3-2018
Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik
Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik
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März 3/<strong>2018</strong> Jahrgang 23<br />
HF- und<br />
Mikrowellentechnik<br />
Neue EMV-Messempfänger und<br />
deren Einsatzbereiche<br />
GAUSS, Seite 24<br />
Sonderteil EMV<br />
mit Marktübersicht<br />
ab Seite 23
10-40 GHz<br />
2,4,8-Way<br />
Splitter/Combiners<br />
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Editorial<br />
Technische Beratung und Distribution<br />
High-End HF-Komponenten<br />
aus der Knowles-Gruppe<br />
Rahman Jamal,<br />
Global Technology &<br />
Marketing Director<br />
National Instruments<br />
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5G nur ein Hype?<br />
Hand aufs Herz: An Meldungen<br />
über 5G kommt man heute kaum<br />
vorbei. Als eine neue Generation<br />
des Mobilfunks soll 5G<br />
drastische Auswirkungen auf<br />
Unternehmen und Verbraucher<br />
weltweit haben. Doch wie sind<br />
diese Aussagen zu bewerten?<br />
Ist 5G wirklich so revolutionär?<br />
Sucht man im Internet nach<br />
möglichen geschäftlichen Auswirkungen,<br />
die 5G auf Unternehmen<br />
haben könnte, so stößt<br />
man auf einen Bericht von IHS<br />
Market, in dem gemutmaßt wird,<br />
dass 5G sich zu einer Art Universaltechnologie<br />
entwickeln wird.<br />
Der Standard soll so revolutionär<br />
sein, dass er zu einem Katalysator<br />
für einen sozioökonomischen<br />
Wandel wird. Man beachte: Zu<br />
den bisherigen Universaltechnologien<br />
zählen Meilensteine wie<br />
etwa die Druckerpresse und die<br />
Elektrizität.<br />
Gründe für die Einschätzung von<br />
IHS Markit sind der Umfang<br />
der Spezifikation sowie die<br />
damit verbundenen Ziele, bisher<br />
unerschlossene Kapazitäten<br />
im Wireless-Bereich zu nutzen.<br />
Man denke an das Enhanced<br />
Mobile Broadband (EMBB)<br />
und die dadurch ermöglichten<br />
höheren Datenraten. Die Option,<br />
diese auch im Bereich der drahtlosen<br />
Kommunikation nutzen zu<br />
können, birgt einen Mehrwert<br />
und wird neue Industrien und<br />
Anwendungen hervorbringen.<br />
Ebenso werden Milliarden von<br />
Geräten miteinander vernetzt<br />
sein. Vorher nicht miteinander<br />
verbundene Geräte werden nun<br />
drahtlos miteinander kommunizieren,<br />
und ihr Nutzen wird<br />
sich erweitern. Einen flüchtigen<br />
Eindruck der sich daraus ergebenden<br />
Möglichkeiten haben<br />
wir heute schon durch neue Entwicklungen<br />
im IoT (Internet of<br />
Things) erhalten, jedoch müssen<br />
IoT-Technologien noch ein<br />
paar Hindernisse überwinden.<br />
So gibt es etwa keinen universellen<br />
IoT-Wireless-Standard.<br />
Daraus wiederum ergeben sich<br />
Herausforderungen für die Interoperabilität<br />
und die nahtlose<br />
Anbindung an Infrastrukturen<br />
und sogar „smarte“ Geräte.<br />
Das Fundament von 5G wird<br />
bereits heute gelegt. Es wird<br />
nicht einfach sein, ein entsprechendes<br />
Ökosystem zu erschaffen,<br />
aber mit dem Engagement<br />
der Industrie und den Regierungen<br />
der Welt hat 5G ein<br />
unaufhaltbares Momentum. Klar<br />
ist eins: 5G läutet eine ganz neue<br />
Ära der drahtlosen Kommunikation<br />
ein, für deren Entwicklung<br />
flexible und softwarekonfigurierbare<br />
Plattformen unabdingbar<br />
sind.<br />
Die Frage ist also nicht, ob 5G<br />
Auswirkungen haben wird, sondern<br />
eher, wann.<br />
Rahman Jamal<br />
l AEC-Q200<br />
l Broadband Blocks<br />
l Build to Print Thin Film<br />
l CAP Assemblies<br />
l EMI Filters<br />
l MLCCs with Leads<br />
l Microwave Products<br />
l Non-magnetic Components<br />
l Planars and Discoidals<br />
l Single Layer Capacitors<br />
l SMD Capacitors<br />
l Substrates<br />
l Trimmer<br />
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hf-praxis 3/<strong>2018</strong> 3
Inhalt 3/<strong>2018</strong><br />
März 3/<strong>2018</strong> Jahrgang 23<br />
Die ganze Bandbreite<br />
der HF-und MW-Technik<br />
HF- und<br />
Neue EMV-Messempfänger und<br />
deren Einsatzbereiche<br />
GAUSS, Seite 24<br />
Mikrowellentechnik<br />
Sonderteil EMV<br />
mit Marktübersicht<br />
ab Seite 23<br />
Zum Titelbild:<br />
Neue EMV-Messempfänger<br />
und ihre<br />
Einsatzbereiche<br />
Am Beispiel des Messsystems<br />
TDEMI X von Gauss sieht<br />
man, dass es heute möglich ist,<br />
ein sehr großes Echtzeitband<br />
von über 645 MHz in Echtzeit<br />
an allen Frequenzpunkten mit<br />
Quasipeak zu messen. 24<br />
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TACTRON ELEKTRONIK GmbH & Co. KG<br />
Echtzeit-Spektrum-Analysatoren, erweiterte<br />
Elektronische Lasten und Decode-Optionen für<br />
Oszilloskope auf der Embedded World<br />
Die neuen Echtzeit-Spektrum-Analysatoren der Serie RSA5000<br />
basieren auf der von Rigol entwickelten Technologie „Ultra Real“,<br />
wobei die damit geschaffene komplette Plattform es unter anderem<br />
möglich macht, Echtzeitmessungen durchzuführen. 8<br />
Oszilloskop mit<br />
10 Bit vertikaler<br />
Auflösung und<br />
1-GSample-<br />
Erfassungsspeicher<br />
Rohde & Schwarz<br />
stellen seine Messgeräte<br />
vor, die bei Tests<br />
an elektronischen<br />
Schaltungen die<br />
Messsicherheit signifikant<br />
erhöhen. Highlights sind<br />
dabei neue Embedded<br />
Oszilloskope mit 10 Bit<br />
Auflösung und großer<br />
Speichertiefe. 20<br />
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Das Labor in der Hand: 40 MHz Real-Time Spectrum-Analyzer<br />
Wenn es darum geht, versteckte, sporadische oder kurzzeitig auftretende Störsignale in immer<br />
dichter genutzten Frequenzbändern mobil schnell aufzuspüren und sicher zu orten, führt kein Weg<br />
am SignalShark der Firma Narda (Vertrieb: Telemeter) vorbei. 10<br />
CST Studio Suite <strong>2018</strong> released<br />
Computer Simulation Technology (CST), part of Simulia, a Dassault Systèmes brand, announced<br />
the release of its flagship EM simulation software, CST Studio Suite <strong>2018</strong>. This electromagnetic<br />
(EM) simulation software is used by industry-leaders to design, analyze and optimize components<br />
and systems across the EM<br />
spectrum. 90<br />
Rubriken in diesem Heft:<br />
Editorial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3<br />
Inhalt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4<br />
Messtechnik.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6<br />
Sonderteil EMV.. . . . . . . . . . . . . . . . 23<br />
Titelstory. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24<br />
Marktübersicht EMV. . . . . . . . . . . 32<br />
EMV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42<br />
Mobilfunk mit und ohne Basisstationen<br />
Das 3GPP hat in release 12 seiner Spezifikationen<br />
„Device-to-Device-Funktionalitäten“ (D2D)<br />
aufgenommen, die Direktverbindungen zwischen<br />
Endgeräten ermöglichen. 14<br />
Bauelemente. . . . . . . . . . . . . . . . . 58/70<br />
Grundlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62<br />
RF & Wireless. . . . . . . . . . . . . . . . . . 72<br />
Impressum.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90<br />
hf-praxis 3/<strong>2018</strong> 5
Messtechnik<br />
Weniger Kosten und Komplexität beim Kalibrieren von<br />
Leistungsmessgeräten und -analysatoren<br />
Yokogawa Test & Messtechnik<br />
www.tmi.yokogawa.com<br />
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Yokogawa Deutschland GmbH<br />
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Der Yokogawa LS3300 ist ein<br />
neuer, eigenständiger und<br />
kosteneffizienter Kalibrator,<br />
der zur einfachen und preisgünstigen<br />
Kalibrierung von Leistungsmessgeräten<br />
und -analysatoren<br />
mit Genauigkeiten von<br />
bis zu 0,15% entwickelt wurde.<br />
Im Gegensatz zu bereits existierenden,<br />
multifunktionalen Kalibratoren<br />
ist der LS3300 eine<br />
kostengünstigere und benutzerfreundlichere<br />
Lösung mit<br />
speziellen Funktionen zum Kalibrieren<br />
von Leistungsmessgeräten.<br />
Der LS3300 kombiniert einen<br />
großen Ausgangsbereich (bis<br />
zu 1250 V und 62,5 A) bei einer<br />
gleichzeitig hohen Genauigkeit<br />
(450ppm oder 0,045%) und Stabilität<br />
(100ppm oder 0,01% pro<br />
Stunde). Für größere Ströme, bis<br />
zu 180 A, können die Stromausgänge<br />
mehrerer Geräte synchronisiert<br />
werden.<br />
Kalibrierungen von dreiphasigen<br />
Leistungsmessgeräten sind<br />
durch die Synchronisierung der<br />
Ausgänge von zwei oder drei<br />
LS3300 über die Master/Slave-<br />
Kommunikationsschnittstelle<br />
möglich. Als weitere Besonderheit<br />
können Zangen-Leistungsmessgeräte<br />
direkt über den Aux-<br />
Anschluss des Gerätes kalibriert<br />
werden. Für maximale Genauigkeit<br />
bei der Messung verfügt<br />
der LS3300 außerdem über eine<br />
Funktion, die dem Anwender<br />
signalisiert, sobald sich der Ausgang<br />
stabilisiert hat.<br />
Der LS3300 basiert auf der Technologie<br />
des Yokogawa AC-Kalibrator<br />
2558A, der seit 2013 im<br />
Markt ist. Zum Kalibrieren von<br />
Leistungsmessgeräten werden<br />
mit dem 2558A Standard bisher<br />
zwei Kalibratoren sowie ein<br />
Referenzmessgerät benötigt. All<br />
diese Funktionen sind jetzt in nur<br />
einem LS3300 integriert, sodass<br />
er perfekt auf die Bedürfnisse<br />
von Anwendern zugeschnitten<br />
ist, die Leistungsmessgeräte mit<br />
geringerer Genauigkeitsklasse<br />
kalibrieren.<br />
Bei Unternehmen, die nach DIN<br />
ISO 9001 zertifiziert sind, müssen<br />
Leistungsmessgeräte und<br />
-analysatoren regelmäßig vor<br />
dem Gebrauch kalibriert werden.<br />
Dabei bietet der LS3300<br />
eine kosteneffiziente Lösung für<br />
Anwender, die in festgelegten<br />
Abständen Leistungsmessgeräte<br />
bei kommerziell gängigen<br />
Frequenzen und bis zu 1,2 kHz<br />
mit geringeren Genauigkeitsanforderungen<br />
kalibrieren.<br />
Kunden des LS3300-AC-Leistungskalibrators<br />
sind unter<br />
Anderen akkreditierte Kalibrierlabore,<br />
private Kalibrierunternehmen<br />
sowie Hersteller<br />
von Leistungsmessgeräten,<br />
Zangen-Leistungsmessgeräten<br />
und intelligenten Stromzählern.<br />
Außerdem richtet er sich<br />
an Messmittel-, Kalibrier- und<br />
Reparaturabteilungen von Firmen,<br />
die Leistungsmessgeräte<br />
in Produktionslinien einsetzen<br />
und Produktkennwerte nachweisen<br />
