5 °C<br />

• Lagertemperaturbereich<br />

-55 bis +<strong>10</strong>5 °C<br />

• DC max. 2 A<br />

• Einfügedämpfung (über theoretischem<br />

Wert 0,23 dB) typ. 0,1 dB, max.<br />

0,25 dB<br />

• Koppelfaktor 12,8 ±1 dB<br />

• Koppelfaktor-Flatness typ. ±1,3 dB,<br />

max. ±1,6 dB<br />

• Richtschärfe min. 15 dB, typ. 20<br />

• Return Loss Input min. 16 dB,<br />

typ. 23 dB<br />

• Return Loss Output min. 16 dB, typ. 23 dB<br />

• Return Loss Coupling min. 16 dB,<br />

typ. 23 dB<br />

Nacktchip-Dämpfungsglieder<br />

für Mikrowellen<br />

Die Mikrowellen-Dämpfungsglieder der<br />

Serie YAT-D von Mini-Circuits sind Dies<br />

(Nacktchips) mit festen Dämpfungswerten<br />

von 1 dB bis <strong>10</strong> dB in 1-dB-Schritten und<br />

von 12, 15, 20 sowie 30 dB. Sie werden in<br />

einem sehr wiederholgenauen MMIC-Prozess<br />

mit Dünnfilmwiderständen hergestellt,<br />

sodass die Toleranzen sehr gering sind.<br />

Das über eine Gleichspannung von maximal<br />

14 V steuerbare Mikrowellen-Dämpfungsglied<br />

RVA-6000+ von Mini-Circuits<br />

hat 50 Ohm Impedanz und dämpft Eingangsleistungen<br />

von bis zu 20 dBm mithilfe<br />

von PIN-Dioden. Der IP3 wird mit<br />

typisch 43 dBm angegeben, die Rückflussdämpfung<br />

mit typisch 20 dB. Der<br />

einstellbare Dämpfungsbereich ist typisch<br />

30 dB. Bei 0 V wird die höchste, bei 12 V<br />

die geringste Dämpfung (Einfügedämpfung)<br />

erreicht. Das schirmende Gehäuse<br />

misst 0,5 x 0,5 x 0,195 Zoll und hat Löt-<br />

Anschlüsse. Die Versorgungsspannung<br />

ist maximal 6 V. Über den typischen<br />

und maximalen Fehler unter bestimmten<br />

Betriebsbedingungen informiert ausführlich<br />

das Datenblatt. Anwendungsmöglichkeiten<br />

finden sich in den Bereichen<br />

Die Dies der YAT-D-Serie besitzen 50 Ohm<br />

Impedanz und dämpfen Eingangsleistungen<br />

bis 2 W im Frequenzbereich von DC bis<br />

26,5 GHz sehr präzise und darüber hinaus<br />

bis 40 GHz brauchbar. Die Flatness wird<br />

als „exzellent“ bezeichnet. Anwendungsmöglichkeiten<br />

finden sich in den Bereichen<br />

Anpassung, Anzeige, automatische Testaufbauten,<br />

Militär und Leistungsmessung.<br />

Weitere technische Daten<br />

• Arbeitstemperaturbereich<br />

-40 bis +85 °C<br />

• Eingangsleistung bis 25 °C max. 1,5 W<br />

Anpassung, Pre selektion, Anzeige, automatische<br />

Testaufbauten, WiMAX, 3G,<br />

4G, LTE, DVB Fading, Militär und Leistungsmessung.<br />

Weitere technische Daten<br />

• Arbeitstemperaturbereich<br />

-55 bis +85 °C<br />

• Lagertemperaturbereich<br />

-55 bis +85 °C<br />

• Einfügedämpfung bei 2...4<br />

(4...6) GHz typ. 3,3 (3,5) dB<br />

• Einfügedämpfung bei 2...4<br />

(4...6) GHz max. 4 (4,5) dB<br />

• max. Dämpfung bei 2...4<br />

(4...6) GHz typ. 37,7 (32,7) dB<br />

• max. Dämpfung bei 2...4 (4...6) GHz<br />

garantiert 30 (25) dB<br />

• Strom aus der steuernden Quelle<br />

max. <strong>10</strong> mA<br />

• Versorgungsstrom<br />

an 5 V max. 5 mA<br />

• SWR 5...15 (18...26,5) GHz typ. 1,1<br />

