4-2018

April 4/2018 Jahrgang 23 

HF- und 

Mikrowellentechnik 

Neue OCXO-Serie von KVG: 

• Low Phase Noise 

• Low G Sensitivity 

KVG, Seite 32

MMIC MIXERS 

& MULTIPLIERS 

up to 40 GHz 

Ideal for frequency conversion in 5G applications 

Low conversion loss and excellent harmonic suppression 

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Editorial 

GaN on Silicon wird jetzt in die 

Mainstream-HF-Märkte eingeführt 

Die MACOM Technology 

Solutions Holdings, Inc. ist 

ein führender Anbieter von 

leistungsstarken HF-, Mikrowellen, 

Millimeterwellen- und 

Photonik-Halbleiterprodukten. 

Zusammen mit STMicroelectronics, 

einem weltweit führenden 

Halbleiterhersteller mit Kunden 

im gesamten Spektrum elektronischer 

Applikationen, gab man 

kürzlich den Abschluss eines 

Abkommens zur Entwicklung 

von GaN (Galliumnitrid) on 

Silicon Wafers bekannt. Diese 

werden von ST für MACOM 

produziert und sollen dort in 

einer ganzen Palette von HF- 

Anwendungen eingesetzt werden. 

Dazu gehören Mobiltelefone, 

Mobilfunk-Basisstationen 

und die zugehörigen Infrastruktur-Anwendungen. 

Das Abkommen bringt beiden 

Partnern handfeste Vorteile. 

Lassen wir diese hier mal außer 

Acht und richten den Blick auf 

das, was für die Allgemeinheit 

erreicht wurde. Denn auch dieser 

Fortschritt ist nicht von ungefähr, 

so lesen wir: „Die erwartete 

bahnbrechende Kostenstruktur 

und Leistungsdichte von GaN 

on Silicon würde 4G/LTE- und 

Massive-MIMO-5G-Antennen 

ermöglichen.“ Weiter ist von 

einer verbesserten Kostenstruktur 

die Rede, wodurch die bestehende 

Silizium-LDMOS-Technologie 

verdrängt und die Verbreitung 

von GaN on Silicon auf 

Mainstream-Märkten beschleunigt 

werden könnte. 

S c h o n s e i t e i n i g e n J a h - 

ren arbeiten MACOM und 

STMicroelectronics gemeinsam 

daran, die GaN-on-Silicon-Produktion 

an den Start zu bringen. 

Nun soll endlich die Produktion 

von Mustern beginnen. 

John Croteau, President und 

CEO von MACOM sagte: „Wir 

erwarten, dass die Zusammenarbeit 

mit ST die Stärken dieser 

GaN-Innovationen in einer 

Silizium-Lieferkette auszuspielen 

vermag, die letztendlich die 

anspruchsvollsten Kunden und 

Anwendungen bedienen kann.“ 

Und Marco Monti, President 

der Automotive and Discrete 

Product Group bei STMicroelectronics, 

konkretisiert: „So 

interessant der Ausbau der 

Chancen für bestehende HF- 

Anwendungen auch ist, reizt 

es uns doch noch mehr, unsere 

GaN-on-Silicon-Technologie in 

neuen RF-Energy-Anwendungen 

einzusetzen.“ Und meint dabei 

insbesondere den Automobilbereich, 

wo es beispielsweise 

um Plasma-Zündungen für eine 

effizientere Verbrennung in 

konventionellen Motoren geht, 

sowie den RF-Lighting-Bereich, 

wo an effizienteren und langlebigeren 

Beleuchtungssystemen 

gearbeitet wird. 

„Sobald bei den Hochleistungs- 

HF-Halbleiterbausteinen die 

Grenze von 0,04 US-Dollar pro 

Watt durchbrochen ist, könnten 

sich immense Chancen für den 

RF-Energy-Markt ergeben“, 

erklärte Eric Higham, Director 

Advanced Semiconductor Applications 

Service bei Strategy Analytics. 

„Der potenzielle Absatz 

von HF-Leistungsbau elementen 

könnte Hunderte von Millionen 

Stück betragen, wobei die 

Anwendungen von konventionellen 

Mikrowellenherden über 

Automobilbeleuchtungen und 

-zündsysteme bis zur Plasmabeleuchtungen 

reicht. Hier sind 

Umsätze von einigen Milliarden 

Dollar möglich.“ 

Das zeigt: Nicht nur beharrliche 

Anstrengungen bei der Weiterentwicklung 

der eigenen technischen 

Potenzen, sondern auch 

mutiges Aufeianderzugehen 

und fairer Umgang miteiander 

werden schließlich vom Markt 

durch exzellente Gewinnmöglichkeiten 

belohnt. 

Ing. Frank Sichla 

hf-praxis 

Oszillatoren, Filter 

und Quarze 

für Anwendungen im Bereich 

Kommunikation, Industrie, 

Militär, Automotive und 

Raumfahrt 

Stratum 3/3E 

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Technische Beratung und Distribution 

hf-praxis 4/2018 3

Inhalt 

April 4/2018 Jahrgang 23 

Die ganze Bandbreite 

der HF-und MW-Technik 

HF- und 

Neue OCXO-Serie von KVG: 

• Low Phase Noise 

• Low G Sensitivity 

KVG, Seite 32 


Zum Titelbild: 

Low Phase Noise 

Low G Sensitivity 

OCXOs 

KVG hat neue OCXOs 

vorgestellt, deren Realisierung 

durch die Entwicklung 

von rausch-minimierten 

Oszillator-Schaltungen 

sowie die Verwendung von 

phasenrausch-optimierten 

SC-Schnitt-Quarzen 

ermöglicht wurde. 32 

Seit über 30 Jahren Ihr Partner für 

Neue Oszillator-Serie in verschiedenen Größen 

und Frequenzen 

Die Z-Serie von Kyocera im Vertrieb von Rutronik besteht aus drei 

neuen SMT-Clock-Oszillatoren. Sie kombinieren hohe Stabilität 

mit einem niedrigen Energieverbrauch und sind damit vielseitig 

einsetzbar. 10 

▶ Adapter 

▶ Equalizer 

▶ DC Blocks 

▶ Dämpfungsglieder von 0,5W bis 4kW 

fest, einstellbar und programmierbar 

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Kostspielige 

EMI-Probleme 

vermeiden 

Die Herausforderung, 

EMI zu vermeiden, 

wird größer, je mehr 

die Miniaturisierung 

von Produkten und 

die Verringerung des 

Stromverbrauchs 

zunehmen. Hier 

kommen MEMS- 

Oszillatoren als 

Alternative ins Spiel, 

die ultrakleinen 

sogenannten Spread- 

Spectrum-Oszillatoren 

(SSXOs). 18 

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Eigentlich ganz simpel: Beschaltung von Uhrenquarzen 

Uhrenquarze, also Schwingquarze mit einer Frequenz von 32,768 kHz, 

gehören heute zu den weltweit meistverkauften Quarzbausteinen. Doch 

obwohl sie in unterschiedlichen Bauformen millionenfach eingesetzt werden, 

besteht bei vielen Anwendern Nachholbedarf beim Verständnis dieser 

frequenzbestimmenden Bauelemente. 34 

Zukunftsweisende Messtechnik für 5G, LTE-A Pro, IoT 

und IP-Security 

Unter dem Motto „Optimizing the present. Designing the future.“ präsentierte Rohde & Schwarz 

auf dem Mobile World Congress (MWC) 2018 in Barcelona Neuheiten zur Verbesserung 

bestehender Wireless-Technologien. Außerdem zeigte man brandaktuelle Lösungen für die 

Erforschung, Entwicklung und Standardisierung von 5G. 64 

Cellular Connectivity for a Professional 

IoT Platform 

u-blox announced that its SARA cellular module series 

will provide wireless connectivity for a new end-to-end 

platform for Industry 4.0. 85 

Rubriken in diesem Heft: 

Editorial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 

Inhalt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 

Aktuelles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 

Schwerpunkt 

Quarze und Oszillatoren . . . . . . . . . 8 

HF-Technik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 

Antennen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 

Grundlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 

Elektromechanik. . . . . . . . . . . . . . . . 46 

Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 

Bauelemente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 

Messtechnik.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 

Funkmodule/HF-Technik. . . . . . . . . . 70 

RF Wireless.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 

Impressum.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 

hf-praxis 4/2018 5 

5

Aktuelles 

SiTime feiert die erste Milliarde MEMS und kürt 

SE Spezial-Electronic zum Distributor des Jahres 2017 

Freuen sich gemeinsam über die neuen Möglichkeiten und die 

stark gewachsene Marktakzeptanz für MEMS-Timing (v.l.): SiTime 

CEO Rajesh Vashist und Marius Wüstefeld, Line Manager Timing 

bei SE Spezial-Electronic 

Der kalifornische Halbleiterhersteller 

SiTime, Marktführer 

bei MEMS-Timing, hat seinen 

Kunden inzwischen über 

1 Milliarde Bauteile geliefert. 

„SiTime definiert Timing-Technologie 

neu und wir sind gerade 

erst am Beginn unserer Reise“, 

betont Rajesh Vashist, CEO von 

SiTime. „SiTime ist einzigartig 

fokussiert auf die Lösung der 

schwierigsten Timing-Probleme 

der Elektronik-Industrie. Deshalb 

benutzen Kunden unsere 

Timing-Produkte in selbstfahrenden 

Autos, IoT-Applikationen, 

Systemen mit künstlicher 

Intelligenz und 5G-Infrastruktur- 

Projekten. Wir glauben daran, 

dass unsere Timing-Bauteile 

in den nächsten 50 Jahren das 

Mittel der Wahl sein werden“, 

so Rajesh Vashist. 

SiTime wurde 2005 mit dem Ziel 

der Umgestaltung der Timing- 

Industrie gegründet. Heute bietet 

das Unternehmen über 60 Produktfamilien, 

die viele Industrie- 

Auszeichnungen eingesammelt 

haben und in jeder großen Branche 

der Elektronik verwendet 

werden. Sogar in schwierigen 

Umgebungen mit Schock, Vibration, 

extremen Temperaturen 

und starkem Fahrtwind setzen 

SiTime-Produkte ihre hervorragende 

Leistung fort. 

„Auch den europäischen Industrie-Markt 

hat SiTime längst als 

spannendes Betätigungsfeld 

erkannt“, ergänzt Marius Wüstefeld, 

Line Manager Timing bei 

SE Spezial-Electronic. „Mit SE 

als Design-orientiertem Full-Service-Distributor 

arbeitet SiTime 

bereits seit 2012 erfolgreich 

zusammen.“ Nun hat SiTime 

SE Spezial-Electronic als Distributor 

des Jahres 2017 in der 

EMEA-Region ausgezeichnet. 

Die Urkunde übergab SiTime 

CEO Rajesh Vashist unlängst 

im Rahmen eines Besuchs in 

München. „Die Auszeichnung 

ist für uns ein Ansporn dafür, in 

den nächsten Jahren noch mehr 

Kunden aktiv beim Umstieg auf 

die neue Technologie zu unterstützen“, 

so Wüstefeld. 

Neben den anderen herausragenden 

technischen Eigenschaften 

stellt die Programmierbar- 

keit der MEMS einen 

weiteren Pluspunkt dar. Als europaweit 

einziger SiTime-Partner 

bietet SE Spezial-Electronic 

seinen Kunden einen 24-Stunden-Programmierservice. 

Dieser 

beinhaltet bereits eine ganze 

Reihe von verschiedenen Produktfamilien 

und alle gängigen 

Bauformen. Die Bauteile werden 

im SE-Programmiercenter 

auf die Wunschfrequenz des 

Kunden und weitere Parameter 

programmiert und innerhalb von 

24 Stunden nach Auftragseingang 

ausgeliefert. Ausführliche 

Informationen zum Programmierservice 

finden Interessenten 

unter www.spezial.com/sitime. 

Distributionsvertrag 

mit Micro Crystal 

Zur Abrundung des umfangreichen 

Zeitgeber-Produktspektrums 

hat SE Spezial-Electronic 

kürzlich ein für Deutschland, 

Österreich und Osteuropa geltendes 

Distributionsabkommen 

mit der Schweizer Micro 

Crystal AG unterzeichnet. Das 

1978 gegründete, zur Schweizer 

Swatch Group gehörende Unternehmen 

ist für die Entwicklung 

und Fertigung ultrakleiner Low- 

Power-SMD-Quarze und Oszillatoren 

bekannt. Neben diesen 

klassischen Distributionsprodukten 

übernimmt SE Spezial- 

Electronic auch den Vertrieb 

von Real-Time-Clock-Modulen 

mit integrierten Quarzen. 

So ist Micro Crystal beispielsweise 

der einzige Hersteller, der 

temperaturkompensierte RTC- 

Module für Automotive-Applikationen 

bis 125 °C anbietet. Das 

Unternehmen fertigt aber unter 

Anderem auch die mit Abmessungen 

von lediglich 3,2 x 1,5 

mm kleinste Real Time Clock 

der Welt. 

„Durch die Zusammenarbeit 

mit Micro Crystal können wir 

unseren Kunden künftig nun 

auch im Bereich Echtzeituhren 

alles bieten, was heutige Entwickler 

glücklich macht: höchste 

Genauigkeit, Temperaturkompensation, 

extrem niedriger 

Stromverbrauch, Miniaturgehäuse, 

erweiterte Betriebstemperaturbereiche, 

Automotive-Qualifizierung 

gemäß AEC-Q200 

– und das alles zu vergleichsweise 

günstigen Preisen“, freut 

sich Rolf Aschhoff, Vicepresident 

Marketing & Sales bei SE 

Spezial-Electronic“. 

■ SE Spezial-Electronic GmbH 

www.spezial.com 

Wollen künftig gemeinsam die starke Nachfrage nach preiswerten 

SMD-Quarzen und hochgenauen energieeffizienten Echtzeituhren 

befriedigen: (v.l.) Rolf Aschhoff, Vice President Marketing & Sales 

SE Spezial-Electronic, Rüdiger Altschuh, Marketing Manager 

Europe und Andrea Feuerstein, Vice President Sales & Marketing 

Micro Crystal 

6 hf-praxis 4/2018

Quarze und Oszillatoren 

Fehlerquellen in Quarzoszillatoren finden und vermeiden 

Quarzoszillatoren 

beruhen oft auf 

dem Prinzip Pierce 

and Colpitts. 

Nach einer kurzen 

Vorstellung dieser 

Schaltungskonzepte 

aus praktischer 

Sicht werden hier 

Empfehlungen gegeben, 

wie man eventuelle 

Probleme mit diesen 

Oszillatoren beheben 

kann. 

Viele Mikrocontroller nutzen 

Quarzoszillatoren als Taktquelle. 

Als deren Hauptvorteile sind 

Frequenzgenauigkeit, Stabilität 

und geringe Versorgungsleistung 

zu nennen. Um diese Vorteile 

voll zur Geltung zu bringen, ist 

aber eine hohe Zuverlässigkeit 

erforderlich. Dazu muss man 

sein Augenmerk auf die Grundkonfiguration, 

die Bauelemente 

und deren Bemessung sowie das 

Layout legen. 

Oszillator- 

Konfigurationen 

Die beiden gebräuchlichsten 

Oszillatorgrundschaltungen für 

Mikrocontroller nach Pierce und 

Colpitts sollte man gut kennen, 

um sie optimal einsetzen zu können. 

Die beiden Konfigurationen 

Quelle: 

Freescale Semiconductor, Inc.: 

Crystal Oscillator 

Troubleshooting Guide, 

Application Note AN3208, 

2006 by Sergio Garcia de Alba 

Garcin, 

www.freescale.com 

gekürzte Übersetzung von FS 

Bild 1: Grundschaltung für eine Colpitts-Oszillator-Struktur an 

einem Mikrocontroller-IC 

haben gleiche AC-Äquivalentsschaltungen, 

jedoch differieren 

sie in der Lage des Masseknotens. 

Viele der Unterschiede 

lassen sich auf die variierenden 

Effekte von Streureaktanzen 

zurückführen, da die Masseverhältnisse 

anders sind, sowie 

auf die Einflüsse der Biasing- 

Elemente. In der Colpitts-Konfiguration 

tendieren die Streureaktanzen 

dazu, um den Quarz 

herum aufzutreten und zu wirken. 

Dies senkt die Performance 

und die Zuverlässigkeit, und der 

negative Effekt wird noch durch 

die Biasing-Elemente in dieser 

Konfiguration verstärkt. In der 

Pierce-Konfiguration werden 

Performance und Zuverlässigkeit 

hingegen wesentlich geringer 

beeinflusst, da hier die Streuelemente 

am Ausgang Einfluss 

ausüben. Somit sind diese durch 

entsprechende Senkung der Last 

zu kompensieren. 

Freescales Colpitts-Schaltungen, 

prinzipiell dargestellt in Bild 

1, haben eine Amplitude Limitation 

Control (ALC), sodass 

eine geringe Stromaufnahme bei 

geringeren HF-Emissions-Levels 

zu verzeichnen ist. Jedoch ist die 

Pierce-Konfiguration (Bild 2) 

weniger anfällig auf Störungen, 

da bei ihr keine Gleichspannung 

über dem Quarz auftritt. Außerdem 

schwingt die schneller an. 

Colpitts-Oszillator 

Wichtig hier ist die Gleichspannung 

über dem Quarz. Dies kann 

seine Alterung beschleunigen. 

CDC in Bild 1 blockt daher 

die Gleichspannung ab. Eine 

Daumen regel für seine Größe 

ist: 100 x Lastkapazität. Üblich 

ist 1 nF. 

Die Serienschaltung von C1 und 

C2 entsprechend der Gesamtkapazität 

(C1 x C2) / (C1 + C2) 

sollte einen Wert nahe der Lastkapazität 

(Bürde) ergeben. Hier 

muss man aber Streukapazitäten 

berücksichtigen. Die Kondensatoren 

sollten eine hohe Qualität 

aufweisen, gekennzeichnet 

durch einen geringen ESR 

(Equivalent Serial Resistor) und 

designed für den Einsatz in HF- 

Applikationen. Mit NP0 oder 

COG gekennzeichnete Typen 

sind besonders temperaturunabhängig. 

Da der Rückkopplungsgrad 

sich über C1 und den Quarz 

definiert, resultiert eine Erhöhung 

von C1 in einer stärkeren 

Rückkopplung. Unzureichende 

Rückkopplung verhindert die 

Oszillation oder gefährdet deren 

Aufrechterhaltung. Übertriebene 

Rückkopplung kann zur 

Quarzüberlastung (Overdrive) 

führen. Bei modernen ICs mit 

ihren geringen Versorgungsspannungen 

ist diese Gefahr 

aber gering. 

Pierce-Oszillator 

Der Einsatz von Low-Inductance- 

Widerständen, etwa von solchen 

auf Carbon-Basis, wird empfohlen. 

Generell gilt: Je kleiner der 

Strombegrenzungs-Widerstand 

R S (Bild 2) ist, umso schneller 

wird der Oszillator starten. R S 

muss aber groß genug sein, um 

ein Overdriving des Quarzes zu 

verhindern. Dennoch kann R S 

in einigen Fällen, besonders bei 

hohen Frequenzen, null sein. R B , 

auch als Rückkopplungs-Widerstand 

(Feedback Resistance R f ) 

bekannt, dient zum Vorspannen 

(Biasing) des Eingangs des invertierenden 

Verstärkers. Zieht man 

den Eingang in Richtung der 

Spannung am Ausgang, schafft 

man instabile Verhältnisse und 

stimuliert Oszillation. Es ist auch 

zu be obachten, dass der Feedback 

Resistance die Schleifenverstärkung 

beeinflusst; sie erhöht sich 

mit Erhöhung des Werts von R B . 

Die Werte für C1 und C2 müssen 

so gewählt werden, dass sich für 

die Gesamtkapazität (C1 x C2) / 

(C1 + C2) ein Wert nahe der Lastkapazität 

(Bürde) ergibt. Auch 

hier sind Streukapazitäten zu 

berücksichtigen. C1 sollte eher 

leicht kleiner als C2 sein, um 

den Spannungs-Swing am Pin 

EXTAL ohne Kompromisse bei 

der Stabilität optimal zu halten. 

Bild 2: Grundschaltung für 

einen Pierce-Oszillator 

Überlastung 

Das Overdriving eines Quarzes 

kann eine Reihe von Problemen 

heraufbeschwören, angefangen 

bei HF-Abstrahlung und zusätzlicher 

Stromaufnahme über 

Langzeit-Zuverlässigkeits-Probleme, 

Start auf einer Oberwelle 

oder Unfähigkeit zum Start bis 

hin zur physikalischen Zerstörung 

des Quarzes. Das ganze 

Problem betrifft mehr Quarze 

mit niedrigerer Grundfrequenz, 

weil hier die maximale Leistung, 

welche der Quarz aufnehmen 

kann (Maximum Drive Level) 



® 

typischerweise viel geringer ist als bei Quarzen 

für höhere Frequenzen. Aufgrund des 

Trends zu höheren Frequenzen und zu niedrigeren 

Betriebsspannungen hat das Problem 

des Overdrivings heute gegenüber früher 

an Bedeutung verloren. Dennoch seien die 

wichtigsten Vorsichtsmaßnahmen genannt: 

• Vorgabe eines kleinen maximalen Serienwiderstands 

an den Hersteller 

• Experimentelle Senkung von C1 & C2 

• Bei der Pierce-Konfiguration Dämpfungs- 

Widerstand RS vorsehen oder erhöhen 

Unzureichende 

Schleifenverstärkung 

Auch eine ungenügende Schleifenverstärkung 

kann wie das Overdriving eine Quelle 

für viele Fehler sein. Für eine angemessene 

Schleifenverstärkung muss die Lastkapazität 

korrekt gewählt und es müssen R B und 

R S in der Pierce-Konfiguration optimal sein. 

Die Lastkapazität bestimmt die Schleifenverstärkung 

mit, weil die rückgekoppelte 

Spannung der am Ausgang proportional 

ist. In beiden Konfigurationen wird sie über 

einen Teiler aus C1, C2 und dem Quarz 

gewonnen, daher ist es sehr wichtig, hier 

auf Streu kapazitäten zu achten. 

R B und R S haben ebenfalls Einfluss auf die 

Schleifenverstärkung in der Pierce-Konfiguration. 

Vergrößerung von R B erhöht diese. 

Im Allgemeinen erfordern Quarze mit geringer 

Schwingfrequenz höhere Werte für R B , 

weil deren Impedanz normalerweise höher 

ist als die von Quarzen für höhere Frequenzen. 

R S hat den gegenteiligen Effekt, 

die Schleifenverstärkung nimmt mit seiner 

Verkleinerung zu. 

Zu lange Startup-Zeit 

Eine lange Anlaufzeit (Startup Time) ist für 

gewöhnlich ein eher bei Low-Frequency- 

Quarzen zu beobachtendes Problem. Einer 

der Gründe einer langen Startup Zeit ist 

eine zu schwache Schleifenverstärkung. 

Die Oszillator-Anlaufzeit wird auch von 

der Anstiegszeit der Versorgungsspannung 

bestimmt. Man sollte daher hier auf eine 

geringe Zeitkonstante achten. 

Temperatur und 

Betriebsspannung 

Die Schaltung sollte im gesamten spezifizierten 

Einsatztemperatur- und Betriebsspannungsbereich 

getestet werden. Dabei 

ist besonders die Kombination höchste 

Temperatur und kleinste Betriebsspannung 

von Bedeutung (kleinste Schleifenverstärkung, 

Anschwingprobleme?) sowie 

die Kombination niedrigste Temperatur 

und höchste Betriebsspannung (maximale 


Verstärkung, Overdrive, Schwingen auf 

einer Oberwelle?). Ein Test bei niedrigster 

und höchster Luftfeuchte ist ebenfalls zu 

empfehlen. 

Ungünstiges Layout 

Das Layout ist ein besonders kritischer 

Einflussfaktor bezüglich Streukapazitäten 

und Störsicherheit. Die Leitungen sollten 

so kurz als möglich sein, die Massefläche 

maximal, aber ohne geschlossene Schleifen. 

Die Zuleitung zur Speisespannung 

sollte konsequent vom Oszillator wegführen. 

Der Bypass-Kondensator (nicht zu groß 

wegen der Startup Time) sollte so nahe wie 

möglich am Oszillator liegen. Es ist etwas 

kritisch, die Einzelbauelemente möglichst 

nahe an den Pins XTAL und EXTAL zu 

platzieren. Insbesondere Leitungen vom 

Anschluss EXTAL sollten einen vernünftigen 

Abstand zu allen anderen Leiterzügen 

und der Massefläche haben. Leitungen, die 

andere Signale führen, sollten genügend 

Abstand zum Oszillator haben, dieser hat 

ja einen beträchtlichen Spannungspegel mit 

verhältnismäßig großer Frequenz. 

Vermeiden Sie Vias; falls das Routing recht 

komplex wird, ist es viel besser, einen 

0-Ohm-Widerstand als Brücke einzusetzen. 

Vias in der Oszillatorschaltung sollten 

lediglich als Verbindung nach Masse Verwendung 

finden. Falls möglich, sollte man 

mehrere Vias parallel vorsehen. 

Besonders der Colpitts-Oszillator reagiert 

sehr sensibel auf eine Parallelkapazität zum 

Quarz. Daher muss das Layout so designed 

werden, dass diese Kapazität minimal ausfällt. 

Streukapazitäten über C1 und C2 sind 

im Prinzip unproblematisch, man muss sie 

nur abschätzen können und dann mit einkalkulieren. 

Weitere Probleme 

Sich im Laufe der Zeit aufbauende Verunreinigungen 

auf dem PCB als Störquelle 

(Querströme) lassen sich durch eine hermetisch 

dichte Versiegelung vermeiden. 

Der Quarz sollte stabil aufsitzen, und es ist 

keine schlechte Idee, ihn mit geeignetem 

Klebstoff (nichtleitend) auf dem PCB festzukleben. 

Wenn möglich, sollte man aber 

immer einen kleinen SMT-Typ bevorzugen. 

Der Lötprozess sollte sorgfältig geplant werden, 

extreme Temperaturen oder Lötzeiten 

können den Quarz beschädigen. Wenn der 

Oszillator gut entworfen und das Layout 

sorgfältig geplant wurde, der Oszillator aber 

trotzdem nicht zufriedenstellend arbeitet, 

kann das am Quarz liegen. Bei Einsatz eines 

neuen Typs muss man meist die gesamte 

Oszillatorentwicklung neu vollziehen. ◄ 

9 

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Größen und Frequenzen 

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Die Z-Serie von Kyocera besteht 

aus drei neuen SMT-Clock- 

Oszillatoren. Sie kombinieren 

hohe Stabilität mit einem niedrigen 

Energieverbrauch und sind 

damit vielseitig einsetzbar. Die 

Oszillatoren sind mit sehr kurzer 

Lieferzeit ab sofort bei Rutronik 

verfügbar. 

Mit drei Modellen in jeweils 

fünf Größen bietet die Z-Serie 

eine Vielzahl leicht integrierbarer 

Clock-Oszillatoren. Um 

eine hohe Produktivität und 

kurze Lieferzeiten zu garantieren, 

setzt die Z-Serie auf eine 

neue Plattformstruktur: Jedes 

Modell nutzt dieselbe Haupteinheit, 

lediglich die Unterseiten 

haben verschiedene Größen. Da 

Quarze, Gehäuse und IC aus einheitlichem 

Material bestehen, ist 

die Z-Serie zu einem sehr wettbewerbsfähigen 

Preis erhältlich. 

Oszillatoren der Z-Serie 1 

decken mit einem maßgeschneiderten 

IC mit PLL-Funktion 

einen Frequenzbereich zwischen 

1,5 und 160 MHz ab. Sie garantieren 

im regulären Betriebstemperaturbereich 

von -40 bis 

+85 °C eine Frequenzstabilität 

von ±20ppm. Bei höheren Temperaturen 

bis zu 125 °C beträgt 

die Stabilität immer noch ±30 

pm. Die Lieferzeit für die Serie 

1 beträgt lediglich einen Tag. 

Die Serie 2 bietet dieselben 

Spezifikationen bei einer verbesserten 

Frequenzstabilität von 

±2ppm. Muster für diese Serie 

sind mit bereits programmierten 

Frequenzen innerhalb einer 

Woche verfügbar. Die Z-Serie 3 

stellt das Flaggschiff der neuen 

Oszillatoren-Reihe von Kyocera 

dar. Speziell angepasste Quarze 

für jede Frequenz umgehen die 

Phasenregelschleife und sorgen 

für eine optimale Jitter-Qualität. 

Oszillatoren der Serie 3 decken 

Frequenzen von 24 bis 60 MHz 

ab und verfügen wie Serie 2 

über eine Frequenzstabilität von 

±2ppm. Die Lieferzeit für Muster 

beträgt sieben Wochen. 

Jede Serie hat einen Verbrauch 

von 2,85 mA und arbeitet an 

1,71 bis 3,63 V. Alle Oszillatoren 

unterstützen einen CMOS-Output 

und verfügen über eine On/ 

Off-Funktion. Weiterhin sind 

sie mit Automotive-Zertifikat 

AEC-Q100/200 erhältlich. Die 

Oszillatoren von Kyocera eignen 

sich für eine Vielzahl an Anwendungen, 

z.B. in den Bereichen 

Mobile, Automotive, Smart 

Meter und GPS-Systemen. ◄ 

2 × 1,6 mm großer 

SMD-Quarz für Bluetooth 

Für Bluetooth-Applikationen bietet die 

Firma Petermann-Technik Lowcost- 

SMD-Schwingquarze im 2 × 1,6 mm 

großen Gehäuse mit niedrigen Widerständen 

für schnelles Anschwingen an. 

Die im Frequenzbereich von 24 bis 60 

MHz lieferbaren Micro-SMD-Quarze können 

mit Frequenztoleranzen bei +25 °C 

von ±10ppm bzw. mit Temperaturstabilitäten 

von ±8ppm (0/+50 °C), ±10ppm 

(-20/+70 °C) bzw. ±15ppm (-40/+85 °C) 

geliefert werden. Die Alterung beträgt 

±2ppm max. nach dem ersten Jahr bzw. 

±10ppm nach zehn Jahren und kann somit 

sehr gut in allen Funkapplikationen, wie 

zum Beispiel Bluetooth, WLAN, ISM- 

Band bis 915 MHz, IoT, KNX, ZigBee, 

Sigfox, LoRa, Wearables etc., verwendet 

werden. Auf Wunsch können Drive Level 

bis zu 200 µW realisiert werden. 

Taktquarz 32,768 kHz mit 

50 kOhm Widerstand 

Im 3,2 × 1,5 mm messenden Gehäuse bietet 

die Petermann-Technik mit der Serie 

SMD3215RR 32,768-kHz-Quarze mit 

reduziertem Widerstand von maximal 

50 kOhm an. Standardmäßig beträgt der 

maximale Widerstand für einen handelsüblichen 

3,2 × 1,5 mm großen 32,768-kHz- 

Quarz 70 kOhm. 

Die Serie M3215RR kann mit Lastkapazitäten 

von 6, 7, 9 und 12,5 pF geliefert werden. 

Der Entwickler kann dabei zwischen 

der Frequenztoleranz bei 25 °C von ±10 

ppm (optional) und ±20ppm (Standard) 

wählen. Normalerweise sind Quarze in 

allen Versionen ab Lager (Zwischenverkauf 

vorbehalten) lieferbar. Die Widerbeschaffungszeit 

ist mit vier bis sechs 

Wochen sehr kurz. Bei Petermann-Technik 

finden Kunden ein sehr umfangreiches und 

tiefes Produktspektrum an MHz-Quarzen 

und verschiedensten Oszillatoren. Der 

Leis tungskatalog beinhaltet unter anderem 

auch Schaltungsentwicklung, -analysen, 

-simulationen, Matchingtests etc. 

■ Petermann-Technik GmbH 

www.petermann-technik.de 


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SMD-Takt-Silizium-Oszillator 

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Lowpower/Lowcost- 

Silizium-Clock-Oszillatoren 

aus dem Produktspektrum der 

Firma Petermann-Technik verfügen 

über modernste IC-Technologie 

und setzen Maßstäbe in 

punkto Performance, Langlebigkeit 

(MTBF: 1 Milliarde h), 

Schock- und Vibrationsfestigkeit, 

Größe, Genauigkeit, Jitter, 

Stromverbrauch und Flexibilität. 

In den SMD-Silizium-Oszillatoren 

der Serien LPO, HTLPO, 

WTLPO und in den entsprechenden 

Automotive-Versionen 

(AEC-Q100) wird ein Siliziumresonator 

zum Takten des 

ICs verwendet. Bedingt durch 

die sehr geringe Schwingungsenergie 

des Micro-Siliziumresonators 

ist die Performance 

der SMD-Silizium-Oszillatoren 

wesentlich besser als die von vergleichbaren 

Quarzoszillatoren. 

Grundsätzlich sind die SMD- 

Silizium-Clock-Oszillatoren in 

allen Applikationen verwendbar, 

die einen sehr preiswerten 

Clock-Oszillator benötigen. 

Der Trend zu SMD- 

Silizium-Oszillatoren 

nimmt ungebrochen stark zu. 

Einerseits sind sie in Anbetracht 

ihrer Performance preiswert 

und ersetzten Quarzoszillatoren, 

abgesehen von TCXOs 

und VC-TCXOs, in allen Vertikalmärkten 

und Applikationen. 

Darüber hinaus ermöglichen die 

Ultra-Lowpower-32,768-kHzund 

-MHz-Oszillatoren bis zu 

50% Systemenergieeinsparung. 

Für Neuentwicklungen 

schlagen die Experten bei Petermann-Technik 

Ausführungen im 

Format 2 × 1,6 mm oder maximal 

2,5 × 2 mm vor mit dem 

sehr breiten Versorgunggsspannungsbereich 

von 2,25 bis 3,63 

V (XX in der Artikelbezeichnung) 

und mit der Frequenzstabilität 

von ±20ppm @ -40/+85 

°C, ±30ppm @ -40/+105 °C, 

±30ppm @ -40/+125 °C bzw. 

± 50ppm @ -55/+125 °C. Für 

die Funktion des Pins 1 empfehlen 

sie die Verwendung der 

Standby-Funktion, auch wenn 

diese Funktion nicht zwingend 

benötigt wird. Grund: Einerseits 

ist der Beschaltungsaufwand 

des Pins 1 sehr gering in Relation 

der möglichen Preiseinsparung. 

Denn normalerweise befinden 

sich Lagermengen mit der 

Standby-Funktion in größeren 

Stückzahlen am Lager, sodass 

sehr kurzfristig und preiswert 

geliefert werden kann. Oszillatoren 

ohne Standby-Funktion an 

Pin1 werden in der benötigten 

Menge gefertigt, was normalerweise 

deutlich teurer ist. 

Die SMD-Silizium- 

Clock-Oszillatoren 

verfügen über die sogenannte 

SoftLevel-Funktion. Detaillierte 

Informationen dazu entnehmen 

Interessenten dem Bericht „Wie 

ein SMD-Silizium-Clock-Oszillator 

die EMV deutlich verbessert.“ 

Die kostenlose SoftLevel- 

Funktion ermöglicht das Verlangsamen 

der Rise/Fall Time 

des Ausgangssignals. Dadurch 

werden die Kanten des Ausgangssignals 

runder, in der langsamsten 

Version ähnelt das Ausgangssignal 

einer Haifischflosse. 

Mit einer Verlängerung um bis zu 

45% der Rise/Fall Time beträgt 

die EMV-Dämpfung bei der elften 

Harmonischen über 60 dB. 

Ein enormer Wert für so eine 

einfache Anpassung der Zeiten. 

■ Petermann-Technik GmbH 


Hochstabiler OCXO mit 

geringem Phasenrauschen 

IQD hat einen neuen, hochstabilen 

und phasenrauscharmen 

temperaturgesteuerten Quarzoszillator 

(OCXO) auf den 



Markt gebracht, der über den gesamten 

industriellen Temperaturbereich von -40 bis 

+85 °C eine außergewöhnliche Frequenzstabilität 

von bis nur noch ±1 ppb (Teile pro 

Milliarde) bietet. Mit einem ausgezeichneten 

Phasenrauschen von typisch -120 dBc/Hz 

@10 Hz und -155 dBc/Hz @10 kHz ist der 

IQOV-114 die ideale Wahl für den Einsatz 

in Stratum-3-Applikationen, in 4G/LTE/5G- 

Basisstationen, in Rundfunk-, Ethernet-, 

Satellitenkommunikations-, Sonet/SDH-, 

Radar- und WiMax-Anwendungen. 

Der Frequenzbereich des IQOV-114 reicht 

von 8,192 bis 30,72 MHz; die derzeit entwickelten 

Frequenzen betragen 8,192, 10, 

12,8, 13, 15,36, 16,384, 19,2, 20 und 30,72 

MHz. Mit weniger als ±0,5 ppb pro Tag und 

±50 ppb pro Jahr ist die Alterungsleistung 

extrem gut. Die Schwankung der Versorgungsspannung 

(Messung bezogen auf die 

bei 25 °C beobachtete Frequenz, Variation 

der Versorgungsspannung von 3,13 bis 3,47 

V und eine Last von 15 pF) beträgt ±2 ppb 

max., während die Kurzzeitstabilität oder 

Allan-Varianz (temperaturstabil, keine EMI/ 

EMC oder andere Störungen, Test nach dem 

Einschalten für 1 h bezogen auf 25 °C; 1 s) 

bei maximal 0,01 ppb liegt. 

Dieser HCMOS-basierte OCXO ist in einem 

20 x 12,7 mm großen Sechs-Pad-Gehäuse 

mit FR4-Basis und Metalldeckel untergebracht 

und kann Lasten bis 15 pF ansteuern. 

Er kann mit 3,3 V versorgt werden und verbraucht 

während des Aufwärmens maximal 

1000 mA sowie im stationären Zustand bei 

25 °C maximal 500 mA. 

Diese neue Familie ist Teil einer umfangreichen 

Reihe von OCXOs, die von IQD 

erhältlich sind, darunter Ausführungen mit 

einer extrem geringen Phasenrauschleistung 

und einem winzigen Gehäuse. Ausführliche 

Informationen zum IQOV-114 finden 

Interessenten unter www.iqdfrequencyproducts.com. 

■ IQD Frequency Products, Ltd. 

info@iqdfrequencyproducts.com 

www.iqdfrequencyproducts.com 

Extrem Strom sparender 32,768-kHz- 

Taktoszillator 

Angesichts der ständig steigenden Zahl 

von Elektronikanwendungen, die eine Performance 

bei geringer Energieversorgung 

benötigen, hat IQD den neuen IQXO-610 

auf den Markt gebracht, einen 32,768-kHz- 

Taktoszillator mit extrem geringem Stromverbrauch 

von nur noch 1 µA typisch bei 3,3 

V ohne Last sowie 1,5 µA typisch bei 5 V 

ohne Last.Der IQXO-610 kann wegen einer 

Kompensation der Frequenz- und Temperaturcharakteristik 

des 32,768-kHz-Quarzes 

ein hervorragendes Stabilitätsverhalten 

liefern. Dadurch vermag das neue Modell 

Stabilitäten bis herunter auf ±20ppm über 

einen Betriebstemperaturbereich 

von 

0 bis 50 °C sowie 

von ±50ppm über 

-40 bis +85 °C 

zu bieten. Der in 

einem hermetisch 

nahtversiegelten 

Gehäuse von 3,2 x 

1,5 x 0,9 mm mit 

einem Metalldeckel 

untergebrachte 

CMOS-basierte 

Taktoszillator ist 

in der Lage, Lasten 

bis 15 pF anzusteuern, 

und er kann 

über einen weiten 

Spannungsbereich 

von 2 bis 6,6 V betrieben werden. Eine Enable/Disable-Funktion 

steht an Pin 1 des Bausteins 

zur Verfügung; der Stromverbrauch 

im Disable-Modus beträgt 0,6 µA. Zu den 

typischen Anwendungen zählen Echtzeituhren, 

IoT-Anwendungen, Präzisionszeitgeber, 

Ereignisdaten-Rekorder, Smart Meter 

(AMR) und Wearables, bei denen die Verringerung 

der Verlustleistung von entscheidender 

Bedeutung ist. 





Auto-Grade-SMT- 

Resonatoren 

Lediglich 2,5 x 2 mm messen die 

Surface Mount Ceramic Crystal 

Units vom Typ ASXA2F. Ihre 

Anwendungen sind vielseitig: 

TPMS Receiver, ABS-Sensor, 

RKE (Remote Keyless Entry), 

Safety Control, Automotive Multimedia 

Device, Airbag-Sensor 

oder High-Speed Automotive 

Network sowie ECU (Engine 

Control Unit) gehören dazu. Die 

wichtigsten technischen Daten: 

• Frequenz: 12 bis 50 MHz 

• Einsatztemperatur: 

-40 bis +85 °C 

• Frequenzstabilität (25 °C): 

±20 bis ±100 ppm 

• Frequenztoleranz (25 °C): 

±10 bis ±100 ppm 

• Bürde: 8 pF 

• HF-Leistung: 15, 30, 50, 100, 

200, 500 µW 

• Serienwiderstand: 300, 100, 

70 Ohm 

■ Euro Quartz, Ltd. 

info@euroquartz.co.uk 

www.euroquartz.co.uk 

Mikrominiatur-Surface- 

Mount-Quarze 

Die Quarze vom Typ X42-W 

haben eine goldüberzogene keramische 

Basis und sind besonders 

gut lötbar. Ihre robuste 

Konstruktion sichert eine hohe 

Schock- und Vibrationsunempfindlichkeit. 