müssen.<br />
Für Leistungskalibrierungen,<br />
bei denen höchste Genauigkeit<br />
gefordert ist, und Anwendungen<br />
bei Frequenzen größer<br />
als 50/60 Hz wird eine gemäß<br />
ISO 17025 akkreditierte Hochfrequenzkalibrierung<br />
benötigt.<br />
Diese weist die Einhaltung der<br />
geforderten Genauigkeit des<br />
Leistungsmessgerätes für solche<br />
Anwendungen nach und ermöglicht<br />
das Durchführen von Leistungsmessungen<br />
für Konformitätsprüfungen,<br />
z.B. zum Nachweis<br />
der Energieeffizienzklasse.<br />
Als erstes nichtstaatliches ISO-<br />
17025-akkreditiertes Kalibrierlabor<br />
bietet Yokogawa in der<br />
Europazentrale in Amersfoort<br />
Kalibrierungen bis zu 100 kHz<br />
mit den weltweit genauesten<br />
Messunsicherheiten an. Ein<br />
LS3300-AC-Leistungskalibrator<br />
kann deshalb direkt mit einer<br />
akkreditierten Kalibrierung ausgeliefert<br />
und in das Qualitätssicherungssystem<br />
des Kunden<br />
integriert werden. ◄<br />
6 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
Messtechnik<br />
Echtzeit-Spektrum-Analysatoren, erweiterte Elektronische<br />
Lasten und Decode-Optionen für Oszilloskope auf der<br />
Embedded World<br />
• D L 3 0 3 1 A – 3 5 0 W,<br />
150 V/60 A, zusätzlich mit<br />
LAN-Interface und Digitalen<br />
IOs.<br />
Decode-Optionen<br />
Für die Oszilloskop-Familien<br />
MSO/DS1000Z und MSO/<br />
DS2000A/E im Low-End-<br />
Bereich als auch für die Mid-<br />
Range-Oszilloskop-Serie DS/<br />
MSO4000 von Rigol sind nun<br />
alle Decode-Optionen als kostenloses<br />
Paket erhältlich.<br />
Rigol Technologies<br />
EU GmbH zeigt auf<br />
der embedded world,<br />
Halle 4 Stand 528,<br />
neben den bewährten<br />
Gerätefamilien, auch<br />
eine Reihe aktueller<br />
Innovationen<br />
Rigol Technologies Europe<br />
GmbH<br />
www.rigol.eu<br />
Spektrum-Analysatoren<br />
Die neuen Echtzeit-Spektrum-<br />
Analysatoren der Serie RSA5000<br />
basieren auf der von Rigol neu<br />
entwickelten Technologie „Ultra<br />
Real“, wobei die damit neu<br />
geschaffene komplette Plattform<br />
es unter anderem möglich macht,<br />
Echtzeitmessungen durchzuführen.<br />
Besonders zeichnet sich die<br />
Serie RSA5000 durch ihre kompakte,<br />
elegante Bauweise, die<br />
Bedienung über Touchscreen<br />
und ihre vielfältigen Einsatzmöglichkeiten<br />
aus. Durch einen<br />
zusätzlichen 3.2/6,5-GHz-Tracking-Generator<br />
lässt sie sich<br />
auch als „skalarer“ Netzwerk-<br />
Analyzer nutzen. Mit der modular<br />
aufgebauten RSA5000-Serie<br />
stehen dem Anwender vier Funktionen<br />
zur Verfügung:<br />
• GPSA – Spektrum-Analysator<br />
mit herausragender Performance<br />
• RTSA – Echtzeit-Spektrum-<br />
Analysator bis zu einer maximalen<br />
Bandbreite von 40 MHz<br />
• EMI – Pre-Compliance-Tests<br />
nach CISPR-Vorgaben (mit<br />
der Software S1210)<br />
• VSA – Digitale Demodulation<br />
(Option geplant in Q2/<strong>2018</strong>)<br />
Elektronische Lasten<br />
Des Weiteren stellen die neuen<br />
Modelle der schnellen, leicht zu<br />
bedienenden und ultra-modernen<br />
Elektronischen-Lasten-Familie<br />
DL30xx von Rigol eine Ergänzung<br />
zu dem bestehenden Portfolio<br />
von Labor-Geräten mit<br />
bestem Preis/Performance-Verhältnis<br />
dar. Anwendungen sind<br />
sowohl im Bereich Forschung<br />
und Entwicklung wie auch in<br />
der Produktion und bei Qualitätstests<br />
für Automobil-Elektronik,<br />
Fuell-Cell-Tests, Leistungs-<br />
Monitoring von Telekomunikations-Modulen<br />
und vieles mehr<br />
zu finden. Aktuell bietet Rigol<br />
vier Modelle dieser neuen Produktlinie<br />
an, jeweils mit 200 W<br />
und 350 W Leistung:<br />
• DL3021A – 200 W, 150 V/40 A,<br />
zusätzlich mit LAN-Interface<br />
und Digitalen IOs<br />
• DL3012 – 200 W, 150 V/40 A<br />
• DL3031 – 350 W, 150 V/60 A<br />
Für die DS4000-Serie umfasst<br />
das Paket die Optionen RS232,<br />
I2C, SPI, LIN, CAN und Flex-<br />
Ray-Bus und macht diese<br />
Instrumentenserie somit noch<br />
attraktiver. Anwender können<br />
auf diese Weise den Einstieg<br />
in die Oszilloskop-Serie DS/<br />
MSO4000 mit einem kostengünstigen<br />
Modell preiswert gestalten<br />
und bei Bedarf, beispielsweise<br />
bei Änderung der Messaufgaben,<br />
das Gerät mittels einfachem<br />
Software-Upgrade auf<br />
eine höhere Geräte-Bandbreite<br />
bringen. Ein typischer Fall für<br />
die Notwendigkeit einer Bandbreitenerweiterung<br />
ist, dass beispielsweise<br />
steilere Flanken vermessen<br />
werden müssen oder dass<br />
sich die Frequenz des Testsignals<br />
nach oben verändert hat. Hierfür<br />
bietet Rigol drei Upgrade-<br />
Optionen, die sich auch auf<br />
bereits erworbenen Oszilloskopen<br />
implementieren lassen. Die<br />
Voraussetzung hierfür ist, dass<br />
die neueste Version der Firmware<br />
installiert wurde.<br />
Für die Low-End-Geräte MSO/<br />
DS1000Z und MSO/DS2000A<br />
sind ebenfalls alle Decode-Optionen<br />
bereits für das Einsteigermodell<br />
verfügbar und erlauben<br />
so auch im semiprofessionellen<br />
Anwenderbereich den einfachen<br />
Umgang mit solchen Auswerte-<br />
Funktionen. Gerade auch für<br />
Anwender mit IoT-Schwerpunkt<br />
ist dies ein wesentliches Testkriterium.<br />
◄<br />
8 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
Messtechnik ®<br />
Signalqualitätsanalysator mit<br />
verbesserter Hochgeschwindigkeits-<br />
Schnittstelle<br />
WWW.AARONIA.DE<br />
PORTABLER<br />
SIGNAL<br />
GENERATOR<br />
23,5MHz - 6GHz<br />
Die Anritsu Corporation gab die Freigabe der<br />
Option Variable ISI MU195020A-040/041<br />
für die Erweiterung der Emphasis-Funktion<br />
des Pulsmustergenerators für die Signalqualitätsanalysator-R-MP1900A-Baureihe,<br />
zusammen mit der USB-Link Training Software<br />
MX183000A-PL022, die den Receiver-<br />
Test über USB3.0/3.1 unterstützt, bekannt.<br />
Hintergrund: Der zunehmende mobile<br />
Datenverkehr und die Verbreitung von<br />
Cloud-Diensten beschleunigen die Einführung<br />
des 100G/200G/400G-Ethernets<br />
für Netzwerk-Schnittstellen sowie von PCI<br />
Express Gen 4 und USB3.1 für Bus-Schnittstellen.<br />
Die Auswirkungen von Übertragungsverlusten<br />
und Rauschen, die sich aus<br />
den schnelleren Signalen dieser Standards<br />
und der Integration von ICs und Modulen<br />
ergeben, verdeutlichen jedoch die Bedeutung<br />
von Stress-Rx-Tests, bei denen Signalquellen<br />
mit zusätzlicher Übertragungspfaddämpfung<br />
und zusätzlichem Rauschen<br />
beaufschlagt werden.<br />
Der MP1900A ist ein leistungsfähiger Bitfehlerraten-Tester<br />
(BERT), der Design und<br />
Test von Hochgeschwindigkeits-Schnittstellen,<br />
wie z.B. von 100G/200G/400G-Ethernet,<br />
PCI Express, USB und Thunderbolt,<br />
unterstützt. Der Einsatz der neuentwickelten<br />
Variable-ISI-Option bietet die Möglichkeit,<br />
einfachere und effizientere Evaluierungen<br />
von Hochgeschwindigkeits-Schnittstellen,<br />
Backplanes und Kabeln durchzuführen.<br />
Zudem unterstützt die USB-Link-Training-<br />
Software Messungen der PHY-Schicht von<br />
USB3.0/3.1-Endgeräten mit hoher Reproduzierbarkeit<br />
mittels Steuerung des MP1900A.<br />
Mit einem integrierten Pulsmustergenerator<br />
(PPG), der eine 10Tap-Emphasis-Funktion<br />
unterstützt, mit der sich die Auswirkungen<br />
der Übertragungspfaddämpfung testen lassen,<br />
sowie einer Funktion zur Jitter- und<br />
Rauschbeaufschlagung, einer hochempfindlichen<br />
BER-Messfunktion und der Link-<br />
Training-Funktion eignet sich die MP1900A-<br />
Baureihe von Anritsu ideal zum Messen<br />
von Hochgeschwindigkeits-Schnittstellen.<br />
Die Variable-ISI-Option nutzt die 10Tap-<br />
Emphasis-Funktion mit hoher und flexibler<br />
Signalsteuerbarkeit zum Emulieren von<br />
CEI-25G/28G-definierten Signalpfad-Übertragungsdämpfungen.<br />
Diese Signalsteuerbarkeit<br />
kann nicht erreicht werden, wenn<br />
eine Emphasis-Funktion mit einer geringeren<br />
Anzahl an Taps angewendet wird.<br />
Außerdem ist der MP1900A von Anritsu in<br />
der Lage, automatisch die Einstellungen für<br />
die Verzerrung zur Kompensierung dieser<br />
Dämpfungen zu berechnen. Diese Berechnung<br />
erfolgt auf der Grundlage der Streuparameterdaten<br />
des Übertragungspfades. Mit<br />
diesen neuen Möglichkeiten lassen sich auf<br />
einfache Weise Testsignale erzeugen, die<br />
die Beeinträchtigungen der Übertragungspfade<br />
emulieren, sodass die Auswirkungen<br />
der Übertragungspfaddämpfungen auf die<br />
geprüften Endgeräte einfach und ohne Test<br />
verschiedener Leiterplatten ausgewertet werden<br />
können. So können Entwicklungskosten<br />
und -zeiten eingespart werden.<br />
Das USB-Link-Training ist wichtig für die<br />
Messung von USB-Schnittstellen. Die integrierte<br />
Link-Training-Funktion unterstützt<br />
den Übergang auf den Geräteevaluierungs-<br />
Messmodus, und wenn dieser in Kombination<br />
mit der LTSSM-Protokollanalyse<br />
genutzt wird, hilft er die Zeiten für das Evaluieren<br />
von per USB Device Receivern zu<br />
verkürzen und unterstützt die kostengünstige<br />
All-in-One-Messung von Hochgeschwindigkeits-Schnittstellen,<br />
wie z.B. PCI Express,<br />
USB und Thunderbolt.<br />
■ Anritsu, Corp.<br />
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Frequenz: 23,5MHz bis 6GHz<br />
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MADE IN GERMANY<br />
hf-praxis 3/<strong>2018</strong> 9
Messtechnik<br />
Neuer Messtechnik-<br />
Katalog<br />
Der Geschäftsbereich „Messen<br />
& Prüfen“ von Chauvin Arnoux<br />
stellt in seinem neu überarbeiteten<br />
Katalog eine breite Palette<br />
von tragbaren Mess- und Prüfgeräten<br />
für den Elektronik-, Elektrotechnik-<br />
und HF-Bereich vor.<br />
Die Vielfalt an Geräten deckt<br />
praktisch alle Kundenbedürfnisse<br />
ab und erfüllt die entsprechenden<br />
Normen in den<br />
Bereichen:<br />
• Vielseitiges Messen & Prüfen:<br />
Spannungsprüfer, Multimeter,<br />
Vielfachmesszangen, Zangentromwandler,<br />
flexible Stromwandler…<br />
• Prüfung der elektrischen<br />
Sicherheit: Isolationsmesser,<br />
Erdungsmesser, Installationstester,<br />
Gerätetester, Maschinentester,<br />
Drehfeldrichtungsprüfer,<br />
Micro-Ohmmeter, ...<br />
• Leistungs-, Energie- und Störungsanalyse:<br />
Leistungs- und<br />
Energieanalysatoren, Netzanalysatoren,<br />
Feldstärkenmesser,<br />
Energierecorder…<br />