(1,2)<br />

• SWR bei 2,5...6 GHz typ. 1,3,<br />

max. 1,45<br />

• Dämpfung bei 2,5...6 GHz typ. 20,2<br />

(20,5)<br />

Koaxiales Präzisions-<br />

Dämpfungsglied für bis zu<br />

40 GHz<br />

Das koaxiale Mikrowellen-Dämpfungsglied<br />

BW-Kx-2W44+ ist mit festen Werten von<br />

1, 2, 3, 4, 5, 6, <strong>10</strong> und 20 dB lieferbar. Das<br />

Produkt von Mini-Circuits hat 50 Ohm<br />

Impedanz und dämpft Eingangsleistungen<br />

94 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

Bauelemente<br />

bis 2 W. Es hat Anschlüsse vom Format<br />

2,92 mm. Interfaces nach SMA, K und 3,5<br />

mm sind möglich. Die Flatness wird mit<br />

„hervorragend” angegeben, das SWR ist<br />

typisch 1,2. Eine hohe Präzision und eine<br />

thermisch sowie mechanisch robuste Ausführung<br />

zeichnen diesen Attenuator aus.<br />

Anwendungsmöglichkeiten finden sich in<br />

den Bereichen Anpassung, Anzeige, automatische<br />

Testaufbauten, Militär und Leistungsmessung.<br />

Weitere technische Daten<br />

• Arbeitstemperaturbereich<br />

-55 bis +<strong>10</strong>0 °C<br />

• Lagertemperaturbereich<br />

-55 bis +125 °C<br />

• Dämpfung typisch 2 dB<br />

• Dämpfung DC...28,5 GHz min. 1,5 dB,<br />

max. 2,5 dB<br />

• Dämpfung ab 28,5 GHz min. 1,5 dB,<br />

max. 2,8 dB<br />

• SWR DC...18 GHz typ. 1,1, max. 1,3<br />

• SWR 28,5...40 GHz typ. 1,4, max. 1,5<br />

• Eingangsleistung bis 25 °C max. 2 W<br />

75-Ohm-Diplexer für bis zu 1,22 GHz<br />

Bei dem neuen Diplexer DPLB-6588A9+<br />

von Mini Circuits handelt es sich um die<br />

Kombination eines Tiefpasses mit einem<br />

Durchlassbereich von DC bis nominell<br />

65 MHz und eines Hochpasses mit<br />

einem Durchlassbereich von nominell<br />

88 bis 1220 MHz, jeweils in 75-Ohm-<br />

Technik. Der SMD-Baustein besitzt ein<br />

Gehäuse mit 30 x 30 mm Grundfläche<br />

und ist knapp 8 mm hoch. Er verursacht<br />

eine Einfügedämpfung von typisch 0,8<br />

dB und eine Rückflussdämpfung von<br />

typisch 22 dB. Damit eignet sich der Baustein<br />

beispielsweise als Frequenzweiche<br />

für Kabel-TV-Systeme und Multiband-<br />

Funkanwendungen. Er entspricht dem<br />

Standard DOCSIS 3.1.<br />

Weitere technische Daten<br />

• Arbeitstemperaturbereich<br />

-40 bis +85 °C<br />

• Lagertemperaturbereich<br />

-55 bis +<strong>10</strong>0 °C<br />

• HF-Eingangsleistung max. 30 dBm<br />

• Stop Band Isolation Tiefpass min. 43<br />

dB, typ. 50 dB<br />

• Stop Band Isolation Hochpass min.<br />

43 dB, typ. 50 dB<br />

• Return Loss Common bis 65/ab<br />

88 MHz typ. 22/22 dB, min. 18/17<br />

dB<br />

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Fachbücher für die<br />

Praxis<br />

Praxiseinstieg in die<br />

Spektrumanalyse<br />

Joachim Müller,<br />

21 x 28 cm, 198 Seiten,<br />

zahlr. überwiegend farbige Abb.<br />

Diagramme, Plots<br />

ISBN 978-3-88976-164-4,<br />

beam-Verlag 2014, 38,- €<br />

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Ein verständlicher Einstieg in die<br />

