2-2018

Februar 2/2018 Jahrgang 23
HF- und
Mikrowellentechnik
500 W GaN-on-Si-Leistungstransistor für
Flughafenüberwachungs-Radar-Systeme
Macom, Seite 6

MMIC AMPLIFIERS
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13 dB Verstärkung, ±1 dB Gain Flatness und 58 dB
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to 0.5W output power, 13 dB gain, ±1 dB gain flatness and
Rückwärtsisolation. Diese Verstärker werden unterstützt von einem
58 Spannungs-Sequencing- dB reverse isolation. und The DC-Control-Modul amplifier comes und supplied bieten dadurch with a
voltage einen Rückwärtsspannungsschutz sequencing and DC control in ihrem module kleinen providing Gehäuse, reverse was Ihr
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Der AVA-183A+ weist 14 dB Verstärkung bei einer exzellenten Flatness
The AVA-183A+ delivers 14 dB gain with excellent gain
(±1 dB) zwischen 5 und 18 GHz, 38 dB Isolation und 19 dBm Signalleistung
flatness auf. Er ist (±1.0 bedingungslos dB) from stabil 5 to und 18 ein GHz, idealer 38 LO-Treiberverstärker.
dB isolation, and
19 Interne dBm DC-Abblockung, power handling. Bias It Tee is und unconditionally ein mikrowellentauglicher stable and
an Koppelkondensator ideal LO driver senken amplifier. den externen Internal Beschaltungsaufwand DC blocks, bias tee, und
and minimieren microwave Ihre Entwicklungszeit.
coupling capacitor simplify external circuits,
minimizing your design time.
Der The PHA-1+ nutzt uses die E-PHEMT-Technologie, technology um einen to offer ultrahohen ultra-high Dynamikbereich,
dynamic range, geringes low Eigenrauschen noise, and und excellent exzellente IP3 IP3-Performance
performance,
zu bieten. Das macht ihn ideal geeignet für LTE und TD-SCDMA. Das
making it ideal for LTE, and TD-SCDMA. Good input and
gute Anpassverhalten an Ein- und Ausgang erstreckt sich fast auf sieben
Oktaven, output return sodass loss CATV-Applikationen, across almost drahtlose 7 octaves LANs extend und Basisstations- its use to
Infrastruktur CATV, wireless profitieren LANs, können. and base station infrastructure.
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Editorial
Trägheitsgesetz
Technische Beratung und Distribution
Funkmodule
für IoT und M2M Anwendungen
Die Eigenschaft von Körpern,
die durch die Masse festgelegt
wird, ohne Krafteinwirkung
ihren Bewegungszustand beizubehalten,
d. h. in gleichförmiger
geradliniger Bewegung
oder in Ruhe zu bleiben, wird in
der Physik als Trägheit bezeichnet.
Man könnte auch sagen:
Ein Körper ändert seinen Bewegungszustand
nicht, wenn die
Summe der auf ihn wirkenden
Kräfte null ist.
Es lässt sich auch umgekehrt
formulieren: Ein Körper ändert
seinen Bewegungszustand,
wenn die Summe der auf ihn
wirkenden Kräfte ungleich
null ist. Er wird dann entweder
beschleunigt, verzögert
oder ändert die Richtung seiner
Bewegung. Die Trägheit eines
Körpers ist dabei proportional
seiner Masse.
Nun lassen sich ganz leicht die
Parallelen zum Verhalten einzelnen
Menschen, Organisationen
oder ganzen Industrien ziehen.
Wenn man z.B. statt Masse
eines physikalischen Körpers
die Größe eines Unternehmens
betrachtet, wird das grundsätzliche
Problem der großen oder
größer werdenden Organisationen
offensichtlich, denn Trägheit
ist eines der Grundgesetze
die man nicht abstellen kann.
Aber es gibt einen Unterschied
zwischen der Trägheit früher
und der Trägheit heute wenn
man die großen Organisationen
oder Konzerne früher oder heute
Dipl.-Ing. Alex van den Berg
AR (Amplifier Research)
Deutschland GmbH
Geschäftsführer
vergleicht. Früher waren die
„Riesen“ eher wie erstarrt und
ganz schwer in Bewegung zu
versetzen.
Heutzutage sind die modernen
„Riesen“ sicherlich auch
träge, aber auf eine andere
Art und Weise. Sie rasen mit
hoher Geschwindigkeit und
werfen dabei die kleineren
Unternehmen und manchmal
ganze Industriezweige mit
ihren Geschäftsmodellen aus
der Bahn.
Erst vor einigen Wochen wurde
wieder angekündigt, dass ein
großer Halbleiterhersteller einen
anderen akquirieren möchte.
Ich würde mich nicht wundern,
wenn in einigen Jahren in jeder
Branche nur zwei, drei große
Unternehmen übrig bleiben
(ggf. mit gegenseitigen Beteiligungen).
Dies ist bereits in einigen
Branchen der Fall.
Bis jetzt haben wir in Bezug auf
die Trägheit nur über Negatives
gesprochen und auch im alltäglichen
Leben wird der Begriff
Trägheit eher im negativen Sinn
erwähnt, aber es gibt durchaus
positive Eigenschaften von
Trägheit. Ohne Trägheit wäre
es z.B. nicht möglich Papier
mit einer Hand von einer Rolle
abzureißen!
Eine informative und anregende
Lektüre wünscht Ihnen
Dipl.-Ing. Alex van den Berg
IoT/M2M
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C
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hf-praxis 2/2018 3

Inhalt 2/2018
Februar 2/2018 Jahrgang 23
Die ganze Bandbreite
der HF-und MW-Technik
HF- und
500 W GaN-on-Si-Leistungstransistor für
Flughafenüberwachungs-Radar-Systeme
Macom, Seite 6
Mikrowellentechnik
Zum Titelbild:
500-W-GaN-on-Si-
Leistungstransistor
für Überwachungssysteme
im L-Band
Neue Maßstäbe für die
Leistungsfähigkeit und
Effizienz von GaN-Bausteinen
setzt der MAGX-101214-
500 von MACOM. Er
erzielt die höchste Effizienz
aller konkurrierenden
Bauelemente. 6
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Ein passiver High-Performance-
Mikrowellenmischer
Der LTC5553 von Linear Technologies eignet sich gut dazu,
zu verdeutlichen, dass auch bei den passiven Komponenten die
technische Entwicklung nicht stehen geblieben ist und wie sie sich
heute darstellt. 20
Überwachungsempfänger
R&S
ESMD entwickelt
sich zum
Kleinsystem
Der Breitbandüberwachungsempfänger
R&S ESMD von Rohde
& Schwarz wurde
mit neuen Funktionen
ausgestattet. Er unterstützt
damit jetzt noch
besser bei der Aufgabe,
Signale aufzuzeichnen,
auszuwerten und für
Dokumentationszwecke
aufzubereiten. 64
Bunsenstr. 5/II ▪ D-82152 Martinsried
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Standardkonforme EMF-Messlösungen von 0 Hz bis 90 GHz –
planbare Zukunftssicherheit mit 5G-Reserven
Narda STS ist mit seinen standardkonformen EMF-Messlösungen hervorragend für die
Zukunft gerüstet – 5 G inklusive. Aufgrund seiner Flexibilität und der Eignung für nahezu
alle Applikationen genießen Anwender des mobilen Feldstärkemessgeräts NBM-550 schon
jetzt ein Höchstmaß an Zukunftssicherheit. 60
Vector Signal
Generator Achieves
Extremely High Pulse
Rates
Rohde & Schwarz introduced
a new realtime control interface
software option for simulated
radar scenarios based on
pulse descriptor word (PDW)
streaming. The radar scenario
simulator streams the PDWs
to the R&S SMW200A vector
signal generator directly via
LAN. 68
Rubriken in diesem Heft:
Steckverbinder mit einstufigem
Verriegelungsmechanismus
Mit SMP Infinity stellt Rosenberger eine innovative
Miniatursteckverbinder-Serie vor, deren Abmessungen
rund 40% kleiner als von Standard-SMA-
Steckverbindern sind. 53
Editorial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Inhalt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Titelstory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Marktübersicht: Module und Zubehör .8
Funkmodule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Bauelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Grundlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Stromversorgung . . . . . . . . . . . . . . . 40
Quarze und Oszillatoren. . . . . . . . . . 47
Praxis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Elektromechanik . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Messtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
RF & Wireless . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Impressum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
hf-praxis 2/2018 5

Titelstory
500-W-GaN-on-Si-Leistungstransistor für
Überwachungssysteme im L-Band
Neue Maßstäbe für
die Leistungsfähigkeit
und Effizienz von GaN-
Bausteinen setzt der
MAGX-101214-500 von
MACOM. Er erzielt
die höchste Effizienz
aller konkurrierenden
Bauelemente.
MACOM Technology
Solutions, Inc.
www.macom.com
Die MACOM Technology Solutions,
Inc. stellte als jüngsten
Neuzugang ihres Portfolios
an GaN-on-Si-Leistungstransistoren
für gepulste L-Band-
Radarsysteme einen Transistor
vor, der für Flughafenüberwachungs-Radarsysteme
(Airport
Surveillance Radar, ASR)
im Frequenzbereich von 1,2
bis 1,4 GHz ausgelegt ist. Mit
einem industrieweit beispiellosen
Wirkungsgrad bei einer
maximalen gepulsten Leistung
von bis zu 500 W dürfte der
MAGX-101214-500 die zu
hohen Preisen angebotenen
GaN-on-SiC-basierten Transistoren
übertreffen und außerdem
die Leistungsfähigkeit,
den Wirkungsgrad und die Leistungsdichte
früherer LDMOSbasierter
Bauelemente weit hinter
sich lassen.
Stark und effizient
Mit seiner Ausgangsleistung von
500 W und seiner Energieeffizienz
von über 70% im gepulsten
Betrieb bei 50 V ermöglicht der
neue MAGX-101214-500 den
Kunden die Aufstockung einer
Vielzahl von ASR-Systemen auf
mehr Leistung. Die in einem
platzsparenden Keramikgehäuse
mit Flansch angebotenen Transistoren
unterstützen passende
Strukturen zur Minimierung der
Schaltungsgröße und helfen bei
der Realisierung robuster und
kompakter Radarsysteme mit
effizienten und vereinfachten
Kühlungs- und Stromversorgungs-Architekturen.
Der MAGX-101214-500
baut auf dem Erfolg des umfassenden
Portfolios an GaN-on-
Si-Leistungstransistoren von
MACOM auf, die ihre praxiserprobte
Zuverlässigkeit unter
rauen Umgebungsbedingungen
unter Beweis gestellt haben. Bisher
wurden bereits mehr als eine
Million GaN-on-Si-Bausteine
von MACOM an Kunden in aller
Welt ausgeliefert.
„Die fortlaufende Ausweitung
des GaN-on-Si-Produktportfolios
von MACOM erlaubt
unseren Kunden die Adressierung
einer ständig breiter werdenden
Palette von RF-Power-
Anforderungen, wobei die
Performance-Profile das von
GaN-on-SiC gebotene Niveau
erreichen und sogar übertreffen
– und dies auf einem bei erhöhten
Produktionszahlen deutlich
niedrigeren Kostenniveau“, sagt
Markus Schäfer, Sales Director
EMEA von MACOM.
„Unsere erwiesene Technologieführerschaft
auf dem GaN-on-
Si-Sektor gehört zusammen mit
unserer jahrzehntelangen Erfahrung
im Bereich der zivilen und
militärischen Radarsysteme zu
den vielen Faktoren, die unsere
Innovationstätigkeit auf diesen
wichtigen Märkten antreiben.
Der neue MAGX-101214-500
belegt dies eindrucksvoll.“ ◄
6 hf-praxis 2/2018

HF- und
Mikrowellentechnik
Schwerpunkt in diesem Heft:
Module und
Zubehör
Ultraflacher µModule-Regler
Mit mehreren Reglern ist somit eine technisch
elegante Aufteilung des Gesamtstrombedarfs
auf verschiedene zusammengehörende
Schaltungsgruppen möglich. Der
LTM4631 enthält interne Überspannungsund
Foldback-Überstrom-Schutzschaltungen.
Er ist bleifrei produziert, RoHS
konform und für den Betriebstemperaturbereich
von -40 bis +125 °C spezifiziert.
■ Analog Devices,
Power by Linear
www.linear.com
Extrem kleiner
GNSS-Empfänger mit
integrierter Antenne
Linear Technology Corporation präsentiert
mit dem neuen Schaltregler LTM4631,
einen 2x10-A- oder 1x20-A-µModule-
Abwärtsregler in einem nur 1,91 mm hohen
LGA-Gehäuse mit einer Grundfläche von
16 x 16 mm. Er kann – dank seiner geringen
Bauhöhe - auf der Leiterplatte unmittelbar
neben der Last, beispielsweise einem
FPGA, platziert werden und den jeweiligen
Kühlkörper mitbenutzen. Das kompakte,
flache Gehäuse ermöglicht es, den LTM4631
auch auf der Rückseite der Leiterplatte zu
montieren. Typische Anwendungsbereiche
CelsiStrip ®
Thermoetikette registriert
Maximalwerte durch
Dauerschwärzung.
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sind Steck-Karten und Mezzanine-Karten in
Embedded-Systemen, Datenspeichersystemen,
Gateway-Controllern und 40-Gbit/sbis
100-Gbit/s-Netzwerken.
Der LTM4631 akzeptiert Eingangsspannungen
von 4,5 V bis 15 V und liefert über
den Temperaturbereich von –40 °C bis
125 °C an zwei Ausgängen einstellbare,
geregelte Spannungen zwischen 0,6 V bis
1,8 V ±1,5%. Da der LTM4631 bereits
über zwei Leistungsausgänge verfügt und
kaskadierbar ist, lässt sich der Strombedarf
problemlos durch verschiedene Schaltungsarten
abdecken.
• 2 x 10 A ist durch getrennten Betrieb der
beiden um 180º phasenversetzt arbeitenden
Ausgänge möglich.
• 1 x 20 A kann der 4631 liefern, wenn
seine beiden 10-A-Ausgänge parallelgeschaltet
werden.
• 1 x 40 A Strombedarf maximal kann
durch Parallelschalten von zwei Reglern
abgedeckt werden. Dabei werden zugleich
die Eingangs- und Ausgangs-Rippleströme
minimiert.
Nur 15,5 x 15,5 x 6,3 mm misst das mit einer
integrierten Antenne ausgestattete GNSS-
Empfängermodul SAM-M8Q von u-blox.
Der extrem kompakte SMT-fähige Receiver-
Baustein erleichtert vor allem Entwicklern
von Embedded-Systemen, die oft nur über
wenig oder keinerlei Erfahrung im HF- und
Antennen-Design verfügen, die Arbeit. Die
Kombination von integrierter Breitbandantenne,
SAW- Filter und rauscharmen Verstärker
gewährleistet auch dann eine stabile
Leistung, wenn störende Hochfrequenzsignale
anderer elektronischer Geräte, beispielsweise
von Mobilfunkmodems, vorhanden
sind. Durch Einsatz der neusten
Multi-GNSS-Empfängertechnologie von
u-blox ist das Modul zudem in der Lage,
gleichzeitig GPS-, Glonass- und Galileo-
Satellitensignale zu empfangen. Muster
des SAM-M8Q stehen ab Lager zur Verfügung.
Weitere Informationen können unter
u-blox@spezial.com angefordert werden.
■ SE Spezial-Electronic GmbH
www.spezial.com
8 hf-praxis 2/2018

Marktübersicht Module und Zubehör ®
WiFi/Bluetooth-Kombimodul
Der schwedische Hersteller H&D Wireless
AB hat mit dem neuen SPB209 accelerate
eines der kleinsten Module entwickelt,
welches WLAN 802.11a/b/ g/n/ac, Bluetooth
4.2 Smart Ready (d.h. Bluetooth Classic und
Bluetooth Smart) als auch NFC auf einem
Modul mit den Abmessungen von 14 x 14
x 2,5 mm unterstützt. Eine etwas größere
Variante (19 x 14 x 2,5 mm) ist mit integrierter
keramischer Antenne verfügbar. Das
Kombimodul mit exzellenter Performance
ist für eine zeitgleiche und unabhängige
Funktion der verschiedenen Technologien
entworfen worden und somit optimal für
industrielle Anwendungen geeignet. Der
erweiterte Temperaturbereich von -40 bis
+85 °C und eine garantierte Langzeitverfügbarkeit
unterstreichen dies zusätzlich.
Das Modul wird über ein 4- oder 8-Bit-
SDIO-Interface an den Host-Prozessor
angebunden. Darüber hinaus sind für das
Bluetooth-Interface auch eine UART- und
eine Schnittstelle mit integrierter Pulsecode-
Modulation (PCM) für die Sprachfunktion
und Audioanwendungen über Bluetooth
verfügbar. Weitere Schnittstellen, wie I 2 C
und GPIO’s, sind ebenfalls vorhanden. Die
1x1-Antennenkonfiguration ermöglicht
PHY-Datenraten bis zu 433 Mbps und Transferraten
bis maximal 3 Mbps via Bluetooth.
Mit einer HF-Ausgangsleistung von bis zu
18 dBm in WiFi 802.11b Mode und 15 dBm
in WiFi 802.11a/g/n Mode sowie mehr als
8 dBm bei Bluetooth-Funktionalität sind die
Funkschnittstellen als äußerst leis tungsfähig
einzustufen. Die Koexistenz von Bluetooth
und WLAN sowie von ISM und LTE wird
auf dem Modul vollumfänglich unterstützt.
Während des WiFi Transmit Modus´ verbraucht
das Modul abhängig von dem
angewendetem Standard zwischen 320
und 489 mA, im Deepsleep Modus sinkt
der Strom auf extrem niedrige 160 µA.
Das Modul unterdrückt durch Lowdrop-
Spannungsregler vor dem RF VCO und
vor dem Quarz des Crystal Oscillators das
Frequency Pushing. Zusätzlich hält ein
interner 32-kHz-Oszillator die Echtzeitunterstützung
im Power Save Mode aufrecht
und ermöglicht das Abschalten der hochfrequenten
Clock.
Die Möglichkeit, die 64- oder 128-Bit-AES-
Hardware-Verschlüsselung zu nutzen sowie
integrierte Sicherheitsmechanismen, wie
64/128-Bit WEP, WPA und WPA2, erhöht
die Datensicherheit. Weiterhin sind Funktionen
wie WPS oder auch WLAN Station
Mode sowie ein WLAN µAccess Point für
Konnektivität von bis zu zehn Clients vorhanden.
Bluetooth wird ebenfalls von der
Firmware unterstützt, genauso wie der neue
Datenübertragungsstandard WiFi Direct.
Die Treiber werden heute für Linux geliefert,
aber auch OS-Plattformen wie Android,
Windows, WinEC7 und andere werden in
Zukunft angeboten.
■ MSC Technologies GmbH
www.msc-technologies.eu
Leistungsstarke
Multiprotokoll-
Einzelchiplösung
Das nRF52832 System-on-Chip handelt ist
eine leistungsstarke Multiprotokoll-Einzelchiplösung
für ULP-Wireless-Anwendungen.
Sie besteht aus einem Nordic-
Funkempfänger, einer ARM Cortex M4F
CPU, 512 kB Flash-Speicher und 64 kB
RAM. Der nRF52832 unterstützt Bluetooth
Low Energy einschließlich der neuen Highspeed-
und Advertising-Erweiterungen, die
mit Bluetooth 5 eingeführt wurden, sowie
ANT und proprietäre 2,4-GHz-Protokollstacks.
Der Baustein bietet außerdem eine
NFC-A-Tag-Schnittstelle, die unter anderem
zur OOB-Kopplung verwendet werden
kann. Das nRF52 DK ist ein Einplatinen-
Entwicklerkit für Bluetooth Low Energy,
ANT und proprietäre 2,4-GHz-Protokolle.
Es verwendet den SoC der nRF52 Serie.
Das Kit ermöglicht die Entwicklung für den
nRF52832 SoC. Das Kit ist mit Arduino
Uno 3 kompatibel.
Es unterstützt die reguläre Nordic-Toolchain-
Software mit Keil, IAR und GCC. Als
Programmier-/Debug-Option kann Segger
J-Link OB in der Standard-Toolchain
verwendet werden. Mit dem Kit erhalten
Anwender Zugriff auf alle I/O und Schnittstellen.
Die LEDs und Tasten sind programmierbar.
Das nRF5 Software Development
Kit (SDK) enthält mehrere Softwarebeispiele
für Bluetooth Low Energy-, ANTund
2,4-GHz-Anwendungen.
■ Nordic Semiconductor ASA
www.nordicsemi.com
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hf-praxis 2/2018 9

Marktübersicht Module und Zubehör
Smartes Bluetooth-
Funkmodul
Kostengünstiges embedded
Sub-1-GHz-Funkmodul
Das neue Blue tooth-Funkmodul arbeitet
nach Bluetooth Smart 4.2 Standard, hat eine
32-Bit-ARM-Cortex-M4 CPU und 512 kB
Flash-Speicher on board und wird von
einem Nordic nRF52832 angetrieben. Das
nur 11 x 8 x 1,8 mm große Modul arbeitet
im Sendemodus mit 5,3 mA @ 0 dBm sehr
stromsparend und liefert bis zu 4 dBm Ausgangsleistung.
Die serielle Datenübertragung
zeichnet sich durch das Smart Serial Profile
aus. Bis zu acht GPIOs sind verfügbar.
Weitere Features:
• Event driven API
• automatisches Power Management
• AES HW Encryption
• Real Timer Clock (RTC), integrierte
Antenne, NFC möglich
■ Amber Wireless GmbH
www.amber-wireless.de
868-MHz-Long range-
Funkmodul
Das Modul WEP-LoP-868A zeichnet sich
durch einen sehr geringen Stromverbrauch
von 5,5 mA bei Empfang und einen sehr
niedrigen Sleep-Strom aus. Das Funkmodul
wird durch das Open-Source-Betriebssystem
Contiki unterstützt. Applikationen können in
einfacher Form im Prozessor und auf dem
Stack integriert werden. Alle verfügbaren
IOs können nach außen geführt werden,
sodass verschiedene Sensoren und Aktoren
leicht anschließbar sind. Das Weptech-
6LoWPAN-Gateway verwendet ebenfalls
das freie Betriebssystem Contiki und kann
als Empfänger für die Übertragung von
Daten zu einem Server verwendet werden.
■ Weptech Elektronik GmbH
www.weptech.de
Modules Allow RF Over Fibre
in a Single System
Bis zu 10 km Reichweite (mit externer
Antenne) sind mit dem neuen Longrange-
Funkmodul für 868 MHz von Amber Wireless
möglich. Das Modul ist verfügbar mit
PCB-Antenne bzw. externem Antennenanschluss
und footprint-kompatibel zur
AMB8x26-Modulfamilie, dabei beträgt der
Stromverbrauch nur 26 mA @14 dBm Ausgangsleistung
(im Sleep Modus nur 0,2 µA).
Weitere Features:
• Flooding-Mesh-Funktion
• Abmessungen: 27 x 17 x 4 mm
• Adressierung: bis zu 65.500 Knoten in
254 Netzen
• TI CC1310, Sub-GHz Transceiver
• 32-Bit ARM Cortex-M3 CPU mit 64 kB
Flash und 20 kB RAM
■ Amber Wireless GmbH
www.amber-wireless.de
Huber+Suhner has combined two of its
core technologies in a series of modules
that allow the use of Radio Frequency over
Fibre Optics in a single system. These RFoF
modules are said to offer best in class conversion
technology and feature frequency
ranges that will satisfy a wide range of applications.
According to Huber+Suhner there
are many benefits to be gained by combining
RF and Fibre in a single solution. Apart
from flexible connectivity options, these
include the fact that distances covered can
be greater than 100 km with less loss and
frequency ranges that extend from 1 MHz
to 20 GHz with a 40 GHz soon to be released.
In addition, no changes are required to
10 hf-praxis 2/2018

Marktübersicht Module und Zubehör
existing RF infrastructures and the system
is secure, lightweight and, by its nature, it
is future proof.
The standard RFoF modules are available in
6 and 12 ports – the 12 port module comes
in a 1HE 19in chassis. All standard modules
are designed for single mode connectivity
and feature QMA and Q-ODC12 connectors.
■ Huber+Suhner Group
www.hubersuhner.co.uk
WiFi-Modul mit Access-Pointund
Infrastructure-Mode
HY-Line Communication erweiterte sein
Portfolio mit dem Panasonic PAN9320.
Das für 2,4-GHz vorgesehene 802.11
b/g/n Stand-alone-WiFi-Modul mit MCU
und Radio SoC kann dank seiner geringen
Abmessungen von 29 x 13,5 x 2,66 mm
leicht in verschiedene Applikationen integriert
werden. Alle Protokolle sind bereits
onboard und werden in der MCU des Moduls
gesteuert. Das WiFi-Modul verfügt über
Software Interfaces, wie Telnet, http, Ajax
und Jason. Daten können im Transparent-
Mode ungefiltert und modifiziert via UART
Interface ausgegeben werden. Der interne
Speicher lässt sich für individuelle Webinhalte,
wie HTML-Seiten oder Imagedaten,
nutzen.
Die gleichzeitige Nutzung von AP- und
Infrastructure-Mode ermöglicht eine Vielzahl
von Anwendungsszenarien. Die Sicherheitsprotokolle
TLS/SSL, https und WiFi
Security (WPA2) entsprechen dem Stand
der Technik und garantieren einen sicheren
Datentransfer. Weitere Informationen unter:
www.hy-line.de/pan/PAN9320/.
■ HY-Line Communication Products
www.hy-line.de
Bluetooth-SiP-Module
ermöglichen Miniaturisierung
im IoT
Die neue Modulserie BGM12x Blue Gecko
von Silicon Labs bietet Lösungen für künftige
Herausforderung im IoT Design. Kleine
und leistungsstarke Komponenten sind zwingend
erforderlich für die Ansprüche des
IoT. Gerade bei Wearables, Ambient-live-
Produkte, Funksensorknoten und Smartwatches
gilt das Prinzip der Miniaturisierung,
und genau da setzt die neue Modulserie an.
Die System-in-Package-Module (SiP) verfügen
über eine integrierte Chip-Antenne
mit einer außergewöhnlichen HF-Leistung
(70% Effektivität) und bieten damit eine
komplette, kostengünstige Connectivity-
Lösung auf kleinstem Platz. Gerade einmal
6,5 x 6,5 mm misst das Gehäuse, und der
PCB-Fußabdruck einschließlich des Antennenspielraums
kann auf 51 mm² minimiert
werden – das schafft Raum für künftige
IoT-Designs.
Die hohe SiP-Integration des Moduls vereinfacht
die Entwicklung des Funksystems, die
Protokollentscheidung und das Antennendesign.
Der ARM-Cortex-M4-Prozessor, eine
High-Output-Bluetooth-Endstufe, die hocheffiziente
Onboard-Antenne in Kombination
mit dem zuverlässigen, sicheren Bluetooth
4.2 Stack und die bewährten Entwicklungswerkzeuge
stehen den Entwicklern zur Verfügung.
Das BGM12x ist bereits vorzertifiziert,
minimiert die Entwicklungskosten und
ermöglicht eine schnelle Markteinführung
mit globalen RF-Zertifizierungen.
■ m2m Germany GmbH
www.m2mgermany.de
WiFi-Ergänzungen für
Mobilfunkmodule
u-blox bietet mit der Serie LILY-W1 Ergänzungen
für Mobilfunkmodule, die sich durch
einen extrem kleinen Formfaktor, eine integriert
Antenne, ein LTE-Filter einen Micro
Access Point für bis zu acht Clients sowie
die neue Betriebsart WiFi direct auszeichnen.
Mehr Informationen unter: www.u-blox.
com/de/product/lily-w1-series.
■ u-blox AG
www.u-blox.com
Fachbücher für die Praxis
Smith-Diagramm
Einführung und Praxisleitfaden
Joachim Müller, 21 x 28 cm, 117 Seiten, zahlreiche, teilweise
farbige Abbildungen, beam-Verlag 2009, ISBN 978-3-88976-
155-2, Art.-Nr.: 118082, 29,80 €
Das Smith-Diagramm ist bis heute das wichtigste Instrument zur
bildlichen Darstellung der Anpassung und zum Verständnis der
Vorgänge in HF-Systemen. In der einschlägigen Fachliteratur
findet man zwar viele Stellen zum Smith-Diagramm, sie erfordern
aber meist erhebliche mathematische Kenntnisse: Eine grundlegende
Einführung sucht man vergeblich. Diese Lücke schließt
dieses Buch als praxisnahe Einführung in den Aufbau und die
Handhabung des Diagramms. Mathematikkenntnisse die zu
einer elektrotechnischen Ausbildung gehören, reichen dabei aus.
Aus dem Inhalt:
Der Weg zum Smith-Diagramm - Komplexe Zahlen - Reflexion
bei Einzelimpulsen und kontinuierlichen Sinussignalen - Reflexionsfaktor
- Rückflussdämpfung, VSWR, Kreisdiagramme;
Reflexionsdiagramm - Schmidt-Buschbeck-Diagramm - Carter-
Diagramm - Praxis mit dem Smith-Diagramm; Kompensation
von Blindanteilen, Ortslinie über Frequenz - Leitung als Transformator,
elektrisch kurze bzw. lange Leitung, S-Parameter
und Smith-Diagramm - Leitwert-Smith-Diagramm - Darstellung
von Leitwerten im Smith-Diagramm, Parallelschaltung von
Bauelementen - Grundelemente unter der Lupe - Ortslinien
von Induktivitäten und Kapazitäten, das Bauelement Leitung –
Stubs - Anpassung mit dem L-Glied - Hilfsmittel für die Arbeit
mit dem Smith-Diagramm - Software - Messtechnik
Unser gesamtes Buchprogramm finden Sie unter www.beam-verlag.de
oder bestellen Sie über info@beam-verlag.de
hf-praxis 2/2018 11
11

Marktübersicht Module und Zubehör
GPS/GLONASS-Modul mit
integrierter Patch-Antenne
m2m Germany präsentiert das neuste
Multi-GNSS Patch Modul Titan X1 von
GlobalTop Technologies. Das Modul
aus der Titan Serie des taiwanesischen
Unternehmens ist laut Hersteller das
modernste und kleinste seiner Art.
Mit gerade einmal 12,5 x 12,5 x 6,8 mm
Größe, ist es ultrakompakt und deckt -
neben GPS und GLONASS - auch BEI-
DOU und GALILEO ab. Das Titan X1
besticht durch einen kleinen Footprint,
ist einfach zu integrieren, verfügt über
flexible Schnittstellen und eine belastbare
und robuste Positions-Performance
mit einer Genauigkeit von < 3 m. Die
eingebettete Antenne bietet eine extrem
hohe Empfangsempfindlichkeit von
-165 dBm, und das bei minimalem
Tracking-Stromverbrauch von 20 mA.
Das voll integrierte Design basiert auf
dem Mediatek Chipsatz MT3333 und
umfasst zahlreiche Komponenten wie
TCXO, RTC Crystal, SMPS, SAW-Filter
und eine zusätzliche LNA. Darüber
hinaus hält das Titan X1 Features bereit,
wie Multi-Interface-Support für UART,
I 2 C und SPI, einen 1PPS-Ausgang mit
einer Präzision von ±10 ns, sowie eine
externe Antennenschnittstelle mit automatischer
Erkennung. Damit muss sich
der User nicht mehr zwischen kompakter
Bauform oder erweiterter Funktion
entscheiden. Kompromisslos reagiert
das Titan X1 auf die Bedürfnisse
des Marktes: ultrakleine Positioniermodule,
welche alle gefragten Schnittstellen
Anforderungen abdecken.
Gerade in Hinblick auf die Entwicklung
von IoT-Geräten, die immer kleiner und
komplexer werden, ist es wichtig, die
Integration eines Positionsmoduls, so
einfach wie möglich zu gestalten. Das
Titan X1 ist eine unschlagbare Wahl
für kompakte IoT-Anwendungen. Es
ist CE und FCC zertifiziert.
■ m2m Germany GmbH
www.m2mgermany.de
Frequenzsynthesizer für
250 MHz bis 16 GHz
Micro Lambda Wireless kündigte einen
neuen, kleineren und kostengünstigeren
Frequenzsynthesizer an, der in ein Single-
Slot-PXI-Chassis passt. Die verfügbaren
Standardmodelle decken die Frequenzbereiche
250 MHz bis 6 GHz, 2 bis 8 GHz, 6
bis 13 GHz und 8 bis 16 GHz ab. Kundendefinierte
Frequenzbereiche innerhalb des
gesamten Frequenzbereichs sind per Sonderbestellung
erhältlich, desgleichen sind
Versionen für den erweiterten Temperaturbereich
von -40 bis +85 °C (Standard:
0 bis 65 °C) lieferbar. Die Gehäuse haben
Abmessungen von nur 2,5 x 2,5 x 0,65 Zoll
und sind mit einem 9-poligen-Molex-Steckverbinder
für alle Eingangsspannungen und
Signale sowie mit einem Standard-USB-
Mini-B-Stecker ausgestattet.
Typische Anwendungsbereiche sind Breitbandempfänger,
automatisierte Prüfsysteme,
Telekommunikations- und Satellitenkommunikationsanlagen,
unbemannte
Luftfahrzeuge (UAV) und Drohnen sowie
vielfältige militärische und kommerzielle
Testanwendungen.
■ Globes Elektronik GmbH & Co. KG,
www.globes.de
Bluetooth-Smart-Modul mit
ultrakleinem Design
HY-Line Communication erweiterte sein
Portfolio mit dem Bluetooth-SiP-Modul
BGM121 Blue Gecko von Silicon Labs. Das
Modul punktet bietet hervorragende HF-
Performance, bis zu 8 dBm Sendeleistung,
ausgezeichnete Lowpower-Eigenschaften,
sehr kleines Design und eine sehr robuste
integrierte Antenne.
Mit gerade mal 6,5 x 6,5 x 1,4 mm Baugröße
ist es optimal für miniaturisierte Anwendungen.
Das BGM121 benötigt minimalen
Bauraum. On Board befindet sich der 32-Bit-
Prozessor ARM Cortex M4 und der gesamte
Bluetooth Low Energy 4.2 Bluetooth Stack.
Das Modul kann daher als Stand-Alone-
Controller mit eigener Applikation oder in
Kombination mit einem Host Controller
genutzt werden. Das nahezu baugleiche SiP-
Modul BGM123 bietet bis zu 3 dBm Sendeleistung.
Weitere Informationen: www.
hy-line.de/silabs/BGM121.
■ HY-Line Communication Products
www.hy-line.de/communication
868-MHz-Mesh-Netzwerk-
Funkmodul
Dieses Produkt von Amber Wireless ist ein
leistungsstarkes Funkmodul für Stern- und
Mesh-Netzwerke. Das OEM-Funkmodul
arbeitet im 868-MHz-Band. Weiterhin zeichnet
es sich aus durch:
• Anschluss für externe Antenne
• Reichweite (LOS) bis 2000 m (je nach
verwendeter Antenne)
• Abmessungen: 27 x 17 x 4 mm
• Sendeleistung bis 14 dBm
• Software-Stack mit umfangreichen Funktionen
• Adressierung: max. 255 Knoten in 255
Netzen
• UART-Schnittstelle zur Kommunikation
Das Produkt ist auch erhältlich als USB-
Funk-Stick AMB8665 und jetzt auch mit
Flooding-MESH-Kommunikation.
Bluetooth 4.2 Smart Module
Das Funkmodul entspricht dem Bluetooth-
Smart-4.2-Standard und beruht auf dem
Halbleiter Nordic nRF52832 sowie einer
32 Bit ARM Cortex-M4 CPU. 512 kB
Flash-Speicher sind vorhanden. Der Strom
beträgt 5,3 mA bei 0 dBm im Sendemodus.
Bis 4 dBm Ausgangsleistung sind trotz der
extrem kleinen Bauform von 11 x 8 x 1,8 mm
möglich. Weitere Kennzeichen:
• serielle Datenübertragung (Smart Serial
Profile)
• bis zu 8 GPIOs verfügbar
12
hf-praxis 2/2018