• Physikalische Messungen:<br />
Luxmeter, Hygrometer, Anemometer,<br />
Thermometer, Wärmebildkameras,<br />
Manometer,<br />
Schallpegelmesser, Drehzahlmesser,<br />
Gasdetektoren, Kalibratoren,<br />
...,<br />
• Labor und Ausbildung:<br />
Tischmultimeter, Funktionsgeneratoren,<br />
Oszilloskope,<br />
Spektrumanalysatoren, Labornetzgeräte,<br />
Didaktik-Koffer,…<br />
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reich bebilderten Seiten. Dieser<br />
steht ebenfalls im PDF-Format<br />
zum freien Download auf der<br />
Internet- Seite www.chauvinarnoux.de<br />
zur Verfügung.<br />
■ Chauvin Arnoux GmbH<br />
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40 MHz Real-Time<br />
Spectrum-Analyzer<br />
Wenn es darum geht, versteckte,<br />
sporadische oder kurzzeitig auftretende<br />
Störsignale in immer<br />
dichter genutzten Frequenzbändern<br />
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und sicher zu orten, führt kein<br />
Weg am SignalShark der Firma<br />
Narda vorbei. Er ist in der Lage,<br />
die komplexen Mess- und Analyseaufgaben<br />
von heute sicher<br />
und zeitsparend zu erfüllen. Die<br />
40 MHz (RTBW) Real-Time-<br />
Messung ermöglicht ein lückenloses,<br />
zuverlässiges Erkennen<br />
kleinster Änderungen im Spektrum<br />
mit Hilfe der Spektrogram-<br />
Ansicht.<br />
Dank seines Dynamikbereichs<br />
(HDR) kann der SignalShark<br />
problemlos auch sehr schwache<br />
Signale erfassen. Die Kombination<br />
aus hoher Empfindlichkeit<br />
und einem großen intermodulationsfreien<br />
Dynamikbereich<br />
macht es möglich. Eine Scan-<br />
Rate von bis zu 40 GHz/s sorgt<br />
für die schnelle Erkennung auch<br />
bei großen Frequenzbändern.<br />
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Netzwerk-Analysatoren.<br />
■ Projektierung und Verkauf von branchen-, anwendungs- und<br />
kundenspezifischen Messtechniklösungen.<br />
■ Persönliche, schriftliche und telefonische Betreuung bestehender Kunden<br />
sowie die Akquise von Neukunden.<br />
■ Beratung der Kunden bei der Produktauswahl sowie Durchführung von<br />
Bedarfsermittlung.<br />
Ihr Profil<br />
■ Ingenieur (m/w, oder vergleichbarer Abschluss) der Fachrichtungen HF-/<br />
Nachrichten- oder Elektrotechnik oder alternativ Techniker (m/w) mit<br />
entsprechender Berufserfahrung.<br />
■ Sie sind überzeugend im Auftreten, verstehen es, Personen intern<br />
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außergewöhnliches Engagement für sich zu gewinnen und zu begeistern<br />
und haben die Fähigkeit Zielkonzepte in die Praxis umzusetzen.<br />
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Sie verfügen über gute Kenntnisse der englischen Sprache in Wort und<br />
Schrift.<br />
Bereitschaft zu gelegentlichen Dienstreisen.<br />
Das erwartet Sie<br />
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Potential in einem aufgeschlossenen und freundlichen Team.<br />
■ Eine individuelle und intensive Einarbeitung.<br />
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weiterzuentwickeln und mit Ihren Aufgaben zu wachsen. Wollen Sie diese<br />
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10 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
Messtechnik<br />
Kostensenkung bei der Massenproduktion<br />
von Schmalband-Endgeräten<br />
Softwareoptionen<br />
für Universal Test<br />
Set MT8870A bieten<br />
eine automatische<br />
Messlösung zum Testen<br />
und Evaluieren von<br />
HF-TRx-Kennwerten<br />
Die Anritsu Corporation hat<br />
ein LTE Category M Software<br />
Release für das Universal<br />
Wireless Test Set MT8870A<br />
angekündigt. Damit sollen<br />
HF-Tests von Endgeräten der<br />
LTE-Kategorie M unterstützt<br />
werden. Das Release umfasst<br />
Frequency-Division-Duplex-<br />
Uplink-Tx-Messsoftware<br />
(MX887065A) der Kategorie<br />
M, Frequency-Division-Duplex-<br />
Downlink-Wellenformdateien<br />
(MV887065A) der Kategorie M<br />
und ein vollautomatisches Messprogramm,<br />
das ein schnelles und<br />
automatisches Testen (Tx-Leistung,<br />
Frequenz, Modulationsgenauigkeit,<br />
Modulationsempfindlichkeit<br />
usw.) gemäß den<br />
3GPP LTE Kategorie M HF-<br />
Testspezifikationen ermöglicht.<br />
Die LTE-Kategorie M, ein<br />
Mobilfunkstandard für das Internet<br />
der Dinge (IoT), enthalten<br />
in LTE-Advanced Pro, ist eine<br />
Drahtlostechnologie, die auf dem<br />
lizenzpflichtigen Frequenzband<br />
LPWA basiert ist, wie NB-IoT.<br />
So wie die antizipierten Smart-<br />
City-Anwendungen und Anwendungen<br />
zur Verfolgung des Versandweges<br />
von Waren, wird<br />
erwartet, dass diese LTE-Kategorie,<br />
wegen Ihrer Sprachkommunikation-Unterstützung,<br />
von<br />
Notfallwarnsystemen übernommen<br />
wird. Ein Schlüsselproblem<br />
für einen reibungslosen Rollout<br />
des Dienstes ist die Sicherstellung<br />
einer hohen Effizienz in<br />
der Massenproduktion, damit<br />
so ein Beitrag zur Senkung der<br />
Endgerätekosten geleistet wird.<br />
Die Messung von LTE-Geräten<br />
der Kategorie M kann mithilfe<br />
eines Programms zur Steuerung<br />
von in Zielgeräten eingebauten<br />
Chipsätzen automatisiert werden,<br />
aber bisher erforderten<br />
diese Programme eine maßgeschneiderte<br />
Entwicklung für<br />
jeden Kunden.<br />
Durch die enge Zusammenarbeit<br />
mit Chipsatz-Herstellern<br />
zur Ausarbeitung von Messtechniken<br />
für Endgeräte der<br />
LTE-Kategorie M war Anritsu<br />
in der Lage, eine schlüsselfertige<br />
Lösung zu entwickeln, mit der<br />
bei Weltklasse-Messgeschwindigkeiten<br />
die automatisierte Evaluierung<br />
für bis zu vier Endgeräte<br />
der LTE-Kategorie M und<br />
für Chipsätze unterstützt wird,<br />
ohne dass ein kundenspezifisch<br />
entwickeltes Steuerungsprogramm<br />
benötigt wird.<br />
Das Universal Wireless Test<br />
Set MT8870A ist ein Messgerät<br />
für die Massenproduktion<br />
verschiedener Arten von Mobilfunkkommunikations-Geräten,<br />
-Anlagen und -Modulen. In der<br />
Haupteinheit des Messgeräts<br />
sind vier leistungsstarke Tester<br />
integriert, der jeweils das parallele<br />
voneinander unabhängige<br />
Messen zur Evaluierung von<br />
bis zu vier Mobilfunkgeräten<br />
und -modulen unterstützt. Das<br />
MT8870A unterstützt bereits<br />
vollumfänglich Evaluierungen<br />
in den Bereichen 2G/3G/LTE/<br />
LTE-Advanced/NB-IoT, WLAN/<br />
Bluetooth, GPS und FM.<br />
Die Installation dieser Softwarepakete<br />
im Universal Wireless<br />
Test Set MT8870A stellt die<br />
weltweit erste schlüsselfertige<br />
automatisierte Messlösung zur<br />
Verfügung, mit der auf Fertigungslinien<br />
der Massenproduktion<br />
die HF-TRx-Kennwerte von<br />
bis zu vier NB-IoT-Endgeräten<br />
und -modulen bei Weltklasse-<br />
Messgeschwindigkeiten getestet<br />
und evaluiert werden können.<br />
■ Anritsu, Corp.<br />
www.anritsu.com<br />
hf-praxis 3/<strong>2018</strong> 11
Messtechnik<br />
S-Parameter-Messungen – ganz einfach<br />
Oft geht es in der<br />
Netzwerkanalyse nur<br />
um das Ermitteln<br />
von S-Parametern.<br />
Diese Messungen<br />
werden mit dem<br />
kostengünstigen Vektor-<br />
Netzwerkanalysator<br />
R&S ZNLE jetzt sehr<br />
einfach.<br />
Der kompakte, leichte Vektor-Netzwerkanalysator R&S ZNLE misst S-Parameter präzise und<br />
komfortabel. Quelle: Rohde & Schwarz<br />
Andreas Henkel<br />
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Rohde & Schwarz<br />
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Mit nur 24 cm Tiefe und 6 kg<br />
Gewicht ist der neue Vektor-<br />
Netzwerkanalysator R&S ZNLE<br />
das kompakteste Gerät seiner<br />
Klasse (BILD 1). Dennoch<br />
wartet er mit einem kompletten<br />
S-Parameter-Testset für bidirektionale<br />
Zweitormessungen<br />
an passiven Komponenten und<br />
einem 10,1“-WXGA-Touchscreen<br />
auf. Ein externer PC<br />
zum Konfigurieren der Messungen<br />
ist nicht erforderlich, der<br />
R&S ZNLE ist ein vollwertiger<br />
Netzwerkanalysator, der für die<br />
Frequenzbereiche von 1 MHz<br />
bis 3 GHz (R&S ZNLE3) oder<br />
bis 6 GHz (R&S ZNLE6) lieferbar<br />
ist.<br />
Mit einer automatischen Kalibriereinheit<br />
ist er einfach und<br />
schnell kalibriert. Sowohl bei<br />
der Kalibrierung als auch beim<br />
Aufsetzen der Messung unterstützt<br />
ein Wizard. Das spart Zeit,<br />
auch bei der Einarbeitung in die<br />
Features des Geräts. Sollten dennoch<br />
Fragen aufkommen, zeigt<br />
eine Hilfefunktion ausführliche<br />
Informationen zu allen Gerätedetails.<br />
Die einfache und klar strukturierte<br />
Bedienoberfläche ermöglicht<br />
die individuelle Anordnung<br />
von Messkurven und -kanälen.<br />
Der große Touchscreen bietet<br />
genügend Raum zum Anzeigen<br />
der Messkurven, die per Dragand-drop<br />
konfiguriert werden<br />
können. Eine Multi-Touch-<br />
Zoomfunktion vergrößert interessierende<br />
Bereiche einer<br />
Messkurve, sodass Start- und<br />
Stopp-Frequenzen sowie Pegelbereiche<br />
nicht geändert werden<br />
müssen. Durch gleichzeitiges<br />
Laden mehrerer Setups werden<br />
unterschiedliche Messungen<br />
schneller ausgeführt, weil sich<br />
das Nachladen von der Festplatte<br />
erübrigt.<br />
Eine Voraussetzung für stabile<br />
und reproduzierbare Messergebnisse<br />
ist ein geringes Messkurvenrauschen.<br />
Mit typ. 0,001 dB<br />
bei 10 kHz Messbandbreite<br />
überzeugt der R&S ZNLE mit<br />
einem Bestwert. Dieser erlaubt<br />
die Verwendung größerer Bandbreiten<br />
als üblich und beschleunigt<br />
die Messungen deutlich.<br />
Die Messgeschwindigkeit für<br />
201 Messpunkte<br />
b e i 1 0 0 k H z<br />
Bandbreite im<br />
voll kalibrierten<br />
Zustand beträgt<br />
n u r 9 , 6 m s .<br />
Nahezu vernachlässigbar<br />
sind die<br />
Datenübertragungszeiten<br />
im<br />
Fernsteuerbetrieb,<br />
weil diese<br />
b e r e i t s w ä h -<br />
rend der nächsten<br />
Messung<br />
übertragen werden.<br />
Die gute<br />
Dynamik von<br />
typ. 120 dB rundet das positive<br />
Bild ab.<br />
Für Komponenten, die auf einem<br />
Board oder in einem Prüfadapter<br />
getestet werden müssen, kompensieren<br />
verschiedene Deembedding-<br />
/ Embedding-Funktionen<br />
im R&S ZNLE Zuleitungen,<br />
Streifenleitungen o. ä.<br />
Die Funktionen „Autolength<br />
and Loss“ und „Fixture Compensation“<br />
verschieben dabei<br />
die koaxiale Kalibrierebene am<br />
Kabelende hin zum Testobjekt<br />