Spektrumanalyse - ohne höhere<br />

Mathematik, der Schwerpunkt liegt<br />

auf der Praxis mit Vermittlung von<br />

viel Hintergrundwissen.<br />

Hintergrundwissen:<br />

• Der Zeit- und Frequenzbereich,<br />

Fourier<br />

• Der Spektrumanalyzer nach dem<br />

Überlagerungsprinzip<br />

• Dynamik, DANL und Kompression<br />

• Trace-Detektoren, Hüllkurvendetektor,<br />

EMV-Detektoren<br />

• Die richtige Wahl des Detektors<br />

• Moderne Analyzer, FFT, Oszilloskope<br />

mit FFT<br />

• Auswahl der Fensterung - Gauß,<br />

Hamming, Kaiser-Bessel<br />

• Die Systemmerkmale und Problemzonen<br />

der Spektrumanalyzer<br />

• Korrekturfaktoren, äquivalente<br />

Rauschbandbreite, Pegelkorrektur<br />

• Panorama-Monitor versus Spektrumanalyzer<br />

• EMV-Messung, Spektrumanalyzer<br />

versus Messempfänger<br />

Messpraxis:<br />

• Rauschmessungen nach der<br />

hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> 95<br />

Y-Methode, Rauschfaktor, Rauschmaß<br />

• Einseitenbandrauschen, Phasenrauschen<br />

• Signal/Rauschverhältnis, SNR,<br />

S/N, C/N<br />

• Verzerrungen und 1 dB-Kompressionspunkt<br />

• Übersteuerung 1.Mischer - Gegenmaßnahmen<br />

• Intermodulationsmessungen<br />

• Interceptpoint, SHI, THI, TOI<br />

• CW-Signale knapp über dem<br />

Rauschteppich<br />

• Exakte Frequenzmessung (Frequenzzählerfunktion)<br />

• Messung breitbandiger Signale<br />

• Kanalleistungsmessung, Nachbarkanalleistungsmessung<br />

• Betriebsart Zero-Span<br />

• Messung in 75-Ohm-Systemen<br />

• Amplituden- und Phasenmodulation<br />

(AM, FM, WM, ASK, FSK)<br />

• Impulsmodulation, Puls-Desensitation<br />

• Messungen mit dem Trackingenerator<br />

(skalare Netzwerkanalyse)<br />

• Tools auf dem PC oder App’s fürs<br />

Smart-Phone<br />

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Bauelemente<br />

Konfigurierbarer Achtkanal-<br />

DC/DC-Abwärtsregler für<br />

Multi-Rail-Systeme<br />

Linear Technology präsentierte<br />

den LTC3374A, eine hochintegrierte,<br />

universelle Power management-Lösung<br />

für Systeme,<br />

die mehrere Niederspannungen<br />

benötigen. Der Regler kann zwei<br />

bis acht voneinander unabhängige,<br />

geregelte Ausgangsspannungen<br />

liefern, wobei 15 verschiedene<br />

Ausgangsstromkonfigurationen<br />

möglich sind.<br />

Dank dieser Flexibilität ist<br />

der LTC3374A eine optimale<br />

Lösung für Mehrkanalanwendungen<br />

unterschiedlichster Art,<br />

darunter industrielle, Automobilund<br />

Kommunikations-Systeme.<br />

Der LTC3374A erzielt Wirkungsgrade<br />

bis 94%. Einer der<br />

Ausgänge hat eine Spannungsgenauigkeit<br />

von ±1%, die bis zu<br />

sieben übrigen Ausgänge haben<br />

±2%. Ein „Power-good“-Signal<br />

zeigt an, dass die Ausgangsspannung<br />

auf ±1% genau geregelt ist<br />

und außerdem ggf. eine Überschreitung<br />

der Überspannungsschwelle.<br />

Darüber hinaus enthält<br />

der Regler einen Temperaturmonitor<br />

mit einer Genauigkeit<br />

von ±3 K.Der LTC3374A bietet<br />

acht voneinander unabhängige<br />

1-A-Kanäle mit flexiblen<br />

Sequenzierungsmöglichkeiten<br />

und Fehlerüberwachung. Jeder<br />

Kanal ist ein energieeffizienter<br />