Diese Quarze wurden 

für WiFi-Applikationen optimiert: 

Bluetooth/Bluetooth Low 

Energy (BLE), Bluetooth Smart, 

ZigBee, ISM, WLAN, LPWAN 

und andere. Die Abmessungen 

sind 4 x 2,5 x 0,6 mm. 

• Standardfrequenzen: 16, 19,2, 

20, 24, 25, 26, 27,12, 30, 32, 

37.4, 38,4, 40, 48, 52 MHz 

• Schnitt und Arbeitsweise: 

AT, fundamental 

• Auslieferungstoleranz bei 

25 ºC: ±10ppm 

• Frequenzstabilität: -20 bis 

+70 °C ±10ppm, -40 bis 

+105 °C ±30ppm 

• Shunt-Kapazität: 2...4 pF typ., 

5 pF max. 

• Lastkapazität: 10...32 pF 

• Drive Level: 100 µW max. 

• Serienwiderstand: 80, 50, 

40 Ohm 

Die noch kleineren Quarze 

vom Typ X32-W haben ebenfalls 

eine goldüberzogene keramische 

Basis und sind besonders 

gut lötbar. Auch ihre robuste 

Konstruktion sichert eine hohe 

Schock- und Vibrationsunempfindlichkeit. 

Diese Quarze sind 

gleichfalls für WiFi-Applikationen 

optimiert. Die Abmessungen 

betragen 3,2 x 2,5 x 

0,7 mm. Die technischen Daten, 

wie Standardfrequenzen, Schnitt 

und Arbeitsweise, Auslieferungstoleranz 

oder Frequenzstabilität 

entsprechen weitgehend 

denen der X42-W-Typen. 

■ Euro Quartz 

info@euroquartz.co.uk 

www.euroquartz.co.uk 

Kleiner und vielseitiger 

Quarz 

Mit 2,5 x 2 x 0,6 mm ist der 

CFPX-218 Auto von IQD noch 

klein. Er hat ein keramisches 

Gehäuse mit versiegelten Metallanschlüssen 

und wurde für Automobilapplikationen 

vorgesehen. 

Das Bauteil entspricht den Normen 

AEC-Q200 und TS16949. 

Technische Daten: 

• Frequenz: 12 bis 50 MHz 

• Frequenztoleranz: 

±10 bis ±100ppm (25 °C) 

• Frequenzstabilität: 

±20.00ppm bis ±100.00ppm 


• Shunt-Kapazität: 5 pF max. 

• Drive Level: 100 µW max. 

■ IQD 

www.iqdfrequencyproducts. 

com 

Miniaturquarz mit 

interessanten Daten 

Aus China kommt der Quarz 

vom Typ S2M. Sein keramisches 

„seam seal SMD package“ mit 

vier Pads hat nur 2,5 x 2 mm 

Footprint. Der S2M weist lt. 

Hersteller eine exzellente Hitzeund 

Schock-Resistanz auf. Er sei 

hochzuverlässig und habe durch 

seinen Vakuumeinschluss eine 

geringe Alterung. Vorgesehen 

für den Automotive-Bereich, 

entspricht er auf Wunsch der 

Vorgabe AEC-Q200. Einige 

wichtige Parameter: 

• Frequenzbereich: 

12 bis 60 MHz 

• Frequenztoleranz: 

±10, ±20, ±30, ±50 ppm 

• Stabilität je nach Einsatztemperatur: 

±10 bis ±50 ppm 

• Einsatztemperaturbereich: -20 

bis +70 oder -40 bis +85 °C 


• Serienwiderstand: 

125 bis 60 Ohm max. 

• Drive Level: typ. 10 µW, 

100 µW max. 

■ NKG Nakagawa Electronics, 

Ltd. 

www.nkg.com.hk 

Quarz für 26 bis 80 MHz 

Der CM11 ist ein SMD-Quarz 

mit den Abmessungen 1,6 x 1,2 

x 0,4 mm. Die möglichen Applikationen 

sind vieleitig: Kommunikation, 

Test-Equipment, 

Computer, Modems, Mikroprozessoren, 

Smartphone, SIP- 

Module oder verschiedene kompakte 

und portable Consumer- 

Produkte. Hohe Genauigkeit, 

hohe Frequenzstabilität sowie 

eine hohe Unabhängigkeit von 

Umwelteinflüssen zeichnet die 

RoHS-konformen Quarze aus. 

Hier folgen die wichtigsten elektrischen 

Spezifikationen: 


26 bis 80 MHz 


±15 bis ±50 ppm 

• Load-Kapazität: 8 pF typ. 

• Frequenzstabilität: ±10 bis 

±50 ppm 

• Einsatztemperatur: 

-20 bis +70 und -40 bis +85 °C 


• Drive Level: 100 µW typ. 

■ TGS Crystals, Ltd. 

www.tgscrystals.com 

Quarze mit 

Abmessungen von 

1,2 x 1 x 0,3 mm 

Applikationen in den Bereichen 

Kommunikation, Test-Equipment, 

Computer, Modems, 

Mikroprozessoren und anderen 

erlauben die sehr kleinen 

SMD-Seam-Sealing-Quarze 

der 8J-Serie von TXC. Es ist 

die 8J-Serie, die durch extreme 

Kleinheit auffällt. Ihre wichtigsten 

technischen Daten: 


36 bis 54 MHz 


15 bis 30 ppm 

• Frequenzstabilität im Einsatztemperaturbereich: 

10 bis 30 ppm 

• Einsatztemperaturbereich: 

-10 bis +70 °C 


• Drive Level: 50 µW typ., 

100 µW max. 

■ TXC, Corp. 

www.txccrystal.com 


10-40 GHz 

2,4,8-Way 

Splitter/Combiners 

0.8dB Insertion Loss, 20 dB Isolation 


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Quarze mit geringem Phasenrauschen 

Bild 1: Verfügbare Gehäusetypen der ULN-Quarze 

Leistungsstarke 

HF-Filter 

■ Durchführungsfilter 

■ Festwert-Filter 

■ Abstimmbare Filter 

■ Filterbänke 

Wir liefern Lösungen... 

www.telemeter.info 

Bild 2: Vergleich des Phasenrauschens von Standard- und L2- 

Low-Noise-Produkten 

Bei der Entwicklung der ULN- 

Quarze (Ultra Low Noise) hat 

Vectron International nicht nur 

spezifische Resonator-Parameter 

berücksichtigt, sondern auch viel 

Wert auf eine sorgfältige Auswahl 

der Rohstoffe gelegt. 

Durch spezielle Fertigungsverfahren, 

Bearbeitungsschritte und 

Prozessparameter gewährleisten 

die ULN-Quarze ein extrem 

geringes Phasenrauschen. Die 

Ultra Low Noise Quarze zeichnen 

sich durch konsistente und 

höchste Leistung aus und eignen 

sich selbst für anspruchsvollste 

Anwendungen. 

Für alle gängigen Frequenzen 

sind Standardprodukte erhältlich. 

Auf Anfrage sind auch kundenspezifische 

Frequenzen und 

kleine Fertigungslose verfügbar. 

Merkmale: 

• 3. Oberton von 5 bis 

60 MHz 

• 5. Oberton von 10 bis 150 

MHz 

• Standardmäßiger Betriebstemperaturbereich: 

-45 bis 

80 °C 

• AT-, SC- und IT-Schnitte 

• RoHS & WEEE konforme 

Gehäuse 

• Strahlungsfeste Schwingquarze 

für Raumfahrtanwendungen 

auf Anfrage 

Bild 4: Messung des Phasenrauschens mit einem Netzwerk- 

Analysator HP-5052B 

Anwendungen 

• Signalgeneratoren 

• Netzwerk-/Spektrumanalysatoren 

• Frequenzreferenzen 

• Radarsysteme 

• Militärische Funksysteme 

• Elektronische Kriegsführung 

• Navigation 

• Satellitenempfänger/Transceiver 

Auswahlhilfe für 

Quarze 

Geringe Jitter-, ADEV- (Allan 

Deviation) und MTIE-Werte 

(Maximum Time Interval Error) 

sowie ein hoher Störabstand lassen 

sich in einem System nur 

durch den Einsatz von Quarzen 

mit hoher Güte erreichen. 

Für das trägernahe Phasenrauschen 

einer Oszillator-Schaltung 

ist im Allgemeinen das Verhalten 

des Quarzes ausschlaggebend. 

Quarze mit AT-Schnitt zeichnen 

sich durch ein geringes Phasenrauschen 

im trägernahen Bereich 

aus, während Quarze mit SC- 

Schnitt normalerweise verwendet 

werden, wenn es auf ein niedriges 

Grundrauschen ankommt, 

da sie höhere HF-Leistungen 

handhaben können. 

In rauscharmen Anwendungen 

werden Oberton-Designs statt 

Grundton-Designs verwendet, 

weil sie höhere Güten und gerin- 

16 hf-praxis 4/2018 

Inserat_HF_Filter.indd 1 20.12.17 11:25


Bild 3a: Phasenrauschen bei 10 MHz 3. Oberton SC-Schnitt 

Bild 3b: Phasenrauschen bei 100 MHz 5. Oberton SC-Schnitt 

gere Alterungsraten aufweisen. 

Üblich sind 3. Oberton-Designs 

von 5 MHz bis 45 MHz und 5. 

Oberton-Designs von 50 MHz 

bis 150 MHz. 

Technische 

Informationen 

Wie im Bild 2 dargestellt, ist das 

Grundrauschen bei Oszillatoren, 

die keine Frequenzmultiplikation 

verwenden, nahezu unabhängig 

von der Quarzfrequenz. 

Für Anwendungen mit geringem 

Grundrauschen sollte möglichst 

ein Quarz mit der höchsten Frequenz 

verwendet werden, bei 

der die langfristigen Stabilitätsanforderungen 

noch erfüllt 

werden. Wenn eine Anwendung 

mit höherer Frequenz ein minimales 

Close-in-Phasenrauschen 

erfordert, bringt oftmals eine 

Frequenzmultiplikation Vorteile. 

Dies ist darauf zurückzuführen, 

dass das Close-in-Phasenrauschen 

überproportional besser 

ist als die Rauschleistung von 

Quarzen mit höherer Frequenz. 

Werden eine zusätzliche Kapazitätsdiode 

und ein Quarz mit 

moderater Güte verwendet, die 

normalerweise in TCXOs- und 

VCXOs zu finden sind, verschlechtert 

sich das trägernahe 

Rauschen im Vergleich zu nicht 

kompensierten Quarzoszillatoren 

mit fester Frequenz. 

Messung des 

Phasenrauschens bei 

Quarzen 

Für viele Anwendungen können 

die Quarze von VECTRON die 

gewünschte Phasenrausch-Leistung 

standardmäßig erfüllen. Für 

anspruchsvolle Anwendungen 

kann das Phasenrauschen der 

Quarze auf der Basis von Stichproben 

oder zu 100% gemessen 

werden. 

Das Phasenrauschen von Quarzen 

wird durch das Einsetzen 

des Bauteils in eine rauscharme 

Oszillatorschaltung gemessen. 

Die Pass-/Fail-Grenzwerte können 

per Software bei Offsets 

von 10 Hz bis 100 kHz gesetzt 

werden. Diagramme des Phaserauschens 

kann VECTRON 

auf Wunsch mit den Bauteilen 

liefern. 

Führende Produkte 

10 MHz 

3. Oberton SC-Schnitt: 

Alterungsrate:


Kostspielige EMI-Probleme durch Spread- 

Spectrum-MEMS-Oszillatoren vermeiden 

Bild 1: Aufbau des neuen SiT9005 SSXO 

Industrie- und Konsumgüter 

müssen strenge Beschränkungen 

für HF-Emissionen einhalten. 

Das Erfüllen dieser Standards 

kann angesichts steigender Prozessorgeschwindigkeiten 

und 

Datenraten schnell eine kostspielige 

Angelegenheit werden. Die 

Herausforderung, EMI zu vermeiden, 

wird größer, je mehr die 

Miniaturisierung von Produkten 

und die Verringerung des Stromverbrauchs 

zunehmen. Traditionelle 

Techniken der EMI-Reduzierung 

wie z.B. Abschirmung 

sind teuer und unpraktisch, insbesondere 

wenn die Produkte 

kleiner werden müssen. Da 

mechanische Lösungen zudem 

noch platzaufwendig sind, ist 

die Verwendung der Spreizspektrummodulation 

(Spread 

Spectrum) ein interessantes Mittel 

zur Verringerung der EMI 

geworden. Entwickler können 

einen Spread-Spectrum-Taktgenerator-IC 

und einen Quarz 

verwenden. Diese Kombination 

kann in manchen Anwendungen 

jedoch zu sperrig und zu schwierig 

zu implementieren sein. 

Hier kommen MEMS-Oszillatoren 

als Alternative ins Spiel, 

die ultrakleinen sogenannten 

Spread-Spectrum-Oszillatoren 

(SSXOs). Solche Bausteine werden 

u.a. vom amerikanischen 

Hersteller SiTime als effektive 

und benutzerfreundliche Low- 

Power-Lösung zur Reduzierung 

von EMI angeboten. 

Der neue SiT9005 SSXO kombiniert 

z.B. einen MEMS-Resonator 

und eine innovative analoge 

Schaltung zu einem winzigen 

2 x 1,6 mm großen DFN- 

Gehäuse. Dieses MEMS SSXO 

hat eine 95% kleinere Grundflä- 

Autoren: 

Axel Gensler 

Senior Product Manager bei 

der Endrich Bauelemente 

Vertriebs GmbH 

Piyush Sevalia 

Executive Vice President 

Marketing bei SiTime 

www.endrich.com 

Bild 2a und b: Beispiel eines Multifunktionsdruckers 



Bild 3: Spread Spectrum 

Bild 4: Einstellbare Anstiegs- und Abfallzeiten des Taktsignals 

che und 70% geringere Höhe als 

der kleinste quarzbasierte SSXO. 

Die typische Stromaufnahme 

beträgt 5 mA bei 1,8 V und nur 

0,2 µA im Standby-Modus. Die 

Anlaufzeit (Start-up Time) liegt 

bei nur 5 ms. 

Die SiT9005-Oszillatoren sind 

für Frequenzen von 1 bis zu 

141 MHz lieferbar, mit einer 

Stabilität über der Einsatztemperaturbreite 

von nur ±20ppm. Sie 

sind extrem robust und bieten im 

Vergleich zu Quarzoszillatoren 

eine zehnmal bessere Störfestigkeit 

gegen Wechselstromkopplung 

und eine 30 mal bessere 

Schock-/Vibrationsfestigkeit. 

Dank des Cycle-to-Cycle-Perioden-Jitters 

von


die richtige Konfiguration zum 

Reduzieren verschiedener Arten 

von EMI zu finden, unabhängig 

davon, ob diese EMI von 

dem IC oder von der Takt- bzw 

Datenleitung stammen. Parameter 

werden einfach in den nichtflüchtigen 

Speicher innerhalb des 

SSXO programmiert. 

Bild 7: Die Spread-Spectrum MEMS Oszillationslösung reduziert Risiken im Entwicklungsprozess 

frequenz um bis zu 17 dB und bei 

harmonischen Frequenzen um 

bis zu 30 dB reduziert werden. 

Außerdem wird der SiT9005 

durch das Programmiergerät 

Time Machine II unterstützt. 

Dieses Tool ermöglicht Ingenieuren 

die sofortige Anpassung 

sowohl der Frequenzverteilung 

als auch der Anstiegs-/Abfallzeit. 

Entwickler können in ihrem 

Labor mit verschiedenen Einstellungen 

experimentieren, um 

Fazit 

Die Spread-Spectrum-MEMS- 

Oszillatorlösung reduziert 

Risiken im Entwicklungsprozess 

und ermöglicht eine schnelle 

Markteinführung. In der Design- 

Phase kann der SiT9005 ohne 

Spread Spectrum verwendet 

werden. Sollte die Prüfung der 

EMI ergeben, dass die EMI über 

den erlaubten Werten liegt, lassen 

sich diese durch die Verwendung 

der Spreizspektrum- 

Technik nach unten korrigieren. 

Der Entwickler kann auf eine 

große Auswahl an programmierbaren 

EMI-Reduktionsoptionen 

unter Verwendung des gleichen 

Oszillators und der gleichen 

Bauform zugreifen. Sollte im 

Design bereits ein Quarzoszillator 

verwendet werden, kann dieser 

ohne PCB-Änderung durch 

einen SiT9005 ersetzt werden. 

Zusätzlich zu dem 2 x 1,6 mm 

großen Gehäuse ist der SiT9005 

in 2,5 x 2 und 3,2 x 2,5 mm 

großen Gehäusen erhältlich, die 

alle pin-kompatibel mit quarzbasierten 

XOs sind, wodurch 

sich kostengünstige Lösungen 

realisieren lassen. ◄ 

Weitere Informationen: www.sitime.com/products/spread-spectrum/sit9005 & www.endrich.com/fm/2/SiT9005-datasheet_0.pdf 

Mit einem Klick schnell 

informiert! 

• Unsere Fachzeitschriften und 

Einkaufsführer im Archiv als 

e-paper zum Blättern und als 

Download 

• Aktuelle Produkt-News, Artikel 

und Business-Talk aus der 

Elektronik-Branche 

• Direkt-Links zu den Herstellern 

• umfangreiches 

Fachartikel-Archiv 

• Optimiert für mobile Endgeräte 

• Komplettes Archiv der beliebten 

Kolumne „Das letzte Wort des 

Herrn B“ aus PC & Industrie 

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Das neue Messtechnik-Fachbuch 

von Joachim Müller ist da! 

Digitale Oszilloskope 

Der Weg zum professionellen Messen 

Joachim Müller 

Format 21 x 28 cm, Broschur, 388 

Seiten, ISBN 978-3-88976-168-2 

beam-Verlag 2017, Preis 47,90 Euro 

Das Oszilloskop ist eines der wichtigsten 

Messgeräte, das in allen Teilgebieten der 

Elektronik und auch darüber hinaus verwendet 

wird, um Signalverläufe über der Zeitachse 

darzustellen..Das in den 1930er Jahren 

erfundene Gerät hat, speziell in den zurückliegenden 

letzten zwei Jahrzehnten, eine rasante 

Weiterentwicklung vom ursprünglich 

reinen analogen zum volldigitalisierten Konzept 

erfahren. Mit der Digitalisierung konnten 

zusätzliche Funktionen realisiert werden, 

was dem Oszilloskop heute den Zugang zu 

seither noch nicht abgedeckten Applikationen 

eröffnet..Das dadurch für den Anwender 

deutlich gewachsene Hintergrundwissen 

vermittelt, auf praxis.bezogene Weise, 

das neue Werk. 

Das digitale Oszilloskop arbeitet unter 

völlig anderen Rahmenbedingungen, als 

das vergleichsweise einfache analoge Konzept. 

Durch die Analog-Digital-Wandlung 

entstehen Effekte, die bisher beim analogen 

Oszilloskop völlig unbekannt waren. 

Beispiele hierzu sind Aliasing oder Blindzeit..Beim 

Aliasing treten Geistersignale auf, 

die im ursprünglichen Signalverlauf nicht 

vorhanden sind..Durch Blindzeiten können 

relevante Signalereignisse unerkannt bleiben. 

Um diese und weitere Effekte zu beherrschen 

sind für den erfolgreichen Einsatz 

digitaler Oszilloskope entsprechende 

Kenntnisse ihres internen Funktionsprinzips 

essentiell. 

Der inhaltliche Schwerpunkt und die 

Darstellung von Praxis-Demonstrationen 

basieren auf einem R&S High-End-Oszilloskop, 

womit auch Auswirkungen in 

Grenzbereichen aufgezeigt werden können. 

Liegen beim Leser Anwendungssituationen 

vor, die geringeren Anforderungen 

entsprechen, können die vorgeschlagenen 

Versuchs.parameter auf ein entsprechend 

reduziertes Maß angepasst werden..Für 

die Umsetzung der vorgeschlagenen Praxis-Demonstrationen 

reichen in der Regel 

das vorhandene Oszilloskop und ein Laborgenerator. 

Ein Blick in den Inhalt zeigt, in 

welcher Breite das Thema behandelt wird: 

• 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 

• Praxis-Demonstationen: Untersuchung 

von Taktsignalen, Demonstration Aliasing, 

Einfluss der Tastkopfimpedanz 

• Einstellungen der Dezimation, Rekonstruktion, 

Interpolation 

• Die „Sünden“ beim Masseanschluss 

• EMV-Messung an einem Schaltnetzteil 

• Messung der Kanalleistung 

Weitere Themen für die praktischen Anwendungs-Demos 

sind u.a.: Abgleich passiver 

Tastköpfe, Demonstration der Blindzeit, 

Demonstration FFT, Ratgeber Spektrumdarstellung, 

Dezimation, Interpolation, 

Samplerate, Ratgeber: Gekonnt triggern. 

Im Anhang des Werks findet sich eine 

umfassende Zusammenstellung der verwendeten 

Formeln und Diagramme. 

beam-Verlag, Dipl.-Ing. Reinhard Birchel, Krummbogen 14, 35039 Marburg 

info@beam-verlag.de, www.beam-verlag.de 


Fachbücher für die Praxis 

Praxiseinstieg in die 

Spektrumanalyse 

Joachim Müller, ca. 200 Seiten, 

über 200, überwiegend farbige Abbildungen, 

Diagramme, Plots, 

Format 21 x 28 cm, Art.-Nr.: 118106, 

38,- € 

Das Buch vermittelt auf verständliche Weise den 

Praxiseinstieg in die Spektrumanalyse. Es richtet sich an 

alle, die sich tiefere Kenntnisse über die Spektrumanalyse 

aneigen wollen, sei es beruflich (z.B. Techniker, in der 

Ausbildung von Berufen der Kommunikationstechnologie) 

oder als ambitionierter Amateur. Viele Anleitungen für 

praktische Versuche erleichtern das Selbststudium. 

Es werden keine höheren Mathematik-Kenntnisse 

benötigt, der Schwerpunkt liegt auf der Praxis, wobei die 

unzähligen farbigen Grafiken zum leichteren Verständnis 

beitragen. Jedem Messpraxiskapitel ist ein Abschnitt 

„Hintergrundwissen“ zum jeweiligen Thema vorangestellt. 

Aus dem Inhalt: 

Hintergründe zur Spektrumanalyse: Zeit- und Frequenzbereich, 

Fourier, Kurvenformen 

• Spektrumanalyzer im klassischen Überlagerungsprinzip: 

Blockschaltbilder, Basiskonzept und Erweiterung, Frontend, 

ZF-Verarbeitung, Auflösefilter, Detektoren 

• Die Schlüsselmerkmale des Überlagerungsprinzips 

• Die Problemzonen des Analyzers: Rauschen, Kompression, 

Übersteuerung, Dynamik, Korrekturfaktoren 

• Moderne Analyzer-Konzepte: Neue Möglichkeiten durch FFT, 

Konzepte, Abtastung, Fensterung - Oszilloskope mit FFT 

• Messpraxis Amplitudenspektrum: Messen von niedrigen 

und hohen Pegel, Kanalleistung, Frequenzzähler, Messung 

in 75-Ohm-Systemen 

• Messpraxis Rauschen: Hintergrundwissen Rauschen, 

Rauschmaß, Rauschfaktor, Y-Methode, ENR und Präzisionsrauschquelle, 

Twice-Power-Methode, nützliche 

Softwaretools 

• Messpraxis Einseitenband-Phasenrauschen: Hintergrundwissen 

Seitenbandrauschen, S/N Verhältnis, Messgrenzen, 

Offset, Problem SBN des Analyzers 

• Messpraxis Verzerrungen und Intermodulation: Hintergrundwissen 

Verzerrungen und Intermodulation, 1-dB- 

Kompression, Harmonische, Intermodulationsprodukte, 

Interceptpunkte, Zweiton-Verfahren, Rückwirkungsfreies 

Zusammenschalten von Generatoren 

• Messpraxis Modulation: Hintergrundwissen Modulation, 

AM- und FM-Modulation, Seitenbänder, Impulsmodulation, 

Pulsdesensitation, Nullstellen 

• Messpraxis mit dem Tracking-Generator:..Hintergrundwissen 

Tracking-Generator, Blockschaltbild, Dämpfungsverlauf, 

Verstärkungsmessung (Magnitude S21), Filtermessung, 

Reflexionsmessbrücke, Antennenresonanzen, Rückflussdämpfung 

(Magnitude S11) 

• Der Spektrumanalyzer im Umfeld der EMV-Messung: Fakten 

zum Einsatz des Spektrumanalyzer für EMV-Messungen, 

Anforderungen aufgrund der Normung (CISPR), spezielle 

EMV-Detektoren (Q-Peak), Zukünftige Verkürzung der 

Messzeit durch FFT-Konzepte, sicherer Umgang mit der 

Netznachbildung 

• Panorama-Monitor: Unterschied zwischen Analyzer und 

Panorama-Monitor, Blockschaltbild, moderne Konzepte 

• Anhang: Formelsammlung, Diagramme und Tabellen für 

die tägliche Messpraxis

Dezibel-Praxis 

Richtig rechnen mit dB, dBm, dBµ, dBi, dBc und dBHz 

Frank Sichla, 17,5 x 25,5 cm, 94 S., 82 Abb., zahlreiche 

Tabellen und Diagramme;120 Aufgaben zur Selbstkontrolle, mit 

Lösungen. 

ISBN 978-88976-056-2, 2007, 12,80 € 

Art.-Nr.:118064 

Das Dezibel ist in der Nachrichtentechnik zwar fest 

etabliert, erscheint aber oft noch geheimnisvoll. Will 

man genauer wissen, was dahinter steckt, kann man 

zu mathematiklastigen und trockenen Lehrbüchern 

greifen. Darin stehen viele Dinge, die man in der Funkpraxis 

gar nicht braucht und die eher verwirren. Andererseits 

vermisst man gerade die „Spezialitäten“, 

denen man schon immer auf den Grund gehen wollte. 

Der Autor dieses Buches hat dieses Dilemma 

erkannt und bietet daher hier eine frische, leicht 

verständliche und mit 120 Aufgaben und Lösungen 

überaus praxisgerechte Präsentation des Verhältnismaßes 

„dB“ mit all seinen Facetten. 


• Umrechnen bei Spannungen und Strömen 

• Pegel – Spannung oder Strom verstärken und dämpfen 

– Spannungspegel – Rechenregeln der Dezibel- 

Welt –Ausgangspunkt db-Angabe – Signalgenerator, 

Pegelmesser und Pegelplan 

• Umrechnen bei Leistungen 

• Leistung verstärken und dämpfen – Leistungspegel – 

Leistung und Spannung 

• Dezibel-Anwendung bei Hochfrequenzleitungen 

• Längen- und Frequenzabhängigkeit der Dämpfung – 

Verhältnisse bei Fehlanpassung – Das Schirmungsmaß 

• Dezibel-Anwendung bei Antennen 

• Gewinn – Öffnungswinkel – Vor/Rück- 

Verhältnis – EIRP und ERP – Funkwellen-Ausbreitung 

– Leistungsflussdichte – Richtfaktor – Wirkfläche – 

Ausbreitungsdämpfung 

• Dezibel-Anwendung beim Rauschen von Verstärkern, 

Empfängern und Antennen 

• Rauschbandbreite – Widerstandsrauschen 

und elektronisches Rauschen – Rauschmaß – 

Rauschen von Empfängern – Antennenrauschen – 

Großsignalverhalten – Rauschtemperatur und 

Systemgüte/Gütemaß 

• Dezibel-Anwendung bei Oszillatoren und Sendern 

• Ober- und Nebenwellen – Rauschen von Oszillatoren 

und Sendern – dBc/Hz und CNR 

Unser gesamtes Buchprogramm finden Sie unter 


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Schwingquarze – analoge Bauteile in der 

digitalen Welt 

Auch in einer digitalen 

Umgebung ist der Schwingquarz 

noch ein analoges Bauelement. 

Die mechanische Schwingung 

des Kristalls wird über den 

piezoelektrischen Effekt an die 

äußere Elektronik weitergeleitet. 

Analog zu einem Pendel wird 

das Ausgangssignal immer eine 

Sinusfunktion sein. 

Autor: 

Jürgen Hoffmann, 

Geschäftsführer 

Coftech GmbH 

www.coftech.de 

Schwingquarze wurden in den letzten Jahren 

kaum noch beachtet, obwohl sie ein nicht 

zu vernachlässigender Bestandteil in vielen 

Anwendungen sind. Wenn Zeitabweichungen 

in der Größenordnung von wenigen 

ppm oder kleiner über längere Zeit eine Rolle 

spielen, verwendet man Schwingquarze als 

Taktgeber. Heutzutage werden in fast allen 

Geräten Schwingquarze als Taktgeber verwendet, 

von der einfachen Quarzuhr bis 

hin zur Weltraumanwendung. Keine Kommunikation 

wäre möglich, kein modernes 

Auto würde fahren und selbst eine stabile 

Stromversorgung wäre unmöglich. 

Entwicklung im Fluss 

Obwohl dieses Bauelement schon in die 

Jahre gekommen ist, die ersten wurden 

schon vor 100 Jahren technisch verwendet, 

ist seine Entwicklung nicht stehen geblieben. 

Die Baugrößen haben sich von den 

Metallbauformen der HC und TO Reihen auf 

Baugrößen von 1 x 1,2 mm in Keramikausführung 

verkleinert und an einer weiteren 

Miniaturisierung wird gearbeitet. Konnte 

man in den Metall-Bauformen noch beliebige 

Frequenzen in kleinen Stückzahlen fertigen, 

ist das bei den keramischen Gehäusen 

nicht mehr in dieser Weise möglich. Bedingt 

durch die veränderten Fertigungsmethoden 

und den stetigen Preisdruck sind die Losgrößen 

auf 500 bis 10000 Stück gestiegen. 

Metallgehäuse der HC oder TO Bauformen 

werden nur noch für Präzisionsquarze verwendet. 

Für normale Applikationen werden 

diese Bauformen bald nicht mehr verfügbar 

sein. 

Beratung von Vorteil 

Allen Schwingquarznutzern ist es sehr zu 

empfehlen, sich frühzeitig mit kompetenten 

Fachleuten zu beraten, die direkten Kontakt 

zu den Herstellern haben. Dadurch können 

Anwendung und Schwingquarz besser aufeinander 

abgestimmt werden. Die Spezifikation 

wird detaillierter ausgearbeitet und 

es werden spätere Probleme vermieden. 

Durch den ständigen Preisdruck sind die 

Hersteller gezwungen, jede Lücke in der 

Spezifikation zur Kostensenkung zu nutzen. 

Die meisten Fertigungen sind in Länder 

mit geringen Lohnkosten verlagert. In 

Europa werden nur noch wenige Spezialquarze 

gefertigt. 

Folgen der Miniaturisierung 

Allerdings bringt die Reduzierung der 

Baugrößen auch einige Einschränkungen 

der Daten mit sich. Zum einen wird der 

Frequenzbereich eingeschränkt. Zum anderen 

steigt der Designaufwand, verbunden 

mit immer kleineren Fertigungstoleranzen, 

beim Übergang von den Metallgehäusen 

auf die Keramikgehäuse stark an. Durch 

die Veränderung des Resonators von rund 

auf rechteckig wird für jede Frequenz ein 

neues Design notwendig. Die Entwicklung 

eines neuen Designs, einer neuen Frequenz, 

wird erst ab Stückzahlen in mehrfacher Millionenhöhe 

wirtschaftlich. 

Mit der Verringerung der Baugrößen sind 

aber auch Veränderungen der elektrischen 

Parameter verbunden. So steigt der Ersatzwiderstand 

an und die Schwinggüte nimmt ab. 



Temperaturkurve dabei von den idealen 25 

°C zu höheren Temperaturen. 

Verlustleistung beachten! 

Temperaturbereich [°C] 

Diese Änderungen sind physikalisch bedingt 

und können nur in bestimmten Grenzen 

beeinflusst werden. Bedingt durch die 

Abmessungen sinkt bei kleinen Bauformen 

auch das Ziehverhalten. Die geringere Ziehbarkeit 

der kleinen Bauformen erfordert 

eine wesentlich kleinere Lastkapazität zum 

Erreichen der gleichen Frequenzänderung. 

Die verwendeten Lastkapazitäten liegen 

heute in der Größenordnung von 4 bis 7 pF. 

Bei geringen Frequenztoleranzen in der 

Anwendung muss außerdem die Verbindung 

des Gehäuses mit der Masseleitung 

berücksichtigt werden. Bei nicht definierten 

Messbedingungen und kleinen Lastkapazitäten 

kann es zwischen Hersteller und 

Anwender zu erheblichen Frequenzabweichungen 

kommen. 

Die kleine Lastkapazität reduziert ebenfalls 

die Betriebsgüte und verschlechtert auch 

das Phasenrauschen erheblich. Damit sind 

die kleinsten Bauformen nicht mehr für 

Anwendungen mit hohen Präzisionsanforderungen 

geeignet. 

Die Miniaturbauformen sind allerdings durch 

ihre Größe und den mechanischen Aufbau 

gut für Anwendungen mit High Reliability 

und hoher Schock- und Vibrationsfestigkeit 

geeignet, bei denen es nicht auf 

extreme Frequenzgenauigkeit, Ziehbarkeit 

und Phasenrauschen ankommt. Das trifft 

besonders auf Anwendungen mit extremen 

Platzanforderungen und geringen Datenübertragungsraten 

zu. Durch Gehäuse in 

kompletter Keramikausführung sind sogar 

Anwendungen in starken Magnetfeldern, 

wie zum Beispiel direkt im MRT, möglich. 

Einige weitere Einschränkungen sind aber 

zusätzlich zu beachten. Bedingt durch den 

Temperaturgang des Materials können über 

den Temperaurbereich nur bestimmte minimale 

Frequenzabweichungen realisiert werden. 

Die Anpassung erfolgt über den sogenannten 

Schnittwinkel, die Orientierung des 

Schwingers im Kristall. 

Die minimal im Temperaturgang erreichbare 

Frequenzabweichung wird durch die 

bei den kleinen Bauformen verwendeten 

Oberflächenformen (Linsen) weiter eingeschränkt. 

Durch zusätzliche Bearbeitungsverfahren 

wird die effektive Orientierung 

im Kristall verändert. Toleranzen im Bereich 

von 15 Winkelsekunden sind schwieriger 

zur realisieren. Außerdem verschiebt sich 

der Symmetriepunkt (Inflection Point) der 

minimaler Frequenzgang 

bezogen auf 25 °C in ppm 

-5…+50 ±3 

-10…+60 ±5 

-20…+70 ±7,5 

-30…+80 ±15 

-40…+90 ±20 

-55…+105 ±30 

Ein weiterer wenig beachteter Punkt ist die 

Verlustleistung am Schwingquarz. Konnten 

bei den Metallbauformen noch Leistungen 

von 100 µW und mehr eingesetzt werden, 

führen diese bei den kleinsten Bauformen 

schon zu Beschädigungen des Bauelements. 

Das schwingende Volumen wird immer kleiner 

und das Kristallgitter muss die zugeführte 

Energie aufnehmen. Das bedeutet 

starke mechanische Verformungen, die 

zur Änderung der physikalischen Eigenschaften 

führen. Bei einem Uhrenpendel 

als Vergleich, würde man ein Anschlagen 

des Pendels am Gehäuse beobachten. Das 

macht sich vor allem in einer stark erhöhten 

Alterung bemerkbar. Störresonanzen 

werden verstärkt angeregt und führen zu 

Verzerrungen des Temperaturgangs (Activity 

Dips). Auch Totalausfälle können auftreten. 

Ganz deutlich werden diese Effekte 

beim Aufzeichnen der Lastabhängigkeiten 

(Drive Level Dependency) von Serienresonanzfrequenz 

und R1. Für die kleinsten 

Bauformen sollte der Drive Level nur noch 

im Bereich von 1 µW liegen. 

Auch in Zukunft 

unverzichtbar 

Neue Entwicklungen wie MEMs, ebenfalls 

mechanische Schwinger, aber auf Siliziumbasis, 

bringen zurzeit noch keine erheblichen 

Vorteile. Sie werden wie Schwingquarze in 

einem separaten Gehäuse verwendet. Eine 

totale Integration in bestehende Chips ist 

noch nicht erfolgt. Außerdem muss die 

starke Temperaturabhängigkeit des Siliziumkristalls 

elektronisch digital kompensiert 

werden. Das führt im Temperaturgang 

zu Microjumps der Frequenz, ähnlich wie 

sie bei digital kompensierten Quarzoszillatoren 

zu beobachten sind, nur in wesentlich 

mehr Stufen. Jeder dieser Microjumps 

führt zu einem Phasensprung und somit zu 

Übertragungsfehlern. 

Der Schwingquarz bleibt damit noch einige 

Zeit ein unverzichtbares Bauelement. Durch 

das komplexe Verhalten des Schwingquarzes 

und sein Verschwinden aus der allgemeinen 

Wahrnehmung wird die Gefahr von fehlerhaften 

Spezifikationen höher. Meist werden 

nur die alten Spezifikationen für Metallgehäuse 

kopiert und mit neuen Gehäusezeichnungen 

verbunden. Dabei bleiben leider die 

veränderten Eigenschaften meist unberücksichtigt. 

◄ 


HF- und 


Schwerpunkt in diesem Heft: 

Quarze und 

Oszillatoren 

SMD-Quarz für Ultraschall 

geeignet 

Quarze darf man normalerweise nicht 

mit Ultraschall bearbeiten – weder bei 

der Lötung noch bei der Reinigung, da 

sie dadurch beschädigt werden. Petermann-Technik 

präsentierte jetzt mit dem 

„SMD03025/4US“ einen für Ultraschall 

geeigneten SMD-Quarz in dem am meisten 

nachgefragten, miniaturisierten SMD- 

Keramik gehäuse 3,2×2,5 mm/4pad. Er kann 

per Ultraschall gelötet und gereinigt werden. 

Dabei ist dieser Quarz, dessen Resonator im 

Gehäuse über eine spezielle ultraschallfeste 

Befristung verfügt, für Ultraschallfrequenzen 

von 15 kHz, 20 kHz, 35 kHz und 40 kHz 

ausgelegt. Einige Daten: 

• Frequenzbereich: 12 – 40 MHz 

• Frequenztoleranz bei +25 °C: ab ±10ppm 

• Temperaturstabilitäten ab ±10ppm über 

den Bereich von -20/+70 °C 

• Engste Temperaturstabilität im industriellen 

Temperaturbereich von -40/+85 °C: 

ab ±15ppm. 

Aufgrund des sehr günstigen Preises, ist 

der in Reinräumen gefertigte, ultraschallresistente 

Allrounder in allen Applikationen 

verwendbar, die einen sehr günstigen 

SMD-Quarz mit exzellenten Parametern 

und einer ausgezeichneten Langlebigkeit 

erfordern, wie zum Beispiel im Automotive, 

Medical, Embedded, Industrial, Commercial, 

IoT, WIFI, Funk (WLAN, ISM, KNX, 

ZigBee, Z-Wave, etc.), Consumer, Telecom, 

etc., Bereich. 

Bei Bedarf des Anwenders sind auch sehr 

umfangreiche Schaltungsanalysen bzw. 

Schaltungsimulationen durch das In-House- 

Engineering möglich. Dabei werden die Analysen 

anhand der Normen für Schwingquarze 

DIN/IEC60444 durchgeführt und beinhalten 

u.a. Anschwingsicherheitstests (Ermittlung 

der exakten Anschwingreserve), Ermittlung 

des Quarzstromes, und viele Tests mehr. 

■ Petermann-Technik 


Extrem jitterarme 

Oszillatoren 

MtronPTI bietet mit den Serien M2058/59 

(5 x 7 mm SMD) und M2060/61 (5 x 3,2 mm 

SMD) zwei extrem jitterarme Quarzoszillatoren 

an. Mit weniger als 100 fs sind 

sie ideal geeignet für Anwendungen im 

Bereich Ethernet-switch-Design mit 10 G/40 

G/100 G Ethernet PHY/Gearbox und Switch- 

Produkten. Erhältlich sind sie mit den gängigen 

Ausgangsfrequenzen 100, 125, 156,25 

MHz mit LVDS- sowie LVPECL-Ausgang 

und Frequenzstabilitäten von wahlweise 

±20, ±25 oder ±50ppm über den industriellen 

Arbeitstemperaturbereich von -40 bis 

+85 °C. Beide Produktserien sind für 2,5 

oder 3,3 V Versorgungsspannung erhältlich. 

Der Low-Jitter VCXO XO7013 ist ein 

VCXO mit extrem geringem Phasenrauschen 

für den Einsatz in der Telekommunikation, 

Instrumentierung, Luftfahrtelektronik und 

drahtlosen Anwendungen. Er bietet eine 

herausragende Phasenrauschqualität mit 

LVCMOS-Ausgang und einen absoluten 

Ziehbereich von >±20ppm über einen Arbeitstemperaturbereich 

von -40 bis +85 °C. 

Weitere Spezifikationen: 

• 9 x14 mm SMD-Gehäuse 

• Frequenzbereich: 50 bis 262 MHz 

• Versorgungsspannung: 3,3 V 

• LVCMOS-Ausgang 

■ WDI AG, www.wdi.ag 

Quarze und Quarzoszillatoren 

zum Steuern und für 

Funkanwendungen 

Quarze und Quarzoszillatoren als Takt geber 

zur Anwendungen in Controller- und Wireless-Schaltungen 

bietet u.a. IQD Frequency 

Products an. Quarze werden in einer Vielzahl 

von elektronischen Anwendungen eingesetzt. 

Der hohe Q-Faktor eines Quarzes 

bedeutet, dass eine hohe Stabilität erreicht 

werden kann, welche der Schlüssel für die 

korrekte Funktion der Mikroprozessor-Taktgeberschaltung 

ist. IQD bietet eine umfangreiche 

Palette von Quarzen, die sowohl in 

„Surface Mount“ als auch verbleit für die 

meisten Anwendungsbereiche eingesetzt 

werden können und sich hervorragend für 

kundenspezifische Designs eignen. Dazu 

gehört der abgebildete IQXC-25. 