(BILD 2). Muss man das DUT<br />
einschließlich der Anpassschaltungen<br />
charakterisieren, können<br />
diese virtuell im Gerät simuliert<br />
werden (Embedding), entweder<br />
mit vorgegebenen oder<br />
mit in s2p-Dateien definierten<br />
Schaltungen. ◄<br />
Der R&S ZNLE hat verschiedene<br />
Möglichkeiten für das Deembedding an Bord.<br />
Quelle: Rohde & Schwarz<br />
12 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
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Messtechnik<br />
Mobilfunk mit und ohne Basisstationen<br />
per Anfrage über das Netz. Den<br />
dafür zuständigen Server des<br />
Vertragsunternehmens, ProSe-<br />
Funktion genannt, findet das<br />
Endgerät über die etablierten<br />
DNS-Zugriffsmechanismen.<br />
Für den Fall, dass keine Netzverbindung<br />
besteht, kann die<br />
ProSe-Zulassung auf der SIM-<br />
Karte oder im UE-Dateisystem<br />
hinterlegt werden.<br />
Lokale Broadcast-<br />
Dienste nutzen Direct<br />
Discovery<br />
Direct Discovery ist eine sehr<br />
effiziente Methode, um lokal<br />
interessante Botschaften als<br />
Broadcast an Empfänger in der<br />
näheren Umgebung zu verteilen.<br />
Das ist etwa für Shops interessant,<br />
die auf diese Weise zum<br />
Beispiel Sonderaktionen bewerben<br />
können. Das „Anbieter-<br />
UE“ sendet dazu periodisch ein<br />
nur 184 bit kurzes Daten-Telegramm,<br />
den ProSe Application<br />
Code (PAC) über Sidelink in die<br />
Nachbarschaft (s. Bild 1). Sofern<br />
sein Besitzer die Funktion aktiviert<br />
hat, leitet das empfangende<br />
UE diesen Code zur ProSe-<br />
Funktion im Netz weiter. Dort<br />
dient er als Zugangsschlüssel<br />
zur eigentlichen XML-basierten<br />
Nutzinformation (ProSe ID), die<br />
vom Provider übers Netz zugeliefert<br />
wird. Voraussetzung ist,<br />
dass der Anbieter diese Informationen<br />
dorthin hochgeladen hat.<br />
Dieser erzeugt zunächst über<br />
eine spezielle ProSe-Applikation<br />
auf seinem Endgerät<br />
einen Anfrage-Code, wie etwa<br />
mcc123.mnc456.ProSeApp.Theatre.Tickets.Sales.Available.2,<br />
und schickt ihn zusammen mit<br />
der Broadcast-Information an<br />
den Provider. Gibt dieser grünes<br />
Licht (was von der aktuellen<br />
Netzauslastung und anderen<br />
Kriterien abhängig sein kann),<br />
erwidert er die Anfrage mit der<br />
Zustellung einer PAC, die zur<br />
Ausstrahlung bestimmt ist.<br />
Die konkrete Ausgestaltung des<br />
Verfahrens in realen Netzen ist<br />
allerdings noch nicht abgeschlossen.<br />
Wie wird beispielsweise<br />
Autor:<br />
Dr. William Powell<br />
Rohde & Schwarz<br />
GmbH & Co. KG<br />
info@rohde-schwarz.com<br />
www.rohde-schwarz.com<br />
Die gesamte Kommunikation<br />
im Mobilfunk funktioniert heute<br />
noch über Basisstationen, die<br />
quasi ein Netz für die Teilnehmer<br />
spannen. Doch zukünftige<br />
Endgeräte werden in der Lage<br />
sein, im Nahbereich auf Basisstationen<br />
zu verzichten. Ein<br />
Mobilfunktester für dieses Szenario<br />
muss deshalb neben einer<br />
Basisstation auch ein Mobilgerät<br />
mit entsprechender Funktionalität<br />
simulieren können.<br />
Das 3GPP hat in Release 12 seiner<br />
Spezifikationen Device-to-<br />
Device-Funktionalitäten (D2D)<br />
aufgenommen. Damit sind zum<br />
ersten Mal in der Geschichte des<br />
zellularen Mobilfunks Nahbereichsdienste<br />
(Proximity Services,<br />
ProSe) möglich, die auf<br />
einer Direktverbindung zwischen<br />
Endgeräten basieren.<br />
Voraussetzung ist, dass die Inanspruchnahme<br />
solcher Dienste<br />
durch den Mobilfunkvertrag des<br />
Nutzers abgedeckt wird.<br />
Ist das der Fall, bleibt die Basisstation<br />
außen vor und die Geräte<br />
lassen sich unter bestimmten<br />
Voraussetzungen wie ein Walkie-Talkie<br />
nutzen. Zwei Anwendungsfälle<br />
sind für den D2D-<br />
Ansatz besonders prädestiniert:<br />
Der eine umfasst lokale Broadcast-Dienste,<br />
also unidirektionale<br />
Verbindungen. Das weitaus<br />
relevantere Einsatzgebiet betrifft<br />
den Not- und Katastrophenfall.<br />
Hier sind autarke Funkgeräte<br />
äußerst hilfreich, wenn etwa<br />
das Mobilfunknetz durch einen<br />
Stromausfall außer Betrieb ist<br />
oder sich zu rettende Personen<br />
außerhalb der Netzabdeckung<br />
befinden.<br />
Funkschnittstelle für<br />
Nahbereichsdienste<br />
Um technisch für D2D gerüstet<br />
zu sein, muss in den Endgeräten<br />
eine neue Funkschnittstelle implementiert<br />
sein. Der sogenannte<br />
Sidelink bedient sich der LTE-<br />
Technologie. Über diese Verbindung<br />
sollen sich Entfernungen<br />
von bis zu 500 m überbrücken<br />
lassen. D2D nach Release 12<br />
kann in zwei unterschiedlichen<br />
Ausprägungen realisiert werden.<br />
Das sind zum einen Direct<br />
Discovery für Broadcast und<br />
zum anderen Direct Communication<br />
für Groupcast. Beide<br />
sind sowohl in FDD- als auch in<br />
TDD-Netzen möglich und nutzen<br />
die Ressourcen der LTE-Uu-<br />
Schnittstelle (Luftschnittstelle, s.<br />
Bild 2), die dafür dem Sidelink<br />
zugeordnet wird.<br />
Während Direct Communication<br />
den Sicherheitsanwendungen<br />
vorbehalten bleibt, steht das<br />
Direct-Discovery-Feature auch<br />
kommerziellen Anwendungen<br />
offen. Technologielieferanten<br />
und Netzbetreiber nutzen Namen<br />
wie LTE Direct (Qualcomm)<br />
oder LTE Radar (T-Mobile).<br />
Will der Nutzer einen Direct-<br />
Discovery- oder Direct-Communication-Dienst<br />
in Anspruch nehmen,<br />
prüft das Endgerät (engl.<br />
User Equipment, UE) zunächst,<br />
ob eine Berechtigung dafür vorliegt.<br />
Wenn sich das UE innerhalb<br />
der Netzabdeckung befindet,<br />
geschieht das in der Regel<br />
14 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
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Kompetenz in<br />
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sichergestellt, dass die Botschaft<br />
jeden LTE-Nutzer erreicht, auch<br />
wenn Sender und Empfänger auf<br />
verschiedenen Kanälen unterwegs<br />
bzw. bei verschiedenen<br />
Providern eingebucht sind? Das<br />
ist nur eine von vielen ungeklärten<br />
Fragen. Die 3GPP hat nicht<br />
spezifiziert, wie zwei MNOs<br />
Zugriff auf die ProSe-Funktion<br />
ermöglichen sollen. Die<br />
technischen Grundlagen dagegen<br />
sind in Release 12 bereits<br />
fixiert, sodass der prinzipielle<br />
Ablauf simuliert werden kann.<br />
Der Wideband Radio Communication<br />
Tester R&S CMW 500,<br />
ausgestattet mit der Release-12-<br />
Option, ist dazu in der Lage.<br />
Bild 1: Beim Direct-Discovery-Verfahren sendet ein Endgerät mit Netzunterstützung lokal<br />
interessante Nachrichten in seine Nachbarschaft<br />
Tests auch ohne<br />
implementierte ProSe-<br />
Protokolle möglich<br />
Bild 2 zeigt die an Direct Discovery<br />
beteiligten Netz- und<br />
Teilnehmerkomponenten, und<br />
Bild 3 präzisiert die Darstellung<br />
aus dem Blickwinkel des<br />
R&S CMW 500 mit angeschlossenem<br />
Endgerät. Der Tester muss<br />
sowohl Messfunktionen für die<br />
Sidelink-Schnittstelle (PC5)<br />
bereitstellen als auch den Datenverkehr<br />
mit der ProSe-Funktion<br />
über das logische PC3-Inferface<br />
(XML über http, geroutet über<br />
die LTE-Uu-Luftschnittstelle)<br />
simulieren können. Das zu<br />
testende Endgerät fungiert alternativ<br />
als Direct-Discovery-Sender<br />
(announcing UE) oder -Empfänger<br />
(monitoring UE). Die<br />
Medium-Layer-API (MLAPI)<br />
des Mobilfunktesters beinhaltet<br />
eine DLL-Implementierung<br />
der ProSe-Funktion des Netzes,<br />
so dass das ProSe-Protokoll getestet<br />
werden kann.<br />
Endgeräte werden oft von parallel<br />
arbeitenden Teams entwickelt.<br />
Diese widmen sich<br />
entweder den RAT- oder den<br />
kernnetzbezogenen Layern und<br />
Schnittstellen und setzen die<br />
Funktionalität der jeweils „anderen<br />
Seite“ als gegeben voraus.<br />
Deshalb bietet die Direct-Discovery-Implementierung<br />
auf<br />
dem R&S CMW 500 die Möglichkeit,<br />
die PC3-Schnittstelle zu<br />
umgehen und Tests auch ohne<br />
implementierte ProSe-Protokolle<br />
durchzuführen. Dafür steht der<br />
Test-Loop-Modus D nach 3GPP<br />
TS 36.509 zur Verfügung.<br />
Nach der 3GPP-Spezifikation<br />
muss ein Endgerät, das Direct<br />
Discovery unterstützt, in der<br />
Lage sein, innerhalb eines einzelnen<br />
Übertragungsintervalls<br />
(TTI, 1 ms) bis zu 50 Nachrichten<br />
auf einem Kanal zu empfangen.<br />
Voraussetzung ist eine<br />
20-MHz-Zelle. Zum Testen dieser<br />
Fähigkeit generiert der Wideband<br />
Radio Communication<br />
Tester bis zu 50 Sidelink-UEs in<br />
einem gegebenen Frequenzband.<br />
Zusätzlich sollte ein Endgerät<br />
auch in die Frequenzbänder der<br />
anderen LTE-Netze am Standort<br />
hineinschauen können, um<br />
dort ausgestrahlte Nachrichten<br />
aufzufangen. Auch diesen Fall<br />
emuliert der R&S CMW 500,<br />
indem er zwei parallel aktive<br />
Sidelinks mit unterschiedlichen<br />
Frequenzen einrichtet, auf denen<br />
dann wieder jeweils bis zu 50<br />
Nachrichten pro TTI empfangen<br />
werden können.<br />
Direct Communication<br />
für den Not- und<br />
Katastrophenfall<br />
Behörden und Organisationen<br />
mit Sicherheitsaufgaben (BOS)<br />
haben besondere Anforderungen<br />
an ihre Kommunikationsmittel.<br />
Deshalb waren in der Vergangenheit<br />
in der Regel maßgeschneiderte<br />
(Bündel-) Funksysteme<br />
Bild 2: An ProSe beteiligte Netzressourcen und Schnittstellen<br />
wie TETRA gesetzt. Inzwischen<br />
aber bleibt die Leistungsfähigkeit<br />
dieser Systeme weit hinter<br />
den Möglichkeiten kommerziell<br />
genutzter Technologien wie LTE<br />
zurück. Abhilfe schafft hier die<br />
LTE-Erweiterung Direct Communication.<br />
Damit wird die netzvermittelte<br />
Kommunikation um<br />
die für Bündelfunk typischen<br />
Groupcast- und Push-to-Talk-<br />
Funktionen im Direktmodus<br />
erweitert – und macht somit eine<br />
Kommunikation von Endgerät zu<br />
Endgerät möglich. Neben Sprache<br />
und Fotos lassen sich damit<br />
nun auch hochaufgelöste Videos<br />
an die Mitglieder einer Gruppe<br />
versenden. Klassische Bündelfunksysteme<br />
sind dazu aufgrund<br />
ihrer geringen Datenrate nicht in<br />
16 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
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Messtechnik<br />
mit Netzabdeckung konfiguriert.<br />