Synchron-Abwärtsregler, jeweils<br />

mit einem eigenen Eingang<br />

(2,25...5,5 V) und einem Ausgangsspannungsbereich<br />

von<br />

0,8 V bis V IN . Zur Erhöhung<br />

des Ausgangsstroms bis auf 4 A<br />

können bis zu vier benachbarte<br />

Regler parallel geschaltet werden,<br />

die sich eine einzige Induktivität<br />

teilen. Die V IN - und SW-<br />

Pins der Regler werden jeweils<br />

miteinander und die FP-Pins des<br />

Slave-Regler mit der Eingangsspannung<br />

verbunden. So sind 15<br />

verschiedene Ausgangskonfigurationen<br />

möglich.<br />

Neues Verfahren:<br />

gegossene<br />

Drosseln<br />

Mit einem neuen Produktionsverfahren<br />

stellt CSC, Korea,<br />

neue gegossene Speicher-,<br />

CMC- wie EMV-Drosseln für<br />

Automotive- Anwendungen<br />

her. Solche Hochleistungsinduktivitäten<br />

werden z.B.<br />

in DC/DC-Wandlern eingesetzt.<br />

Durch eine Flachdrahtwicklung<br />

ergibt sich ein hoher<br />

Kupferfüllfaktor, der mit weniger<br />

Verlusten einhergeht. Im<br />

Gegensatz zu Ferritdrosseln<br />

nutzt CSC ein Pulvermaterial<br />

mit integriertem Luftspalt.<br />

Vorteil der CSC-Drossel ist ein<br />

harmonischer Flux. Ebenso<br />

Die Schaltregler im LTC3374A<br />

arbeiten entweder im Burstmode<br />

(Standard nach dem Hochfahren)<br />

für erhöhten Wirkungsgrad bei<br />

Leichtlast oder im erzwungenkontinuierlichen<br />

PWM-Modus<br />

für vermindertes Rauschen. Alle<br />

Schaltregler sind intern kompensiert<br />

und benötigen zum Einstellen<br />

der Ausgangsspannungen<br />

lediglich externe Widerstände.<br />

Sie bieten eine Eingangsstrombegrenzung,<br />

eine Softstart-Funktion<br />

zur Begrenzung des Einschaltspitzenstroms<br />

und einen<br />

Kurzschlussschutz.<br />

Der Chip enthält einen programmierbaren<br />

und synchronisierbaren<br />

Oszillator (1...3 MHz).<br />

Die standardmäßige Schaltfrequenz<br />

beträgt 2 MHz. Wenn<br />

alle Regler deaktiviert sind,<br />

fließt kein Ruhestrom. Weitere<br />

Besonderheiten: interner Chiptemperatur-Monitor<br />

mit Analogausgang<br />

(TEMP-Pin) und<br />

Übertemperatur-Schutzfunktion<br />

haben die Drosseln EMVtechnische<br />

Vorteile, da, im<br />

Gegensatz zu Ferriten, kein<br />

Luftspalt notwendig ist. Ihr<br />

einfacher Herstellungsprozess<br />

durch das Gießen spiegelt sich<br />

im Preis wider. Die Drosseln<br />

werden nach Kundenspezifikation<br />

angeboten.<br />

■ MRC Components<br />

GmbH & Co. KG<br />

www.csc-mrc.com<br />

(OT). Der LTC3374A ist mit<br />

einem thermisch optimierten,<br />

0,75 mm hohen 38-poligen<br />

TSSOP-Gehäuse und mit einem<br />

5 x 7 mm großen QFN-Gehäuse<br />

verfügbar. Die E- und I-Grade-<br />

Versionen sind für den Sperrschichttemperatur-Bereich<br />

von<br />

-40 bis +125 °C spezifiziert, die<br />

H-Grade-Version verträgt -40 bis<br />

+150 °C. Alle Versionen sind ab<br />

Lager lieferbar.<br />

■ Linear Technology Corp.<br />

www.linear.com<br />

Neue High-Q-MLCCs<br />

Die Knowles-Capacitors-Marke Syfer<br />

hat soeben eine neue Erweiterung ihrer<br />

Baureihe von High-Q-MLCCs veröffentlicht.<br />

Diesese Bauteile der H-Serie werden<br />