Spannungsgesteuerte Quarzoszillatoren 

(VCXOs) werden vor allem in der Telekommunikations-, 

Test-und Broadcast-Industrie 

eingesetzt. Sie ermöglichen Kunden die Frequenzeinstellung 

bis zu ±150ppm, während 

die Schaltung aktiv ist, und gleichzeitig ein 

eingehendes Signal entspricht. IQDs VCXOs 

stehen mit einer breiten Palette an Pullibilitäten 

und Ausgängen zur Verfügung. Sie 

werden in der Regel in Verbindung mit einer 

PLL (Phase-Locked Loop) verwendet. Zu 

diesen Produkten gehört der CXOXLPN. 



OCXOs, TCXOs & VCTCXOs 

OCXOs liefern die ultimative Leistung mit 

piezoelektrischen Stabilitäten von weniger 


Marktübersicht 

als ±1ppb. IQDs OCXO-Sortiment umfasst 

Produkte für Frequenzen von bis zu 100 

MHz mit einer großen Auswahl an Gehäusegrößen, 

Versorgungsspannungen und 

Ausgängen. Das Subminiatur-Frequenznormal 

ist in einem 51 x 51 mm großen 

5-Pin-Gehäuse untergebracht und dadurch 

mit vielen existierenden OCXO-Bauformen 

kompatibel, bietet aber gleichzeitig eine 

deutlich bessere Performance. Die Ausgangsfrequenz 

beträgt 10 MHz bei einer 

Versorgungsspannung von 12 bis 18 V. 

Die maximale Leistungsaufnahme von 6 W 

und die typische Aufwärmzeit von 5 min 

machen diese Rubidium-Frequenznormal 

vergleichbar mit vielen ofenstabilisierten 

Quarzoszillatoren. 

TCXOs und temperaturkompensierte VCT- 

CXOs bieten hohe Stabilitäten bis „parts per 

billion“ (ppb). Sie werden dort eingesetzt, 

wo die Stabilität eines Standard-Quarzoszillators 

unzureichend ist. Ein TCVCXO 

bietet die Funktion der Spannungsregelung, 

welche eine präzise Abstimmung der Ausgangsfrequenz 

nach Leiterplattenbestückung 

und später ermöglicht, um eventuelle Auswirkungen 

der Alterung auszugleichen. Das 

Standardsortiment von IQD deckt nahezu 

alle Anwendungen in der Elektronikindustrie 

mit Gehäusegrößen von bis zu 2,5 x 

2 mm ab. 



MEMS-Oszillatoren sind 

robust 

MEMS-Oszillatoren von Jauch bieten eine 

extrem hohe Stoß- und Vibrationsfestigkeit 

und sind somit für anspruchsvolle Einsatzgebiete 

besonders geeignet. Sie werden nach 

Kundenspezifikation konfiguriert und bieten 

dem Entwickler aufgrund der schnellen 

Verfügbarkeit eine sehr hohe Flexibilität. 

Änderungen an den Schaltungen und am 

Design sind so bis zur letzten Minute möglich. 

Die MEMS-Oszillatoren sind konfigurierbar 

mit Ausgangsfrequenzen von 1 bis 

137 MHz. Erhältlich sind sie mit einer Frequenzstabilität 

bis hin zu ±20ppm. Zudem 

ist eine Konfigurationsoption für höhere 

kapazitative Lasten oder für weniger steile 

Signalflanken zur Reduktion elektromagnetischer 

Abstrahlung verfügbar. Die MEMS- 

Taktgeber lassen sich in einem sehr breiten 

Arbeitstemperaturbereich von -55 bis 

+125 °C einsetzen. 

■ Jauch Quartz GmbH 

www.jauch.de 

MEMS-Oszillatoren mit 

niedrigem Stromverbrauch 

Neu ins Produktprogramm aufgenommen hat 

Schukat die siliziumbasierten MEMS-Oszillatoren 

der Serie SiT8008BI von SiTime. Die 

Oszillatoren punkten mit einem niedrigen 

Stromverbrauch und sind für spezifische 

Anforderungen unterschiedlicher Anwendungen 

vorprogrammiert. Dazu wurden 

Blanks mit einer Betriebsspannung von 2,5 

bis 3,2 V und ±25 ppm Frequenzstabilität 

gewählt. Insbesondere dort, wo eine Kombination 

aus kleiner Bauform und Low- 

Power-Taktgebern erforderlich ist, bieten 

die Oszillatoren eine gute Performance und 

hohe Zuverlässigkeit. Aufgrund ihrer Maße 

von 2,5 x 2 x 0,75 mm sowie 3,2 x 2,5 x 

0,75 mm eignen sie sich vor allem für den 

Einsatz als Taktgeber für Prozessoren und 

FPGAs, Netzwerk-Switches und Gateways, 

CCTV und Überwachungsausrüstungen. Die 

SiTime-MEMS-Oszillatoren arbeiten im 

Frequenzbereich von 1 bis 110 MHz auf die 

sechste Dezimalstelle genau. Dabei reicht 

ihr Temperatureinsatzbereich von -40 bis 

+85 °C. Die Serie SiT8008BI von SiTime 

ist ab sofort in den gängigsten Frequenzen 

ab Lager Schukat erhältlich, kundenspezifische 

Programmierungen sind innerhalb 

weniger Tage lieferbar. 

■ Schukat electronic Vertriebs GmbH 

www.schukat.com 

TCXOs für Anwendungen 

in Satellitennavigationssystemen 

Der Typ TX7-705CM-TQN-GAL aus der 

neuen Hochpräzisions-TCXO-Serie TX7- 

705-TQN von QuartzCom erfüllt die hohen 

Anforderungen an Referenztakte, wie sie 

typischerweise in professionellen Anwen- 

NEU bei RIGOL: 

Echtzeit- 

Spektrumanalysatoren 

Best in Class! 

RSA5065 (-TG) 

und RSA5032 (-TG) 

Mehr Funktionen. Höhere Auflösung. 

Schnellere Ergebnisse. 

• 9 kHz bis 6,5 GHz Frequenzbereich 

GPSA Modus: 

• -165 dBm (typ) Displayed Average Noise 

Level (DANL) 

• -108 dBc/Hz Phasen-Rauschen 

• 1 Hz RBW-Auflösung 

• Standard AM/FM-Demodulation 

RTSA Modus: 

• bis 40 MHz Echtzeit-Bandbreite 

• FFT-Raten bis zu 146.484 FFT/sec. 

• POI 7,45 µsec (full-scale) 

• RealTime – FMT, Density, PVT, Spectrogram 

etc. 

• EMC-Filter und Quasi-Peak-Detektor 

Optional: 

• Pre-Amp, Tracking Generator u.v.m. 

• 3 Jahre Garantie – erweiterbar 

• Umfangreiche Dokumentation 

Anwender-Videos (IoT, Spectrum- 

Monitoring, FH RadioTest, EMI-Pre-Test) 

unter www.rigol.eu 

PC Software UltraSpectrum 

PC Fernsteuerung – zeigt Spektrum-/Messergebnisse, 

Wasserfall & 3D-Diagramme etc. 

EMI-PC-Testsoftware: neue Version S1210 

Alle Rigol Spektrumanalysatoren für Pre- 

Compliance-Messungen/Darstellungen nach 

CISPR 16 Standards 

RIGOL Technologies EU GmbH 

Telefon +49 89 8941895-0 


info-europe@rigol.com 

www.rigol.eu 

27


dungen für das europäische Satellitennavigationssystem 

GALILEO benötigt 

werden. Die 4 Pin SMD – Oszillatoren von 

QuartzCom´s Hochpräzisions - TCXO Serie 

TX7-705-TQN haben ein Baumaß von 7 x 

5 mm und 1.75 mm als Bauhöhe. Sie werden 

für eine Versorgungsspannung von 3,3 V 

angeboten, und zwar entweder mit clipped 

sine wave oder mit CMOS Ausgang. Sie 

decken einen Frequenzbereich von 5,0 bis 

52,0 MHz ab. 

Diese analog kompensierten TCXOs kommen 

überall dort zum Einsatz, wo neben 

einer sehr hohen Frequenzstabilität über 

gegebenfalls auch erweiterte Arbeitstemperaturbereiche 

niedriges Phasenrauschen, 

erhöhte Vibrations- und Schockfestigkeit, 

geringe G-Sensitivity oder kleine Hysterese 

eine wichtige Rolle für die notwendige 

Taktstabilität spielen. 

Die Oszillatoren erreichen standardmäßig 

über einen Arbeitstemperaturbereich von -20 

bis +70 °C eine Frequenzstabilität von ±0,1 

ppm und über einen Arbeitstemperaturbereich 

von -40 bis +85 °C eine Frequenzstabilität 

von ±0,28 bis ±0,5ppm. Auf Anfrage 

sind im Arbeitstemperaturbereich von -40 

bis +85 °C auch Frequenzstabilitäten von 

±0.1ppm oder ±0,20 bis ±0, 25ppm möglich. 

Hervorragende Alterungseigenschaften 

(≤±0,6ppm im 1. Jahr und ≤ ±2,5ppm innerhalb 

von 10 Jahren) zeugen von der hohen 

Qualität des bei den Schwingquarzen verwendeten 

Quarzmaterials und deren hervorragender 

Verarbeitung. 

■ coftech GmbH 

www.coftech.de 

Miniatur-VCTCXO 

liefert Bestwerte in der 

Frequenzstabilität 

IQDs jüngster spannungsgesteuerter und 

temperaturkompensierter Quarzoszillator 

(VCTCXO) bietet Frequenzstabilitäten von 

nur 0,28ppm über den vollen industriellen 

Temperaturbereich von -40 bis 85 °C bei 

einem Gehäuse mit geringen Abmessungen 

von nur 3,2 x 2,5 mm. 

In der Standardausführung enthält der neue 

IQXT-220 eine Spannungsregelung (Frequenzeinstellung 

als Option), was zu einer 

Onboard-Frequenzabstimmung zwischen 

28 

±10 und ±15ppm führt. Diese Abstimmung 

reicht aus, um die Auswirkungen von 

Reflow-Lötprozessen während der Fertigung 

zu unterbinden plus einer Zugabe zum 

Verriegeln mit einer PLL sowie außerdem 

einer Alterungskalibrierung für viele Jahre. 

Allerdings verzichten manche Kunden auf 

diese Funktion, damit ihr Design möglichst 

einfach bleibt; deshalb kann der Baustein 

auch ohne diese Option spezifiziert werden. 

Das neue Modell ist mit einem 4-Pad-Miniatur-Keramikgehäuse 

von 3,5 x 2,5 mm ausgestattet 

und wird mit 3,3 V versorgt, wobei 

die maximale Stromentnahme bei lediglich 

3 mA @ 25 °C bei der Ansteuerung einer 

Last von 10 kOhm in 10 pF liegt. Zehn 

Standardfrequenzen stehen zur Verfügung, 

einschließlich 10, 12,8, 19,2 und 38,8 MHz 

mit einem Clipped-Sinusausgang und einer 

Last von 10 kOhm//10 pF. Die Phasenrausch- 

Performance beträgt -140 dBc/Hz bei 1 kHz 

Offset, während die Alterung pro Tag auf 

20ppb gesenkt wurde. 

Das neue Modell wurde in erster Linie für 

Anwendungen mit geringem Energieverbrauch 

entwickelt, die eine Frequenzquelle 

hoher Stabilität benötigen, beispielsweise 

Femto- & Pico-Zellen, 4G/LTE, intelligente 

drahtlose Geräte, Glasfasernetzwerke 

(PON), Backhaul-Infrastruktur, RF-Module, 

WiFi, WLAN/WiMax sowie Test- & Messgeräte. 


www.iqdfrequencyproducts.de 

Starter-Kits für 

HF-Schaltungen 

Mit den beiden Starter-Kits EKSM- 

P N D 5 1 X 2 2 A - K I T u n d E K S M - 

PND52X32A-KIT bietet Murata Entwicklungshilfen 

für die Nordic-Funkchips 

nRF51x22 und nRF52x32. Sie sind ab sofort 

beim Distributor Rutronik unter www.rutronik24.com 

erhältlich. Muratas Starter-Kits 

hf-praxis 4/2018

K N O W - H O W V E R B I N D E T 

für HF-Schaltungen beinhalten alle nötigen 

passiven Bauteile für Bauteile und Antennen 

bis 2,4 GHz. Dazu gehören diverse 

Chip-Keramikkondensatoren und -Multilayerinduktivitäten, 

ein 2,5-GHz-Balun in 

Bauform 0603 sowie zwei 32-MHz-Quarze 

in den Baugrößen 1,6 x1,2 und 2 x1,6 mm. 

Dank der Starter-Kits werden Zeit- und 

Arbeitsaufwand für den ersten Aufbau eines 

Neudesigns stark reduziert. Sie sind auf die 

Referenzdesigns für die Lowpower RFICs 

von Nordic Semiconductor abgestimmt und 

ermöglichen so das Design vieler Applikationen 

im Bereich Heimautomation, Sensorik, 

Fernsteuerung und IoT. 

■ Rutronik Elektronische Bauelemente 

GmbH 

www.rutronik.com 

Taktoszillator mit extrem 

geringem Jitter 

IQDs neue oberflächenmontierbare Taktoszillatoren 

der STXO-Familie wurden mit 

einem extrem geringen integrierten RMS- 

Phasenjitter von 256 fs bei 2,5 V sowie 

einem RMS-Periodenjitter von 1,4 ps über 

10.000 Zyklen entwickelt. Mit einem Phasenrauschpegel 

von -138 dBc/Hz @ 1 kHz 

und -163 dBc/Hz bei Grundrauschen eignet 

sich diese neue Familie optimal für den 

Einsatz in der Wehrtechnik sowie in der 



Luft- und Raumfahrt, zum Beispiel in smarten 

Munition, Lenkungs- & Navigationssowie 

Kommunikationssystemen, wobei die 

Bausteine jedoch auch in anspruchsvollen 

industriellen Anwendungen Verwendung 

finden können. 

Nachdem die Entwicklung um einen hermetisch 

abgedichteten Quarz mit hoher Schockfestigkeit 

sowie eine CMOS-kompatible 

integrierte Schaltung herum erfolgte, beeindruckt 

auch die Umwelt-Performance: Der 

STXO ist in der Lage, in Übereinstimmung 

mit dem MIL-STD-202G Schockpegel von 

bis 20.000 g und Vibrationspegel von 20 g 

bei 10 bis 2000 Hz Gleitsinus zu überleben. 

Die in einem Industriestandard-Keramikgehäuse 

von 3,2 x 2,5 mm mit vier Pads 

sowie einem Metalldeckel untergebrachte 

neue STXO-Serie ist mit einer engen Frequenzstabilität 

von ±10 ppm über einen Betriebstemperaturbereich 

von -40 bis +85 °C 

sowie von ±20ppm über den vollen militärischen 

Betriebstemperaturbereich von -55 

bis +125 °C lieferbar. 

Es können Frequenzen zwischen 10 und 

55 MHz spezifiziert werden, und das in 

Verbindung mit Versorgungsspannungen 

von wahlweise 2,5 und 3,3 V; der Stromverbrauch 

beträgt 3 mA mit einer CMOS- 

Treiberleistung von 15 pF. 

Das Tastverhältnis liegt zwischen 45% und 

55% bei einer maximalen Hochlaufzeit 

von 5 ms sowie eine Anstiegs- und Abfallzeit 

von 5 ns maximal. Zu den Packaging- 

Optionen zählen Tray-Verpackungen oder 

auf Spule gegurtet. 


www.iqdfrequencyproducts.de 

Neue Präzisions-Referenztaktgeber 

Die Endrich Bauelemente GmbH hat 

die neuen SiT1569-Oszillatoren und den 

SiT1576, einen Super-TCXO, von SiTime in 

ihr Sortiment aufgenommen. Diese Timing- 

Lösungen für Frequenzen im Bereich von 

1 Hz bis 2 MHz (SiT1576) bzw 1 Hz bis 

462 kHz (SiT1569) werden im einem 1,5 x 

29 

EMV, WÄRME 

ABLEITUNG UND 

ABSORPTION 

SETZEN SIE AUF 

QUALITÄT 

Maßgeschneiderte Produkte nach indi viduellen 

Vorgaben für kunden spezifische 

Anwendungen, hergestellt mittels 

modernster Technologie, stehen für 

uns im Vordergrund. 

Mehr als 30 Jahre Erfahrung, qualifizierte 

Beratung und applikative Unterstützung 

unserer Kunden sowie namhafte 

Kooperationspartner sind die Bausteine 

für unseren Erfolg. 

Silikon (6502) oder Fluorsilikon (6503), 

gefüllt mit vernickelten Aluminiumpartikeln 

Sehr gute Korrosionsbeständigkeit 

Temperaturbereich 55°C bis 125°C 

Abschirmung > 100db 

Shore A: 68 (6502), bzw. 72 (6503) 

RoHS / Reach konform 

Lieferform: 

Extrusion 

Flach/Rahmendichtung 

ORing (in kundenspezifischer Größe) 

Plattenware 

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


0,8 x 0,6 mm messenden CSP (Chip-Scale- 

Paket) produziert und ermöglichen es, batteriebetriebene 

IoT-Sensoren bis zu zehn 

Jahre lang zu betreiben. Durch die Verwendung 

der revolutionären TempFlat-MEMSund 

Mixed-Signal-Technologie bieten diese 

Oszillatoren eine extreme Zeitmessgenauigkeit 

und damit eine außerordentliche Möglichkeit, 

Leistung einzusparen. 

Die ultrazuverlässigen Low-Jitter-Referenztaktgeber 

SiT1576 und SiT1569 sind 

so konzipiert, dass sie Mikrocontroller 

(MCUs) und analoge Frontend-Module in 

einer Vielzahl von tragbaren Applikationen 

sowie in IoT-Anwendungen takten. Diese 

MEMS-Timing-Lösungen ermöglichen eine 

bislang unerreichte Größenreduzierung und 

Verbesserung der Batterielebensdauer durch 

den Austausch von sperrigen Quarzoszillatoren 

mit begrenzten Frequenzoptionen oder 

„stromverbrauchenden“ internen Oszillatorschaltungen 

einer MCU, die in der Regel 

keine hohe Genauigkeit bieten und gleichzeitig 

I/O-Pins verbrauchen. 

Hier die wesentlichen Features: 

• geringe Stromaufnahme von 2,5 µA 

(100 kHz, SiT1569) bzw. 5,5 µA (100 

kHz, SiT1576) 

• industrieller Temperaturbereich (-40 bis 

+85 °C) 

• präziser Takt verbessert Batterielebensdauer 

(±5 ppm SiT1576 bzw. ±50 ppm 

SiT1569) 

• exzellentes Jitter-Verhalten: 2,2 ns RMS 

Period Jitter (100 kHz, SiT1576) bzw. 

4 ns (100 kHz, SiT1569) 

• höchste Zuverlässigkeit und Ausfallsicherheit, 

MTBF 1 Mrd. h 

■ Endrich Bauelemente Vertriebs GmbH 


Uhrenquarz misst nur 

2 x 1,2 x 0,6 mm 

Der neue Quarz KX-327RF für die Frequenz 

von 32,768 kHz ist ein AEC-Q200 qualifiziertes 

Bauteil und mit seinem erweiterten 

Temperaturbereich von -40 bis +125 °C 

bestens für die Automobilbranche geeignet. 

Er ist derzeit für eine Lastkapazität 

vom12,5 pF verfügbar. Geyer erweitert mit 

diesem Bauteil sein Quarzangebot für den 

Automobilbereich. Das Bauteil ist ebenso 

ideal für den Einsatz in Realtime-Clock- 

Anwendungen im Bereich E-Mobility wie 

für IoT-Industrieanwendungen. Dieser neue 

Quarz ist RoHS-konform und bleifrei lötbar. 

■ Geyer-Electronic 

info@geyer-electronic.de 

www.geyer-electronic.de 

Temperaturstabile 

Uhrenquarz-Serie 

Die Endrich Bauelemente GmbH bietet 

erste Muster der neuen Uhrenquarz-Serie 

CM315G von Citizen Finedevice an. Der 

Frequenzverlauf dieser neuen kHz-Quarze 

folgt als Funktion dem Temperaturverlauf 

dritter Ordnung, ähnlich wie bei MHz-Quarzen 

mit AT-Schnitt. Der Winkel, in dem 

das Quarzplättchen aus dem Basismaterial 

geschnitten wird, hat einen dominierenden 

Einfluss auf die Frequenzabweichung des 

Quarzes über die Temperatur. Mit dieser 

Innovation eines speziellen XY-Schnittes 

erzielt Citizen Finedevice eine Verbesserung 

der Temperaturstabilität um den Faktor 2 

bis 3 gegenüber herkömmlichen kHz-Versionen. 

Erste Tests zeigen Stabilitätswerte 

von ±20 ppm bei Temperaturen zwischen -10 

und +60 °C, von ±40 ppm bei -20 bis +70 

°C, von -30 bis +50 ppm bei -40 bis +25 °C 

und von +30 bis -85 ppm bei Temperaturen 

von 25 bis +85 °C. Würde beispielsweise 

ein herkömmlicher Quarz ein Jahr lang bei 

-20 °C betrieben werden, ergäbe sich ein 

Zeitfehler von ca. 35 min, während er bei 

der neuen Version nur bei ca. 15 min läge. 

Die Quarze der neuen Serie CM315G eignen 

sich insbesondere für Applikationen im 

Bereich des Smartmeterings und der drahtlosen 

Kommunikation. Sie kommen überall 

dort zum Einsatz, wo eine genaue Zeitsynchronisation 

erforderlich ist, um Batterieleistung 

zu sparen. Die Serienproduktion 

ist für das zweite Quartal 2018 vorgesehen. 

■ Endrich Bauelemente Vertriebs GmbH 

endrich@endrich.com 




Neue MEMS-Oszillator-Familie 

2,8, 3 und 3,3 V, wobei der 

Stromverbrauch ohne Last bis 

auf 4,5 mA absinkt. Sämtliche 

Modelle haben einen CMOS- 

Ausgang; bei 15 pF Last ist mit 

einer Anstiegs- und Abfallzeit 

von 2,5 bis 3 ns in Verbindung 

mit einem Tastverhältnis von 

45/55% zu rechnen. Wahlweise 

gibt es eine Enable/Disable- 

Funktion an Pad 3. 

Die neue Familie von automobiltauglichen 

MEMS-Oszillatoren 

ergänzt das bereits vorhandene 

Angebot an Quarzkristallen 

& Oszillatoren für 

Kraftfahrzeuge von IQD. Weitere 

Informationen stehen unter 

www. iqdfrequencyproducts.de 

zur Verfügung. 

Die jüngste MEMS-Oszillator- 

Familie von IQD wurde für 

Anwendungen entwickelt, die 

nach AEC-Q100 qualifizierte, 

Kfz-taugliche Produkte erfordern. 

Die Reihe setzt sich aus 

vier Modellen zusammen, die 

Variationen bei Gehäuseform, 

Versorgungsspannung und Frequenzbereich 

abdecken. Sie sind 

sämtlich ab Werk programmierbar, 

wodurch sehr kurze Lieferzeiten 

sowohl für Designin-Stückzahlen 

als auch für die 

volle Produktion gewährleistet 

werden. Die Modelle IQMS- 

116AUTO und IQMS-117AUTO 

sind beide in Kunststoffgehäusen 

SOT23-5 untergebracht, 

bei denen die Lötverbindungen 

sichtbar sind und deshalb in 

vollem Maße inspiziert werden 

können. Dabei weist der IQMS- 

116AUTO einen Frequenzbereich 

von 1 bis 110 MHz auf, 

der IQMS-117AUTO hingegen 

einen Bereich von 115,2 bis 

137 MHz. 

Für Kunden, die SMT-Kunststoffgehäuse 

bevorzugen, stehen 

die Modelle IQMS-114AUTO 

und IQMS-115AUTO in fünf 

verschiedenen Standardgrößen 

zur Verfügung, nämlich 2 x 1,6, 

2,5 x 2, 3,2 x 2,5, 5 x 3,2 sowie 

7 x 5 mm. Dabei hat der IQMS- 

114AUTO einen Frequenzbereich 

von 1 bis 110 MHz, während 

der IQMS-115AUTO mit 

einem Bereich zwischen 115,2 

und 137 MHz lieferbar ist. 

Anwendungen 

Dieses neue Angebot eignet sich 

besonders für Anwendungen 

wie Infotainment-Systeme, 

Geräte zur Kollisionserkennung, 

die fahrzeuginterne Vernetzung 

sowie die Regelung des 

Antriebsstrangs in der Kraftfahrzeugindustrie 

oder dann, wenn 

Applikationen Oszillatoren 

benötigen, die unter extremen 

Temperaturen arbeiten. 

Alle Modelle sind für den Standard-Temperaturbereich 

im Auto 

von -40 bis +125 °C ausgelegt, 

können aber auch für den Betrieb 

über den industriellen Standard- 

Temperaturbereich von -40 bis 

+105 °C oder für Anwendungen 

mit extremen Temperaturen von 

-55 bis +125 °C spezifiziert werden. 

Für den Einsatz im industriellen 

Bereich ist der IQMS- 

116AUTO auch mit einem Betriebstemperaturbereich 

von -40 

bis +85 °C erhältlich. Die Frequenzstabilität 

ist wahlweise bis 

herunter auf ±20 ppm bei den 

Modellen IQMS-114AUTO, 

IQMS-115AUTO und IQMS- 

116AUTO sowie auf ±25 ppm 

beim IQMS-117AUTO über 

sämtliche zur Wahl stehenden 

Betriebstemperaturen spezifizierbar. 

Fünf Spannungsoptionen 

sind verfügbar: 1,8, 2,5, 

■ IQD Frequency Products Ltd 

www.iqdfrequencyproducts. 

de 



OCXOs mit sehr niedrigem Phasenrauschen 

und geringer Vibrationsempfindlichkeit 

Low Phase Noise Low G Sensitivity OCXOs 

wird. Die dynamische G-Empfindlichkeit 

gegen Vibrationen 

ist bei den neuen Typen für alle 

drei Achsen kleiner als 1ppb/g (1 

x 10-9/g), was deutlich geringer 

ist als die Empfindlichkeit von 

Standard-Oszillatoren. 

Neben dem exzellenten Phasenrauschen 

und der geringen 

G-Sensitivity zeichnen sich die 

neuen OCXOs darüber hinaus 

auch durch eine sehr gute Frequenzstabilität 

von nur ±10ppb 

(±1 x 10-8) im Temperaturbereich 

von –20 bis +70 °C aus. 

Versionen für den erweiterten 

Temperaturbereich von –40 °C 

bis +85 °C sind ebenfalls verfügbar. 

Die Langzeitstabilität (Alterung) 

ist besser als ±0.5ppm in 

10 Jahren. Die OCXOs verfügen 

über eine spannungsgesteuerte 

Frequenzeinstellung mit einem 

ausreichend großen Ziehbereich, 

um zu gewährleisten, dass der 

OCXO unter allen Bedingungen 

und über die gesamte Lebensdauer 

auf seine Nominalfrequenz 

gezogen werden kann, 

was besonders in synchronisierten 

Systemen wichtig ist. 

Geliefert werden die Oszillatoren 

entweder im hermetisch 

dichten Standardgehäuse in 

Durchstecktechnik mit 36 x 27 

x 16 mm (O-30 Serie) oder 25 x 

25 x 14 mm (O-40 Serie). 

KVG hat neue 

‚Ovenized Crystal 

Oscillators‘ (OCXOs) 

vorgestellt, deren 

Realisierung durch 

die Entwicklung von 

rausch-minimierten 

Oszillator-Schaltungen 

sowie die Verwendung 

von phasenrauschoptimierten 

SC-Schnitt- 

Quarzen ermöglicht 

wurde. 

KVG Quartz Crystal 

Technology GmbH 

www.kvg-gmbh.de 

Sie zeichnen sich (neben ihrer 

sehr guten Frequenzstabilität) 

durch ein außergewöhnlich niedriges, 

trägernahes Phasenrauschen 

(Ultra Low Phase Noise 

(ULPN)) aus und zusätzlich 

durch eine geringe Empfindlichkeit 

gegen Vibration (Low 

G Sensitivity (LGS). 

Für ein 10-MHz-Ausgangssignal 

beträgt das Phasenrauschen 

bereits in 1 Hz Abstand 

vom Träger nur noch beachtliche 

–115 dBc/Hz (optional 

–118 dBc/Hz); bei 10 Hz 

Trägerabstand sind es garantierte 

–145 dBc/Hz (optional 

–148 dBc/Hz) und bei nur 

100 Hz Offset vom Träger 

werden bereits –163 dBc/Hz 

erreicht. Der sogenannte ‚noise 

floor’ bei 10 kHz Trägerabstand 

und höher liegt bei garantierten 

–170 dBc/Hz. 

Besonders bei Quarzoszillatoren, 

die als Referenz für höherfrequente 

Synthesizer oder Frequenz-Generatoren 

dienen, ist 

- neben einer guten Frequenzstabilität 

- das trägernahe Phasenrauschen 

besonders wichtig. 

Die Seitenbänder eines Oszillatorsignals 

- und damit auch das 

Phasenrauschen - werden beim 

n-Vervielfachen der Frequenz 

z.B. mittels einer PLL mit 20 x 

log(n) verstärkt. Angenommen, 

der 10-MHz-Referenzoszillator 

hat ein Phasenrauschen von -145 

dBc/Hz bei einem Offset von 10 

Hz, so steigt dieses bei Multiplikation 

auf 1 GHz um 40 dB auf 

nur noch 105 dBc/Hz, was für 

eine 1 GHz-Quelle aber immer 

noch ein sehr guter Wert ist. 

Hat aber der Referenzoszillator 

bereits „nur“ -120 dBc/Hz bei 

10 Hz Trägerabstand, so ergeben 

sich bei 1 GHz gerade einmal 

-80 dBc/Hz und bei 10 GHz 

gar nur noch -60 dBc/Hz. 

Gerade bei Oszillatoren mit 

gutem Phasenrauschen ist es sehr 

wichtig, dass sie eine geringe 

Mikrofonie-Empfindlichkeit 

aufweisen, d.h. dass Frequenz 

und Phase kaum durch Vibration 

beeinflusst werden, da ansonsten 

das geringe intrinsische 

Phasenrauschen des Oszillators 

von einer Vibrations-induzierten 

Phasenmodulation überlagert 

Die neuen LPN/LGS OCXOs 

eignen sich besonders für 

Anwendungen im Bereich der 

Kommunikationstechnik - wie 

z.B. als Referenz für Microwel- 



gewährleisten, dass die OCXO- 

Frequenz unter allen Bedingungen 

und über die gesamte 

Lebensdauer auf seine Nominalfrequenz 

gezogen werden kann, 

was besonders in synchronisierten 

Systemen wichtig ist. 

Die neuen ULPN OCXOs sind 

für viele Anwendungen besonders 

geeignet: 

• im Bereich der Kommunikationstechnik 

- wie z.B. als 

Referenz für Microwave-Synthesizer 

len-Signalquellen, der professionellen 

Satellitenempfangstechnik, 

der Radartechnik, sowie für 

viele Anwendungen im Bereich 

der Mess- und Medizintechnik 

(Kernspintomographie) mit 

hohen Anforderungen an Frequenzstabilität 

und Phasenrauschen. 

Eine relativ neue Anwendung 

für diese ULPN OCXOs ist die 

professionelle digitale Audiotechnik. 

Bei der Analog-Digital-Wandlung 

(ADC) oder 

auch Digital-Analog-Wandlung 

(DAC) von Audiosignalen ist 

das Phasenrauschen bzw. die 

Kurzzeitstabilität der verwendeten 

Referenzoszillatoren für 

die Qualität des Audiosignals 

von hoher Bedeutung. 

Durch das hermetisch dichte 

Gehäuse eignen sich die OCXOs 

der O-30- und O-40-Serien auch 

für Anwendungen, bei denen 

besonders hohe Umweltanforderungen 

(Feuchte, Staub) bestehen. 

Die im Vergleich zu Standard-Quarzoszillatoren 

geringe 

G-Sensitivity der neuen Oszillatoren 

bietet große Vorteile für 

Anwendungen, die selbst unter 

mechanischen Vibrationen - wie 

sie z.B. in Magnetresonanztomographen 

(MRTs), oder auch 

im mobilen Einsatz bzw. in der 

Umgebung von Eisenbahnen, 

LKWs oder sonstigen schweren 

Fahrzeugen auftreten können – 

ein geringes Phasenrauschen 

fordern. 

Für Anwendungen, bei denen 

der sog. „Noise Floor“ bei möglichst 

hohen Frequenzen gut, 

d.h. sehr klein sein muss, macht 

es Sinn, gleich einen höherfrequenten 

OCXO mit möglichst 

gutem Weitab-Phasenrauschen 

zu wählen. 

Bei derartigen höherfrequenten 

Quarzoszillatoren, die meist über 

eine ‚Phase Locked Loop‘ (PLL) 

an eine Frequenzreferenz – wie 

10 MHz OCXO oder Rubidium- 

Normal, Cäsium-Normal oder 

GPS gelockt werden, ist das 

Phasenrauschen im Offset-Frequenzbereich 

oberhalb der PLL- 

Bandbreite besonders wichtig, 

da bei diesen Offset-Frequenzen 

das originäre Phasenrauschen 

des gelockten Oszillators maßgebend 

ist und nicht jenes der 

Referenz. 

Die neuen 100-MHz-OCXOs 

vom Typ O-40-ULPN-100M 

haben einen sog. „Noise Floor“ 

von kleiner -185 dBc/Hz ab 

einem Trägerabstand von 

100 kHz. Mit -180 dBc/Hz bei 

nur 10 kHz Offset-Frequenz 

überzeugt der O-40-ULPN- 

100M ebenfalls und zeigt selbst 

trägernah mit -135 dBc/Hz bei 

100 Hz Trägerabstand sehr gute 

Werte. 

Dies bedeutet, dass man, wenn 

das Ausgangssignal dieses 

100 MHz OCXOs z.B. über eine 

PLL und einen VCO um den 

Faktor 100 auf 10 GHz hochmultipliziert 

wird, noch immer einen 

Noise Floor von -145 dBc/Hz bei 

einem Abstand vom Träger von 

nur 100 kHz aufweist. 

Auch hier gelten - hinsichtlich 

der Vibrationsempfindlichkeit 

– die gleichen Forderungen, 

wie bei den 10-MHz-OCXOs. 

Die dynamische G-Sensitivity, 

d.h. die Empfindlichkeit gegen 

Vibrationen, ist bei den neuen 

Typen für alle drei Achsen kleiner 

als 1ppb/g (1 x 10-9/g), was 

ca. 10mal geringer ist als die 

Empfindlichkeit von Standard- 

Oszillatoren. 

Neben dem exzellenten Phasenrauschen 

und der geringen 

G-Sensitivity zeichnen sich die 

neuen OCXOs auch durch eine 

sehr gute Frequenzstabilität 

von nur ±50ppb (±5 x 10-8) im 

Temperaturbereich von –20 bis 

+70 °C aus. Versionen für den 

erweiterten Temperaturbereich 

von –40 °C bis +85 °C sind 

ebenfalls verfügbar. 

Die Langzeitstabilität (Alterung) 

ist besser als ±2ppm in 10 Jahren. 

Die OCXOs verfügen über 

eine spannungsgesteuerte Frequenzeinstellung 

mit ausreichend 

großen Ziehbereich, um zu 

• der professionellen Satellitenempfangstechnik, 

als Referenzquelle 

für die Radartechnik 

• im Bereich der Mess- und Medizintechnik 

(Kernspintomographie) 

mit hohen Anforderungen 

an die Frequenzstabilität 

und an das Phasenrauschen. 

Durch das hermetisch dichte 

Gehäuse eignen sich die OCXOs 

auch für Anwendungen, bei 

denen besonders hohe Umweltanforderungen 

(Feuchte, Staub) 

bestehen. Die im Vergleich zu 

Standard-Quarzoszillatoren 

geringe G-Sensitivity der neuen 

Oszillatoren bietet große Vorteile 

für Anwendungen die selbst 

unter dem Einfluss mechanischer 

Vibrationen - wie sie z.B. in 

Magnetresonanz-Tomographen 

(MRTs) auftreten oder auch 

im mobilen Einsatz aber auch 

in der Umgebung von Eisenbahnen, 

LKWs oder sonstigen 

schweren Fahrzeugen auftreten 

können – ein geringes Phasenrauschen 

fordern. 

Geliefert werden die Oszillatoren 

im hermetisch dichten Standardgehäuse 

in Durchstecktechnik 

mit den Abmessungen 25 mm 

x 25 mm x 14 mm. ◄ 



Eigentlich ganz simpel 

Beschaltung von Uhrenquarzen 

Uhrenquarze, also 

Schwingquarze mit 

einer Frequenz von 

32,768 kHz, gehören 

heute zu den weltweit 

meistverkauften 

Quarzbausteinen. 

Doch obwohl sie in 

unterschiedlichen 

Bauformen 

millionenfach eingesetzt 

werden, besteht bei 

vielen Anwendern 

Nachholbedarf beim 

Verständnis dieser 

frequenzbestimmenden 

Bauelemente. 

Autor: 

Gerd Reinhold 

Produktmarketing 

FCP, WDI AG 

www.wdi.ag 

Unklarheit herrscht insbesondere 

beim Drive Level und bei 

der temperaturabhängigen Frequenzabweichung. 

Drive Level 

Dieser ist definiert als der an 

den Elektroden des Quarzbausteins 

verfügbare Strom. Der 

Einfachheit halber wird dieser 

Wert zumeist als die im oszillierenden 

Quarz umgesetzte Verlustleistung 

angegeben. Dabei 

reichen die Werte von einigen 

hundert Milliwatt bis hinunter 

in den Mikrowatt- und teilweise 

sogar den Nanowatt-Bereich. 

Bei den meisten Uhrenquarzen 

ist der Wert mit maximal 1 µW 

spezifiziert. 

Demnach muss also der Strom 

an den Elektroden auf einen Wert 

begrenzt werden, der zu einer 

maximalen Verlustleistung von 

1 µW bei oszillierendem Quarz 

führt. Wird dieser Wert überschritten, 

können irreversible 

Frequenzsprünge auftreten, die 

wiederum ein erratisches Verhalten 

des Quarzbauteils im 

Temperaturgang bis hin zum 

Ausfall aufgrund eines Bruchs 

des Quarzes zur Folge haben. 

Beim Erreichen des empfohlenen 

Drive Levels spielt das Design 

der jeweiligen Oszillatorschaltung 

ebenso wie die Auswahl der 

Schaltungskomponenten eine 

entscheidende Rolle. 

Ein wesentliches Element der 

Schaltung ist im Normalfall 

der Inverter in einem Parallelresonanzkreis 

(Bild 1). In dieser 

Schaltung hat R1 die Funktion, 

den Schaltkreis in die 

lineare Betriebsart zu zwingen. 

R2 soll den verfügbaren Strom 

begrenzen, weshalb sein Wert 

sorgfältig berechnet werden 

muss. Pauschal gültige Werte für 

R1 und R2 können nicht angegeben 

werden, da es eine Vielzahl 

von Inverter-Chips gibt, 

die jeweils ihr eigenes internes 

Design mit den daraus resultierenden 

Charakteristika aufweisen. 

Eine gute Ausgangsbasis 

für Oszillatorschaltungen mit 

Uhrenquarz ist jedoch, zunächst 

R1 auf 20 MOhm und R2 auf 

0,5 MOhm zu setzen. Für C L1 

und C L2 haben sich als Anhaltspunkt 

Werte zwischen 10 und 20 

pF etabliert. Der maximale Wirkwiderstand 

wird vom Anbieter 

des Schwingquarzes spezifiziert. 

Aufgrund der Art der Schwingung 

des Uhrenquarzes ist der 

spezifizierte Maximalwert mit 

35 bis 50 kOhm recht hoch; in 

der Praxis liegt der Widerstand 

bei etwa 75 % des Höchstwerts, 

was Ausgangsbasis für die 

Berechnung von R2 sein kann. 

Ist diese Berechnung erfolgt 

und die Schaltung einsatzbereit, 

muss unbedingt der tatsächliche 

Quarzstrom gemessen werden. 

Bei einem 32,768-kHz-Quarz 

liegt dieser typisch bei 1 µA 

oder darunter. Da dieser niedrige 

Strom mit einem Oszilloskop 

schwer zu messen ist, empfiehlt 

sich die Verwendung einer 

Stromzange und eines einstellbaren 

Milliamperemeters. Dabei 

bietet sich an, die Messung an 

einem Quarz mit Anschlüssen 

durchzuführen, selbst wenn im 

Serienprodukt ein SMD eingesetzt 

werden soll. 

Die verschiedenen Gehäuse 

haben keinen nennenswerten 

Einfluss. Falls keine Stromzange 

zur Hand ist, kann temporär ein 

zusätzlicher Widerstand in Reihe 

zum Quarz geschaltet werden. 

Dieser Widerstand sollte etwa 

10% des spezifizierten maximalen 

Widerstands des Quarzes 



Bild 1: Oszillatorschaltung: Der Widerstand R2 begrenzt den 

Quarzstrom 

aufweisen. Der Spannungsabfall 

über diesem Widerstand wird 

gemessen und daraus mithilfe 

des Ohmschen Gesetzes der 

Strom ermittelt. 