K N O W - H O W V E R B I N D E T
• Event driven API
• automatisches Power Management
• AES HW Encryption
• Real Timer Clock (RTC)
• integrierte Antenne
• NFC möglich
■ Amber Wireless GmbH
www.amber-wireless.de
Kleine embedded Antenne
für Sat-Navigation
Marktübersicht Module und Zubehör
Outside-Antenne für 2,4 GHz
Die Proant AB angebotene Außenbereichsantenne
für das 2,4-GHz-Band arbeitet einwandfrei
bei Montage auf metallischen als
auch nichtmetallischen Flächen. Sie wird
mit einem 1,13-mm-Kabel geliefert, das
mit einem U.FL- oder MMCX-Connector
ausgestattet ist. Dabei sind verschiedene
Kabellängen möglich. Technische Daten:
Frequenz 2400...2485 MHz, Gewinn maximal
3 dBi, Maße 36 x18 x 16 mm, Montage
mit zwei 3-mm-Schrauben, Anschluss über
MHF (U.FL) an 70 mm langes Kabel, Einsatztemperatur
-40 bis +85 °C.
■ Proant AB
Proant GmbH
www.proant.de
EMV, WÄRME­
ABLEITUNG UND
ABSORPTION
SETZEN SIE AUF
QUALITÄT
Elastomer- und Schaumstoffabsorber
Europäische Produktion
Kurzfristige Verfügbarkeit
Kundenspezifisches Design
oder Plattenware
Antenova, Ltd. stellte mit dem Modell „Beltii“,
eine embedded Antenna mit den Abmessungen
von nur 15,6 x 3,3 x 4,4 mm vor.
Diese ist für alle globalen Public-Satellite-
Konstellationen geeignet. Der Frequenzbereich
ist 1559...1609 MHz, die Effizienz
wird mit 60% angegeben.
Fractus SMT Multiband
Antenna for Mobile and
Wireless Devices
Die Antenne benötigt nur eine geringe
Grundfläche und lässt sich auch in einer
Ecke der Platine anordnen. Beltii arbeitet
mit Satellitensystemen wie GPS, Glonass,
Beidou oder Galileo. Sie wurde auf Basis
von FR4-Material gefertigt, das sich durch
eine optimierte Dielektrizitätskonstante
auszeichnet. Die Performance der Antenne
hängt von der Umgebung ab, in die sie integriert
wurde.
■ Antenova, Ltd.
www.antenova-m2m.com
Outside-Wandantenne für
434 MHz
Neben zahlreichen anderen Antennen für die
Wandmontage bietet Proant AB eine Ausführung
für das 434-MHz-Band zur Montage
auf metallischen als auch nichtmetallischen
Flächen an. Diese Antenne kann entweder
an Kabel RG174 oder RG58 angeschlossen
werden, da sie mit verschiedenen Anschlüssen
– SMA/m, FME/f, MCX – lieferbar
ist. Die Abmessungen betragen 130 x 45 x
27 mm. Der Arbeitstemperaturbereich der
im Freiraum rundstrahlenden Antenne ist
-40 bis +85 °C.
■ Proant GmbH
www.proant.de
Richardson RFPD, Inc. announced the
availability and full design support capabilities
for the latest mXTEND SMT multiband
antenna from Fractus, S.A. The Fractus
mXTEND antenna boosters leverage
Fractus’ Virtual Antenna technology to reduce
design cycle times by replacing timeconsuming,
high-NRE custom antenna
solutions with miniature, standard, off-theshelf
components. Fractus has employed
their fractal geometry design capability in
the development of this family of products,
which offers high efficiency, small size and
competitive pricing. The Fractus mXTEND
family of products has been specifically designed
to provide multiband performance in
wireless/mobile devices, enabling worldwide
coverage by allowing operation in nearly
all communication standards These SMT
multiband antennas operate from 698 to
2690 MHz and are available in four spacesaving
sizes:
FR01-S4-250: 5 x 5 x 5 mm
FR01-S4-232: 10 x 3,2 x 3,2 mm
FR01-S4-224: 12 x 2,4 x 3,0 mm
FR01-S4-220: 24 x 12 x 2 mm
Evaluation boards with multiple port options
are available.
■ Richardson RFPD, Inc.
www.richardsonrfpd.com
hf-praxis 2/2018 13
-EA1 & -EA4
Frequenzbereich ab 1 GHz (EA1)
bzw. 4 GHz (EA4)
Urethan oder Silikon
Temperaturbereich von ­40°C bis 170°C
(Urethanversion bis 120°C)
Standardabmessung 305mm x 305mm
MLA
Multilayer Breitbandabsorber
Frequenzbereich ab 0,8GHz
Reflectivity­Level ­17db oder besser
Temperaturbereich bis 90°C
Standardabmessung 610mm x 610mm
Hohe Straße 3
61231 Bad Nauheim
T +49 (0)6032 9636­0
F +49 (0)6032 9636­49
info@electronic­service.de
www.electronic­service.de
ELECTRONIC
SERVICE GmbH

Marktübersicht Module und Zubehör
Ultra-Low Power Radio Module for IoT Applications
The new RC18x0 Radio Module platform
is a series of compact surface-mounted
ultra-low power RF modules based on
the CC1310 system-on-chip from Texas
Instruments. The modules include a low
power RF transceiver compliant to IEEE
802.15.4g, Wireless M-Bus and many proprietary
protocols. It is ideal for battery
operated sensors in 6LoWPAN networks.
The ultra-low power radio consumes only
5.5 mA in receive mode and 22 mA during
transmission at 14 dBm. The high-performance
radio is complemented with a
powerful ARM Cortex M3 controller with
up to 128 kB of Flash memory and 20 kB
of SRAM. A 4 kB EEPROM, and additional
256 kB Flash is optional. 30 digital
and analogue I/O makes it easy to interface
sensors and actuators in control and
monitoring applications. An advanced low
power sensor co-processor is available
for direct sensor interface. Using the new
module together with the TI-RTOS from
Texas Instruments is a powerful combination
to build any end application. Part of
the TI-RTOS is programmed in ROM, leaving
more Flash memory to the application
firmware. The modules are also supported
by the open source operating system Contiki,
through the CC1310 Contiki port. The
compact surface mount modules, which
measure only 12.7 x 25.4 mm, are delivered
in tape and reel packaging. Samples
and Developments Kits are available now.
■ Radiocrafts AS
www.radiocrafts.com
GPRS/GNSS-Kombimodul
mit Bluetooth 4.0 dual mode
Kombimoduls MC60E auch Evaluierungs-
Boards und TE-A Kits.
■ MSC Technologies GmbH
www.msc-technologies.eu
WiFi und Bluetooth vereint in
einem Funkmodul
Superflache
Multibandantenne für LTE,
WLAN und GNSS
Das GPRS/GNSS-Quad-Band-Kombimodul
MC60E unterstützt Bluetooth 3.0
und Bluetooth 4.0 BLE. Der Baustein ist
Pin-kompatibel zum GSM/GNSS-Kombimodul
MC60 von Quectel und in einem
kompakten Gehäuse mit Abmessungen von
18,7 × 16,0 × 2,1 mm untergebracht. Das
GPRS/GNSS-Kombimodul MC60E basiert
auf der MT2503DV/EB-Plattform, welche
die Chipsätze MT6261 (GSM/GPRS) und
MT3333 (GNSS) von Mediatek vereint. Der
im Modul integrierte Low Noise Amplifier
sorgt - selbst bei schwachen Signalen - für
ausgezeichnete Acquisition- und Tracking-
Eigenschaften. Die Tracking-Empfindlichkeit
von -167 dBm ermöglicht den Einsatz
passiver GNSS-Antennen.
Der Strombedarf des MC60E zeichnet sich
durch besonders niedrigen Peak-, Ruhe-,
und Durchschnittsverbrauch aus. Mit diesen
Features ist das Kombimodul besonders
für Anwendungen geeignet, die eine
energieeffiziente Bluetooth-Funktionalität
benötigen. Darüber hinaus bietet der Baustein
GNSS für die Satellitennavigation und
verfügt über eine Dual SIM Single Standby-
Funktion für das GPRS. Damit eröffnen sich
eine Reihe von M2M-Anwendungen wie
tragbare Geräte, Fahrzeug-, Personen- und
Tier-Tracking-Systeme usw. MSC Technologies
liefert neben Mustern des Quectel-
HY-Line Communication bietet mit dem
PAN9026 von Panasonic ein Dualband-
2,4/5-GHz-802.11-a/b/g/n-WiFi-Funkmodul
mit integriertem Bluetooth BDR/EDR/
LE an. Es wurde speziell für Applikationen
entwickelt, in denen hohe Integrität und
Kosteneffizienz eine wichtige Rolle spielen.
Die gleichzeitige und unabhängige Nutzung
der beiden Funkstandards erlaubt hohe
Datenraten und Low-Power-Operationen.
Das integrierte Power Management, eine
schnelle Dual Core CPU, die Unterstützung
des 802.11i-Security-Standards und
das High-Speed-Dateninterface liefern die
notwendige Performance und Qualität für
Produkte der nächsten Generation. Weitere
Informationen unter www.hy-line.de/panasonic/PAN9026.
■ HY-Line Communication Products
www.hy-line.de
Die neue Multibandantenne für LTE/WLAN/
GNSS von PCTEL zeichnet sich durch ihr
besonders flaches Profil aus. Sie kombiniert
das bewährte High-Rejection-Multi-GNSS
von PCTEL für die präzise Zeit- und Ortserfassung
mit leistungsstarker Datenkonnektivität
auf diversen Wellenbändern. Die
Antenne ist robust und leicht zu installieren,
sodass sie sich für den Einsatz in der Präzisionslandwirtschaft,
für verdeckte Sicherheitsinstallationen
und für das Internet der
Dinge (IoT) im Industriebereich anbietet.
Die neue Antenne von PCTEL ist deshalb
besonders flach, bietet aber trotzdem die
volle Leistung im Multibandbereich. Sie
verfügt über ein sehr flaches und robustes
Gehäuse und unterstützt in Sachen Datenkonnektivität
Multiband LTE MIMO und
Dualband 2,4/5-GHz-WLAN sowie die
Satellitentechnologien GPS, Glonass, Bei-
Dou und Galileo GNSS. Alle GNSS-Elemente
enthalten die patentierte High-Rejection-Technologie
von PCTEL für eine zuverlässige
Satellitenverbindung, auch wenn
LTE- und andere Störsignale vorhanden
sind. Die Antenne wurde unter extremsten
Bedingungen und auf schwerem landwirtschaftlichem
Gerät getestet.
■ PCTEL, Inc.
www.pctel.com
14 hf-praxis 2/2018

Marktübersicht Module und Zubehör
Ultra-kompaktes Multi-Band-
NB-IoT-Modul
Full-featured Bluetooth 5 Module
Quectel hat mit dem BC68 ein neues, extrem
kleines LTE Cat. NB1-Modul vorgestellt.
Mit seinen Maßen von 17,7 × 15,8 × 2,3 mm
entspricht die Größe des BC68 exakt der des
Quectel-GSM-Moduls M66, sodass Anwendungen
für beide Module kompatibel entwickelt
werden können. Der Wechsel von
GSM/GPRS zu NB-IoT ist demzufolge einfach
möglich.Das Modul weist einen extrem
niedrigen Stromverbrauch und eine hohe
Empfindlichkeit auf. Es unterstützt mit B1/
B3/B5/B8/B20/B28 zahlreiche Frequenzbänder.
Dadurch ist das BC68 weltweit in
einer Vielzahl von IoT-Anwendungsgebieten
wie zum Beispiel Smart Metering, Bike
Sharing, Smart Parking, Smart City, Sicherheitstracking,
Umweltüberwachung oder
Smart Home einsetzbar. Mit dem in Kürze
erhältlichen Development-Kit BC68-DVK
lassen sich individuelle Anwendungen direkt
entwickeln und damit die Time-To-Market
minimieren.
Einige technische Kenndaten: SMD-Bauform
17,7 × 15,8 × 2,3 mm, M66-Formfaktor,
Stromverbrauch: Ruhezustand: 6 mA,
PSM: 5 µA; weltweite Einsetzbarkeit durch
Multi-Band-Unterstützung (B1/B3/B5/
B8/B20/B28), Temperaturbereich: -40 bis
85 °C, hohe Empfindlichkeit von 129 dBm,
RoHS-konform.
■ CompoTEK GmbH
www.compotek.de
From ublox comes the launch of its full
Bluetooth 5 compliant NINA-B3 wireless
MCU (microcontroller unit) module.
Featuring Bluetooth low energy long
range connectivity, high data transfer
rates and supporting Bluetooth mesh
and 802.15.4, NINAB3 caters to applications
in smart buildings, smart cities,
and the Industry 4.0, including smart
lighting systems, industrial sensor networks,
asset tracking solutions, and
building automation systems. Based on
Nordic Semiconductor’s nRF52840 chip,
the ublox NINAB3 Bluetooth low energy
module stands out for the attention given
to streamlining product development.
The full Bluetooth 5 NINAB3 module is
available in two flavors. The first variant,
NINAB31, comes pre-flashed with
u-blox’s Connectivity Software, the most
feature-rich and easy-to-use on the market.
For product developers, eliminating the
need for embedded programming means
smoother, hassle-free integration and
accelerated time-to-market. And ublox’s
proprietary secure boot ensures that security
needs are met, even for the most critical
industrial and medical applications.
The second variant, NINAB30, gives
customers a broader scope of application
thanks to Bluetooth mesh and Thread support
as well as access to a whole host of
wired and wireless interfaces. Its powerful
Cortex M4F microcontroller can run
advanced applications right on the module,
reducing external hardware needs and,
ultimately, shrinking end device size and
cutting costs. NINAB3 is available with
a highly sensitive internal antenna specifically
designed for the module’s small
form factor, achieving optimal radio range
performance even in small end product
designs. Pin compatibility with the other
ublox NINA short-range communication
modules limits design effort for product
developers developing multiple device
variants, e.g. featuring only WiFi or Bluetooth
connectivity.
■ u-blox
www.u-blox.com
hf-praxis 2/2018 15

Marktübersicht Module und Zubehör
Smallest LTE Cat M1 Module for 4G LTE Network
Ein speziell für anspruchsvolle industrielle
IoT- und M2M-Anwendungen entu-blox
announced the certification of its
SARA-R404M module for Verizon‘s nationwide
Category M1 (Cat M1) LTE network,
which will support a broad range of
industrial Internet of Things (IoT) applications.
The SARA-R404M module is
the smallest Cat M1 module available
in the market today, measuring just 16 x
26 mm in an LGA form factor that is designed
for easy integration and manufacturing.
The M1 module will consume
significantly less power than comparable
3G or 4G technologies and is optimized
for long battery life of up to 10 years for
some use cases, and offering an extended
temperature range of -40 to +85 °C, reducing
maintenance expenses and the total
cost of device ownership. It also supports
extended coverage in buildings and basement
with a 15 dB coverage enhancement
as compared to GSM. Further, critical
firmware updates can be delivered
via the u-blox uFOTA (firmware over the
air) client server solution, which supports
LWM2M – a light and compact protocol
that is ideal for IoT applications. LTE
Cat M1 is part of the 3GPP Release 13
standard supporting low power wide area
technologies in the licensed spectrum and
specifically supports IoT applications with
low to medium data throughput rates. It
can support applications requiring longer
battery lifetimes, low latency and mobility.
The market potential for this new
technology is extensive and will cover
applications in many areas, such as the
smart home, security systems, industrial
monitoring and control, asset tracking,
telematics, connected health, smart metering,
and smart cities.
■ u-blox
www.u-blox.com
Embedded Global 3G Cellular
Module with Linux-based
Application Processor
Richardson RFPD, Inc. announced the
availability and full design support capabilities
for an embedded cellular module
from Sierra Wireless. The WP8548 is part
of Sierra Wireless’ AirPrime WP Series,
which provides an integrated device-tocloud
architecture enabling IoT developers
to build a Linux-based product on a single
module and seamlessly send valuable user
and product data to the cloud. Offering an
application processor running the open
source Legato platform, GNSS receiver,
and cellular modem with an ultra-low power
domain, WP modules reduce system complexity
and time-to-market. Key features of
the WP8548 include:
• Region: Global
• 3G UMTS/HSPA frequency bands: B1,
B2, B5, B6, B8, B19
• 2G EDGE/GSM/GPRS frequency bands:
850, 900, 1800, 1900 MHz
• Regulatory approvals: CE, FCC, PTCRB,
GCF, IC, JRF/JPA, NCC
• Carrier approval: AT&T
• Location services: GPS, GLONASS,
Galileo
■ Richardson RFPD, Inc.
www.richardsonrfpd.com
Neuartiger GPS-Logger
enthält fünf weitere Sensoren
Aaronia präsentiert einen neuartigen Miniatur-GPS-Logger
mit fünf weiteren Sensoren
und einer extrem hohen Aktualisierungsrate,
die zusätzlich zur GPS-Information
auch eine lückenlose Höhen-, Lage- und
Bewegungs-Information aufzeichnen. Der
GPS-Logger erreicht eine sehr hohe Aktualisierungsrate
von bis zu 35 komplexen
Sensordatensätzen/s. Dies ermöglicht eine
„Echtzeit“-Aufzeichnung/Anzeige der
Ausrichtung, Höhe und Beschleunigung
des Loggers in allen drei Achsen (X, Y,
Z). Die Daten können entweder direkt auf
der integrierten/mitgelieferten µSD-Karte
gespeichert werden (unterstützt werden bis
zu 4 GB) und/oder live via USB-Streaming
übertragen werden. Bei maximaler Datenrate
werden rund 50 MB/Stunde an Daten
produziert (unkomprimiert). Die Datenrate
kann aber variabel an die Bedürfnisse des
Nutzers angepasst werden, um ein geringeres
Datenvolumen zu erhalten bzw. eine
extrem lange Aufzeichnungsdauer auf der
µSD-Karte über Wochen oder sogar Monate
zu erreichen.
Zur Auswertung der aufgezeichneten Daten
liefert Aaronia eine PC-Software mit (Windows,
MAC OS und Linux kompatibel).
Die Software ermöglicht die Liveanzeige
der Sensordaten (USB Streaming) und den
Import der gespeicherten Logfiles auf der
µSD-Karte. Zum umfangreichen Lieferumfang
des GPS-Loggers gehören u.a. ein
Aluminium-Transportkoffer, diverse Adapter
zum Auslesen der µSD-Karte, die PC
Software sowie ein USB-Kabel.
■ Aaronia AG
www.aaronia.de
LTE-Funkmodul für
industrielle IoT- und
M2M-Anwendungen
16 hf-praxis 2/2018

Marktübersicht Module und Zubehör
RF Power Amplifier Module with Field-replaceable Connectors
Richardson RFPD, Inc.
announced the availability
and full design support capabilities
for a new ultra-wideband
power amplifier module
from Analog Devices, Inc. The
HMC-C582 is a GaAs MMIC
pHEMT power amplifier in a
miniature, hermetic module
with replaceable SMA connectors
that operates between 0.01
and 20 GHz. The device typically
provides 24 dB of gain, up
to 36 dBm output IP3, and up
to 26 dBm of output power at
1 dB gain compression. Inputs/
outputs (I/Os) are internally
matched to 50 ohms and are
DC blocked. Integrated voltage
regulators allow flexible
biasing and sequencing control
for robust operation. Excellent
gain flatness across the operating
frequency range makes
the new amplifier module ideal
for electronic warfare (EW),
electronic countermeasures
(ECM), radar, fiber optic, and
test equipment applications.
According to ADI, additional
key features of the HMC-C582
includes: Single 15 V supply,
Gain flatness: ±1.5 dB (@
2...20 GHz), Dimensions: 1.75”
x 1.62” x 0.525”, Packaging:
Hermetic ML-4-1.
■ Richardson RFPD, Inc.
www.richardsonrfpd.com
wickeltes Mobilfunkmodul
mit integriertem u-blox-LTE-
Cat.1-Singlemode-Modem,
komplettem IP-Stack und voller
GNSS-Funktionalität ist bei
SE Spezial-Electronic ab sofort
in Form des Bausteins LARA-
R3121 von u-blox erhältlich.
Bei der Konzeption des LARA-
R3121-Moduls wurde größter
Wert auf End-to-End-Sicherheitsfunktionen,
wie sicheres
Starten, sichere Transport-Layer,
sichere Authentifizierung sowie
sichere Schnittstellen und APIs,
gelegt. Dank der integrierten
FOTA-Funktion sind sogar
sichere Firmware Updates „over
the air“ möglich.
Wie andere Mobilfunkmodule
von u-blox ist das LARA-R3121
zudem Teil des Nested-Design-
Konzept, das eine einfache
Migration und eine zukunftssichere,
nahtlose Skalierbarkeit
über alle Mobilfunktechnologien
hinweg ermöglicht. Der
maximale Datendurchsatz von
10 Mbit/s im Downstream und
5 Mbit/s im Upstream von LTE
Cat.1 ermöglicht auch Videoübertragungen
in guter Qualität.
Das nur 26 x 24 mm große standardisierte
LGA-Gehäuse gestattet
eine einfache automatisierte
Produktion. Da alle wesentlichen
Modem-, Positionierungs- und
Modulkomponenten von u-blox
selbst entwickelt wurden, ist
zudem eine langfristige Produktverfügbarkeit
gewährleistet.
■ SE Spezial-Electronic GmbH
www.spezial.com
Multikanal-Audiofunkmodule
für den
europäischen Markt
Circuit Design Inc. hat die Audiofunkmodule
WA-TX-03S und
WA-RX-03S für das harmonisierte
europäische Audioband
863...865 MHz entwickelt. Wie
bei den Vorgängermodellen WA-
TX-03-R und WA-RX-03-R können
auch bei den neuen Modulen
15 Frequenzkanäle innerhalb des
863...865-MHz-Bands eingestellt
werden. WA-TX-03S und
WA-RX-03S bieten außerdem
den selben Audiofrequenz-Wiedergabebereich.
Dank des auf Kompandertechnik
basierenden Rauschunterdrückungssystems
mit verbessertem
Dynamikbereich (90 dB
und mehr) werden Audiosignale
in hervorragender Tonqualität
übertragen. Durch Konzentration
auf einfache Audio-Übertragungsfunktionen
garantieren die
Module dem Anwender maximale
Flexibilität bei der Entwicklung
von Audiosystemen.
Für die Kommunikation zwischen
den Modulen werden ausschließlich
HF-Kanäle genutzt.
Wenn die Module zum Beispiel
in einem Gruppenführungssystem
integriert sind, können
beliebig viele Empfänger
gleichzeitig verwendet werden,
solange die Kanaleinstellungen
übereinstimmen.
Mit einem Pin kann der Anwender
den Ausgangspegel zwischen
5 und 10 mW umstellen.
Die übrigen Funktionen und das
Pin-Layout von WA-TX-03S
MECA Electronics, lnc.
Equlpment & ol Amerk:a
BESSERE KOMMUNIKATIONS LÖSUNGEN
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und WA-RX-03S sind kompatibel
mit den Vorgängermodellen.
Der einstellbare Mute-Pegel
ermöglicht eine automatische
Stummschaltung in schwieriger
Funkumgebung. Dieser Zustand
wird per LED angezeigt.
■ Circuit Design GmbH
www.circuitdesign.de
hf-praxis 2/2018 17

Funkmodule
Neues Bluetooth-Low-Energy-Modul
über einen energiesparenden
Toshiba BT LE SoC, was einen
sehr geringen Stromverbrauch
ermöglicht: Er beträgt im
Sende- und Empfangsmodus
nur 3,3 mA, im Deep-Sleep-
Modus sogar nur 50 nA. Das
Modul empfiehlt sich deshalb
für Applikationen, bei denen
ein niedriger Stromverbrauch
wesentlich ist, also z.B. für Diagnostik-
und Wartungssysteme,
Sensor anwendungen oder Automotive-Aftermark-Produkte.
Toshiba-Bluetooth-LE-Stack
ist bereits bis zum GATT-Layer
implementiert. Im Vergleich zu
anderen Lösungen verfügt das
Modul über einen 256 kB großen
Flash-Speicher sowie 192-kB-
RAM, wobei 83 kB dediziert
für Benutzeranwendungen zur
freien Verfügung stehen. Gerade
im Stand-Alone-Modus kann
damit auf einen externen Prozessor
verzichtet werden, was mit
Platz- und Kosteneinsparungen
einhergeht.
Endrich Bauelemente
Vertriebs GmbH
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Die Firma Endrich ergänzt ihr
Wireless-Produktprogramm
mit dem Bluetooth Low Energy
v4.2 Modul PAN1760A von
Panasonic. Das Modul verfügt
Das nur 15,6 x 8,7 mm kleine
SMD-Modul mit integrierter BT-
Antenne enthält alle Features von
BT LE v4.2 und verfügt sogar
bereits über die Mandatory Features
von BT LE v5.0, wodurch
z.B. Mesh-Netzwerklösungen,
erweiterte Sicherheitsfeatures
oder die Möglichkeit der Cloud-
Anbindung gegeben sind.Der
Durch den gleichen Formfaktor
und die gleiche Pinbelegung
ist PAN1760A kompatibel
zu Vorgängerversionen
wie PAN1760, PAN1761 und
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Aus dem Inhalt:
• Verbindung zum Messobjekt über passive und
aktive Messköpfe
• Das Vertikalsystem – Frontend und Analog-
Digital-Converter
• Das Horizontalsystem – Sampling und Akquisition
• Trigger-System
• Frequenzanalyse-Funktion – FFT
Digitale Oszilloskope
Der Weg zum professionellen Messen
Digitale Oszilloskope
Der Weg zum professionellen Messen
Das Oszilloskop ist eines der wichtigsten Messgeräte, das in allen Bereichen der
Elektronik und darüber hinaus verwendet wird, um Signalverläufe über der Zeitachse
Einige Kernthemen des
Inhalts in Stichworten:
• Passive und aktive
Tastkopf-Konzepte
• Feldsonden, Stromzangen
• Bandbreiten und
Eigen-Anstiegszeiten
• Hintergrund des LF-Abgleichs
• Die „Sünden“ beim Masseanschluss
• Thermisches Rauschen,
Quantisierungsrauschen
• Frontend, ADC, SFDR, SINAD, ENOB
darzustellen. Das um 1930 entwickelte Gerät hat, speziell in den zurückliegenden
• Vertikale Auflösung,
letzten zwei Jahrzehnten, eine rasche Weiterentwicklung vom ursprünglich rein
• analogen Praxis-Demonstationen: zum volldigitalisierten Konzept erfahren. Mit der Digitalisierung konnten Untersuchung
High-Resolution-Modus
von
zusätzliche Funktionen erschlossen werden, was dem Oszilloskop heute den Zugang • Akquisition, Recordlänge
zu seither noch nicht abgedeckten Applikationen eröffnet, es ist dadurch zu einer Dezimation, Aliase,
übergreifenden Plattform geworden. Der Anspruch an das Hintergrundwissen des
Taktsignalen, Demonstration Aliasing, Einfluss
der Tastkopfimpedanz
Anwenders ist allerding auch deutlich gewachsen. Dieses Buch ebnet praxisnah den • effektive Samplingrate, ETS-Modus
Weg zum professionellen Messen.
• Rekonstruktion, Waveformzyklus,
Das digitale Oszilloskop arbeitet unter völlig anderen Rahmenbedingungen, als das Blindzeit
vergleichsweise einfachere, analoge Konzept. Durch die Analog-Digital-Wandlung
entstehen Effekte, die aus Sicht des analogen Oszilloskops völlig unbekannt sind. • Digitaler Trigger, Pre-Trigger, Runt,
Beispiele hierzu sind Aliasing oder die Blindzeit. Beim Aliasing treten Geistersignale Window
• auf, Einstellungen die im ursprünglichen realen Signalverlauf der nicht vorhanden Dezimation, sind. Durch Blindzeiten
• FFT, Rekonstruktion,
Interpolation
Fensterung, Leckeffekt, RBW,
können relevante Signalereignisse unerkannt bleiben. Um diese und weitere Effekte
zu beherrschen und deren Auswirkungen möglichst gering zu halten, sind für den Gating
erfolgreichen Einsatz von digitalen Oszilloskopen entsprechende Kenntnisse ihres • EMV-Pre-Compliance, Harmonische
internen Funktionsprinzips essentiell.
• Falschfarbendarstellung,
Der inhaltliche Schwerpunkt diese Buches, die Darstellung von Praxis-Demonstrationen,
erfolgen anhand eines High-End-Oszilloskops, womit auch Auswirkungen in Spektrogramm
• Grenzbereichen Die „Sünden“ aufgezeigt werden können. Liegen beim Leser Masseanschluss
Anwendungssituationen • CAN-Bus, OSI-Schicht 1 und 2,
vor, die geringeren Anforderungen entsprechen, können die vorgeschlagenen Serial-Pattern,
Versuchsparameter selbst auf ein entsprechend reduziertes Maß angepasst werden.
• Für EMV-Messung die Umsetzung der vorgeschlagenen Praxis-Demonstrationen an einem ist der Regel Schaltnetzteil
das • MSO, asynchrones Sampling,
eigene vorhandene Gerät und ein Laborgenerator ausreichend.
Bustakt
• beam-Verlag Messung 2017 der Kanalleistung
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Weitere Themen für die praktischen Anwendungs-Demos
sind u.a.: Abgleich passiver Tastköpfe,
Demonstration der Blindzeit, Demonstration
FFT, Ratgeber Spektrumdarstellung, Dezimation,
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Digitale Oszilloskope Joachim Müller beam-Verlag
Joachim Müller
Digitale Oszilloskope
Der Weg zum professionellen Messen
beam-Verlag
Im Anhang des Werks findet sich eine umfassende
Zusammenstellung der verwendeten
Formeln und Diagramme.
18 hf-praxis 2/2018

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Rubriken Bauelemente
Ein passiver High-Performance-Mikrowellenmischer
Der LTC5553 von
Linear Technologies
ist ein Doppelbalance-
High-Performance-
Mischer, welcher
sich sowohl zum
Hoch- als auch zum
Herabmischen eignet.
Das im letzten Jahr auf
den Markt gekommene
Bauelement eignet
sich gut dazu, zu
verdeutlichen, dass
auch bei den passiven
Komponenten die
technische Entwicklung
nicht stehen geblieben
ist und wie sie sich
heute darstellt.
So wurde der im LTC5553
integrierte HF-Balun daraufhin
optimiert, den Frequenzbereich
von 3 bis 20 GHz abdecken zu
können. Auch der integrierte
ZF-Balun bietet einen weiten
Frequenzbereich, nämlich
500 MHz bis 9 GHz; hier gibt
es ebenfalls einen symmetrischen
50-Ohm-Anschluss. Das
Bauteil enthält weiterhin einen
integrierten Verstärker für den
lokalen Oszillator. Dieser wiederum
ist für Frequenzen zwischen
1 und 20 GHz optimiert,
wobei eine Ansteuerleistung um
0 dBm genügt. Der LTC5553
zeichnet sich durch einen besonders
hohen IIP3 (Input-Interceptpunkt
dritter Ordnung) und eine
hohe mögliche Eingangsleistung
(P1dB) aus sowie durch geringes
Übersprechen (Leckage) und
hohe Isolation zwischen den
Ports. Der RF Port Return Loss
ist >9 dB, der LO Input Return
Loss >10 dB. Insgesamt findet
sich hier eine hohe Integrationsdichte
in einem kleinen Gehäuse.
Näher betrachtet
Der LTC5553 besteht aus dem
hochlinearen Doppelbalance-
Mischerkern, dem LO-Pufferverstärker
und Vorspannungs-/
Enable-Beschaltungen. Bild 1
skizziert den internen Aufbau.
Folgende Features des Bausteins
sind besonders interessant:
• Betriebsspannung: 3,3 V
• Stromaufnahme: typ. 132 mA
• IIP3: 24,3 dBm bei 10 GHz
bzw. 21,5 dBm bei 17 GHz
• Mischdämpfung (Conversion
Loss): 9 dB bei 10 GHz
• Input P1dB: 16 dBm bei
10 GHz
• LO/RF Leakage: besser als
-25 dBm
• Abmessungen: 3 × 2 mm
(zwölfpoliges QFN-Gehäuse)
Damit ergeben sich vielfältige
Anwendungsmöglichkeiten, wie:
• breitbandige 5G-Zugänge
• Mikrowellen-Transceiver
• Drahtlos-Backhaul
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Bild 1: Vereinfachter interner Aufbau des LTC5553
20 hf-praxis 2/2018

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Bauelemente
Bild 2: LTC5553 als Up- und Downconverter in einem Transceiver
Bild 3: Mischdämpfung und IIP3 über der RF
• Punkt-zu-Punkt-Mikrowellenverbindungen
• Phased-Array-Antennen
• Radar in C-, X- und Ku-Band
• Messgeräte, Test-Equipment
• Satelliten-Modems
Bild 2 bringt eine typische
Applikationsstruktur mit zwei
LTC5553 für einen Transceiver
mit stark verschiedener Sendeund
Empfangsfrequenz.
Up & Down
Nutzt man den LTC5553 als
Upconverter, so stellt der IF-
Anschluss den Eingang und
der RF-Anschluss den Ausgang
dar. Für den Betrieb als
Aufwärtsmischer mit einer ZF
Bild 4: Mischdämpfung und IIP3 über der IF
von 1890 MHz erhält man folgende
Werte:
• Conversion Loss beim RF
Output von 4 (17) GHz: typ.
8,3 (11,5) dB
• SSB-Rauschmaß beim RF
Output von 10 (15,7)GHz:
typ. 10,1 (12,1) dB
• LO/RF Output Leakage bei
1...20 LO-Frequenz: max.
-25 dBm
• LO/IF Input Leakage
bei 1...20 GHz, LO-Frequenz:
max. -26 dBm
• IF/LO Isolation bei 0,5...
9 GHz ZF: min. 50 dB
• IF/RF Isolation bei 0,5...9 GHz
ZF: min. 40 dB
• 1-dB-Kompression für RF
Output = 10 GHz: typ 14,8
dBm
Nutzt man den Baustein als
Downconverter, dann ist der
RF-Anschluss der Eingang und
der IF-Anschluss der Ausgang.
Welche Parameter sind von einen
Abwärtsmischer zu erwarten?
Das Datenblatt nennt für eine
ZF von 1890 MHz u.a. folgende
Daten:
• Conversion Loss beim RF
Input von 4 (17) GHz: typ.
8,2 (11,6) dB
• SSB-Rauschmaß beim RF
Input von 10 (15,7) GHz: typ.
10,9 (12,8) dB
Für eine faire Bewertung ist hier
natürlich die Mischdämpfung zu
subtrahieren.
• LO/RF Leakage bei 1...20
GHz LO-Frequenz: max.
-23 dBm
Bild 5: Eingangs-P1dB-Punkt über der RF
• LO/IF Leakage bei 1...20 GHz
LO-Frequenz: max. -13 dBm
• RF/LO Isolation bei 3...20
GHz HF: min. 40 dB
• RF Input/IF Output Isolation
bei 3...20 GHz HF: min. 32 dB
• 1-dB-Kompression für RF
Input = 10 GHz: typ. 16 dBm
Der LTC5553 funktioniert im
Temperaturbereich -40 bis
+105 °C für das Gehäuse. Sein
Wärmewiderstand wird mit 25
K/W angegeben.
Vorteile und wichtige
Kennlinien
Passive Mischer erreichen generell
eine bessere Performance
bei besonders hohen Frequenzen
als aktive Mischer. Ein Doppelbalance-Mischer
hat normalerweise
zwei Differenzeingänge.
Der LTC5553 hat jedoch überhaupt
keinen solchen Eingang.
Das kommt daher, weil die
Symmetrierung intern schon
vorgenommen wurde (Baluns).
Das ist wichtig, weil einer der
typischen Nachteile von Doppelbalance-Mischern
darin besteht,
externe Transformatoren für
einen Betrieb in unsymmetrischer
Umgebung zu benötigen.
Weiter von Vorteil: Der integrierte
LO-Puffer reduziert die
externe Beschaltung und lässt
auf ein LO-Signal von 10 bis 17
dBm verzichten. Auf zweistel-
22 hf-praxis 2/2018

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© 2017 Microchip Technology Inc. Alle Rechte vorbehalten. DS70005341A. MEC2198Ger12/17