aus einem sehr stabilen keramischen<br />

X8G-High-Q-Dielektrikum gefertigt und<br />

bieten ultraniedrigen ESR mit exzellent<br />

verlustarmem Verhalten und niedriger<br />

Leistungsaufnahme in Systemen mit hoher<br />

Umgebungstemperatur und hoher Frequenz.<br />

Sie zeigen keine Alterungseffekte,<br />

hohe Stabilität unter Spannung sowie sehr<br />

geringe Drift.<br />

Das Elektrodensystem ist für den geringstmöglichen<br />

ESR optimiert und bietet<br />

niedrige Metallverluste, die zu flacheren<br />

Leis tungskurven und reduzierten Verlusten<br />

bei höheren Frequenzen führen.<br />

Ein erweiterter Betriebstemperaturbereich<br />

von -55 bis +150 °C deckt die Anforderungen<br />

moderner Mikroelektronik hoher<br />

Dichte ab, bei der die Umgebungstemperatur<br />

hoch sein könnte. Die Bauteile<br />

werden Anwendung bei Funktionen wie<br />

Gleichspannungsabblockung, Impedanzanpassung,<br />

Kopplung und Entkopplung<br />

für PA-Module, LNA-Module und<br />

Antennensysteme von Kleinzellen- oder<br />

5G-Netzwerken finden. Sie sind optimal<br />

dort, wo die Umgebungstemperatur hoch<br />

ist als Folge der hohen Leistung, die in<br />

relativ kleinen Kammern erzeugt wird.<br />

Automotive-Anwendungen sind ebenso<br />

ein weiterer potenzieller Einsatzbereich.<br />

Mit der exzellenten ESR-Performance und<br />

dem erweiterten Temperaturbereich können<br />

Syfers High-Q-MLCCs der H-Serie<br />

dazu beitragen, die Effizienz von Leistungsverstärkern<br />

und die langfristige<br />

Zuverlässigkeit von Systemen zu verbessern<br />

– bei deutlich reduzierten Leistungsverlusten<br />

und Wärmeabgabe sowie<br />

geringerem Batteriestromverbrauch. Die<br />

Gehäusegrößen 0603 und 0805 stehen<br />

ab sofort zur Verfügung, die Größe 0402<br />

folgt in Kürze.<br />

■ Knowles Capacitors<br />

www.knowlescapacitors.com<br />

96 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

Module und Baugruppen<br />

Miniatur-GNSS-Empfänger für verdeckte Anwendungen<br />

Die Firma u-blox hat heute den GNSS-<br />

Empfänger EVA-M8Q vorgestellt, der die<br />

Empfängerreihe von u-blox mit kostengünstigen<br />

und extrem kleinen (7 x 7 mm)<br />

EVA-Gehäusen vervollständigt. EVA-M8Q<br />

ist TCXO-basiert und auf äußerst hohe<br />

Aufstart- und Tracking-Empfindlichkeit<br />

hin optimiert. Dadurch ist der Empfänger<br />

optimal für die Nutzung mit kleinen<br />

Antennen geeignet, sowohl in verdeckten<br />

Anwendungen wie etwa Güterlokalisierung,<br />

bei der Ortung von gestohlenen<br />

Fahrzeugen oder in tragbaren Geräten.<br />

Die einfache Fertigung, ermöglicht durch<br />

das QFN-ähnliche-Gehäuse, gewährleistet<br />

eine sehr effiziente und zuverlässige<br />

Produktion in mittleren und hohen<br />

Stückzahlen. Gleichzeitig ermöglicht das<br />

hochintegrierte Modul der Reihe EVA-<br />

M8 OEMs kürzere Entwicklungszeiten.<br />

Die Module der Reihe EVA-M8 sind die<br />

kleinsten GNSS-Module, die GPS-, Bei-<br />

Dou-, Galileo- und GLONASS-Signale<br />

empfangen können. Drei der vier GNSS-<br />

Konstellationen können simultan empfangen<br />

werden, was zu hervorragender<br />

Positionierungsgenauigkeit führt. Die<br />