Dieses sendet eine Mitteilung<br />
aus, dass es als Relais für Endgeräte<br />
ohne Netzabdeckung in<br />
seiner Nähe fungiert. Die angefragte<br />
One-to-one-Verbindung<br />
wird mittels des neuen One-toone<br />
Signalisierungsprotokolls<br />
über Direct Communication<br />
realisiert. Im Ergebnis leitet das<br />
Endgerät mit Netzabdeckung<br />
Nachrichten zwischen LTE-<br />
Basisstation und dem Endgerät<br />
ohne Netzabdeckung über die<br />
One-to-one-Verbindung weiter.<br />
Bild 3: Testarchitektur für ProSe-Tests, bestehend aus dem Wideband Radio Communication Tester<br />
R&S CMW 500 (blau) und Mobilfunkgerät<br />
der Lage. Jedes Endgerät kann<br />
Mitglied beliebig vieler Gruppen<br />
sein. Die Reservierung von<br />
Funkressourcen und die Sicherheitsmechanismen<br />
für Direct<br />
Communication sind in Whitepapers<br />
beschrieben [1, 2].<br />
Neu in Release 13 ist die Option<br />
für eine One-to-one-(Unicast)-<br />
Kommunikation in Direct Communication.<br />
Da es in diesem Fall<br />
kein Radio Resource Control<br />
Protokoll von der Netzwerkseite<br />
gibt, kommt ein neues Protokoll<br />
zwischen den Endgeräten zum<br />
Einsatz. Um Aufbau, Wartung,<br />
Freigabe und Sicherheit für den<br />
Datenlink zu gewährleisten,<br />
wird ein neuer Layer zwischen<br />
Packet Data Convergence Protocol<br />
(PDCP) und IP definiert.<br />
Sicher und vielseitig<br />
Direct Communication muss<br />
insbesondere auch bei einem<br />
Netzausfall funktionieren. Das<br />
Problem bestand darin, die dann<br />
fehlende gemeinsame Zeitbasis<br />
zu ersetzen, die für die Synchronisierung<br />
der Endgeräte<br />
unerlässlich ist. Die Lösung:<br />
Ein Endgerät, das senden soll<br />
und keine Zeitreferenz findet,<br />
erklärt sich selbst zum Master.<br />
In der Folge sendet es alle nötigen<br />
Informationen aus, die<br />
sonst im Master Information<br />
Block enthalten sind, wie etwa<br />
die Systembandbreite oder den<br />
Duplex-Modus (Direct Synchronization).<br />
Das vom Wideband<br />
Radio Communication Tester<br />
simulierte Sidelink-UE implementiert<br />
alle nötigen Funktionen.<br />
Damit kann das DUT in beiden<br />
Rollen, sowohl als Master als<br />
auch als Empfangsteil, das sich<br />
einem Master aufsynchronisieren<br />
muss, getestet werden.<br />
Doch Direct Synchronization<br />
kann noch mehr. Es lässt sich<br />
auch zur Vergrößerung der Netzreichweite<br />
nutzen. Im Bedarfsfall<br />
kann somit ein Direct-Communication-fähiges<br />
Endgerät,<br />
wenn es an die Grenze der Netzabdeckung<br />
gerät, die Rolle des<br />
Synchronisier-Masters für die<br />
Geräte in seiner Umgebung übernehmen.<br />
Ein typischer Anwendungsfall<br />
ist eine Notfallsituation,<br />
in der Rettungskräfte in<br />
ein Gebäude vordringen, in dem<br />
kein Netzempfang möglich ist.<br />
Endgeräte werden zur<br />
Relaisstation<br />
Die Erweiterung der Direct<br />
Communication durch One-toone<br />
Kommunikation in Release<br />
13 ebnet den Weg für eine Funktionalität,<br />
die eines der Endgeräte<br />
zur Relaisstation macht<br />
(UE-to-Network Relay, s. Bild<br />
4). Damit kann ein UE jenseits<br />
der Netzabdeckung Kontakt mit<br />
der LTE-Basisstation über ein<br />
Endgerät aufnehmen, das über<br />
eine Netzabdeckung verfügt.<br />
Auf diese Weise ist es möglich,<br />
dass Endgeräte ohne Netzabdeckung<br />
Direct Discovery auch<br />
ohne direkten Kontakt zu einer<br />
Basisstation nutzen. Direct Discovery<br />
wird dabei direkt im UE<br />
Referenzen<br />
Ausblick<br />
Die bereits definierte D2D-<br />
Luftschnittstelle in den 3GPP<br />
Releases 12 und 13 ist eine gute<br />
Basis für die benötigte Erweiterung<br />
für die V2V-Kommunikation<br />
(Vehicle-to-Vehicle). Es<br />
ist zu erwarten, dass die HF-<br />
Signale für Direct Communication<br />
für die kleinere Latenzanforderungen<br />
von V2V angepasst<br />
werden müssen, da diese<br />
mit LTE nicht realisierbar sind.<br />
Das Prinzip von Direct Communication<br />
bleibt aber auch für<br />
diesen Anwendungsfall erhalten.<br />
Anhand der Applikation wird<br />
deutlich, dass Direct Communication<br />
künftig nicht mehr nur<br />
exklusiv BOS-Anwendungen<br />
vorbehalten bleibt, sondern in<br />
kommerzielle Einsatzgebiete<br />
vordringen wird. ◄<br />
[1] Whitepaper „LTE- Advanced (3GPP Rel. 12) Technology<br />
Introduction“ von Rohde & Schwarz (Download-Suchbegriff<br />
1MA252).<br />
[2] Whitepaper „Device to Device Communication“ von Rohde<br />
& Schwarz (Download-Suchbegriff 1MA264).<br />
[3] 3GPP TS23.303 „Proximity-based services (ProSe) Stage<br />
2 (Release 13)“<br />
Bild 4: Release 13 ergänzt eine Funktionalität, die ein Endgerät zur Relaisstation für Geräte ohne Netzabdeckung macht<br />
(UE-to-Network Relay)<br />
18 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
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Oszilloskop mit 10 Bit<br />
vertikaler Auflösung<br />
und 1-GSample-<br />
Erfassungsspeicher<br />
Unter dem Motto „Oscilloscope<br />
innovation. Measurement<br />
confidence“ stellen Rohde &<br />
Schwarz seine Messgerätevor,<br />
die bei Tests an elektronischen<br />
Schaltungen die Messsicherheit<br />
signifikant erhöhen. Highlights<br />
sind dabei neue Embedded<br />
Oszilloskope mit 10 Bit Auflösung<br />
und großer Speichertiefe.<br />
Hinzu kommen hochpräzise<br />
neue Tastköpfe zur Messung<br />
der Spannungsversorgung und<br />
ein EMV-Precompliance-Messplatz<br />
sowie Security-Lösungen<br />
für IoT-Komponenten.<br />
Auf der embedded world <strong>2018</strong><br />
in Nürnberg zeigt Rohde &<br />
Schwarz am Stand 4-218 seine<br />
drei neuen Oszilloskop-Serien<br />
R&S RTC1000, R&S RTM3000<br />
und R&S RTA4000 erstmals<br />
einem breiten Publikum. Sie<br />
sind mit modernster Technik<br />
ausgestattet, lassen sich wie ein<br />
Smartphone per Touchscreen<br />
bedienen und bieten erheblich<br />
mehr als herkömmliche Geräte<br />
in ihrer Klasse. Zusammen mit<br />
der bereits 2017 eingeführten<br />
R&S RTB2000 Serie verfügt der<br />
Messtechnikexperte nun über<br />
die modernste Gerätefamilie in<br />
der 1000er, 2000er, 3000er und<br />
4000er Klasse auf dem Markt.<br />
Die R&S-RTM3000-Familie ist<br />
für Messungen an Strom- und<br />
Spannungsversorgungen konzipiert,<br />
zum Beispiel für Welligkeits-<br />
und Rauschmessungen<br />
an einer Gleichspannung. Insbesondere<br />
für die zunehmend<br />
strengeren Toleranzgrenzen<br />
sind 10 Bit vertikale Auflösung<br />
und Vertikalskalierungen bis zu<br />
500 µV/div bei voller Bandbreite<br />
optimal. Flankierend ermöglicht<br />
der 80 MSample tiefe Speicher,<br />
20 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
DRIVE THE FUTURE<br />
OF INSTRUMENTATION<br />
WITH RF & MICROWAVE,<br />
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With 1000+ wideband RF ICs from<br />
DC to 100 GHz, high-speed<br />
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Rubriken Messtechnik<br />
mit hoher Erfassungsrate längere<br />
Zeitspannen zu messen.<br />
Die R&S-RTA4000-Oszilloskope<br />
sind dank ihrer noch größeren<br />
Speicherkapazität von<br />
100 MSample pro Kanal optimal<br />
für serielle Protokollanalysen<br />
oder Power-on/off-Analysen.<br />
Zudem bieten sie 1 GSample<br />
segmentierten Erfassungsspeicher.<br />
Auch diese Oszilloskope<br />
haben 10 Bit Auflösung für den<br />
scharfen Blick auf Details. Das<br />
preisgünstige R&S RTC1000 ist<br />
extrem kompakt und lässt sich<br />
mit zahlreichen Zusatzfunktionen<br />
ausstatten: Achtkanal-Logikanalysator,<br />
Vierkanal-Mustergenerator,<br />
Protokollanalysator<br />
für I 2 C, SPI, UART/RS-232,<br />
CAN und LIN, Digitalvoltmeter,<br />
Komponententester, Spektrumanalysator<br />
und Zähler. Zudem<br />
kann der Anwender die Bandbreite<br />
von 50 per Softwarelizenz<br />
auf bis zu 300 MHz erweitern.<br />
Diese Anpassungsfähigkeit bietet<br />
sonst kein anderes Gerät in<br />
dieser Preisklasse.<br />
Neue Tastköpfe<br />
für Messungen an<br />
Leistungselektronik<br />
Ein 1:1-Power-Rail-Tastkopf<br />
spürt hier selbst kleinste eingekoppelte<br />
HF-Signale und unerwünschte<br />
Welligkeiten der Spannungsversorgung<br />
auf. Für diesen<br />
hochempfindlichen, besonders<br />
rauscharmen Tastkopf empfiehlt<br />
sich ein 6-GHz-Modell<br />
des extrem leistungsfähigen<br />
Windows-basierten Laboroszilloskops<br />
der R&S-RTO2000-<br />
Reihe. Zudem wird ein Tastkopf<br />
zur Messung der Batterielaufzeit<br />
gezeigt und neue Tastköpfe für<br />
Messungen an Leistungselektronik<br />
bis 6000 V. Sie bieten eine<br />
Messbandbreite bis 200 MHz,<br />
eine besonders hohe Gleichtaktunterdrückung<br />
(CMRR) und<br />
für diese Art von Tastköpfen<br />
die beste DC-Messgenauigkeit<br />
von 0,5%.<br />
Für Messungen an Leistungselektronik<br />
im Feld bietet sich<br />
der R&S Scope Rider an. Dank<br />
seines vollständig isolierten<br />
Geräteaufbaus erfüllt das Handheld-Oszilloskop<br />
die Messkategorie<br />
CAT IV und kann somit<br />
Messungen an der Quelle der<br />
Niederspannungsinstallation<br />
bis 600 V vornehmen. Es lässt<br />
sich mit zahlreichen Funktionen<br />
ausstatten, etwa mit einem<br />
Harmonischen-Analysator zur<br />
Bewertung der Netzversorgungsqualität.<br />
Für Anwender<br />
im Automotive-Bereich gibt<br />
es eine CAN/LIN-Trigger- und<br />
Dekodier-Option.<br />
EMV-Pre-compliance-<br />
Messplatz für<br />
Entwickler<br />
Komponenten hochintegrierter<br />
Designs reagieren oft empfindlich<br />
auf HF-Störsignale benachbarter<br />
Bausteine. Deshalb sind<br />
hier entwicklungsbegleitende<br />
EMV-Messungen unverzichtbar.<br />
Der neue Messplatz ist für<br />
Entwickler konzipiert, die nur<br />
sporadisch EMV-Messungen<br />
durchführen, um ihre Designs<br />
zu testen. Die Lösung basiert<br />
auf dem preiswerten Spektrumanalysator<br />
R&S FPC1000 und<br />
der besonders bedienerfreundlichen<br />
EMV-Mess-Software<br />
R&S Elektra.<br />
embedded world,<br />
Halle 4, Stand 4-218<br />
22 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
HF- und<br />
Mikrowellentechnik<br />
, Seite 39
Titelstory<br />
Neue EMV-Messempfänger und ihre<br />
Einsatzbereiche<br />
Heute werden zur Messung<br />
der elektromagnetischen Emission<br />
und Prüfung der elektromagnetischen<br />
Verträglichkeit<br />
(kurz: EMV) sowohl klassische<br />