Bauelemente
Bild 6: Streuverlust LO-Signal
ligen GHz-Frequenzen wäre so
ein Signal eine potentielle Quelle
von LO-Störstrahlung, sodass
möglicherweise mehr externe
Filter erforderlich wären.
Der Baustein lässt sich in den
Shutdown-Zustand versetzen.
Dann nimmt er weniger
als ein Promille des normalen
Stroms aus (100 μA maximal
im Standby). Die Umschaltung
erfolgt in höchstens 200 ns,
sodass Time-Division Duplex
(TDD) oder Burst Mode unterstützt
werden, wichtig bei
Anwendungen in Sendern und
Empfängern.
Bild 3 zeigt den Verlauf von
Mischdämpfung und IIP3 über
der HF im Bereich 3 bis 21 GHz
unter bestimmten Bedingungen.
Weitere Diagramme für andere
Bedingungen finden sich im
Datenblatt.
Bild 4 zeigt den Verlauf von
Mischdämpfung und IIP3 über
der IF im Bereich 0,5 bis 10 GHz
unter bestimmten Bedingungen.
Weitere entsprechende Diagramme
bringt das Datenblatt. Die
Bilder 5, 6 und 7 informieren über
das Frequenzverhalten des Eingangs-1-dB-Kompressionspunkts,
des Streuverlusts (Leckage) des
Bild 7: Zur Isolation RF/LO und RF/IF
Signals vom lokalen Oszillator
und über die RF Isolation.
Applikationshinweise
Alle Anschlüsse haben 50 Ohm
Impedanz. Die Grundbeschaltung
zeigt Bild 8. Es gibt ein
Entwicklungs-Board (Bild 9).
Der RF Port weist einen DC-
Widerstand um 2,5 Ohm auf.
Führt die Quelle Gleichspannung,
ist ein Koppelkondensator
erforderlich. Ein 0,15-pF-Shunt-
Kondensator, 1,4 mm entfernt
vom RF Pin, kann die Anpassung
im Frequenzbereich 13...15 GHz
verbessern. Eine LO-Leistung
zwischen -6 dBm und 6 dBm
ist Voraussetzung für eine gute
HF-mäßige Anpassung.
Der LO-Eingang führt nach
Symmetrierung zu einem symmetrischen
Highspeed-Begrenzerverstärker.
An diesem Pin steht
eine Gleichspannung von etwa
1,6 V an. Daher ist ein Koppelkondensator
unverzichtbar.
Mithilfe externer Anpassmaßnahmen
lässt sich die Performance
außerhalb des Nennfrequenzbereichs
von 1...20 GHz
verbessern. Der nominelle LO-
Eingangspegel ist 0 dBm, jedoch
arbeitet der Verstärker exzellent
auch bei Abweichungen
von ±6 dB.
Der IF Port führt wie der RF Port
auf eine einfache geerdete Wicklung.
Deren DC-Widerstand
beträgt jedoch etwa 6,2 Ohm.
Ein Koppelkondensator ist einzusetzen,
wenn hier eine Quelle
angeschlossen wird, die Gleichspannung
führt.
Der LTC5553 ist einsatzfähig
in 5G-Kommunikationssystemen
(Fronthauls & Backhauls,
also Basisstationen). Seine hohe
Linearität äußert sich in einem
IIP3 von 23,9 dBm bei 14 GHz
bzw. 21,5 dBm bei 17 GHz.
Hintergrund-Infos
Abschließend einige Grundlagen:
Mischung, Multiplikation
und AM-Modulation sind
prinzipiell gleiche Vorgänge.
Allein bei der Mischung ist
dabei jedoch die Erzeugung einer
neuen Frequenz primäres Ziel.
Die fundamentale Mischergleichung
lautet:
ZF = |OF ± HF|
ZF ... Zwischenfrequenz
(engl. IF)
OF ... Oszillatorfrequenz
(engl. LO, Local Oscillator)
HF ... Hochfrequenz
(Signalfrequenz, engl. RF)
Demnach entstehen bei einem
Mischprozess zwei Zwischenfrequenzen:
ZF 1 = |OF - HF|
ZF 2 = OF + HF
Man nennt sie Differenzfrequenz
(ZF 1 ) und Summenfrequenz
(ZF 2 ). Die Betragsstriche haben
für den Fall OF < HF Bedeutung,
OF 2 OF 3 OF 4 OF 5 OF
HF ± ± ± ± ±
2 HF ± ± ± ± ±
3 HF ± ± ± ± ±
4 HF ± ± ± ± ±
5 HF ± ± ± ± ±
Bild 8: Minimal erforderliche Außenbeschaltung, s. Text
Tabelle 1: Unsymmetrische Mischer unterdrücken Oberwellen-
Mischprodukte grundsätzlich nicht
24 hf-praxis 2/2018

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Bauelemente
Bild 9: Das Evaluation Board für den LTC5553
in dem das Ergebnis sonst negativ
wäre. In aller Regel wird nur
ein Ausgangssignal gewünscht.
Daher folgen auf Mischer mehr
oder weniger aufwändige Filter.
Bei Nutzung der Differenzfrequenz,
wie zum Beispiel in
einem Einfachsuper, spricht man
von Herabmischen. Bei Nutzung
der Summenfrequenz, wie zum
Beispiel in einem Sender, spricht
man von Hochmischen.
Die Bildung zweier Zwischenfrequenzen
bedeutet aber auch,
dass je zwei verschiedene
Signalfrequenzen ein und die
selbe ZF erzeugen, einmal durch
Summen- und einmal durch Differenzbildung:
HF 1 = OF + ZF 1
HF 2 = OF - ZF 1
bzw.
HF 3 = OF + ZF 2
HF 4 = OF - ZF 2
Die unerwünschte der beiden
heißt Spiegelfrequenz. Sie
könnte bei Empfängern stören.
Daher findet man in jedem
Superhetempfänger-Eingang ein
Filter, das diese Frequenz sperrt.
Während das LO-Signal möglichst
rein sein sollte, ist das
RF-Signal oft ein Spektrum, wie
beispielsweise ein Sprachseitenband.
Für die Mischung ergibt
sich hieraus kein grundlegendes
Problem. Die Breite und die
Spektralverteilung des Bandes
bleiben durch die Mischung prinzipiell
unbeeinflusst, der Informationsinhalt
bleibt also unangetastet.
Hierin unterscheidet
sich die Mischung z.B. von der
Frequenzvervielfachung.
Beim Mischen kann jedoch ein
Spektrum invertiert werden. Für
den Schaltungsentwickler stellt
sich die Frage, wann das der Fall
ist. Die Antwort ist ganz einfach:
Ein Seitenband wird beim
Mischen immer dann invertiert,
wenn die Oszillatorfrequenz die
höchste benötigte Frequenz ist.
(Dabei liegt die ungenutzte ZF
über der Oszillatorfrequenz.)
Man unterschiedet prinzipiell
unsymmetrische, symmetrische
und doppelt symmetrische
Mischer. Beim Aufbau
mit Dioden benötigt man eine,
zwei bzw. vier Stück. Beim
unsymmetrischen Mischer (Single-Ended
Mixer, Unbalanced
Mixer) erscheinen neben Summen-
und Differenzsignal auch
HF- und LO-Signal am Ausgang.
Auch gegenüber Mischprodukten
der Art
|m OF ± n HF|
m, n ... ganze Zahlen
ist kein besonderer Unterdrückungsmechanismus
vorhanden.
Wie Tabelle 1 zeigt, ergibt sich
infolge dieser uneingeschränkt
möglichen Oberwellenmischung
ein dichtes Ausgangsspektrum.
Je weniger sinusförmig das
LO-Signal, um so größer sind
diese Leistungen. Durch einen
symmetrischen Mischeraufbau
erreicht man eine bessere
Unterdrückung unerwünschter
Ausgangsfrequenzen. Solche
Mischer können einfach, doppelt
und dreifach symmetrisch
aufgebaut sein. Beim einfach
symmetrischen Mischer, meist
nur symmetrischer Mischer
(Balanced Mixer) genannt, wird
das LO-Signal unterdrückt, und
es löschen sich Oberwellen-
Mischprodukte der Art
|m OF ± n HF|
m ... ganze Zahlen
n ... gerade, ganze Zahlen
bei perfekter Symmetrie völlig
aus. Tabelle 2 zeigt die möglichen
Kombinationen. Beim
doppelt symmetrischen Mischer
(Double-Balanced Mixer, DBM)
werden HF- und LO-Signal
unterdrückt, und es löschen sich
zudem Oberwellen-Mischprodukte
der Art
|m OF ± n HF|
m, n ... gerade, ganze Zahlen
bei perfekter Symmetrie völlig
aus. Dies demonstriert schließlich
Tabelle 3.
FS
Quellen
Analog Devices: Datenblatt
LTC5553, 3 GHz to 20 GHz
Microwave Mixer
High-Frequency Upconversion
and Downconversion:
A New RF Mixer from Linear
Technology, June 27,
2017, Robert Keim
5G needs more bandwidth:
LTC5553 mixer helps
designers find it, May 23,
2017, Steve Taranovich
OF 2 OF 3 OF 4 OF 5 OF
HF ± ± ± ± ±
2 HF 0 0 0 0 0
3 HF ± ± ± ± ±
4 HF 0 0 0 0 0
5 HF ± ± ± ± ±
Tabelle 2: Oberwellen-Mischprodukte einfacher symmetrischer
Mischer
OF 2 OF 3 OF 4 OF 5 OF
HF ± 0 ± 0 ±
2 HF 0 0 0 0 0
3 HF ± 0 ± 0 ±
4 HF 0 0 0 0 0
5 HF ± 0 ± 0 ±
Tabelle 3: Oberwellen-Mischprodukte doppelt-symmetrischer
Mischer wie LTC5553
26 hf-praxis 2/2018

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für Breitbandsysteme in Wehr- und Messtechnik sowie in allen Zellularfunkbereichen
- einschließlich LTE - sowie für WiFi. Diese Modelle haben ein konsistentes Verhalten
WiFi. These models deliver consistent performance across the whole range, so you can
im gesamten Einsatzbereich, sodass Anwender die Anzahl der Komponenten auf ihrer
reduce component counts on your bill of materials by using one part instead of
Materialrechnung reduzieren können, denn sie benötigen jetzt nur noch ein einziges
many! They utilize GaAs IPD technology to achieve industry-leading performance,
Bauteil! Die Splitter/Combiner verwenden GaAs-IPD-Technologie um industrieführende
high power handling capability and efficient heat dissipation in a tiny device size,
Performance, hohe Leistungs-Belastbarkeit und effiziente Wärmeabführung in einem
giving you a new level of capability and the flexibility to use them almost
kleinen Gehäuse zur Verfügung zu stellen. Das eröffnet dem Anwender ein neues
anywhere on your PCB! They’re available off the shelf, so place your order on
Leistungsniveau und bietet ihm die Flexibilität, diese Bauteile fast überall auf seiner
Platine
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anordnen
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zu können.
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Die Splitter/Combiner
them in hand as soon
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• Typen Series für coverage 0,5 bis 26,5 from GHz 0.5 to 26.5 GHz
• mögliche Power handling Leistungen up bis to 2,5 2.5WW
• Einfügedämpfung Insertion loss, 1.1 typisch dB typ. 1,1 dB
• Isolation Isolation, typisch 20 dB 20 typ. dB
• geringe Low phase Phasen- and und amplitude Amplituden-Unsymmetrie
unbalance
• DC-Pass passing bis zu up 1,2 to A1.2A
EP2K-Series, 4x 4x1mm
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Mini-Circuits ®
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Bauelemente
Aktiver Gleichrichter-Controller mit
Eingangsspannungs-Verpolungsschutz
Analog Devices
präsentierte den
Power-by-Linear-
Baustein LT8672, einen
aktiven Gleichrichter-
Controller, der
gegen verpolte
Eingangsspannungen
bis -40 V geschützt ist.
Analog Devices,
Power by Linear
www.linear.com
Sein Eingangsspannungsbereich
von 3 bis 42 V ist ideal
geeignet für Automobilanwendungen,
die mit Kaltstart- und
Stop-Start-Situationen zurechtkommen
müssen, bei denen Eingangsspannungen
bis hinab zu
3 V und durch Lastabwurf verursachte
Transienten bis 40 V
auftreten können.Der LT8672
treibt einen externen n-Kanal-
MOSFET, und regelt dessen
Source-Drain-Spannungsabfall
auf 20 mV. Dadurch ist die
Verlustleistung im Vergleich zu
einer Schottky-Diode um 90%
geringer, und es erübrigt sich ein
kostspieliger Kühlkörper. Dank
seines ultraschnellen Transientenverhaltens
erfüllt der Controller
die hohen Anforderungen
von Automobil-Anwendungen,
die eine Gleichrichtung von Eingangsspannungswelligkeit
mit
Dreistufiger HF-Leistungsverstärker-IC mit hohem Wirkungsgrad
Einen besonders leistungsstarken dreistufigen
HF-Leistungsverstärker-IC für
Funk-Anwendungen im VHF- und unteren
UHF-Bereich führt SE Spezial-Electronic
ab sofort mit dem Baustein CMX902 von
CML Microcircuits im Programm. Das für
einen weiten Frequenzbereich von 130 bis
700 MHz ausgelegte neuste Mitglied der
RF-Building-Block-Produktlinie zeichnet
sich unter anderem durch einen hohen
Leistungswirkungsgrad (PGE) von bis zu
60% im VHF-Bereich aus. Dadurch lassen
sich batteriebetriebene Applikationen mit
geringer Betriebsspannung künftig noch
einfacher realisieren.
Bei einer Ausgangsleistung von 1 bis 2,8
W kommt der Baustein auf eine Leistungsverstärkung
von bis zu 40 dB. Die
erste und die zweite Stufe des Verstärkers
arbeiten im Klasse-A- bzw. Klasse-
AB-Betrieb, während die dritte Stufe
zur Maximierung des Wirkungsgrads als
Klasse-C-Verstärker ausgelegt ist. Die mit
externen Bauelementen realisierte Anpassungsschaltung
für Eingang und Ausgang
lässt sich gezielt abstimmen, um bei der
gewünschten Betriebsfrequenz ein Maximum
an Leistung und Effizienz zu erzielen.
Der in einem nur 5 x 5 mm großen WQFN-
Gehäuse mit 28 Pins und geringem thermischen
Widerstand angebotene HF-Leistungsverstärker-IB
CMX902 ist optimal für
kompakte Low-Power-Applikationen, wie
Datenmodule oder Funk-Anwendungen
in Systemen für das Industrial Internet of
Things (IIoT) geeignet.
■ SE Spezial-Electronic GmbH
www.spezial.com
28 hf-praxis 2/2018

Bauelemente
Frequenzen bis 100 kHz erfordern.
Durch seinen sehr geringen
Stromverbrauch von nur 20 µA
im Normalbetrieb und 3,5 µA im
Shutdown-Modus eignet sich der
Controller optimal für Systeme,
die ständig in Betrieb sein müssen.
Die Kombination aus dem
MSOP-10-Gehäuse und einem
externen MOSFET ergibt eine
kompakte Lösung.
Durch seine niedrige Mindesteingangsspannung
von nur 3 V
und den geringen Spannungsabfall
von nur 20 mV senkt der
LT8672 die Mindestspannungsanforderungen
beim Kaltstart
oder im Stop-Start-Betrieb und
ermöglicht dadurch einfachere
und effizientere Schaltungen. Bei
einem Ausfall oder Kurzschluss
der Spannungsquelle schaltet der
Controller extrem schnell ab und
minimiert dadurch Rückstrom-
Transienten. Ein Power-good-
Signal zeigt an, wann der externe
MOSFET bereit ist, Laststrom
zu führen.
Der LT8672EMS besitzt ein
MSOP-10-Gehäuse. Die für industrielle
Anwendungen vorgesehene
Version LT8672IMS ist
für den Sperrschicht-Temperaturbereich
von -40 bis +125 °C
spezifiziert und wird über diesen
Temperaturbereich getestet.
Die Hochtemperaturversion
LT8672HMS ist für den Sperrschicht-Temperaturbereich
von
-40 bis +150 °C spezifiziert und
wird über diesen Temperaturbereich
getestet.
Weitere
Leistungsmerkmale:
• Ruhestrom im Normalbetrieb:
20 µA
• Verbesserungen gegenüber
einer Schottky-Diode: Reduktion
der Verlustleistung um
>90% und nur 20 mV Spannungsabfall
• ultraschnelles Transienten-
Verhalten: Gleichrichtung von
6 V P-P bis 50 kHz, von 2 V
P-P bis 100 kHz
• niedriger Shutdown-Strom:
3,5 µA
• präzise 1,21-V-Schwellenspannung
für Enable-Eingang
• kompaktes zehnpoliges
MSOP-Gehäuse ◄
Abwärtswandelnder synchroner 36-V-/1,6-A-
Zweikanal-LED-Teiber mit I²C-Dimm-Steuerung
Analog Devices präsentierte
den Power-by-Linear-Baustein
LT3964, einen verlustleistungsarmen,
zweikanaligen,
synchronen, abwärtswandelnden
36-V-LED-Treiber
mit internen 40-V-/1,6-A-Leistungsschaltern
und einem I²C-
Interface, welches die Steuerung
der LED-Dimmung vereinfacht.
Der LT3964 arbeitet in einem
weiten Eingangsspannungsbereich
von 4 bis 36 V und
enthält zwei unabhängig
gesteuerte LED-Treiber, die
mit bis zu 2 MHz Schaltfrequenz
arbeiten, was in einer
hoch integrierten, kompakten
Lösung mit kleinen externen
Komponenten resultiert.
Der LT3964 hat eine Current-
Mode-Regelung bei fester
Schaltfrequenz und arbeitet
als Quelle mit konstantem
Strom und konstanter Spannung
mit exakter Stromregelung,
um eine optimale LED-
Beleuchtung für Anwendungen
im Automobil, der Industrie
und für die Beleuchtung in
der Architektur zu realisieren.
Der Synchronbetrieb
resultiert in Wirkungsgraden
von über 94% bei voller Last
auf beiden Kanälen. Die I²C-
Schnittstelle mit 400 kHz vereinfacht
die digitale PWM-
Dimmung wesentlich. Dazu
ist kein PWM-Signal vom
Mikrocontroller zum LED-
Treiber nötig; stattdessen werden
interne Register mit dem
gewünschten Tastverhältnis
der Dimmung programmiert,
das mit dem internen Takt synchronisiert
wird. Dies ergibt
Dimm-Verhältnisse von bis zu
8192:1 und eliminiert Schwebungsfrequenzen,
die entstehen,
wenn das PWM-Signal
und der interne Oszillator nicht
synchronisiert sind. Alternativ
dazu setzt, beim analogen
Dimmen, ein über I²C einstellbarer
8-Bit-Skalenfaktor das
Steuerungsverhältnis von der
Spannung zum LED-Strom,
was eine bessere Kontrolle
über die analogen Dimm-Einstellungen
erlaubt. Externe
PWM-Verhältnisse von 1000:1
und analoge Dimmverhältnisse
von 10:1 werden ebenfalls
geboten.
Die Schaltfrequenz des LT3964
ist von 200 kHz bis 2 MHz programmierbar
und lässt sich
mit einem externen Signal
synchronisieren. Schutzfunktionen
für den LED-
Treiber schließen die Erkennung
einer unterbrochenen
LED und kurz geschlossenen
LED sowie LED-Überstrom
und -Unterspannung mit ein,
wobei die Fehler alle über das
I²C-Interface ausgegeben werden
können. Die thermische
Abschaltfunktion stellt einen
zusätzlichen Schutz dar.
Der LT3964EUHE ist in einem
thermisch verbesserten QFN-
Gehäuse mit 36 Anschlüssen
und 5 x 6 mm Kantenlänge verfügbar.
Der Baustein ist in drei
Betriebstemperaturbereichen
erhältlich, wobei der erweiterte
bzw. industrielle Temperaturbereich
mit Sperrschichttemperaturen
von -40 bis +125 °C
arbeiten, der Hochtemperaturbereich
von -40 bis +150 °C.
Weitere Leistungsmerkmale:
• I²C-Schnittstelle zum Programmieren
der Dimmung
& Anzeigen von Fehlern
• Echtfarben-Dimmverhältnis
über I²C von 8192:1
• bis zu 2 MHz Schaltfrequenz
■ Analog Devices,
Power by Linear
www.linear.com
hf-praxis 2/2018 29

Bauelemente
Rauscharmer LNA
für 0,5 bis 15 GHz
Der ZX60-153LN+ von Mini-Circuits ist
ein koaxialer Low-Noise Amplifier (LNA),
welcher ein exzellentes Breitband-Rauschmaß
mit hoher Verstärkung kombiniert: Das
typische Rauschmaß beträgt 2,1 dB bei
2 GHz und 3,7 dB bei 15 GHz, während die
typische Verstärkung mit 17 dB bei einer
Flatness von ±2,7 dB über den gesamten
Einsatzfrequenzbereich von 0,5 bis 15 GHz
angegeben wird. Die Ausgangsleistung für
1 dB Kompression (P1dB) beträgt typisch
16,4 dBm bei 8 GHz. Der auf den Ausgang
bezogene Interceptpunkt dritter Ordnungt
(OIP3) wird mit typisch 28,3 dBm bei 8 GHz
angegeben. Der RoHS-konforme Verstärker
misst 0,74 × 0,75 × 0,46 inches und ist mit
SMA-Anschlüssen versehen. Er findet z.B.
Anwendung in kommerziellen und militärischen
Multibandempfängern. Dabei ermöglicht
er den Ersatz von zwei oder drei
anderen Verstärkern.
Weitere technische Daten
Einsatztemperaturbereich -40 bis +85 ºC
Lagertemperaturbereich -55 bis +100 °C
Maximale Verlustleistung 1,2 W
Rauschmaß bei 8 GHz max. 2,9 dB
Verstärkung bei 8 GHz min. 16,1 dB
Eingangs-SWR bei 2 (12) GHz typ. 1,7 (2,3)
Ausgangs-SWR bei 2 (12) GHz typ. 1,5 (1,5)
Betriebsspannung typ. 12 V
Stromaufnahme typ. 84 mA
Zweiweg-Leistungsteiler für
200 W und 0,7 bis 2,7 GHz
Von Mini-Circuits kommt mit dem QCH-
272+ ein Zweiweg-Powersplitter für die
gleichmäßige Aufteilung von bis zu 200 W
(bis 85 °C) bei 90° Phasenverschiebung
zwischen den geteilten Signalen. Der Signalfrequenzbereich
ist 0,7...2,7 GHz, die
Impedanz 50 Ohm. Das Bauteil bietet
mit einer Amplituden-Unbalance von nur
±0,1 dB (typisch) und einer Phasen-Unbalance
von nur ±0,9° (typisch) im gesamten
Einsatzfrequenzbereich herausragende
Daten. Die Einfügedämpfung beträgt typisch
0,3 dB und maximal 0,5 dB, während die
Isolation zwischen den Ports typisch 22 dB
und mindestens 17 dB beträgt. Das typische
SWR im gesamten Einsatzfrequenzbereich
ist 1,15. Der RoHS entsprechende Powersplitter
ist gut geeignet für die Ansteuerung
von Verstärkern oder die Versorgung
von Antennen in kommerziellen und militärischen
Systemen. Seine Abmessungen
betragen 1,8 × 0,4 × 0,19 inches (45,72 ×
10,16 × 2,03 mm). Umlaufende Anschlüsse
sorgen für gute Lötbarkeit.
Weitere technische Daten
Einsatztemperaturbereich -55 bis +105 ºC
Lagertemperaturbereich -55 bis +105 °C
Eingangsleistung bei 105 °C max. 140 W
Amplituden-Unbalance max. ±1 dB
Phasen-Unbalance max. 5°
Fachbücher für die
Praxis
Hochfrequenz-
Transistorpraxis
Schaltungstechnik, Einsatzprinzipien, Typen und
Applikationen
Frank Sichla, 17,5 x 25,5 cm, 278 Seiten,
zahlr. Abb. und Tabellen ISBN 978-3-88976-153-8,
beam-Verlag 2008, 24,- €
Art.-Nr.:118070
Obwohl heute integrierte Schaltungen die Elektronik
dominieren, haben diskrete Transistoren besonders im
HF-Bereich noch immer hohe Bedeutung, denn es gibt
einfach zu viele Problemstellungen, für die einzig und
allein sie die optimale Lösung darstellen.
Diskrete Transistoren sind keineswegs „out“, sondern
machen nach wie vor Fortschritte. Mit neusten Technologien
werden immer höhere Frequenzen erschlossen
sowie erstaunlich geringe Rauschfaktoren erzielt.
Dieses Buch beschreibt die Anwendung der Bipolar- und
Feldeffekttransistoren im HF-Bereich, indem es die
Schaltungstechnik praxisorientiert erläutert und mit
einer Fülle von ausgewählten Applikationsschaltungen
für Einsteiger als auch erfahrene Praktiker illustriert.
Aus dem Inhalt:
• Bipolartransistoren
• Die „Bipo“-Grundschaltungen
• Die beliebtesten Schaltungstricks
• „Bipo“-Leistungsverstärker
• FETs im Überblick
• FET-Grundschaltungen
• SFETs, MESFETs und Dualgate-MOSFETs
• Die Welt der Power-MOSFETs
• Rund um die Kühlung
• Transistorschaltungen richtig aufbauen
• Kleinsignal-Verstärkerschaltungen
• HF-Leistungsverstärker
• Oszillatorschaltungen
• Senderschaltungen
• Mess- und Prüftechnik
Unser gesamtes Buchprogramm finden Sie unter www.beam-verlag.de
oder bestellen Sie über info@beam-verlag.de
30 hf-praxis 2/2018

Bauelemente
Koaxialer 2,4-mm-Adapter für
DC bis 50 GHz
Von Mini-Circuits kommt mit dem 24F-
24M+ ein koaxialer 2,4-mm-male-to-female-
Adapter mit geringer Einfügedämpfung und
herausragendem SWR, einsatzfähig von DC
bis 50 GHz. Die Einfügedämpfung beträgt
typisch 0,05 dB bis 5 GHz, 0,12 dB von 5
bis 20 GHz und 0,2 dB von 20 bis 50 GHz.
Das typische SWR wird mit 1,1 bis 5 GHz,
mit 1,03 im Bereich 5...20 GHz und mit
1,06 im Bereich 20...50 GHz angegeben.
Das 50-Ohm-Bauteil dient zum Verbinden
von Kabeln in Testaufbauten und Kommunikationssystemen,
besteht aus einem Körper
aus rostfreiem Stahl und für Langlebigkeit
optimierten Kontakten. Dennoch handelt es
sich um Lowcost-Adapter.
Einfügedämpfung wird mit 0,06 dB im
Bereich 10 MHz bis 2 GHz und lediglich
0,43 dB im Bereich 2 bis 40 GHz angegeben.
Die typische Rückflussdämpfung
beträgt 35 dB von 10 MHz bis 2 GHz, 25
dB vom 2 bis 10 GHz und 23 dB vom 10
bis 40 GHz. Der RoHS entsprechende DC-
Block ist mit einem 2,92-mm-male- und mit
einem 2,92-mm-female-Konnector ausgestattet.
Er eignet sich gut für kommerzielle
und militärische Test- und Kommunikationssysteme.
Er verträgt eine maximale
Eingangsleistung von 33 dBm (2 W) und
wurde mit einem rostfreien Stahlkörper mit
Koppelnut ausgeführt.
Weitere technische Daten
Einsatztemperaturbereich -55 bis +100 ºC
Lagertemperaturbereich -55 bis +100 °C
Durchmesser 0,36 inches
Länge 0,87 inches
Eingangsspannung max. 200 V
Einfügedämpfung max. 0,75 dB
Koaxialer SPDT Switch für
5 bis 6000 MHz
Von Mini-Circuits kommt mit dem ZSW2-
63DR+ ein neuer koaxialer Umschalter,
ausgeführt als Single-pole/Double-throw-
Typ (SPDT). Dieser HF-Switch schaltet
eine Leistung von maximal 36 dBm (4 W)
im Bereich vom 5 bis 6000 MHz um und
erzeugt dann eine 1-dB-Kompression. Die
typische Einfügedämpfung wird mit 0,33
dB im Bereich 5 bis 1000 MHz, mit 0,6 dB
im Bereich 1 bis 2,5 GHz, mit 0,9 dB zwischen
2,5 und 5 GHz sowie mit 1,1 dB zwischen
5 und 6 GHz angegeben. Die typische
Isolation zwischen dem Pol (RF Common
Port) und jedem Umschalt-Port beträgt 39
dB für Frequenzen zwischen 5 und 1000
MHz, 30 dB im Bereich 1 bis 2,5 GHz, 22
dB zwischen 2,5 und 5 GHz sowie 18 dB
im Bereich 5 bis 6 GHz. Die Isolation zwischen
den beiden Umschalt-Ports wird mit
typisch 40 dB im Bereich 5 bis 1000 MHz,
32 dB zwischen 1 und 2,5 GHz, 20 dB
zwischen 2,5 und 5 GHz und 18 dB von 5
bis 6 GHz angegeben. Das mit den RoHS-
Vorschriften kompatible Bauelement arbeitet
en 2,3 bis 4,8 V und misst 2 × 1,5 × 0,6
inches (50,8 × 38,1 × 15,23 mm). ºC. Der
elektronische HF-Schalter ist mit drei femalen
SMA-Anschlüssen und einem 9-Pin-Dsub-Anschluss
ausgestattet und eignet sich
z.B. gut für ATE-Applikationen (Automatic
Test Equipment).
Weitere technische Daten
Einsatztemperaturbereich -40 to +85 ºC
Lagertemperaturbereich -55 bis +100 °C
Versorgungsspannung min. -5 V, max. +5 V
Steuerspannung min. 0,2 V, max. 5,5 V
ESD, HBM Klasse 1B (500 V)
Gleichspannung an den RF-Pins max. 6 V
LTCC-Balun-Transformator
für 240 bis 770 MHz
Weitere technische Daten
Einsatztemperaturbereich -55 bis +100 ºC
Lagertemperaturbereich -55 to +100 °C
Einfügedämpfung max. 0,4 dB
SWR max. 1,15
DC-Block für
Signalfrequenzen von 10 MHz
bis 40 GHz
Von Mini-Circuits kommt mit dem Produkt
BLK-K44+ ein breitbandiger koaxialer DC-
Block mit geringer Einfügedämpfung im
Bereich 10 MHz bis 40 GHz. Die typische
Von Mini-Circuits kommt mit dem Modell
NCS2-771+ ein HF-Balun-Transformator
für eine Impedanzumsetzung von 2:1 im
Bereich 240 bis 770 MHz. Damit eignet sich
dieser Balun für eine weite Anwendungspalette
im Zusammenhang mit 50-Ohm-Systemen.
Er verträgt Eingangsleistungen bis zu
33 dBm (2 W). Der Übertragungsverlust
wird mit typisch 0,2 dB im gesamten Einsatzfrequenzbereich
angegeben. LTCC steht
für Low-Temperature Cofired Ceramic und
sichert hohe Langzeitstabilität. Der RoHSkonforme
Balun-Transformator zeichnet
sich weiterhin durch eine typische Vollband-
Amplituden-Unbalance von 0,5 dB und eine
typische Vollband-Phasen-Unbalance von
5° aus. Er besitzt ein 0805-Package mit den
Abmessungen 0,079 × 0,049 × 0,037 inches
(2 × 1,24 × 0,94 mm).
Weitere technische Daten
Einsatztemperaturbereich -55 bis +100 ºC
Lagertemperaturbereich -55 bis +100 °C
Einfügedämpfung max. 1,2 dB
Amplituden-Unbalance max. 1 dB
Phasen-Unbalance max. 10°
■ Mini-Circuits
www.minicircuits.com
hf-praxis 2/2018 31

Grundlagen
Das Dezibel in HF- und Mikrowellen-Technik
(Teil 2)
Manchmal sind, außer Rauschen, auch noch
Verzerrungsprodukte (Distortion) vorhanden.
Dann ist es üblich, statt des S/N das
Verhältnis des Signals S zur Summe aus
Rauschleistung N plus Leistung der Verzerrungen
D zu bilden. Im Englischen heist
das Signal to Noise And Distortion und wird
mit SINAD abgekürzt:
30 dBm + 30 dBm = 60 dBm
– stimmt das oder stimmt´s
nicht? Warum ist 1% einmal
-40 dB, ein anderes Mal 0,1 dB
bzw. 0,05 dB? Auch erfahrene
Ingenieure kommen bei
diesen Fragen gelegentlich ins
Grübeln. In diesem zweiten und
abschließenden Teil geht es so
richtig in die (Mess-)Praxis.
Quelle: dB or not dB?
Was Sie schon immer zum Rechnen mit
dB wissen wollten…
Application Note 1MA98
Rohde & Schwarz
In diesem Teil werden kurzgefasst einige
Kennwerte und Messgrößen erläutert, die
üblicherweise in dB angegeben werden.
Die Auswahl ist sicher nicht vollständig.
Zur Vertiefung ziehen Sie bitte die einschlägige
Literatur und/oder den 35-seitigen
Originalbeitrag zu Rate. Die nachfolgenden
Abschnitte sind voneinander unabhängig,
müssen also nicht in der gegebenen Reihenfolge
gelesen werden.
S/N: Signal/Rausch-Abstand
Eine der wichtigsten Größen bei der Messung
von Signalen ist der Signal/Rausch-
Abstand S/N. Je schlechter der Wert ist,
desto stärker schwanken die Messwerte.
Zur Bestimmung des S/N misst man zuerst
die Signalleistung S und anschließend die
Rauschleistung N, wobei das Signal abgeschaltet
oder durch Filter unterdrückt wird.
Genaugenommen lässt sich das Signal gar
nicht völlig ohne Rauschen messen, sodass
man nur bei gutem S/N zu richtigen Ergebnissen
kommt. (Hinweis hf-praxis: Daher
auch der Ausdruck (S + N)/N für universelle
Anwendung; man misst einmal Signal
mit begleitendem Rauschen und dann nach
Abschaltung des Signals das Rauschen
allein. Man muss also immer hinterfragen,
welcher Signal/Rausch-Abstand –
kurz Rauschabstand – gemeint ist.) In dB
erhält man:
Beispiel: Der S/N-Wert eines FM-Rundfunkempfängers
wird gemessen, indem man
einen Messsender mit 1 kHz und entsprechendem
FM-Hub moduliert. Am Lautsprecherausgang
des Empfängers misst man die
Signalleistung zu beispielsweise 100 mW.
Jetzt schaltet man die Modulation des Messenders
ab und misst die Rauschleistung am
Empfängerausgang mit 0,1 µW. Das S/N
errechnet sich dann zu:
Zur Bestimmung des SINAD-Wertes moduliert
man den Messsender wieder mit 1 kHz
und misst die Empfängerleistung wieder zu
100 mW. Anschliessen unterdrückt man das
1-kHz-Signal durch ein schmales Notchfilter
im Messgerät. Jetzt misst man am Empfängerausgang
nur mehr das Rauschen und
die durch den Klirrfaktor hervorgerufenen
Verzerrungen. Dieser Messwert sei 0,5 µW.
Der SINAD-Wert ergibt sich zu:
Rauschzahl, Rauschmaß
Die Rauschzahl F eines Vierpols ist z.B.
definiert als Verhältnis des Signal/Rausch-
Abstands am Eingang zum Signal/Rausch-
Abstand am Ausgang eines Vierpols, wie
etwa eines Verstärkers. Das Signal/Rausch-
Verhältnis S/N wird dabei wie oben beschrieben
bestimmt. Gibt man die Rauschzahl im
logarithmischen Maß an, spricht man vom
Rauschmaß NF (Noise Figure):
32 hf-praxis 2/2018