Reihe ist auch mit Anti-Spoofing- und<br />

Anti-Jamming-Technologie ausgestattet<br />

und bietet dadurch herausragende Sicherheit<br />

und Integrity Protection.<br />

■ u-blox<br />

www.u-blox.com<br />

Energie sparende<br />

Bluetooth-Frontend-<br />

Module<br />

Die neuste Reihe von Skyworks´<br />

Frontend-Modulen übertrifft die<br />

bereits bestehenden, Energie<br />

sparenden Bluetooth-Chipsätze.<br />

Sie bieten erstklassige Effizienz,<br />

optimierte Reichweite und<br />

lange Batterielebensdauer für<br />

eine breite Palette von Anwendungen.<br />

Diese hochintegrierten<br />

Module mit ihrem kleinen<br />

MCM-Package erlauben es,<br />

bestehenden Geräten ganz einfach<br />

eine Energie sparende Wireless-Funktion<br />

hinzuzufügen. Sie<br />

stellen sicher, dass das Produkt<br />

die höchste Leistung, Reichweite<br />

und Lebensdauer erreicht. Durch<br />

diese Eigenschaften eigenen<br />

sie sich optimal für den Einsatz<br />

in Lowenergy-Anwendungen<br />

im Bereich 2,4 bis 2,485 GHz.<br />

Die Bluetooth-Module verfügen<br />

über eine Ausgangsleistung<br />

von <strong>10</strong> dBm und benötigen eine<br />

Spannung von 1,8 bis 5 V.<br />

■ Acal BFi Germany GmbH<br />

sales-de@acalbfi.de<br />

www.acalbfi.de<br />

YIG-abgestimmte Filter für Frequenzen bis 26,5 GHz<br />

Micro Lambda Wireless meldete die Produktionsfreigabe<br />

von YIG-abgestimmten Filtern,<br />

die mit vor Ort austauschbaren HF-Steckverbindern<br />

ausgestattet sind und den Frequenzbereich<br />

bis 26,5 GHz abdecken. Die ersten freigegebenen<br />

Modelle heißen MLFRC-42026 und<br />

MLFRC-46026.<br />

Diese Technik ist jedoch auch anwendbar auf<br />

andere Gehäuse der Serie, wie etwa die Größen<br />

1, 1,4, 1,7 und 2 Zoll. Die Standardmodelle<br />

haben einen Temperaturbereich von 0 bis<br />

65 °C; es sind jedoch auch Versionen für -40 bis<br />

+85 °C lieferbar. Alle Modelle sind mit Analog-,<br />

12-Bit-TTL- und seriellen 16-Bit-Treibern<br />

erhältlich. Typische Anwendungen sind Prüfgeräte,<br />

Breitbandempfänger, Telekommunikations-<br />

und Satellitenkommunikations-Anlagen<br />

und vielfältige militärische Einsatzzwecke.<br />

■ Globes Elektronik<br />

GmbH & Co. KG<br />

www.globes.de<br />

Digital steuerbare Schalter, Phasenschieber und Dämpfungsglieder<br />

RF-Lambda stellt High-Quality-Komponenten<br />

für den HF-<br />

Bereich her. Seit kurzem neu<br />

bei RF Lambda sind digital<br />

steuerbare Schalter, Phasenschieber<br />

und Dämpfungsglieder.<br />

Etwa der 12-18 GHz Digital 6<br />

Bits 360° Step Phase Shifter<br />

RFPSHT1218N6 weist eine<br />

hohe Lineariät bis 5 W auf, hat<br />

einen TTL-kompatiblen Treiber<br />

intrgriert und weist eine flache<br />

Phase-Shifting-Kennlinie auf.<br />

Oder der Reflective Coaxial<br />

SP2T Switch für DC bis 12 GHz<br />

vom Typ RFSP2TRDC12G ist<br />

ebenfalls mit einem internen<br />

TTL-kompatiblen Treiber ausgestattet,<br />

weist sehr kurze Schaltzeiten<br />

auf und verbindet geringe<br />

Einfügedämpfung mit hoher<br />

Isolation. Für weitere Details<br />

sowie kommerzielle Informationen<br />

steht das EMCO-Team<br />

gern zur Verfügung.<br />

■ EMCO Elektronik GmbH<br />