Negativer Widerstand 

Ein anderer Ansatz, sich an die 

Anschwingsicherheit heranzutasten, 

besteht darin, sich am 

sogenannten negativen Widerstand 

zu orientieren, falls keine 

geeigneten Strommessgeräte 

vorhanden sind. Dies erfolgt 

unter Zuhilfenahme eines regelbaren 

Widerstands. 

Im Prinzip besteht diese Methode 

darin, einen variablen Widerstand 

zu verwenden, der in 

Reihe mit dem Quarz geschaltet 

und fünf- bis zehnmal größer 

als der spezifizierte maximale 

Serienwiderstand des Quarzes 

ist. Mit dem auf den Maximalwert 

eingestellten Widerstand 

wird die Oszillatorschaltung 

aktiviert und die Ausgangswellenform 

mit einem Oszilloskop 

betrachtet. Beim Verringern des 

Widerstands wird schließlich der 

Punkt erreicht, an dem der Quarz 

zu schwingen beginnt. Der Wert 

des variablen Widerstands (in 

Verbindung mit dem Wert für 

R2) am Anschwingpunkt stellt 

den maximalen Wirkwiderstand 

dar, bei dem der Quarz zuverlässig 

zu schwingen beginnt. Dieser 

Widerstand wird gemessen und 

R2 durch einen Widerstand mit 

gleichem oder nahezu gleichem 

Wert ersetzt. 

Temperaturbedingte 

Frequenzabweichung 

Anbieter von Schwingquarzen 

liefern in den Spezifikationen 

einen Wert für den Temperaturgang 

der Frequenz. Häufig wird 

von Kunden die Frage gestellt, 

mit welcher Frequenzabweichung 

bei einer Änderung des 

Temperaturbereichs zu rechnen 

ist. Die Frequenzabweichung in 

Abhängigkeit der Temperatur 

stellt sich bei einem Uhrenquarz 

in Form einer nach unten geöffneten 

Parabel dar (Bild 2). Bei 

der Inversionstemperatur (üblicherweise 

etwa 25 °C) ist die 

Abweichung (fast) null, oberund 

unterhalb dieser Temperatur 

schwingt der Quarz langsamer. 

Die genaue Inversionstemperatur 

ist abhängig vom Winkel, 

in welchem der Quarzrohling 

geschnitten wurde. Daher ist es 

prinzipiell möglich, diese Temperatur 

zu verändern. Allerdings 

werden Uhrenquarze in 

sehr großen Stückzahlen weitgehend 

automatisch produziert. 

Es ist deshalb äußerst unwahrscheinlich, 

dass ein Hersteller 

seine Fertigung unterbricht und 

anpasst, um wenige Quarze mit 

kundenspezifischer Inversionstemperatur 

liefern zu können. 

Die relative Frequenzabweichung 

(Δf/f) lässt sich wie folgt 

berechnen: 

Δf/f = k ∙ (T - T0) Ç 

Dabei beträgt die Konstante 

k etwa -0,04ppm/K, T ist die 

gewünschte Temperatur und T 0 

Bild 2: Der Graph der temperaturabhängigen 

Frequenzabweichung hat die Form einer nach unten 

geöffneten Parabel mit dem Scheitelpunkt bei etwa 25 °C 

steht für die Inversionstemperatur 

von ungefähr 25 °C. Es 

kann davon ausgegangen werden, 

dass ein Uhrenquarz auch 

bei Temperaturen außerhalb des 

spezifizierten Bereichs schwingt, 

jedoch mit einer zunehmenden 

Abweichung von der Sollfrequenz. 

Ohne vorherige Absprache 

mit dem Hersteller sollte ein 

Quarz jedoch nicht außerhalb 

des spezifizierten Temperaturbereichs 

eingesetzt werden, da mit 

weiteren temperaturbedingten 

Auswirkungen auf dessen Verhalten 

zu rechnen ist. ◄ 

Aktion Deutschland Hilft 

Das starke Bündnis bei Katastrophen 

Wenn Menschen durch große Katastrophen in Not geraten, helfen wir. 

Gemeinsam, schnell und koordiniert. Aktion Deutschland Hilft - Bündnis 

deutscher Hilfsorganisationen. 

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Quarze und Oszillatoren für Industrial Ethernet 

Taktgeber für industrielle Echtzeitsysteme 

Die Automatisierungstechnik 

basiert 

zunehmend auf 

Industrial Ethernet 

– und das aus 

gutem Grund: Die 

Technik vereint 

Echtzeitfähigkeit 

mit der Robustheit 

und Sicherheit der 

Feldbusse. Damit 

sie auch die harten 

Echtzeitanforderungen 

der Steuer- und 

Feldebene erfüllt, 

sind Quarze und 

Oszillatoren mit hoher 

Signalgenauigkeit und 

Zuverlässigkeit gefragt. 

Autor: 

Jochen Neller 

Technischer Support Inductors 

& Timing Devices 

Rutronik Elektronische 

Bauelemente GmbH 

www.rutronik.de 

Die klassischen Feldbusse kommen 

noch in 48% der derzeit 

neurealisierten industriellen 

Netzwerke zum Einsatz, auf 

Industrial Ethernet entfallen 

46%, so die Einschätzung von 

HMS Industrial Networks (Stand 

März 2017). Doch diese Verteilung 

wird sich bald drastisch 

ändern. Denn für die Feldbusse 

geht HMS von einem jährlichen 

Wachstum von 4%, für Industrial 

Ethernet sind es ganze 

22%. So ist der Marktanteil 

von Industrial Ethernet bereits 

deutlich von 38% (2016) auf 

46% (2017) gestiegen. Andere 

Analysten ermitteln zwar etwas 

abweichende Zahlen, alle zeigen 

jedoch den Trend zum Industrial 

Ethernet. 

Durch ihre Fähigkeit, Echtzeit- 

Leistung mit der Belastbarkeit 

und Sicherheit von Feldbus- 

Lösungen zu vereinen, entspricht 

die Technik den aktuellen 

Bedürfnissen der Industrieautomatisierung. 

Zudem ermöglicht 

Industrial Ethernet eine 

durchgängige Kommunikation 

vom Aktor oder Sensor auf der 

Feldebene bis zu den Systemen 

der Leit- und Unternehmensebene, 

da die EDV-Systeme der 

Unternehmen bereits auf Ethernet 

basieren. 

Aktuell stehen viele, jedoch 

untereinander inkompatible 

Anwendungsprotokolle zur 

Verfügung, z.B. Ethernet/IP, 

EtherCAT, SERCOS, Profinet 

oder Powerlink. Die größten 

Marktanteile haben laut HMS 

derzeit EtherNet/IP, Profinet 

und EtherCAT. Viele Maschinen- 

und Anlagenbauer nutzen 

sie zur Steigerung der Performance 

und um den Prozesses für 

den Anwender benutzerfreundlicher 

zu gestalten – vor allem 

wenn es auf hohe Zuverlässigkeit 

und Ausfallsicherheit ankommt. 

Schnell und flexibel: 

EtherCAT 

Die bei weitem schnellste Technologie 

ist EtherCAT, zudem 

bietet sie eine außerordentliche 

Synchronisationsgenauigkeit 

im Nanosekunden-Bereich. Mit 

ihren kurzen Reaktionszeiten 

beschleunigt sie alle Applikationen 

mit Weiterschaltbedingungen. 

Da EtherCAT die CPU 

bei gleicher Zykluszeit um rund 

ein Drittel weniger beansprucht 

als andere Bussysteme, bildet 

sie die Basis für höhere Performance 

und Genauigkeit bei niedrigeren 

Kosten – und damit Steuerungs- 

und Regelungskonzepte, 

die mit herkömmlichen Feldbussystemen 

nicht realisierbar 

sind. Hierfür wird das Protokoll 

komplett in Hardware bearbeitet, 

unabhängig von Laufzeiten 

der Software-Implementierung. 

Der Datenaustausch folgt dem 

Master-Slave-Modell. Hinsichtlich 

der Topologie bietet Ether- 

CAT absolute Flexibilität: Es 

unterstützt die Linien-, Baumund 

Sterntopologie sowie jede 

Kombination daraus. Die Knotenzahl 

ist nahezu unbegrenzt. 

Damit macht EtherCAT die von 

den Feldbussen her bekannten 

Strukturen auch für Ethernet verfügbar. 

Das Protokoll eignet sich 

für den Einsatz in zeitkritischen 

Motion-Control-Anwendungen, 

beispielsweise in Verpackungsmaschinen, 

CNC-Maschinen, 

Robotik und Hydraulikregelungen. 

Die Entwicklung und Verbreitung 

der ursprünglich von 

Beckhoff entwickelten Technologie 

treibt weltweit die Ether- 

CAT Technology Group (ETG) 

voran. Die Gruppe hat das Con- 



(

HF-Technik 

HF-Leistungsverstärker werden durch intern 

abgeschlossene Oberwellen noch effizienter 

Dies ist eine Herausforderung, da die komplexen 

Modulationsschemata der neuen 

Mobilfunkstandards hohe Verhältnisse zwischen 

Spitzen- und Durchschnittsleistung 

(PAR; Peak-to-Average Power Ratio) aufweisen, 

die wiederum hohe durchschnittliche 

Wirkungsgrade der Sendeleistungsverstärker 

erfordern. Viele Leistungsverstärker-Architekturen 

weisen einen „Sweet Spot“ auf, an 

dem sie am effizientesten arbeiten. Außerhalb 

dieses Bereichs sind sie weit weniger 

effizient. Um hohe durchschnittliche Wirkungsgrade 

zu erzielen müssen also Leistungsverstärker-Architekturen 

bereitstehen, 

die unter den verschiedensten Betriebsbedingungen 

effizient arbeiten. 

Es gibt vielversprechende Ansätze zum Aufbau 

solcher Leistungsverstärker, die GaN- 

Transistoren in Doherty- und Outphasing- 

Architekturen verwenden. Eine noch höhere 

Effizienz lässt sich erzielen, wenn sich die 

Art, wie die höheren Harmonischen des 

übertragenen Signals abgeschlossen werden, 

wirksamer steuern lässt, ohne die Abmessungen 

oder Komplexität des Leistungsverstärker-Boards 

zu vergrößern. 

Bild 1: Vereinfachter Aufbau eines Doherty- 

Leistungsverstärkers 

Mobile Kommuni kationssysteme 

mit hoher Datenrate benötigen 

HF- Leistungsverstärker mit 

einer hohen Energieeffizienz, um 

die Netzwerk-Betriebskosten zu 

verringern. 

Bild 2: Vereinfachter Aufbau eines 

Outphasing-Leistungsverstärkers 

Unser Ansatz verwendet harmonisch angepasste 

GaN-Transistoren und eine quasilastunempfindliche 

(QLI; Quasi Load-Insensitive) 

Architektur, um den Wirkungsgrad 

eines Klasse-E-Verstärkers in einem Standard-HF-Gehäuse 

zu erzielen. Der Ansatz 

sorgt für einen hocheffizienten Betrieb - 

trotz der Art, wie Doherty- und Outphasing- 

Doherty-Leistungsverstärker(PA)-Architekturen 

ihre Lasten modulieren. 

Bild 1 zeigt eine vereinfachte Doherty-Leistungsverstärker-Architektur. 

Bild 2 beschreibt eine vereinfachte Outphasing-Leistungsverstärker-(PA-)Architektur. 

Abdul R Qureshi, Delft University 

of Technology, Ampleon und NED 

University of Engineering and 

Technology, Karachi. 

Mustafa Acar und Sergio Pires, Ampleon. 

Leo C N de Vreede, NED University of 

Engineering and Technology, Karachi, 

Pakistan 

Ampleon 

www.ampleon.com 

Bild 3: Der QLI-Klasse-E-Leistungsverstärker mit seiner endlichen DC-Einspeise- 

Induktivität L, Tiefpass-LC-Abschnitt (L1C1) und den zugehörigen Wellenformen 


HF-Technik 

QLI-Techniken für einen 

Doherty- Leistungsverstärker 

der Klasse E 

Unsere Load-Pull-Messungen der Leistung 

und Effizienz des Bauelements in seinem 

Gehäuse legen nahe, dass eine interne Phasenänderung 

des Signals um λ/4 auftritt. 

Diese Phasenänderung kann bei der Auslegung 

des Lastnetzwerkes des Doherty- 

Leistungsverstärkers berücksichtigt werden, 

so dass keine Kompensationsleitungen am 

Ausgang hinzugefügt werden müssen. Die 

Lastimpedanz, die an den Gehäuseleitungen 

erforderlich ist, ist ebenfalls hoch genug, 

damit der Doherty-Kombinierer direkt ohne 

ein zusätzliches Anpassungsnetzwerk angeschlossen 

werden kann. 

Bild 4: Prototyp eines Doherty-Leistungsverstärkers (a) und Mixed-Mode-Outphasing- 

Leistungsverstärkers (b) 

Effizientere Leistungsverstärker 

durch QLI-Techniken 

Wir verwenden eine Implementierung mit 

endlicher Induktivität eines Klasse-E-Verstärkers, 

um einen hohen Wirkungsgrad über 

eine einfache Schaltungsstruktur zu erzielen. 

Zahlreiche Betriebsmodi treten auf, wenn 

die Beziehung zwischen dem Lastnetzwerk 

und den Eingangsparametern als eine Funktion 

des Resonanzfaktors 

q = 1/ω√LC 

über L und C variiert (Bild 3). 

Bei q = 1,3 geht der Leistungsverstärker in 

einen Klasse-E-Betriebsmodus über, der 

den besten Wirkungsgrad über einen großen 

Bereich von Lastwiderständen bietet – wie 

es für Systeme erforderlich ist, die dynamische 

Lastmodulation nutzen. 

In HF-Standardgehäusen erlauben Größenund 

Kostenbeschränkungen nur einfache 

Anpassungsnetzwerke. Ein serieller Kondensator 

ist intern besonders schwierig zu 

implementieren. Daher haben wir eine funktionell 

identische transformierte Tiefpass- 

LC-Schaltung (L1C1) abgeleitet, die im 

unteren Bereich von Bild 3 dargestellt ist. 

Da die höheren Harmonischen innerhalb 

des Gehäuses angepasst sind, ist ein herkömmliches 

Load-Pull-System ausreichend, 

um die optimale Impedanz für maximalen 

Wirkungsgrad, maximale Ausgangsleistung 

und Back-Off (z.B. 6 dB) zu erzielen. Die 

gemessenen Daten zeigen, dass die maximale 

Ausgangsleistung und Effizienz auf 

der reellen Achse des Smith-Diagramms 

des Verstärkers ausgerichtet sind. Der Spitzenwirkungsgrad 

bleibt erhalten, während 

die Ausgangsleistung bei zunehmend realer 

Last abnimmt. Dies zeigt, dass die Impedanz 

der zweiten Harmonischen, die erforderlich 

ist, um während der Lastmodulation einen 

Spitzenwirkungsgrad zu erreichen, unbeeinflusst 

bleibt. Diese Eigenschaft ist äußerst 

nützlich, um den durchschnittlichen Wirkungsgrad 

von Doherty- und Outphasing- 

Leistungsverstärkern zu steigern. 

Die Tatsache, dass höhere Harmonische 

innerhalb des Gehäuses abgeschlossen 

sind, bedeutet, dass das Lastnetzwerk für 

den Doherty-Leistungsverstärker einfach 

und kompakt sein kann und keine höhere 

harmonische Anpassung erfordert. Darüber 

hinaus liegt am Hauptverstärker im Klasse- 

AB-Modus eine Vorspannung an, während 

der Spitzenverstärker im Klasse-C-Modus 

für Ruheströme vorgespannt ist, um einen 

gewöhnlichen Doherty-Betrieb sicherzustellen, 

so dass der Baustein bei hoher Belastung 

in einen Klasse-E-ähnlichen Betrieb 

übergeht. 

QLI-Techniken für ein 

Dual-Input-, Mixed-Mode- 

Outphasing- 

Leistungsverstärker design 

Das Mixed-Mode-Outphasing-Design zeigt 

Bild 4b. Chireix-Kompensation wurde in die 

beiden Zweige integriert, indem ihre elektrische 

Länge um ±Δ angepasst wurde, anstatt 

einen Shunt-basierten Blindleitwert mit 

hohem Platzverbrauch hinzuzufügen. Der 

Wert von Δ legt den erforderlichen Kompensationswinkel 

für den Phasenausgleich fest. 

Für einen Mixed-Mode-Outphasing-Betrieb 

wird eine Kombination aus Phasen- und 

Eingangsleistungssteuerung verwendet, um 

den maximalen Drain/PAE-Wirkungsgrad 

gegenüber dem Leistungsabfall zu erzielen. 

Bild 5: Statische Messung des Doherty-Leistungsverstärkers bei 25 V 

Das Ansteuerungsprofil zum Erreichen des 

besten Wirkungsgrads wird in einer Nachschlagetabelle 

gespeichert. Dies bedeutet, 

dass der Outphasing-Leistungsverstärker 

einen starken Wirkungsgrad-/Verstärkungs- 

Roll-Off bei größeren Outphasing-Winkeln 

vermeiden kann und so seinen hohen Line- 

Up-Wirkungsgrad beibehält. 


HF-Technik 

Bild 6: Dynamische Messung eines Doherty-Leistungsverstärkers mit Einträger-WCDMA bei 2,14 GHz und 7 dB PAR, nach digitaler 

Vorverzerrung 

QLI-Leistungsverstärker in der 

Praxis 

Wir haben diese beiden Leistungsverstärker-Architekturen 

mit einem Messaufbau 

mit zwei Eingängen getestet, der sowohl die 

Eingangsphase als auch die Amplitude des 

Signals mit einem Sweep versehen kann. 

Die Bauteile wurden nicht in eine hohe 

Kompression gezwungen, um eine Überhitzung 

beim Betrieb mit kontinuierlichen 

Signalen zu vermeiden. Die Spitzenleistung 

bei modulierten Signalen ist dabei um mindestens 

1 dB höher als die statisch gemessene 

Ausgangsleistung. 

Für die Linearisierung wurde ein vektorgeschalteter, 

allgemeiner Speicherpolynom- 

Ansatz verwendet. Eine optimierte digitale 

Vorverzerrung sollte eine noch bessere 

Linearisierung ermöglichen. 

Die Continuous-Wave-Messungen des 

Doherty-Leistungsverstärkers in Bild 5 

zeigen, dass bei 2,14 GHz die Spitzenausgangsleistung 

46,2 dBm mit einem Wirkungsgrad 

von 68,79% erreicht wird, die bei 

6 dB Back-Off auf über 58% gehalten wird. 

Bild 5 zeigt auch die Verstärkungsantwort. 

Der Doherty-Leistungsverstärker wurde 

auch mit einem Einträger-WCDMA-Signal 

mit 7 dB PAR getestet. Der Test zeigte, dass 

der Doherty-Leistungsverstärker nach der 

Linearisierung einen durchschnittlichen 

Wirkungsgrad von 58,3% und eine durchschnittliche 

Ausgangsleistung von 40,41 

dBm aufweist. Das Leistungsspektrum des 

Doherty-Leistungsverstärkers nach der Linearisierung 

ist in Bild 6 dargestellt. 

Der gemessene Wirkungsgrad gegenüber 

der Ausgangsleistungsantwort eines Mixed- 

Mode-Outphasing-Leistungsverstärkers mit 

zwei Eingängen unter Verwendung des oben 

beschriebenen integrierten QLI-Klasse-E- 

Ansatzes ist in Bild 6 dargestellt. Der Zweig 

PA1 ist in Klasse-AB vorgespannt, während 

PA2 in Deep-Klasse-AB vorgespannt ist, um 

den Back-Off-Wirkungsgrad im Vergleich 

zu Klasse-AB-/Klasse-AB-Biasing um 3% 

zu verbessern. Die Farbpunkte zeigen den 

2D-Sweep von Eingangsleistung und Phase. 

Die statischen Messergebnisse zeigen eine 

Spitzenausgangsleistung von 49 dBm mit 

einem Wirkungsgrad von 77%, der jenseits 

von 60 dB über 6 dB Back-Off beibehalten 

wird. Die endgültige optimale Antwort, 

die durch das Verbinden aller Punkte mit 

hohem Wirkungsgrad erreicht wird, zeigt 

eine Effizienz von mehr als 50% über einen 

9dB-Back-Off-Bereich mit einer guten Verstärkung 

(Bild 7). 

Der Mixed-Mode-Outphasing-Leistungsverstärker 

wurde auch mit einem Einträger-WCDMA-Signal 

mit 7 dB PAR getestet. 

Das Messergebnis zeigt, dass der 

durchschnittliche Wirkungsgrad dieses 

Leistungsverstärkers 66,6% beträgt – mit 

einer durchschnittlichen Ausgangsleistung 

von 42,68 dBm nach der Linearisierung. 

Das Spektrum nach der Linearisierung ist 

in Bild 7 dargestellt. 

Fazit 

Dieser Beitrag zeigt, dass es möglich ist, 

hocheffiziente, lastmodulationsbasierte 

Leistungsverstärker zu entwickeln, indem 

höhere Harmonische innerhalb des HF- 

Gehäuses abgeschlossen werden. Dieser 

Ansatz bedeutet auch, dass die kombinierten 

Netzwerke einfach und kompakt 

sein können. ◄ 

Bild 7: Statische Messung eines Mixed-Mode-Outphasing-Leistungsverstärkers im 

Vergleich zur Ausgangsleistung bei 28 V mit Wirkungsgrad (a) und Verstärkung (b) 


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DISTRIBUTORS 

2/16/18 2:25 PM

Antennen 

Hochleistungs-4G/LTE-Diversity-Antennen für 

60-mm-Platinen 

Links die Inversa-Antennen links/rechts; rechts die Integra-Antennen links/rechts 

Antenova, Ltd. stellte auf der 

Messe Embedded World ein 

neues Paar Hochleistungs-4G/ 

LTE-Antennen vor: Integra und 

Inversa, die sich beide für kleine 

Platinen von nur 60 mm eignen. 

Die beiden Antennen können 

auch bei 3G/- und MIMO- 

Die Diversity-Antennen 

Integra und Inversa verfügen 

über Strahlschwenkung zum 

Hochleistungsangebot in den 

4G/LTE- und 3G-Bändern 

Anwendungen eingesetzt werden. 

Die Integra-Antenne ist 

für europäische und asiatische 

Märkte bestimmt, während die 

Inversa eigens für den USA- 

Markt entwickelt wurde. 

Sowohl Integra als auch Inversa 

sind in Links- und Rechtsversionen 

erhältlich und werden in 

der Ecke montiert, damit auf 

der Platine Platz gespart wird. 

Sie können für MIMO einzeln 

oder paarweise verwendet werden. 

Beide verfügen über Strahlschwenkung 

zur Gewährleistung 

guter Isolierung und Kreuzkorrelation 

und zum Erreichen hoher 

Leistung. 

Integra hat Abmessungen 

von 23 x 8 x 3,3 mm und 

deckt die Bereiche 791...960, 

1710...2170, 2300...2400 und 

2500...2600 MHz ab, die in 

Europa und Asien verwendet 

werden. Inversa misst 28 x 8 

x 3,3 mm und deckt die USA- 

Bänder 698...798, 824...960, 

1710...2170, 2300...2400 und 

2500...2690 MHz ab. Antenova 

entwickelte diese Antennen zum 

Einsatz in kleinen Trackergeräten, 

OBD und anderen vergleichbaren 

Geräten mit begrenztem 

Platz. 

■ Antenova, Ltd. 

www.antenova-m2m.com 

Kompaktantenne bietet Gewinn für GNSS-Signale an problematischen Standorten 

Antenova, Ltd. stellte auf Embedded World 

eine neue Kompaktantenne vor, die aktive 

All-in-One-GNSS-Antenne M20047-1. 

Damit wird dem vorhandenen Sortiment 

an Positionierungsantennen und -modulen 

eine weitere Option hinzugefügt. Die 

M20047-1 wird im 1559...1609-MHz- 

Band betrieben und bietet Designern eine 

nützliche Platz sparende Option für kleine 

Tracking-Geräte. 

Zu ihren wesentlichen Merkmalen gehören 

die aktiven Komponenten, der integrierte 

rauscharme Verstärker (LNA) und 

Filter, die das Signal zum GNSS-Rechner 

in Umgebungen mit beschränkter Sichtverbindung 

auf den Himmel und problematischer 

Sichtlinie zum Horizont verstärken. 

Da LNA und Filterung bereits in 

der Antenne integriert sind, müssen diese 

nicht hinzugefügt werden, was zu Platzeinsparungen 

auf der Platine führt. 

Die M20047-1 ist eine robuste FR4-Flachantenne 

mit geringen Abmessungen 

von 7 x 7 x 1,1 mm, was sie ideal zur 

Verwendung in kleinen Trackinggeräten 

macht. Sie eignet sich zum Tracking aller 

Arten von bewegten Objekten, Telematiksystemen 

und tragbaren Sportgeräten. 

Die M20047-1 Antenne trägt den Namen 

„Active Sinica“ und stellt eine Alternative 

zur bestehenden „Sinica“-Antenne 

von Antenova SR4G008 dar, die auf dem 

Markt für zuverlässige Positionierungsanwendungen 

angeboten wird. Die Antennen 

von Antenova wurden eigens für einfache 

Integration entwickelt, das Unternehmen 

bietet Kunden aber auch einen kompletten 

technischen Service zur Unterstützung bei 

allen Aspekten des Testens, Einstellens und 

der Integration der Antennen. 

■ Antenova, Ltd. 

www.antenova-m2m.com 


Grundlagen 

Verstehen und richtig interpretieren: 

Bandbreite-Angaben bei schnellen 

Operationsverstärkern (Teil 2) 

Bild 12: Mögliche PSpice-Testschaltung zur Ermittlung der Slew 

Rate [1] 

Unter Bandbreite versteht man 

im Allgemeinen den Übertragungsbereich, 

in welchem das 

Signal gegenüber dem Maximalwert 

um 3 dB gedämpft wird. 

Bei Operationsverstärkern (und 

Bild 14: Zusammenhang zwischen Slew Rate und Großsignal- 

Bandbreite mit der Spitzenspannung als Parameter [10] 

Bild 13: Zum Test der Slew Rate mittels Pulsgenerator gehören 

Verzögerung (Delay), Anstiegs- und Überschwing-/Klingel-Zeiten 

(Slew and Ring Times). Die Slew Rate wird typisch innerhalb des 

eingezeichneten Bereichs von 2/3 der Slew Time gemessen 

Verstärkern allgemein) ist es mit 

dieser Definition aber noch nicht 

getan. Zwar gibt es hier im Prinzip 

keine untere -3-dB-Grenzfrequenz, 

doch sind Nebenbedingungen 

zu beachten, die zu verschiedenen 

Bandbreite-Angaben 

führen. Vernachlässigt man die 

Nebenbedingungen, kann man 

die Bandbreite-Angaben nicht 

richtig interpretieren. 

Grundsätzlich unterscheiden 

muss man zwischen Klein signalund 

Großsignal-Bandbreite, die 

durch die Anstiegsgeschwindigkeit 

der Ausgangsspannung 

(Slew Rate) des Op Amps 

bestimmt wird. 

Slew Rate und 

Bandbreite 

Die Slew Rate kennzeichnet 

die maximal mögliche zeitliche 

Spannungsänderung (Steilheit) 

der Spannung am Operationsverstärkerausgang. 

Die Slew Rate 

wird in V/µs angegeben und liegt 

bei Highspeed-Operationsverstärkern 

zwischen 50 V/µs und 

5000 V/µs. 

Während das Verstärkungs- 

Bandbreite-Produkt bei kleinen 

Signalamplituden die obere 

Grenzfrequenz bestimmt, wird 

das Signal bei größeren Amplituden 

zusätzlich durch die Slew 

Rate begrenzt. Insbesondere bei 

Signalen mit sehr steile Flanken 

(wie Rechtecksignalen) ist die 

Slew Rate oft das wichtigere 

Auswahlkriterium. 

Die Slew Rate wird für gewöhnlich 

durch das Verhältnis von 

Tail-Strom und Kompensationskapazität 

festgelegt. Da stets die 

Beziehung 

I dt = C dU 

bekannt ist, lässt sich für eine 

Simulation beispielsweise einfach 

die Slew-Rate-Testschaltung 

nach Bild 12 benutzen. [9] informiert 

umfassend zur Slew-Rate- 

Verifizierung auf dem Labortisch 

mit einem Pulsgenerator. Bild 

13 informiert zur Auswertung 

des One-Shoot-Oszillogramms. 

Die Großsignal-Bandbreite B 

lässt sich bei gegebener Slew 

Rate (SR) und bekanntem 

Wert der Spitze-Spitze-Sinus- 

Ausgangsspannung U a SS leicht 

berechnen: 

B = 0,16 x SR/U a SS 

Man spricht von Full Power 

Bandwidth (FPBW), Large 

Signal Bandwidth oder Large 

Signal Response [10]. Eigent- 


Grundlagen 

Bild 15: Großsignal-Frequenzverhalten des OPA837 in 

nichtinvertierender Grundschaltung [5] 

Bild 16: Großsignal-Frequenzverhalten des OPA837 in 

invertierender Grundschaltung [5] 

lich handelt es sich um eine 

maximale Frequenz. Bis zu 

dieser bleibt das Signal völlig 

unverzerrt. 

Bild 14 zeigt den Zusammenhang 

zwischen SR und B mit 

der Spitzenspannung als Parameter. 

Demnach gibt es zwei 

Bereiche, eine Area für kleine 

Signale und eine von der Slew 

Rate bestimmte Area. 

von der Grundschaltung in der 

Literatur ist dem Autor nicht 

bekannt. Dabei scheint hier 

eine ebensolche Abhängigkeit 

zu bestehen wie bei der Kleinsignal-Bandbreite, 

wie die Bilder 

15 und 16 vermuten lassen. 

Obige Formeln und etwa der 

Netz-Rechner [11] gelten also 

nur für die nichtinvertierende 

Grundschaltung. 

Ähnlich wie die Kleinsignal- 

Bandbreite ist auch die Slew 

Rate und somit die Großsignal- 

Bandbreite von verschiedenen 

Faktoren abhängig: 

• Betriebsspannung 

• Lastkapazität 

• Umgebungstemperatur 

• Werte der Gegenkopplungswiderstände 

• Grundschaltung 

• Eingangspegel 

Dass diese Einflüsse beträchtlich 

sein können, illustrieren Bild 18, 

19 und 20. 

FS 

Die Großsignal-Bandbreite 

in der Praxis 

Ein Hinweis auf die Abhängigkeit 

der Großsignal-Bandbreite 

Zur FPBW des MCP601, eines 

CMOS-Operationsverstärkers, 

informiert Bild 17. Dieser Verlauf 

ist im Prinzip exemplarisch. 

Bild 17: Aussteuerbarkeit des MCP601 über der Frequenz [13] 

Bild 18: Abhängigkeit der Slew Rate des LT 1363 von der 

Betriebsspannung 


Grundlagen 


Temperatur 

Quellen: 

[9] Linear Technology Application Note 94, AN94-1 May 2003, 

Slew Rate Verification for Wideband Amplifiers, The Taming of 

the Slew by Jim Williams 

[10] National Semiconductor Linear Brief 19, Predicting Op Amp 

Slew Rate Limited Response, August 1972 


Eingangsspannung 

[11] www.electronicdeveloper.de/OpAmpBandbreiteSRV.aspx 

[12] Microchip Technology AN723, Operational Amplifier AC 

Specifications and Applications by Bonnie C. Baker 

[13] Linear Technology Datenblatt 70 MHz, 1000 Vµs Op Amp 

LT 1363 

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. 


• 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 

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a Knowles Precision Devices brand 

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TM 

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Elektromechanik 

Kundenspezifische Kabel für anspruchsvolle Anwendungen 

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. 

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. Die 

TRUflex Serie umfasst die High- 

Power Kabelkonfektionen. 

Hohe Leistung 

dämpfungsarm 

Hier wird am Beispiel EMV- 

Anwendungen hohe Leistung 

dämpfungsarm bei hohen Frequenzen 

übertragen. Besonders 

ist dabei die große Auswahl an 

Anschlüssen und Kabelkombinationen 

zu bemerken. Neben 

Wenn Standardkabel nicht ihren 

Spezifikationen entsprechen, 

lassen Kunden TRU die perfekte 

HF-Verbindungslösung 

für ihre Anwendung entwerfen. 

TRU Corporation ist ein Teil der 

Winchester Electronics Group. 

Für weitere Informationen steht 

das Team der EMCO Elektronik 

zur Verfügung. 

■ EMCO Elektronik GmbH 

info@emco-elektronik.de 

www.emco-elektronik.de 

Evolution zu 5G 

Let’s communicate 

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● Kundenspezifische Versionen erhältlich 

Tiefpass/Hochpass-Filter 

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● 30 dB - 40 dB Dämpfung über 2 Harmonische 

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Leistungsteiler 

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6 GHz - 18 GHz 

● Minimale Einfügedämpfung von 0,5 dB 

oder geringer 

● Bewältigt bis zu 5 W Leistung 

● SMT- und Chip & Wire-Optionen 

● Kleine Gehäuse durch Dielektrika hoher 

Permittivität 

Koppler 

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Software 

Analyse-Firmware für 

5G New Radio 

Rohde & Schwarz 

ebnet den Weg zum 

Testen von 3GPP 

5G New Radio (NR) 

Signals. Entwickler von 

5G-Funktechnologien 

können nun erstmals 

5G-Basisstationen 

und zugehörige 

Komponenten wie 

Leistungsverstärker 

validieren. 


GmbH & Co. KG 

www.rohde-schwarz.com 

Als erstes Unternehmen in der 

Messtechnikindustrie stellt 

Rohde & Schwarz eine Firmwareoption 

zur 5G New Radio 

(NR) Downlink-Signalanalyse 

vor. Die Option kommt auf dem 

R&S FSW Signal- und Spektrumanalysator 

zum Einsatz 

und ermöglicht die Verifizierung 

von Basisstationssignalen sowie 

Komponententests an 5G-Leistungsverstärkern. 

Im Rahmen eines Programms für 

Erstanwender (Early Adopters 

Program) stellt Rohde & 

Schwarz die Firmwareoption auf 

Kundenwunsch bereits vor dem 

offiziellen Launch zur Verfügung, 

um die Industrie dabei zu 

unterstützen, ihre neuen 5G-Produkte 

zügig auf den Markt zu 

bringen. 

Diese erste, dedizierte Firmwareoption 

für 5G NR unterstützt 

Sub-6-GHz- und Millimeterwellen-Signale 

mit unterschiedlichen 

Unterträgerabständen und 

Trägerbandbreiten. Ist die Option 

auf dem R&S FSW installiert, 

können Entwickler bereits jetzt 

nach dem 3GPP-Standard messen 

und Validierungstests an 

5G-Basisstationen durchführen, 

die mit universeller, marktüblicher 

Signalanalyse-Software 

nicht möglich sind. Die 

Lösung bietet eine leistungsfähige 

Benutzerschnittstelle für 

beschleunigte 5G-Messungen. 

Die neue 5G-Firmwareoption 

für den R&S FSW unterstützt 

die Analyse sämtlicher Bandbreitenanteile 

und vereinfacht 

damit die Demodulation von 

5G-NR-Signalen mit mehreren 

unterschiedlichen Unterträgerabständen. 

◄ 

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SIGNALVERTEILER VON NOVOTRONIK: 

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Wir von novotronik haben eine ganz klare 

Leidenschaft: das Teilen von Signalen. 

Wir bieten unseren Anwendern bereits seit 1994 

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Software 

Erster vollautomatischer Test von IEEE- 

802.11ax-Endgeräten 

Anritsu hat die Veröffentlichung 

von drei 

neuen Softwarepaketen 

zur Erweiterung vom 

Universal Wireless Test 

Set MT8870A unterstützten 

Messstandards 

angekündigt, wodurch 

eine rasche und vollautomatische 

Testdurchführung 

gemäß den 

IEEE-802.11ax-Testspezifikationen 

möglich ist. 

Bei den neuen Paketen handelt es 

sich um das WLAN 802.11ax Tx 

Measurement MX887033A und 

das WLAN 802.11ax Waveform 

Files MV887033A zur Evaluierung 

von IEEE-802.11ax-Endgeräten, 

gemeinsam mit einem 

vollautomatischen Messprogramm. 

Die Installation dieser 

Pakete im MT8870A bietet das 

weltweit erste schlüsselfertige 

System für die Serienprüfung 

von IEEE-802.11ax-konformen 

Endgeräten mit dem weltweit 

schnellsten vollautomatischen 

Test von HF-TRx-Merkmalen 

für bis zu 16 Endgeräte gleichzeitig. 

Das vollautomatische 

Messprogramm macht die Entwicklung 

von kundenspezifischen 

Steuerungsprogrammen 

überflüssig, was zu einer Erhöhung 

der Produktivität und zur 

Kostensenkung beiträgt. 

Der IEEE 802.11ax ist ein 

WLAN-Standard der nächsten 

Generation, der entwickelt 

wurde, um den durchschnittlichen 

Datendurchsatz an Standorten 

mit hoher Client-Gerätedichte, 

wie Büros, Sportstadien, 

Bahnhöfen usw. zu verbessern. 

Der Standard wird derzeit von 

der IEEE 802.11ax Task Group 

(TG) überprüft und soll 2019 als 

internationaler Standard veröffentlicht 

werden. 

Da die wichtigsten Märkte für 

den IEEE-801.11ax-Standard- 

Mobilfunkendgeräte sind, wird 

erwartet, dass er durch Smartphones, 

Tablets, Audio-/Videoaufzeichnungsgeräten 

und vom 

Automobilbereich übernommen 

und weiterverbreitet wird. 

Da jedoch diese Produkte außer 

WLAN auch Mobilfunkstandards 

unterstützen, ist ein effektives 

Testen sowohl der WLANals 

auch der Mobilfunkfunktionen 

ein zentrales Thema für 

die Gerätehersteller. 

Anritsu bietet sein Universal 

Wireless Test Set MT8870A 

bereits als automatische Testlösung 

für Fertigungslinien von 

Mobilfunk-Endgeräten an, die 

die WLAN-Messstandards IEEE 

802.11a/b/g/n/ac/p unterstützen. 

Durch das Hinzufügen dieser 

neuen Unterstützung für IEEE 

802.11ax spielt Anritsu eine 

Schlüsselrolle bei der Bereitstellung 

einer effizienten Messlösung 

für alle WLAN-Standards. 

Das Universal Test Set MT8870A 

ist für Messungen an Fertigungslinien 

für verschiedene Mobilfunkgeräte 

und -module vorgesehen. 

Im Hauptrahmen sind 

vier leistungsstarke Testgeräte 

installiert, die jeweils das vollkommen 

unabhängige, parallele 

und gleichzeitige Messen von 

bis zu vier Mobilfunkgeräten 

ermöglichen. 

■ Anritsu, Corp. 

www.anritsu.com 

LabVIEW NXG bietet neue Schlüsselfunktionen für automatisiertes Messen 

National Instruments stellte eine neue Version 

von LabVIEW NXG vor, der nächsten 

Generation seiner Systemdesign-Software 

LabVIEW. LabVIEW NXG ermöglicht 

jetzt ein noch effizienteres Testen dank der 

schnellen Konfiguration von Messgeräten, 

der individuellen Anpassung von Testparametern 

an die Gerätespezifikationen und 

der einfachen Anzeige von Ergebnissen 

über jeden Webbrowser auf jedem Gerät. 

Die neue Version von LabVIEW NXG bietet 

sowohl neue Schlüsselfunktionen als 

auch bewährte LabVIEW-Eigenschaften, 

insbesondere für die Entwicklung, Bereitstellung 

und Verwaltung automatisierter 

Mess- und Prüfsysteme. Dazu gehören u.a. 

das neu eingeführte WebVI, mit dem sich 

webbasierte Benutzeroberflächen für alle 

Geräte – von PCs über Tablets bis hin zu 

Smartphones – ohne Plugins oder Installationsprogramme 

erstellen lassen. Darüber 

hinaus ermöglicht der neue System- 

Designer eine schnellere Hardwarekonfiguration 

durch das automatische Erkennen 

angeschlossener Hardware, die Anzeige 

installierter Treiber und die direkte Verknüpfung 

mit verfügbaren Messgerätetreibern 

von NI und Drittanbietern, sofern 

diese noch nicht installiert sind. 

Auch die Hardwareunterstützung wurde 

mit dem aktuellen Release auf tausende 

Stand-alone-Messgeräte sowie die leistungsstarke, 

modulare PXI-Messgeräteplattform 

von NI erweitert. Zudem ermöglicht 

LabVIEW NXG jetzt objektorientierte 

Programmierung und kann mit der führenden 

Testmanagement-Software TestStand 

integriert werden. 

Einige Funktionen von LabVIEW NXG, 

wie z.B. das WebVI, lassen sich mit bestehenden 

LabVIEW-Anwendungen nutzen, 

ohne dass die Software umfassend modifiziert 

werden muss. Für die Wiederverwendung 

von Prüfcode, einschließlich in 

LabVIEW NXG oder LabVIEW geschriebenem 

Code, steht ein neuer Paketmanager 

zur Verfügung, der mit Industriestandard- 

Paketformaten kompatibel ist. 

■ National Instruments Germany GmbH 

www.ni.com 


Bauelemente 

Aktiver Low-Power-Mischer für 30 MHz bis 7 GHz 

Analog Devices kündigte den 

LTC5562 an, einen aktiven Doppelgegentakt-Hochleistungsmischer 

(„double balanced“) 

mit geringem Leistungsbedarf, 

der 50 Ohm analog über einen 

Frequenzbereich von 30 MHz bis 

7 GHz abstimmt ist. Dieser vielseitige 

Mischer kann mit einem 

sehr guten Wandelungsgewinn 

von 2 dB in Applikationen eingesetzt 

werden, die Frequenzen 

hoch- als auch abwärtswandeln. 