Grundlagen
Bei der Berechnung der resultierenden
Rauschzahl kaskadierter Vierpole sind
bestimmte Dinge zu beachten, auf die hier
aber nicht eingegangen wird. Details sind in
der Fachliteratur oder im Internet zu finden.
Rauschen, Temperatur und
Bandbreite
Rauschen entsteht z.B. durch die Wärmebewegung
von Elektronen in elektrischen
Leitern. Die Leistung P, die dabei an einen
Verbraucher (Empfängereingang, Verstärkereingang)
abgegeben werden kann, ist von
der Temperatur T abhängig sowie von der
jeweiligen Messbandbreite B:
P = k x T x B
k ... Boltzmannkonstante 1,38 x 10 -23 J K -1
(Joule pro Kelvin,
1 Joule = 1 Wattsekunde)
T ... Temperatur in K
(Kelvin, 0 K = -273,15 °C)
B ... Rauschbandbreite in Hz
(entsprechend idealem Filter)
Bei Raumtemperatur (20 °C) und einer Bandbreite
von 1 Hz ergibt sich eine Leistung von
4,047 x 10 -21 W. Rechnet man diese Leistung
in dBm um, erhält man -173,93 dBm. Die
thermische Rauschleistung z.B. an einem
Empfängereingang ist also rund -174 dBm
pro Hertz Bandbreite bei Zimmertemperatur.
Diese Leistung ist unabhängig von
der Größe des Eingangswiderstands. Die
Rauschleistung ist aber proportional zur
Bandbreite B. Mit dem Bandbreitenfaktor
b in dB lässt sie sich folgendermaßen
berechnen:
Bild 6: Phasenrauschen eines Oszillators
Die angezeigte Rauschleistung bei Raumtemperatur
und 1 MHz Bandbreite beträgt
-114 dBm. Ein Empfänger/Spektrumanalysator
mit 1 MHz Bandbreite rauscht um
60 dB mehr als einer mit 1 Hz Bandbreite.
Die Rauschanzeige liegt bei -114 dBm. Will
man kleinere Signale messen, muss man die
Bandbreite verkleinern. Das geht allerdings
nur bis zur Bandbreite des Signals. Bis zu
einem gewissen Grad kann man auch Signale
messen, die unterhalb der Rauschgrenze liegen,
weil sich durch jedes zusätzliche Signal
die angezeigte Gesamtleistung erhöht. Man
stößt da aber sehr schnell an die Auflösungsgrenze
der Messgeräte.
Spezialanwendungen erfordern die Erfassung
sehr kleiner Signale, wie sie beispielsweise
von Raumsonden oder Sternen
stammen. Hier hilft nur das Kühlen
der Empfängereingangsstufen auf Werte
nahe des absoluten Temperatur-Nullpunkts
(-273,15 °C).
muss der sogenannte RMS-Detektor eingeschaltet
werden.
Man bestimmt zunächst die Eigenrauschanzeige
P r des Messgeräts, indem man das
Signal abklemmt. Danach misst man das
Signal mit Rauschen P tot . Die Leistung P des
Signals allein ermittelt man durch Subtraktion
der linearen Leistungswerte.
Beispiel: Der angezeigte Rauschpegel P r
eines Spektrumanalysators (ohne angelegtes
Signal) beträgt -70 dBm. Mit Signal
steigt die Anzeige auf P tot = -65 dBm. Wie
groß ist die Leistung des Signals P in dBm?
Beispiel: Ein fiktiver, selbst nicht rauschender
Spektrumanalysator ist auf eine
Bandbreite von 1 MHz eingestellt. Wie groß
ist die angezeigte Rauschleistung?
Messung von Signalen an der
Rauschgrenze
Eine häufig vorkommende Aufgabe ist die
Messung schwacher Signale in der Nähe der
Rauschgrenze des Messgerätes, beispielsweise
eines Empfängers oder eines Spektrumanalysators.
Das Messgerät zeigt die
Summe aus Eigenrauschen und Signalleistung
an, es soll aber die Signalleistung
allein bestimmt werden. Voraussetzung
für die folgende Rechnung ist, dass das
Messgerät die Effektivleistung der Signale
anzeigt. Bei Leistungsmessern ist das fast
immer der Fall, bei Spektrumanalysatoren
Die Signalleistung P ist -66.6 dBm. Man
sieht, dass ohne Korrektur des Rauschens der
Pegel des Signals immerhin 1,6 dB zu hoch
angezeigt wird, ein relativ großer Messfehler.
(Hinweis hf-praxis: Für korrekte Ermittlung
von P r muss der Eingang mit der Systemimpedanz
abgeschlossen sein, da im Grunde
eine Spannungsmessung erfolgt und die
Rauschspannung widerstandsabhängig ist.)
hf-praxis 2/2018 33

Rubriken Grundlagen
setzt. Auch die Messbandbreite B wird rechnerisch
auf 1 Hz reduziert, sodass man auf
Angaben dBc in 1 Hz Bandbreite kommt.
Das c in dBc steht dabei für carrier, der englische
Ausdruck für Träger.
Auch dBc ist nicht normkonform, wird
aber überall verwendet. Eine Umrechnung
in einen linearen Leistungswert wäre möglich,
ist aber nicht üblich.
Bild 7: Phasenrauschkurven des Spektrumanalysators R&S FSQ
Mittelung von Rauschsignalen
Um die Anzeige von Rauschsignalen stabiler
zu machen, schaltet man üblicherweise
die Mittelungsfunktion (Averaging)
von Spektrumanalysatoren ein. Die meisten
handelsüblichen Spektrumanalysatoren
bewerten die Signale mit einem sogenannten
Sample-Detektor und mitteln die auf dem
Bildschirm dargestellten logarithmischen
Werte. Dabei kommt es zu einem systematischen
Messfehler, da niedrige Messwerte
überproportional stark in das Ergebnis
eingehen. Das Aufmacherbild verdeutlicht
diesen Effekt an einem sinusförmig
amplitudenmodulierten Signal. Wie man
sieht, wird der Sinus zu einer Art Kardioide
verzerrt, die einen um 2,5 dB zu niedrigen
Mittelungswert ergibt. R&S-Spektrumanalysatoren
haben einen RMS-Detektor, der
diesen Messfehler vermeidet.
Bild 8: Hin- und rücklaufende Wellen an einem Vierpol
Phasenrauschen
Ein Oszillator sollte eigentlich ein unendlich
schmales Spektrum aufweisen. Durch verschiedene
physikalische Effekte schwankt
aber die Phasenlage des Signals geringfügig,
was sich in einer Verbreiterung des
Spektrums auswirkt, man spricht von Phasenrauschen.
Dieses Phasenrauschen kann
man messen, wobei man aber einen Vergleichsoszillator
braucht, der selbst deutlich
besser ist als das Messobjekt. Bild 6 informiert
näher. Das Phasenrauschen, genauer
gesagt, das Einseitenband-Phasenrauschen
(SSB, Single-Side Band), misst man, indem
man die Rauschleistung des Oszillators P R
in Abhängigkeit des Frequenzabstandes zur
Trägerfrequenz f c , der sogenannten Offsetfrequenz
f Offset , mit einem schmalbandigen
Empfänger oder Spektrumanalysator misst
und zur Leistung des Trägers P c in Bezug
Tabelle 1: SSB-Phasenrauschen bei
640 MHz
In Datenblättern von Oszillatoren, Signalgeneratoren
und Spektrumanalysatoren findet
man meist eine Tabelle mit Phasenrauschwerten
bei verschiedenen Offsetfrequenzen.
Man geht davon aus, dass die Werte für das
obere und das untere Seitenband gleich sind.
Tabelle 1 bringt Beispielwerte für ein SSB-
Phasenrauschen. In den meisten Datenblättern
findet man Kurven für den SSB-Phasenrauschabstand,
die nicht so monoton
abfallen wie in Bild 6. Das kommt daher,
dass die Phasenregelschleifen, mit denen die
Oszillatoren in heutigen Geräten an einen
Referenzquarzoszillator angebunden sind,
eine Verbesserung, aber auch, bei ungeschickter
Auslegung, eine Verschlechterung
des Phasenrauschens in Abhängigkeit von
der Offsetfrequenz bewirken. Bild 7 bringt
Phasenrauschkurven des Spektrumanalysators
R&S FSQ.
Beim Vergleich von Oszillatoren muss man
auch den Wert der Trägerfrequenz beachten.
Vervielfacht man die Frequenz eines
Oszillators mit einem rauschfreien Vervielfacher
(geht nur theoretisch), verschlechtert
sich der Phasenrauschabstand spannungsproportional,
d.h. bei zehnfacher Frequenz
ist das Phasenrauschen bei gleicher Offsetfrequenz
um 20 dB schlechter. Mikrowellenoszillatoren
sind daher im Allgemeinen
immer schlechter als HF-Oszillatoren. Beim
Mischen zweier Signale addieren sich die
Rauschleistungen der beiden Signale für
jede Offsetfrequenz.
34 hf-praxis 2/2018

Grundlagen Rubriken
S-Parameter
Vierpole werden durch die vier S-Parameter
S 11 (Eingangsreflexionsfaktor), S 21 (Übertragungsfaktor),
S 12 (Rückwirkungsfaktor) und
S 22 (Ausgangsreflexionsfaktor) charakterisiert.
Diese S-Parameter lassen sich aus den
Wellen a 1 , b 1 und a 2 , b 2 wie folgt berechnen:
Nachkommaanteil des SWRs. Das passt gut
für SWRs bis 1,2.
Die Leistungsflussdichte S wird in W/m 2
oder mW/m 2 gemessen, die entsprechenden
logarithmischen Ausdrücke sind dB(W/m 2 )
bzw. dBm/m 2 . Es gelten die Formeln:
Die Wellen a und b sind spannungsproportionale
Größen.Gibt man die S-Parameter
als dB-Werte an, gelten folgende Formeln:
SWR und Reflexionsfaktor
Das VSWR (Voltage Standing Wave Ratio,
Hinweis hf-praxis: Das V ist überflüssig, da
sich mit dem Strom das gleiche Ergebnis
ergibt.) oder SWR (Standing Wave Ratio,
Stehwellenverhältnis) ist wie der Reflexionsfaktor
r ein Maß für die Anpassung
einer Signalquelle oder einer Senke an den
Bezugswellenwiderstand. Das SWR selbst
(1 bis unendlich) wird nicht in dB angegeben,
wohl aber der Reflexionsfaktor. Der
Zusammenhang zwischen r als purem Faktor
und SWR ist:
Tabelle 2: Umrechnung SWR in Reflexionsfaktor
r und Rückflussdämpfung a r
Bei Vierpolen entpricht r übrigens dem Eingangsreflexionsfaktor
S 11 bzw. dem Ausgangsreflexionsfaktor
S 22 .
Die kleinsten Reflexionsfaktoren erreichen
Dämpfungsglieder. Gute Dämpfungsglieder
haben Reflexionsfaktoren 26 dB bzw. einem SWR

Grundlagen
Bild 10: Der Crestfaktor lässt sich z.B. mit dem Signal Analyzer R&S FSQ ermitteln
Die Umrechnung erfolgt analog zu E durch
Addition (oder Subtraktion) von 120 dB.
Antennengewinn
Antennen bündeln die elektromagnetische
Strahlung meist in eine Vorzugsrichtung.
Der Leistungsgewinn G, der sich dadurch
am Empfänger ergibt, wird in dB über einer
Bezugsantenne angegeben. Gebräuchliche
Bezugsantennen sind der sogenannte isotrope
Strahler und der Halbwellendipol. Der
Gewinn wird dann in dBi bzw. dBd angegeben.
Wird der Leistungsgewinn in linearen
Werten benötigt, erfolgt die Umrechnung so:
Crestfaktor
Das Verhältnis von Spitzenleistung zur
mittleren thermischen Leistung (Effektivwert)
eines Signals wird Scheitelfaktor oder
Crestfaktor genannt. Ein Sinussignal hat
eine Spitzenleistung, die zweimal höher ist
als die Effektivleistung, der Crestfaktor ist
somit 2 (3 dB). Bei modulierten HF-Signalen
bezieht man den Crestfaktor nicht auf den
Spitzenwert des HF-Trägersignals, sondern
auf den Spitzenwert der Modulationshüllkurve.
Ein frequenzmoduliertes Signal hat
eine konstante Hüllkurve und damit einen
Crestfaktor von 1 (0 dB).
Summiert man viele Sinussignale auf,
kann der Scheitelwert der Spitzenspannung
theoretisch bis zur Summe der Einzelspannungen
anwachsen. Die Spitzenleistung P s
wäre dann:
Bild 11: Nachbarkanalleistung, gemessen mit dem Signal Analyzer R&S FSQ
36 hf-praxis 2/2018

Grundlagen
Die Effektivleistung P erhält man mit der
Beziehung
als Summe der Einzelleistungen. Man erhält
damit einen Crestfaktor von P s /P. Dieser ist
ein Leistungsverhältnis, und man kann ihn
wie ein solches in dB umrechnen (10 lg P s /P).
Je mehr (unkorrelierte) Signale man addiert,
desto unwahrscheinlicher wird es aufgrund
der unterschiedlichen Phasenlagen, dass
die Summe der Einzelspannungen erreicht
wird. Der Crestfaktor pendelt sich bei ca.
11 dB ein. Das Signal wird rauschähnlich.
Dies ist in Bild 9 dargestellt.
Der Crestfaktor von Rauschen beträgt ca.
11 dB, OFDM Signale, wie sie bei DAB,
DVB-T und WLAN vorkommen, haben
ebenfalls Crestfaktoren von ca. 11 dB.
CDMA-Signale der Mobilfunkstandards
CDMA2000 und UMTS haben Crestfaktoren
von bis zu 15 dB, die aber durch besondere
Maßnahmen bei den Modulationsdaten auf
7...9 dB verringert werden können. GSM-
Signale haben, vom Burst abgesehen, durch
die MSK-Modulation eine konstante Hüllkurve
und damit einen Crestfaktor von 0 dB.
EDGE-Signale haben wegen der Filterung
der 8-PSK-Modulation 3,2 dB Crestfaktor
(ebenfalls ohne Burst). Der Crestfaktor lässt
sich z.B. mit dem Signal Analyzer R&S FSQ
ermitteln (Bild 10).
Kanal- und
Nachbarkanalleistung
Heutige Kommunikationsnetze wie GSM,
CDMA2000, UMTS etc. haben ein hohes
Gesprächsaufkommen zu bewältigen. Um
Störungen und damit Umsatzeinbußen zu
vermeiden, wird streng darauf geachtet,
dass im Nutzkanal genau die zulässige Leistung
P ch (ch für channel), aber auch nicht
mehr, zur Verfügung steht. Die Leistung
im Nutzkanal wird meist als Pegel L ch in
dBm angegeben:
Üblicherweise sind das 20 W bzw. 43 dBm.
In den benachbarten Kanälen darf die Übersprechleistung
einen bestimmten Wert P adj
nicht übersteigen. Dieser Wert wird als Verhältnis
zur Leistung im Nutzkanal L ACPR
(Adjacent Channel Power Ratio) gemessen
und in dB angegeben:
Hier sind -40 dB (bei Mobilfunkgeräten)
bis über -70 dB (bei UMTS-Basisstationen)
im direkten Nachbarkanal (adjacent chanel)
und entsprechend höhere Werte in den
weiter entfernten Kanälen (alternate channels)
gefordert.
Bei der Messung der Leistungen ist die
Bandbreite der Kanäle zu berücksichtigen.
Sie kann für Nutzkanal und Nachberkanal
unterschiedlich sein. Beispiel CDMA2000:
Nutzkanal 1,2288 MHz, Nachbarkanal 30
kHz. Manchmal muss auch eine besondere
Form der Modulationsfilterung gewählt werden,
z.B. square-root-cosine-roll-off.
Heutige Spektrumanalysatoren haben Messfunktionen
eingebaut, die die Bandbreite
von Nutzkanal und Nachbarkanal sowie
die Filterung automatisch berücksichtigen.
Ein Beispiel für ein praktisches Messergebnis
bringt Bild 11.
Modulationsqualität EVM
Das Signal digital modulierter Sender soll
im Empfänger möglichst fehlerfrei decodiert
werden. Auf dem Übertragungsweg
überlagern sich Rauschen und Störsignale,
die man nicht vermeiden kann. Umso wichtiger
ist es, dass das Signal des Senders von
guter Qualität ist. Ein Maß für diese Qualität
ist die Abweichung vom idealen Konstellationspunkt.
Bild 12 zeigt das am Beispiel
einer QPSK-Modulation. Zur Bestimmung
der Modulationsqualität wird der Betrag des
Fehlervektors U err zum Sollwert des Modulationsvektors
U mod in Bezug gesetzt. Dieser
Quotient wird Vektorfehler oder Error
Vector Magnitude (EVM) genannt und in
Prozent oder in dB angegeben:
Dabei wird zwischen dem in einem gewissen
Zeitraum auftretenden Spitzenwert EVM peak
bzw. dem Effektivwert des Fehlers EVM eff
unterschieden. Man beachte, dass diese
Vektoren Spannungen sind. Es wird daher
mit 20 lg gerechnet. Eine EVM von 0,3%
entspricht daher -50 dB.
Bild 12: Modulationsfehler
Dynamikumfang von A/D- und
D/A-Wandlern
Wichtige Eigenschaften von Analog/Digital-
und Digital/Analog-Wandlern sind die
Taktrate f clock und die Anzahl der Datenbits n.
Pro Bit kann man die jeweils doppelte (oder
halbe, je nach Betrachtungsweise) Spannung
darstellen. Damit ergibt sich ein Dynamikumfangs
D von 6 dB pro Bit. Hinzu kommt
noch ein Systemgewinn von 1,76 dB bei der
Messung von Sinusspannungen:
Beispiel: Ein 16-Bit-D/A-Wandler erreicht
einen Dynamikumfang von 96,3 dB +
1,76 dB = 98 dB.
In der Praxis zeigen A/D- und D/A-Wandler
gewisse Nichtlinearitäten, sodass die theoretischen
Werte nicht ganz erreicht werden.
Außerdem tragen Taktjitter und dynamische
Effekte dazu bei, dass Wandler speziell bei
hohen Taktfrequenzen nur einen geringeren
Dynamikumfang erreichen. Der Wandler ist
dann durch einen sogenannten störsignalfreien
Dynamikbereich (spurious free dynamic
range) oder durch eine Zahl „effektiver
Bits“ spezifiziert.
Beispiel: Ein 8-Bit-A/D-Wandler ist bei einer
Taktfrequenz von 1 GHz mit 6,3 effektiven
Bits spezifiziert. Er erreicht damit einen
Dynamikumfang von 37,9 dB + 1,76 dB
= 39,66 dB.
Ein AD-Wandler kann bei 1 GHz Taktfrequenz
Signale bis zu 500 MHz erfassen
(Nyquist-Grenze). Nutzt man diese Bandbreite
nur zu einem Bruchteil aus, kann
man mit sogenannten Dezimationsfiltern im
Gegenzug Dynamik gewinnen. So kann ein
8-Bit-Wandler statt rund 50 dB (= 8 x 6 dB
+ 1,76 dB) Dynamikumfang durchaus über
60 dB oder mehr erreichen.
hf-praxis 2/2018 37

Grundlagen
Aus dem Dynamikumfang lässt sich die
Anzahl der effektiven Bits wie folgt berechnen:
Mit n = log 2 (2 n ), also dem Logarithmus zur
Basis 2) und
bzw.
erhält man:
Beispiel: Wie viele effektive Bits hat ein
A/D-Wandler, der einen Dynamikbereich
von 70 dB zeigt? Wir rechnen:
70 dB - 1,76 dB = 68,2 dB
und
20 log 10 (2) = 6,02
68,2/6,02 = 11,3
Damit erhalten wir 11,3 effektive Bits.
dB(FS)
FS steht hier für Full Scale. Was steckt
dahinter? Analog/Digital- und Digital/Analog-Wandler
haben einen maximalen Aussteuerbereich,
der durch den verarbeitbaren
Zahlenbereich gegeben ist. Ein 8-Bit-AD-
Wandler kann beispielsweise Zahlen von 0
bis maximal 2 8 - 1= 255 darstellen. Diese
Zahl nFS bezeichnet man auch als Skalenendwert
(Full Scale). Man kann die Aussteuerung
n dieser Wandler in Bezug auf
diesen Skalenendwert angeben und dieses
Verhältnis logarithmisch darstellen:
Beispiel: Ein 16-Bit-A/D-Wandler hat einen
Wertebereich von 0 bis 216 - 1 = 65.535.
Wird dieser Wandler mit einer Spannung
ausgesteuert, die einen Zahlenwert von
32.767 ergibt, liegt man bei:
Soll der Wandler positive und negative Spannungen
darstellen, ist der Wertebereich zu
halbieren und ein entsprechender Offset für
den Nullpunkt zu berücksichtigen.
Nützliche Zusammenhänge
Einige Beziehungen, die man stets parat
haben sollte, sind:
- 13 dBm entspricht Ueff = 1 V an 50 Ohm.
- 0 dBm entspricht Ueff = 0,224 V an
50 Ohm.
- 107 dB(μV) entspricht 0 dBm an 50 Ohm.
- 120 dB(μV) entspricht 1 V.
-174 dBm ist die thermische Rauschleistung
in 1 Hz Bandbreite bei ca. 20 °C.
Genauigkeit, Zahl der
Dezimalstellen
Auf wieviele Nachkommastellen soll man
dB-Werte angeben? Erhöht man einen in dB
angegebenen leistungsproportionalen Wert
x um 0,01 dB, verändert sich der zugehörige
lineare Wert für die Leistung um 0,23%.
Die entsprechende Spannung verändert sich
nur um 0,11%. Das sind minimale Veränderungen,
die normalerweise in den immer
vorhandenen Schwankungen eines Messergebnisses
untergehen. Es macht also bis auf
wenige Ausnahmen keinen Sinn, dB-Werte
auf mehrere Stellen hinter dem Komma
anzugeben.
Fachbücher für die
Praxis
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dBc und dBHz
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38 hf-praxis 2/2018

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Stromversorgung
Hochgenaue Spannungsquelle
Wie sich mit Produkten
von Analog Devices
und Linear Technology
eine höchst genaue
programmierbare
Spannungsquelle für
viele Anwendungen
aufbauen lässt,
erläutert der folgende
Beitrag von Michael
Lynch.
Das Evaluierungsboard EVAL-AD5791SDZ mit LTZ1000-
Referenzboard
Der D/A-Wandler AD5791
kann zusammen mit den Bauteilen
LTZ1000, ADA4077 und
AD8675/AD8676 zur Entwicklung
einer programmierbaren
Spannungsquelle verwendet
werden, die eine Auflösung von
1ppm mit 1ppm INL und einer
Langzeitdrift von besser 1ppm
FSR erreicht.
Vielseitige und neue
Anwendungen
Mit dieser leistungsstarken Kombination
lassen sich Systeme realisieren,
die Radiologen gestochen
scharfe Bilder mit hoher
Auflösung und hohem Kontrast
liefern und ihnen so Einblicke in
kleinere anatomische Strukturen
ermöglichen. Man stelle sich vor,
was dies für die Kernspintomografie
bedeutet. Verbesserte Bilder
von Organen und Gewebe
ermöglichen Medizinern, Herzprobleme,
Tumore, Zysten und
Anomalien in unterschiedlichen
Bereichen des menschlichen
Körpers mit hoher Genauigkeit
zu erkennen. Dies ist nur eine
von vielen Anwendungen für
diese programmierbare Spannungsquelle.
Weitere Applikationen,
die eine Genauigkeit von
1ppm verlangen, sind in folgenden
Bereichen angesiedelt:
Programmierbare Spannungsquelle
Analog Devices,
Power by Linear
www.linear.com
AD5791-DAC-Leiterstruktur
40 hf-praxis 2/2018

Stromversorgung
Vereinfachte Blockschaltung der Referenz LTZ1000
Langzeitstabilität eines typischen Bausteins ab Zeitpunkt Null
ohne Vorkonditionierung oder Alterung
Wissenschaft, Medizin, Luftfahrt
und Messtechnik
• bildgebende Systeme für die
Medizin
• Laserstrahl-Positioniervorrichtungen
• Vibrationssysteme
Test- und Messtechnik
• ATE
• Massenspektrometrie
• Source Measure Units (SMU)
• Datenerfassung/Analysatoren
Industrieautomatisierung
• Halbleiterfertigung
• Prozessautomatisierung
• Stromversorgungssteuerung
• weiterentwickelte Robotik
Bei Test- und Messsystemen
verbessert die Auflösung und
Genauigkeit von 1ppm die Genauigkeit
und Granularität des
Testequipments insgesamt,
was zu feinerer Steuerung und
Anregung externer Quellen und
Nano-Aktuatoren führt. In der
Industrieautomatisierung liefert
die Auflösung und Genauigkeit
von 1ppm die Präzision, die
erforderlich ist, um einen Betätiger
im Nanometerbereich zu
bewegen oder zu positionieren.
Der Präzisionswandler
AD5791
Beim AD5791 handelt es sich
um einen 20-Bit-D/A-Wandler
mit ungepuffertem Spannungsausgang
und einer relativen
Genauigkeit von 1ppm (1 LSB
INL) sowie 1 LSB DNL (garantiert
monoton). Das Bauteil
weist eine Temperaturdrift von
0,05ppm/K, ein Rauschen von
0,1ppm SS sowie eine Langzeitstabilität
von besser 1ppm auf. Im
AD5791 enthalten ist eine Präzisions-R-2R-Architektur,
bei
der modernste Dünnfilmwiderstände
zur Anpassung zum Einsatz
kommen. Der D/A-Wandler
arbeitet an einer bipolaren Versorgungsspannung
von bis zu 33
V und kann mit einer positiven
Referenz im Bereich von 5 bis
-2,5 V (V DD ) und einer negativen
Referenz im Bereich von V SS 2,5
bis 0 V getrieben werden. Der
AD5791 nutzt eine vielseitige
serielle 3-Draht-Schnittstelle,
die mit Taktfrequenzen bis 35
MHz arbeitet und kompatibel ist
zu Standard SPI, QSPI, Microwire
und DSP-Schnittstellenstandards.
Angeboten wird der
AD5791 im 20-poligen TSSOP.
Die Referenz LTZ1000
Beim LTZ1000 handelt es sich
um eine ultrastabile temperatursteuerbare
Referenz, die 7,2 V
zur Verfügung stellt und ein
Rauschen von lediglich 1,2 µV
Spitze-Spitze aufweist. Ferner
sind eine hohe Langzeitstabilität
und eine Temperaturdrift
von 0,05ppm/K spezifiziert.
Das Bauteil enthält eine Buried-
Zener-Referenz, einen Heizwiderstand
zur Temperaturstabilisierung
und einen Transistor
als Temperaturfühler. Externe
Komponenten dienen zum Einstellen
der Betriebsströme sowie
zur Temperaturstabilisierung der
Referenz – dies sorgt für maximale
Flexibilität sowie beste
Langzeitstabilität und Rauschverhalten.
Die OPVs
Der ADA4077 ist ein hochgenauer
und rauscharmer Operationsverstärker
mit einer Kombination
aus extrem niedriger Offsetspannung
und sehr niedrigen
Eingangs-Bias-Strömen. Verglichen
mit JFET-Verstärkern,
sind die niedrigen Bias- und Offset-Ströme
relativ unempfindlich
gegenüber Umgebungstemperaturen
von bis zu 125 °C. Die Ausgänge
sind stabil mit kapazitiven
Lasten von über 1000 pF ohne
externe Kompensation.
Die Bauteile AD8675/AD8676
sind genaue Rail-to-Rail-Operationsverstärker
mit ultrageringen
Werten für Offset, Drift und
Spannungsrauschen, kombiniert
mit sehr niedrigen Eingangs-
Bias-Strömen über den vollen
Betriebstemperaturbereich.
Schaltkreisbezogene
Überlegungen zum
Rauschen
Niederfrequenzrauschen muss
auf einem Minimum gehalten
werden, um eine Beeinträchti-
INL-Fehler der hochgenauen Spannungsquelle bei
Umgebungstemperatur
hf-praxis 2/2018 41

Stromversorgung
Spannungsrauschen in einer Bandbreite von 0,1 bis 10 Hz
V OUT -Drift (ppm FSR)
gung der DC-Leistungsfähigkeit
der Schaltung zu vermeiden. Bei
einer Bandbreite von 0,1 bis 10
Hz erzeugt der AD5791 ein Rauschen
von etwa 0,6 µV Spitze-
Spitze. Jeder ADA4077 erzeugt
ein Rauschen von 0,25 µV SS ,
während der AD8675 ein Rauschen
von 0,1 µV SS und der
LTZ1000 ein Rauschen von
1,2 µV SS erzeugt. Bestimmte
Widerstandswerte wurden
gewählt, um sicherzustellen,
dass ihr Johnson-Rauschen nicht
wesentlich zum Gesamtrauschen
beiträgt.
AD5791: Referenzpuffer
& INL-Empfindlichkeit
Die Referenzpuffer zum Treiben
der REFP- und REFN-Pins des
AD5791 müssen für Verstärkungsfaktor
1 konfiguriert werden.
Alle zusätzlichen Ströme,
die durch einen Verstärkungseinstellwiderstand
(Gain Setting
Resistor) in die Mess-Pins der
Referenz fließen, mindern die
Genauigkeit des DACs.
Die INL des AD5791 ist nur
wenig empfindlich gegenüber
dem Eingangs-Bias-Strom der
Verstärker, die als Referenzpuffer
dienen. Deshalb wurden Verstärker
mit niedrigen Eingangs-
Bias-Strömen gewählt.
Temperatur- und
Langzeitdrift
Um einen niedrigen Temperaturdriftkoeffizienten
für das
Gesamtsystem beizubehalten,
müssen alle gewählten Einzelbauteile
eine geringe Temperaturdrift
aufweisen. Der AD5791
hat einen TK von 0,05ppm
FSR/K, der LTZ1000 bietet
0,05ppm/K und der ADA4077
sowie der AD8675 leisten einen
Beitrag von 0,005ppm FSR/K
bzw. 0,01ppm FSR/K.
Langzeitdrift ist ein weiterer
wichtiger Parameter, der die
Genauigkeit eines Systems
erheblich begrenzen kann.
Die Langzeitstabilität für den
AD5791 beträgt typisch besser
0,1ppm/1000 h bei 125 °C. Eine
Langzeitstabilität in der Gegend
von 1 µV pro Monat lässt sich
mit dem LTZ1000 erreichen.
Laborergebnisse
Der INL-Fehler wurde im Labor
bei Umgebungstemperatur
gemessen, indem der Eingangs-
Code am AD5791 vom Skalennullpunkt
zum Skalenendwert
mit einem Code-Schritt von 5
variiert wurde. Die Spannung am
Ausgang des Ausgangspuffers
(AD8675) wurde bei jedem Code
mit einem 8,5-Digit-DVM aufgezeichnet.
Die Ergebnisse lagen
deutlich innerhalb der ±1-LSB-
Spezifikation.
Das Rauschen beim Skalenmittelwert
betrug 1,1 µV SS ,
beim Skalenendwert 3,7 µV SS .
Der Rauschbeitrag jedes Spannungsreferenzpfads
wird durch
den DAC gedämpft, wenn Skalenmittelwertcode
(Mid-Scale
Code) gewählt wird – dadurch
die kleinere Rauschzahl für Skalenmittelwert-Code.
Die System-Langzeitdrift
wurde bei 25 °C gemessen. Der
AD5791 wurde auf 5 V (¾ Scale)
programmiert und die Ausgangsspannung
alle 30 min über eine
Zeit von 1000 h gemessen. Driftwerte
unter 1ppm FSR wurden
beobachtet.
Schlussbemerkung
Neben seiner einfachen Handhabung
bietet der AD5791 eine
garantierte Genauigkeit von
1 ppm. Allerdings ist die Wahl
der richtigen Bauteile bzw. der
Spannungsreferenz entscheidend,
um die Präzisionsspezifikationen
des AD5791 voll
auszunutzen. Niedrige Werte
für Rauschen, Temperaturdrift
und Langzeitdrift sowie die
hohe Genauigkeit der Bauteile
LTZ1000, ADA4077, AD8676
und AD8675 verbessern die
Spezifikationen für Systemgenauigkeit,
Stabilität und Wiederholbarkeit
über Temperatur
und Zeit.
Autor:
Michael Lynch (michael.
lynch@analog.com) ist
Applikationsingenieur in der
Linear and Precision Technology
Group von Analog
Devices.
Er hat sein B. Eng. Degree
in Electronic Engineering
von der University of Limerick
im Jahr 2003 erhalten.
Er kam 2009 zu Analog
Devices und arbeitete zuvor
als Implementierungsingenieur
für Intel.
42 hf-praxis 2/2018

Quarze und Oszillatoren
Oszillator-Serie macht
Fahrassistenz-Systeme sicherer
Optimal für die zuverlässige,
latenzarme Verarbeitung großer
Datenmengen in komplexen
Fahrassistenz-Systemen und
selbstfahrenden Autos geeignet
sind die beiden bei SE Spezial-
Electronic ab sofort als Muster
verfügbaren differentiellen
MEMS-Oszillatoren SiT9386
und SiT9387 von SiTime.
Bei den Bausteinen der neuen SIT938X-Serie
handelt es sich um die (nach Herstellerangaben)
derzeit einzigen Timing- Lösungen auf
dem Markt, die mit einem extrem niedrigen
RMS-Phasenjitter von typisch 0,23 ps und
einer Frequenzstabilität von ±25 ppm auch
unter dem Einfluss von sehr starken Temperaturwechseln,
Stößen und Vibrationen die
für die AI-Prozessoren in den Bordcomputern
und Schnittstellen wie PCI Express,
10G, 40G oder 100G Ethernet notwendigen
hochpräzisen Taktsignale liefern können.
Zu den herausragenden Merkmalen der auf
SiTimes neuer proprietärer Elite-Platform-
Architektur basierenden Oszillatoren zählt
neben einer extremen Stoßfestigkeit von
10.000 g und einer MTBF-Zeit von über
einer Milliarde Stunden unter anderem auch
eine besonders hohe Betriebssicherheit bei
systemseitigen Störbeeinflussungen (PSNR
0,02 ps/mV). Ein weiterer Vorteil ist die Programmierbarkeit
der Bausteine. Anwender
können eine beliebige Frequenz zwischen
1 und 725 MHz mit sechs Nachkommastellen
Genauigkeit auswählen.
Die für einen weiten Temperaturbereich von
-40 bis +105 °C spezifizierten Bausteine
SiT9386 und SiT9387 sind wahlweise in
einem 3,2 x 2,5 oder 7,0 x 5,0 mm großen
QFN-Plastikgehäuse lieferbar. Als Ausgänge
stehen LVPECL, LVDS und HCSL
zur Auswahl.
Abgerundet wird das derzeitige Angebot an
hochpräzisen Komponenten für den ADAS-
Markt durch die extrem robusten, speziell
für den Einsatz in Rundumsicht-Kameras
optimierten Oszillatoren der SiT8924/5-
Serie. Ausführliche Informationen zu allen
Baureihen können unter sitime@spezial.de
angefordert werden.
Zum Lieferprogramm der SE Spezial-
Electronic GmbH gehören ICs für den analogen
Signalpfad, die A/D- und D/A-Wandlung
und die Kommunikation per Funk und Kabel,
Module und Adapter für GNSS, Bluetooth,
WLAN, LAN etc., RFID-Transponder und
–Reader, Sensoren, Quarz- und Siliziumbasierte
Timing- Produkte, TFT-, passive
LC-, LED-, OLED und Touch-Displays,
Flash-Speicher, DRAMs und EEPROMs,
diskrete Halbleiter sowie passive und elektromechanische
Komponenten.
■ SE Spezial-Electronic GmbH
www.spezial.com
hf-praxis 2/2018 47