info@emco-elektronik.de<br />

www.emco-elektronik.de<br />

hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong> 97

Software / Impressum<br />

Weltweit erstes Anwendungs-Framework<br />

für Massive MIMO zur schnelleren<br />

5G-Prototypenerstellung<br />

National Instruments stellte das,<br />

nach eigenen Angaben, weltweit<br />

erste MIMO Application<br />

Framework vor. Das auf Lab-<br />

VIEW basierende Referenzdesign<br />

stellt in Kombination<br />

mit SDR-Hardware (Software-<br />

Defined Radio) von NI eine<br />

umfassend dokumentierte, parametrisierte<br />

und rekonfigurierbare<br />

Bitübertragungsschicht bereit,<br />

mit der sich sowohl klassische<br />

MIMO- als auch Massive-<br />

MIMO-Prototypen (Multiple<br />

Input Multiple Output) erstellen<br />

lassen.<br />

Entwicklung von<br />

Algorithmen<br />

Das MIMO Application Framework<br />

ermöglicht die Entwicklung<br />

von Algorithmen und<br />

die Evaluierung von benutzerspezifischem<br />

IP, sodass Anwender<br />

die mit der Realisierung von<br />

Multi-User-MIMO-Konfigurationen<br />

verbundenen praktischen<br />

Herausforderungen bewältigen<br />

können. Durch den Einsatz<br />

der Hardware-Plattformen NI<br />

USRP RIO und NI PXI lassen<br />

sich mit dem Framework ohne<br />

größeren Integrations- oder<br />

Designaufwand Systeme mit<br />

vier bis 128 Antennen erstellen.<br />

Forschern steht mit dem Framework<br />

ein sofort einsatzbereites<br />

System für Experimente im<br />

Bereich „Massive MIMO“ zur<br />

Verfügung, in das sich eigene<br />

Signalverarbeitungsalgorithmen<br />

nahtlos und in wesentlich<br />

kürzerer Zeit als mit anderen<br />

Methoden integrieren lassen.<br />

Dadurch wird der gesamte Entwurfsprozess<br />

beschleunigt, um<br />

mit den rasanten Fortschritten in<br />

der 5G-Entwicklung Schritt zu<br />

halten bzw. diese voranzutreiben.<br />

22-fache Steigerung<br />

Als Teilnehmer des RF/Communications<br />

Lead User Program<br />

von NI haben Forscher der Universität<br />

Bristol die flexible Prototyping-Plattform<br />

von NI bereits<br />

für ihre 5G-Forschungen eingesetzt.<br />

Wie vor Kurzem bekanntgegeben<br />

wurde, verzeichneten<br />

die Forscher dabei in Zusammenarbeit<br />

mit der Universität<br />

Lund in Schweden einen Weltrekord,<br />

indem sie eine 22-fache<br />

Steigerung der spektralen Effizienz<br />

aktueller 4G-Netzwerke<br />

erzielten.<br />

„Die MIMO-Plattform von NI<br />

ist ein integraler Bestandteil<br />

unserer Forschungen im Bereich<br />

Massive MIMO“, so Professor<br />

Andrew Nix, Leiter der CSN<br />

Group und Dekan der Fakultät<br />

für Ingenieurswissenschaften<br />

an der Universität Bristol. „Das<br />

MIMO Application Framework<br />

von NI bietet uns nicht nur eine<br />

erstklassige Ausgangsbasis, dank<br />

der nahtlosen Interaktion zwischen<br />

Hard- und Software können<br />

wir unsere Entwürfe auch<br />

sehr schnell in reale Prototypen<br />

umsetzen. So waren wir in der<br />

Lage, den derzeitigen Weltrekord<br />

bei der spektralen Effizienz<br />

aufzustellen und damit das<br />

Potential von Massive MIMO<br />

für 5G nachzuweisen.“<br />