Messempfänger als auch EMV-<br />
Zeitbereichsmesssysteme eingesetzt.<br />
Am Beispiel des Messsystems<br />
TDEMI X sieht man, dass<br />
es heute möglich ist, ein sehr<br />
großes Echtzeitband von über<br />
645 MHz in Echtzeit an allen<br />
Frequenzpunkten mit Quasipeak<br />
zu messen. Die hohe Dynamik<br />
von sehr hochwertigen Analog/<br />
Digital Wandlern (kurz: ADC)<br />
sowie der Einsatz mehrere solcher<br />
ADCs und einer Vorselektion<br />
ermöglichen es, eine Dynamik<br />
zu erreichen, welche die von<br />
analogen Empfängern mittlerweile<br />
übertrifft.<br />
Mit dem Messempfänger<br />
TDEMI X können somit leitungsgeführte<br />
Messungen direkt<br />
an allen Frequenzpunkten erfolgen,<br />
ohne dass es einer aufwändigen<br />
und fehleranfälligen Vorund<br />
Nachmessung bedarf. Bei<br />
Störleistungsmessungen kann<br />
das Band 30 MHz - 300 MHz<br />
vollständig in Echtzeit gemessen<br />
werden. So lässt sich das<br />
Spektrum mit Quasipeak und<br />
Mittelwert gleichzeitig an allen<br />
Frequenzpunkten gemessen werden.<br />
Für die gestrahlte Emissionsmessung<br />
von 30 MHz – 1<br />
GHz kann der Frequenzbereich<br />
in zwei zu messende Teile zerlegt<br />
werden und entsprechend<br />
jeweils der Bandbereich von<br />
30 MHz – 645 MHz beziehungsweise<br />
von 645 – 1 GHz<br />
in Echtzeit gemessen werden.<br />
Dieses Verfahren reduziert die<br />
Messzeit deutlich. So entspricht<br />
die gesamte Testzeit im Wesentlichen<br />
der Zeit, die früher nötig<br />
war um an lediglich zwei Frequenzpunkten<br />
die abschließende<br />
Maximierung durchzuführen.<br />
Zusätzlich erhält man die vom<br />
Prüfling emittierte Feldstärke<br />
mit Quasipeak bewertet über alle<br />
Winkelpositionen und Höhen.<br />
Oberhalb 1 GHz kann mittels<br />
Multi-GHz Echtzeitscanning<br />
die Emissionsmessung mit Peak,<br />
Average und alternativ RMS-<br />
AVG durchgeführt werden. Der<br />
Vorteil ist auch hierbei wiederrum,<br />
dass die Testzeiten deutlich<br />
verkürzt werden.<br />
Die Minimalanforderungen für<br />
ein Messgerät zur Messung von<br />
Störemissionen sind in der Norm<br />
CISPR 16-1-1 genau spezifiziert.<br />
Neben dem klassischen Messempfängermodus<br />
wird dabei<br />
auch seit dem Jahr 2010 in der<br />
CISPR 16-1-1 ein sogenanntes<br />
„FFT-based measuring Instrument“<br />
definiert und beschrieben.<br />
Dabei handelt es sich um<br />
ein EMV-Zeitbereichsmesssystem,<br />
welches im Gegensatz zum<br />
klassischen Messempfänger eine<br />
Stephan Braun, Arnd Frech,<br />
GAUSS INSTRUMENTS,<br />
München<br />
Peak Quasi-Peak Average<br />
Pulswiederholrate fp 100 Hz 100 Hz 5000 Hz<br />
Pulsbreite 380 ps 380 ps 380 ps<br />
Differenz 12 dB 0 dB (Referenz) 16,12 dB<br />
Pulsamplitude 16 Volt 63,7 Volt 407 Volt<br />
Tabelle 1: Anforderungen an die Eingangsstufe des Messempfängers<br />
24 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
Titelstory<br />
Pulswiederholrate Spezifikation gemessener Wert<br />
Abweichung 1000 Hz -8,00 +/-1,0 dB -7,72 dB -0,28 dB<br />
100 Hz 0,00 +/-0,0 dB 0,00 dB 0,00 dB<br />
100 Hz 0,00 +/-0,0 dB 0,00 dB 0,00 dB<br />
20 Hz 9,00 +/-1,0 dB 8,89 dB 0,11 dB<br />
10 Hz 14,00 +/-1,5 dB 13,60 dB 0,40 dB<br />
2 Hz 26,00 +/-2,0 dB 26,26 dB -0,26 dB<br />
1 Hz 28,50 +/-2,0 dB 29,04 dB -0,54 dB<br />
Tabelle 2: Relative Pulsbewertung Quasi-Peak Detektor<br />
Vielzahl von Frequenzpunkten<br />
gleichzeitig auswertet und dabei<br />
alle Anforderungen der CISPR<br />
16-1-1 Norm vollständig einhält.<br />
Das TDEMI X verfügt über<br />
beide Betriebsarten.<br />
Die aktuelle CISPR 16-1-1<br />
Ed. 5.0 Norm, welche in 2015<br />
erschienen ist und nun von<br />
immer mehr Produktstandards<br />
bereits referenziert wird, verlangt,<br />
neben der Eigenerklärung<br />
des Herstellers zur Einhaltung<br />
der CISPR 16-1-1, nun<br />
auch, dass bestimmte Parameter<br />
im Rahmen der turnusmäßigen<br />
Kalibrierung geprüft werden.<br />
Diese Anforderungen umfassen,<br />
neben der Sinussignalgenauigkeit,<br />
auch die absolute Pulsbewertung.<br />
Besonders für ältere<br />
klassische Empfänger ist mit<br />
dieser neuen Regelung, welche<br />
noch zusätzlich eine Änderung<br />
der Toleranzen beim Average<br />
Detektor vorsieht, die Einhaltung<br />
problematisch.<br />
Eine Alternative hierzu bieten<br />
moderne Messempfänger. Diese<br />
nutzen alle Vorteile heutiger<br />
EMV-Zeitbereichsmesssysteme<br />
und können damit eine Echtzeitbandbreite<br />
von bis zu 645 MHz<br />
realisieren. Setzt man hier die<br />
sehr leistungsfähige Gigasample-ADCs<br />
für den klassischen<br />
Messempfängerbetrieb ein, so<br />
kann man eine extrem hohe<br />
Dynamik erreichen. Da gleichzeitig<br />
eine sehr hohe Rechenleistung<br />
zur Verfügung steht, können<br />
im klassischen Modus die<br />
Totzeiten, welche typischerweise<br />
zwischen der Messung einzelner<br />
Frequenzen auftreten, auf ein<br />
Minimum reduziert werden, so<br />
dass die Messung auch im klassischen<br />
Superheterodynmodus<br />
um einige Faktoren schneller ist.<br />
Anforderungen an<br />
die Dynamik des<br />
Messempfängers<br />
Anforderungen der CISPR<br />
16-1-1<br />
Im Wesentlichen werden heute<br />
für Emissionsmessungen die<br />
Detektoren Peak, Average und<br />
Quasi-Peak verwendet. Die<br />
CISPR 16-1-1 formuliert unterschiedliche<br />
Anforderungen an<br />
die Genauigkeit hinsichtlich der<br />
Anzeige für Pulse und Sinussignale.<br />
So wird z. B. für ein<br />
Sinussignal eine Messgenauigkeit<br />
von ±2 dB gefordert.<br />
Die Pulsanzeige wird, je nach<br />
Detektor, zunächst als absolute<br />
Pulsanzeige gegenüber einem<br />
Sinussignal spezifiziert. Beim<br />
Peak Detektor hat die Variation<br />
der Pulswiederholrate keinen<br />
Einfluss auf die Anzeige, während<br />
beim Quasi-Peak Detektor<br />
und beim Average Detektor eine<br />
Spezifikation der Abhängigkeit<br />
von der Pulswiederholrate gegeben<br />
ist. Man spricht hier von der<br />
relativen Pulsbewertung. Gerade<br />
im Frequenzbereich zwischen 30<br />
und 300 MHz stellt die CISPR<br />
16-1-1 die höchsten Anforderungen<br />
an die Dynamik eines<br />
Messempfängers. Daher soll<br />
im Folgenden dieser Bereich<br />
genauer betrachtet werden.<br />
Absolute Pulsbewertung<br />
Bei der absoluten Pulsbewertung<br />
wird eine Pulsfolge mit<br />
einer Pulswiederholrate fp am<br />
Messempfänger angelegt. Für<br />
eine Anzeige von 60 dBµV<br />
ergeben sich gemäß Standard<br />
CISPR 16-1-1 für einen Impuls<br />
die Anforderung einer Pulsbreite<br />
von 380 ps. In Tabelle 1 ist eine<br />
Übersicht über die wesentlichen<br />
Anforderungen für eine Anzeige<br />
bei dem Referenzpegel von 60<br />
dBµV in Band C/D (Frequenzbereich<br />
30 MHz – 1 GHz) dargestellt.<br />
Die CISPR 16-1-1 legt<br />
fest, dass der Unterschied in<br />
der Anzeige zwischen Peak und<br />
Quasi-Peak bei einer Pulswie-<br />
Bild 1: Messung von Harmonischen, Sinus bei 120 MHz<br />
Bild 2: Messung der Harmonischen bei 433 MHz<br />
hf-praxis 3/<strong>2018</strong> 25
Titelstory<br />
Bild 3: Messung der Harmonischen eines 2,4-GHz-Trägers<br />
Bild 4: Messung der Kombination Puls und Sinus<br />
derholrate von 100 Hz genau<br />
12 dB beträgt. Des Weiteren<br />
beträgt der Anzeigeunterschied<br />
zwischen Quasi-Peak bei einer<br />
Pulswiederholrate von 100 Hz<br />
und Average bei einer Pulswiederholrate<br />
von 5 kHz ca. 16,12<br />
dB. Aus diesen Verhältnissen<br />
ergeben sich dann jeweils die<br />
erforderlichen Pulsamplituden,<br />
um eine Anzeige von 60 dBµV<br />
zu erreichen.<br />
Ein Empfänger, welcher für<br />
Emissionsmessungen nach<br />
CISPR 16-1-1 eingesetzt werden<br />
kann, muss also in der Lage sein,<br />
für eine Anzeige von 60 dBµV,<br />
Pulse mit einer Amplitude von<br />
407 Volt zu verarbeiten. Diese<br />
Anforderung kann nur durch<br />
eine sehr lineare Eingangsstufe<br />
mit ausreichend hoher Dynamik<br />
und durch einen Abschwächer<br />
mit hoher Pulsdynamik erreicht<br />
werden. EMV-Zeitbereichsmesssysteme<br />
mit einer Breitbandarchitektur,<br />
wie z. B. das TDEMI<br />
X, halten diese Anforderungen<br />
Bild 5: Messung eines 2,4 GHz Signals mittels eines klassischen<br />
Messempfängers<br />
ohne weiteres ein. Empfänger,<br />
welche auf Spektrumanalysator-<br />
Plattformen aufbauen, halten im<br />
Gegensatz hierzu in der Regel<br />
nur die Anforderungen für Peak<br />
und Quasi-Peak ein.<br />
Relative Pulsbewertung<br />
Der Peak-Detektor bewertet die<br />
Störemissionen unabhängig von<br />
der Pulswiederholrate. Daher<br />
ist für den Spitzenwertdetektor<br />
kein weiterer Nachweis der Einhaltung<br />
nötig. Für den Average<br />
Detektor ergibt sich über einen<br />
verringerten Anzeigebereich der<br />
Nachweis des Zusammenhangs,<br />
dass die Anzeige proportional zu<br />
Pulswiederholrate ist.<br />
Für den Quasi-Peak-Detektor<br />
ergibt sich ein relatives Anzeigeverhalten<br />
gemäß Tabelle 2, das<br />
anhand einer mittels TDEMI X<br />
durchgeführten Messung ermittelt<br />
wurde.<br />
Aus Tabelle 2 geht hervor, dass<br />
der Quasi-Peak-Detektor nochmals<br />
ca. 31 dB zusätzliche Dynamik<br />
für Pulse erfordert.<br />
Anforderungen für<br />
Funkmessungen<br />
Für die Durchführung von Funkmessungen<br />
hingegen ist es erforderlich,<br />
dass der Empfänger eine<br />
möglichst hohe Unterdrückung<br />
von Oberwellen und Nebenempfangsstellen<br />
bietet. Superheterodynempfänger<br />
mit einer<br />
schmalbandigen Vorselektion<br />
können zum Teil recht effektiv<br />
Oberwellen unterdrücken. Allerdings<br />
ist die Unterdrückung von<br />
parasitären Mischprodukten,<br />
welche durch den bei solchen<br />
Empfängern verwendeten Diodenmischer<br />
entstehen, wiederum<br />
begrenzt. Eine weitere Herausforderung<br />
besteht darin, dass das<br />
sog. 2x2 Mischprodukt durch<br />
eine Vorselektion nicht unterdrückt<br />
werden kann. Ein hochlineares<br />
Front-End kombiniert<br />
mit mehreren leistungsfähigen<br />
Analog-Digital-Wandlern sowie<br />
einer optionalen schnellen breitbandigen<br />
Vorselektion können<br />
diese Problematik hier deutlich<br />
besser lösen. In Bild 1 ist die<br />
Messung eines Sinussignals bei<br />
120 MHz dargestellt. Die Messung<br />
wurde mit einem TDEMI<br />
X Messsystem durchgeführt.<br />
Aus der Messung in Bild 1 ergibt<br />
sich ein Oberwellenabstand von<br />