Der Baustein benötigt nur eine 

3,3-V-Versorgung und zieht 

nominal 40 mA Betriebsstrom. 

Ist ein noch geringerer Leistungsbedarf 

nötig, kann der 

Mischer so konfiguriert werden, 

dass er mit nur mehr 15 mA 

arbeitet und damit eine große 

Palette an portablen und transportablen 

HF-Applikationen 

unterstützt. Darüber hinaus bietet 

er einen großen Dynamikbereich: 

20 dBm OIP3 bei einer 

Frequenz von 3,6 GHz. 

Die Kombination aus geringem 

Leistungsbedarf, breitbandigem 

Betrieb und robustem Dynamikbereich 

des LTC5562 eignet sich 

ideal für eine Vielzahl von mobilen 

Anwendungen wie tragbare 

Test- und Messgeräte, portable 

Modems, breitbandige Zugangspunkte, 

kleine Funkzellen, Funk 

in lizenzfreien Bänder, Fernsteuerungen, 

Rundfunk und UAV/ 

Drohnen-Funkanlagen. 

Der LTC5562 wird im 10-Pin- 

QFN-Gehäuse aus Kunststoff 

mit 2 x 2 mm Kantenlänge angeboten. 

Der Baustein ist für einen 

Betrieb mit einer Gehäusetemperatur 

zwischen -40 und +105 

°C ausgelegt. Ein „Enable-Pin“ 

ermöglicht einem externen Controller, 

den Mischer für weitere 

Leistungseinsparungen abzuschalten. 

Ist das Bauteil deaktiviert, 

braucht es typisch nur 

noch 10 µA. Muster und Produktionsmengen 

sind ab sofort 

erhältlich. 

Funktionen im 

Überblick 

• angepasste Eingangsfrequenz 

von 30 MHz bis 

7 GHz 

• angepasste LO-Frequenz 

von LF bis 9 GHz 

• differentielle IF von DC bis 

7 GHz 

• Auf- oder Abwärtskonvertierung 

• Ausgangs-IP3 von 20 

(17) dBm bei 3,6 (5,8) GHz 

• LO-Treiberpegel -1 dBm 

• LO-HF-Leakage -30 dBm 

bei 5,8 GHz 

• Wandlungsgewinn 2 dB bei 

5,8 GHz 

■ Analog Devices 

www.analog.com 


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. 


oder bestellen Sie über info@beam-verlag.de 


Bauelemente 

Frequenzverdoppler 

liefert 12,4 bis 40 GHz 

Mini-Circuits’ CY2-44+ ist ein 

MMIC-Frequenzverdoppler auf 

Basis einer GaAs-HBT-Technologie. 

Eingangsfrequenzen zwischen 

6,2 und 20 GHz mit Leistungspegeln 

von 12 bis 18 dBm 

werden verdoppelt bei einer 

typischen Umsetzungsdämpfung 

von 14 dB. Der Surface-Mount- 

Verdoppler unterdrückt die 

Grundfrequenz typisch mit 26 

dB und die dritte Harmonische 

mit typisch 34 dB. Das RoHSkonforme 

Bauteil misst nur 3 

× 3 × 0,89 mm und kommt mit 

einem 12-Lead-MCLP-Gehäuse. 

Es ist einsetzbar für Breitbandund 

Schmalband-Applikationen 

einschließlich 5G-Systeme. Es 

ist vorgesehen für Arbeitstemperaturen 

von -40 bis +85 ºC. 

USB-Sensor verwandelt 

PCs in 8-GHz- 

Leistungsmesser 

Mini-Circuits’ PWR-8P-RC ist 

ein smarter USB-Leistungssensorkopf, 

mit dem sich jeder Personal 

Computer in einen breitbandigen 

Leistungsmesser für 

Spitzen- und Durchschnittswerte 

(Peak und Average) von CWund 

pulsmodulierten Signalen 

verwandeln lässt. Sein Eingangsdynamikbereich 

beträgt 80 dB 

(-60 bis +20 dBm), sein Eingangsfrequenzbereich 

ist 10 bis 

8000 MHz. Die Leistungsmessung 

gelingt korrekt bis zu Pulsbreiten 

herab auf 5 µs. Die Messungenauigkeit 

bei Raumtemperatur 

wird mit typisch ±0,1 dB 

bei allen Leistungspegeln angegeben. 

Im schlechtesten anzunehmenden 

Temperaturfall 

(Worst-Case Room Temperature) 

ist die Messtoleranz nicht 

schlechter als ±0,4 dB. Dieser 

Power-Sensor ist mit einem 6,8 

Fuß langen USB-Kabel ausgestattet, 

dazu gibt es einen 

Female-N-zu-Male-SMA-Adapter. 

Eine einfach nutzbare Messsoftware 

kann von der Mini-Circuits-Webseite 

heruntergeladen 

werden (mit MS-Windows- und 

Linux-Arbeitsumgebung). Es 

gibt ein grafisches User Interface. 

Diverse Zusatzteile stehen 

optional zur Verfügung. 

Weitere technische Daten 

• Einsatztemperaturbereich 

0...50 °C 

• SWR typ. 1,16, max. 1,25 

• Gleichspannung am Eingang 

max. 25 V 

• Trigger in max. 0,3 bis +5,5 V 

• CW Power max. 26 dBm 

SP4T-Schalter lässt 

sich über USB oder I2C 

steuern 

Von Mini-Circuits kommt mit 

dem U2C-1SP4T-63H ein elektronischer 

Lowcost-Schalter 

für Signale von 2 MHz bis 6 

GHz. Er ist nichtüberbrückend 

(absorptive) als Single- 

Pole-Four-Throw-Typ (SP4T) 

ausgeführt, also als Vierfach- 

Umschalter. Angesteuert wird 

er über USB oder I2C. Die 

typische Einfügedämpfung wird 

mit 2,3 dB (2 ...700 MHz), 3 

dB (700...2500 MHz), 3,8 dB 

(2,5...5 GHz) bzw. 4,2 dB (5...6 

GHz) angegeben. Der Schalter 

weist eine typische Isolation 

zwischen den vier gleichen Ports 

von 105 dB (2...105 MHz) 90 dB 

(2,5 GHz) und mindestens 62 

dB über den vollen Einsatzfrequenzbereich 

auf. Das SWR ist 

typisch 1,4 an allen Ports unter 

allen Bedingungen und bei allen 

Frequenzen. Die typische Eingangsleistung 

für 1 dB Kompression 

ist 35 dBm, während 

der typische Interceptpunkt 

dritter Ordnung (IP3) 55 dBm 

beträgt. Diese Schalter arbeiten 

normalerweise an einfachen 

5 V und weisen eine typische 

Umschaltzeit von 250 ns auf. 

Die RoHS-konformen Halbleiterbauelemente 

kommen in 

einem robusten Metallgehäuse 

mit den Abmessungen 3,75 × 2,5 

× 0,6 inches. Dieses ist mit fünf 

SMA-Anschlüssen ausgestattet. 

Einfach nutzbare Software zur 

Steuerung ist erhältlich für Linux 

und Windows (freier Download 

vom der Mini-Circuits Website). 



0...50 °C 

• Lagertemperaturbereich 

-20 bis +60 °C 

• unverzerrte Eingangsleistung 

max. 30 dBm 

• Betriebsspannung 

4,75...5,25 V, max. 6 V 

• Stromaufnahme typ. 30 mA, 

max. 50 mA 

• Spannung an D-Sub-Ports 

max. 3,6 V 

• Gleichspannung an HF- 

Ports max. 15 V 

Richtkoppler mit 

stabilen Daten für 4 bis 

20 GHz 

Mini-Circuits’ neues Bauteil 

EDC21-24+ ist ein einfacher 

Richtkoppler, basierend auf einer 

GaAs-MMIC-Technologie. Der 

Einsatzfrequenzbereich ist 4 bis 

20 GHz. Der Richkoppler ist in 

einem 24-Lead-MCLP-Surface- 

Mount-Gehäuse untergebracht. 

Dieses beansprucht lediglich 4 × 

4 mm Fläche. Der Richtkoppler 

weist eine Coupling Flatness von 

maximal ±2 dB in seinem großen 

Einsatzfrequenzbereich auf. Er 

verursacht in der Mainline einen 

Verlust von typisch 0,7 dB. Dieser 

RoHS-konforme 50-Ohm- 

Richtkoppler ist gut geeignet für 

auf Satelliten oder terrestrischen 

Strecken basierende Kommunikationssysteme 

und Test-Applikationen. 

Die typische Richtschärfe 

wird mit 21 dB von 4 

bis 8 GHz, mit 19 dB von 8 bis 

10 GHz, mit 16 dB von 10 bis 

15 GHz und mit 14 B von 15 bis 

20 GHz angegeben. 



-40 bis +85 ºC 


-65 bis +150 °C 

• SWR typ. 1,15 

• CW-Eingangsleistung 

max. 29,5 dBm 

• Koppelfaktor 4...8 GHz 

typ. 22 dB 

• Koppelfaktor 15...20 GHz 

typ. 21 dB 

Leistungsverstärker für 

20 bis 2700 MHz 

Von Mini-Circuits’ kommt 

mit dem HPA-25W-272+ ein 

im Regal montierbarer High- 

Power-Verstärker, der typisch 

25 W Sättigungs-Ausgangsleistung 

im Frequenzbereich von 

20 bis 2700 MHz liefern kann. 

Der 50-Ohm-Verstärker ist mit 

einem robusten 3U-Gehäuse mit 

koaxialen N-Buchsen ausgestattet. 

Eingebaut sind eine Schutzschaltung 

gegen Übertemperatur 

und eine AC-Versorgungsschaltung 

für 85 bis 264 V Netzspannung. 

Die Verstärkung wird mit 

typisch 50 dB im gesamten Einsatzfrequenzbereich 

bei ±1,5 dB 

typischer Flatness angegeben. 

Dieser Verstärker eignet sich 

z.B. gut für EMI- und Komponenten-Zuverlässigkeits-Tests. 

Das typische Eingangs-SWR 

ist 1,3, das typische Ausgangs- 

SWR 2,5. 



0...50 °C 


-20 bis +70 °C 

• Eingangsleistung max. 5 dBm 

• Abmessungen 513 x 480 x 

88 mm 

• Verstärkung min. 44 dB, 

max. 56 dB 

• Ausgangsleistung für 1 dB 

Kompression typ. 38 dBm 

• Leistungsaufnahme 

typ. 531 W 


Bauelemente 

Surface-Mount- 

Leistungsteiler für 6 bis 

15 GHz 

Mini-Circuits’ SEPS-8-153+ 

ist ein Surface-Mount-Achtfach-Powersplitter/-Combiner 

für Signale mit Frequenzen 

zwischen 6 und 15 GHz. Dieser 

50-Ohm-Splitter/Combiner 

fällt durch eine hohe typische 

Isolation zwischen den Ports 

von 25 dB und eine geringe Einfügedämpfung 

(über den theoretisch 

unvermeidbaren 9 dB) 

von typisch 0,9 dB (6...9 GHz), 

1,6 dB (9...12.5 GHz) und 3,5 

dB (12,5...15 GHz) auf. Dieser 

Leistungsteiler eignet sich 

gut für Applikationen in den 

Bereichen drahtlose Kommunikation, 

Radar und Test/Messung. 

Der RoHS-konforme 

Powersplitter/-Combiner verarbeitet 

HF-Leistungen bis 4 W als 

Splitter. Er misst 0,63 × 0,65 × 

0,02 inches und ist für Einsatztemperaturen 

zwischen -40 und 

+85 ºC vorgesehen. 



-55 bis +100 °C 

• Verlustleistung max. 875 mW 

• DC max. 560 mA (70 mA 

pro Port) 

• Amplituden-Unbalance 

6...9 GHz typ. 0,2 dB, max. 

0,8 dB 

• Amplituden-Unbalance 

12,5...15 GHz typ. 1,1 dB, 

max. 1,9 dB 

■ Mini-Circuits 

www.minicircuits.com 

Ausgangsspannung von 

DC/DC-Reglern über serielles 

PMBus-Interface steuern 

als Antwort auf serielle VID- 

Befehle programmiert werden. 

Erhältlich in einem DFN- 

Gehäuse mit 2 x 3 mm Kantenlänge 

und zehn Anschlüssen, ist 

der LTC7106 eine kleine und 

einfache Lösung für eine Vielzahl 

an diskreten und modularen 

DC/DC-Spannungsreglern. 

Seine interne Power-on-Reset- 

Schaltung hält den Ausgangsstrom 

des D/A-Wandlers solange 

auf null, bis ein gültiger Schreibbefehl 

auftritt. Weitere Eigenschaften 

sind ein Bereichs-Bit 

zum einfachen Anschluss an 

praktisch jeden Widerstandsteiler 

und ein Open-Drain-Ausgang 

für das Ansteuern des Run- oder 

Enable-Pin des Reglers. Um 

abrupte Änderungen des Ausgangsstroms 

des D/A-Wandllers 

und nachfolgend der Ausgangsspannung 

des Reglers zu verhindern, 

kann eine interne digital 

programmierbare Anstiegsgeschwindigkeit 

zwischen 500 ns/ 

Schritt und 3,5 ms/Schritt programmiert 

werden. 

Der LTC7106 arbeitet mit einer 

Eingangsspannung zwischen 2,5 

und 5,5 V und wird von dem einfach 

anzuwendenden Entwicklungswerkzeug 

LTpowerPlay 

mit grafischer Bedienoberfläche 

(GUI) unterstützt. Zusätzliche 

Eigenschaften umfassen eine 

Ausgangsstromsgenauigkeit von 

±1% über den gesamten Temperaturbereich, 

einen bidirektionalen 

Weitbereichsausgangsstrom 

des D/A-Wandlers zwischen 

±16 und ±256 µA, einen 

weiten Betriebsspannungsbereich 

von 0,4 bis 2 V und einen 

präzisen EnableSchwellwert, 

um die externe Unterspannungssperre 

zu unterstützen. Versionen 

für den erweiterten und 

industriellen Temperaturbereich 

sind ebenfalls verfügbar. Weitere 

Informationen findet man 

unter www.linear.com/product/ 

LTC7106. 

Funktionen im Überblick: 

• V OUT -Kontrolle von praktisch 

allen Reglern 

• ± 1% Genauikeit des Ausgangsstroms 

(-40 bis +125 

°C) 

• PMBus/I²C-kompatible 

serielle Schnittstelle 

• Eingangsspannungsbereich: 

2,5 bis 5,5 V 

• 7-Bit-programmierbarer 

D/A-Wandlerstrom zur 

Einstellung von V OUT 

• weiter Bereich des ID/A- 

Wandlerstroms: ± 16 bis ± 

256 µA 

• programmierbare Anstiegsgeschwindigkeit: 

500 ns bis 3,5 ms pro Bit 

• hohe Impedanz des ID/A- 

Wandlerausgangs, wenn er 

deaktiviert ist oder bei D/A- 

Wandler-Code null 

• weiter Betriebsspanungsbereich 

des D/A-Wandlers 

(0,4 bis 2 V) 

• präzise Enable-Schaltschwelle 

zur Unterstützung 

der externen U VLO 

• verfügbar im DFN-Gehäuse 

mit zehn Anschlüssen und 

3 x 2 mm Kantenlänge 

■ Analog Devices, Inc. 

www.analog.com 

Analog Devices kündigte den 

Power By Linear LTC7106 an, 

einen PMBus-I²C-gesteuerten 

Präzisions-D/A-Wandler mit 

bidirektionalem Stromfluss, 

der speziell dazu entwickelt 

wurde, die Ausgangsspannung 

von praktisch jedem DC/DC- 

Regler zu justieren. Über sein 

PMBus-kompatibles Interface 

empfängt der LTC7106 einen 

seriellen 7-Bit-Code und wandelt 

ihn in einen bidirektionalen 

(Quelle, Senke) Ausgangsstrom. 

Wenn der Strom in ein Rückkoppelnetzwerk 

eines Reglers eingespeist 

wird, kann seine Ausgangsspannung 

dynamisch zur 

Optimierung von Last-Power/ 

Performance oder Margening 


Messtechnik 

Der „Kompromisslose“: Analoger Signalgenerator 

R&S SMA100B erzielt Bestmarken in allen Kriterien 

Bild 1: Mit dem analogen High-End-HF- und Mikrowellen-Generator R&S SMA100B müssen Ingenieure keine Kompromisse mehr 

eingehen zwischen Ausgangsleistung und spektraler Reinheit 

Ingenieure in Forschung und 

Entwicklung gehen oft an 

die Grenzen des technisch 

Machbaren, wenn es gilt, einem 

Produkt die best möglichen 

Eigenschaften mitzugeben. 

In der Elektronik ist eine 

analoge Signalquelle häufig 

das Mittel der Wahl, um ein 

Design auszureizen bzw. seine 

Performance nachzuweisen. 

Jürgen Ostermeier leitet das Labor 

Entwicklung µW-Signalgeneratoren bei 

Rohde & Schwarz in München. 

Daniel Blaschke ist Entwickler in diesem 

Labor. 

Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG 


Mit Bravour zum Ziel 

Idealerweise sollte eine Analog-Signalquelle 

so hochwertig sein, dass sie die Messergebnisse 

nicht beeinflusst. Zum Testen von A/Dund 

D/A-Wandlern z.B. werden Signale mit 

größtmöglichem Nebenlinienabstand (SFDR) 

und geringstem Breitbandrauschen benötigt, 

während in der Radartechnik minimales Phasenrauschen 

ganz oben auf der Anforderungsliste 

steht. Und schließlich wird bei großen 

Messaufbauten mit starken Kabelverlusten 

auch noch eine hohe Ausgangsleistung der 

Signalquelle gewünscht. gewünscht. Leider 

erforderten die verfügbaren Signalgeneratoren 

immer den einen oder anderen Kompromiss. 

Ein Gerät, das allen Kriterien gleichzeitig 

genügte, gab es noch nicht. 

Daher setzte sich Rohde & Schwarz bei der 

Entwicklung eines Nachfolgers für die HFund 

Mikrowellen-Signalgeneratoren R&S 

SMA100A und R&S SMF100A ein einfaches, 

aber sehr ambitioniertes Ziel: Der 

„Neue“ sollte bei allen technischen Daten 

Spitzenwerte aufweisen, und das ohne komplizierte 

Abhängigkeiten zwischen diesen 

Eigenschaften. Das Ergebnis ist der R&S 

SMA100B (Bild 1), für den nachfolgend 

einige typische Anwendungen vorgestellt 

werden, in denen die Stärken des Gerätes 

voll zur Geltung kommen. 

ADC- und DAC- 

Komponententests 

Mit jeder Generation von A/D- und D/A- 

Wandlern steigt deren maximale Taktfrequenz 

und effektive Auflösung. Um derart 

leistungsfähige Bausteine testen zu können, 

benötigt man für die Takt- und Testsignale 

eine Quelle, deren spektrale Güte die der 

Messobjekte übertrifft. Der R&S SMA100B 

erzeugt hochreine Signale mit nichtharmonischen 

Anteilen (SFDR) von

Messtechnik 

einer Trägerfrequenz von 10 GHz, ein Wert, 

der bisher nur von wenigen sehr speziellen 

Signalquellen mit eingeschränktem Einsatzspektrum 

erreicht wurde. 

Für den Test von ADCs sind häufig zwei 

Signalquellen notwendig: Eine Quelle stellt 

den Takt für den Prüfling bereit, die andere 

das analoge Eingangssignal. Der R&S 

SMA100B liefert beides. 

Eine optionale Clock-Synthesizer-Option 

stellt eine zweite, völlig unabhängige Signalquelle 

mit extrem geringem Phasen- und 

Breitbandrauschen bis 6 GHz bereit, die 

speziell für Takteingänge an ADCs optimiert 

ist.Durch eine gemeinsame 1-GHz- 

Referenz wird eine sehr hohe Phasenstabilität 

zwischen Taktausgangssignal und 

Haupt-Synthesizersignal erreicht. Darüber 

hinaus lassen sich Signaltyp, Amplitude 

und Gleichspannungsanteil einstellen, um 

gängige unsymmetrische als auch differenzielle 

Takt-Schnittstellen zu unterstützen. 

Bild 2: Gemessene Unterdrückung der nichtharmonischen Signalanteile des R&S 

SMA100B mit der Option R&S SMAB-B71, zusammen mit spezifizierten Werten 

linienabstand nochmals deutlich unter den 

Garantiewerten. 

Hohe Abtastfrequenz und Auflösung erfordern 

eine Signalquelle mit sehr niedrigem 

Breitbandrauschen, da nur Taktsignale mit 

geringem Breitbandrauschen den Signal/ 

Rausch-Abstand des abgetasteten Eingangssignals 

eines ADCs nicht verschlechtern. 

Das gilt insbesondere für ADCs, die mit 

Unterabtastung arbeiten. 

Beim R&S SMA100B sorgen ein optimiertes 

HF-Design und eine neue, komplett digitale 

Amplitudenregelschleife für ein typisches 

Breitbandrauschen von –160 dBc/Hz, bei 

Bild 3: Einseitenband-Phasenrauschen des R&S SMA100B bei 10 GHz 

High-End-Radar-Entwicklung 

Beim Entwickeln und Testen von High- 

End-Radarsystemen wird die Detektionsempfindlichkeit 

häufig durch das Phasenrauschen 

der HF-Signalquelle begrenzt. 

Der R&S SMA100B bietet daher mehrere 

Optionen an, um das Phasenrauschen zu 

verbessern und auch die härtesten Anforderungen 

zu erfüllen (Bild 3). Das trägernahe 

Phasenrauschen lässt sich bis auf Werte von 

typisch unter -60 dBc/Hz bei 1 Hz Offset 

und 10 GHz Trägerfrequenz reduzieren. 

Für Applikationen, die ein möglichst niedriges 

Phasenrauschen über den gesamten 

Offsetbereich erfordern, steht eine Option 

mit einem YIG-Oszillator bereit, mit Offsets 

von 10 kHz bis 100 kHz. 

Beim Testen von Radarsystemen sind 

schnelle und genau geregelte HF-Pulse entscheidend. 

Mit 5 ns (typ.) Anstiegs-/Abfallzeit 

und mehr als 80 dB Pulsdynamik eignet 

sich der R&S SMA100B ideal für Radarapplikationen. 

Da moderne Radarempfänger 

oft auch mit sehr kurzen Pulsen hoher 

Pegelstabilität und Pegelwiederholgenauigkeit 

getestet werden müssen, wurde der 

Pulsmodulator des R&S SMA100B eigens 

dafür konzipiert. Er kann die Amplituden 

von Pulsen ab 100 ns Pulslänge vom ersten 

Puls an regeln. 

Produktionstests von 

Mikrowellenverstärkern 

Beim Testen von Leistungsverstärkern ist 

eine ausreichende Ansteuerleistung unabdingbar, 

die bisher oft von teuren Zusatzverstärkern 

aufgebracht werden musste. Der 

R&S SMA100B hat dagegen entsprechende 


Messtechnik 

Bild 5: Ob schlank für den Rack-Einsatz 

oder mit frontseitigen Anschlüssen für den 

Labortisch: Beide Bauweisen beherbergen 

die selbe Technik 

(alle Bilder: Rohde & Schwarz) 

Bild 4: Gemessene maximale Ausgangsleistung des R&S SMA100B 

Kraftquellen – serienmäßig oder optional 

(Bild 4) – bereits an Bord. Drei Ausgangsleistungen 

stehen zur Wahl: 

• Standard-Version 

• High-Output-Power-Option bis 35 dBm, 

die man per Keycode aktivieren kann 

• die nur im Werk einbaubare Ultra- 

High-Output-Power-Option mit 38 

dBm@6 GHz. 

Das erreichte bisher kein Universal-Signalgenerator. 

Dank eingebauter Tiefpassfilter 

ist für alle Output-Power-Optionen ein 

Oberwellenabstand von typ. -65 dBc bis zu 

hohen Ausgangsleistungen gegeben. Die 

Kombination aus höchstem Ausgangspegel 

bei niedrigen Oberwellen und extrem 

niedrigem Breitbandrauschen macht beim 

R&S SMA100B meist externe Verstärker 

und Filter überflüssig. 

Robust und bedienfreundlich 

In automatisierten Produktionsumgebungen 

ist es wichtig, die durch Service- oder Reparaturfälle 

bedingten Ausfallzeiten zu minimieren. 

Ein typischer Verschleißfaktor bei 

Mikrowellengeneratoren entfällt beim R&S 

SMA100B: der mechanische Stufenabschwächer. 

Für Signalgeneratoren bis 6 GHz 

ist schon seit mehr als einem Jahrzehnt ein 

elektronischer und damit wartungsfreier 

Stufenabschwächer Standard. Der R&S 

SMA100B führt diese Technologie nun in 

die Welt der Mikrowellengeneratoren ein. 

Sein serienmäßig eingebauter elektronischer 

Abschwächer ermöglicht eine sehr schnelle 

und verschleißfreie Pegeleinstellung, auch 

für Mikrowellenfrequenzen bis 20 GHz. 

Der R&S SMA100B wird alternativ als 

Gerät mit zwei oder drei Höheneinheiten 

angeboten (Bild 5). Beide Varianten haben 

einen Touchscreen als Bedienoberfläche. 

Während die Zwei-HE-Geräte Platz im Rack 

einsparen, empfiehlt sich das 3-HE-Modell 

dank seines größeren Displays und der frontseitigen 

Anschlüsse für den Laboreinsatz. 

Hidden Champions 

Selbstentwickelte Schlüsselbausteine machen ein Gerät wie den R&S SMA100B erst möglich 

Am Anfang war das (hochgesteckte) Ziel: 

10 dB mehr Ausgangsleistung bei 10 dB 

weniger Phasenrauschen und Nebenlinien 

sowie deutlich niedrigere harmonische Verzerrungen 

als beim damaligen Spitzenmodell 

R&S SMA100A. Der neue Generator 

sollte nicht nur das Vorgängergerät weit 

übertreffen, sondern auch neue Maßstäbe 

am Markt setzen. 

Im ersten Schritt der Definitionsphase 

erstellte man das Gerätekonzept und identifizierte 

die darin enthaltenen Schlüsselbauteile 

mit ihren notwendigen Daten – eine Herausforderung 

für das Design-Team, da sich zu 

diesem Zeitpunkt die Anforderungen noch 

häufig änderten und dadurch grundlegende 

Konzept-Anpassungen notwendig wurden. 

Intensive Marktrecherchen zu verfügbaren 

Komponenten und viele Gespräche mit Bauteillieferanten 

waren notwendig, um früh 


Messtechnik 

die Anforderungen an die Schlüsselkomponenten 

zu definieren und die Roadmaps 

der Entwicklungspartner abzugleichen. Das 

war auch deshalb wichtig, weil eine ASIC- 

Neuentwicklung lange Vorlaufzeiten braucht 

und der Terminplan des gesamten Projekts 

dadurch nicht gefährdet werden durfte. 

Findet man eine für Rohde & Schwarz 

als strategisch wichtig eingestufte Komponente 

nicht in der nötigen Qualität am 

Markt, wird eine Eigenentwicklung gestartet. 

Dem hohen Aufwand steht eine Reihe 

von Vorteilen gegenüber: Abgesehen von 

maßgeschneiderten Eigenschaften hat man 

den Baustein exklusiv zur Verfügung und 

kann ihn zudem in anderen Modellen zu 

vergleichsweise niedrigen Herstellkosten 

verbauen. Die Technologie aus den High- 

End-Geräten lässt sich so im nächsten Schritt 

auch in mittelpreisigen Geräten oder sogar 

in der Economy-Klasse einsetzen. 

Rohde & Schwarz verfügt seit vielen Jahren 

mit seinem Mixed-Signal-Design-Center 

über ein effizientes und innovationsfreudiges 

Team aus Chipdesignern, das sich 

auf eben diese Entwicklung von Schlüsselbausteinen 

mit einer am Markt nicht verfügbaren 

Performance spezialisiert hat. Für 

den R&S SMA100B wurden aufgrund der 

außerordentlich hohen technischen Anforderungen 

zahlreiche Schlüsselbausteine 

selbst entwickelt. Im Folgenden werden 

die wichtigsten kurz vorgestellt. 

YIG-Oszillator 

YIG-Oszillator 

Im Rahmen eines vom Bayerischen Staatsministerium 

für Wirtschaft und Medien, 

Energie und Technologie geförderten Forschungsprojekts 

wurde in Kooperation mit 

dem Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik der 

Universität Erlangen-Nürnberg und weiteren 

Partnern (Infineon AG, Innovent e.V.) ein 

komplett neuer Oszillator auf Basis eines 

optimierten SiGe-Transistors entwickelt. 

Dieser setzt – bei sehr kompakter Bauform 

– Maßstäbe beim Phasenrauschen 

über den gesamten Abstimmbereich hinweg. 

Die Technologie zur Herstellung der 

kritischen YIG-Resonatoren hoher Güte 

kommt bei Rohde & Schwarz schon seit 

einigen Jahren erfolgreich zum Einsatz und 

wurde gemeinsam mit Innovent e.V. weiter 

ausgebaut. YIG-Resonator und -Transistor 

sind Schlüsselkomponenten für die 

Oszillatoren. Die Zusammenarbeit mit den 

bewährten externen Partnern im Rahmen 

des Forschungsprojekts war der logische 

nächste Schritt, um die Performance der 

Rohde-&-Schwarz-YIG-Oszillatoren weiter 

zu verbessern. 

Frequenzteiler 

Frequenzteiler auf der Testplatine 

Um das überaus niedrige Phasenrauschen 

des Synthesizers zu erreichen, werden neben 

einem sehr rauscharmen Oszillator auch 

hochfrequente breitbandige Frequenzteiler 

mit sehr niedrigem Phasen- und Breitbandrauschen 

benötigt. Das Know-how 

dafür ist im Konzern durch die seit vielen 

Jahren kontinuierlich fortgeführte Entwicklung 

von schnellen und rauscharmen 

Teilerbausteinen vorhanden. Für den R&S 

SMA100B wurde eine neue Generation von 

Teilerbausteinen entwickelt. Eine innovative 

Architektur und neue Schaltungskonzepte, 

die über einen SiGe-Halbleiterprozess realisiert 

wurden, setzen Maßstäbe beim Phasenrauschen, 

die um 10 dB besser als die 

der Vorgängerbausteine ist. 

Verstärker 

GaN-Leistungsverstärker 

Um die für den Frequenzbereich extrem 

hohen Ausgangsleistungen von bis zu 10 W 

zu erzielen, war es zwingend notwendig, 

neue Endstufen - basierend auf der aktuellen 

GaN-Technologie - zu entwickeln. 

Diese Technologie ermöglicht die Bereitstellung 

der Leistung über einen sehr großen 

Frequenzbereich, ohne Abstriche bei Rauschen 

und Oberwellen machen zu müssen. 

Außerdem mussten völlig neue Wege 

beim Gehäuse beschritten werden, um die 

hohe Verlustleistung der Endstufen effektiv 

abzuführen und so deren Kühlung auf 

der Leiterplatte sicherzustellen. 

Schalter 

GaN-Schalter 

Oft unterschätzt, aber mindestens ebenso 

wichtig wie die High-Power-Verstärker 

sind die elektronischen Schalter, die am 

Geräteausgang die verschiedenen Signalpfade 

zusammenführen und dabei die hohen 

Leistungen von bis zu 10 W mit möglichst 

geringen Verlusten und Verzerrungen übertragen 

müssen. Erstmalig hat Rohde & 

Schwarz diese Schalter ebenfalls auf Basis 

der GaN-Technologie ausgeführt. 

Der vollelektronische 20-GHz-Stufenabschwächer 

hat darüber hinaus noch weitere 

Anforderungen an die Schalter gestellt, die 

einer Quadratur des Kreises glichen. Um 

diese Baugruppe realisieren zu können, 

sollten die Schalter gleichzeitig mit sehr 

hoher Isolation, niedriger Durchgangsdämpfung, 

geringen Verzerrungen, sehr 

hohen Schaltgeschwindigkeiten und einer 

Signalbandbreite von 8 kHz bis 20 GHz 

aufwarten. Diese Anforderungen sind teilweise 

konträr, und es hat sich früh gezeigt, 

dass ihre Realisierung in einem einzigen 

Schalter-Design nicht möglich ist, ohne 

die Geräte-Performance entscheidend zu 

verschlechtern. 

Die Lösung lag in der Kombination einer 

völlig neuartigen Stufenabschwächer-Architektur 

in Verbindung mit verschiedenen 

Schaltertopologien und -Technologien. 

Unterschiedliche Schalterstrukturen in den 

Technologien CMOS, GaN und AlGaAs 

wurden entwickelt, um das jeweils optimale 

Ergebnis zu erzielen. Erst dadurch war es 

möglich, erstmals in einem Signalgenerator 

einen elektronischen Stufenabschwächer 

bis 20 GHz anzubieten. Komplett ohne 

Relais-Bypass liefert er eine sehr hohe Ausgangsleistung 

bei extrem niedrigen harmonischen 

Verzerrungen. Diese Performance 

wurde bisher nur mit mechanischen Stufenabschwächern 

erreicht. Der Vorteil für 

den Nutzer liegt auf der Hand: sehr kurze 

Einstellzeiten ohne jeden Verschleiß. ◄ 


Messtechnik 

Design- und Testsoftware-Plattform integriert Design-, 

Simulations- und Test-Workflows 

Keysight PathWave Test provides an environment to launch a 

portfolio of powerful measurement, test automation and data 

management tools 

Keysight Technologies, Inc. präsentierte 

PathWave, die branchenweit 

erste Software-Plattform, 

die Design, Test, Messung 

und Analyse integriert. 

Die neue PathWave-Plattform 

ermöglicht es Anwendern, Innovationen 

und Produktentwicklung 

zu beschleunigen – vom 

Konzept bis zur Produktion und 

zum Einsatz. 

Die Software-Plattform bietet 

den Kunden einen flexiblen und 

sofortigen Zugriff auf die benötigten 

Design- und Test-Tools, 

wann immer sie diese benötigen. 

Die Interoperabilität der Designund 

Test-Tools und das fortschrittliche 

Datenmanagement 

beschleunigen den Produktentwicklungszyklus 

erheblich und 

machen es überflüssig, in jeder 

einzelnen Phase des Prozesses 

individuelle Messungen und 

Testpläne neu zu erstellen. 

„In Produktentwicklungszyklen 

kommt es öfters zu Verschiebungen, 

die sich sowohl 

in der Design- als auch in der 

Testphase ergeben. Dies führt 

zu verspäteten Produkteinführungen 

und Verzögerungen bei 

PathWave FPGA is a system-level FPGA development 

environment that allows customers to create, deploy, and simulate 

their custom hardware-acceleration directly into instruments 

Innovationen“, so Jessy Cavazos, 

Industry Director, Test & 

Measurement, Frost & Sullivan. 

„Als führendes Unternehmen 

im Bereich Design & Test setzt 

Keysight sein Knowhow dazu 

ein, Design und Test über den 

gesamten Produktlebenszyklus 

hinweg mit einer konsistenten 

Bedienoberfläche auszustatten 

und gängige Datenformate zu 

verwenden. Kunden können 

somit schneller und qualitativ 

hochwertige Produkte auf den 

Markt bringen und Innovationen 

vorantreiben.“ 

PathWave ist eine offene, skalierbare 

und prädiktive Software-Plattform, 

die Hardware 

und Software in jeder Phase des 

Produktentwicklungs-Workflows 

integriert. Die Plattform kombiniert 

Design-, Messgerätesteuerungs- 

und anwendungsspezifische 

Messapplikationen in 

einer offenen Entwicklungsumgebung, 

die es den Anwendern 

ermöglicht, schnell leistungsstarke 

Lösungen zu erstellen aufgrund 

folgender Eigenschaften: 

• Sie ist offen. 

PathWave verbindet und integriert 

alle Design- und Test- 

Ressourcen: Offene APIs für 

schnelle und einfache Individualisierung, 

einfache Integration 

von Spitzentechnologie einschließlich 

Hardware und Software 

von Drittanbietern, schnelle 

Einbindung kompatibler Hard- 

Keysight Technologies 

Deutschland GmbH 

www.keysight.com 

PathWave stützt sich auf Keysights 

branchenführendes 

Knowhow, das Konsistenz, 

Genauigkeit und verlässliche 

Messergebnisse gewährleistet. 

PathWave Analytics comes with built-in predictive algorithms 

used to identify fixture and equipment failure before they occur 


Messtechnik 

You can achieve a united global view, incorporating multiple data 

sources to get real-time feedback 

PathWave Analytics performs advanced analytics to help you 

predict downtimes and mitigate risks of failure 

ware für schnellere Test-Workflows 

und höhere Produktivität. 

• Sie ist skalierbar. 

PathWave bietet flexible Rechenleistung, 

die sich an unterschiedliche 

Workloads anpasst: Lokal 

und/oder in der Cloud einsetzbar 

Operates, beschleunigt Berechnungen 

in Design- und Testumgebungen, 

Verarbeitung von 

Mess- und Testdaten über den 

gesamten Workflow hinweg, 

lokal oder in der Cloud, schnellere 

Übergänge zwischen den 

Entwicklungsphasen im Designund 

Test-Workflow. 

• sie ist prädiktiv. 

PathWave bietet leistungsfähige 

Analysetools für schnellere Fehlersuche: 

Schnelle Bereitstellung 

umfassender Datenanalysen, um 

Trends zu erkennen und Probleme 

zu beheben, Überwachung 

der Auslastung und des Zustands 

der einzelnen Testressourcen, um 

die Produktivität und Terminplanung 

zu verbessern, Erfassung 

und Analyse großer Datenmengen 

für schnellere und effektivere 

Workflows. 

„Wir alle wissen die vielen 

gesellschaftlichen Vorteile zu 

schätzen, die moderne Technik 

mit sich bringt – von Cloud- 

Computing über Big Data, 

maschinelles Lernen und künstlicher 

Intelligenz bis zu Augmented 

Reality und verschiedenen 

Arten mobiler Plattformen“, 

sagte Jay Alexander, Senior Vice 

President und Chief Technology 

Officer von Keysight Technologies. 

„Doch um den vollen Nutzen 

aus diesen neuen Technologien 

ziehen zu können, bedarf 

es fundierter Fachkenntnisse 

über den gesamten Design- und 

Test-Workflow sowie der messtechnischen 

Expertise, um diese 

effektiv umzusetzen. Keysight 

hat es sich zur Aufgabe gemacht, 

neue Technologien kontinuierlich 

mit Lösungen zu ergänzen, 

die unseren Kunden helfen, Innovationsbarrieren 

zu überwinden 

und effiziente Workflows zu etablieren.“ 

PathWave bietet einen kompletten 

Satz integrierter Softwareprodukte 

für den gesamten 

Design-, Test- und Verifikations- 

Workflow. Diese Produkte sind 

miteinander verbunden, interoperabel, 

schnell rekonfigurierbar 

und bieten den effizientesten 

Workflow der Branche: 

• Zuweisung der passenden 

Computing-Ressourcen, wo 

und wann immer sie benötigt 

werden 

• Auswertung der gesammelten 

Daten zur Optimierung des 

Workflows 

• Sicherstellen, dass neue Hardware 

und Software mit vorhandener 

Hardware problemlos 

zusammenspielt, sodass die 

Investition sich rechnet 

• Vorhersage und Beseitigung 

von Engpässen, um einen effizienten 

Workflow zu gewährleisten 

• Überprüfung des Projektstatus 

von überall her, um Fertigstellungszusagen 

einzuhalten. ◄ 

EFT/Burst-Generator mit Touch-Display 

Weltweit schätzen unsere 

Kunden die Zuverlässigkeit 

und einfache Handhabung 

der Schlöder-EMV-Störgeneratoren. 

Die Prüfspannungen (bis 5 kV) 

und Burstfrequenzen (bis 125 

kHz) lassen sich wie auch weitere 

Prüfparameter während des 

Testablaufs ändern. 

Der neue SFT 2400 ist ein 

EFT/Burst-Generator mit eingebautem 

Koppel-/Entkoppelnetzwerk 

und wird jetzt über 

ein kapazitives Color-Touch- 

Display bedient. Dabei wurde 

besonders Wert auf eine einfache 

Bedienung gelegt. So 

werden alle Parameter übersichtlich, 

ohne verschachtelte 

Menüs, auf dem Display dargestellt 

und können durch Antippen 

mittels eines digitalen Potis 

schnell verändert werden. 

Der SFT 2400 simuliert 

schnelle transiente Störimpulse, 

wie sie in den Normen IEC/EN 

61000-4-4 definiert sind. Neben 

den Normparametern können 

wesentlich schärfere und 

praxisgerechtere Prüfbedingungen 

erzeugt werden, hierbei 

helfen Sonderfunktionen 

wie Sweep, Real Burst, IFM/ 

DFM (Frequenzerhöhung/- 

absenkung) und Dauerburst. 

Der SFT 2400 verfügt über 

USB- und optionale LWL- 

Schnittstellen und kann somit 

auch über einen PC ferngesteuert 

werden (zusätzliche 

Software nötig). Als Zubehör 

für den SFT 2400 bietet man 

kapazitive Koppelzangen für 

Datenleitungen und dreiphasige 

Koppelnetzwerke an. 

■ Schlöder GmbH 

info@schloeder-emv.de 

www.schloeder-emv.de 


Messtechnik 

Spektrumanalyse wird „ultra-real“ 

Mit der RSA5000-Serie stellte 

Rigol die neue Generation seiner 

Spektrumanalysatoren mit 

Ultra-Real-Technologie vor. 