Weitere Informationen zum<br />

Application Framework für<br />

Massive MIMO sind auf der<br />

Seite ni.com/sdr/mimo zu finden.<br />

■ National Instruments<br />

Germany GmbH<br />

www.ni.com<br />

hf-Praxis<br />

ISSN 1614-743X<br />

Fachzeitschrift für HFund<br />

Mikrowellentechnik<br />

• Herausgeber und Verlag:<br />

beam-Verlag.<br />

Krummbogen 14.<br />

35039 Marburg.<br />

Tel.: 06421/9614-0.<br />

Fax: 06421/9614-23.<br />

info@beam-verlag.de.<br />

www.beam-verlag.de<br />

• Redaktion:<br />

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

Ing. Frank Sichla (FS).<br />

redaktion@beam-verlag.de<br />

• Anzeigen:<br />

Frank Wege.<br />

Tel.: 06421/9614-25.<br />

Fax: 06421/9614-23.<br />

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

• English Contact:<br />

Myrjam Weide.<br />

Fon.: +49-6421/9614-16.<br />

m.weide@beam-verlag.de<br />

• Erscheinungsweise:<br />

monatlich<br />

• Satz und Reproduktionen:<br />

beam-Verlag<br />

• Druck & Auslieferung:<br />

Strube Druck & Medien oHG<br />

Der beam-Verlag übernimmt<br />

trotz sorgsamer Prüfung der<br />

Texte durch die Redaktion keine<br />

Haftung für deren inhaltliche<br />

Richtigkeit.<br />

Handels- und Gebrauchsnamen,<br />

sowie Warenbezeichnungen<br />

und dergleichen werden in der<br />

Zeitschrift ohne Kennzeichnungen<br />

verwendet.<br />

Dies berechtigt nicht zu der<br />

Annahme, dass diese Namen im<br />

Sinne der Warenzeichen- und<br />

Markenschutzgesetzgebung als<br />

frei zu betrachten sind und von<br />

jedermann ohne Kennzeichnung<br />

verwendet werden dürfen.<br />

98 hf-praxis <strong>10</strong>/<strong>2016</strong>

Exzellente HF-Hochspannungs<br />

Pin Dioden<br />

Wafer Know How<br />

Microsemis eigene Waferfabrik ermöglicht durch ihren speziellen Metallisierungsprozess eine hervorragende Zuver-<br />

lässigkeit der internen Bonding-Verdrahtungen. Präzise Goldschichten für PIN-Limiter, epitaktisches Beschichten für<br />

den Junction-Übergang und höchstmögliche Qualität bei der Siliziumdioxid-Passivierung steigern die Zuverlässigkeit<br />

und ermöglichen den Einsatz für Anwendungen in der Medizin, in militärischen Systemen, bei extremen Umweltbedingungen<br />

in industriellen Umgebungen bis hin zu raumfahrtauglichen Systemen.<br />

• 1.000 bis 4.000 Volt Durchbruchspannung<br />

• Thermisch angepasstes Gehäuse<br />

• Sehr geringe Verzerrungen<br />

• High Rel Screening<br />

• PIN- / Limiter- / Rausch- / Schottky- / Kapazitäts-Diode<br />

• Speicherschalt- und Multiplizier-Diode<br />

• Limiter- / PIN-Schalter- / Kammgenerator-Module<br />

• MNS-Chip-Kapazitäten<br />

• Spiral-Bias-Elemente<br />

• Multifunktions-Komponenten<br />

Weitere Informationen erhalten Sie über –><br />

HEILBRONN<br />

HAMBURG<br />

MÜNCHEN<br />

Berliner Platz 12 • 74072 Heilbronn<br />

Tel. (07131) 78<strong>10</strong>-0 • Fax (07131) 78<strong>10</strong>-20<br />

Gutenbergring 41 • 22848 Norderstedt<br />

Tel. (040) 514817-0 • Fax (040) 514817-20<br />

Streiflacher Str. 7 • 821<strong>10</strong> Germering<br />

Tel. (089) 894 606-0 • Fax (089) 894 606-20<br />

hf-welt@globes.de<br />

www.globes.de

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