78.8 dB. Die Unterdrückung von<br />
weiteren Nebenempfangsstellen<br />
beträgt ca. 90 dB. Gleichzeitig<br />
wird ein Rauschboden von unter<br />
-15 dBµV bis 1 GHz erreicht.<br />
Die Unterdrückung der Harmonischen<br />
im Beispiel von Bild<br />
2 beträgt in diesem Fall 97,7<br />
dB. Im unteren Bereich sieht<br />
26 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
Titelstory<br />
Bild 6: Blockschaltbild eines EMV-Zeitbereichsmesssystem TDEMI X<br />
man deutlich das Rauschen des<br />
Signalgenerators.<br />
Ein weiteres typisches Beispiel<br />
ist die Messung der Oberwellen<br />
eines 2,4 GHz Trägers. Diese<br />
Messung ist in Bild 3 dargestellt.<br />
Bei der Messung kann<br />
man gut erkennen, dass man mit<br />
dem TDEMI X Messempfänger<br />
einen möglichen Oberwellengehalt<br />
eines WLAN-Signals bei<br />
2,4 GHz mit über 90 dBc messen<br />
kann. Des Weiteren ist der<br />
Rauschboden derart niedrig, so<br />
dass man auf einen externen<br />
Vorverstärker verzichten kann.<br />
Auch der Einsatz eines externen<br />
Filters kann hierbei entfallen.<br />
Es ist lediglich erforderlich,<br />
eine gute Antenne sowie verlustarme<br />
Kabel im Test-Setup zu<br />
verwenden.<br />
Vergleich der Dynamik mit<br />
analogem Superheterodynempfänger<br />
Bei der Emissionsmessung von<br />
Nebenaussendungen (engl. spurious<br />
emissions measurements)<br />
ist es erforderlich, dass der verwendete<br />
Messempfänger eine<br />
sehr hohe Dynamik besitzt.<br />
Dabei ist von entscheidender<br />
Bedeutung, dass der Messempfänger<br />
eine möglichst hohe<br />
Unterdrückung von sog. Nebenempfangsstellen<br />
aufweist. Der<br />
Abstand zwischen Hauptträger<br />
und Nebenempfangsstellen<br />
wird in diesem Zusammenhang<br />
als nutzbarer Dynamikbereich<br />
bezeichnet.<br />
In Bild 5 ist eine solche Messung<br />
an einem klassischen Messempfänger<br />
dargestellt. Zur Prüfung<br />
des Messempfängers wurde ein<br />
Sinussignal bei 2,4 GHz eingespeist.<br />
Man kann hier deutlich<br />
erkennen, dass der Messempfänger<br />
Nebenempfangsstellen<br />
bei ca. 1,8 GHz zeigt und damit<br />
ein nutzbarer Dynamikbereich<br />
von lediglich ca. 50 dB zur Verfügung<br />
steht. Dieser Dynamikbereich<br />
ist für typische Funkmessungen<br />
sehr knapp und man wird<br />
daher zusätzlich ein Notch-Filter<br />
zur besseren Unterdrückung verwenden<br />
müssen.<br />
Fazit: Vorselektion<br />
Eine Vorselektion kann stets die<br />
Eigenschaften eines Messempfängers<br />
nochmals verbessern.<br />
Allerdings gibt es viele Parameter<br />
mehr, welche die Gesamtperformance<br />
eines Empfängers<br />
bestimmen. Hochwertige Giga-<br />
Sample ADCs, wie sie beim<br />
TDEMI X eingesetzt werden,<br />
bieten z. B. eine höhere Dynamik<br />
als dies mit einem Mischer<br />
und breitbandiger ZF technisch<br />
überhaupt möglich ist. Setzt man<br />
vor diese ADCs noch zusätzlich<br />
eine zuschaltbare Vorselektion,<br />
so kann man eine Performance<br />
erreichen, welche andere<br />
Lösungen hinsichtlich Dynamik<br />
und Geschwindigkeit übertrifft.<br />
Funktionsweise<br />
TDEMI X<br />
Das empfangene Signal wird<br />
im Basisband (Frequenzbereich<br />
DC - 1 GHz) mittels einer<br />
hochlinearen Analog-Digital-<br />
Vergleich der Betriebsarten<br />
Superheterodyn und FFTbased<br />
Measuring Instrument<br />
Zum Vergleich der beiden<br />
Betriebsarten „FFT-based Measuring<br />
Instrument“ und „Superheterodyn“<br />
wurde ein Sinussignal<br />
mit einem Pulssignal<br />
kombiniert und die Messung in<br />
beiden Betriebsarten durchgeführt.<br />
Die Abweichungen beim<br />
Träger betragen 0,00 dB. Die<br />
Abweichungen der Anzeige des<br />
Breitbandpulses betragen 0,16<br />
dB. Die maximale Abweichung<br />
von 0,16 dB bei Pulsen ist deutlich<br />
geringer als die Unsicherheit<br />
der Quelle. Beim Sinussignal<br />
existiert erwartungsgemäß<br />
keine Abweichung. Das Ergebnis<br />
der Untersuchung ist in Bild 4<br />
dargestellt.<br />
Bild 7: Mehrkanalmessempfänger - Umsetzer, Filterbank, Dezimator und Detektor<br />
hf-praxis 3/<strong>2018</strong> 27
Titelstory<br />
Bild 8: Schneller klassischer Messempfängermodus<br />
Frequenzbereich Band Scanzeit analoger Empfänger ca. Scanzeit TDEMI X ca.<br />
9 kHz - 150 kHz A 24 Minuten 1s<br />
150 kHz - 30 MHz B 1:40 Stunden 1s<br />
30 MHz - 300 MHz C 1:30 Stunden 1s<br />
30 MHz - 1 GHz C/D 5:25 Stunden 3s<br />
Tabelle 3: Typische Scanzeiten Superhetempfänger im Vergleich zu TDEMI X mit Quasi-Peak und<br />
CISPR-AVG parallel<br />
Frequenzbereich Band Scanzeit analoger Empfänger ca. Scanzeit TDEMI X ca.<br />
1 GHz – 6 GHz E 50 s 0,4 s<br />
Tabelle 4: Typische Scanzeiten im Band E<br />
Frequenzbereich Band Dwell time Scanzeit TDEMI X<br />
1 GHz – 6 GHz E 0,1 ms 1,5 s<br />
Tabelle 5: Typische Scanzeiten im Band E<br />
Wandler-Einheit mit einer Rate<br />
von mehreren Gigasamples/<br />
Sekunde abgetastet und digitalisiert.<br />
Zusätzlich kommt im<br />
Front-End eine Vorselektion<br />
mit hochlinearen Vorverstärkern<br />
zum Einsatz. Für Messungen im<br />
Bereich oberhalb des Basisbands<br />
von 1 GHz wird eine sehr breitbandige<br />
Frequenzumsetzung mit<br />
integrierter Vorselektion eingesetzt.<br />
Die spektrale Darstellung<br />
des Messsignals kann einerseits<br />
digital superheterodyn oder<br />
mittels Kurzzeit-FFT erfolgen.<br />
Ein vereinfachtes Blockschaltbild<br />
der Funktionsweise eines<br />
TDEMI eXtreme (kurz TDEMI<br />
X) Messempfängers ist in Bild<br />
6 dargestellt. Durch das mehrstufige<br />
Analog-Digital-Wandler-System<br />
erfolgt die Digitalisierung<br />
des Messsignals in<br />
Gleitkommazahlarithmetik mit<br />
entsprechend hoher Dynamik.<br />
Hierzu werden nach neuestem<br />
Stand der Technik mehrere Analog-Digital-Wandler<br />
in Kombination<br />
eingesetzt.<br />
Dieses Verfahren ermöglicht es,<br />
einen äquivalenten Dynamikbereich<br />
von ca. 22 Bit zu erreichen,<br />
womit es einerseits möglich ist<br />
eine sehr gute Sensitivität von z.<br />
B. ca. -25 dBµV (Rauschboden<br />
in CISPR Band B) zu erreichen<br />
und andererseits gleichzeitig<br />
Pulse von mehreren Volt vollständig<br />
zu erfassen. Durch sehr<br />
leistungsfähige FPGAs mit einer<br />
Rechenleistung, welche jeweils<br />
ca. 200 handelsüblichen PCs entspricht,<br />
erfolgt die Auswertung<br />
in einer Bandbreite von bis zu<br />
645 MHz vollständig lückenlos<br />
in Echtzeit. Mit dem vorliegenden<br />
System können so bis zu<br />
64.000 Frequenzpunkte gleichzeitig<br />
gemessen werden. Zudem<br />
ist die Dynamik nochmals um<br />
ca. 25 dB gegenüber vorhergehenden<br />
Plattformen verbessert<br />
worden und der nutzbare Frequenzbereich<br />
für Applikationen<br />
bis hinauf zu 40 GHz erweitert.<br />
Vorselektion<br />
Im Eingangspfad des Empfängers<br />
befindet sich eine Vorselektion.<br />
Diese kann zugeschaltet<br />
werden und ermöglicht es, nochmals<br />
zusätzlich den Rauschboden<br />
und die Dynamik weiter zu<br />
verbessern. Bei standardmäßigen<br />
EMV-Messungen nach kommerziellen<br />
oder militärischen EMV-<br />
Standards ist die Zuschaltung<br />
der zusätzlichen Vorselektion<br />
nicht notwendig. Sollen allerdings<br />
sog. „out-of-band spurs“,<br />
insbesondere Harmonische von<br />
Funksignale ohne die Verwendung<br />
von externen Notchfiltern<br />
unterhalb von 1 GHz gemessen<br />
werden, so kann durch Zuschalten<br />
der Vorselektion die Dynamik<br />
hierfür nochmal deutlich<br />
verbessert werden.<br />
Mehrkanalempfänger – FFT<br />
Durch die Kombination von<br />
Kurzzeit-FFT und digitalem<br />
Superheterodynmodus kann<br />
nun gleichzeitig, über ein ganzes<br />
Band von 645 MHz, an allen<br />
Frequenzpunkten die Messung<br />
mit Quasi-Peak und CISPR-<br />
Average Detektoren durchgeführt<br />
werden. Technisch wird<br />
dies durch eine hochgradige<br />
Parallelisierung erreicht. Die<br />
28 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
Titelstory<br />
Bild 9: Emissionsmessung des Bandbereichs 30 MHz – 6 GHz in Echtzeit (Peak Detektor)<br />
Kurzzeit-FFT ist hierbei einer<br />
der mathematischen Bausteine,<br />
der es ermöglicht Berechnungen<br />
auf effiziente Weise durchzuführen<br />
und Symmetrieeigenschaften<br />
auszunutzen. Die gem. CISPR<br />
16-1-1 erforderlichen Detektoren<br />
müssen an allen Frequenzpunkten<br />
vollständig parallel<br />
realisiert werden, was zu sehr<br />
hohen Anforderungen an die<br />
Rechenleistung führt. Ein vereinfachtes<br />
Blockschaltbild einer<br />
Kombination von Kurzzeit-FFT<br />
und Mehrkanalempfänger ist in<br />
Bild 7 dargestellt. Das TDEMI<br />
X enthält eine Vielzahl solcher<br />
Funktionsblöcke.<br />
Auch ein Echtzeitspektrumanalysator<br />
ist im TDEMI X bereits<br />
standardmäßig integriert, welcher<br />
an bis zu allen 64.000 Frequenzpunkten<br />
eine Messung<br />
gemäß einer Zero-Span Messung<br />
eines herkömmlichen Spektrumanalysators<br />
an einem einzigen<br />
Frequenzpunkt durchführen<br />
kann. Der Echtzeitspektrumanalysator<br />
des TDEMI X vereint<br />
damit auf einzigartige Weise die<br />
Vorteile der Zero-Span Funktion<br />
mit der Möglichkeit diese an bis<br />
zu 64000 Frequenzen gleichzeitig<br />
durchführen zu können.<br />
Der klassische Empfängermodus<br />
ermöglicht es, im Gegensatz<br />
zum FFT-Modus die Schrittweite<br />
frei zu wählen, sowie eine kontinuierliche<br />
Messung an einzelnen<br />
Frequenzpunkten durchzuführen.<br />
Dieser Modus verwendet eine<br />
analoge und digitale Superheterodynstufe.<br />
Durch eine<br />
interne Pipeline-Architektur und<br />
einen internen Speicher, welcher<br />
Frequenz punkte mit einer<br />
maximalen Geschwindigkeit<br />
von mehr als 200 Mio. Punkte<br />
pro Sekunde verarbeiten kann,<br />
sind somit extrem schnelle Messungen<br />
auch im klassischen Empfängerbetrieb<br />
möglich. So dauert<br />
z. B. ein Receiver Scan von<br />
1 bis 18 GHz nur ca. 4 Sekunden.<br />
Dies entspricht wiederrum<br />
einer deutlichen Beschleunigung<br />
gegenüber herkömmlichen Empfängern.<br />
Ein Vergleich zwischen einem<br />
konventionellen Superheterodyn-Messempfänger<br />
und dem<br />
schnellen klassischen Empfängermodus<br />
ist in Bild 8 dargestellt.<br />
Während der konventionelle<br />
Empfänger große Totzeiten<br />
durch Verarbeitung des Signals<br />
und Initialisierung eines neuen<br />