Praxis
RED – die neue Zulassungsrichtlinie für
Funkgeräte in Europa
Seit Mitte Juni 2016 gilt
eine neue Betriebszulassungsrichtlinie
für
Funkgeräte. Davon
betroffen sind auch
alle Funkempfänger,
sie müssen künftig
Mindestanforderungen
hinsichtlich der
Störunempfindlichkeit
erfüllen. Mittlerweile
ist auch die einjährige
Übergangsfrist
abgelaufen.
Gefunkt wird nur mit
Erlaubnis
Wer in Europa funken will,
muss sich an die entsprechenden
europäischen Betriebszulassungsrichtlinien
halten. Diese
entstehen in enger Zusammenarbeit
zwischen der Europäischen
Kommission als Instanz
der politischen Willensbildung,
den europäischen Regulierungsbehörden
ECC und CEPT, also
den Hütern des immer wertvoller
werdenden Frequenzspektrums,
sowie dem europäischen Standardisierungsinstitut
für Telekommunikation
ETSI.
Die Richtlinien enthalten, neben
allgemeinen Forderungen wie
„nicht gesundheitsschädlich“
oder „umweltverträglich“, auch
grundlegende funktechnische
Anforderungen. So müssen alle
Funkgeräte im Normalbetrieb
und unter den vom Hersteller
spezifizierten Betriebsbedingungen
(Umgebungstemperatur,
Luftfeuchtigkeit, usw.) die
sogenannten „essential requirements“
gemäß der Richtlinie
einhalten. Der Nachweis der
Konformität ist vom Hersteller
bzw. Betreiber als Voraussetzung
für die Betriebs- und damit
Marktzulassung zu erbringen,
z.B. durch Vorlage eines Messprotokolls,
das bei einem zertifizierten
Testlabor mit validierter
Messeinrichtung wie beispielsweise
von Rohde & Schwarz
erstellt wurde.
Technische Details zu den verschiedenen
Funkanwendungen
und betroffenen Frequenzspektren
werden bei der ETSI in
„harmonisierten Normen“ (harmonized
standards) spezifiziert,
inkl. möglicher Messmethoden
zum Nachweis der Konformität.
Diese harmonisierten Normen
treten dann nach eingehender
Prüfung durch die Regulierungsbehörden
als europäische Norm
(EN, European Norm) in Kraft.
Prominente Beispiele sind in der
Tabelle aufgeführt. Die aktuell
gültigen Normen sind im „Official
Journal of the European
Union“ gelistet. Eine Übersicht
findet man auch auf den ETSI-
Webseiten (www.etsi.org).
Neue Richtlinie betrifft
auch Empfänger
Gemäß dem Official Journal of
the European Union L 153/62
vom 22. Mai 2014 wurde die
bisherige Richtlinie RTTED
1999/5/EC, besser bekannt als
R&TTE, mit Wirkung zum
13. Juni 2016 und einer anschließenden
einjährigen Übergangsfrist
durch die neue Radio Equipment
Directive RED 2014/53/
EU vom 16. April 2014 ersetzt,
vorbehaltlich der Zustimmung
durch die nationalen Gesetzgeber
bzw. Regulierer.
Für die Definition funktechnischer
Richtwerte ist in der
alten wie in der neuen Richtlinie
insbesondere der Artikel 3.2 ent-
Autor:
Heinz Mellein, Technologie-
Management Systeme und
Projekte, Rohde & Schwarz
Europäische
Norm
EN 302 571
EN 300 328
EN 301 893
EN 301 908-13
EN 303 340
betroffene Geräte und Frequenzbänder
„Intelligent transport systems (ITS)“, z.B. Module
zur Car2Car-Kommunikation, 5855...5925 MHz
„Wideband transmission systems“, z.B. WLAN-
Module, 2,4...2,4835 GHz (ISM-Band)
„5 GHz high performance RLAN“, z.B. WLAN-
Module 5,15...5,35 und 5,47...5,725 GHz
„IMT cellular networks“, z.B. LTE Mobilfunkendgeräte,
E-UTRA-Frequenzbänder 1, 3, 7, 8, 20,
33, 34, 38, 40, 42, 43
„Digital Terrestrial TV Broadcast Receivers“, Harmonised
Standard covering the essential requirements
of article 3.2 of the Directive 2014/53/EU“
Testlösung
RF Conformance Test System R&S TS-
ITS100
Regulatory Test System for Wireless
Devices R&S TS8997
Regulatory Test System for Wireless
Devices R&S TS8997
RF Test System Family R&S TS8980
Broadcast Test Center R&S BTC
48 hf-praxis 2/2018

Praxis
Prominente Beispiele funktechnischer Standards zur
Einhaltung der europäischen Zulassungsrichtlinien und
entsprechende Testlösungen
R&S TS8980 R&S TS-ITS100 R&S TS8997 R&S BTC
Typische technische Anforderungen („essential requirements“) an Sender und Empfänger eines Funkgeräts nach ETSI EG 201 399 und
die betroffenen funktechnischen Parameter
scheidend. Hier findet man in der
alten Richtlinie die Forderung an
ein Funkgerät, dass es einerseits
nur das erlaubte Spektrum nutzen
darf, andererseits Störungen
anderer Frequenzbänder vermeiden
soll. Die Umsetzung dieser
Forderung wurde im Wesentlichen
durch die Spezifikation
von technischen Anforderungen
an den Sendeteil der Funkgeräte
gewährleistet. Reine Funk- und
Rundfunkempfänger waren von
der Regulierung ausgenommen.
In der neuen RED-Richtlinie
wurde nun genau dieser Artikel
3.2 um eine unscheinbare, aber
entscheidende Forderung erweitert:
Das Funkgerät soll das verfügbare
Spektrum auch effizient
nutzen, eine Konsequenz aus der
zunehmenden wirtschaftlichen
Bedeutung von Funkspektren.
Die Direktive bezieht nun explizit
auch die Empfangsteile der
Funkgeräte sowie reine Empfänger
mit ein und verlangt ihnen
eine Mindestqualität in puncto
Störunempfindlichkeit ab, die
messtechnisch nachzuweisen ist.
Die typischerweise zu prüfenden
Parameter der Sender und Empfänger
in Funkgeräten sind in der
ETSI-Empfehlung EG 201 399
aufgeführt, die Aufstellung im
Kasten zeigt einen Ausschnitt
daraus.
Fazit
Die neue europäische Betriebszulassungsrichtlinie
für Funkgeräte
RED erhöht die Anforderungen
an Funkgeräte aller Art bezüglich
ihrer spektralen Effizienz. Dies
hat zur Folge, dass nun regulatorische
Mindestqualitätsanforderungen
auch insbesondere von
Funkempfängern eingehalten
und somit auch getestet werden
müssen. Rohde & Schwarz bietet
dazu alle notwendigen Messmittel,
sowohl als Labormessgeräte
wie auch als schlüsselfertige, auf
bestimmte Zulassungsrichtlinien
zugeschnittene, vollautomatische
Komplettlösungen.
Referenzen:
Directive 1999/5/EC of
the European Parliament
and oft ther Council, Official
Journal of the European
Union L 91/10 vom
07.04.1999
Directive 2014/53/EU of
the European Parliament
and of the Council, Official
Journal of the European
Union L 153/62 vom
22.05.2015
hf-praxis 2/2018 49

Design
Erstes Toolset für 5G-HF-Design-Verifikation
Das neue Toolset
beschleunigt die
Entwicklung mobiler
Geräte der fünften
Generation. Mit
seiner Hilfe können
Entwickler die
HF-Spezifikationen von
5G-Produkten schnell
und einfach verifizieren
und Designs gründlich
analysieren.
Keysight Technologies
www.keysight.com
Das 5G-HF-DVT-Toolset ist
die weltweit erste Netzwerk-
Emulationslösung für die Verifikation
des HF-Designs von
5G-Geräten. Es lässt sich kostengünstig
über weite Bereiche
skalieren, von sub-6-GHz bis
zu Millimeterwellen, und von
pre-5G-Standards bis zu New
Radio (NR). Das (im Mai 2017
angekündigte) Toolset basiert
auf Keysights 5G-Wireless-
Testplattform UXM und ist das
erste verfügbare Toolset für die
Erforschung und Entwicklung
von 5G-Protokollen auf dem
Markt. Es gewährleistet die
durchgängige Rückverfolgbarkeit
der Mess ergebnisse vom
ersten Prototypen über die Freigabe
bis zur Serienproduktion.
„5G-HF-Tests über die Funkschnittstelle
sind unverzichtbar,
um die Performance von
5G-Geräten zu verifizieren.
Wegen der hohen Arbeitsfrequenzen
im Millimeterwellenbereich
in Verbindung mit
Strahlformung sind solche Tests
eine besondere Herausforderung“,
sagte Kailash Narayanan,
Vice President und General
Manager, Wireless Device and
Operators.
Das 5G-HF-DVT-Toolset nutzt
Keysights Testautomatisierungsplattform
(TAP), die es Entwicklungsingenieuren
ermöglicht,
schnell und einfach hochgradig
parametrierte HF- und Funkressourcen-Management-
(RRM,
Radio Resource Management)
Das Wichtigste in Kürze:
Testfälle zu erstellen und anzupassen
(RRM).
5G-Entwickler benötigen aktuelle
Tools, die es ihnen ermöglichen,
neue Signalformate,
Szenarien und Topologien
schnell und einfach zu erproben.
Keysights 5G-Lösungen halten
mit der Evolution des Standards
Schritt und ermöglichen
Entwicklern einen tieferen Einblick
in ihre Designs. Keysights
Design- und Testlösungen helfen
führenden Unternehmen der
Branche, neue Technologien zu
entwickeln und innovative Ideen
in erfolgreiche Produkte umzusetzen.
◄
• Umfassende HF-Testsuite für die Verifikation von 5G-Produkten
über eine Kabel- oder Funkverbindung (OTA, overthe-air)
• Validierung der 5G-Strahlformung und des Strahlmanagements
bei 5G-Geräten mit Chip-integrierten Antennenarrays
• Verifikation von 5G-Signalen und Numerologie: flexible
Testfall-Entwicklung, schnelle Ausführung von Testkampagnen
und gründliche Ergebnisanalyse
Weitere Informationen finden sich unter
http://www.keysight.com/find/5G-Protocol
50 hf-praxis 2/2018

Elektromechanik
Kostal und Huber+Suhner kooperieren bei Automotive-Hochfrequenzverbindungen
Neue strategische Kooperation
zwischen HUBER+SUHNER und
KOSTAL Kontakt Systeme Von links
nach rechts: Cornel Huber, Market
Unit Manager Industry+Transportation,
HUBER+SUHNER, Dr. Markus Bergholz,
President and CEO, KOSTAL Kontakt
Systeme, Reto Bolt, Chief Operating
Officer Geschäftsbereich Hochfrequenz,
HUBER+SUHNER, sowie Sven Kallinich,
Executive Vice President Sales and
Marketing, KOSTAL Kontakt Systeme
Die Unternehmen Huber+Suhner und
Kostal Kontakt Systeme haben eine
Grundsatzvereinbarung für eine strategische
Kooperation mit Fokus auf die
Technologiefelder Kabel und Kontaktbzw.
Steckverbindersysteme getroffen.
Beide Unternehmen, vertreten durch Reto
Bolt, COO Geschäftsbereich Hochfrequenz
der Huber+Suhner AG, sowie Dr.
Markus Bergholz, Geschäftsführer der
Kostal Kontakt Systeme GmbH, haben
ein Memorandum of Understanding unterzeichnet
und beabsichtigen künftig bei
der Realisierung neuartiger Lösungen für
die Übertragung von hohen Datenraten in
Automobilen zu kooperieren. Die Kooperation
legt den Fokus auf die Technologiefelder
Kabel und Kontakt- respektive
Steckverbindersysteme. Zur Optimierung
einer Verbindungslösung mit optimalem
Kundennutzen wird Kostal Kontakt
Systeme seine langjährige Erfahrung im
Bereich Kontaktsysteme im Automobilmarkt
und Huber+Suhner die Kompetenz
als Entwickler und Hersteller von
Lösungen für Highspeed-Datenkommunikation
und Kabeltechnologie einbringen.
Mit der strategischen Kooperation
setzen beide Unternehmen auf die steigende
Nachfrage nach leistungsfähigen
Datenleitungen und Steckverbindern als
eine der Schüsseltechnologien im Bereich
des autonomen Fahrens.
■ Huber+Suhner AG
www.hubersuhner.com
■ Kostal Kontakt Systeme GmbH
www.kostal.com
Kundenspezifische Kabel für anspruchsvolle
Anwendungen
Hohlleiter-Koax-Adapter und flexible Kabel-
Assemblies für RPC-1.00-Steckverbinder
Die Firma TRU Corporation
entwickelt seit über 60 Jahren
langlebige und leistungsstarke
Kabel und Systeme für die anspruchsvollsten
Anwendungen
aus den Bereichen Militär, Luftund
Raumfahrt, Telekommunikation,
Halbleitertechnologie,
Medizintechnik und EMV. TRU
kombiniert hochwertige Verarbeitung,
schnelle Abwicklung,
flexible Fertigungsmöglichkeiten
für kundenspezifisches
Design plus ein besonderes
Knowhow bei Starkstrom-/
Hochspannungskabeln mit einzigartigen
Befestigungs- und
Montageverfahren. Die TRUtest-
Serie bedient Anwendungen mit
geringer Dämpfung und Breitbandfrequenzen
bis 50 GHz,
die TRUcore-Serie ist speziell
für Anwendungen, bei denen
Leistung und Zuverlässigkeit
gefragt sind, vorgesehen. Die
TRUflex-Serie umfasst die High-
Power-Kabelkonfektionen. Hier
wird zum Beispiel bei EMV-
Anwendungen hohe Leistung
dämpfungsarm bei hohen Frequenzen
übertragen. Besonders
hervorzuheben ist dabei
die große Auswahl an Anschlüssen
und Kabelkombinationen:
Neben N und 7/16 gibt es HN,
SC, LC, MEIA, EIA, 13/30 oder
Schnellverschlüsse, wie QDS für
individuelle Konfektionen. Die
Stecker werden mit der einzigartigen
TRUtie, einer überlegenen
und drehmomentbeständigen
Befestigungstechnik, montiert.
Wenn Standardkabel nicht den
Kundenspezifikationen entsprechen,
lassen diese TRU die perfekte
HF-Verbindungslösung
für ihre Anwendung entwerfen.
■ EMCO Elektronik GmbH
www.emco-elektronik.de
Rosenberger hat das Portfolio
der Präzisionssteckverbinder-
Serie RPC-1.00 wesentlich
erweitert: ab sofort sind auch
Hohlleiter-Koax-Adapter und
flexible Kabel-Assemblies für
anspruchsvolle Messtechnikanwendungen
verfügbar.
Ebenso neu sind Inter-Series-
Adapter RPC-1.00/RPC-1.35.
Das Produktspektrum umfasst
weiterhin Semi-Rigid-Kabel-
Assemblies (mit und ohne
Armierung), Leiterplatten-
Steckverbinder, In-Series-
Adapter, Inter-Series-Adapter
RPC-1.00/RPC-1.85 sowie
Messuhren-Kits. RPC-1.00-
Steckverbinder sind konzipiert
für Anwendungen in der
industriellen Messtechnik bis
110 GHz und zeichnen sich
aus durch hervorragende
Return-Loss-Werte und hohe
Steckzyklen (>500). Ein Produktflyer
mit ausführlichen
Informationen ist erhältlich.
Rosenberger ist zertifiziert
nach ISO/TS 16949:2002 und
DIN EN 9100.
■ Rosenberger
Hochfrequenztechnik
GmbH & Co. KG
www.rosenberger.com
hf-praxis 2/2018 51

Elektromechanik
Eingebettete und eingesetzte Heatpipes
verbessern die Wärmeabfuhr deutlich
Kupferbahnen in den Schaltkreisen
der Leiterplatten. Das lässt
sich nicht so einfach bewerkstelligen,
wenn dicke Kupferschichten
geätzt werden müssen.
In Anwendungsfällen in
der Luft- und Raumfahrt spielt
außerdem die Masse eine wichtige
Rolle, und auch in modernen
Automobilen wie Elektrofahrzeugen
gewinnt sie zunehmend
an Bedeutung. Darüber hinaus
können größere Mengen an Kupfer,
die zur Kühlung verwendet
werden, sehr teuer werden.
Moderne Wärmemanagementkonzepte,
wie miniaturisierte
Heatpipes, die leicht sind, bessere
Wärmeleiteigenschaften
bieten als Kupfer und sich aufgrund
ihrer geringen Größe für
Leiterplatten eignen, können die
Herausforderungen des Wärmemanagements
in modernen
Highend-Anwendungen lösen.
Überragende Wärmeübertragungsfähigkeit
AT & S Austria Technologie &
Systemtechnik AG
www.ats.net
Miniaturisierung und zunehmende
Leistungsdichte spielen
eine wichtige Rolle für moderne
Anwendungen in der Elektronik.
Die Lebensdauer elektronischer
Bauteile kann sich durch eine
Erhöhung der Betriebstemperatur
um nur wenige K drastisch
verringern. Darüber hinaus wird
die Wärmeableitung dadurch
erschwert, dass die gesamte Leiterplatte
in bestimmten Anwendungsfällen
eingekapselt ist, um
sie wirksam vor Feuchtigkeit und
Staub zu schützen.
Modernes
Wärmemanagement
von Leiterplatten erfolgt im
Wesentlichen durch Zugabe
von zusätzlichem Kupfer in die
Leiterplatte, und zwar durch
konstruktive Maßnahmen, wie
dicke Kupferschichten, durchkontaktierte
Löcher, lasergebohrte
Durchkontaktierungen
mit Kupferfüllung oder sogar
Kupfer-Inlays. Zwar können
diese Methoden für eine gute
Wärmeableitung sorgen, aber
aus verschiedenen Gründen auch
mit einigen Nachteilen verbunden
sein: Speziell im Fall dicker
Kupferschichten, die zur Ableitung
der Wärme dienen, wird
die Herstellung der Leiterplatten
teurer und schwieriger, da
neue Anlagen zur Handhabung
der schweren, dicken Kupferplatten
notwendig sind.
High-Density-Packaging
Zudem erfordert das High-Density-Packaging
extrem schmale
Wegen ihrer überragenden Wärmeübertragungsfähigkeit
bei
relativ geringer Masse können
Heatpipes die Wärme sehr wirksam
durch die Leiterplatten leiten.
Moderne Heatpipes sind so
klein, dass sie in Leiterplattenkonstruktionen
integriert werden
können. Ihre Dicke bewegt sich
im Bereich von etwa 400 µm bis
2 mm. AT&S nutzt das firmeneigene
Knowhow im Einbetten
von Komponenten und in der
2.5D-Technologie, um Mini-
Heatpipes mit Leiterplatten zu
verbinden. Der Einsatz von
Heatpipes direkt in der Leiterplatte
erlaubt neue Gestaltungsmöglichkeiten,
wie eine externe
Kühlung sowie Wärmeableitung
und -ausbreitung. So bietet beispielsweise
die Wärmeableitung
die Möglichkeit, temperaturempfindliche
Komponenten,
wie Sensoren und MEMS, in
unmittelbarer Nähe wärmeerzeugender
Bauelemente, wie
Transistoren, zu verwenden.
52 hf-praxis 2/2018

Elektromechanik
Steckverbinder mit einstufigem Verriegelungsmechanismus
Mit SMP Infinity stellt Rosenberger
eine innovative Miniatursteckverbinder-Serie
vor,
deren Abmessungen rund 40%
kleiner als von Standard-SMA-
Steckverbindern sind. Der neuartige
einstufige Verriegelungsmechanismus
und die geringe
Einsteckkraft (max. 45 N)
ermöglichen einfache und
schnelle Steckverbindungen.
Horizontales und vertikales
Entriegeln ist mit dem gleichen
Werkzeug möglich – schnell
und einfach trotz hoher Haltekraft
(bis zu 400 N). SMP-
Infinity-Steckverbinder sind
konzipiert für einen Temperaturbereich
von -65 bis +155 °C
und werden eingesetzt bei Frequenzen
bis zu 40 GHz, z. B.
im Bereich Telekommunikation
oder Aerospace. Das Produktspektrum
der neuen Serie
umfasst gerade und gewinkelte
Bauformen, Kabelsteckverbinder
und Leiterplatten-Steckverbinder
– für Pin-in-Paste-, Löt-
Pin-, SMD- oder Rear-Mount-
Anschluss. Steckverbinder für
Gehäuseeinbau, Test-Adapter
und Kabel-Assemblies sind
ebenso verfügbar.
■ Rosenberger
Hochfrequenztechnik
GmbH & Co. KG
www.rosenberger.com
Außerdem ermöglichen die besseren
Kühleigenschaften von
Leiterplatten mit eingebetteten
Heatpipes (HP-PCBs), dass
Bauelemente bei niedrigeren
Temperaturen betrieben werden
können, wodurch sich bei den
meisten elektronischen Anwendungen
die Wirtschaftlichkeit
und Lebensdauer erhöht und
Energie eingespart wird.
Die eingebettete oder
eingesetzte Heatpipe
ist ein passives Bauteil, das
in der Lage ist, Wärme in der
Leiterplatte über größere Strecken
abzuführen, und zwar wirkungsvoller
als herkömmliche
Wärmeleiter (z.B. Kupfer). Ihr
Mechanismus zur Wärmeableitung
basiert auf einen Phasenübergang
(d.h. vom flüssigen in
den gasförmigen Zustand) und
dem Transport von Masse.
Die Heatpipe ist eine röhrenförmige
Konstruktion, die an beiden
Enden dicht verschlossen ist und
eine Flüssigkeit enthält, in der
ein sehr geringer Druck herrscht.
Normalerweise besteht das
Rohr aus Kupfer, und als Flüssigkeit
wird Wasser verwendet.
Wenn das eine Ende des Rohrs
erwärmt wird, geht das Wasser
von der flüssigen in die gasförmige
Phase über (oder einfacher
ausgedrückt: es verdampft).
Durch den damit verbundenen
Druckanstieg strömt der Wasserdampf
zum kalten Ende
des Rohrs. Dort gibt der Wasserdampf
Energie ab und wird
wieder flüssig. Durch Kapillarkräfte
wird das flüssige Wasser
zurück zum erwärmten Ende
des Rohrs transportiert. Dieser
dynamische Prozess wiederholt
sich kontinuierlich und führt zu
einer Wärmeabfuhr, die hundert
bis mehrere tausend Mal so hoch
ist wie bei einem Kupferstück
mit entsprechenden Maßen. Da
die Heatpipe hohl ist, bietet sie
den zusätzlichen Vorteil, dass
sie wesentlich leichter ist als
Kupferstäbe.
innovatives Konzept
AT&S hat ein innovatives
Konzept vorgestellt, in dem
gebrauchsfertige Mini-Heatpipes
mit dem Leiterplattenkörper verbunden
werden, sodass ein komplettes
Wärmemanagementmodul
entsteht. Es wurden mehrere
Leiterplatten-Vorführmuster mit
eingebetteten und eingesetzten
Heatpipes hergestellt. Um die
miniaturisierten Heatpipes mit
der Leiterplatte zu verbinden,
wurden verschiedene Methoden
angewandt. Bei allen Versuchen
trug das HP-PCB-Konzept
dazu bei, das Gesamttemperaturverhalten
des Systems im Vergleich
zu derzeit gebräuchlichen
Methoden zu verbessern.
Diese Technik gilt als Wärmemanagementkonzept
für praktisch
alle Anwendungsfälle in
der Elektronik, in denen eine
bessere Wärmeausbreitung oder
-ableitung erforderlich ist. Mögliche
Anwendungsbereiche finden
sich insbesondere dort, wo
Einschränkungen hinsichtlich
Masse und Platzbedarf vorhanden
sind. Beispiele hierfür gibt
es in der Luftfahrt, im Automobilbau
und in modernen Server-
Anwendungen
Die Forschungs- und Entwicklungsabteilung
von AT&S sucht
noch Partner, die besondere
Anforderungen an das Wärmemanagement
zukünftiger Produkte
stellen und bereit sind, die
HP-PCB-Technik als Erstanwender
zu erproben.
Nach den Vorstellungen des
Unternehmens müssen moderne
Leiterplatten einen erweiterten
Funktionsumfang, wie ein verbessertes
Wärmemanagement,
eingebettete Komponenten,
Hochfrequenz und hybride Materialien,
als festen Bestandteil
des Lösungskonzepts für technologische
Herausforderungen
zukünftiger Anwendungen bieten.
◄
Magnetverschlüsse aus Edelstahl mit und
ohne Silikon-Umhüllung
Sugatsune (Vertrieb: Infratron)
erweitert sein reichhaltiges
Sortiment an Edelstahlkomponenten
um magnetische
Verschlüsse für Schranktüren.
Bis zu 8 kp Schließkraft
bei einer Einbauhöhe von nur
3 mm werden mit den neuen
Artikeln erreicht. Einige von
ihnen sind mit einer Silikonumhüllung
in Hellgrau, Dunkelgrau
oder Tiefblau erhältlich.
Letztere können z.B. im
Nahrungsmittelbereich eingesetzt
werden. Aber auch in
Reinraumumgebungen, industriellen
oder anspruchsvollen
Consumer-Anwendungen finden
diese Produkte ihren Platz.
Bei Teilen ohne Silikonummantelung
ist der Neodym-
Magnet mit einer Umhüllung
z.B. aus Acryl zuverlässig vor
Umwelteinflüssen geschützt.
■ Infratron GmbH
Produktion und Vertrieb
info@infratron.de
www.infratron.de
hf-praxis 2/2018 53

Messtechnik
Verbesserte DAC-Phasenrauschmessungen ermöglichen
DDS-Anwendungen mit ultrageringem Phasenrauschen
In Radaranwendungen
ist das Phasenrauschen
eine wichtige
Leistungskennzahl
für Systeme mit hoher
Stör-Dämpfung.
Phasenrauschen betrifft
alle Funksysteme.
Allerdings können
speziell Radarsysteme,
bei kleineren Offsets
zur Trägerfrequenz,
ein niedrigeres
Phasenrauschen als ein
Kommunikationssystem
erforderlich machen.
Analog Devices
www.analog.com
Bild 1: Verbesserung des Phasenrauschens beim AD9164
Bild 2: Plot-Methode bei Phasenrauschmessungen
Bild 3. Der DDS-Testaufbau für absolutes Phasenrauschen enthält
sowohl das DAC- als auch das Oszillatorrauschen
Entwickler solcher Hochleistungssysteme
wählen Oszillatoren
mit sehr geringem Phasenrauschen.
Das Ziel der Signalketten,
aus Sicht des Rauschens,
besteht darin, das Oszillator-
Phasenrauschprofil nur minimal
zu beeinträchtigen. Dies
verlangt Residual-/Additive-
Phasenrauschmessungen der
verschiedenen Komponenten in
der Signalkette.
Vor kurzem vorgestellte Hochgeschwindigkeits-D/A-Wandler
eignen sich bestens für die
Erzeugung von Signalverläufen
und Frequenzen für alle LOs,
die in Frequenzwandlungsstufen
notwendig sind. Die Radar-
Ziele jedoch stellen hohe Anforderungen
an das DAC-Phasenrauschen.
Der Artikel zeigt gemessene Verbesserungen
von über 10 dB bei
10-kHz-Offsets und dem Einsatz
des DAC-Modells AD9164.
Bild 1 zeigt die Verbesserung,
und im Folgenden wird erläutert,
wie die Ergebnisse mit einer
Kombination aus Auswahl des
Stromversorgungsreglers und
Verbesserungen beim Testaufbau
erzielt wurden.
Phasenrauschen –
Definition
Phasenrauschen ist ein Maß für
die Abweichung eines periodischen
Signals vom korrekten
Wert beim Nulldurchgang. Man
stelle sich einen Cosinusverlauf
mit Phasenschwankungen vor
x(t) = cos(2πft + Φ(t))
f = augenblickliche Frequenz
Φ(t) = wahllos schwankende
Phase in Radianten
Das Phasenrauschen ergibt sich
aus der Leistungsspektraldichte
der Phasenschwankungen
54 hf-praxis 2/2018

Messtechnik
Bild 4a: Messung des DDS-Residual-Phasenrauschens mit der
Phasendetektormethode
Bild 4b: Messung des DDS-Residual-Phasenrauschens mit der
Cross-Correlation-Methode
Linear betrachtet ist das Einseiten-Phasenrauschen
definiert als
Das Phasenrauschen wird normalerweise
in den Einheiten
dBc/Hz von 10log(L(f)) ausgedrückt.
Die Daten des Phasenrauschens
werden dann bei Offsetfrequenzen
relativ zum HF-
Träger aufgetragen.
Eine wichtige weitere Definition
von Phasenrauschen ist das absolute
Phasenrauschen gegenüber
dem Residual Phasenrauschen.
Absolutes Phasenrauschen ist
das gesamte Phasenrauschen,
gemessen im System. Residual
Phasenrauschen ist das additive
Phasenrauschen des zu testenden
Bauteils (DUT).
Dieser Unterschied ist, bei Testaufbauten
und der Ermittlung
von Beiträgen zum Phasenrauschen
auf Komponentenebene,
in einem System von großer
Bedeutung.
Mess methoden
Die Bilder in diesem Abschnitt
zeigen Testaufbauten für DDS-
Phasenrauschen. Für DAC-
Phasenrauschmessungen wird
angenommen, dass der DAC
als Teil eines DDS-Subsystems
(Direct Digital Synthesizer) verwendet
wird. Ein DDS wird mit
einem digitalen Sinusverlauf zu
einem DAC implementiert, der
in einem monolithischen IC oder
einem FPGA oder ASIC gespeichert
sein könnte, das mit einem
DAC kommuniziert. In modernen
DDS-Designs lassen sich
digitale Phasenfehler wesentlich
kleiner als DAC-Fehler machen,
und die DDS-Phasenrauschmessungen
werden typischerweise
durch die DAC-Leistungsfähigkeit
begrenzt.
Den einfachsten und weitest
verbreiteten Testaufbau zeigt
Bild 3. Für den DDS wird eine
Taktquelle verwendet, das
DDS-Ausgangssignal wird in
einen Cross-Correlation-Pha-
Bild 5. Mängel von Stromversorgungen werden auf den HF-Träger moduliert
hf-praxis 2/2018 55

Messtechnik
Bild 6: Regler-Rauschdichtenvergleich. Man beachte die Einheiten der Y-Achse — der ADM7155 ist um eine Größenordnung verbessert
senrauschanalysator eingespeist.
Dies lässt sich einfach
implementieren, da nur ein DDS
benötigt wird. Allerdings gibt
es bei diesem Testaufbau keine
Methode, um den Beitrag des
Oszillators zu extrahieren und
nur das DDS-Phasenrauschen
zu zeigen.
Bild 4 zeigt zwei gebräuchliche
Methoden, um das Oszillatorphasenrauschen
aus der Messung
zu beseitigen und eine Residual-
Rauschmessung zu erhalten. Der
Nachteil dieser Messungen ist,
dass der Testaufbau zusätzliche
DACs erfordert. Jedoch ist der
Vorteil ein wesentlich besserer
Indikator des DAC-Phasenrauschbeitrags,
der in System-
Level-Analyse-Budgets angewandt
werden kann. Bild 4a zeigt
die Phasendetektormethode. In
Bild 7: Testaufbauten für AD9164 Phasenrauschmessungen
56 hf-praxis 2/2018

Messtechnik
Bild 9. AD9164 Residual-Phasenrauschmessungen mit den
Verbesserungen durch rauscharmen Regler
Bild 8: Vergleiche des Ausgangsphasenrauschens des AD9164
bei 800 MHz
diesem Fall kommen zwei DACs
zum Einsatz, und der Oszillatorbeitrag
wird von beiden DUTs
in der Abwärtswandlung zu DC
subtrahiert.
Bild 4b zeigt eine Methode, welche
die Cross-Correlation- Phasenrauschanalyse
verwendet. In
diesem Fall werden DDS2 und
DDS3 eingestzt, um den Taktbeitrag
zu den LO-Ports der Messung
zu übersetzen. Ihr Beitrag
wird mit den Cross-Correlation-
Algorithmen entfernt, so dass
schließlich nur noch das DDS1-
Residual-Phasenrauschen in der
Messung enthalten ist.
Beiträge zum
Stromversorgungsrauschen
In rauscharmen Analog- und
HF-Designs ist das Stromversorgungsrauschen
ein bekannter
Störfaktor, der berücksichtigt
werden muss. Stromversorgungs-Ripple,
der periodisch
verläuft, moduliert den HF-Träger
und erzeugt Störungen auf
dem HF-Träger bei Frequenzoffsets
ähnlich der Ripple-Frequenz.
Das 1/f-Rauschen von
Reglern moduliert sich ebenfalls
auf den HF-Träger und trägt zum
Phasenrauschprofil bei. Bild 5
veranschaulicht die Prinzipien.
Tabelle 1: Reglerfamilie mit einer Rauschdichte nach dem neuesten Stand der Technik
hf-praxis 2/2018 57

Messtechnik
Messergebnisse
Bei der Untersuchung des DAC-
Phasenrauschens wurden die
Testaufbauten sowie das Reglerrauschen
berücksichtigt.
Das ursprüngliche DAC-Evaluierungsboard
verwendet den
Regler ADP7140 für die Analog-
und Taktspannungen. Spektrale
Rauschdichten wurden mit
kürzlich vorgestellten, äußerst
rauscharmen Reglern verglichen
und der ADM7155 gewählt.
Bild 6 veranschaulicht den Vergleich
der Rauschdichten, wie
in den Datenblättern gezeigt.
Die Stromversorgungsmodifikation
diente lediglich dazu,
den ADM7155 sowohl für den
AD9164-Takt (Datenblatt Pins
VDD12_CLK) als auch die Analogspannung
(Datenblatt Pins
VDD12A) zu nutzen.
Als nächstes wurden mögliche
Testaufbauten für Residual Phasenrauschmessungen
überlegt.
Die Cross-Correlation-Methode
mit dem Rohde & Schwarz
FSWP wurde primär wegen der
Verfügbarkeit und Bequemlichkeit
gewählt. Bild 7 zeigt den
Testaufbau.
Bild 8 zeigt die Kurven der
Ergebnisse einer Messung für
drei Fälle:
• Die ursprüngliche Evaluierungsboard-Messung
mit
einem absoluten Phasenrauschkonzept
ist als rote Kurve dargestellt.
• Die hellblaue Kurve ist ebenfalls
eine absolute Messung,
jedoch mit der Reglerverbesserung.
• Die dunkelblaue Kurve ist eine
Residual Phasenrauschmessung,
die auch die Reglerverbesserung
beinhaltet.
Die Messung lässt drei generelle
Einschränkungsbereiche bei der
anfänglichen Messung erkennen,
telco_ins_291113 29.11.2013 1
die zu Beginn der Untersuchung
nicht so offensichtlich waren:
Ein rundes
Programm
• AT Schnitt Quarze
• Uhrenquarze
• TCXO/VCTCXO
• SAW Filter
• Clock Oszillatoren
• Quarzfilter
www.telcona.de
info@telcona.de
• Frequenzen unter 1 kHz wurden
durch das Close-in-Rauschen
der Taktquelle begrenzt.
• Frequenzen von 1 bis 100 kHz
wurden durch die Reglerauswahl
begrenzt.
• Frequenzen über 100 kHz hingegen
wurden durch die Taktquelle
begrenzt.
• Der steile Abfall über 10 MHz
ist der Beitrag der Taktquelle,
da es sich bei dem verwendeten
Takt um einen Multiplied-
Quarzoszillator (MXO) handelt,
der 6 GHz erzeugt.
• Der Roll-Off stammt von den
HF-Filtern in den Multiplikationsstufen.
Residual Phasenrauschmessungen
mit der Reglerverbesserung
wurden bei weiteren DAC-
Frequenzen durchgeführt, einige
davon sind in Bild 9 zu sehen.
Die Modifikationen wurden auf
mehrere Evaluierungsboards
dupliziert. In allen Fällen zeigten
sich die gleichen verbesserten
Ergebnisse.
Die Familie mit äußerst rauscharmen
Reglern mit ähnlicher
Rauschdichte zeigt Tabelle 1.
Wie demonstriert, ist der Einfluss
auf das DAC-Phasenrauschen
erheblich. Diese Regler werden
für alle Bereiche eines HF-
Systems empfohlen, die optimales
Phasenrauschen benötigen.
Zusammenfassung
Eine Überprüfung des Phasenrauschens
wurde für die grundlegende
Definition absolutes
gegenüber Residual Phasenrauschen,
Testaufbauten für DAC-
Phasenrauschmessungen und
Beiträge durch Reglerrauschen
erläutert.
Autoren
Peter Delos [peter.delos@
analog.com] ist technischer
Leiter in der Aerospace and
Defense Group von Analog
Devices Inc. Er hat
sein B.S.E.E. im Jahr 1990
vom Virginia Tech und sein
M.S.E.E. vom NJIT im Jahr
2004 erhalten. Von 1990 bis
1997 arbeitete er im Naval
Nuclear Power Programm.
Diese Tätigkeit beinhaltete den
Abschluss des Naval Nuclear
Power School Officer’s Programm
sowie Arbeit als Ausbilder
in einem U-Boot-Werk
und als leitender Electrical
Field Ingenieur bei Seawolf
Class Submarines in Groton,
CT. 1997 übernahm er eine
Position bei Lockheed Martin
in Moorestown, NJ, und
begann eine erfolgreiche
Karriere bei der Entwicklung
von Empfängern/Erregern
und Synthesizern für mehrere
Radar- und EW-Programme.
Diese Erfahrung umfasste
Architekturdefinition, detailliertes
Design, schnelle Prototypen,
Fertigungsabdeckung,
Feldinstallationen und Koordination
vieler Engineering-
Bereiche.
Jarrett Liner [jarret.liner@
analog.com] ist HF-System-
Applikationsingenieur in der
Aerospace and Defense Group
von Analog Devices Inc. in
Greensboro, NC. Er verfügt
über beachtliche Erfahrungen
bei der Entwicklung von HF-
Systemen und Komponenten.
Vor dieser Tätigkeit war Jarrett
Liner Applikationsingenieur
für GaN-on-SiC-Verstärker
für den Militär- und
Luftfahrtsektor. Zu seinen
früheren Erfahrungen gehört
auch die Entwicklung und der
Test von RF IC WLAN-Leistungsverstärkern
und Front-
End-Modulen, denen er 13
Jahre lang nachging. Jarrett
Liner diente sechs Jahre lang
in der United States Navy als
Elektroniker.
Sein B.S.E.E. hat er 2004 von
der North Carolina Agricultural
and Technical State University
in Greensboro, NC,
erhalten.
Verbesserungen des DAC-Phasenrauschens
wurden demonstriert
und zwar sowohl mit Testmethoden
zur Messung von
Residual Phasenrauschen, als
auch für die optimale Reglerauswahl.
Das Endresultat ist, dass
der AD9164 jetzt das Design von
DDS-basierten Applikationen
mit äußerst geringem Phasenrauschen
ermöglicht, wenn die
Analogspannungen und Taktspannungen
über die rauscharme
Reglerfamilie von Analog
Devices versorgt werden.
■ Analog Devices
www.analog.com
58 hf-praxis 2/2018