Die Geräte sind ab sofort beim 

deutschen Distributor Meilhaus 

Electronic erhältlich. Ultra-Real 

ist die Kombination aus einem 

klassischen Spektrumanalysator 

und nahtloser Echtzeiterfassung 

und Analyse, 40 MHz Echtzeit- 

Bandbreite, Frequenzmasken- 

Trigger (FMT) und zusammengesetzten/gleichzeitigen 

Darstellungsarten wie Spektrogramm 

und Intensität. Die neuen 

Spektrumanalysatoren lassen 

sich dank großem Touchscreen 

und einem modernen, übersichtlichen 

Frontpanel-Design intuitiv 

und einfach bedienen – trotz 

des hohen Funktionsumfangs 

der Geräte. 

Besonders für Einsatzgebiete wie 

EMV-Pre-Compliance, D&E, 

IOT-Entwicklung, HF-Labor und 

Ausbildung sind die Instrumente 

hervorragend geeignet und sie 

wachsen durch verschiedene 

Ausbaustufen und nachrüstbare 

Firmware-Optionen bei Bedarf 

mit der Applikation mit. 

Die RSA5000-Serie arbeitet 

nicht nur nach dem gängigen 

Heterodyn-Analysatorprinzip, 

bei dem das zu untersuchende 

Frequenzband über einen Sägezahngenerator 

durchlaufen wird, 

wodurch die Messung nicht 

nahtlos ist. Sondern zusätzlich 

verwendet die RSA-Serie auch 

eine hochleistungsfähige FFT- 

Analyse. 

Die Serie beinhaltet zunächst 

d i e z w e i B a s i s m o d e l l e 

RSA5032 (mit dem Frequenzbereich 

9 kHz bis 3,2 GHz) 

und RSA5065 (9 kHz bis 

6,5 GHz). Der typische Wert 

für das Phasenrauschen liegt 

bei -108 dBc/Hz (Carrier Offest 

10 oder 100 kHz), die minimale 

Bandbreitenauflösung (RBW, 

-3 dB) bei 1 Hz. Der DANL 

(Displayed Average Noise Level, 

Eigenrauschleistung) beträgt 

-165 dBm typisch. Zu den möglichen 

Optionen und Ausbaustufen 

gehören unter anderem die 

40 MHz Echtzeit-Bandbreite, 

ein 6,5-GHz-Tracking-Generator, 

EMC-Filter und Quasi- 

Peak-Erkennung sowie eine 

hochstabile OCXO-Clock. Die 

Analysatoren bieten umfangreiche 

Mess-, Trigger- und grafische 

Darstellungsmöglichkeiten 

sowie standardmäßig die 

Schnittstellen USB und Ethernet/ 

LXI. Besonders interessant für 

Ausbildungsbetriebe dürfte die 

HDMI-Schnittstelle sein, mit der 

Bildschirminhalte zum Beispiel 

im Hörsaal per Beamer projiziert 

werden können. 

■ Meilhaus Electronic GmbH 

www.meilhaus.de 

Power-Rail-Tastkopf erweitert Messbandbreite 

Mit dem Power-Rail-Tastkopf R&S RT- 

ZPR40 mit 4 GHz Messbandbreite ergänzt 

Rohde & Schwarz sein Oszilloskop-Portfolio 

zur Charakterisierung von Spannungsversorgungen. 

Er ist für Messungen 

an Embedded-Komponenten im Mobilund 

IoT-Bereich konzipiert und kann 

eingekoppelte Signale im ISM-Band bei 

2,4 GHz und LTE-Band bei 3 GHz sowie in 

höheren HF-Bändern bis 4 GHz aufspüren. 

Die Qualität der Stromversorgung empfindlicher 

elektronischer Schaltkreise hat 

entscheidenden Einfluss auf deren Funktion 

und Leistung. Bei Embedded Designs 

mit integrierten HF-Modulen ist dies 

besonders kritisch: HF-Signale können auf 

die Versorgungsspannungen empfindlicher 

elektronischer Komponenten wie Mikroprozessoren, 

schnelle Speicherbausteine 

oder empfindliche Analogschaltungen eingekoppelt 

werden und die Funktionsfähigkeit 

des Geräts beeinträchtigen. 

Für das Aufspüren solcher Probleme bietet 

der neue R&S RT-ZPR40 eine Bandbreite 

von 4 GHz über eine direkte SMA- oder 

50-Ohm-Pigtail-Koaxialverbindung. Der 

Tastkopf eignet sich besonders gut für die 

R&S RTO2000 Oszilloskope mit 4 und 

6 GHz Bandbreite. In dieser Kombination 

kann der Anwender die leistungsfähige 

FFT-Funktionalität sowie die serielle 

Protokolldekodierung dieser Oszilloskope 

für seine Analysen nutzen. Der Tastkopf 

ist aber auch vollständig kompatibel mit 

dem R&S RTE1000 sowie mit den neuen 

Embedded Oszilloskopen R&S RTM3000 

und R&S RTA4000. 

R&S RT-ZPR40 und R&S RT-ZPR20 

bieten ein außergewöhnlich geringes 

Eigenrauschen und höchste Empfindlichkeit 

dank 1:1-Teilerverhältnis. Mit dem 

großen Offset-Bereich können die Tastköpfe 

mit Offset-Spannungen von bis 

zu 60 V messen, sodass sie sich für eine 

breite Palette von Spannungsversorgungen 

eignen. Das integrierte hochgenaue DC- 

Voltmeter verifiziert DC-Toleranzfenster 

und misst gleichzeitig den DC-Anteil 

einer Stromversorgung mit einer Genauigkeit 

von 0,1%. Sowohl der Messwert als 

auch die Signalspannung werden an das 

Oszillo skop übertragen und angezeigt. 

Zur Qualifizierung von Spannungsversorgungen 

für hochsensible elektronische 

Komponenten wie CPUs oder FPGAs 

kann somit parallel zum DC-Pegel gleich 

die Wellig keit (Ripple) vermessen werden. 

Auf einen Blick wird deutlich, ob 

die Ripple-Spannungen innerhalb der oft 

sehr engen Spezifikation der Spannungsversorgung 

liegen. Das Standardzubehör 

umfasst einen Browser-Adapter und ein 

Pigtail-Koaxialkabel. 

■ Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG 



Messtechnik 

Neues Feldsonden-System 

Das Feldsonden-System eoSense mit 

den Feldsonden eoProbe von kapteos 

(Frankreich) bieten einzigartige Messmöglichkeiten 

in rauen Umgebungsbedingungen 

und Anwendungsfeldern wie 

Electromagnetism is our thing 

Es geht bei Automatisierungssoftware 

längst um mehr als die einfache Messung 

oder Prüfung – die Darstellung und Optimierung 

des gesamten Prozesses mit hilfreichen 

unterstützenden Details gewinnt 

immer mehr an Bedeutung. Hier ist z.B. 

Nexio ein Partner für viele elektromagnetische 

Themen. Die Familie BAT (Bench 

Automation Test) besteht mittlerweile aus 

den folgenden Hauptteilen: 

• BAT-EMC: 

Messung/Test für kontinuierliche Phänomene 

• BAT-ELEC: 

Transienten-, Puls- und elektrische 

Tests 

• BAT-Manager: 

Ressourcen- und Projektmanagement, 

Prüfplan 

• BAT-RF: 

3D-Antennendiagramme 

• BAT-Scanner 

3D-Scanner mit 

Nahfeldaufnahme 

EasyMonitoring 

Höhere Anforderungen an gleich bleibende 

Qualität als auch Entlastung des 

Prüfpersonals ermöglicht die Prüflingsüberwachung 

mittels zahlreicher Module 

für Multimeter, Oszilloskope, Bussysteme 

(z.B. CAN) bis hin zur Bildverarbeitung 

und vielen kundenspezifischen Lösungen. 

Diskontinuierliche Störgrößen haben, 

neben Emissionsmessungen und Prüfungen 

gegen kontinuierliche Beeinflussungen, 

einen großen Anteil am Prüfumfang. 

Kalibrierungen aller relevanten Störgrößen 

als auch der Homogenität des Feldes 

Hochspannung, klinischen MRT, Plasma, 

EMV, Antennencharakterisierung, Militär 

und vielen 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 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. 



gehören ebenso dazu wie Vermessung der 

Kabel oder NSA und SVSWR. Weitere 

Aufgaben im Labor sind Dokumentationen 

aller Tests und der genutzten Ausrüstung 

mit ihren individuellen Kalibrieranforderungen. 

Bereichsübergreifend fungiert die 

Ressourcenverwaltung von Mitarbeitern 

und Testplätzen in zeitlicher Einordnung zu 

den Kundenprojekten. Kunden optimieren 

hier die Durchlaufzeit, die Auslastung der 

bestehenden Infrastruktur und begründen 

Investitionen in Mensch und Material. 

BAT-RF erstellt schnell und einfach 

3D-Darstellungen der Abstrahlcharakteristik 

von Antennen. Diese können auch 

in die Ebenen zerlegt und frequenzabhängig 

dargestellt werden. BAT-Scanner 

dient der dreidimensionalen Aufnahme 

und Darstellung des Nahfeldes mit Überleitung 

im Standardformat zur Simulationssoftware. 

Es unterstützt das Design 

elektronischer Schaltungen durch Messungen 

der EMV-Charakteristik schon im 

Entwicklungsstadium durch Nahfeld/ 

Fernfeld-Transformation. 

Die Arbeit soll natürlich auch angenehm 

sein: übersichtliche und intuitive Bedienung 

in einer einheitlichen Oberfläche, 

automatische Prüflingsüberwachung 

optisch und elektrisch auf vielen Kanälen, 

ein individuell definierbarer Report „aus 

einem Guss“ und zukunftssicher, Einarbeitung 

von Kundenwünschen, jährliche 

Updates, große Vielfalt an Geräte-Treibern 

– damit wird sie es. 


info@emco-elektronik.de 



Ihr Partner für 

EMV und HF 

Messtechnik-Systeme-Komponenten 

EMV- 

MESSTECHNIK 

Absorberräume, GTEM-Zellen 

Stromzangen, Feldsonden 

Störsimulatoren & ESD 

Leistungsverstärker 

Messempfänger 

Laborsoftware 

ANTENNEN- 

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Messtechnik 

Zukunftsweisende Messtechnik für 5G, 

LTE-A Pro, IoT und IP-Security 

Vektorsignalgenerator R&S SMW200A und der Signal- und Spektrumanalysator R&S FSW43 

Unter dem Motto „Optimizing 

the present. Designing the 

future.“ präsentierte Rohde & 

Schwarz auf dem Mobile World 

Congress (MWC) 2018 in Barcelona 

Neuheiten zur Verbesserung 

bestehender Wireless- 

Technologien. Außerdem zeigte 

man brandaktuelle Lösungen 

für die Erforschung, Entwicklung 

und Standardisierung von 

5G. Spezielle Messtechnik für 

die Automobilindustrie sowie 

Cybersecurity-Lösungen waren 

ebenfalls zu sehen. 

Rohde & Schwarz zeigte für die 

Verifikation von LTE-A Pro User 

Equipment mit eCA (enhanced 

Carrier Aggregation) eine 

Lösung, basierend auf dem R&S 

CMW500 als Network Emulator, 

der gleichzeitig bis zu acht 

Carriers im Downlink (8 CA 

DL) generieren kann. Für den 

neuen 5G-NR-Standard führte 

Rohde & Schwarz verschiedene 

Komponenten- und Modultests 

vor. Dabei wurden breitbandige 

5G-Signale im Sub-6-GHz-und 

mm-Wellenbereich bis 40 GHz 

erzeugt und analysiert: 

• Signalgenerierung und Signalanalyse 

mit 2 GHz interner 

Bandbreite mit dem Vektorsignalgenerator 

R&S 

SMW200A und dem Signalund 

Spektrumanalysator R&S 

FSW43 

• Vorführung des 5G NR sub 6 

GHz One-box-Testers R&S 

CMW100 mit voller Unterstützung 

der bestehenden zellularen 

Technologien 2G, 3G, 

4G und 5G NR sowie und der 

non-zellularen Technologien 

WLAN, Bluetooth 

• Präsentation eines 5G NR 

mmWave Over-the-Air- 

(OTA-)Testsystems mit der 

neuen Radio Communication 

Tester Platform R&S CMP200 

• Messungen an 5G-Antennenarrays 

im Sub-6-GHz- wie im 

mm-Wellenbereich sind nur 

noch Over-the-Air (OTA) 

möglich. Rohde & Schwarz 

zeigte hierzu verschiedene 

Systeme für den Basisstationsund 

User-Equipment-Tes, wie 


GmbH & Co. KG 


5G NR sub 6 GHz One-box-Tester R&S CMW100 


Messtechnik 

R&S CMW270 Wireless Connectivity Tester 

die mobile Schirmkammer 

R&S ATS1000, den patentierten 

Plane Wave Converter 

R&S PWC200 oder eine 

Signaling-Lösung für WLAN 

IEEE 802.11ax. 

Geringer Platzbedarf und gute 

Skalierbarkeit hinsichtlich mehrkanaliger 

Messungen sind zentrale 

Anforderungen an moderne 

HF-Fertigungslinien. Rohde & 

Schwarz zeigte hierzu auf dem 

MWC ein neues Konzept für die 

Realisierung von automatisierten 

Remote-Testing-Szenarien. Die 

beispielhafte Messanordnung 

besteht aus dem Vektorsignalgenerator 

R&S SGT100A und zwei 

unterschiedlichen Analysegeräten: 

dem schnellen und leistungsstarken 

2-HE-Signal- und Spektrumanalysator 

R&S FPS und 

dem neuartigen frequenzselektiven 

Leistungsmesskopf R&S 

NRQ6, der ebenfalls I/Q-Daten 

für eine tiefergehende Analyse 

bereitstellen kann. Dieser kompakte 

Leistungsmesskopf wird 

auf dem MWC 2018 erstmals 

der Öffentlichkeit vorgestellt. 

Bei der vorgeführten Testlösung 

übernimmt die Test Sequencer 

Software R&S Quickstep die 

Testautomation und die R&S 

VSE Vector Signal Explorer 

Software die Auswertung. 

Für Betreiber und Errichter von 

Mobilfunknetzen präsentiert 

Rohde & Schwarz realistische 

Messszenarien in einem neuen 

Operation Center und einem 

Labor für Innovationen. Der 

Messestand ist mit Basisstationen 

ausgestattet, um die neuen 

Testlösungen sowie die Outdoor- 

Drive-Tests in ihrer Anwendungsumgebung 

vorführen zu 

können. Das Operation Center 

wird während der Messe kontinuierlich 

Netzwerkmessungen 

durchführen, die wertvolle 

Informationen für das Netzwerkmanagement 

liefern. Der 

Fokus liegt dabei auf Echtzeit- 

Monitoring, Fernwartung und 

Datenanalyse. Das technologisch 

führende Produktspektrum 

deckt die Themen 5G, NB-IoT 

und 4x4 MIMO bis hin zu LTE 

Advanced und Video over LTE 

ab. Die Lösungen zum Benchmarking, 

zur Netzoptimierung, 

für die Messung der Videoqualität 

sowie für Installation, Wartung 

und Fehlersuche liefern 

dabei einen echten Mehrwert 

für Netzbetreiber. 

Zudem zeigte Rohde & Schwarz 

auf der Messe eine ganze Reihe 

von Anwendungen für IoT- 

Modul- und Komponententests: 

• Die kostengünstige Lösung 

für eMTC/NB-IoT-Komponententests 

setzt sich zusammen 

aus den Signalgenerator 

R&S SMBV100A, dem Spektrumanalysator 

R&S FPL1003 

sowie der Software R&S VSE 

zur Auswertung der Signale. 

• Messungen der Stromaufnahme 

von eMTC/NB-IoT- 

Modulen unter realistischen 

Netzwerkbedingungen führt 

Rohde & Schwarz mit dem 

Radio Communication Tester 

R&S CMW290 und der Multi- 

Kanal Power Probe R&S RT- 

ZVC04 vor. 

• Außerdem die weltweit erste 

Bluetooth-LE-Signaling- 

Lösung für realitätsnahe OTA 

RF-Tests. Sie basiert auf dem 

R&S CMW270 Wireless Connectivity 

Tester. 

• Mit dem Multi-DUT-Tester 

R&S CMW100 werden Produktionstests 

an IoT-Modulen 

möglich. 

Die IP-Verbindungssicherheit 

von IoT-Modulen spielt in einer 

zunehmend vernetzten Welt eine 

immer größere Rolle. Rohde & 

Schwarz ist der einzige Anbieter, 

der eine auf dem Mobile 

Communication Testers R&S 

CMW500 integrierte Lösung 

anbieten kann, mit der sich der 

IP-Datenstrom in unterschiedlichen, 

simulierten Netzwerken 

in Echtzeit detektieren und analysieren 

lässt. 

Die drahtlose Kommunikation 

von Fahrzeugen mit anderen 

Verkehrsteilnehmern und 

mit der Infrastruktur wird auf 

dem Weg hin zu selbstfahrenden 

Autos immer wichtiger. 

Rohde & Schwarz präsentiert 

auf Basis des Mobilfunktesters 

R&S CMW500 Protokoll- und 

Applikationstest-Lösungen für 

LTE-V2x, der Basis für künftige 

5G V2x-Technologie. 

Ein weiterer Aspekt für das 

Testen von LTE- und LTE- 

Advanced-Modulen ist das 

Minimieren von kostspieligen 

Drive-Tests in weltweiten 

Mobilfunknetzen. Dank der 

R&S CMWcards Field-to-Lab- 

Erweiterungen auf dem R&S 

CMW500 können jetzt erstmals 

aufgezeichnete Drive Test 

Logs (z.B. aus R&S ROMES) 

oder Chipsatz-Logfiles in den 

Tester importiert werden. Auf 

diese Weise lässt sich das reale 

Mobilfunknetz im Labor virtuell 

reproduzieren. 

Zur Absicherung von Mobilfunknetzen 

und Endgeräten 

sowie IoT-Komponenten stellte 

Rohde & Schwarz Cybersecurity 

zudem robuste und verlässliche 

IT-Security-Lösungen vor. Darüber 

hinaus präsentiert man die 

Deep Packet Inspection Software 

R&S PACE 2 für Anbieter von 

Netzwerkanalyse-Lösungen. Sie 

ermöglicht leistungsfähige und 

genaue Klassifikationen von 

Nutzeranwendungen und liefert 

umfangreiche Daten über 

die Nutzungszeit und Art des 

Inhalts. Außerdem wird eine 

Traffic Analytics-Lösung für 

Mobilfunk-Netzbetreiber ausgestellt. 

Diese liefert wertvolle 

Informationen für die Netzwerkplanung 

und -optimierung 

sowie für die Vermarktung neuer 

Datendienste. Zudem lässt sich 

damit die Servicequalität für 

Nutzer verbessern. ◄ 


Messtechnik 

Bessere Verbindungen in einer vernetzten 

mobilen Welt 

Die Anritsu 

Corporation 

präsentierte auf 

dem Mobile World 

Congress (MWC) 

2018 in Barcelona ihre 

neusten Technologien 

für Test-, Mess- und 

Überwachungslösungen 

zur Sicherstellung 

besseren Verbindungen. 

indem sie die Leistungsfähigkeit 

von Daten und Geräten durch 

maßgeschneiderte Software und 

Entwicklung nutzen. Anritsu bietet 

eine vollständige Palette an 

Lösungen und Dienstleistungen 

zur erfolgreichen Realisierung 

von Projekten beliebiger Größe 

in den Bereichen Telekommunikation, 

Mobilfunk/Web-Anwendungen 

und Embedded Systems 

an und schafft so innovative 

Lösungen zur Bewältigung der 

komplexesten Probleme und zur 

Beschleunigung des Geschäftserfolgs. 

Bessere Netzwerke 

Die Anritsu-Service-Assurance- 

Lösungen bieten den Telekommunikationsanbietern 

eine bisher 

unerreichte Transparenz ihrer 

Netzwerk- und Servicequalität 

durch Nutzung verwertbarer 

Informationen zu einer optimierten 

Kundenerlebnis (Customer 

eXperience, CX). Hierzu 

gehören: 

• Analytics-Ecosystem – Eine 

von Datenanalysen geprägte 

Service-Sicherung (Service 

Assurance) wird in den 

Mittel punkt der Bereitstellung 

eines erstklassigen CX 

und der Erreichung von operativer 

Exzellenz gestellt. Das 

MasterClaw-Portfolio (das 

eoLive, eoSearch, eoSight 

und eoMind beinhaltet) bietet 

weiteführende analyseorientierte 

Einblicke, die zu einer 

beispiellosen Kundenzufriedenheit 

und Kundenwahrnehmung 

führen. 

• NFV und Closed-Loop-Automatisierung 

– Der Übergang 

zur Telekommunikations- 

Cloud (Cloudification) ist 

eine der größten Herausforderungen 

für die Telekommunikationsanbieter. 

Die NFV 

Closed Loop Assurance von 

Anritsu sorgt für eine gleichbleibende 

und nahtlose Transparenz 

der Abläufe und gleichzeitig 

für eine konkurrenzlose 

Fehlersuche. ◄ 

Anritsu, Corp. 

www.anritsu.com 

Anritsu konzentriert sich auf 

die neue „Testen und Überwachen“ 

für 5G-NR-, LTE-A-Pround 

IoT-Technologie und fortschrittliche 

Netzwerkeinsätze 

und stellt sich einigen Herausforderungen 

aus den Bereichen 

Testen, Verwalten und Überwachen 

von Geräten, Baugruppen, 

Systemen und Diensten in einem 

zunehmend vernetzten und komplexen 

mobilen Umfeld. 

Bessere 

Messergebnisse 

Die Mess- und Prüftechnikprodukte 

sowie die angebotenen 

Dienstleistungen von Anritsu 

sind ein wesentlicher Bestandteil 

der Entwicklung, Fertigung 

und Wartung einer Reihe von 

Kommunikationssystemen; die 

Lösungen umfassen drahtlose, 

optische und Mikrowellen/HF- 

Messgeräte für Endgeräte und 

Infrastruktur. Auf dem MWC 

dominierten folgende Themen: 

• 5G New Radio (NR)-Analyse 

– F&E- und Fertigungstestlösungen 

für den Mobilfunkstandard 

5G mit dem Signalanalyssator 

MS2850A für 

die Bandbreitenanalyse bis 

zu 1 GHz auf Millimeterwellenfrequenzen 

sowie das 

Universal Wireless Test Set 

MT8870A für die NR-Signalanalyse 

im Sub-6-GHz-Band 

innerhalb des Standards 5G 

• Gigabit LTE – Unterstützung 

von LTE-Advanced 

Pro-Chipsatz- und Engerätetests 

einschließlich 5CCund 

4x4-MIMO-Konfiguration 

bei Datenübertragungs- 

Geschwindigkeiten von bis zu 

2 Gbps von jedem verfügbaren 

Anritsu-Endgeräte-Testgerät 

• Einsatz und Verwaltung von 

CRAN – Einsatz von CPRI- 

Tools für die Installation im 

Feld, wie beispielsweise des 

MT8220T BTS Master zur 

Bereitstellung der Lösungen 

für CRAN, RF-over-CPRI, 

Kabelinstallationen, Over-the- 

Air- (OTA) und Direktverbindungs-HF-Tests 

• Funkfrequenzverwaltung 

(Spectrum Management) und 

Interferenzsuche (Interference 

Hunting) mit dem ultraportablen 

Spektrumanalysator 

MS2760A sowie die rasche 

Inspektion und Wartung von 

Wide-Area-Netzwerken mithilfe 

der All-in-One-Testdurchführung 

unter Einsatz 

des MT1000A. 

Bessere Software 

Anritsu Custom Software Solutions 

unterstützt Unternehmen 

dabei, die Markteinführung 

ihrer Produkte zu beschleunigen, 


Messtechnik 

EMV-Messempfänger ist schnell und universell 

Der neue Messempfänger 

TDEMI Ultra von Gauss Instruments 

mit bis zu 685 MHz 

Echtzeitbandbreite, ultraschnellem 

Receiver Scanning 

sowie Multi-GHz-Echtzeit- 

Scanning bis 40 GHz ist nicht 

nur der bis dato schnellste am 

Markt verfügbare Messempfänger, 

sondern ist durch sein 

kompaktes Design sowie einer 

12-V-Versorgung universell 

und mobil einsetzbar. 

Dem Anwendungsbereich 

des TDEMI Ultras sind kaum 

Grenzen gesetzt. Egal ob leitungsgeführte 

oder gestrahlte 

Emissionsmessungen, er ermöglicht 

durch den niedrigsten 

Rauschboden und die höchste 

Dynamik unbegrenzten Einsatz 

auch bei anspruchsvollsten 

Anwendungen – sowohl 

in der Analyse als auch der 

Zertifizierung von Produkten. 

Eine volle Automatisierung 

von EMV- und Funk-Messungen 

mit erheblicher Zeitersparnis 

ist im Zusammenspiel 

mit der EMI64k Software 

Suite von Gauss Instruments 

möglich. 

■ Gauss Instruments 

International GmbH 

www.gauss-instruments. 

com 

Hochspannungs- 

Differenztastköpfe für 

anspruchsvolle Messungen 

Die neuen Hochspannungs- 

Differenztastköpfe der Familie 

R&S RT-ZHD sind für 

anspruchsvolle Messungen an 

moderner Leistungselektronik 

mit Spannungen bis zu 6000 

V konzipiert. Sie bieten eine 

Messbandbreite bis 200 MHz, 

eine besonders hohe Gleichtaktunterdrückung 

(CMRR) und 

die beste verfügbare DC-Messgenauigkeit 

von 0,5%. Für allgemeine 

Anwendungen präsentiert 

Rohde & Schwarz preiswerte 

Hochspannungs-Differenztastköpfe 

mit einer Bandbreite von 

25 MHz und sehr geringem 

Eigenrauschen. 

Die neuen differentiellen Hochspannungs-Tastköpfe 

von Rohde 

& Schwarz erlauben Messungen 

mit ausgezeichneter Signalintegrität 

und passen perfekt zu den 

neuen Embedded-Oszilloskopen 

der R&S RTM3000 und R&S 

RTA4000 Serien. 

Die neuen Hochspannungs- 

Differenztastköpfe der R&S RT- 

ZHD-Familie eignen sich perfekt 

für Messungen an modernen 

Leistungshalbleitern. Mit ihrer 

200 MHz Bandbreite können sie 

auch sehr schnelle Schaltflanken 

messen. Aufgrund der über den 

gesamten Frequenzbereich sehr 

hohen Gleichtaktunterdrückung 

unterdrücken sie selbst schnell 

schaltende Gleichtaktsignale gut. 

Vier verschiedene Modelle bieten 

maximale Messspannungen 

von 750 bis 6000 V Spitze. 

Die integrierte Offsetkompensation 

arbeitet unabhängig von 

der Tastkopfteilung und der Vertikaleinstellung 

des Oszilloskops. 

Somit lassen sich selbst sehr 

kleine Ripple-Spannungen mit 

großem DC-Anteil messen. Mit 

einer Offsetkompensation von 

bis zu 2000 V decken die Tastköpfe 

der R&S RT-ZHD Familie 

einen sehr weiten Bereich an 

Messanwendungen ab. 

Die R&S RT-ZHD Hochspannungs-Differenztastköpfe 

erreichen 

mit ±0,5% die höchste 

DC-Messgenauigkeit im Markt. 

Zusätzlich verfügt der Tastkopf 

über ein integriertes R&S Probe- 

Meter, das den Gleichspannungsanteil 

mit ±0,1% Genauigkeit 

misst. Die Messwerte werden 

direkt im Display des Oszilloskops 

angezeigt. 

Die vollständige Integration der 

R&S RT-ZHD Tastköpfe in die 

Bedienoberfläche der Oszilloskope 

von Rohde & Schwarz 

vermeidet Fehlmessungen: Die 

Oszilloskope erkennen automatisch 

das eingestellte Teilungsverhältnis 

sowie alle anderen 

Einstellungen des Tastkopfs. 

Die Tastkopffunktionen sind 

auch über die SCPI Remote- 

Control-Schnittstelle zugänglich 

und eignen sich somit gut für 

automatisierte Tests. Die R&S 

RT-ZHDs sind sowohl mit den 

neuen Embedded-Oszilloskopen 

R&S RTM3000 und R&S 

RTA4000 als auch mit den 

Windows-basierten Oszilloskopen 

R&S RTE1000 und R&S 

RTO2000 kompatibel. Ebenfalls 

neu im Programm sind die Differenztastköpfe 

R&S RT-ZD002 

bis 700 V und R&S RT-ZD003 

bis 1400 V maximaler Eingangsspannung. 

Sie bieten eine Bandbreite 

von 25 MHz bei einem 

für diese Klasse sehr niedrigen 

Eigenrauschen in der Größenordnung 

von 7 bzw. 14 mV RMS. 

Aufgrund ihrer BNC-Schnittstelle 

sind sie prädestiniert für 

die Anwendung mit einem R&S 

RTC1000, einem R&S RTB2000 

oder einem anderen Standardoszilloskop. 

■ Rohde & Schwarz 

GmbH & Co. KG 



Messtechnik 

Optischer Hochleistungs-Sensorkopf 

Yokogawa Test & Messtechnik 

www.yokogawa.com 

Der AQ2200-232 ist ein neuer 

optischer Hochleistungs-Sensorkopf, 

der die bestehende 

Familie der optischen Leistungsmessmodule 

von Yokogawa 

(AQ2200-215 und AQ2200- 

221), der modularen optischen 

Testplattform des Unternehmens 

erweitert. 

Er wird in Verbindung mit dem 

Schnittstellenmodul AQ2200- 

202 verwendet, welches zwei 

Sensoren aufnehmen kann 

und darauf abzielt, genaue 

Messungen in anspruchsvollen 

Anwendungen durchzuführen, 

wie beispielsweise 

Leistungstests von Laserchips, 

I/L-Kurvenmessungen von 

Laserdioden oder Multicore- 

Fasermessungen (mit einem 

MPO-Steckeradapter). 

Hauptmerkmale 

Hauptmerkmale sind ein gekühlter 

Detektor mit 5 mm Durchmesser, 

optimal für Freistrahlmessungen, 

sowie ein Wellenlängen-Messbereich 

von 800 

bis 1700 nm in Kombination 

mit einem Leistungsbereich von 

+15 bis -90 dBm. Er stellt auch 

eine „best-in-class“ Messunsicherheit 

von ±1,8%, eine hohe 

Stabilität durch eine konstante 

Temperaturregelung und einen 

großen Leistungsbereich von 

30 dB zur Verfügung. 

Anforderungen des 

Marktes 

„Mit der Einführung des neuen 

optischen Sensorkopfes, erweitert 

Yokogawa seine modulare 

Testplattform gemäß den Anforderungen 

des Marktes für automatische 

Hochgeschwindigkeits-Tests 

von optischen Komponenten. 

Hier hilft Yokogawa 

im Vergleich zu einem fasergekoppelten 

Test, Zeit und Kosten 

zu reduzieren.“, sagt Terry Marrinan, 

Vizepräsident Sales & 

Marketing, Yokogawa Europe 

& South-East Asia: Ein „postproduction“-Test 

von Laserdioden 

muss schnell sein, da 

die steigende Marktnachfrage 

höhere Stückzahlen und günstigere 

Produkte verlangt. Der 

schnellste Weg zur Ermittlung 

der Leistung, ist das kontaktlose 

Messen, um hier die Zeit 

zu sparen, die ansonsten mit 

dem Verbinden und Trennen 

der optischen Fasern von jedem 

Laser verbunden wäre.“ 

Hochpräzise 

Testergebnisse 

Bis jetzt waren die auf dem 

Markt verfügbaren Sensoren 

nicht empfindlich genug, um 

hochpräzise Testergebnisse zu 

erhalten. Der Messwert des 

Sensors sollte auch so genau 

wie möglich sein, da bestimmte 

Laser aufgrund ihrer Bauart eine 

geringe Leistung abgeben (um 

die internationalen Sicherheitsvorschriften 

einzuhalten), und 

die Charakterisierung muss sehr 

präzise sein, um sicherzustellen, 

dass der Laser die höchstmögliche 

Leistung aussendet, ohne 

die relevanten Sicherheitsgesetze 

zu verletzen. ◄ 

Wireless Connectivity Tester emuliert alle IEEE 802.11a/b/g/n/ac-Standards 

Der R&S CMW270 Wireless 

Connectivity Tester emuliert 

weltweit erstmals alle IEEE- 

802.11a/b/g/n/ac-Standards 

einschließlich 802.11ax. 

Mit ihm können Anwender 

im sogenannten Signalling- 

Mode die HF-Eigenschaften 

von WLAN-Stationen (STAs) 

unter realitätsnahen Betriebsbedingungen 

prüfen. Bisher 

erfolgte das weitgehend nur 

in einem künstlichen Fernsteuerbetrieb, 

dem sogenannten 

NonSignaling-Mode. Bei 

IEEE 802.11ax ist dies nur 

noch bedingt möglich. Diese 

Übertragungstechnik nutzt die 

OFDMA-Technologie, um die 

Effizienz von WLAN-Netzen 

signifikant zu steigern. Die verfügbare 

Bandbreite wird dazu 

auf mehrere STAs aufgeteilt, 

die anschließend zeitsynchron 

an den Access Point senden. 

Dies erfordert aber eine enge 

zeitliche Abstimmung aller beteiligten 

STAs zusammen mit 

einer individuellen Leistungssteuerung. 

Diese Neuerung 

stellt alle Beteiligten von der 

Entwicklung bis zur Produktion 

von WLAN-Komponenten 

vor neue Testanforderungen. 

Rohde & Schwarz präsentiert 

jetzt eine Lösung dazu, die auf 

dem bewährten R&S CMW270 

Wireless Connectivity Tester 

basiert, dessen Bandbreite 

auf 160 MHz erweitert wurde. 

Zudem benötigt der Anwender 

die neue Hardware-Option 

R&S CMW-B100H Measurement 

Unit Advanced. So kann 

er einen 11ax-Access-Point 

emulieren und dabei die HF- 

Eigenschaften und Leistungsfähigkeit 

einer STA unter 

realitätsnahen Bedingungen 

testen. Darüber hinaus ist der 

R&S CMW270 in der Lage, 

zeitgleich beispielsweise auch 

Bluetooth-Geräte im vollen 

Umfang zu testen. 

■ Rohde & Schwarz GmbH 

& Co. KG 



Messtechnik 

Vollautomatisierte Performance-Tests des 

GNSS-Empfängers in eCall-Modulen 

Ab dem 1. April 2018 müssen 

alle in der Europäischen Union 

neu zugelassenen Personenkraftwagen 

und leichte Nutzfahrzeuge 

mit dem automatischen 

Notrufsystem eCall ausgestattet 

sein. Eine neue Option für 

den Vektorsignalgenerator R&S 

SMBV100A erlaubt, zusammen 

mit entsprechender Testautomations-Software, 

standardkonforme, 

vollautomatisierte Performance-Tests 

des im eCall-Modul 

integrierten GNSS-Empfängers. 

Ein gutes Jahr nachdem ERA- 

GLONASS in Russland und 

der Eurasischen Zollunion verpflichtend 

eingeführt wurde, ist 

das europäische Pendant eCall 

ab dem 1. April 2018 ebenfalls 

gesetzlich vorgeschrieben. Vor 

ihrem Einbau in Kraftfahrzeuge 

müssen eCall- und ERA-GLO- 

NASS-Module jedoch zertifiziert 

werden. Dazu durchlaufen sie 

eine Reihe von standardisierten 

Conformance- und Performance-Tests. 

Der im eCall-Modul integrierte 

GNSS-Empfänger wertet zur 

Positionsbestimmung eines 

Fahrzeugs typischerweise GPS-, 

Galileo- sowie SBAS-Signale 

(Satellite Based Augmentation 

System) aus. Im Ernstfall setzt 

das Modul automatisch einen 

Ruf an die nächstgelegene Notrufzentrale 

ab; dabei wird unter 

anderem die Fahrzeugposition 

über eine Mobilfunkverbindung 

übermittelt. Um sicherzustellen, 

dass sich die Genauigkeit der 

ermittelten Position sowie eine 

Reihe anderer Performance- 

Parameter innerhalb spezifizierter 

Grenzen befinden, muss 

der integrierte GNSS-Empfänger 

gemäß den in EU 2017/79 

Anhang VI und UNECE 2016/07 

festgelegten Kriterien getestet 

werden. 

Der R&S SMBV100A mit der 

neuen Option R&S SMBV- 

K361 und der R&S CMWrun 

Sequencer Software ist die 

optimale Lösung zur Durchführung 

vollautomatisierter GNSS- 

Performance-Tests an eCall- 

Modulen gemäß den Standards 

EU 2017/79 Anhang VI und 

UNECE 2016/07. Sämtliche 

in diesen Standards definierten 

Testfälle lassen sich mit dieser 

Lösung automatisch konfigurieren, 

in ihrem Ablauf steuern 

und ausführen. Nutzer können 

damit schnell und unkompliziert 

die Navigationseigenschaften 

ihrer eCall-Module verifizieren 

und den Zertifizierungsprozess 

enorm vereinfachen und 

beschleunigen. 

Die neue R&S SMBV-K361 

eCall Test Suite ist ab sofort bei 

Rohde & Schwarz erhältlich. 

Mit dieser neuen GNSS-Performance-Testlösung 

für eCall- 

Module bietet Rohde & Schwarz 

ein vollständiges Portfolio an 

standardkonformen Conformance- 

und Performance-Testlösungen 

für eCall und ERA- 

GLONASS, basierend auf dem 

R&S CMW500 und dem R&S 

SMBV100A. 

■ Rohde & Schwarz 

GmbH & Co. KG 


eCall-Test-Emulator-Software wurde zertifiziert 

Keysight Technologies Inc. gab bekannt, 

dass der PSAP-Emulator (Public Safety 

Answering Point, Notrufzentrale) von 

der NavCert GmbH zertifiziert wurde. 

Die Software E6951A ist Bestandteil der 

eCall Konformitätstestlösung E6950A. 

Das Zertifikat wurde am 18. Dezember 

2017 ausgestellt. 

Kfz-Testlabors, OEMs und Zulieferer 

innerhalb der EU sowie auswärtige Anbieter, 

die Produkte auf dem EU-Markt verkaufen 

möchten, wollen so schnell wie 

möglich eCall-konform sein. Die Durchsetzung 

der EU-Verordnung 2015/758 geht 

schnell voran und wird weit reichende 

Konsequenzen haben. Die Verordnung 

besagt, dass ab dem 1. April 2018 alle 

neuen Fahrzeugtypen der Klassen M1 

und N1 (Pkw und leichte Nutzfahrzeuge) 

mit einem eCall-In-Vehicle-System (IVS) 

ausgerüstet sein müssen und den EG- 

Typgenehmigungsvorschriften gemäß 

den Anhängen I-VIII der EU-Verordnung 

2017/79 unterliegen. Der PSAP-Emulator 

Keysight E6951A wurde von einer unabhängigen 

eCall-Zertifizierungsstelle verifiziert 

und für geeignet befunden, eine 

Notrufzentrale (PSAP) gemäß den EN- 

Standards zu emulieren. Anwender können 

sich daher darauf verlassen, dass IVS- 

Module, die sie mit dem PSAP-Emulator 

E6951A erfolgreich testen, mit diesen 

Standards konform sind. Der PSAP-Emulator 

E6951A bietet u.a. einen Live Network 

Mode, der es ermöglicht, unter Verwendung 

eines handelsüblichen Mobiltelefons 

die Funktionalität eines IVS-Moduls 

in realen Szenarien zu testen. So kann z.B. 

gestetet werden, ob Notrufe aus schlechten 

Empfangsbereichen noch korrekt empfangen 

werden oder ob ein IVS-Modul einen 

Crashtest unbeschadet übersteht. 

NavCert hat die Konformität des PSAP- 

Emulator Keysight E6951A mit den Standards 

EN 16454 and EN 15722 zertifiziert. 

Einzelheiten dazu finden Interessenten auf 

NavCerts-Webseite. 

■ Keysight Technologies Deutschland 

GmbH 

www.keysight.com 


Funkmodule/HF-Technik 

Kleinstes LTE-Cat-M1- und NB-IoT-Multimode-Module mit 

Quad-Band 2G-Fallback ausgestattet 

Die Firma u-blox hat das 

SARAR412M angekündigt. 

Dabei handelt es sich um ein 

LTE-Cat-M1-, NB-IoT- und 

Quad-Band-2G-Modul (EGPRS) 

mit weltweiter Abdeckung. Mit 

seinen Abmessungen von lediglich 

16 x 26 mm ist es laut Hersteller 

das weltweit kleinste 

Modul, das sowohl LTE als 

auch Quad-Band-2G (EGPRS) 

in einem einzigen Design unterstützt. 

Die Flexibilität erstreckt sich 

auch auf die dynamische Systemauswahl 

von Cat M1, NB-IoT 

und EGPRS als einzige oder als 

bevorzugte Verbindung. Letztere 

benötigt keinen Neustart, um den 

Konnektivitätsmodus zu wechseln. 

Es bietet eine umfangreiche 

Funktionssuite, die für LPWA- 

IoT-Anwendungen (Low-Power 

Wide-Area) optimiert ist. Für 

diese Anwendungen ist 2G-Konnektivität 

unabdingbar, denn sie 

erfordern eine breite geographische 

Abdeckung, und zwar 

selbst in Gebieten, wo LTE Cat 

M1 und NB-IoT noch nicht überall 

verfügbar sind. Neue im Einsatz 

befindliche IoT-Geräte können 

in vorhandenen 2G-Netzen 

aktiviert werden und gleichzeitig 

von den Vorteilen der LTE Cat 

M1- und NB-IoT-Technologien 

profitieren, wenn diese eingeführt 

werden. 