Messtechnik
NB-IoT-Optionen reduzieren Personalstunden-Aufwand
zur Entwicklung von Testsoftware
Die Anritsu Corporation gab
unlängst die Verfügbarkeit der
Software MX887067A für NB-
IoT-Uplink-Tx-Messungen
sowie des Pakets MV887067A
für NB-IoT-Downlink-Wellenformen
zur Unterstützung von
3GPP-HF-Messtests für NB-IoT-
Endgeräte zur weiteren Stärkung
der Funktionen des beliebten
Universal Wireless Test Sets
MT8870A bekannt.
Die Installation der NB-IoT-
Optionen im Testset MT8870A
ermöglicht die Evaluierung von
Kommunikationsgeräten mit
integrierten NB-IoT-Funktionen
sowie Tests der HF-TRx-Eigenschaften
von Modulen. Diese
Optionen sind mit einer PC-
Anwendung zur Signalanalyse
zusammen gebündelt, um die
Kunden bei der Entwicklung und
Design-Tests zu unterstützen.
Außerdem wird eine vollautomatische
Messanwendung zur
Steuerung der Messgeräten und
Chipsätzen beim Prototypenbau
sowie bei der Massenproduktion
zur Verfügung gestellt.
Diese Anwendungssoftware-
Pakete können die Erstellung
von Testprogrammen vereinfachen
und zur Automatisierung
von Messungen genutzt werden,
wodurch der Personalstunden-
Aufwand zur Entwicklung der
Kunden-Testsoftware um ca.
90 % gesenkt wird.
Das schmalbandige Internet der
Dingen (NB-IoT) ist der neuste
Mobilfunktechnologie-Standard,
der zur Unterstützung von IoT-
Endgeräte und IoT-Dienste entwickelt
wurde. NB-IoT bietet
verschiedene Vorteile, wie einen
optimierten Stromverbrauch,
eine erweiterte Funkversorgung
in Gebäuden, niedrigere Kosten
sowie verbesserte Sicherheitsund
Datenschutzfunktionen.
Um der wachsenden Nachfrage
nach NB-IoT-Modulen gerecht
zu werden, versuchen die Lieferanten
von Chipsätzen, die
Fertigungskosten durch eine
verbesserte Messungseffizienz
zu senken. Anritsu hat eng mit
Chipsatzherstellern zusammengearbeitet,
um ein schlüsselfertiges
System zu entwickeln, das
vollautomatische Messungen
unterstützt. Diese neuesten Optionen
nutzen die Fertigungslösung
für 2G/3G/4G-Endgerät
entwickelte Optimierungstechnologie
voll aus und wurden als
Mehrgeräte-Testlösung konzipiert,
um die Messkosten pro
Gerät soweit wie möglich zu
senken.
Der MT8870A ist ein Universal
Wireless Testset, das für die
Großserienfertigung von Mobilfunk-Kommunikationsgeräten,
einschließlich 2G/3G/LTE/
LTE-A-, W-LAN-, Bluetooth-,
GPS- und FM-Technologien,
entwickelt wurde. Bis zu vier
leistungsstarke Testeinheiten lassen
sich in einem Hauptgehäuse
einbauen, wobei jede Testeinheit
voneinander vollkommen
unabhängige parallele Messungen
durchführt, um bis zu vier
Mobilfunk-Kommunikationsgeräte
gleichzeitig auszuwerten.
Die Installation der entwickelten
NB-IoT-Mess-Software
(MX887067A für NB-
IoT-Uplink-Tx-Messungen
sowie MV887067A für NB-
IoT-Downlink-Wellenformen im
MT8870A unterstützt schnelle
und unkomplizierte 3GPP-NB-
IoT-HF-Tests, einschließlich der
Tests von Leistung, Frequenz,
Modulationsgenauigkeit und
Rx-Empfindlichkeit.
■ Anritsu, Corp.
www.anritsu.com
EMV-Surge-Prüfungen an Netz- und Datenleitungen
Surge-Prüfungen sind ein wichtiger
Bestandteil von EMV-Prüfungen. Neben
dem Test von Netz- und Speiseleitungen
sind oft auch Steuer- und Datenleitungen
zu prüfen. Bei den Steuer- und Datenleitungen
unterscheidet man zwischen
symmetrischen und asymmetrischen Leitungen.
Bei symmetrischen Leitungen handelt
es sich meist um verdrillte Adernpaare,
die Leitungen eines Adernpaares werden
symmetrisch bezogen auf Massepotential
angesteuert. Asymmetrische Leitungen
haben eine Masseverbindung für alle
Signale, alle Signale sind asymmetrisch
bezogen auf Massepotential.
Der Surge-Generator wird über ein Koppelnetz
an die zu prüfenden Leitungen
angeschlossen. Ein Entkoppelnetzwerk
und ggf. eine Schutzschaltung sorgen
dafür, dass die Surge-Impulse nur zum
Prüfling gelangen und nicht auch noch das
Netz oder andere angeschlossene Geräte
stören. Durch die steigenden Datenraten
auf Steuer- und Datenleitungen wird die
Verwendung eines CDN für Surge-Prüfungen
jedoch immer schwieriger, zum
Teil sogar unmöglich. Was in diesem Fall
zu tun ist, hängt von der maßgeblichen
Basisnorm ab. In den vergangenen Jahren
hat Haefely die gesamte Palette an Koppel-
und Entkoppelnetzen für Netz- und
Speiseleitungen sowie für Steuer- und
Datenleitungen überarbeitet, um den aktuellen
Normen zu entsprechen.
Neben der Einkopplung auf Leitungen
werden Surge-Impulse auch über Magnetfeldantennen
eingekoppelt. Da die Einkoppel-
und Entkoppelnetzwerke bei Haefely
einzeln erhältlich sind, ist die größtmögliche
Flexibilität gewährleistet.
■ EMCO Elektronik GmbH
www.emco-elektronik.de
hf-praxis 2/2018 59

Messtechnik
Standardkonforme EMF-Messlösungen von 0 Hz bis 90 GHz –
planbare Zukunftssicherheit mit 5G-Reserven
Arbeitsschutz mit dem NBM-550: Bei Arbeiten an Sendemasten lässt sich mit der passenden Sonde
die Feldstärke bequem ablesen
Narda STS ist mit seinen standardkonformen
EMF-Messlösungen
(für elektrische und
magnetische Felder) von 0 Hz
bis 90 GHz hervorragend für die
Zukunft gerüstet – 5 G inklusive.
Aufgrund seiner Flexibilität
und der Eignung für nahezu alle
Applikationen speziell auch im
Frequenzbereich oberhalb 6 GHz
genießen Anwender des mobilen
Feldstärkemessgeräts NBM-550
schon jetzt ein Höchstmaß an
Zukunftssicherheit.
(DC) bis 1 kHz und rundet das
Portfolio nach unten ab.
Diese neuentwickelte magnetische
Feldsonde empfiehlt sich
mit ihrem hohen Dynamikumfang
von 120 dB besonders für
den Einsatz im Bereich Arbeitssicherheit.
Gemäß der Europäischen
Richtlinie 2013/35/EU
ist sie ideal für Arbeitsplatzbewertungen
der produzierenden
Industrie in Zonen mit hohen
statischen Magnetfeldern. Die
richtungsunabhängigen Hall-
Effekt-Sensoren des HP-01
decken in einem einzigen Gerät
den extrem weiten Messbereich
zwischen 10 µT und 10 T
ab (magnetische Flussdichte).
Gesteuert wird das Messgerät
über die mitgelieferte PC-Software
HP01-TS und ab Mitte
2018 auch über das NBM-550.
Zu seinen typischen Einsatzgebieten
zählen Sicherheitsmessungen
in den Bereichen
Elektromobilität, bei Elektrolyseverfahren,
Magnetrührgeräten,
Permanentmagneten und
Kernspintomographie (MRT)
sowie Gleichstromantrieben und
-generatoren.
Diese planbare Zukunftssicherheit
schließt insofern auch die
kommende Mobilfunkgeneration
5G mit ein, als Narda bereits
heute sämtliche Frequenzbänder
von 700 MHz bis 86 GHz
abdeckt. Bis 6 GHz sind mit
dem SRM-3006 auch selektive
Narda Safety Test Solutions
GmbH
www.narda-sts.com
Neu im Programm der robusten
Narda Broadband Field Meter
(NBM) sind die elektrischen
Feldsonden EF 4091 (40 MHz
bis 40 GHz) und EF 9091
(100 MHz bis 90 GHz) zur Feldstärkemessung
im Höchstfrequenz-
und Millimeterwellenbereich.
Mit dem Magnetometer
HP-01 ist Anfang November
2017 die jüngste, ebenfalls isotrope
Sonde für den Tiefstfrequenzbereich
hinzugekommen.
Frequenzselektiv analysiert sie
statische und zeitlich variierende
Magnetfelder im Bereich 0 Hz
Das Magnetometer HP-01 zur frequenzselektiven Analyse
statischer und zeitlich variierender Magnetfelder von 0 Hz (DC) bis
1 kHz erweitert das Narda-Programm
60 hf-praxis 2/2018

Messtechnik
Was die erweiterte NBM-Familie so
zukunftssicher macht
Neu für den zukunftsträchtigen Hochfrequenzbereich
im Programm der robusten
Narda Broadband Field Meter sind die
beiden elektrischen Feldsonden EF 4091
(40 MHz bis 40 GHz) und EF 9091 (100
MHz bis 90 GHz) zur Feldstärkemessung
im Millimeterwellenbereich. Für
die Breitband-Messgeräte NBM-520
und NBM-550 bietet der Spezialist für
EMF-Messlösungen ein einzigartig
umfangreiches Programm an isotropen
HF- Wechselsonden bis 90 GHz an, also
speziell auch für den Millimeterwellenbereich.
Dessen Bedeutung wird unter
anderem in der Sicherheitsmesstechnik
spätestens mit der Einführung der nächsten
Mobilfunkgeneration dramatisch
zunehmen. In dieser Situation profitiert
der Anwender von der riesigen Auswahl
aus 15 verschiedenen Sonden, die er für
seine Applikationen bezüglich Feldtyp
und Frequenz, Pegel und Bewertungsart
individuell passend auswählen und
je nach Bedarf auch um weitere Sonden
ergänzen kann.
So bietet Narda für einen Frequenzbereich
beispielsweise auch eine zweite
Sonde an, die für pegelstarke Anwendungen
besonders hoch ausgesteuert
werden kann. Darunter fallen auch derart
starke Pegel, dass sich selbst Personal
nicht mehr gefahrlos mit dem Gerät
in der Hand ins Feld begeben kann und
eine entsprechende Messung über Fernsteuerung
erfolgen muss. Diese Qualität
und Kombinationsmöglichkeiten der
Geräte gibt es außer bei Narda sonst nirgendwo
auf dem Markt. Der Kunde hat
also jederzeit die Möglichkeit, wenn sich
seine Anforderungen ändern, sein Gerät
mit einer passenden Sonde zu erweitern.
Generell ist die NBM-Familie für Personenschutzmessungen
in allen Branchen
bestens geeignet. Sie zeichnet sich durch
hohe Zuverlässigkeit und Standardkonformität,
präzise Messergebnisse sowie
hohe Pegel- und Einstrahlfestigkeit aus.
Messungen zur Bewertung der Exposition
an Arbeitsplätzen, z. B. nach der
EMF-Richtlinie 2013/35/EU, gehören
mit zu den wichtigsten Einsatzgebieten.
Ferner unterstützt das NBM-550
die selektive Messung niederfrequenter
elektrischer und magnetischer Felder von
1 Hz bis 400 kHz für die Analyse und
Bestimmung der Exposition im industriellen
und medizinischen Bereich sowie
in Bereichen der Stromversorgung.
Ihr Partner für
EMV und HF
Messtechnik-Systeme-Komponenten
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Messungen einzelner Dienste möglich.
Doch die für die nächste Mobilfunkgeneration
avisierten höchsten Bitraten bis 10
Gbit/s werden vorwiegend im „High-Band“
oberhalb von 6 GHz erzielt, da hier eine
höhere Bandbreite zur Verfügung steht. Vor
allem das 26-GHz-Band und verschiedene
Bänder im Spektrum der Millimeterwellen
zwischen 31 und 86 GHz sollen hier
zur Übertragung verwendet werden. Da
die Komplexität und technischen Herausforderungen
für die Hersteller von Mobilfunkanlagen
und -geräten mit der Höhe
des Frequenzbereichs schnell zunehmen,
werden umfangreiche Tests erforderlich
sein. Während die ersten Testinstallationen
bereits existieren, beginnt 2018 die
eigentliche Testphase für 5G.
Punktum: Anwender, die sich für den NBM
mit 90-GHz-Sonde von Narda entscheiden,
sind in jedem Fall für die nächsten Jahre
bestens ausgestattet und auf der sicheren
Seite. Denn als Messinstrumente-Hersteller
ist Narda STS aktuell für alle 5G-Systeme
auch für die höchsten Frequenzen gerüstet,
und das zu einem extrem frühen Zeitpunkt.
EMV-ZUBEHÖR
LWL-Übertragungsstrecken
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Netznachbildungen
Dämpfungsglieder
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Messtechnik
Test einer Radarantenne mit ESR-EMI-Test-Receivern
rige Frequenz ist nötig, um die
Oberfläche der Jupitermonde
bis in eine Tiefe von neun Kilometer
zu durchdringen. Die
RIME-Antenne wurde nun einer
Testreihe unterzogen. Ziel war
es, die Simulationsdaten der
Antenne zu verifizieren und das
Antennendiagramm unter Bedingungen
zu messen, die denen an
Bord der Sonde entsprechen.
Rohde & Schwarz
GmbH & Co. KG
www.rohde-schwarz.de
Im Jahr 2022 soll die Raumsonde
JUICE (JUpiter ICy
moons Explorer) zum knapp
800 Millionen Kilometer entfernten
Jupiter starten. Damit
das möglich wird, musste im
Rahmen eines Flugtests die an
Bord der Raumsonde befindliche
Radar antenne vermessen
werden. Rohde & Schwarz hat
diesen Test mit der Bereitstellung
von zwei R&S ESR EMI
Test Receiver unterstützt.
JUICE ist eine von Airbus geleitete
Deep-Space-Mission der
Europäischen Weltraumorganisation
ESA zu den Eismonden
des Jupiter. Sie soll die Atmosphäre
und Magnetosphäre der
Monde erkunden und untersuchen,
ob sich unter den dicken
Eispanzern des Mondes Ganymed
Ozeane aus Wasser befinden,
die als Lebensraum geeignet
sind.
Eine zentrale Rolle
spielt dabei die Radarantenne
RIME (Radar for Icy Moons
Exploration). Diese ist für den
Frequenzbereich von 7,5 bis
10,5 MHz ausgelegt. Die nied-
Rohde & Schwarz hat für die
Testreihe zwei R&S ESR EMI
Test Receiver zur Verfügung
gestellt, um das Strahlungsdiagramm
der Antenne zu vermessen.
Durchgeführt wurden die
Messungen auf einem Flugplatz
in der Nähe des deutschen Airbus-Standorts
Friedrichshafen.
Dort wurde die 16,6 m lange
Antenne des RIME-Instruments
in verschiedenen Flugkonfigurationen
getestet. Ein Hubschrauber
hob dabei eine Nachbildung
der Raumsonde, ein so genanntes
Mock-up, in eine Höhe von bis
zu 320 m. Im Mock-up war unter
anderem auch der Sender untergebracht.
Am Boden befanden
sich die beiden Messempfänger
mit jeweils einer HF-Empfangsantenne.
Der Hubschrauber mit
dem Mock-up flog um die beiden
Stationen, um die notwendigen
Daten zur Berechnung des
Antennendiagramms aufzunehmen.
Die Rohdaten der Messung
stellte Rohde & Schwarz der
ESA zur Verfügung. ◄
Freikonfigurierbare Satelliten-Simulatoren
Der Test von GPS-Modulen und -Systemen
ist mit sogenannten Live-Sky-Signalen nur
eingeschränkt und aufwendig zu realisieren.
Zudem ist die Live-Sky-Simulation
kostenintensiv und unflexibel. Abhilfe
schaffen hier die Systeme von Spectracom,
der GSG-5 und der GSG-6. Diese GPS/
GNSS-Systeme sind freikonfigurierbare
HF-Simulatoren mit einer verlässlichen
Hardware, sowie einer Software-Umgebung,
die keine Wünsche für umfangreiche
Testabläufe offen lässt.
Die Spectracom-GSG-5- und -GSG-6-
Serie umfasst GPS/GNSS-Simulatoren
für alle notwendigen Testparameter, die
in der Entwicklung sowie in der Fertigung
notwendig sind. Das Produktspektrum
des GSG-5 oder GSG-6 unterstützt
Kunden in Entwicklungs-, Test- und Produktionsaufgaben
mit dem Ziel, Time-to-
Market-Aspekte kostensparend zu adressieren.
Vorteile eines Spectracom-GSG-
Simulators:
• wiederholbare Tests
• Fehleranalyse bekannter Ereignisse
• individuelle Anpassung der einzelnen
Parameter im laufenden Testszenario
• Simulation der Satelliten-Signalabdeckung
bis hin zum Satelliten-Ausfall
• Rausch- und Sensibilitätstests
■ EMCO Elektronik GmbH
www.emco-elektronik.de
62 hf-praxis 2/2018

Messtechnik
Funktionalität einer LTE-Advanced-Pro-Testlösung erweitert
Die Anritsu Corporation hat eine
Reihe von Softwareoptionen
für den Signalisierungstester
MD8430A angekündigt, die
die LTE-Advanced-Pro-Evaluierungsfunktionen
(LTE-A Pro)
erweitern. Die Softwareoptionen
für den MD8430A unterstützen
nun Gigabit LTE (Downlink
5CA- und Uplink 3CA-IP-
Datenverbindungen, SCME,
Fading) sowie Mobilfunk-IoT
(Cat-M1, NB-IoT).
Der weitverbreitete Einsatz von
Hochgeschwindigkeit-Standards
wie z.B. LTE-A Pro bringt neue
Evaluierungsanforderungen
mit sich:
• Tests in Umgebungen mit
einer größeren Anzahl von
Komponentträgern (CCs) mit
höherem Datendurchsatz
• Protokolltests von Cat-M1-
und NB-IoT-Endgeräten
• Protokolltests mit Over-the-
Air-Kanalmodellierung zur
Evaluierung der Leistung
von LTE-A Pro-Endgeräten
in Live-Netzwerken
Diese Tests, zusammen mit dem
3GPP Release 13, das die neue
Standards im Bereich des Mobilfunk-IoT
definiert, erhöhen den
Bedarf an einer Protokoll/F&E-
Testlösung für LTE-A Pro, die
die Entwickler dabei unterstützt,
Mobilfunkgeräte so schnell
wie möglich auf den Markt zu
bringen.
Der Signalisierungstester
MD8430A ist ein Basisstation-
Simulator für die Entwicklung
von LTE/LTE-Advanced sowie
nun auch bei LTE-Advance
Pro-konformen Chipsätzen
und mobilen Endgeräten. Diese
neu entwickelten Funktionen
unterstützen Evaluierungen der
Leistung von LTE-A Pro-Endgeräten
in simulierten Downlink
5CA-, Uplink 3CA- und
SCME-Fading-Umgebungen
sowie in Cat-M1- und NB-
IoT-simulierten Umgebungen.
Wenn sich die Signale im selben
Band befinden, können außerdem
mehrere Basisstationssignale
von einer Tx-Antenne
abgestrahlt werden, wodurch
der Bedarf nach mehreren
MD8430A-Testsets sinkt, selbst
dann, wenn durch eine steigende
Anzahl der Komponentträger die
Zahl der Tx-Signale erhöht wird.
Mit seinen integrierten Standalone-Fading-Funktionen
unterstützt
der MD8430A die Konfiguration
einer hochgradig reproduzierbaren
Fading-Umgebung,
die in einem Live-Netzwerk nur
schwer zu erreichen ist, und
kann zur Steuerung des Fadings
synchron mit Mobilfunk-Verbindungstests
genutzt werden,
indem die Fading-Funktion über
die selbe Schnittstelle gesteuert
wird. Der MD8430A unterstützt
außerdem Tests mit langsamem
Taktgeber, die für die Fehlerbehebung
auf den ersten Etappen
der Chipsatz-Entwicklung
gefordert sind. Der kombinierte
Einsatz mit dem Softwaretool
Rapid Test Designer (RTD)
MX786201A bietet eine grafische
Benutzeroberfläche zur
bequemen Erstellung von Testsequenzen
zur Vereinfachung
der Testfällen-Erzeugung für
die Basisstations-Simulation in
einer MIMO-Umgebung und
zur Konfiguration-Ermöglichung
mehrere verschiedenen
Testverbindungsumgebungen,
die mit einer in Betrieb befindlichen
Basisstation nur schwer
zu reproduzieren sind.
■ Anritsu, Corp.
www.anritsu.com
Neue 5G-NR-Sub-6-GHz-Gerätetest-Plattform
Rohde & Schwarz ermöglicht jetzt das
Testen und Validieren von Sub-6-GHz-
Endgeräten gemäß 3GPP 5G New Radio
(NR). 5G NR soll Frequenzbereiche bis
zu 52,6 GHz unterstützen. Die ersten
5G-Designs werden jedoch Frequenzen
unterhalb von 6 GHz mit Schwerpunkt
auf 3,5 GHz verwenden. Für diese Sub-6-
GHz-Trägerfrequenzen sind bei 3GPP derzeit
maximale Bandbreiten von 100 MHz
pro Component-Carrier im Gespräch. Das
R&S CMW100 Communications Manufacturing
Test Set mit einer Messbandbreite
von 160 MHz ermöglicht damit bereits
jetzt das Testen der ersten 5G-NR-Sub-6-
GHz Endgeräte. Mit seiner hohen Messgeschwindigkeit
ist der R&S CMW100
speziell für die Massenfertigung in der
Produktion ausgelegt.
Die flexible Testlösung unterstützt neben
5G NR Sub-6 GHz alle relevanten Technologien
wie LTE, WLAN und Bluetooth.
Das macht den R&S CMW100 zu einer
kostenoptimierten Lösung für die Massenproduktion
aller zellularen und nichtzellularen
(wireless-connectivity) Endgeräte,
deren Kalibrierung und Verifizierung
im sogenannten Non-Signaling-Mode
(Analysator/Generator) erfolgt. Endgeräte-
Herstellern steht somit eine breite Palette
an Messfunktionen zur Verfügung – mit
nur einer Investition in eine einzige Messgeräteplattform,
einmaliger Schulung und
Anpassungskosten.
Die neuste 160-MHz-Version des R&S
CMW100 ist jetzt bei Rohde & Schwarz
erhältlich. Mit zu 5G NR Sub-6 GHz kompatibler
Softwareoptionen für die Vektorsignalanalyse
und -erzeugung werden 2018
verfügbar sein. Weitere Informationen zum
R&S CMW100 Test Set finden Interessenten
unter www.rohde-schwarz.com/
ad/press/cmw100. Im folgenden Video
wird das R&S CMW100 Test Set für 5G
NR Sub-6 GHz ausführlicher vorgestellt:
https://youtu.be/a409tH8z6oE.
■ Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG
www.rohde-schwarz.de
hf-praxis 2/2018 63

Messtechnik
Überwachungsempfänger R&S ESMD
entwickelt sich zum Kleinsystem
Der Breitbandüberwachungsempfänger
R&S ESMD von Rohde
& Schwarz wurde mit
neuen Funktionen ausgestattet.
Er unterstützt
damit jetzt noch besser
bei der Aufgabe, Signale
aufzuzeichnen, auszuwerten
und für Dokumentationszwecke
aufzubereiten.
Die neuen
Optionen erweitern ihn
zu einem vielseitig einsetzbaren
Kleinsystem.
Benjamin Bulach,
Produktmanagement
Signalanalyse bei Rohde &
Schwarz in München
www.rohde-schwarz.com
Bild 1: Der Such- und Erfassungsempfänger R&S ESMD ist erste
Wahl für Überwachungsaufgaben in schwierigen Signalszenarios.
Alle Informationen werden entweder auf seinem Display oder
auf einem externen, über LAN angeschlossenen PC dargestellt.
(Bilder: Rohde & Schwarz)
In vielen Funkerfassungssystemen
weltweit arbeitet der Breitband-Überwachungsempfänger
von Rohde & Schwarz als zuverlässiger
schneller Suchempfänger
zur Detektion von Kurzzeitsignalen
oder als Absetzempfänger,
der qualitativ hochwertige
I/Q-Daten breitbandiger Signale
für die nachfolgende Signalanalyse
oder Demodulation bereitstellt.
Neue Optionen erweitern
ihn für Aufgaben auch außerhalb
klassischer Erfassungssysteme
zum nahezu autonomen Kleinsystem.
So lassen sich beispielsweise
reale Signalszenarien für
die spätere detaillierte Offline-
Analyse aufzeichnen und Radarund
Kommunikationssysteme
mit den aufgezeichneten Signalen
testen.
Darstellung von
Signalen im Zeitbereich
Die Signalverarbeitung aller
Funkerfassungsempfänger von
Rohde & Schwarz basiert auf
dem gleichen Prinzip: Das empfangene
Signal wird parallel und
in Echtzeit in zwei unterschiedlichen
Pfaden verarbeitet, im
Spektrums- und im Demodulationspfad.
Der Demodulationspfad
dient zum präzisen Messen
der Pegel und zur Demodulation
analoger Signale. Im Spektrumspfad
findet die Fast-Fourier-Transformation
(FFT) für
die Anzeige der Echtzeitspektren
am Display statt. In diesen
Spektren sind Aussendungen
auf verschiedenen Frequenzen
leicht zu unterscheiden. Mit der
zusätzlichen Wasserfalldarstellung
lässt sich das zeitliche Signalverhalten
sehr gut verfolgen.
Vor allem bei gepulsten bzw.
TDMA-Signalen reicht die Darstellung
im Frequenzbereich
jedoch oft nicht aus, um festzustellen,
ob sich Signale überlappen
oder ein Übertragungssystem
innerhalb eines Kanals
gestört ist. Solche Einblicke
erlaubt die neue Option Zero
Span R&S ESMD-ZS. Sie stellt
die Signale parallel zum Echtzeitspektrum
im Zeitbereich dar
(Bild 2). Für die Berechnung
wird der Demodulationspfad
verwendet. Der Anwender kann
aus dem Echtzeitspektrum den
gewünschten Ausschnitt für die
Zeitbereichsdarstellung wählen.
Dank der parallelen Signalverarbeitungskanäle
lässt sich die
Mittenfrequenz des Demodulationspfads
beliebig innerhalb
der 80-MHz-Echtzeitbandbreite
platzieren. Die Bandbreite für
die Zeitbereichsdarstellung ist
über die Demodulationsbandbreite
flexibel bis maximal 20
MHz einstellbar.
Im Zeitbereich besteht die Wahl
zwischen der Anzeige der Modulationsbandbreite
(in Prozent der
eingestellten Kanalbandbreite)
oder der Amplitude über der
Zeit. Letzteres ist einer Oszilloskop-Funktion
vergleichbar.
Ein Pegel-Trigger, der innerhalb
der Demodulationsbandbreite
auf eine steigende oder
fallende Flanke reagiert, stabilisiert
die Darstellung. Speziell
TDMA-Signale können im Zeitbereich
gut auf Störungen untersucht
werden, denn diese Ansicht
erlaubt detaillierte Einblicke in
die einzelnen Kanäle. Sämtliche
Signale mit einer besonderen
zeitlichen Charakteristik, z. B.
Radar- oder gepulste Signale,
lassen sich mit dieser Funktion
64 hf-praxis 2/2018

Messtechnik
Bild 2: Zeitbereichsdarstellung am Beispiel eines GSM-Signals.
Auswahl eines GSM-Kanals aus dem Echtzeitspektrum (oben).
Die Zeitbereichsdarstellung zeigt die Amplitude (Mitte links)
und momentane Modulationsbandbreite in einem Zeitschlitz
(Mitte rechts) sowie deren Vergangenheitswerte in den
Wasserfalldiagrammen darunter
ausführlich vermessen, ohne
dass zusätzliche Software erforderlich
ist.
Aufzeichnung aller
Datenströme
Dank seiner Echtzeit-Signalverarbeitung
kann der R&S ESMD
die aus den empfangenen Signalen
gewonnenen Informationen
unterbrechungsfrei in einen
Datenstrom (Trace) verpackt
ausgeben. Dieser enthält (mit
Ausnahme der Breitband-I/Q-
Daten) z. B. Echtzeitspektren,
Spektren aus einem schnellen
Panorama-Scan, Pegelmesswerte,
GPS-Informationen, Peilergebnisse
oder auch demodulierte
Audiosignale. Die Informationen
werden entweder auf dem
Gerätedisplay oder auf einem
externen, über LAN angeschlossenen
PC dargestellt (Bild 3).
Mit der neuen Option R&S
ESMD-IR lassen sich diese
Daten auf dem internen 4 GByte
großen Gerätespeicher aufzeichnen
und abspielen, gesteuert über
die R&S ESMD-Bedienoberfläche.
So werden beispielsweise
bei einer Messfahrt das Echtzeitspektrum,
GPS-Informationen
(vom internen GPS-Modul R&S
ESMD-IGT) und Peilwerte, falls
das Gerät zum Peiler ausgebaut
ist, kontinuierlich aufgezeichnet.
Die interne Kartendarstellung
(R&S ESMD- MAP) zeigt die
Fahrtstrecke während der Fahrt
oder bei der späteren Wiedergabe
der Aufzeichnung (Bild 4).
Bei längeren Aufnahmen navigiert
der Nutzer entweder auf
der Zeitachse oder über das
Bewegungsprofil. Diese georeferenzierten
Daten erleichtern
die Dokumentation und helfen
bei Abdeckungsmessungen
sowie beim Untersuchen von
Störfällen.
Erweiterung der Breitband-Streaming-Möglichkeiten
Mit der schon seit Längerem
erhältlichen Option R&S ESMD-
RR kann der R&S ESMD I/Q-
Daten in seinem 4-GByte-RAM
aufzeichnen, abspielen und zur
späteren Bearbeitung exportieren.
Mit dem in der Option enthaltenen
Realtime Event Capture
Trigger (REC) lässt sich der
Speicher effizienter nutzen, denn
dieser startet und beendet die
Aufzeichnung nach einstellbaren
Kriterien, sodass nur davon
betroffene Signale Speicherplatz
belegen (Bild 5).
Bei der Wiedergabe aufgezeichneter
I/Q-Daten verhält sich
der R&S ESMD wie im Live-
Betrieb: Sämtliche Funktionen
Bild 3: Aufzeichnung eines Datenstroms aus dem 2,4-GHz-ISM-
Band im Festfrequenzmodus mit vielen Bluetooth - und WLAN-
Signalen
wie Pegelmessung, Demodulation
sowie Einstellbarkeit von
Mittenfrequenz und Bandbreite
stehen zur Verfügung. Im Unterschied
zum Live-Betrieb erreicht
der R&S ESMD dabei eine Zeitauflösung
bis zu wenigen Nanosekunden,
wodurch alle Signale
präzise im Detail ausgewertet
und vermessen werden können
(Bild 6).
Diese intern erzeugten I/Q-Daten
kann der R&S ESMD bis zur
vollen Bandbreite von 80 MHz
in Echtzeit an externe Abnehmer
streamen. Da für solche Datenmengen
die standardmäßig vorhandene
1-GBit/s-LAN- Schnittstelle
nicht ausreicht, empfiehlt
sich für diese Anwendung die
neue Option R&S ESMD-
DIQ. Sie stattet den Empfänger
mit einem zusätzlichen FPGA-
Board (Field Programmable Gate
Array) aus, das die Übertragung
und Umwandlung für Schnittstellen
mit höheren Übertragungsraten
zu externen Geräten
beschleunigt.
So ausgestattet, streamt der
R&S ESMD entweder über die
10-GBit/s- Ethernet-Schnittstelle
Bild 4: Wiedergabe der Aufzeichnung einer Messfahrt. Anzeige
der Wegstrecke mit Peilergebnissen auf der Karte sowie des
aufgezeichneten Echtzeitspektrums mit zeitlichem Verlauf im
Wasserfalldiagramm
hf-praxis 2/2018 65