Die Reihe SARAR4 deckt eine 

Vielzahl von IoT-Anwendungen 

ab, vor allem solche, die auf 

einen niedrigen Stromverbrauch 

über einen langen Zeitraum setzen 

oder Konnektivität tief im 

Gebäudeinneren benötigen. Beispiele 

hierfür sind Gas-, Wasserund 

Strommessung, Straßenbeleuchtung, 

Gebäudeautomatisierung, 

HVAC (Heizung, Lüftung, 

Klimaanlagen), industrielle 

Überwachung und Steuerung, 

Telematik, Versicherung, Güterund 

Fahrzeuglokalisierung, 

Sicherheitssysteme, Alarm- 

Panels, Kontrolle von ambulanten 

Patienten und zahlreiche 

Wearables von Verbrauchern. 

„Das u-blox-Modul bietet Kunden 

mit Bedarf an 2G-Fallback 

eine Lösung, die sowohl den 

Formfaktor von 16 x 26 mm als 

auch die genaue Pinbelegung der 

LTE Cat M1 und NB1 SARA- 

R4-Produkte einhalten“, sagt 

Patty Felts, Principal Product 

Manager, Cellular, bei u-blox. 

„Dies ermöglicht Kunden nicht 

nur eine problemlose Ausmusterung 

oder Migration von u-blox 

2G-, 3G- und 4G-Modulen, sondern 

stärkt auch die Führungsposition 

von ublox im Bereich 

der weltweit kleinsten globalen 

Hardware-Designs.“ 

Ein breites Leistungsspektrum 

findet sich in einer einzigen 

Hardware: SARAR412M ermöglicht 

globale Lösungen, 

basierend auf einer einzigen 

Hardware-Version. So können 

Entwickler ihre eigenen 

gewünschten Frequenzen und 

Konfigurationen von Netzwerkbetreibern 

wählen. SARA- 

R412M sorgt für Datenintegrität 

unter den Anwendungen über 

sichere Kommunikationsprotokolle, 

darunter insbesondere 

die Zwei-Wege-Authentifizierung 

zwischen Client und Server, 

eine Strategie, die oft bei 

Cloud-Diensten Anwendung findet. 

Kritische Firmware-Updates 

können mit der ublox-eigenen 

uFOTA (Firmware Over The Air) 

Client/Server-Lösung bereitgestellt 

werden. Sie verwendet das 

leichte und kompakte LWM2M- 

Protokoll, das sich ideal für IoT- 

Anwendungen eignet. Das ermöglicht 

Endbenutzern, immer 

dieselbe Hardware zu verwenden, 

wenn Eigenschaften und 

Funktionen aktualisiert werden. 

Somit eignet es sich gut für kritische 

Anwendungen auf Geräten, 

die sich über einen langen 

Zeitraum im Einsatz befinden. 

Niedriger Stromverbrauch und 

erweiterte Reichweite sind weitere 

Kennzeichen. SARAR412M 

bietet einen erweiterten Temperaturbereich 

von -40 bis +85 °C 

und unterstützt Power Save Mode 

(PSM) sowie Extended Discontinuous 

Reception (e-DRX) für 

LTE Cat M1 und NB-IoT-Konnektivität. 

Das kann die Batterielebensdauer 

auf zehn Jahre 

verlängern. Mit 3GPP Coverage 

Enhancement ist die Cat-M1- 

Konnektivität des Moduls im 

Vergleich zu anderen Funkschnittstellentechnologien 

wie 

GSM oder Cat 1 auch noch tief 

im Gebäudeinneren, in Untergeschossen, 

sowie mit NB-IoT 

selbst unter der Erde gegeben. 

■ u-blox AG 

www.u-blox.com 

Leistungsstarke UHF-Filterbank 

Die Firma Telemeter Electronic 

stellte im Februar 2018 ihre 

neue UHF-Filterbank mit einer 

beeindruckenden HF-Leistung 

bis zu 50 W vor. Die Filterbank 

zeichnet sich besonders 

durch ihr kompaktes Design, 

verlustarme Hochleistungsfilter 

sowie eine hohe Selektivität 

aus. Anwender profitieren 

von drei wählbaren Passbändern 

im Frequenzbereich von 

225 bis 300, 300 bis 400 sowie 

400 bis 512 MHz. Durch ihre 

schnellen Schaltzeiten (typisch 

16 µs) sowie einer geringen 

Einfügedämpfung (typisch 1,1 

dB) bei einer beeindruckenden 

HF-Leistung von 47 dBm 

eignet sie sich besonders für 

anspruchsvolle Anwendungen. 

Telemeter liefert auch maßgeschneiderte 

Lösungen. 

■ Telemeter Electronic 

GmbH 

www.telemeter.info 


LOW NOISE 

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Noise Figure as low as 1.5 dB 

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Design Technologies for MIMO and Phased- 

Array Antenna System Development 

Table 1: Measurements for 10 cm wavelength weather surveillance radars 

Phased-array antennas are becoming 

popular for a variety of 

applications such as automotive 

driver assist systems, satellite 

communications, advanced 

radar, and more. The complexity 

and cost issues involved in developing 

communications systems 

based on phased-array antennas 

are being addressed through 

new functionalities in electronic 

design automation (EDA) 

software that support designers 

with the means to develop new 

system architectures and component 

specifications, as well as 

implement the physical design 

of individual components and 

verify performance prior to prototyping. 

This application note 

discusses these trends and presents 

recent advances in EDA 

Figure 1: Single phased-array 

elements can model large scale 

(thousands of elements) arrays 

tools for phased-array-based 

systems. 

Design Management 

and EDA Tools 

W h i l e a c t i v e l y - s t e e r e d 

phased-array antennas have 

many advantages, they are 

extremely complex and their 

production, especially nonrecurring 

development costs, 

is significantly higher than for 

National Instruments 

ni.com/awr 

Figure 2: Phased-array parameter dialog box 


RF & Wireless 

Figure 3: Standard VSS array geometries: lattice (left) circular (right) 

conventional antenna design. 

As the industry shifts toward 

highly-integrated phased-array 

systems, it is critical for inhouse 

systems experts to work 

closely with hardware developers, 

with both fully exploring 

the capabilities and tradeoffs 

among possible architectures 

and integration technologies. In 

addition, a start-to-finish design 

flow made possible with EDA 

software has become critical in 

moving beyond the initial system 

simulation, which is focused on 

early architecture definition, to 

the development of link budgets 

and component specifications. 

A preferred phased-array system 

design flow manages the startto-finish 

front-end development, 

embedding RF/microwave circuit 

simulation and/or measured 

data of radio/signal-processing 

(behavioral) models within a 

phased-array system hierarchy. 

Such software enables 

the system designer to select 

the optimum solution, ranging 

from hybrid modules through 

fully-integrated silicon core RF 

integrated circuit (IC) devices, 

addressing the specific requirements 

of the targeted application. 

Perhaps more importantly, 

a system-aware approach, carried 

throughout the entire phased-array 

development cycle, 

enables the team to continually 

incorporate more detail into 

their predictive models, observe 

the interactions between array 

components, and make system 

adjustments as the overall performance 

inadvertently drifts 

from early idealized simulations. 

Design failure and the resulting 

high costs of development are 

often due in part to the inability 

of high-level system tools 

to accurately model the interactions 

between the large number 

of interconnected channels, 

which are typically specified 

and characterized individually. 

Since overall phased-array performance 

is neither driven purely 

by the antenna nor by the microwave 

electronics in the feed network, 

simulation must capture 

their combined interaction in 

order to accurately predict true 

system behavior. Circuit, system, 

and electromagnetic (EM) cosimulation 

enables verification 

throughout the design process. 

Phased-Array Design 

Flow 

A leading phased-array design 

flow is available with Visual 

System Simulator (VSS), the 

system-level simulator that operates 

within the NI AWR Design 

Environment platform. The 

simulator provides full system 

performance as a function of 

steered-beam direction, inclusive 

of the antenna design and 

the active and passive circuit 

elements used to implement the 

electronic beam steering. System 

components can be modeled in 

greater detail using Microwave 

Office circuit simulation, inclusive 

of EM analysis for antenna 

design and passive device modeling 

using AXIEM 3D planar 

and Analyst 3D finite-element 

method EM simulators. 

These tools are fully integrated 

into NI AWR Design Environment, 

supporting seamless data 

sharing within the phased-array 

hierarchy. Furthermore, individual 

antenna designs can be 

generated from performance 

specifications using the AntSyn 

antenna synthesis and optimization 

module, with resulting geometries 

imported into AXIEM or 

Analyst for further EM analysis 

and optimization. 

Highlights of 

phased-array analysis 

in VSS include: 

• Automate/manage the implementation 

of beamforming 

algorithms and determine 

phased-array antenna configuration 

from a single input/ 

output block. 

• Accomplish array performance 

over a range of user-specified 

parameters such as power level 

and/or frequency. 

• Perform various link-budget 

analyses of the RF feed network, 

including measurements 

such as cascaded gain, noise 

figure (NF), output power 

(P1dB), gain-to-noise temperature 

(G/T), and more. 

• Evaluate sensitivity to imperfections 

and hardware impairments 

via yield analysis. 

• Perform end-to-end system 

simulations using a complete 

model of the phased array. 

• Simulate changing array impedance 

as a function of beam 

angle to study the impact of 

impedance mismatch and 

gain compression on front-end 

amplifier performance. 

Defining Phased-Array 

Configurations 

Specifications for any phasedarray 

radar are driven by the 

platform requirements and the 

intended application. For example, 

weather observation, 

which has relied on radar since 

the earliest days of this technology, 

most commonly uses air- 

Figure 4: Two 15x5 element phase arrays based on isotropic and patch antenna radiation patterns with theta angel set to 15° 


RF & Wireless 

Figure 5: Radiation patterns for 15 x 5 and 30 x 5 arrays and sidelobe behavior for array (5 x 15) 

Figure 6: 5x15 patch array with uniform vs. Dolph-Chebyshev gain tapering 

borne surveillance radar to detect 

and provide timely warnings of 

severe storms with hazardous 

winds and damaging hail. The 

weather surveillance radars are 

allocated to the S (~ 10 cm wavelength), 

C (~ 5 cm wavelength), 

and X (~ 3 cm wavelength) frequency 

bands. While the shorter 

wavelength radars provide 

the benefit of a smaller antenna 

size, their radiated signals are 

significantly affected by atmospheric 

attenuation. 

Requirements for 10 cm wavelength 

(S-band) weather surveillance 

radars, based on years 

of experience with the national 

network of non-Doppler 

radars (WSR-57), are shown in 

Table 1[1]. These requirements 

showcase some of the application-specific 

metrics that drive 

range, frequency, antenna size, 

and gain. They represent the 

starting point for the system 

designer, who will also weigh 

cost and delivery concerns and 

available semiconductor and 

integration technologies when 

considering possible architectures 

and defining individual 

component performance targets. 

VSS provides system designers 

with the capabilities needed 

to convert these requirements 

into hardware specifications 

and work out the initial design 

details. Starting with the phasedarray 

configuration, VSS is able 

to represent thousands of antenna 

elements with a single model, 

enabling the antenna design 

team to quickly produce radiation 

patterns with basic array 

properties such as number of 

elements, element spacing, indi- 

Figure 7: The AntSyn project tree and candidate antenna designs with their star rating. Results can be viewed and exported 


RF & Wireless 

vidual element gain or radiation 

pattern (imported measured or 

simulated antenna data), array 

configuration, and gain taper. 

The model, shown in Figure 1, 

allows designers to specify the 

array’s physical configuration 

based on various standard lattice 

and circular geometries, as well 

as custom geometries. 

The array behavior is easily 

defined through a parameter dialog 

box or a data file containing 

configuration parameters such as 

gain and phase offset, theta/phi 

angles of incidence, number of 

elements in both X/Y locations 

(length units or lambda-based), 

spacing, and signal frequency. 

This model greatly simplifies 

early exploration of large-scale 

phased-array configurations 

and individual antenna performance 

requirements versus the 

old method of implementing 

such a model using basic individual 

blocks, where array sizes 

were generally limited to several 

hundred elements, each modeled 

as a single input/single output 

block. 

Figure 2 shows a portion of the 

VSS parameter dialog box used 

to quickly define an antennaarray 

architecture using standard 

or custom geometries. The lattice 

option allows configuration 

of the phased array in a lattice 

pattern using the number of elements 

along the X and Y axes, 

NX and NY, element spacing 

along these axes, dx and dy, 

and gamma, the angle between 

these axes. Setting gamma to 90° 

results in a rectangular lattice, 

while setting it to 60° creates a 

triangular lattice. Any positive 

value for gamma may be used 

Figure 8: Square-ring antenna imported into AXIEM and simulated to generate antenna patterns used 

by the VSS phased array model 

to configure the lattice, while the 

circular option enables configuration 

of circular phased arrays 

with one or more concentric circles. 

The number of elements 

in each concentric circle and 

the radius of each circle can be 

defined as vectors by variables 

NC and R. Examples of lattice 

and circular array configurations 

are shown in Figure 3. 

To demonstrate some of the 

capabilities of the phased-array 

model, an example project was 

constructed showing two 15x5 

element arrays operating at 

2.99 GHz. (Figure 4). 

One model represents an array 

of lossless isotropic antennas 

defined simply by setting the 

antenna gain to 0 dBi, while the 

elements of the other array utilize 

a data set containing the radiation 

pattern of a single simulated 

patch antenna. Both arrays 

use a lattice configuration with a 

1/2-wavelength spacing between 

elements and uniform gain tapering, 

explained in more detail 

below. For the simulation shown, 

the steering angle (theta) was set 

to 15°. Note that the antenna and 

phased-array blocks support specifying 

the signal direction using 

U/V coordinates as well as theta/ 

phi angles (Figure 5). 

The VSS array model provides 

antenna designers with a 

rapid and straightforward tool 

to observe key antenna metrics, 

providing a means to examine 

the main beam and side lobe 

behavior as a function of any 

number of variables, including 

array size and configuration, 

gain versus steering angle, and 

the occurrence of grading lobes 

as a function of element spacing 

and/or frequency. From these 

results the array design team can 

develop an optimum configuration 

for the given requirements 

such as range and overall array 

physical size. In addition, the 

team can provide design targets 

for the individual antennas and 

incorporate subsequent antenna 

simulation results back into the 

array analysis. 

Changing the amplitude excitation 

through gain tapering is 

often used to control beam shape 

and reduce the side-lobe levels. 

A number of commonly-used 

gain tapers are implemented in 

the phased-array block. Gain 

taper coefficient handling defines 

whether the gain taper is normalized 

or not. If it is, the taper is 

normalized to unit gain. Standard 

gain tapers implemented in 

the phased-array model include 

Dolph-Chebyshev, Taylor Hansen, 

and uniform. The earlier 

example (5 x 15 element patch 

array) was re-simulated with uniform 

versus Dolph-Chebyshev 

gain tapering to understand the 

Figure 9: Patterns of single-patch and square-ring antennas generated by AntSyn and comparison of radiation patterns from phased 

arrays based on simple patch antenna (red) and square-ring patch antenna (green) 


RF & Wireless 

release of VSS includes new 

capabilities for more accurate 

simulation of these parameters, 

including enhanced modeling 

of element patterns and mutual 

coupling. The next section of 

this application note will examine 

these recent advances in 

advanced phased-array modeling, 

including accurate representation 

of the feed structure. 

Figure 10: Supports the ability to assign different antenna patterns to individual elements 

impact on the main beam and 

side lobes, as shown in Figure 6. 

In addition, the user can define 

custom gain tapers by specifying 

the gains (dB) and phases for 

each array element. 

Individual Antenna 

Design 

In the previous example, the 5 

x 15 array presented the radiation 

patterns for an ideal isotropic 

antenna (gain = 0 dBi) and a 

simple patch antenna. In addition 

to the array configuration itself, 

the design team would likely 

want to specify the radiation 

pattern and size constraints for 

the individual antenna elements. 

This operation can be performed 

using the synthesis capabilities 

in AntSyn, which uses 

an EM solver driven by proprietary 

evolutionary algorithms to 

explore multiple design options 

based on antenna specifications 

defined by the engineer. These 

specifications include typical 

antenna metrics, physical size 

constraints, and optional candidate 

antenna types (the user may 

select from a database of antenna 

types or let the software automatically 

select likely antenna 

types to optimize). 

Figure 11: 64-element array showing mutual coupling table 

As show in Figure 7, AntSyn 

creates antenna geometries from 

its database of design types and 

then applies EM simulation and 

its unique evolutionary optimization 

to modify those designs 

and achieve the required electrical 

performance and size constraints. 

A run-time update of the 

design types under investigation 

is listed, along with a star rating 

system to indicate which designs 

are close to achieving the 

desired performance. Users are 

able to review the results and 

design styles as the simulation 

progresses. Promising designs 

can then be exported to NI AWR 

Design Environment or through 

AWR Connected to third-party 

EM simulators. 

Due to its relatively small size 

and easy fabrication, a squarering 

patch antenna was chosen 

from the potential antennas created 

by AntSyn. The antenna 

was exported using the AXIEM 

options and then imported into a 

new AXIEM EM structure in the 

initial phased-array project. The 

re-simulated antenna is shown 

in Figure 8. 

This simulation provided the 

antenna pattern used to replace 

the original patch antenna used 

in the 5 x 15 phased array with 

the new antenna pattern shown 

in Figure 9. The new phasedarray 

results for both the original 

antenna (red trace) and the 

square-ring patch (green trace) 

are shown in Figure 9 as well. 

Modeling Complex 

Interactions 

The mutual coupling between 

antenna elements affects antenna 

parameters like terminal impedances 

and reflection coefficients, 

and hence, the antennaarray 

performance in terms of 

radiation characteristics, output 

signal-to-interference noise ratio 

(SINR), and radar cross section 

(RCS). The most recent V13 

As mentioned, in VSS designers 

can define gains or full radiation 

patterns for each antenna element 

in the phased array. This 

enables them to use different 

radiation patterns for internal, 

edge, and corner elements of the 

phased array (Figure 10). 

The radiation pattern of each 

antenna element will likely be 

affected by its position in the 

phased array. These patterns 

may be measured in the lab or 

calculated in AXIEM or Analyst. 

A simple approach to characterizing 

the appropriate radiation 

pattern for a given element is 

to use a 3X3 phased array and 

excite one element, either the 

internal element, one of the edge 

elements, or one of the corner 

elements, while terminating all 

others. This will provide the 

internal, edge, and corner element 

radiation patterns, which 

can then be automatically stored 

in data files using the NI AWR 

software output data file measurements 

(the same technique 

used in the example above). This 

approach includes the effect of 

mutual coupling from first-order 

neighbors. An array with a larger 

number of elements may 

be used to extend mutual coupling 

to first- and second-order 

neighbors. 

It is also important to capture 

the mutual coupling between 

neighboring elements. The 

VSS phased-array model does 

this through a coupling table 

defined in the configuration file. 

Different coupling levels can be 

defined based on distance from 

each other. The coupling, which 

is specified in magnitude (dB) 

and phase (degrees), is defined 

for two different distances (adjacent 

side elements: radius c_1 


RF & Wireless 

Figure 12: Side-lobe 

degradation to element failures 

2 percent and 5 percent 

and adjacent corner elements: 

radius c_2) (Figure 11). 

Modeling Impairments 

and Yield Analysis 

RF hardware impairments of 

the array will affect the resulting 

side-lobe levels and beam 

patterns and will ultimately reduce 

system-level performance. 

For transmitter arrays, side-lobe 

levels from imperfectly formed 

beams may interfere with external 

devices or make the transmitter 

visible to countermeasures. 

In radar systems, side lobes may 

also cause a form of self-induced 

multipath, where multiple 

copies of the same radar signal 

arrive from different side lobe 

directions, which can exaggerate 

ground clutter and require expensive 

signal processing to remove. 

Therefore, it is critical to identify 

the source of such impairments, 

observe their impact on the array 

performance, and take steps to 

reduce or eliminate them. 

The VSS phased-array configuration 

file allows engineers 

to simulate array imperfections 

due to manufacturing flaws or 

element failure. All gain/phase 

calculations are performed internally 

and yield analysis can be 

applied to the block in order to 

evaluate sensitivity to variances 

of any of the defining phasedarray 

parameters. As an example, 

VSS was used to perform 

an element failure analysis on 

a 64-element (16x4) array, producing 

the plots in Figure 12, 

which illustrates the side-lobe 

response degradation. 

RF impairments can also be 

caused by any number of items 

relating to the feed network 

design and related components. 

Systematic errors that may be 

compensated include inter-chain 

variations caused by asymmetrical 

routing (layout), frequency 

dependencies, noise, temperature, 

and varied mismatching due 

to changing antenna impedance 

with steer angle, which also 

impacts amplifier compression. 

Therefore, it is imperative to be 

able to simulate the interactions 

between the antenna array and 

the individual RF links in the 

feed network. 

RF Link Modeling 

NI AWR software products 

include the simulation and 

modeling technology to capture 

these impairments accurately 

and incorporate the results into 

the VSS phased-array assembly 

model. This is an important 

functionality, since RF links are 

not ideal and can cause the array 

behavior to deviate significantly. 

The phased-array assembly can 

operate in either the RX or TX 

mode, supporting the configuration 

of the array-element geometry, 

each element’s antenna characteristics, 

the RF link characteristics, 

and the common linear 

characteristics of the combiner/ 

splitter used to join the elements 

together. The configuration is 

performed primarily through a 

text data file, with commonlyswept 

settings either specified 

directly via block parameters 

(such as steering angles), or specified 

in the data file but capable 

of being overridden via block 

parameters (such as individual 

element gain and phase adjustments). 

The configuration of the phasedarray 

assembly may be divided 

into several sections: 

• Array geometry – defines the 

number of elements, their 

placement, and any geometryrelated 

gain and phase tapers. 

• Antenna characteristics – 

defines antenna gain, internal 

loss, polarization loss, 

mismatch loss, and radiation 

patterns for both receive and 

transmit configurations. 

• RF link characteristics – 

defines links for individual 

elements including gain, noise, 

and P1dB. Supports two-port 

RF nonlinear amplifiers using 

large-signal nonlinear characterization 

data typically 

consisting of rows of input 

power or voltage levels and 

corresponding output fundamental, 

harmonic, and/ 

or intermodulation product 

levels. Frequency-dependent 

data is also supported. 

• Assignment of antenna and RF 

link characteristics to individual 

elements. 

• Power splitter characteristics 

– splits the incoming signal 

into n-connected output ports. 

• Mutual coupling characteristics 

(previously discussed). 

One common challenge is 

that not all RF links should be 

equal. For example, gain tapers 

are commonly used in phased 

arrays; however, when identical 

RF links are used for all antenna 

elements, elements with higher 

gains may operate well into compression 

while others operate in 

a purely linear region, causing 

undesired array performance. 

To avoid this problem, designers 

often use different RF link 

designs for different elements. 

While this is a more complicated 

task, VSS phased-array modeling 

enables them to achieve 

this, resulting in more efficient 

phased arrays. 

To assist the design team creating 

the feed network and providing 

the RF link to the systems team, 

Figure 13: Changing antenna feed impedance as a function of beam steering using the variable 

phase and attenuator settings defined in the feed network design 


RF & Wireless 

In practice, the harmonic balance 

simulation in Microwave Office 

used to characterize the power 

amplifiers takes substantial time 

to run with 16 PAs. Therefore, 

the beam is steered with the 

amplifiers turned off. The designer 

then turns on the individual 

PA for specific points of 

interest once the load impedance 

from the directed antenna has 

been obtained. 

Figure 14: Simulate 

antenna feed impedance 

vs. frequency, 

superimposed over power 

load pull contours for a 

broadband monolithic 

microwave integrated 

circuit (MMC) APA (Inset) 

At this point the designer can 

directly explores the PA’s nonlinear 

behavior as a function of the 

load (antenna) impedance. With 

the load-pull capability in Microwave 

Office, PA designers can 

investigate output power, compression, 

and any other number 

of nonlinear metrics defining the 

amplifier’s behavior, as shown 

in Figure 14. 

VSS includes the capability to 

automatically generate the characteristics 

of the phased-array 

element link defined by the data 

tables. The designer starts by 

creating a schematic-based link 

design per the system requirements. 

A “measurement” extracts 

the design characteristics, which 

can include circuit-level design 

details (nonlinearities), through 

Microwave Office co-simulation 

and saves a properly-formatted 

data file for use with the phasedarray 

assembly model. 

In-Situ Nonlinear 

Simulations 

An accurate simulation must 

also account for the interactions 

that occur between the 

antenna elements and the driving 

feed network. The problem for 

simulation software is that the 

antenna and the driving feed network 

influence each other. The 

antenna’s pattern is changed by 

setting the input power and relative 

phasing at its various ports. 

At the same time, the input impedances 

at the ports change with 

the antenna pattern. Since input 

impedance affects the performance 

of the nonlinear driving 

circuit, the changing antenna 

pattern affects overall system 

performance. 

In this case, the input impedance 

of each element in the 

array must be characterized for 

all beam-steering positions. The 

array is only simulated once in 

the EM simulator. The resulting 

S-parameters are then used by 

Figure 15: 

Phased array 

simulations 

with RF link 

effects, including 

the impact of 

impedance 

mismatch 

between PA and 

steered antenna 

array 

the circuit simulator, which also 

includes the feed network and 

amplifiers. As the phase shifters 

are tuned over their values, the 

antenna’s beam is steered. At 

the same time, each amplifier 

sees the changing impedance 

at the antenna input to which 

it is attached, which affects the 

amplifier’s performance. 

In this final example, the power 

amplifiers (PAs) are nonlinear, 

designed to operate at their 1 db 

compression point (P1dB) for 

maximum efficiency. They are, 

therefore, sensitive to the changing 

load impedances presented 

by the array. The beam of a 

16-element array is steered by 

controlling the relative phasing 

and attenuation to the various 

transmit modules (Figure 13). 

With a detailed characterization 

of the RF links for each individual 

element, the overall system 

simulation is able to indicate 

trouble areas that would have 

previously gone undetected until 

expensive prototypes were made 

and tested in the lab (Figure 15). 

Conclusion 

The capability to design and 

verify the performance of the 

individual components, along 

with the entire signal channel, 

is a necessity as element counts 

increase and antenna/electronics 

integration advances. Through 

a sophisticated design flow that 

encompasses circuit simulation, 

system-level behavioral modeling, 

and EM analysis operating 

within a single design platform, 

development teams can investigate 

system performance 

and component-to-component 

interaction prior to costly prototyping. 

References 

[1] https://www.nssl.noaa.gov/ 

publications/mpar_reports/ 

LMCO_Consult2.pdf 

Special thanks to Dr. Gent Paparisto, 

Joel Kirshman, and David 

Vye, AWR Group, NI, for their 

contributions to this application 

note. ◄ 


RF & Wireless 

Addressing Efficiency and Linearity with a 

Single-Ended Class AB Power Amplifier with 

optimized Third-Harmonic Termination (part 1) 

This application note describes 

the design of a single-ended 

PA using Class AB “sweet 

spots” and an optimized thirdharmonic 

termination based on 

a design flow that encompassed 

analysis of the requirements and 

initial concepts to the simulation, 

fabrication, and measurement of 

the built prototype. 

Figure 1: Annotated photograph of completed PA 

Special Thanks to 

Paolo Enrico de Falco 

James Birchall and 

Laurence Smith for their 

Contribution to the application note 

National Instruments 

ni.com/awr 

The single-ended RF power amplifier (PA) 

is a standard design approach in the RF 

engineer’s tool kit, but high efficiency and 

good linearity may only be achieved if the 

harmonic terminations and biasing conditions 

are carefully examined. 

The design won first place at the 2016 

International Microwave Symposium’s High- 

Efficiency PA Student Design Competition. 

Design Challenge 

The main challenge of this design was to 

maximize the overall power-added efficiency 

(PAE) of the PA while amplifying a timevarying 

envelope signal, without compromising 

the linearity performance. The design 

specs required the achievement of the highest 

PAE as measured for a two-tone input 

signal while at the same time ensuring that 

the carrier-to-intermodulation ratio (measured 

third-order intermodulation distortion 

[IMD3] level) was lower than –30 dBc. 

A figure of merit (FOM) was calculated from 

this measurement according to: 

where the PAE is weighted by the operating 

frequency fr in gigahertz to compensate for 

the greater technical challenge in the higher-frequency 

design. P out , P in , and P DC refer 

to the RF output power of the two tones of 

interest, the RF input, and DC power supplied, 

respectively. 

The PA design operated at 3 GHz and used 

a packaged Wolfspeed [formerly Cree] 

gallium nitride (GaN) high-electron mobility 

transistor (HEMT). The prototype PA, 

shown in Figure 1, achieved a maximum 

continuous-wave (CW) output power of 

36.2 dBm and a two-tone PAE of 44 percent 

at –30 dBc IMD3, while delivering 34.04 

dBm of output power. 

Problem Formulation 

At the beginning of a design project, it is 

necessary to analyze the full range of specifications 

and survey prior designs that 

achieved similar results. 

Specifications for the design were: 

• Fewer than 24 dBm (250 mW) of input 

power to reach the point of saturation in 

the presence of a CW signal and produce 

an output power between 36 dBm (4 W) 

and 50 dBm (100 W) at saturation 

• Fewer than 22 dBm (158 mW) per tone 

to reach the point of saturation in the presence 

of a two-equal-tone signal with 

5-MHz tone spacing 


RF & Wireless 

Figure 2: The simulated IMD3 versus output power, showing the varying profile and the nulls in IMD3 for different gate bias voltages 

• Use a maximum of two DC power sources 

• Operate in the 1–10 GHz frequency range 

The main constraint placed on the design 

was the large-signal CW gain, which had 

to be above 12 dB at saturation to achieve 

the minimum output power of 36 dBm. For 

the operating frequency, values between 3 

and 5 GHz were considered because, due 

to the frequency dependence of the FOM 

in Equation 1, a higher value would result 

in only a small FOM improvement. GaN 

transistors were chosen for their performance 

at multiple gigahertz frequencies and 

because by operating at the low end of the 

36–50 dBm range, their efficiency could be 

further enhanced. 

A two-tone signal with 5-MHz frequency 

spacing was used to evaluate the design. 

Closely spaced two-tone signals have a 

variable time-domain envelope with a 3-dB 

peak-to-average power ratio, so PAE over a 

3-dB backoff range needed to be improved 

to avoid degrading the average efficiency. 

Finally, it should be noted that the PAE was 

measured at -30 dBc IMD3 rather than at 

saturation. 

For conventional amplifiers, the PAE was 

seen to increase monotonically until heavy 

compression occurred, so, to maximize the 

measured PAE, it was helpful to maintain 

a linear power transfer characteristic until 

saturation. A trade off between linearity 

Figure 3: The simulated IMD3 and PAE versus the third-harmonic reflection coefficient angle, illustrating the matching peaks and nulls 

of the two profiles 


RF & Wireless 

Figure 4: The intrinsic drain-source voltage and drain current waveforms for a) “bad” and b) “good” third-harmonic impedance 

termination 

and efficiency was, therefore, inevitable, 

and a good balance was crucial to achieve 

the desired FOM. 

Design Solution 

The linear DPA architecture has been shown 

in other designs to adapt well to the design 

requirements providing remarkable results 

due to a number of features that complement 

the specifications. Broadly speaking, 

the active load pull of the main amplifier 

by the peaking amplifier ensures improved 

efficiency in the back off region. Through 

the appropriate choice of biasing - Class AB 

for the main and Class C for the peaking - 

the compressive and expansive nature of the 

transfer characteristics of the two branches 

can be exploited to compensate for one another, 

thereby suppressing IMD3 and enabling 

linear operation up until saturation. 

Improving on previous design performance 

was thus no easy task. One option considered 

was to increase the degree of load modulation 

compared to the previous linear DPAs, 

which could boost the efficiency at back 

off. However, this would only be obtained 

if the linearity of the main amplifier’s transfer 

characteristic could also be improved, 

allowing for the peaking stage to turn on 

when the main amplifier has maximum (or 

close to maximum) voltage swing. Ultimately, 

the designer decided to focus on 

extending the linearity of a single-ended PA 

through exploiting specific operating condition 

values for Class AB gate bias values 

that are found to improve the linearity of 

the PA’s power transfer characteristic, while 

also tuning the third harmonic termination. 

Despite having drawbacks in terms of performance 

when compared to a linear DPA 

solution, a single stage design has several 

practical advantages, including a single 

active device, less extensive biasing and 

matching circuitry, simplicity for implementing 

and iterating, and low cost and 

form factor. 

Moreover, a strong understanding and characterization 

of a linear, single-ended Class 

AB amplifier provides a good foundation 

for the design of the main amplifier stage 

in a DPA or other load modulation-based 

architectures. 

In Class AB PAs, the nonlinearities introduced 

by the output current waveform’s 

truncation (which is, itself, a function of 

input drive level and bias) can compensate 

for the weak nonlinearities introduced by 

the transistor to produce favorable linearity 

performance at a given drive level. 

Specifically, for deep Class AB conduction 

angles, the current waveform truncation 

causes a compression of its fundamental 

frequency component with increasing 

drive level, which can compensate for the 

expansive characteristic exhibited by realworld 

transistors in the turn-on region. For 

two-tone signals, this translates into local 

minima, or “nulls,” in the IMD3 profile at 

certain points in the amplifier’s response, 

as shown in Figure 2. (In the graphs in the 

figures that follow, “high” and “low” refer 

to the IMD3 measured for the intermodulated 

components above and below the two 

carrier tones, respectively.) 

To further improve efficiency and increase 

the linear dynamic range of the amplifier, the 

appropriate impedance terminations must 

also be considered. Prior work has mostly 

addressed the impact of the second-harmonic 

impedance termination on linearity. 

However, little investigation has been done 

in considering the effect of third-harmonic 

termination on linearity, which is particularly 

significant in Class AB PAs. 

Figure 3 shows the result of a harmonic 

balance (HB) CW simulation sweeping 

the third-harmonic impedance at a constant 

input drive level for a Class AB PA, with 

fundamental and second-harmonic impedances 

optimized for PAE. As the figure 

indicates, the effect on PAE and IMD3 is 

notable, with the null in IMD3 corresponding 

to a peak in PAE and vice versa. 

This is due to an appropriate third-harmonic 

short, which promotes a correct shaping 

of the voltage waveform and reduces 

the overlap in current and voltage at the 

current generator (CG) plane of the transistor. 

This is further shown in Figure 4, 

which illustrates the intrinsic voltage and 

current waveforms for different cases of 

third-harmonic termination, which will be 

further explained in the following section. 

The designer chose NI AWR software, specifically 

Microwave Office circuit design software 

for all circuit simulations and focused 

on finding accurate models for the devices 

and lumped elements used. Following an 

extensive survey of packaged GaN HEMT 

devices, the Cree CGH40006P was selected 

based on its highly accurate and verified 

large-signal model and its power and gainfrequency 

performance. The microstrip circuitry 

was modeled using AXIEM 3D planar 

electromagnetic (EM) simulator and Murata 

high-precision ceramic capacitors were chosen 

for their accurate parasitic model. ◄ 


RF & Wireless 

Characterizing RADAR Interference Immunity 

Example System Block Diagram 

Due to increased 

domestic air travel and 

threats to National 

security it is important 

that our Aviation 

RADAR systems 

function properly. 

The current airwaves are filled 

with many natural and artificial 

sources of interference. The 

natural background noise in 

RADAR bands is fairly constant, 

but there has been an increase in 

wireless communications traffic 

causing unintentional interference 

that may overflow into 

these bands besides the risk from 

intentional interference. These 

factors make it important to characterize 

your RADAR system 

and clearly understand all of the 

limitations. 

This article will demonstrate a 

simple test strategy to characterize 

Aviation RADAR system 

performance. 

Radar Signal 

Discussion 

The Primary Surveillance 

RADAR used for aviation is a 

pulse-modulated sinusoidal carrier 

signal. The output of this 

type of RADAR has short pulse 

bursts with fast rise time power 

envelopes to resolve distant targets 

with adequate resolution 

(see Fig. 1). 

The hort duration pulses allow 

detailed “target” resolution, 

while long pauses between each 

pulse provide enough time for 

distant signals to return without 

interfering with the next pulse. 

These high power pulsed signals 

may have rise times under 10 ns 

with pulse widths in the microsecond 

and sub-microsecond 

ranges. 

These low duty cycle signals, 

often

RF & Wireless 

Figure 2 

of a RADAR system must be 

resistant to natural background 

RF radiation, un-intentional 

wireless communication signal 

interference and intentional 

signal interference, or “jamming” 

signals. This article will 

illustrate the value of using an 

advanced peak power meter in 

conjunction with a computer 

controlled noise generator to 

test RADAR receiver and transmitter 

system performance by 

varying SNR. 

The importance of 

calculating SNR 

Figure 3 is a typical return signal 

from a pulsed radar system that 

includes the target signature, 

random noise, and deterministic 

false alarms. A specific threshold 

must be determined to discriminate 

between the real target 

and the noise. The minimum 

power value that can be sensed 

or S min is equivalent to the 

minimum detectable signal, or 

MDS of the RADAR receiver. 

The MDS must be calculated in 

order to determine the maximum 

detection range, or MDR of the 

system. Point 1 is a false positive, 

where the noise is above 

the test threshold and point 2 

is an undetected target return 

below the threshold. Some of 

the issues below can be resolved 

with the latest DSP circuitry by 

averaging out the common mode 

noise and correlating deterministic 

events that rise above the 

MDS. This capability must be 

tested to prove the system is 

functioning properly. 

SNR calculation 

MDS, MDR, and the receiver 

noise floor are all dependent 

upon one another. When calculating 

the received power, P r , 

the maximum transmit power 

P t , antenna gains, minimum 

radar cross section, and effective 

aperture of the antenna must be 

known in order to solve the equation. 

Each parameter value will 

be a function of available investment 

capital, current technology, 

Figure 3 

and FAA regulatory guidelines 

for each RADAR system project. 

The received power (P r ) calculation 

is illustrated in Figure 4 

& 5, but an accurate transmit 

power must be known to solve 

for the variable. The value for 

P t can be calculated by subtracting 

the antenna return loss from 

the transmitter output power in 

dB. The return loss can be measured 

using a peak power meter 

shown in the test diagram in the 

lead picture and explained in the 

test procedure section. 

We need to find a reasonable 

value for the noise density, N o 

in order to calculate the system 

SNR. The total system noise will 

be a combination of natural background 

RF and electronic system 

noise. The formula to calculate 

thermal noise power is (N p = 

kTB), where the noise power 

N p is equal to (Boltzmann’s constant 

k) x (temperature in Kelvin) 

x (bandwidth B). The standard 

temperature for an external 

antenna is 62° F, or 290 °K. The 

noise power in a 1 Hz BW is 

equal to 4.004e-21 W/Hz. This 

value normalized to 1 mW in a 

50 ohm system displayed in a 

logarithmic scale is the familiar 

-174 dBm/Hz. In the case 

or RADAR, the noise density 

is commonly normalized to B n , 

or 1/τ (envelope pulse width). 

This noise density value, N o , 

must be added to the electronic 

noise of the RADAR test system 

and includes the receiver Noise 

Figure and all RF path components 

in terms of temperature 

°K. The calculation for amplifier 

noise figure can be found in 

most microwave text books, but 

is omitted for this article. 

The formula below to calculate 

system SNR uses the values of 

received power (P r ) and noise 

density (N o ) previously calculated: 

Factors have been added for 

processing gain G p and loss L. 

Most radars are designed so that 

B n = 1/(envelope pulse width). 

N o = T s = thermal noise + electronic 

noise density normalized 

to B n. 


RF & Wireless 

Figure 4 (see text) 

Test procedure 

Initial testing with simulation 

software or a proto-type will 

determine the type of DUT’s 

used for testing. Below is a 

simplified block diagram of a 

typical RADAR system including 

transmitter, receiver, and 

antenna structures. This example 

is a full scale system using real 

aircraft. The monostatic system 

used for this example is only 

one of many possible RADAR 

systems. In a monostatic system 

the transmit and receive antennas 

are co-located (ie. the same 

antenna is used for both transmit 

and receive), but either bistatic, 

or quasi-monostatic sytems can 

be tested in a similar manner. 

Example System 

Block Diagram 

The related figure is shown at 

the beginning. The Radar output 

signal (blue) is transmitted 

towards the target aircraft, and 

the return signal (green) is switched 

through to the radar receiver 

under normal working conditions. 

The peak power meter can 

monitor the effective radiated 

power of the antenna system via 

the field strength measurement, 

or the system mismatch using 

the ratio of forward to reflected 

power. The C2 alternate path is 

used to measure the signal field 

strength via a calibrated antenna 

or the forward power (C1 blue) is 

compared to the reflected power 

(C2 pink) to measure the actual 

power delivered to the antenna. 

The ratio of forward to reflected 

power, or return loss in dB is an 

important figure of merit for the 

system because actual transmit 

power (Pt) has a major influence 

on the maximum distance of the 

RADAR system. The Radar 

transmitter has an output trigger 

pulse (purple) that can be used 

as an external trigger input for 

the power meter to synchronize 

system measurements in addition 

to using the main power measurement 

channels. The receiver 

can be used in a similar manner 

as an external trigger input via 

the second trigger channel. The 

power meter can trigger on a single 

pulse, or a complex sequence 

of events using the transmitter, 

or the receiver external inputs 

similar to a digital oscilloscope. 

The receiver system is disturbed 

by the interference simulator 

signal (red) to emulate either unintentional 

wireless interference, 

or intended interference, “jamming”. 

This interference simulator 

provides versatile, repeatable 

interference for complex 

system testing. The Noisecom 

UFX7000A noise generator can 

be configured as an interference 

simulator with multiple AWGN 

sources, CW sources, and filtered 

signal paths to emulate real 

world interference and jamming. 