Messtechnik
Bild 5: Festlegung eines REC-Triggers im LTE-Band (blaue
Flächen in der Ansicht oben). Der Empfänger zeigt das
Echtzeitspektrum (grün) und gleichzeitig das Spektrum (gelb) an,
das die Triggermaske berührt
(Option R&S RX- G10) oder
über die Rohde & Schwarz-
I/Q-Schnittstelle, die auf dem
FPGA-Board enthalten ist. Beide
unterstützen Bandbreiten bis 80
MHz. An die I/Q-Schnittstelle
wird entweder ein Rekorder
oder ein Vektorsignalgenerator
angeschlossen, beispielsweise
der R&S SMW200A oder der
R&S SGT100A (Bild 7). Beim
Anschluss eines Generators
arbeitet dieser wie ein externer
ZF-Ausgang, an den ein ZF-
Aufzeichnungsgerät oder ein
Signalanalysesystem für analoge
ZF-Daten angeschlossen
werden kann.
Mit der 10-GBit/s-Ethernet-
Schnittstelle lässt sich der
R&S ESMD in kundeneigene
Systeme integrieren. Rohde &
Schwarz bietet passende Aufzeichnungsgeräte
an, beispielsweise
den Breitband-Rekorder
R&S GX465. Die Besonderheit
dieser Schnittstelle ist ihre Bidirektionalität.
Dadurch kann der
R&S ESMD die breitbandigen
I/Q-Daten bis zur vollen Bandbreite
in Echtzeit streamen und
auch entgegennehmen. Das ist
vorteilhaft, wenn die Option
R&S ESMD-RR verwendet
wird, die über diesen Weg Daten
auf einen externen Speicher ausgeben
bzw. von dort einlesen
kann. Statt nur weniger Sekunden
stehen so mehrere Stunden
an Aufzeichnungskapazität zur
Verfügung.
Vielseitiger
Problemlöser für die
Funkerfassung
Die neuen Funktionen erweitern
den R&S ESMD zum Universalwerkzeug
für die Funkerfassung.
Die schnelle Aufzeichnung und
Wiedergabe unterschiedlichster
Daten sowie deren detaillierte
Auswertung sowohl im Zeit- als
auch im Frequenzbereich qualifizieren
ihn als vollwertiges Kleinsystem
für zahlreiche Aufgaben.
Jeder Anwender, der Messungen
über eine Antenne durchführt, sei
es im stationären oder mobilen
Einsatz, bekommt mit dem R&S
ESMD ein mächtiges Werkzeug
an die Hand.
R&S ESMD: Optimiert für bestmöglichen
Empfang an breitbandigen,
empfindlichen Antennen
Von Anfang an folgte die Entwicklung
beim R&S ESMD der
Maxime, bestmögliche Empfangseigenschaften
im Frequenzbereich
von 8 kHz bis 26,5 GHz
an breitbandigen, empfindlichen
Antennen zu erreichen. Die
gesamte Signalverarbeitung ist
optimiert für den Kompromiss
zwischen Großsignalfestigkeit
und Empfindlichkeit, damit
pegelschwache Signale nicht in
starken Signalen beispielsweise
Bild 6: Wiedergabe aufgezeichneter I/Q-Daten eines FSK-Radars.
Die Frequenzänderung wird mit einer Zeitauflösung von ca. 70 ns
pro Linie im Wasserfalldiagramm angezeigt
von Basisstationen oder Rundfunksendern
untergehen.
Bis zu einer Bandbreite von
80 MHz verarbeitet der R&S
ESMD Signale in Echtzeit und
detektiert damit selbst Aussendungen
im Nanosekundenbereich.
Mit einer Erfassungsrate
von bis zu 8 Millionen Spektren
pro Sekunde bleibt kein Ereignis
unentdeckt– einer der Gründe für
die Beliebtheit des R&S ESMD.
Mit den neuen Funktionen ist
es nun noch einfacher, Signale
aufzuzeichnen, auszuwerten und
für Dokumentationszwecke aufzubereiten.
◄
Bild 7: Konfigurationsdialog der Rohde & Schwarz-I/Q-
Datenschnittstelle bei Anschluss des Generators R&S SGT100A
an den R&S ESMD. Die beiden Geräte stimmen die maximale
Datenrate automatisch aufeinander ab
66 hf-praxis 2/2018

Messtechnik
Funktestsets bieten jetzt Optionen zum Testen von TETRA-
Basisstationen
onsqualität zu beurteilen. Die
Symbolpunkte ergeben nach der
Decodierung die zu übertragende
digitale Information, daher ist
deren „Positionsgenauigkeit“
von entscheidender Bedeutung.
Die TETRA-Basisstation-
Feldtests umfassen auch Empfängertests.
Der TETRA-Standard
definiert die Methode zur
Erzeugung des TETRA-BS-T1-
Testsignals zur Messung der
Empfängerempfindlichkeit. Die
TETRA-Basisstation-Testoptionen
haben die Produktbezeichnungen
3550OPT22 (für
das 3550R) bzw. 88XXOPT162
(für das 8800SX). Die neue Softwareoption
kann – wie alle Optionen
für die Modelle 8800SX
und 3550R – vom Anwender
nachgerüstet werden und ist mit
allen Versionen der Produktfamilien
8800 und 3550 kompatibel.
■ Cobham AvComm
www.cobham.com
Cobham AvComm gab bekannt,
dass für die Funktestsets Cobham
AvComm 8800SX und 3550R
jetzt Optionen zum Testen von
TETRA-Basisstationen angeboten
werden: „Cobham freut
sich, bekannt zu geben, dass
jetzt sowohl für das Digitalfunktestset
8800SX als auch das
Touch-Screen-Funktestsystem
3550R eine TETRA-Basisstation-Testoption
verfügbar ist“,
sagte Lyndon Zielke, Sr. Product
Marketing Engineer. „Mit
dieser Option haben Anwender
eine mobile Testlösung an der
Hand, mit der sie alle erforderlichen
Feldtests an TETRA-
Basisstationen – einschließlich
Sender- und Empfängertests
– kostengünstig durchführen
können.“ Die Sendertests für
TETRA-Basisstationen umfassen
u.a. die Messung der kritischen
Modulationsparameter,
darunter RMS EVM (effektiver
Fehlervektorbetrag), Peak EVM
(Spitzenwert des Fehlervektorbetrags),
Trägerrest, Frequenzfehler
und Signalleistung. Darüber
hinaus kann die Modulation
in Form eines Konstellationsdiagramms
visualisiert werden, das
die Phasenwinkel und Amplituden
aller „Symbolpunkte“ des
Senders einer TETRA-Basisstation
anzeigt und es ermöglicht,
mit einem Blick die Modulati-
Neues Feldsonden-
System
Das Feldsonden-System
eoSense mit den Feldsonden
eoProbe von kapteos (Frankreich)
bietet einzigartige
Messmöglichkeiten in rauen
Umgebungsbedingungen
und Anwendungsfeldern, wie
Hochspannung, klinischen
MRT, Plasma, EMV, Antennencharakterisierung,
Militär
und mehr. Bis zu drei Einzelfeldsonden
ermöglichen eine
isotrope Messung des elektrischen
Feldvektors (Amplitude
& Phase) von 40 Hz bis
>40 GHz und einem Dynamikbereich
von 50 mV bis
zu mehreren MV/m.
Das Sondendesign verzichtet
auf jegliche Metallteile,
wodurch das gemessene Feld
auch im Nahfeld unbeeinflusst
bleibt. Die rein optische Anbindung
an das Grundgerät mit
Leitungslängen bis zu 100 m
rundet das Gesamtpaket ab.
■ EMCO Elektronik GmbH
www.emco-elektronik.de
Neue Transistoren machen Verstärker zu einem Kraftprotz
Prâna ist spezialisiert in der Entwicklung
und Herstellung von äußerst zuverlässigen
Klasse-A Leistungsverstärkern für die
Bereiche: Automotive, Luftfahrt, Raumfahrt,
Schiene, EMV-Labor, Elektroindustrie,
Militär, Hochschule und Forschung.
Die LT-Verstärkerserie wurde kürzlich
durch eine neue Transistorenfamilie aufgewertet,
die jeden einzelnen Verstärker zum
Kraftprotz werden lässt Die Leistungsverstärker
der LT-Serie von Prâna bedienen
Anwendungen im Frequenzbereich von 20
bis 1000 MHz mit Leistungen zwischen
90 bis 600 W (CW).
Die Klasse-A-Verstärker erhalten zudem
einen erweiterten Arbeitsbereich und verrichten
nun ihre Pflicht auch in Umgebungstemperaturen
bis 45 °C. Selbstverständlich
bettet sich auch die neue LT-
Serie nahtlos in die bereits bekannten
Vorteile der Prâna-Verstärker ein:
• echter Klasse-A-Betrieb
• optimierte Leistungskennlinien
• min. 20 dB Oberwellen-Unterdrückung
beim 1-dB-Kompressionspunkt
• zerstörungsfreier Betrieb in jegliche
Lastzustände
• „Degrade Mode“ ermöglicht den Betrieb
selbst bei defekten Transistoren
• geradlinige Verstärkertopologie für einen
leichten und schnellen Service
• modernste Computerschnittstellen mit
Ferndiagnosemöglichkeit
■ EMCO Elektronik GmbH
www.emco-elektronik.de
hf-praxis 2/2018 67

Test & Measurement
Vector Signal Generator Achieves Extremely High Pulse
Rates
easy, fast and cost-effective integration
of the R&S SMW200A
as a signal source in state-ofthe-art
radar simulation environments.
Testing radar receivers at extremely
high pulse rates: With its
extremely high processing speed
of up to 1 MPDW/s, the R&S
SMW200A enables testing of
radar receivers at extremely high
pulse rates. Customers additionally
benefit from the signal
generator‘s excellent RF performance.
Rohde & Schwarz
GmbH & Co. KG
www.rohde-schwarz.com
Rohde & Schwarz introduced a
new realtime control interface
software option for simulated
radar scenarios based on pulse
descriptor word (PDW) streaming.
The radar scenario simulator
streams the PDWs to the
R&S SMW200A vector signal
generator directly via LAN.
Equipped with the new software
option, the vector signal generator
processes these signals to
simulate highly agile and dense
radar signal environments. The
R&S SMW200 acts as an agile
signal source that generates the
highest pulse rates with superior
RF performance. It supports both
classical pulsed signals and any
I/Q modulated signals. This solution
is especially well suited for
extremely long-duration tests of
radar receivers.
The R&S SMW-K503 software
option allows easy, fast and costeffective
integration of the R&S
SMW200A as a signal source in
pulse descriptor word (PDW)
based radar simulation environments.
To cope with today’s demanding
radar signal simulations, ultralong
playtimes are needed in
order to simulate realistic radar
environments. Pulse sequences
are calculated pulse by pulse
and streamed as PDWs to an
RF signal source. This avoids
long calculation times and saves
memory space in the signal generator.
The R&S SMW200A is
able to generate extremely high
pulse rates (up to 1 Mpulse/s),
as required for simulating dense
signal scenarios and complex
radar environments.
Users can connect their PDWbased
radar scenario simulators
directly to the vector signal generator
via LAN. The R&S SMW-
K503 software option allows
Single-box solution with dual RF
channel concept: With an optional
integrated second signal path,
frequently needed additional
interfering signals, such as adjacent
communications signals,
can be implemented quickly and
easily in the single-box solution.
The R&S SMW200A with two
independent paths is the ideal
solution for testing DUTs with
several channels or generating
radar signals in two different
frequency bands. Each path can
receive PDWs independently
via LAN and output them on
the same frequency or different
frequencies. Multiple channels
can be coupled phase-coherent
for simulating different angles
of arrival (AoA). The R&S
SMW200A dual RF channel
concept also significantly simplifies
the setup and saves space.
The R&S SMW200A equipped
with the R&S SMW-K503 realtime
control interface software
option is a unique ultracompact
signal generator solution for
PDW-controlled generation of
radar signals. For more information,
visit www.rohde-schwarz.
com/ad/press/smw200a.◄
68 hf-praxis 2/2018

RF & Wireless
Test & Measurement
NI Announced MAC Layer Support for
its 802.11 Application Framework to
Advance WiFi and 5G Research
NI announced MAC layer support for its
LabVIEW Communications 802.11 Application
Framework. Wireless researchers can
take advantage of the new multiuser MAC
layer enhancements to the 802.11 Application
Framework to go beyond the PHY
layer to address complex network-level problems
that must be solved to make the 5G
vision a reality.
5G brings the promise of unseen services
and a broad range of use cases such as
powering autonomous vehicles, smart factories
and eHospitals. While many of these
applications will be delivered over cellular
links, many will also be served by private
networks based on WiFi, which will make
5G a combination of both licensed and
unlicensed wireless protocols.
There are many challenges that wireless
researchers must address when working
toward a more optimal delivery of joint
WiFi and 5G cellular services. One is the
ability of 5G network slicing to seamlessly
deliver end-to-end orchestration across different
radio access technologies. Wireless
researchers can pair the 802.11 Application
Framework with NI software defined radio
hardware to rapidly conduct network-level,
real-time, over-the-air prototyping experiments
for a wide range of WiFi and 5G
MAC/PHY research.
The 802.11 Application Framework also
supports up to 80 MHz of real-time bandwidth
and full bidirectional communications
and includes MAC layer features including
CSMA/CA, RTS, CTS, NAV and retransmission.
Because the MAC layer is implemented
on an FPGA, the 802.11 Application
Framework meets the strict timing requirements
of the 802.11 specification to form
a complete real-time solution. With these
new capabilities, users can take advantage
of the 802.11 Application Framework out
of the box to conduct a wide range of WiFi
experiments and seamlessly integrate custom
signal processing algorithms and MAC layer
protocols in a fraction of the time compared
to other approaches.
As participants in NI’s RF/Communications
Lead User program, wireless researchers at
Texas A&M University use NI’s flexible
prototyping solutions for implementing and
validating novel MAC-layer algorithms that
can improve performance of WiFi, WiGig
and 5G protocol stacks operating in unlicensed
spectrum.
“The efficiency of MAC protocols is absolutely
critical to the performance of wireless
networks,” said P.R. Kumar, IEEE fellow
and College of Engineering Chair in Computer
Engineering at Texas A&M University.
“We have been working on MAC protocols
to accommodate the increasingly dense
wireless deployments while meeting the
system performance demands for the nextgeneration
of wireless networks. However,
to have confidence in these protocols, we
must implement them on hardware. NI’s
802.11 Application Framework provided us
with the tools required to verify the performance
of these MAC protocols experimentally
under real world conditions.”
■ NI, National Instruments
ni.com
News
Keysight to use
LoRa Technology in
its LoRa-Based Test
Solutions
Semtech’s LoRa Technology is one of
the leading low-power wide-area network
(LPWAN) technologies and is
used in the building of IoT networks.
LoRa Technology is designed for sensors
and applications that need to send a
small amount of data over long distances
a few times per hour from varying environments,
such as climate change, pollution
control, and early warning of natural
disasters. The platform is easy to add
into a company’s existing infrastructure
and the technology offers a solution to
serve battery-operated IoT applications.
Semtech builds LoRa Technology into
its chipsets. These chipsets are then built
into the products offered by their IoT
partners and integrated into LPWANs,
which send the data to application servers
via backhaul technologies such
as cellular, Ethernet, satellite or WiFi.
Keysight will use the technical data
from Semtech’s LoRa Technology to
develop highly flexible test solutions
for use in design validation and verification
of IoT applications. Keysight will
provide dedicated signal generation and
analysis tools for LoRa-based devices in
the X-Series signal analyzers and signal
generators, E6640A EXM wireless test
set, as well as its 89600 VSA software.
“IoT presents a significant opportunity
in the context of Keysight‘s mission to
enable a connected and secure world,”
said Kailash Narayanan, vice president
and general manager of Wireless
Devices and Operators business at Keysight
Technologies. “LoRa is one of the
key LPWAN technologies that Keysight
is pursuing to address industry-specific
IoT needs. We are pleased to have this
strategic collaboration with Semtech
and deliver an industry leading solution
to help our customers gain confidence
in their LPWAN designs.”
■ Keysight Technologies, Inc.
www.keysight.com
hf-praxis 2/2018 69

RF & Wireless
WiFi.11AX – What’s it All About?
Is WiFi running out of
steam? Despite the fact
that nobody could keep
track of the array of
acronyms underlying
WiFi (IEEE 802.11b,
.11a/g, .11n, .11ac), the
good news was that
each new version was
a clear step forward in
raw data rate. In four
generations, that rate
went from 11 Mb/s to
6.9 Gb/s – an increase of
more than 650 times!
After all, raw data rate is the
“name of the game.” This comes
as no surprise, since WiFi is
about pure data communication.
Now there is the imminent
arrival of IEEE 802.11ax,
with a maximum raw data rate
of 9.6 Gb/s. But given its slow
appearance (ratification is now
planned for late 2018) and marginal
improvement, one might
wonder if this is an indication
that WiFi is running out of steam.
But don’t be fooled! Under neath
the acronym, there is a real shift
going on from raw data rate
toward multi-channel capacity
and improved spectral reuse.
This means that the real-life
throughput experience of .11ax
may be an increase of as much
as four times that of .11ac. Let’s
explore, because this has consequences
for consumers, as well
as for product builders.
Qorvo
www.qorvo.com
Interference
For the consumer, there are
always two important points
with WiFi. The first is performance
(data rate). The second
is range (e.g., “How can I get
the highest speed in every corner
in my house and backyard
or basement, etc.?”).
In urban areas these days, consumers
have grown accustomed to
what is now a common scenario
– turning on a laptop, for example,
and having to weed through
the many routers or access points
that are visible when trying to
find a WiFi network. Many of the
routers use the limited number
of overlapping channels, which
means users are sharing those
channels. Or to put it another
way, there is interference on
those channels.
When two devices are talking
through each other, over the
same channel at the same
moment, it means that the messages
are getting garbled and
both need to be sent again. It’s no
surprise, then, that the throughput
in dense environments can
collapse in continuous retransmissions.
Again, this is a form
of interference.
This form of interference is made
worse by the fact that routers and
access points have attempted to
improve range via the highest
output power possible. Anyone
who has ever been to a crowded
party can understand this scenario.
The more everyone speaks
louder to be heard, the overall
noise goes up and any real opportunity
to communicate goes
down. In the same way, more
output power just causes more
interference. In addition, higher
output power in some channels
of the band causes the signal to
“bleed” from one channel into
the channels next to it – another
form of interference – causing
the capacity of the band and the
total WiFi system to degrade. So,
what to do?
Distributed WiFi
This is where IEEE 802.11ax
comes into play. The goal of
this new standard is less about
higher data rates, and more about
the use of as many channels in
the 2.4 GHz band or the 5 GHz
band as possible – at the same
moment in the same space.
Let’s look at an example of why
this is needed. Imagine a family
living in a house with multiple
rooms, running different applications
at the same time. In the
past, this meant that everyone
was using the same channel to
communicate with the central
router in the closet, but with all
the interference limitations as
discussed above.
The scenario that .11ax contemplates
is that every room in the
house has an access point running
on a different WiFi channel,
and those access points are wirelessly
connected over WiFi to the
central router in the closet. Now
the applications are on different
channels and not interfering with
each other. This is a true WiFi
“system,” and the name of the
game now is total capacity –
using multiple channels at the
same time without interfering
with each other, thereby optimizing
total indoor throughput.
So, the goal of IEEE 802.11ax
is full coverage of a home (or a
building), and maximum performance
in every room, which
results in maximum overall capacity
at the system level.
What are the
Consequences for
Product Suppliers?
Interestingly, output power to
achieve range is no longer the
most important criteria. Other
things are becoming more important.
In the first place, there is
“flat power.” This means uniform
output power across the
band, taking care that all the
channels in the band are at maximum
strength. In many products,
the channels in the middle of the
bands are strong, but channels
at the side of the band are less
well served, essentially creating
capacity limitations.
This also relates to an item that
called “band edge performance.”
In order to maximize the overall
system capacity, one would
like to achieve maximum output
power over all the channels in the
(2.4 and 5 GHz) bands, including
the channels at the edges of the
bands. But what is more typical
is that the channels at the edges
of the band have lower output
power to meet the radio emission
requirements (i.e., to make
no noise outside of the band).
70 hf-praxis 2/2018

RF & Wireless
Many product suppliers squeeze
the channels on the edge of the
band to meet the emission requirements,
and therefore severely
limit the overall system capacity.
And Additional
Consequence for
Consumers
Consumers do not like big boxes
with large antennas. And especially
with a distributed WiFi
router in every room, consumers
will want small boxes, preferably
with no antennas at all.
Unfortunately, there is a reason
that routers today are so big. It
is the only way that the box can
spread and get rid of the heat
from all the components inside.
All these radio communication
components generate heat. Ever
watched a movie on your cell
phone and felt how hot it gets?
The component makers for
these boxes are working hard
to make their components efficient,
which means that they
can radiate a lot of WiFi with
as little heat as possible. Again,
remember that the old idea was
maximum raw data rate and the
highest (allowed) output power.
But the new goal is using all the
available channels with the highest
efficiency. This is what makes
IEEE 802.11ax a new standard
and a big step forward.
2.4 or 5 GHz?
There is one final question of
note in this scenario. Assuming
an access point in every room,
and all the access points talking
with the router in the closet over
WiFi, what frequency bands are
preferred?
The reason to ask the question is
the fact that 2.4 GHz gives better
range than the 5 GHz. So, a
logical choice would be to use
the 2.4 GHz as the “backbone”
and the 5 GHz as the connection
between the access point
and the end device. There is a
little issue, though. The backbone
is supposed to aggregate
the traffic, which means that
it is supposed to have the higher
data rate (performance). In
reality, the data rate in the 5 GHz
is higher than in the 2.4 GHz, in
particular because in the 5 GHz
more channels can be “bundled
together.” However, the range in
the 5 GHz is less, and therefore
it is less suitable for a backbone
function.
So, not surprisingly, you can find
products today that have different
WiFi system design philosophies.
Some have 2.4 GHz
as a backbone, others are using
the 5 GHz for that. The industry
is clearly not unanimous about
this yet. And since indoor radio
behavior can be fickle, there may
not be an ultimate final solution
– other than that if these distributed
WiFi systems are getting
smart enough they can configure
themselves, based on optimizing
the indoor environment. Maybe
this configuration can even be
made dynamic, based on the
data consumption requirements
in various parts of the distributed
WiFi system. This means
it would reconfigure itself automatically
as it “understands” the
complete environment, including
negotiating with the neighbors
so everyone gets a fair share of
the spectrum!
For now, the conclusion seems
clear – IEEE 802.11ax is not
the end of WiFi. It is the start
of building even higher performance
systems!
About the Author
Cees Links was the founder
and CEO of GreenPeak Technologies,
which is now part of
Qorvo. Under his responsibility,
the first wireless LANs were
developed, ultimately becoming
household technology integrated
into PCs and notebooks. He
also pioneered the development
of access points, home networking
routers, and hotspot base
stations. He was involved in
the establishment of the IEEE
802.11 standardization committee
and the WiFi Alliance.
He was also instrumental in
establishing the IEEE 802.15
standardization committee to
become the basis for the Zigbee
sense and control networking.
Since GreenPeak was acquired
by Qorvo, Cees has become the
General Manager of the Wireless
Connectivity Business Unit in
Qorvo. He was recently recognized
as WiFi pioneer with
the Golden Mousetrap Lifetime
Achievement award. ◄
hf-praxis 2/2018 71

RF & Wireless
Design
Quasonix achieve First-Pass Success with a
Transmitter‘s Harmonic Filter Design
Figure 2: Simulation of 2,4 GHz harmonic filter, including
transmission line interconnects
Quasonix transmitter product line samples
Ted Longshore, Quasonix
Larry Dunleavy, Modelithics
National Instruments. AWR
www.ni.com
Quasonix transmitter
product line samples
Quasonix designs, develops, and
manufactures high performance
aeronautical telemetry products
and is a recognized industry leader
for spectrally efficient modulations
such as SOQPSK-TG
and Multi-h (ARTM) CPM. The
Quasonix line of advanced products
includes multi-mode telemetry
transmitters, multi-mode,
multi-symbol trellis telemetry
demodulators, complete multimode
telemetry receivers, and
rack-mount receiver analyzers.
More and more, flight-test engineers
are discovering that Quasonix
products regularly outperform
and outclass all other
equipment on the market.
The Design Challenge
RF/microwave design computeraided-engineering
(CAE) tools
have existed for many years and
are used extensively by engineers
to design linear and nonlinear
RF/microwave circuits.
These design efforts have been
supported by linear S-parameter
models for passives and compact
nonlinear models and load-pull
power device data for active
devices, as provided by many
component manufacturers.
At application frequencies above
1 GHz, the component parasitics
such as series inductance
in capacitors and shunt capacitance
in inductors, as well as
substrate-dependent component
parasitics, significantly impact
the actual circuit performance.
If these component parasitics
are not included in the simulation,
the accuracy of the simulation
results will be significantly
degraded. Consequently, extensive
prototype board-level bench
Figure 1: Ideal harmonic filter schematic including transmission line interconnects
72 hf-praxis 2/2018

RF & Wireless
tuning and rework is typically
required to achieve the desired
results. Often a second or third
board iteration (or spin) is needed
to achieve acceptable performance.
This is costly, not only in
terms of board fabrication costs,
but in engineering time, design
productivity, lost calendar time,
and missed time-to-market windows
for new products.
Instead of relying on multiple
prototypes, Quasonix´ designers
were able to use Microwave
Office combined with
Modelithics models to optimize
a harmonic filter for peak performance.
This approach eliminated
several PCB spins, which
shortened the circuit development
cycle one to two months.
The Solution
The Quasonix product development
team successfully designed
a low-pass harmonic
filter in a single pass using NI
AWR Design Environment, specifically
Microwave Office circuit
design
Starting with ideal lumped element
capacitors and inductors
and including the interconnecting
microstrip lines, the 2.2
to 2.4 GHz harmonic filter in
Figure 1 was designed for low
S11 in the passband and high
rejection at the second harmonic
and above. The simulated
response (Figure 2) from Microwave
Office shows insertion loss
less than 0.05 dB, second harmonic
rejection of 49 dB, and
minimum 47 dB rejection up to
20 GHz. The unrealistically low
passband insertion loss is due to
the fact that the ideal components
utilized in this simulation
differ from actual components
at microwave frequencies
The discrete portion of the filter
was redesigned and optimized
using Modelithics component
models which include parasitics
and shunt pad capacitance. The
results of this simulation indicate
higher passband insertion
loss as expected from the realistic
component models plus
flybacks caused by the parasitic
resonances in the capacitors and
inductors. A distributed radial
stub filter was added and optimized
using AXIEM co-simulation
to reduce the flybacks.
The completed PCB layout for
the combined discrete plus distributed
low-pass harmonic filter
is shown in Figure 3. The gold
outline indicates where shielding
will be added to reduce flybacks.
A comparison of the simulated
and measured performance of
the above filter (Figure 4) shows
good agreement. The passband
insertion loss and stopband rejection
were accurately simulated
by Microwave Office, especially
given the difference in inductor
model versus actual inductor
body size as noted previously.
Why NI AWR Design
Environment
Using Microwave Office to
simulate circuit performance
using component models produced
results that were accurate
enough to realize design goals
on a first pass PCB fabrication.
The filter example previously
described demonstrated very
good agreement in the passband
and second harmonic cutoff, as
well as reasonable agreement
through the stopband.
RF circuit development is typically
accomplished by prototyping
the individual circuit
components and individually
characterizing and optimizing
them via tuning on the bench;
resulting in multiple iterations
of the design before acceptable
performance is achieved.
NI AWR Design Environment
using Modelithics component
models provided the capability to
accurately simulate microwave
circuits. Instead of relying on
multiple prototypes, this enabled
the designers to utilize Microwave
Office to optimize the
combined circuitry for peak performance.
This approach eliminated
several PCB spins, which
shortened the circuit development
cycle one to two months.
Thank you to Ted Longshore of
Quasonix and Larry Dunleavy of
Modelithics for their technical
Figure 3: Discrete LC plus radial stub harmonic filter
article in High Frequency Electronics
August 2017 issue titled
“Using Component Models to
Achieve First Pass Success - A
Transmitter Case Study: Part 1,
Harmonic Filter Design” that
inspired the creation of this success
story. ◄
Figure 4: 2,4 GHz harmonic filter simulation results vs. measured
data
hf-praxis 2/2018 73

RF & Wireless
AA-Series Field Generating Systems
Traditionally,
generating lowlevel
electric fields
in the 18...40 GHz
frequency band has
been performed using
traveling wave tube
amplifiers (TWTA’s).
These TWTAs often
produce much more
power than is actually
required to generate the
required field strengths
while also being an
extremely costly
solution. Why pay for
unnecessary power?
AR rf/microwave Instrumentation
has the answer by introducing
its AA-Series field generating
systems. These systems
can produce field strengths of
up to 50 V/m in the 18...26.5
GHz and 26.5...40 GHz bands.
An AA system is composed of a
solid- state amplifier and antenna
combined in a single housing,
which can then be paired with
a rack-mountable power and RF
routing unit.
AA-Series Basics
The AA-Series products are
designed to be a low-cost and
highly reliable solution to a
decades-old problem of having
to use costly, unreliable TWTAs
to generate low-level, high-frequency
electric fields. Typically,
in the 18...26.5 GHz (K-Band)
and 26.5...40 GHz (Ka-Band),
the smallest-size TWTA available
in terms of RF power is
about 40 Watts, which provides
a solution for field strengths up
to 200 V/m. Until recently, this
has been the only solution for
AR rf/microwave
Instrumentation:
Application Note #75,
AA-Series Field Generating
Systems
www.arworld.us
Figure 1: AA18G26-20
generating any electric fields in
these frequency bands. Up to
this time, solid-state RF amplifiers
at these frequencies and
power levels were not available.
However, this has changed with
AR maximizing the potential of
the latest technological advances.
The AA-Series can produce
field strengths of up to 50 V/m
at 1 meter from 18...26.5 GHz
and 26.5...40 GHz at almost a
third of the price as ‘low-power’
TWTAs. Remember too that
TWTA failures can result in
months of downtime while they
are repaired. This solid-state
solution offers a significantly
higher mean time between failure
(MTBF) and much shorter
repair times.
The AA18G26 and AA26G40
each consists of an antenna
directly mounted to a solid-state
amplifier, along with sufficient
heat sink and overtemperature
fault detection. By connecting
the antenna directly to the amplifier,
we have eliminated cable
losses and can deliver maximum
amplifier power to the antenna.
Within each frequency band,
there are two available options.
The -20 and -50 options indicate
the guaranteed minimum field
strength (20 V/m or 50 V/m) that
each unit delivers. To minimize
cost, the AA-Series uses antenna
gain, rather than amplifier gain
to achieve higher field strengths.
Table 1 gives a listing of all the
available AA field generating
units with their associated frequency
ranges, field strengths
and antenna spot sizes.
To interface with the AA18G26
and AA26G40 models, AR has
designed the AA1000 (Figure
3). This unit is designed to rout
RF and provide DC power to the
amplifier and internal cooling
fans to all AA- series models.
For RF, the AA1000 receives RF
from an external signal source
and distributes the signal through
a switch before leaving the unit
and traveling to an AA18G26
or AA26G40 via provided lowloss
coaxial cables. This switch
acts as an automatic shut-off
when faults are detected. Faults
are determined by monitoring
the DC power delivered to the
amplifier and cooling fans. The
DC power is generated by internal
power supplies and delivered
to the unit via provided twinax
cables. It is controlled either by
the front panel or remote control
through GPIB, RS-232, Fiber
Optic, USB and Ethernet. A
System Interlock is also provided.
Using AR’s EMC software
suite, emcware, an AA system
communicates in the same manner
as an AR amp, thus further
ensuring the ease of incorporation
into a laboratory’s test setup.
For all of the capabilities described
above, the implementation
of AA-series equipment is quite
simple. Figure 4 provides a basic
block diagram of the setup. All
of the equipment highlighted in
orange is provided by AR.
As was already stated, the
AA-series was developed as a
reliable, low-cost solution for
testing low field strengths in the
18...26.5 GHz and 26.5...40 GHz
frequency range. This includes
a large variety of applications.
First and foremost, the AA-series
Model Number Frequency Range (GHz) Guaranteed Field Strength (V/m) Spot Size (m)
AA18G26-20 18...26 20 0.31 x 0.31
AA18G26-50 18...26 50 0.14 x 0.17
AA26G40-20 26...40 20 0.29 x 0.32
AA26G40-50 26...40 50 0.15 x 0.17
Table 1: AA-Series Options
Figure 2: AA26G40-20
74 hf-praxis 2/2018

RF & Wireless
Figure 3: AA1000 Front Panel
Figure 4: AA-Series Equipment Block Diagram with Provided
Equipment Highlighted AA-Series Applications
satisfies several requirements of
RS103 of MIL- STD-461. Specifically,
the following Platform
test levels can be met:
• Ships (Metallic) (Below
Decks) – 10 V/m
• Ships (Non-Metallic) (Below
Deck) – 10 V/m
• Submarine (Internal) – 10 V/m
• Ground – 50 V/m
• Space – 20 V/m
These requirements are all met
with minimal change to the
typical test setup for RS103.
It should be noted that these
changes resulting from using
AA-series equipment are acceptable
per MIL-STD-461. Figure
5 shows a typical RS103 test
setup utilizing AA-series equipment.
Figure 5: MIL-STD-461 RS103 Test Setup Utilizing AA-Series
Equipment
Please be aware that RS103 is
not the only application for the
AA-series. With today’s evolving
marketplace, technology
is continuing to see contributing
threats at higher operating
frequencies. One such example
is 5G. It’s well known that 5G
is on its way and it will be utilizing
bandwidth in the Ka-band.
Other communication types,
such as satellite communications
are already moving into
the K and Ka-bands, in order to
utilize speed and wider bandwidths.
Many current and future
radar applications exist in the K
and Ka bands as well. To accommodate
these changes in operational
frequencies, many EMC
standards are also beginning to
move higher in frequency.
Conclusion
To rectify a decades-old problem
of expensive and unreliable
TWTAs, AR has developed
a new solution for low-field
strength radiated immunity
testing from 18 to 40 GHz.
The AA-series field generating
systems can produce field
strengths of up to 50 V/m in the
18...26.5 GHz and 26.5...40 GHz
frequency bands. AA-series products
utilize solid-state technology
for a more reliable, low-cost
option over traditional TWTA
approaches. Furthermore, by
using AR’s emcware, the system
is controlled and monitored like
any other ARI amplifier, making
the overall operation easy for the
test engineer. ◄
Fachbücher für die
Praxis
Praxiseinstieg in die
vektorielle
Netzwerkanalyse
Joachim Müller,
21 x 28 cm, 142 Seiten, zahlr. Abb. und Tabellen
ISBN 978-3-88976-159-0,
beam-Verlag 2011, 32,- €
Art.-Nr.: 118100
In den letzten Jahren ist es der Industrie gelungen,
hochwertige vektorielle Netzwerkanalysatoren vom
schwergewichtigen Gehäuse bis auf Handheldgröße zu
verkleinern. Doch dem nicht genug: Durch ausgefeilte
Software wurden einfache Bedienkonzepte bei steigender
Funktionalität erreicht.
Auch für den Funkamateur wird neuerdings die Welt
der Netzwerkanalyse durch Selbstbauprojekte, deren
Umfang und Funktionalität den Profigeräten sehr nahe
kommen, erschlossen. Damit sind die Voraussetzungen
für die Anwendung der vektoriellen Netzwerkanalyse im
Feldeinsatz aus Sicht der verfügbaren Gerätetechnik
geschaffen.
Fehlte noch die geräteneutrale Anleitung zum erfolgreichen
Einstieg in die tägliche Praxis.
Das in Hard- und Software vom Entwickler mit viel Engagement
optimal durchkonstruierte Gerät büßt alle seinen
hervorragenden Eigenschaften ein, wenn sich beim
Messaufbau grundlegende Fehlerquellen einschleichen.
Dieses Buch beschäftigt sich mit den Grundlagen des
Messaufbaus, unabhängig vom eingesetzten Gerät,
um den Praxiseinstieg zu meistern.
Unser gesamtes Buchprogramm finden Sie unter www.beam-verlag.de
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hf-praxis 2/2018 75

RF & Wireless
Design
Tyndall National Institute Designs Wearable
IoT Antennas With NI AWR Software
Figure 1: Equivalent circuit of the antenna prototype showing a good match between measured vs.
simulated results
Tyndall National Institute
www.tyndall.ie
National Instruments
ni.com/awr
The design of wearable IoT
wireless sensor devices presents
several design challenges specific
to the antenna. In particular,
the integration of the antenna
into the overall IoT solution
must fit into a tight footprint (ie,
limited space). Also, when in its
“wearable” configuration, the
presence of the body can greatly
influence the antenna performance.
Electromagnetic (EM)
modeling is therefore generally
required to analyze and optimize
on-body antenna performance.
However, EM modeling using
analysis methods such as finite
element method (FEM) and
method of moments (MoM)
requires significant model complexity
and computation time.
Therefore, a key challenge of
the work was to quickly develop
accurate circuit models in order
to efficiently analyze “wearable”
antennas.
The Solution
The WSN Group developed a
model of an antenna in close
proximity to the human body.
After evaluating many types
of RF simulation software, it
was found that NI AWR Design
Environment, specifically Microwave
Office circuit design software
was perfectly suited for
this work. It helped the design
team arrive at optimal solutions
quickly and in a productive manner
and the optimization features
in the software enabled
fast and efficient determination
and verification of the equivalent
circuit parameters. (Note:
A comprehensive review of this
work effort is described in the
Institution of Engineering and
Technology (IET) Microwaves,
Antennas & Propagation Journal,
see Reference)
Related to the antenna model
developed by WSN, it provided
for an accurate estimation
of the total impedance variation
of the antenna across the
human body. One advantage
of the model is that it can be
analyzed in seconds versus the
hours required of full FEM EM
analysis. This approach results
in faster development times for
IoT devices. The model also provides
intuition to the designer
as to the antenna behavior and
antenna-body interaction, especially
important for wearable IoT
applications.
The Group selected NI AWR
Design Environment for this
complex antenna design task
not only because of its suitability
for the project at hand but
also because of the institutes
familiarity and prior use of the
software for a wide range of RF
circuit designs, ranging from
impedance-matching circuits,
to baluns, filters, resonators,
and more. Last but by no means
least, the NI AWR Design Environment
software platform was
also successfully employed for
equivalent-circuit modeling of
antennas and load-pull analysis
for antenna impedance-matching
networks (Figure 1).
433 MHz antenna prototype
76 hf-praxis 2/2018

RF & Wireless
Why NI AWR Design
Environment?
Many reasons supported Tyndall
National Institute’s selection of
NI AWR Design Environment
for the project at hand. A few
key reasons include:
• NI AWR software’s simulation
accuracy and speed
• Excellent correlation between
simulated vs. measured data
• Exceptional training materials
and video tutorials available
• Outstanding technical support
• Decade-long experience using
the software
• Robustness and stability of the
software tools
In addition to research and
development, the institute is
also a teaching facility. A significant
challenge on this front is
the ability to get students up to
speed in RF and microwave circuit
simulation in a reasonable
amount of time. NI AWR software
has continued to be quick
for the students to learn as well
as tool they enjoy using. From
their first introduction to using
the simulator, they can very
quickly learn how to create and
simulate RF and microwave circuits
using the available documentation
and example projects.
In a matter of minutes, they are
up and running and they don’t
have to invest weeks in learning
the software before they can run
simulations and produce accurate
results.
Reference
J. L. Buckley, K. G. McCarthy,
D. Gaetano, L. Loizou,
B. O’Flynn, and C. O’Mathuna,
“Design of a compact, fullyautonomous
433 MHz tunable
antenna for wearable wireless
sensor applications,” IET Microwaves,
Antennas & Propagation,
vol. 11, pp. 548-556
This work is supported by a
research grant from Science
Foundation Ireland (SFI) and
is co-funded under the European
Regional Development
Fund under Grant Number 13/
RC/2077.
Oscillators
Imec Demonstrates for the First Time Functional Ring Oscillators Based on Stacked
Gate-all-Around Silicon Nanowire Transistors
At 2017 International Electron
Devices Meeting (IEDM),
imec, the world-leading
research and innovation hub
in nano-electronics and digital
technology, reports on
multiple key process optimizations
for vertically stacked
gate-all-around (GAA) silicon
nanowire transistors. The optimized
CMOS process flow was
then used to integrate, for the
first time, the GAA nanowire
transistors in a functional ring
oscillator. This demonstrator
shows the enormous promise
this technology holds for realizing
the sub-5nm technology
nodes.
Gate-all-around (GAA) MOS-
FETs based on vertically stacked
horizontal nanowires or
nanosheets are promising candidates
to succeed FinFETs in
sub-5nm technology nodes,
thus extending today’s CMOS
technology beyond its scaling
limits. This innnovative transistor
architecture offers a more
aggressive gate pitch scaling
than FinFETs because it achieves
a better electrostatic control.
Moreover, in very scaled
standard cells where only one
fin device is allowed, nanosheets
provide more current per
footprint than fins, and thus can
drive higher capacitive loads.
Finally, integrating nanosheet
devices with variable widths
in a single platform enables
power/performance optimization
with high granularity.
As with every disruptive innovation,
this new architecture
demands for process optimizations.
At IEDM, a team of
researchers from imec and
Applied Materials demonstrated
multiple optimizations for
the fabrication of stacked silicon
nanowire and nanosheet
FETs. The first process optimization
is the implementation
of a SiN Shallow Trench
Isolation (STI) liners which
suppresses oxidation-induced
fin deformation and improves
the shape control of the nanowire
or nanosheet. Secondly,
SelectraTM etch was used to
enable nanowire/nanosheet
release and inner spacer cavity
formation with high selectivity
and without causing silicon
reflow. Finally, for the first
time, ring oscillator circuits
were reported based on stacked
silicon nanowire FETs,
including dual work function
metal gates for threshold voltage
control.
At IEDM, imec also presented
a study on the reliability of
GAA nanowires showing that
the degradation mechanisms
and their origins are similar
as the one in planar devices.
The modelling of the degradation
including various channel
hot-carrier (CHC) modes as
well as positive bias temperature
instability (PBTI) allows
an extrapolation to 10-years
lifetime in the full bias space.
The obtained safe operation
area (SOA) was used to optimize
device operation. An
extra degradation mechanism
that must be taken into account
is self-heating, which is very
important in such confined
structures. Finally, in a study
on ESD diodes in sub-7nm
GAA nanowire technology
nodes, imec proved that the
diodes performance is significantly
impacted by some of the
process options and that optimizations
are needed, such as
a wrap around contact (WAC)
which can increase contact area
in a scaled fin pitch and can be
combined with GAA.
“GAA nanowire transistors are
key in further CMOS scaling,”
stated Naoto Horiguchi, distinguished
member of the technical
staff at imec. “Earlier this
year, we demonstrated standalone
transistors and CMOS
integration, now the next step
was taken with a full demonstrator,
showing the enormous
promise this technology holds
for realizing the sub-7 nm technology
nodes.”
■ Imec
www.imec.be
hf-praxis 2/2018 77

RF & Wireless
Test & Measurement
New Software Feature
Enables Automatic
Measurement of Waveform
Parameters
Wireless
Nordic and design partners unveil
latest Bluetooth Low Energy and IEEE
802.15.4 innovations
Furnished as standard with PicoScope
3000, 4000, 5000, and 6000 Series oscilloscopes,
this analysis and search tool
returns a table of results that includes
every waveform cycle captured in the
scope’s memory. Ten waveform parameters
are included in the first version of
the tool and over a million results can
be collected for each parameter. EDN‘s
annual Hot 100 products are selected by
the editors, guided by their own judgment
as well as reader interest. As electronic
devices become more complex, design
engineering teams need better tools to
analyze waveform data and measurement
statistics. Oscilloscopes with deep capture
memory, such as the PicoScope 3000
Series (up to 512 MSamples) and 6000
Series (up to 2 GSamples) can capture
waveforms with thousands of waveform
cycles, at full sampling speed with each
triggered acquisition.
“We are honored that DeepMeasure
has been recognized for the help that it
delivers to engineers who are debugging
complex systems, and for scientists who
are performing sophisticated research
experiments,” said Trevor Smith, Business
Development Manager at Pico.
“With over 25 years’ experience building
PC-based instruments we’ve added
DeepMeasure to our popular 3000, 4000,
5000 and 6000 Series PicoScopes. Any
customer who already has one of these
USB-connected instruments can download
the latest beta version of the software
free of charge and take advantage
of the DeepMeasure tool.
It’s an example of the commitment that
we make to our customers, past and
present, and underlines our position as
the leading supplier of USB-based test
instruments.”
■ Pico Technology
www.picotech.com
Ultra low power (ULP) RF specialist Nordic
Semiconductor ASA demonstrated its
Bluetooth 5-certified and Bluetooth mesh
1.0-compatible Bluetooth Low Energy
(Bluetooth LE) nRF52 Series Systemson-Chip
(SoCs), together with its Thread
1.1-certified solutions, at International CES
2018. At the event, Nordic showcased wireless
connectivity solutions for home- and
industrial-automation including Bluetooth
LE point-to-point topologies, and Bluetooth
LE high-node count ‘star’ topologies
with some connections maintained using
Bluetooth 5 technology to demonstrate its
long-range mode. Nordic also demonstrated
advanced mesh network solutions based
on Bluetooth mesh 1.0 and Thread running
over the IEEE 802.15.4 low power wireless
network standard. Uniquely, Nordic’s Bluetooth
5 and Thread mesh solutions concurrently
support Bluetooth LE smartphone
connectivity (for app-based home automation
equipment control without the need for
a dedicated gateway).
Amplifier
GaN 5.5 W X-Band Medium
Power Amplifier
Richardson RFPD, Inc. announced the availability
and full design support capabilities
for a new two-stage medium power amplifier
from United Monolithic Semiconductors
S.A.S. (UMS). The CHA6710-99F
is a GaN-based 5.5 W, X-band medium
power amplifier. It exhibits 36% of power
added efficiency and 23.5 dB linear gain.
It is manufactured using UMS’ proprietary
0.25 µm gate length GaN HEMT process
The home- and industrial-automation demos
are powered by Nordic’s ultra low power
nRF52832 and nRF52840 multiprotocol
(Bluetooth 5, ANT+, and 2.4GHz proprietary)
SoCs. The nRF52840 is also capable of
supporting Bluetooth 5 technology’s longrange
mode, is Thread 1.1-certified, and
can support other IEEE802.15.4-based RF
technologies - making it particularly suitable
for networked home- and industrialautomation
applications.
Other demonstrations showcased the capabilities
of the nRF52840 SoC and S140
SoftDevice (Nordic’s latest RF protocol
‘stack’) – including the range and throughput
enhancements of Bluetooth 5. The SoC
and SoftDevice have been engineered to
build on the mature architecture of the existing
nRF52 Series SoCs and now support
complex Bluetooth LE and other low-power
wireless applications that were previously
not possible with a single-chip solution.
Further, the throughput improvements of
Bluetooth 5 technology (2 Mbps raw data
rate compared with 1 Mbps for Bluetooth
4.2 with no power consumption penalty)
enables Bluetooth LE applications that
were previously not possible. For example,
Nordic-powered Bluetooth 5/Bluetooth LE
devices can support fast image transfers to
connected smartphones, ensuring a satisfying
user experience.
■ Nordic Semiconductor ASA
www.nordicsemi.com
and is available as a bare die. The new PA
is designed for a wide range of applications,
including defense and commercial communication
systems. Additional key features of
the CHA6710-99F include:
• Frequency range: 8 to 12.75 GHz
• Psat: 5.5 W
• DC bias: Vd = 25 V @ Idq = 0.2 A
• Chip size: 2.7 x 2.15 x 0.1 mm
■ Richardson RFPD, Inc.
www.richardsonrfpd.com
78 hf-praxis 2/2018

RF & Wireless
Full-bridge Evaluation Board,
Optimized for High-frequency
Switching and Class D
Amplifiers
Richardson RFPD, Inc. announced the availability
and full design support capabilities
for a new evaluation board from GaN
Systems Inc. and Peregrine Semiconductor
Corporation. The GS61004B-EVBCD
evaluation board combines GaN Systems’
GaN E-HEMT with the ultra-fast PE29102
gate driver from Peregrine. Using this evaluation
platform, designers can characterize
the performance advantages that result
from operating a Class D amplifier at a high
switching frequency. Low dead time and
sub-nanosecond turn-on/off yield a higherefficiency
design with less total harmonic
distortion and EMI.
Additional key features of the
GS61004B-EVBCD include:
• Full-bridge with four GaN E-HEMTs and
two E-HEMT drivers
• GS61004B E-HEMT operable up to
100 MHz
• PE29102 E-HEMT driver operable up
to 40 MHz
• Best-in-class propagation delay:
10 to 45 ns, depending on configuration
• Optimized, Vcc independent, for
matched dead time
• Integrated, resistor-adjustable dead-time
control
• Control pins to evaluate phasing of each
half-bridge circuit
• Snubbers from each switch node to ground
■ Richardson RFPD, Inc.
www.richardsonrfpd.com
New 0.5 to 2.7 GHz, 2 W
Power Amplifier Module
Richardson RFPD, Inc. announced the
availability and full design support capabilities
for a new power amplifier module
from NewEdge Signal Solutions, Inc. The
ETX115 delivers high gain and high power
across a wide RF transmit bandwidth. This
2 W, compact module can be used for a wide
range of applications, including LTE signals
for use in tactical communication, test and
measurement or electronic warfare systems.
It uses a single 12 V supply.
Additional key features of the ETX115
include:
• P1dB: 33 dBm @ 1500 MHz
• Small signal gain: 38.0 +/-1.5 dB
• Integrated power supplies and sequencing
• Efficiency: >20%
• Size: 2.6” x 1.86” x 0.75“
• 50 Ohm operation
■ Richardson RFPD, Inc.
www.richardsonrfpd.com
L-Band Power Limiter Module
RFMW, Ltd. announced design and sales
support for a surface mount, silicon, PIN
diode based, limiter module from RFuW
Engineering. The RFLM-102202QB-290
offers both high-power CW and peak power
protection in the L-Band region of 1 to 2
GHz. CW power handling is 100 W and peak
power handling, of 5% duty cycle pulses, is
up to 1000 W. Flat leakage is 17 dBm typical.
Designed for optimal small signal insertion
loss of 0.25 dB the RFLM-102202QB-290
permits extremely low receiver noise figure
while simultaneously offering excellent
large input signal flat leakage for effective
receiver protection.
■ RFMW, Ltd.
www.rfmw.com
4 W Amplifier Boosts LAA/
LTE-U Signals
RFMW, Ltd. announced design and
sales support for a high-efficiency power
amplifier from Skyworks Solutions. The
SKY66288-11 offers 33.5 dBm of power
at P3dB compression. For highly linear
applications in small cell, massive MIMO
and Band 46 (5.15 to 5.925 GHz) cellular
infrastructure, the amplifier provides 28 dBm
with 25%, this internally matched
PA uses a single, 5 V supply and minimal
external components. The high efficiency
of the SKY66288-11 means that systems
can easily meet the requirements for the
use of Power Over Ethernet (POE) or other
DC power limited systems. Offered in a
compact, 5 x 5 mm package.
■ RFMW, Ltd.
www.rfmw.com
250 W Broadband SSPA
RFMW, Ltd. announced design and sales
support for a high power, solid state power
amplifier from Aethercomm. Designed
for high power, linear applications in both
ground and airborne systems, the SSPA 2.0-
6.0-250 delivers a nominal 250 W from 2 to
6 GHz and attains 300 W of saturated RF
power for non-linear requirements. Developed
using GaN technology for instantaneous,
broad band performance, the SSPA
2.0-6.0-250 offers 70 dB of small signal gain
and has 20-25% composite power added
efficiency across the band. Powered from a
28 V DC supply, standard features include
reverse polarity protection, over-temperature
protection, and over/under voltage protection.
Input and output SWR is specified at
2 maximum and a discrete blanking control
line is included with a 10 µs maximum
turn on/off time. This Aethercomm SSPA is
tested to MIL-STD-810 shock and vibration
requirements.
■ RFMW, Ltd.
www.rfmw.com
hf-praxis 2/2018 79

RF & Wireless
News
Keysight Technologies
Extends Availability of
RF Test, Measurement
Equipment to Europe,
Middle East, Africa and
India Distribution Partners
Products
5 GHz WiFi FEM Rejects 2.4
GHz
mA maximum and is rated over -40 to +70
°C and up to 35,000 feet altitude.
■ RFMW, Ltd.
www.rfmw.com
Portable, Self-contained,
Air-cooled Broadband
Amplifier
Keysight Technologies, Inc. announced
that it has expanded the RF test and
measurement offerings available from
its selected premium distribution partners
in Europe, Middle East, Africa and
India (EMEAI).
With more customer products needing
comprehensive multi-domain signal
generation and analysis in RF and
microwave frequency ranges, Keysight
partners can now offer solutions from
DC to RF creating a one-stop-shop of
experience and expertise.
Applications in communications, automotive,
energy, aerospace, medical, consumer
and education markets require
higher frequency coverage for evolving
technologies such as WiFi, Bluetooth,
ZigBee and other communication protocols
for IoT and smart home devices
with special capability for the various
EMC pre-compliance testing standards.
Keysight has been a leader in electronic
test and measurement for over 75
years. In the past several years, the most
common bench and handheld portfolio
of instruments have been sold through
a network of distributors providing
inventory and additional support to a
growing customer base. During all this
time, Keysight has added hardware
and software products, along with services,
to the distribution partner portfolio
to address the customer’s evolving
demands.
■ Keysight Technologies, Inc.
www.keysight.com
RFMW, Ltd. announced design and sales
support for the Qorvo QPF4518, 5.150 to
5.925 GHz, WiFi Front End Module (FEM).
Optimized for output power and EVM performance
the FEM incorporates 32 dB of
transmit path gain and 16 dB of receive
path gain while providing up to 25 dBm of
11 n, MCS0 spectral mask compliant output
power. Internal filtering rejects unwanted
2.4 GHz signals by 25 dB and Rx path
pinouts allow for additional filtering. Targeted
to applications for retail and service
provider products, the QPF4518 is listed on
Qualcomm’s QCA9888 reference design.
Offered in a 5 x 3 mm QFN package, this
FEM is available from stock at RFMW
along with the complementary QPF4518M
with mirrored receive path components to
eliminate crossover.
■ RFMW, Ltd.
www.rfmw.com
200 W EW Switch
RFMW, Ltd. announced design and sales
support for a high power, symmetrical
SPDT, RF switch assembly from Aethercomm.
Employed in communication and
electronic warfare (EW) systems where
high power, low loss and excellent isolation
are required, model number SSHPS
0.020-1.000-200 handles up to 200 W CW
RF power from 20 to 1000 MHz. Insertion
loss is only 0.5 to 0.75 dB while isolation is
typically 38 dB. The SSHPS 0.020-1.000-
200 operates from a 28 V DC supply @ 500
The Model 350AH1A amplifier is a portable,
self-contained, air-cooled, broadband,
solid state amplifier unit designed for laboratory
applications where instantaneous
bandwidth, high gain and moderate power
output are required. When used with an RF
sweep generator, the 350AH1A will provide
up to 350 W of output power.
Housed in a stylish contemporary enclosure,
the unit provides instantaneous power
for typical applications such as magnetic
susceptibility testing, 4 to 10 kHz requirement
of CS114 of MIL-Std- 461F, antenna
and component testing, watt-meter calibration
and as a driver for higher power amplifiers.
The 350AH1A is powered by a high
efficiency switching supply, with auto ranging
AC input circuitry which will automatically
accept voltages from 90 to 260 V AC
in the 47 to 63 Hz frequency range. The RF
amplifier stages are protected from overtemperature
and over-current conditions by
removing the DC voltage to them when a
fault is detected. The touch screen display
on the front panel indicates the operational
status and any pending fault conditions
when an overtemperature, over-current or
power supply fault has occurred. The unit
can be returned to normal operation when
the condition has been cleared. The unit also
includes digital control for both local and
remote control of the amplifier. The RISC
microprocessor controller board provides
IEEE-488 (GPIB), USB, Ethernet and asynchronous
full duplex RS-232 communication
control of all amplifier functions.
Two 350AH1A amplifiers may be used together
in a “bridged” output configuration by
supplying the same signal to both amplifiers
and using the internal signal inversion feature
of one amplifier. The amplifier output
80 hf-praxis 2/2018

RF & Wireless
grounds are connected and the load is placed
across the two amplifier outputs.
The 350AH1A from AR RF/Microwave
Instrumentation is a portable, self-contained,
air-cooled, broadband, solid state amplifier
unit designed for laboratory applications
from 10 Hz to 1 MHz. It provides a gain of
more than 39 dB with an output power of
over 350 W. The amplifier is powered by a
high efficiency switching supply, with auto
ranging AC input circuitry which will automatically
accept voltages from 90 to 260 V
AC in the 47 to 63 Hz frequency range. It is
available as a benchtop unit and has a digital
front panel display that indicates the operate
status and fault conditions if an over-temperature
or power supply fault has occurred.
The RISC microprocessor controller board
provides IEEE-488 (GPIB), USB, Ethernet
and asynchronous full duplex RS-232 communication
control of all amplifier functions.
This Class AB Linear amplifier provides
instantaneous power for typical applications
such as magnetic susceptibility testing, 4 to
10 kHz requirement of CS114 of MIL-Std-
461F, antenna and component testing, wattmeter
calibration and as a driver for higher
power amplifiers.
■ AR
www.ar-deutschland.com
Absorptive Bessel Filters to
30 GHz
RLC Electronics‘ 4th Order Absorptive Bessel
Filters provide the excellent group delay
response of Bessel filters while maintaining
impedance matching far into the stop band.
Resistive elements are designed into these
filters, resulting in a response that closely
mimics the classic Bessel in both amplitude
and phase. These filters are used in digital
systems where truthful reproduction of
waveforms is important. These filters are
now available with -3 dB cut off frequencies
as high as 30 GHz. A surface mount
configuration is available to 4 GHz.
■ RLC Electronics, Inc.
www.rlcelectronics.com
New Microwave Equalizers
RLC Electronics‘ gain and line loss equalizers
combine filter and attenuator technology
to achieve a desired response to 40 GHz. The
typical curves that follow are representative
of commonly requested responses, including
both linear and half-sine responses.
SWR is dependent on frequency of operation,
complexity of equalized response,
and bandwidth of response. Power handling
is dependent on the physical size of the
absorptive elements. Since these elements
decrease in size with increasing frequency,
power handling by 10 GHz is usually in the
hundredths of watts. The power capability
of these devices is seldom an issue, since
their usage is generally in receive stages or
in the low power sections preceding transmit
amplifiers. These units are used to compensate
for such things as cable or system
gain/losses, to gain flatness in amplifiers,
and compensate for devices such as couplers
and filters which have frequency dependent
outputs and allow for compensation
to ensure a flat response. The -3 dB cut off
frequencies as high as 30 GHz. A surface
mount configuration is available to 4 GHz.
■ RLC Electronics, Inc.
www.rlcelectronics.com
1200 W L-Band Avionics
Power Transistor
Richardson RFPD, Inc. announced the availability
and full design support capabilities
for the 1011GN-1200V power transistor
from Microsemi Corporation. The 1011GN-
1200V is an internally-matched, common
source, class AB, GaN on SiC HEMT capable
of providing over 18.5 dB gain, 1200 W
of pulsed RF output power at 32 µs, and 2%
duty cycle pulse format across the 1030 to
1090 MHz band. The transistor has internal
pre-match for optimal performance, and it
utilizes gold metallization and eutectic attach
to provide outstanding reliability and superior
ruggedness. Additional key features of
the 1011GN-1200V include:
• Power gain: 20 dB (typ.)
• Drain efficiency: 75% (typ.)
Test & Measurement
Instantaneous Power
Across a Single-band
Frequency Range of 0.1 to
1000 MHz
The 100U1000 is a completely new
Class A amplifier design, part of the
new U-series of AR Universal amplifiers.
It instantaneously covers a frequency
range of 100 kHz to 1000 MHz,
at a rated output power of 100 W CW.
Final RF performance details of the
100U1000 can be found on the data
sheet, along with specifications for
dimensions, weight, power requirements,
power consumption etc. The
100U1000 standard configuration includes
RF connectors on the front panel,
with the enclosure and remote interfaces
included.
The rest of the new U-series amplifiers
include the 1U1000, 2.5U1000,
5U1000, 10U1000, 25U1000, and
50U1000.
Applications: The 100U1000 provides
readily available RF power for typical
applications such as RF susceptibility
testing to Military/aviation/automotive/commercial
standards, antenna and
component testing, watt meter calibration,
research and development, and use
as a driver for higher power amplifiers.
■ AR
www.ar-deutschland.com
• Supply voltage: 50 V DC
• Package: 55Q03
• Demonstration video
The 1011GN-1200V is part of Microsemi’s
portfolio of GaN power transistors designed
and optimized for radar and avionics that
enable engineers to achieve the highest performance
compact power amplifier designs
that meet the need for smaller footprints,
reduced weight, and higher power density
and efficiency.
■ Richardson RFPD, Inc.
www.richardsonrfpd.com
hf-praxis 2/2018 81

RF & Wireless
News
Keysight Technologies Teams with European Space Agency, Airbus,
SpaceTech GmbH to Evaluate Radar for Icy Moons Exploration Antenna
They also evaluated two radar antennas,
one aluminum and the other carbon fiber
reinforced polymer (CFRP), which will be
used on the spacecraft. The antennas were
housed on a satellite-sized enclosure, and
the enclosure was lifted 300 meters in the
air by helicopter to ensure low-RF coupling
to the ground.
Keysight’s handheld FieldFox analyzer was
used in remote mode to measure S-parameter
Using the Keysight FieldFox LAN
connection, an APCO-25 two-way radio
signal is fed into the 89600 VSA software
for detailed analysis.
Keysight Technologies, Inc. announced that
the FieldFox handheld RF analyzer was
used in the evaluation of the impedance of
the radar antenna for icy moons exploration
(RIME), a key component of one of
the ten science payloads of the European
Space Agency’s Jupiter icy moons explorer
(JUICE) spacecraft scheduled for launch
in 2022.
RIME engineers performed phase-matching
and orientation tests on the RIME antenna in
Heiligenberg, Germany in September 2017.
Martin Laabs of the Dresden University
of Technology, Communications Lab
uses Keysight's FieldFox handheld RF
and microwave analyzer to evaluate the
impedance of the RIME antenna
Keysight 89600 VSA I/Q analysis mode
showing frequency and time domain
measurements of a pulsed RF signal
characteristics of the antenna in flight as it
was rotated more than 180 degrees and with
the spacecraft mock-up being maneuvered
by helicopter. Test data was recovered at a
base station on the ground via a wireless
link between the FieldFox and the ground
base station.
Additional Information
The FieldFox family provides a choice of 22
combination (combo) and spectrum analyzer
models with frequency coverage from DC
to 50 GHz and users can configure combo
Dual-mode Radio Module for IoT Applications
Radiocrafts AS announced a new dual
mode radio module platform for Smart
Metering, Internet of Things (IoT) and
Wireless Sensor Networks applications.
The module has a 2.4 GHz radio transceiver
is addition to the sub-Giga Hertz
transceiver that is available on the RC18x0
module that was announced by Radiocrafts
in September 2017.
The RC1885 radio module platform is
a surface-mounted ultra-low power RF
module based on the CC1350 system-onchip
from Texas Instruments. The modules
include a low power BLE compliant 2.4
GHz RF transceiver in addition to the sub-
Giga Hertz transceiver that is compliant to
IEEE 802.15.4g, Wireless M-Bus and many
proprietary protocols. It is ideal for battery
operated sensors in 6LoWPAN networks.
The BLE compliant 2.4 GHz transceiver
enables applications where commissioning
and network set-up can be done using a
smart-phone. This removes the need for
customer specific HMI (Human-Machine
Interface), thereby reducing the system
cost significantly.
The ultra-low power radio consumes only
5.5 mA in receive mode and 22 mA during
transmission at 14 dBm. The high-performance
radio is complemented with a
powerful ARM Cortex M3 controller with
up to 128 kB of Flash memory and 20 kB
of SRAM. A 4 kB EEPROM, and additional
256 kB Flash is optional. The extra
Flash memory can be used for over-the-air
firmware download.
30 digital and analogue I/O makes it easy
to interface sensors and actuators in control
and monitoring applications. An advanced
low power sensor co-processor is available
for direct sensor interface.
Using the new module together with the TI-
RTOS from Texas Instruments is a powerful
combination to build any end application.
Part of the TI-RTOS is programmed
in ROM, leaving more Flash memory to
the application firmware. The modules are
also supported by the open source operating
system Contiki, through the CC1310
Contiki port.
The 2.4 GHz BLE compliant transceiver
adds significant benefit to the new module
platform. It is a complement to existing
offerings for low power wireless solution
where the RF modules are integrating
more and more functionality. Dual mode
radio combined with an ARM Cortex M3
microcontroller in a System in Package
module opens up even more possibilities
than before for battery operated Internet
of Things and Wireless Sensor Network
applications.
■ Radiocrafts AS
www.radiocrafts.com
82 hf-praxis 2/2018

RF & Wireless
models to include spectrum analyzer, VNA,
CAT, RTSA and more. All models offer
benchtop precision and are MIL-Class 2
rugged. More information is available at
www.keysight.com/find/fieldfox.
■ Keysight Technologies, Inc.
www.keysight.com
Products
Linear Small Cell Amplifier
offers Superior Gain
RFMW, Ltd. announced design and sales
support for the Qorvo QPA9226, Small Cell
Power Amplifier. Offering 0.25 W of power,
this highly linear (-47 dBc ACLR @ 24 dBm)
amplifier serves 2.5 to 2.7 GHz applications
in bands 7, 38 and 41. The QPA9226 provides
34 dB of power gain for femtocells,
CPEs and data cards. It can also function as
a linear driver in DAS applications, booster
amps and repeaters. Internally matched and
offered in a 7 x 7 mm package.
■ RFMW, Ltd.
www.rfmw.com
Coax Connector System
for Small Cell Mobile
Communications
Huber+Suhner announced a new small
coaxial connector system that has been designed
specifically to meet the space limitation
requirements of today’s small cell
mobile communications. According to
Huber+Suhner, the industry’s move to the
small cell approach has demanded the development
of this small high-performance RF
coaxial connector, the NEX10, to match the
cell’s smaller radio and antenna.
The NEX10 connector system features an
excellent PIM stability of -166 dBc, a flexible
coupling mechanism, either quick lock
or screw and a compact ruggedized design
with flange height of just 12.7 mm.
The NEX10 system’s robust design eliminates
any damage or operator errors during
installation and is optimized for corrugated
cable sizes of up to 0.635 cm. A weather
protection boot, which is part of the interface,
makes it suitable for outdoor use in
extreme weather conditions.
The NEX10 connector has been designed by
three leading RF interconnection manufacturers
– Huber+Suhner, Radiall and Rosenberger
– to meet existing and future demands
of small cell networks for today’s 4G and
the upcoming 5G networks.
■ Huber+Suhner Group
www.hubersuhner.co.uk
40 GHz Terminations for Test
Benches
RFMW, Ltd. announced design and sales
support for MECA coaxial terminations.
The MECA 468-1 is a 2.92 mm male termination
rated to 1W of RF input power.
Ideal for test applications and system loading
applications. The 468-1 offers low SWR of
1.2 up to 40 GHz.
■ RFMW, Ltd.
www.rfmw.com
Darlington Pair SiGe Gain
Blocks Boost LTE Power
RFMW, Ltd. announced design and sales
support for a series of Darlington pair SiGe
gain block amplifiers from Qorvo. Operating
over a frequency range of DC to 4.5
GHz, these gain blocks (QPA
A, QPA6489A and QPA7489A) offer gain
and output power options for applications in
LTE infrastructure, repeaters, Test & Measurement
and defense. With single supply
operation, these cascadable gain blocks are
available in SOT-89 packaging.
■ RFMW, Ltd.
www.rfmw.com
Cables & Connectors
RFMW Offers Coaxial
Adapters for Low PIM
Applications
RFMW, Ltd. announced design and sales
support for MECA low PIM, high-performance
adapters. With right angle, bulkhead,
in-series and between-series options,
RFMW supports many distributed antenna
system (DAS) interconnect requirements.
PIM (Passive Intermodulation) is the nonlinear
mixing of two or more frequencies
in a passive (or linear) device creating poor
system performance.
MECA’s Low PIM (-165 dBc typ.) adapters
offer rugged construction and excellent
performance for in-building or tower top
systems. For example, the ANF-DM-M01
is a N-Female to 7/16 DIN Male adapter
with a maximum SWR of 1.25 and supports
systems up to 8 GHz. ANF-DM-M01 adapters
are rated for operation from -55 to +85
°C, making them a perfect choice for harsh
environments. Made in USA, MECA low
PIM adapters are available with N-type and
7/16 connectors.
■ RFMW, Ltd.
www.rfmw.com
hf-praxis 2/2018 83

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CBL- 75+ Precision 75Ω measurement for CATV and DOCSIS® 3.1 DC-18 N, F
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VNAC Precision VNA cables for test and measurement equipment through 40 GHz DC-40 2.92mm
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** Mini-Circuits will repair or replace your test cable at its option if the connector attachment fails within six months of shipment.
† Verschiedene This guarantee Anschlussoptionen excludes cable or connector auf Anfrage interface lieferbar; damage from misuse or abuse.
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RF & Wireless/Impressum
NI announced new PXI FlexRIO Architecture
with Xilinx Kintex UltraScale Technology
hf-Praxis
ISSN 1614-743X
Fachzeitschrift für HFund
Mikrowellentechnik
• Herausgeber und Verlag:
beam-Verlag
Krummbogen 14
35039 Marburg
Tel.: 06421/9614-0
Fax: 06421/9614-23
info@beam-verlag.de
www.beam-verlag.de
The new PXI FlexRIO Digitizers
and PXI FlexRIO Coprocessor
Modules drive custom hardware
solutions without the need for
custom design. NI announced
this new PXI FlexRIO architecture
that integrates mezzanine
I/O modules with Xilinx Kintex
UltraScale FPGAs. The first
wave of products based on this
new architecture includes two
high-resolution PXI FlexRIO
Digitizers, three dedicated PXI
FlexRIO Coprocessor Modules
and a module development kit
that helps with custom front-end
development.
High-performance
The FlexRIO product line combines
customizable I/O and
user-programmable FPGAs
into high-performance, reconfigurable
instruments users can
program with the LabVIEW
FPGA Module. With Kintex
UltraScale FPGAs, the new
FlexRIO architecture offers
more programmable resources
than previous Kintex-7-based
FlexRIO modules. In addition,
the new mezzanine architecture
fits both the I/O module and the
FPGA back end within a single,
integrated 3U PXI module.
For high-speed communication
with other modules in the chassis,
these new FlexRIO modules
feature PCI Express Gen 3 x8
connectivity for up to 7 GB/s of
streaming bandwidth.
“FPGAs and high-performance
data converters are essential
technologies when pushing the
boundaries of discovery and
innovation, but implementing
them in a custom design can be
cumbersome,” said Steve Warntjes,
NI vice president of R&D,
modular instruments. “FlexRIO
has consistently helped engineers
and scientists bring ideas to fruition
faster with an off-the-shelf
solution that includes the latest
FPGA and converter technology.
The new FlexRIO architecture
furthers this mission.”
The new FlexRIO modules take
advantage of the highest-performance
FPGA and A/D converter
technology, which makes
them ideal for applications that
require advanced capabilities
like remote sensing, signals
intelligence, communications
and particle physics.
Digitizer Modules
New PXI FlexRIO Digitizers
deliver high-speed sampling
rates and wide bandwidth
without compromising dynamic
range. The PXIe-5763 and PXIe-
5764 provide 500 MS/s and
1 GS/s sampling rates, respectively.
Both modules offer 16-bit
resolution and up to 400 MHz of
bandwidth on all four channels.
Coprocessor Modules
Add real-time signal processing
capabilities to a system with
dedicated Kintex UltraScale PXI
FlexRIO Coprocessor Modules.
A chassis full of these modules
delivers the highest density of
computational resources per U
of rack space of any NI system.
Module Development
Kit
Start with a FlexRIO FPGA back
end programmable by LabVIEW
and then design custom I/O
modules to meet more unique
application requirements.
FlexRIO instruments are an
important part of the NI ecosystem
that engineers can use to
build smarter test and measurement
systems. These systems
benefit from more than 600
PXI products ranging from DC
to mmWave and feature highthroughput
data movement using
PCI Express bus interfaces and
sub-nanosecond synchronization
with integrated timing and triggering.
Supported by a vibrant
ecosystem of partners, add-on IP
and applications engineers, the
NI platform helps dramatically
lower the cost of test, reduce
time to market and future-proof
testers for tomorrow’s challenging
requirements.
■ NI, National Instruments
ni.com
• Redaktion:
Dipl.-Ing. Reinhard Birchel
(RB)
Ing. Frank Sichla (FS)
redaktion@beam-verlag.de
• Anzeigen:
Myrjam Weide
Tel.: +49-6421/9614-16
m.weide@beam-verlag.de
• Erscheinungsweise:
monatlich
• Satz und Reproduktionen:
beam-Verlag
• Druck & Auslieferung:
Brühlsche
Universitätsdruckerei
Der beam-Verlag übernimmt
trotz sorgsamer Prüfung der
Texte durch die Redaktion
keine Haftung für deren inhaltliche
Richtigkeit.
Handels- und Gebrauchsnamen,
sowie Warenbezeichnungen
und dergleichen
werden in der Zeitschrift ohne
Kennzeichnungen verwendet.
Dies berechtigt nicht zu der
Annahme, dass diese Namen
im Sinne der Warenzeichenund
Markenschutzgesetzgebung
als frei zu betrachten
sind und von jedermann ohne
Kennzeichnung verwendet
werden dürfen.
86 hf-praxis 2/2018

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