A 0.1 dB minimum attenuation 

step size over a total of 80 dB 

of attenuation allows accurate, 

repeatable disturbance control 

for precise SNR system testing. 

Conclusion 

A Boonton Peak Power Meter 

and a Noisecom UFX7000A 

series RADAR interference 

generator pair is one example 

of an advanced solution for 

testing these RADAR systems. 

The combined transmitter and 

receiver pair can test system performance 

by providing complex 

random and deterministic repeatable 

interference in addition to 

accurate peak & average power 

measurements. ◄ 

Figure 5: This example P r calculation is for a Quasi-monostatic system, but our monostatic example has the same transmit and receive 

antenna gain value 


Cellular Connectivity for a Professional IoT Platform 

RF & Wireless 

upgrades of devices on the field, 

system notifications, and many 

others. Telemetry data on the 

other hand are sent directly to 

Microsoft Azure and are exclusively 

available to the customer, 

without third parties involved. 

Industrial IoT solutions require 

real-time, bi-directional connectivity 

between the device and the 

cloud. Ensuring continuous connectivity 

was paramount for this 

application. “We tested our X400 

in remote areas where the cellular 

signal was very weak and 

unstable, and the overall performance 

was robust thanks to the 

u-blox SARA cellular modules 

it uses,” says Claudio Carnevali, 

CEO of Iomote. 

of tailoring the technology each 

customer’s needs,” he says. “In 

the end, regardless of the cellular 

technology used, our customers 

can rely on the u-blox module 

to send messages flawlessly to 

the cloud.” 

u-blox announced that its SARA 

cellular module series will provide 

wireless connectivity for 

a new end-to-end platform for 

Industry 4.0. With the platform, 

developed by Italianbased 

Iomote, businesses will 

be able to easily connect existing 

machines to the cloud to 

increase efficiency and augment 

their service offering. Iomote 

will present its new solution in a 

series of workshops that started 

in the Microsoft House in Milan 

this month. 

The centerpiece of the platform 

is Iomote’s smart, programmable 

X400 gateway, which adds cloud 

connectivity to virtually any 

industrial application. Iomote 

offers also a handy web dashboard 

for the IIoT system administrators: 

MyMote. MyMote is 

used to manage operations such 

as provisioning, remote software 

Flexibility 

was another factor in Iomote’s 

decision to work with the u-blox 

solution. “Form factor and pinto-pin 

compatibility between 

2G, 3G, and 4G variants of the 

SARA cellular module mean 

that customers have the possibility 

to choose their cellular 

communication technology. We 

really benefit from the possibility 

The Iomote platform is designed 

to enable Industry 4.0 applications 

in a broad range of vertical 

markets. To facilitate customization 

for individual applications, 

the X400 gateway includes two 

processors. Connectivity, security, 

and over-the-air programming 

(OTA), which provide 

the backbone for industrial IoT 

applications, are handled on the 

Iomote core processor. Customer 

applications are run on the 

separate application processor, 

which is programmable using 

the Arduino integrated development 

environment (IDE). Field 

applications can be created in a 

matter of hours by leveraging 

the Arduino IDE and the abundance 

of libraries and software 

that are readily available. 

■ u-blox 

www.u-blox.com 

Compact SOT502 ISM Band RF PA Transistor 

Ampleon announced the 

launch of the 600 Watt BLF- 

0910H9LS600 LDMOS power 

amplifier transistor. This is the 

first RF energy transistor using 

Ampleon’s latest Gen9HV 

50 V LDMOS process, a 

node that has been optimized 

to deliver greatly increased 

efficiency, power and gain. It 

is designed for use in industrial 

heating continuous wave 

(CW) RF energy applications 

in the 900 to 930 MHz ISM 

band. Fabricated in a compact 

ceramic SOT502 package, the 

transistor combines a high output 

power with best in class 

operating efficiency within a 

small footprint. This reduces 

the space required, and thereby 

the cost of amplifier designs. 

With a high operating efficiency, 

typically above 68%, 

the need for cooling is also 

kept to a minimum, helping 

to further lower the space 

required. The high gain of 

the BLF0910H9LS600, typically 

19.8 dB, measured with 

a VDS of 50 V in a 915 MHz 

CW class AB application, 

helps to increase the overall 

amplifier efficiency. By using 

two of these compact SOT502 

packaged 600 Watt transistors, 

it is possible to architect a 1.2 

kW RF power amplifier in the 

same space as a single SOT539 

package. This architecture also 

contributes to a lower transistor 

temperature resulting in 

an effective higher efficiency 

than a single SOT539 solution. 

The BLF0910H9LS600 has an 

integrated ESD protection and 

internal input matching. The 

matching increases the transistor 

input impedance and simplifies 

the design of the PCB 

matching structures to facilitate 

a compact amplifier design. 

■ Ampleon Netherlands B.V. 

www.ampleon.com 


RF & Wireless 

Electromechanical 

Switches with D-Sub 

Connectors 

High-Power 12.4 GHz SPDT 

Switch 

10 W GaN Amplifier Supports 

SatCom 

Pasternack has released a new line of 

electromechanical relay switches in 

popular configurations that operate 

from DC up to 26.5 GHz and feature 

a D-Sub multi-pin connector interface 

for secure and reliable DC voltage and 

command control functions. D-Sub 

multi-pin connectors provide a solderless, 

press fit reliable I/O connection 

that can be permanently locked down 

with a mating multiple socket D-Sub 

connector and will not come loose or 

break off during handling or environmental 

exposure to shock and vibration. 

Typical applications include military 

communications, commercial aviation, 

Hi-Rel electronics, SatCom, test 

and instrumentation, broadcast systems 

and medical equipment. 

Pasternack’s new product line consists 

of 44 different electromechanical relay 

switches offered in both 12 V and 28 V 

designs. They are available in SPDT, 

SP3T, SP4T and SP6T configurations 

that support either latching, failsafe or 

normally open actuators with usable 

features such as indicators, terminations 

or TTL logic. Typical performance 

includes 0.15 dB insertion loss and 

90 dB isolation levels, power handling 

capability is rated up to 600 watts. The 

package outlines of these switches are 

compact and ruggedly built, supporting 

SMA or N-type connectors. They are 

highly reliable with an operational temperature 

of -20 to +70 °C and a rating 

of up to 5 M lifecycles when used in 

a make before break (cold switching) 

condition. All models are RoHS and 

REACH compliant and guaranteed to 

meet MIL-STD-202 test conditions for 

vibration and shock. Pasternack’s new 

electromechanical relay switches are 

in stock and ready for immediate shipment 

with no minimum order quantity. 

■ Pasternack 

www.pasternack.com 

RLC Electronics announced the addition 

of a high power 12.4 GHz SPDT switch 

with N connectors to its product capabilities. 

The switch can handle up to 400 W 

CW at 12.4 GHz, and provides high reliability, 

long life and excellent electrical performance 

characteristics over the frequency 

range (including high isolation). Options on 

the switch include operating mode (failsafe 

or latching) and coil voltage (12 or 28 Vdc), 

as well as indicator circuitry and a TTL Driver. 

Control connector options include solder 

terminals, in addition to special power 

connectors such as MS and sub-D. 

■ RLC Electronics, Inc. 

www.rlcelectronics.com 

Multiplexers in Two, Three or 

Four Channel Versions 

RLC Electronics‘ Multiplexers are available 

in two, three or four channel versions. 

Adjacent passbands may be designed for a 

contiguous or non-contiguous response. For 

passband frequencies below 2 GHz, lumped 

element designs will often achieve the 

desired response in the smallest package. 

At higher frequencies (up to 40 GHz), distributed 

coaxial structures are employed to 

realize the lowest possible loss. The unit 

pictured above is a diplexer that covers both 

L/S band frequencies, as well as Ku frequencies, 

and exhibits low loss (

RF & Wireless 

Sub 1 GHz 150 Watt T/R 

Switch 

RFMW, Ltd. announced design and sales 

support for a high power SPDT switch from 

RFuW Engineering. The MSW2T-2040-193 

high power PIN diode switch handles 150 

watts of average (CW) power across a band 

width of 50 MHz to 1 GHz. Peak power 

handling is up to 550 W. Offered in a surface 

mount (SMT) package measuring 5 x 

8 x 2.5 mm, the MSW2T-2040-193 symmetrical 

switch serves radar T/R module 

applications along with switch filter banks 

and Mil-Com radio applications where highpower 

handling is needed. Insertion loss is 

only 0.5 dB while typical isolation is 33 dB. 

Switching time is 2 microseconds. 

RFMW, Ltd. 

info@rfmw.com 

www.rfmw.com 

True Average Connected 

Power Sensors 

CPS2000 True Average Connected Power 

Sensors provide USB, LAN and PoE capabilities 

to enable easy RF power measurement 

of modulated and CW signals from 

50 MHz to 8 GHz. Compatible with Windows 

and Linux systems, CPS2000 sensors 

include all the necessary drivers for 

programming through SCPI, IVI and Lab- 

VIEW. Connectivity and compatibility, 

combined with 60 dB dynamic range and 

100 measurements per second, CPS2000 

sensors are the ideal solution for lab, field, 

production test, ATE, remote monitoring 

and embedded environments. 

Quick Features: 

• 50 MHz to 8 GHz frequency range 

• -40 dBm to +20 dBm dynamic range 

• True average power measurements for 

CW and Modulated signals 

• USB, LAN and PoE connectivity 

• SCPI, IVI and LabVIEW programming 

• Windows and Linux compatibility 

• >100 measurements per second 

• Synchronized multi-channel measurement 

• Streamlined user interface for fast, accurate 

measurements 

■ AR 

ardeinfo@arworld.us 

www.ar-deutschland.com 

Full Line RF & EMC 

Instrumentation Catalog 

This one comprehensive catalog includes 

everything necessary for RF and EMC 

testing. You’ll find important information 

on everything from RF and Microwave 

Amplifiers to Antennas, Probes, Analyzers, 

Accessories, and Integrated Test Systems 

that make testing quicker, easier, and more 

accurate. You’ll discover innovative new 

products like MultiStar Field Analyzers, 

Test Systems and Receivers that use groundbreaking 

technology to perform multiple 

tasks simultaneously, reducing test times 

from days to hours. The latest developments 

in New State of the Art Solid State 

Field Generating System up to 40 GHz, and 

Dual Band Technology are also represented 

here. Along with products that will exceed 

your expectations, and take RF and EMC 

testing to the next level. Request New AR‘s 

Full Line Catalog here: 

■ AR 



Electromechanical 

Switches Covering DC to 

40 GHz with Low Insertion 

Loss 

Fairview Microwave, Inc. has unveiled a 

new series of low insertion loss repeatability 

electromechanical switches. These 

electromechanical switches exhibit low 

insertion loss repeatability which is 

guaranteed over millions of switching 

cycles. This performance is extremely 

useful to help maintain overall system 

measurement accuracy. 

Fairview’s twelve new electromechanical 

switches exhibit extremely low insertion 

loss repeatability with guaranteed 

levels of 0.03 to 0.05 dB over 5 to 10 

million switching cycles, depending on 

the model. Performance includes low 

insertion loss of 0.3 dB with high isolation 

of 100 dB typical, and input power 

ratings of up to 70 watts CW and up to 

1 watt for hot switching applications. 

These switches cover broadband frequencies 

from DC to 40 GHz and are 

offered in three configurations: singlepole 

double-throw (SPDT), single-pole 

four-throw (SP4T) and single-pole sixthrow 

(SP6T). They have latching actuators 

and desirable features that include 

indicators, self-cut-off, TTL and 50 Ohm 

terminations. 

These rugged, MIL-grade electromechanical 

switches are RoHS and REACH 

compliant and guaranteed to meet MIL- 

STD-202 environmental test conditions 

that include exposure to humidity, altitude, 

temperature cycling, vibration and 

shock. Another important feature is all 

package designs are shielded for EMI/ 

RFI protection and magnetic fields. 

Models are available with either SMA 

or 2.92 mm connectors depending on 

the operational frequency. Multi-throw 

models support HE10 connectors with 

ribbon cable assemblies for DC, indicator 

and TTL logic controls, and all 

models are export-rated as EAR99. 

■ Fairview Microwave 

www.fairviewmicrowave.com 


RF & Wireless 

Pulsed Amplifier Provides 

8 kW from 0.8 to 2.5 GHz 

The Model 8000SP0z8G2z5 is a selfcontained, 

forced-air-cooled, broadband 

solid-state microwave amplifier 

designed for pulse applications at low 

duty factors where instantaneous bandwidth 

and high gain are required. The 

unit provides a conservative 8000 watts 

minimum peak RF pulse power at the 

amplifier output connector. 

The amplifier‘s front panel digital 

display shows forward and reflected 

average power output or forward and 

reflected peak power, plus extensive 

system status information accessed 

through a series of menus via soft keys. 

Status indicators include power on, 

standby, operate, faults, excess average 

or peak reflected power warning 

and remote. Standard features include 

a built-in IEEE-488 (GPIB) interface, 

0 dBm input, TTL Gating, VSWR protection, 

gain control, RF output sample 

ports, plus monitoring of baseplate temperature 

and cabinet temperature. Modular 

design of the power supply and RF 

components allow for easy access and 

repair. Use of switching mode power 

supplies results in significant weight 

reduction. 

Housed in a stylish contemporary 

cabinet, the amplifier provides readily 

available pulsed RF power for a variety 

of applications in Test and Measurement, 

(including EMC RF pulse susceptibility 

testing), Industrial and University 

Research and Development, and 

Service applications. AR also offers a 

broad range of amplifiers for CW (Continuous 

Wave) applications. 

■ AR 



Multitone RF EMC Test 

System for 10 kHz to 6 GHz 

AR is announcing the introduction of a new 

addition to the MultiTone test product line, 

the MT06002, with expanded frequency 

range to 10 kHz - 6 GHz and testing capabilities, 

including MultiTone CI testing. 

The MT06002 is an addition to the Multitone 

tester family that greatly expands the 

breadth and value of Multitone testing. New 

capabilities added to the MT06002 include: 

• Automotive RI testing to 11451-2 and 

11452-2 standards 

• DO-160 Section 20.5 RI testing 

• Conducted Immunity testing to commercial, 

automotive, MIL STD 461 and 

DO-160 standards 

• All testing standards of the existing 

MT06000A are still available 

The MT06002 contains all of the instruments 

needed to perform radiated and conducted 

immunity testing except the required 

amplifiers, antennas, CI accessories and 

directional couplers. The Multitone family 

of products allows users to perform Radiated 

and Conducted Immunity testing faster 

than ever before possible. By testing multiple 

frequencies (tones) at once, test times 

can be reduced by a factor equivalent to the 

number of tones selected. The number of 

tones is only limited by the signal generator 

bandwidth and the size of the amplifier 

used with the system. 

■ AR 


0.3 to 6 GHz 35 W GaN 

Amplifier 

Richardson RFPD, Inc. announced the availability 

and full design support capabilities 

for a new GaN power amplifier from Analog 

Devices, Inc. The HMC8205BF10 delivers 

45.5 dBm (35 W) with 35% PAE across an 

instantaneous bandwidth of 0.3 to 6 GHz. 

No external matching is required to achieve 

full band operation, and no external inductor 

is required to bias the amplifier. Integrated 

DC blocking capacitors for the RFIN and 

RFOUT pins are included. The new GaN 

PA is suitable for pulsed or continuous wave 

applications, including military jammers, 

wireless infrastructure and radar, as well 

as general-purpose amplification. 

Additional key features of the 

HMC8205BF10 include: 

• Power gain for PSAT: 20 dB 

• Small signal gain: 28 dB 

• Gain flatness: ±2 dB 

• Supply voltage: 50 V @ 1300 mA 

• Package: 10-lead LDCC 

■ Richardson RFPD, Inc. 

www.richardsonrfpd.com 

Low PIM Terminations 

Handle 100 Watts 

RFMW, Ltd. announced design and sales support 

for MECA low PIM, 380...2700 MHz 

terminations. MECA’s LPTC100-4310M 

handles 100 W with a typical PIM rating of 

-161 dBc. PIM (Passive Intermodulation) is 

the non-linear mixing of two or more frequencies 

in a passive (or linear) device creating 

poor system performance in equipment 

such as distributed antenna systems (DAS). 

With a 4.3/10.0 DIN Male connector, the 

LPTC100-4310M is IP 67 rated, making 

it a perfect choice for harsh environments. 

Made in USA, MECA low PIM terminations 

are also available with N-type and 7/16 connectors 

and power handling options of 10, 

50, 100 & 250 Watts of full rated power to 

85 °C without power derating. 

■ RFMW, Ltd. 

info@rfmw.com 

www.rfmw.com 


RF & Wireless 

Low Distortion Push Pull 

Hybrid for HFC Upgrades 

Compact Waveguide Gunn 

Diode Oscillators 

Amplifiers Provides 

150 or 250 Watts from 80 

to 1000 MHz 


support for a low distortion, low noise 

CATV amplifier. The Qorvo QPA3320, push 

pull hybrid CATV amplifier is ideal for 1 

GHz hybrid fiber coax (HFC) upgrades and 

new designs for 24 V capable nodes, line 

extenders and system amplifiers. Operating 

from 45 to 1003 MHz, the QPA3320 

provides 34.5 dB minimum gain at 1 GHz 

with a CTB of -66 dBc and CSO of -65d 

Bc. Noise figure is 4.5 dB. Employing both 

GaAs and GaN technologies, this hybrid 

amplifier module has 17 dB return loss for 

easy matching and draws 280 mA. Offered 

in an industry standard SOT-115J package. 


info@rfmw.com 

www.rfmw.com 

Low Power Consumption 

WiFi Linear PA 


support for the Qorvo QPA5219 power 

amplifier. Featuring 2412 to 2484 MHz frequency 

coverage, the QPA5219 touts 32 dB 

of transmit power gain at a spectral mask 

compliant 28.5 dBm. Offered in a small 3 

x 3 mm package, it draws less than 1.7 W 

meaning less thermal compensation is needed. 

And, designed for ease-of-use, fewer 

external components are required, freeing 

up additional PCB space. 


info@rfmw.com 

www.rfmw.com 

Pasternack has unveiled a new line of compact 

waveguide Gunn diode oscillators that 

are tunable and generate signal levels that 

exhibit low phase noise at popular K and 

Ka band frequencies. Typical applications 

include transmit and receive oscillators 

for radio communications, local oscillator 

source that can be multiplied for higher 

mm-wave frequency test and measurement, 

military and commercial radar sources, 

police radar, Doppler sensors and security 

screening. 

Pasternack’s new Gunn diode oscillators 

incorporate high performance devices and 

machined aluminum cavities. Due to the 

extremely high external Q and temperature 

compensation mechanism, these oscillators 

exhibit excellent frequency and power stability, 

lower phase noise and higher anti-load 

pulling characteristics. 

There are two models in this series, the 

PEWGN1001 model is a K-Band waveguide 

Gunn oscillator module that generates 

a center frequency of 24.125 GHz with a 

tuning range of ±1 GHz. The PEWGN1000 

model generates a Ka band center frequency 

of 35 GHz with a tuning range of ±3 GHz. 

Both models incorporate self-locking tuning 

screws. 

Performance specifications include phase 

noise as low as -98 dBc/Hz typical at 100 

kHz offset and frequency stability as low as 

-0.2 MHz/K maximum. The output power 

of these oscillators is 10 dBm min. with 

power stability of -0.03 dB/K maximum. 

Bias supply is 5 to 5.5 Vdc at 200 to 250 mA 

typical with an operating temperature range 

of -40 to +85 °C. The rugged and compact 

package designs support output frequency 

ports with fully integrated Mil-grade waveguide 

flanges of WR-42 UG-595/U for K 

band and WR-28 UG-599/U for Ka band. 

Pasternack’s new Gunn diode oscillators are 

in stock and ready for immediate shipment 

with no minimum order quantity. 


http://de.pasternack.com 


The Amplifiers 150W1000B & 

250W1000C are 150 respective 250 

Watts Class A CW solid-state, self-contained, 

air-cooled, broadband amplifiers 

from 80 to 1000 MHz, designed for 

applications where wide instantaneous 

bandwidth, high gain and linearity are 

required. This low cost amplifier are 

available in a stylish, contemporary 

cabinet for benchtop use or with cabinet 

removed for rack mounting. 

The new models 150W1000B & 

250W1000C, when used with a sweep 

generator, will provide 150 respective 

250 Watts of RF power. Included is a 

front panel gain control which permits 

the operator to conveniently set the 

desired output level. The new models 

protected from RF input overdrive by an 

RF input leveling circuit which controls 

the RF input level to the RF amplifier 

first stage when the RF input level is 

increased above 0dBm. The RF amplifier 

stages are protected from overtemperature 

by removing the DC voltage to 

them if an over-temperature condition 

occurs due to cooling blockage or fan 

failure. The new models 150 W1000B 

& 250W1000C are equipped with a 

Digital Control Panel (DCP) which 

provides both local and remote control 

of the amplifier. The DCP uses a color 

LCD touch screen display to indicate 

the operate status and fault conditions 

if an over-temperature or power supply 

fault has occurred. 

All amplifier control functions and status 

indications are available remotely 

through the included remotes package. 

The remotes package includes GPIB/ 

IEEE-488 format, RS-232 hardwire 

and fiber optic, USB, and Ethernet. 

The bus interface connector is located 

on the back panel and positive control 

of local or remote operation is assured 

by a Local/Remote switch on the front 

panel of the amplifier. 

■ AR 




RF & Wireless 

Sigfox module with 

integrated sensor 

interfaces 

Radiocrafts offer Sigfox modules with 

built in sensor interfaces for fast time 

to market and compact designs, offering 

higher ROI to our customers, by 

reducing the BoM and design time 

significantly. 

Radiocrafts AS, announced two new 

Sigfox modules, both with integrated 

sensor interfaces. The new modules are 

ideal for making a Low Power Wide 

Area Network (LPWAN) with wireless 

sensors. 

The RC1682-SSM and RC1692HP- 

SSM are both an expansion of the 

RC1682-SIG and RC1692HP-SIG 

modules released in 2015. The RC1682 

support Radio Zone 1 (e.g. Europe) and 

the RC1692HP supports Radio Zone 2 

(e.g. Americas) and Radio Zone 4 (e.g. 

Oceania). The proven Sigfox modem 

is complemented by a dedicated interface 

for a number of industrial and 

environmental sensors. The sensors 

are carefully selected to enable customers 

to build complete sensor nodes 

by just adding the sensor, an antenna 

and a power supply to the compact 

SSM module. 

Sigfox is the world’s leading provider 

of connectivity for the Internet of 

Things (IoT). The company has built 

a global network to connect billions 

of devices to the Internet while consuming 

as little energy as possible, as 

simply as possible. 

The sensor interface modules add significant 

value and benefit to our customers 

by removing the need for an external 

microcontroller to manage the sensors. 

This as a major step in making IOT 

remote sensor networking a task that 

does not require specialist competence, 

and also a major step in reducing the 

overall system cost for the customers. 

Sensor interfaces supported includes 

analogue inputs, GPIO and I 2 C interfacing 

industrial and environmental 

sensors. 

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 

New Fixed Attenuators 

Available with Frequency 

Ranges from DC to 6 GHz 

Pasternack has released a new line of attenuators 

for quick mating and easy installation. 

Typical applications include DAS systems, 

remote radio heads (RRHs), base stations 

and antennas. 

Pasternack’s 23 new quick connect attenuators 

are available with QMA, QN or 4.3-10 

connectors for easy mating. These attenuators 

support operating frequency ranges 

from DC to 6 GHz. They boast attenuation 

values from 0 to 20dB and VSWR as low as 

1.15:1. The 4.3-10 attenuator models have 

power handling up to 15W maximum with 

low-PIM performance. 

These quick connect attenuators eliminate 

the need for wrench or torque for coupling. 

They are easy to screw-on and allow for 

hand-tightening, which improves installation 

flexibility. These attenuators are ideal 

for telecommunication, industrial, defense 

and aerospace industries. The QMA and QN 

models are constructed of brass tri-metal, 

4.3-10 attenuators are made of anodized 

aluminum. All models meet IP67, ingress 

protection rating, requirements. Pasternack’s 

quick connect attenuators are in stock and 

ready for immediate shipment with no minimum 

order quantity. 



2.4 GHz fully-integrated RF 

front-end module 

Skyworks has introduced the SKY66114-11, 

its latest 2.4 GHz fully-integrated RF frontend 

module (FEM) supporting Bluetooth 

Low Energy/Bluetooth Smart, 802.15.4, 

Thread and ZigBee applications. This high 

performance device is the world’s most efficient 

and longest range solution for Internet 

of Things (IoT) applications, especially 

within the connected home, wearables and 

industrial markets. The FEM is ideal for 

voice assistants, sensors, beacons, smart 

watches, thermostats, wireless cameras/ 

headphones, medical pendants, hearing 

aids and more. 

The SKY66114-11 extends range more 

than 4x and delivers a receive sensitivity 

improvement of up to 7 dB when compared 

to a standalone system-on-chip (SoC). 

This compact solution (16-pin, 2.4 × 2.4 × 

0.8 mm) integrates a high gain, low-noise 

amplifier, transmit bypass path and digital 

controls and operates over a wide supply 

voltage range (1.7 to 3.6 V), allowing for 

use in a broad spectrum of battery-powered 

applications. It also boasts fast switch on/ 

off time (

RF & Wireless 

New Ultra-high Power 

Density LDMOS for Avionics 

from NXP 

■ Richardson RFPD 

richardsonrfpd.com 

5-GHz-PA with Integrated 

Power Detector from RFMW 

SMA Couplers 0.6-4.0 GHz 

Richardson RFPD, Inc. announced the availability 

and full design support capabilities 

for a new RF power LDMOS transistor from 

NXP Semiconductors. The AFV10700H / 

AFV10700HS, available in bolt-down and 

solder-down styles, is designed for pulse 

applications operating at 1030 to 1090 MHz 

and can be used over the 960 to 1215 MHz 

band at reduced power. It outputs 700 W 

P1dB at 1090 MHz, with 50 V and 56 percent 

efficiency. If operated at 52 V, it can 

achieve 850 W P1dB at 1030 MHz, with 

52 percent efficiency. The new device features 

highly-integrated on-chip pre-matching 

and outstanding thermal resistance. 

The new LDMOS transistor is suitable for 

use in defense and commercial pulse applications 

with large duty cycles and long pulses, 

such as friend or foe (IFF), secondary surveillance 

radars, ADS-B transponders, DME 

and other complex pulse chains. It is the 

latest addition to NXP’s leading portfolio of 

L-band devices for aerospace and defense 

applications. The AFV10700H/HS is based 

on NXP’s Airfast technology and is contained 

in a small NI-780 air cavity package, 

which occupies 40 percent less space than 

the standard NI-1230 package used by other 

LDMOS solutions with a similar power 

level. According to NXP, key features of 

the AFV10700H / AFV10700HS include: 

• 700 W Peak, 50 V 

• Industry‘s highest power density at PAlevel: 

700 W in 1.3“ x 2.6“ 50-ohm 

matching area 

• Qualified to operate at 52 V, and over 

frequencies over 960-1215 MHz 

• Supports long pulses such as ELM and 

Link 16 

• Internally input- and output-matched for 

broadband operation and ease-of-use 

• Device can be used in a single-ended, 

push-pull or quadrature configuration 

• Qualified up to a maximum of 55 VDD 

operation 

• High ruggedness, handles > 20:1 VSWR 

RFMW, Ltd. announces design and sales 

support for a three-stage, LTE-U / LAA 

power amplifier from Qorvo. The QPA9501 

serves wireless infrastructure from 5.1 to 

5.9 GHz via its internally matched, fully 

integrated PA with power detector. Boasting 

32 dB of gain, the QPA9501 provides good 

linear performance without the need for 

linearization (-47 dBc ACLR @ 23 dBm). 

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MECA offers a full line of DC blocking 

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applications in wireless and in-building 

networks such as; receiver combining and 

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TNC connector styles covering 800 MHz to 

2.200 GHz with broad band models covering 

698 MHz to 2.700 GHz. 




RF & Wireless 

Programmable Attenuator Systems 

An attenuator is an 

electrical component 

that reduces the 

amplitude of a signal 

passing through it 

without significantly 

degrading the integrity 

of that signal. In 

a programmable 

or step attenuator, 

the attenuation is 

controlled externally 

by an external analog 

or digital signal, either 

manually or via a 

computer 

Figure 1: A selection of programmable attenuators ranging from a single unit (left) to a limited-fanout 

24-port transceiver test system (right). Source: JFW Industries 

Depending on the model, the 

maximum attenuation ranges 

from 0 dB to 127 dB, in steps 

as small as 0.1 dB. The attenuator 

is controlled by a combination 

of digital inputs, an analog 

voltage or via USB, RS-232, 

Ethernet or GPIB. These devices 

are bi-directional, so either port 

can act as an input or an output. 

JFW produces many programmable 

attenuators and attenuator 

systems for different applications. 

This article will review the 

key components of a programmable 

attenuator system and discuss 

the best choices for some 

common applications. Figure 1 

shows several JFW programmable 

attenuators. 

Applications and Key 

Specifications 

Programmable attenuators test 

and evaluate the performance 

of many wireless applications: 

JFW Industries 

www.jfwindustries.com 

Figure 2: The key specifications of a programmable attenuator. Source: JFW Industries 


RF & Wireless 

Figure 3: The parallel architecture has separate RF paths, but 

bundles common functions to reduce size and cost 

• Military radios 

First responder networks 

• WiFi/MU-MIMO 

• Cellular networks 

• Mesh networks (ZigBee, 

LoRa, etc.) 

• Emerging IoT/5G systems 

The key specifications of a programmable 

attenuator include: 

• Frequency range 

• SWR (standing wave ratio) 

• Attenuation range and step size 

• Characteristic impedance 

( usually 50 or 75 ohms) 

• Maximum RF input power 

• Insertion loss 

Figure 2 shows the specification 

sheet for the Model 50PA- 860, a 

programmable attenuator system 

with 48 parallel channels. 

Programmable 

Attenuator System 

Architecture 

Combining multiple attenuators 

into a single unit gives a more 

compact design and saves cost. A 

programmable attenuator system 

contains one or more attenuators: 

• System power supply 

• Front interface panel 

• Internal control board 

• Communications block for 

RS-232, Ethernet or other 

standards 

Figure 3 shows an example of a 

parallel test system architecture. 

Each attenuator has an independent 

input and output with no 

RF connection between attenuators. 

The parallel architecture 

is the simplest configuration. 

It’s typically used to test multiple 

independent receivers and 

transmitters simultaneously in 

a production environment. JFW 

Industries offers 50 and 75 ohms 

units in benchtop or 19 inch rackmount 

configurations. 

If we want to expand the capability 

of the simple parallel architecture, 

adding a power divider/ 

combiner stage is a good first 

step. A power divider/combiner 

is a key component that distributes 

RF signals between multiple 

ports. 

There are two main types of 

power divider/combiners: 

• A resistive type operates as a 

hub to connect multiple Tx/ 

Rx devices together in a symmetrical 

layout with no isolation 

between them. For example, 

a signal input at port 2 

divides equally between ports 

1, 3, 4 and 5. Each path has 

equal loss. 

• A reactive type is non-symmetrical 

and distributes signals 

between multiple devices and 

a single device (fan- out and 

fan-in). In the configuration 

shown in Figure 4, port 5 is a 

divider port: an input at port 

5 is routed equally to combiner 

ports 1-4 with equal loss. 

Conversely, input signals into 

ports 1-4 are combined equally 

and routed to port 5. However, 

ports 1-4 have at least 20 dB 

isolation between them. 

There are significant differences 

in size and functionality between 

the two technologies: for 

example, a resistive power divider/combiner 

has twice the path 

loss of a reactive model (Figure 

5). JFW Industries manufactures 

two types of reactive power divider/combiners 

suited to different 

applications. 

Handover Test Systems 

for Cellular-type 

Networks 

A parallel architecture is wellsuited 

for testing individual 

devices, but a wireless or WiFi 

network requires a more sophisticated 

solution. 

A typical cellular network consists 

of a small number of base 

stations that send fixed-power 

transmissions, typically less 

than 100 W, out to a larger 

number of mobile devices such 

as handsets, laptops or tablets. 

The mobile device reports back 

the signal strength of each base 

station it receives and automatically 

transmits at the lowest 

power needed to maintain good 

communication. As the mobile 

device moves around, and base 

station signal strengths vary, the 

network automatically transfers 

the device from one base station 

to another with higher power 

density when required. 

A WiFi network uses a similar 

configuration: it must transfer the 

WiFi connection when a device 

moves between one wireless 

access point (WAP) and the next. 

A handover system uses attenuators 

and power dividers to 

simulate this type of network: 

an input represents a base station 

antenna or access point, and 

an output represents a handset 

or other mobile device. A typical 

laboratory architecture may 

contain three or four base stations 

on the input side and the 

devices under test on the output 

side of the box. Any base station 

can connect to any or all of the 

handsets (devices). Strictly speaking, 

the terms input and output 

are used for convenience, as all 

of the paths are bi-directional. 

A handover test system (Figure 6) 

provides connections for multiple 

network access points and 

multiple handsets. The full fanout 

version has a step attenuator 

Figure 4: In this configuration port 5 is a divider port 


RF & Wireless 

Figure 5: Adding a power divider/combiner block allows the 

system to combine ports to test complex RF networks with 

multiple transmitters and receivers 

on every path with a power divider/combiner 

on either side, so 

that every RF path can have its 

own unique attenuation setting. 

Each output port in Figure 6 

combines inputs f1, f2, f3 and f4, 

representing four base stations. 

The different attenuator settings 

on each input simulate different 

network conditions. 

Transceiver Test 

System (Mesh Network) 

Many networks don’t conform 

to the cellular and WiFi network 

model. A mesh network doesn’t 

distinguish the base station or 

access point and a mobile device 

or handset. A military or firstresponder 

radio network, for 

example, has no base station to 

relay signals between one mobile 

device and another. It contains 

multiple transceivers communicating 

directly in a peer-to-peer 

network. A mesh network such 

as ZigBee or LoRa uses transceivers 

(nodes) as relays to reduce 

power consumption and increase 

network range. To reach a 

distant node, it’s only necessary 

to reach the closest node. 

A similar approach is being proposed 

for the next generation of 

cellular communications. Information 

in a 5G system will be 

transferred from phone to phone, 

phone to machine or device to 

device before eventually making 

its way to a tower to be offloaded 

onto a backhaul or the internet. 

A transceiver test system is the 

most complex type of configuration. 

It will accommodate the 

largest number of device combinations 

and can do most types of 

RF testing. For example, it can 

simulate the activity in a highworkload 

military battlefield 

where a large number of radios 

are moving around in multiple 

directions, communicating with 

each other directly. 

The system in Figure 7 is an 

example of a four-port transceiver 

test system with a full 

fan-out architecture. Every port 

is connected to every other port, 

with a unique programmable 

attenuator in each path. 

There are no designated inputs 

or outputs in this architecture. 

The loss between two ports is 

the loss from the divider/combiner 

at each port plus the loss 

from the programmable attenuator 

in the signal path. For 

example in Figure 7 below, for 

the port 1-port 3 path, attenuator 

#2 is used. Each port can be 

connected to a device that can 

transmit and receive signals, like 

a radio or handset. The attenuators 

can be programmed to a different 

decibel setting for every 

path through the test system and 

the attenuator settings can vary 

over time to simulate signal 

fading between radios. 

Figure 6: A handover test system. Source: JFW Industries 

Transceiver System 

Feature Comparison 

Figure 8 shows the general configuration 

of the full fan-out 

system, plus two other alternative 

configurations that are designed 

for cost-sensitive applications. 

1. A full fan-out transceiver test 

system contains a fully populated 

connection matrix. As discussed, 

there is a path between 

every pair of ports and each 

path has its own individually 

controlled programmable attenuator. 

The number of programmable 

attenuators increases with 

the number of ports: adding the 

nth port increases the number of 

attenuators by (n-1). JFW manufactures 

full fan-out transceiver 

test systems with up to 32 ports; 

that design has 496 programmable 

attenuators. 

2. b) A limited fan-out transceiver 

reduces size and cost by 

connecting each port to a limited 

number of its neighboring ports. 

The number of connected ports 

can vary depending on the application: 

the 12-port LC8 design 

shown in Figure 8(b) connects 

each port to its eight closest 

neighboring ports (four upper 

neighboring ports and four lower 

neighboring ports). This design 

requires only 48 programmable 

attenuators, compared to 66 

attenuators if it were a full fanout 

design. The limited fan-out 

design is most useful for reducing 

the size and cost of designs 

with a large number of ports. 

Having more ports equates to 

testing a greater number of radios 


RF & Wireless 

(blue ports) with individual programmable 

attenuator settings. 

Figure 7: A transceiver test system. Source: JFW Industries 

Figure 8: A comparison of interconnections for three types of 

transceiver test systems. Source: JFW Industries 

simultaneously. Changing from 

a full fan-out to a limited fan-out 

LC8 design in a 32-port system 

would reduce the number of programmable 

attenuators from 496 

to 128, a reduction of 74 percent. 

3. c) A hub fan-out transceiver 

test system is the least costly 

design: it is a star matrix configuration, 

so the number of paths 

is equal to the number of ports 

and it has a programmable attenuator 

on each port. 

The example shown contains 

12 programmable attenuators; 

a resistive power divider/combiner 

connects all the ports. This 

configuration is useful for radioto-radio 

testing: a typical setup 

uses a single transmitter (the red 

port) feeding multiple receivers 

With all of the options available, 

which programmable attenuator 

system is right for your 

application? If you’re testing a 

large number of units independently 

with no interaction between 

them, go with a parallel 

test system. If you’re testing a 

network with a relatively small 

number of fixed units coordinating 

communications with a relatively 

large number of mobile 

devices, check out a handover 

test system. Examples of such 

networks include cellular (LTE, 

TDD, FDD, etc.) and WiFi. 

If you are testing a mesh network 

such as ZigBee, a radio network, 

or developing next-generation 

cellular of 5G systems, a transceiver 

testing system is a good 

starting place. Be sure to scale 

it to the application, though, so 

you don’t specify a full fan-out 

system with a large number of 

ports when a limited fan-out or 

hub system might be all you 

need. And, of course, JFW Industries 

is always willing to help 

customers find the right system 

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findet man zwar viele Stellen zum Smith-Diagramm, sie erfordern 

aber meist erhebliche mathematische Kenntnisse: Eine grundlegende 

Einführung sucht man vergeblich. Diese Lücke schließt 

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Handhabung des Diagramms.. Mathematikkenntnisse die zu 

einer elektrotechnischen Ausbildung gehören, reichen dabei aus. 


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• Herausgeber und Verlag: 

beam-Verlag. 

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35039 Marburg. 

Tel.: 06421/9614-0. 

Fax: 06421/9614-23. 

info@beam-verlag.de. 


Fairview Microwave, Inc. has released a new line 

of highspeed end launch connectors. They are 

ideal for signal integrity measurements, chip evaluations, 

coplanar waveguide, 25 GbE, SERDES, 

substrate characterization and test fixture applications. 

Fairview’s new line of high-speed end 

launch connectors is comprised of four models 

that provide SWR as low as 1.1 and a maximum 

operating frequency of 40 to 110 GHz, depending 

on the model. These connectors are reusable, don’t 

require any soldering and have a compact profile 

with a 0.350-inch mounting width and a 0.005- 

inch launch pin. They feature an outer conductor 

made of stainless steel and a gold-plated beryllium 

copper center contact. These end launch connectors 

are ideally suited for high-speed digital and 

mmWave system development. Fairview’s new 

high-speed end launch connectors are in stock and 

The very popular single-phase EMC filter portfolio 

of Schaffner is extended by additional high-performance 

versions of the filter families FN 2010, 

FN 2030 and FN2090. All the filters in the complete 

portfolio of FN 2000 are now available with 

DC approval as standard. Schaffner introduced 

three new series of single-phase filters. The three 

new high performance filters are an extension to 

the standard variants of the FN 2010, FN 2030 

and FN 2090 series. They are designed to meet 

the highest performance demands for single-phase 

filters. The new filters have an operating voltage 

of 250 V AC/DC (max.) and are available in a 

current range from 1 to 60 A (30 A FN 2030, 20 

A FN 2090). In addition to the new high-performance 

versions, the complete family now has 

DC approval (ENEC and UL) to 250 V DC. The 

filters have all the required safety approvals and 

are compatible with the RoHS Directive. 

■ Schaffner EMV AG 

www.schaffner.com 

Highspeed Extension to Test + Measurement Portfolio 

Huber+Suhner presented its latest solutions 

for digital system testing at this year’s Design- 

Con exhibition in Santa Clara. Huber+Suhner 

focused on its range of electrical solutions and 

assemblies developed and enhanced for high 

speed digital testing. Designed to be highly 

flexible, with unsurpassed electrical characteristics 

and best in-class phase stability, the 

company’s solutions provide revolutionary 

high-speed testing. 

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multi-coax family. Uncompromising in performance 

and measurement reliability, the 

MXPM70 cabling solution features a small 

form factor and unparalleled electrical characteristics. 

An essential solution for bench-top 

and system testing, the MXPM series combines 

reliable mating and ease of use, providing users 

with a higher level of precision. The multi-coax 

connector solution is user-friendly, providing 

a coaxial-to-PCB transition of up to 70 GHz 

(with option to 85 GHz) smart interface protection 

and an innovative locking mechanism. 

The Sucoflex 500 series with the 500S test 

assembly setting the industry standard of return 

and insertion loss. Expanding the company’s 

current portfolio to include high performance 

test assemblies of up to 50 GHz, the SF550S 

also provides a heightened phase and amplitude 

stability vs. flexure and movement. 

■ Huber+Suhner Group 

www.hubersuhner.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 

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4-2018

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