Scans hat, werden durch eine<br />
Pipeline-Architektur eine nahezu<br />
parallele Messung und Verarbeitung<br />
möglich. Der Vorteil für<br />
EMV Messungen sind kurze<br />
Messzeiten auch im klassischen<br />
Modus und geringe Totzeiten, so<br />
dass Emissionen oder Signale<br />
nicht übersehen werden.<br />
Erreichte Scanzeiten FFTbased<br />
Measuring Instrument<br />
Üblicherweise werden Emissionsmessungen<br />
nach zivilen<br />
Normen mit dem Quasi-Peak-<br />
Detektor durchgeführt. Typische<br />
Scanzeiten für die Emissionsmessungen<br />
mit dem Quasi-Peak-<br />
Detektor unter Verwendung<br />
eines Superheterodynempfängers<br />
sind in Tabelle 3 exemplarisch<br />
dargestellt und mit dem<br />
TDEMI X (mit 645 MHz Echtzeitbandbreite)<br />
verglichen:<br />
In Tabelle 4 sind die Scanzeiten<br />
für typische Messungen mit dem<br />
Peak und Average Detektor unter<br />
der Verwendung einer typ. Verweildauer<br />
von 10 ms im Band<br />
E angegeben<br />
Erreichte Scanzeiten in der<br />
Betriebsart Superhet<br />
Neue Empfänger verfügen auch<br />
über eine sehr schnellen Superheterodynmodus.<br />
Dieser Modus<br />
wurde durch leistungsfähige<br />
Hardware gegenüber klassischen<br />
analogen Empfängern deutlich<br />
beschleunigt. Es ergeben sich<br />
exemplarische Scanzeiten für<br />
Band E, wie in Tabelle 5 zu<br />
sehen ist.<br />
Emissionsmessungen<br />
Der TDEMI X Messempfänger<br />
ist sowohl im Empfängerbetrieb<br />
als auch im Echtzeit-Spektrogrammbetrieb<br />
vollständig norm-<br />
Schneller klassischer<br />
Messempfängermodus<br />
Bild 10: Emissionsmessung des Bandbereichs 30 MHz – 6 GHz in Echtzeit (Mittelwert Detektor)<br />
hf-praxis 3/<strong>2018</strong> 29
Titelstory<br />
konform und kann daher in beiden<br />
Betriebsarten für Full Compliance<br />
Messungen eingesetzt<br />
werden. Der Spektrogrammmodus<br />
vereint die Vorteile des<br />
Single-Frequency-Modus eines<br />
klassischen Messempfängers<br />
mit der Möglichkeit, die Messung<br />
an allen Frequenzpunkten<br />
über einen Bandbereich von 645<br />
MHz in Echtzeit durchzuführen.<br />
Die Timing Analyse des Signals<br />
oder Prüflings kann während<br />
oder nach der Messung an einem<br />
oder mehreren Frequenzpunkten<br />
durchgeführt werden. Selbstverständlich<br />
können alle Betriebsarten<br />
ferngesteuert werden, um<br />
z. B. Abnahmemessungen voll<br />
zu automatisieren und die Daten<br />
für Dokumentationszwecke zu<br />
exportiert.<br />
Multi-GHz Echtzeitscanning<br />
Das TDEMI X ermöglicht es<br />
Echtzeitmessungen über mehrere<br />
GHz durchzuführen. Diese<br />
Technologie wurde 2016 für den<br />
Spektrumanalyzermodus erstmalig<br />
der Fachwelt vorgestellt. So<br />
ist es nun auch möglich dies im<br />
Receiver Modus durchzuführen,<br />
wobei hierzu außerdem zwei parallele<br />
CISPR-Detektoren aktiviert<br />
werden können. Durch die<br />
hohe Dynamik wird die Einhaltung<br />
der CISPR 16-1-1 2015 Ed.<br />
5.0 gewährleistet. In Bild 9 ist<br />
eine Beispielmessung für den<br />
Frequenzbereich 30 MHz – 6<br />
GHz dargestellt. Die zeitliche<br />
Auflösung des Spektrogramms<br />
beträgt ca. 100 ms.<br />
In Bild 10 ist die gleiche Messung<br />
mit dem Mittelwert-Detektor<br />
dargestellt. Man kann hier<br />
erkennen, dass zum einen die<br />
Pegel nicht stationärer Störer<br />
niedriger sind, aber auch das<br />
zeitliche Verhalten zwischen<br />
Peak und Average variiert. Die<br />
exzellente Dynamik zeigt sich<br />
unter anderem auch daran, dass<br />
der Spektralbereich 30 MHz –<br />
2.5 GHz mit diversen Signalen<br />
eng besetzt ist, allerdings oberhalb<br />
von 3 GHz gleichzeitig auch<br />
keine Oberwellen dieser Signale<br />
vorhanden sind.<br />
Zusammenfassung<br />
Moderne Messempfänger wie<br />
das TDEMI eXtreme können<br />
die Messzeiten deutlich verringern<br />
und bieten hohe Echtzeitbandbreiten<br />
von bis zu 645 MHz<br />
mit Quasi-Peak. Darüber hinaus<br />
können mit Peak und Mittelwert<br />
Echtzeitmessungen gemäß CISPR<br />
16-1-1 über einen Bandbereich<br />
von mehreren GHz erfolgen.<br />
Die Eingangsstufe wurde ausgelegt,<br />
um den strengen Anforderungen<br />
der CISPR 16-1-1 Ed.<br />
5.0 2015 in allen Betriebsarten<br />
vollständig zu genügen. Zusätzlich<br />
kann eine weitere Vorselektion<br />
verwendet werden, um die<br />
Dynamik noch weiter zu erhöhen,<br />
beispielsweise für die Messung<br />
von Harmonischen eines<br />
Funksignals. Zusätzlichen bieten<br />
solche neuartigen Geräte einen<br />
schnellen klassischen Empfängermodus,<br />
mit dem man auch<br />
in dieser Betriebsart eine hohe<br />
Messgeschwindigkeit erreicht.<br />
Der Unterschied in der Anzeige<br />
zwischen den Betriebsarten ist<br />
besser als die Genauigkeit kommerziell<br />
erhältlicher Sinus und<br />
Pulsgeneratoren. Herkömmliche<br />
Messempfänger mit aufgesetzter<br />
FFT-Funktion zeigen<br />
Abweichungen von bis zu 3 dB<br />
zwischen klassischem Modus<br />
und FFT-Modus und besitzen<br />
einen Eingangspegelbereich,<br />
welcher üblicherweise geringer<br />
als die Anforderungen der<br />
CISPR 16-1-1 Ed. 5.0 2015 ist.<br />
Neue moderne zeitgemäße Empfänger<br />
mit Gigasample ADC und<br />
hoher Echtzeitbandbreite bieten<br />
hingegen eine hohe Dynamik in<br />
allen Betriebsarten nahezu keine<br />
Abweichungen zwischen FFT<br />
Modus und klassischem Empfängermodus.<br />
Solche Empfänger<br />
können vielseitig eingesetzt<br />
werden. Dabei sind sowohl EMV<br />
Messungen als auch Funkmessungen<br />
möglich. Zusammen mit<br />
der 64 Bit Automatisierungssoftware<br />
EMI64k können alle<br />
Betriebsarten ferngesteuert werden.<br />
Es ist damit möglich, Prüflinge<br />
über alle Abstrahlwinkel<br />
in kürzester Zeit vollständig zu<br />
charakterisieren und gleichzeitig<br />
2D- und 3D- Richtdiagramme<br />
Referenzen<br />
zu erstellen. Hierbei wird die<br />
Testzeit signifikant verkürzt<br />
und man erhält parallel dazu<br />
deutlich mehr Informationen<br />
über das Emissionsverhalten<br />
des Prüflings. Auch kann man<br />
selbstverständlich die Messung<br />
in der herkömmlichen Art und<br />
Weise durchführen. So kann<br />
man bei Bedarf jederzeit mittels<br />
Peak-Detektor vorscannen und<br />
anschließend einzeln nachmessen.<br />
Weiter kann man auch beide<br />
Verfahren kombinieren, d. h. z.<br />
B. eine Vormessung mit Quasi-<br />
Peak im FFT-Modus mit Scanzeiten<br />
von ca. 3s durchführen<br />
und anschließend z. B. an einzelnen<br />
kritischen Frequenzen<br />
nochmals im klassischen Modus<br />
eine Nachmessung durchführen.<br />
Ein solches Messgerät ist äußerst<br />
wirtschaftlich, da es Messzeiten<br />
verkürzt, Fehlmessungen vermeidet<br />
und in der Analyse hilft<br />
EMV-Störquellen schnell und<br />
sicher zu identifizieren und hilft<br />
so, zusätzlich die Wirtschaftlichkeit<br />
im Laborbetrieb deutlich zu<br />
erhöhen. ◄<br />
[1] S. Braun und A. Frech<br />
645 MHz Echtzeitbandbreite für Full-Compliance-Messungen mit dem TDEMI X.<br />
In hf-praxis 3/2016, Fachzeitschrift für HF- und Mikrowellentechnik, Mrz. 2016, Seite 44-47..<br />
Link zum Artikel http://www.beam-verlag.de/app/download/24071892/HF-Praxis+3-2016+III.pdf<br />
[2] CISPR16-1-1 Ed 5.0, Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and<br />
methods Part 1-1: Radio disturbance and immunity measuring apparatus – Measuring apparatus. International<br />
Electrotechnical Commission, 2015.<br />
[3] S. Braun, M. Aidam, P. Russer<br />
Development of a multiresolution time domain EMI measurement system that fulfills CISPR 16-1-1.<br />
International Symposium on Electromagnetic Compatibility, 8-12 Aug. 2005, Chicago. Braun, M. Aidam<br />
and P. Russer<br />
[4] S. Braun und A. Frech Anforderungen der CISPR 16-1-1 an Messempfänger, Spektrumanalysatoren<br />
und FFT-basierende Messinstrumente In EMC Europe Guide 2013, Interference Technology - The International<br />
Journal of Electromagnetic Compatibility, Dec., 2012, pages 66-73<br />
[5] S. Braun und A. Frech<br />
Anwendung der EMV Zeitbereichsmesstechnik für Schienenfahrzeuge und E-Mobility.<br />
emv 2016 – Internationale Fachmesse und Kongress für Elektromagnetische Verträglichkeit, Düsseldorf,<br />
Germany, Feb 23-25, 2016. Ausgezeichnet mit dem BEST PAPER AWARD 2016.<br />
[6] ETSI EN 300 328 V2.1.1, Wideband transmission systems; Data transmission equipment operating<br />
in the 2,4 GHz ISM band and using wide band modulation techniques; Harmonised Standard covering<br />
the essential requirements of article 3.2 of Directive 2014/53/EU, European Telecommunications Standards<br />
Institute 2016<br />
[7] S. Braun und A. Frech<br />
Höchste Prüfqualität von EMV-Messungen durch Normgerechte Messung an allen Frequenzen.<br />
In SMT emv-esd, Fachzeitschrift für ADVANCED PACKAGING & ELEKTRONIKFERTIGUNG, Nov.,<br />
2016, Seite 44-48<br />
30 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
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HF- und<br />
Mikrowellentechnik<br />
Schwerpunkt in diesem Heft:<br />
EMV<br />
EMI 64k: Volle Automatisierung und Charakterisierung<br />
für EMV-Messungen<br />
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Die neue Automations-Software-Suite EMI<br />
64k von Gauss Instruments ermöglicht die<br />
Einbettung eines TDEMI- oder TDEMI-<br />
X-Messempfängers in eine teilweise oder<br />
auch komplett automatisierte Test- und Laborumgebung.<br />
Volle Automatisierung aller<br />
Ihrer EMV-Prüfungen nach kommerziellen<br />
und militärischen Standards ist mit dieser<br />
Software-Suite nun möglich.<br />
Durch Nutzung der bewährten technologischen<br />
Vorteile der TDEMI-Messgeräte,<br />
wie lückenlose Echtzeitverarbeitung und<br />
volle Quasi-peak-Detektion des TDEMIX,<br />
ist die EMI 64k die derzeit einzige Vollautomatisierungssoftwarelösung,<br />
die sogar bei<br />
sporadischen oder fluktuierenden Störern<br />
bzw. driftenden Störfrequenzen eine volle<br />
und gleichzeitig zuverlässige Automatisierung<br />
bietet. Ein manuelles Suchen von Peaks<br />
ist durch die einzigartige TDEMI-Technologie<br />
nicht mehr notwendig. Die gesamte<br />
Prüfqualität wird erheblich verbessert.<br />
Zusätzlich können auch ganze Abstrahlcharakteristiken<br />
an allen Frequenzen mit<br />
Quasi-Peak-Bewertung gemessen und dargestellt<br />
werden.<br />
Die EMI 64k bietet selbstverständlich auch<br />
die klassischen Messverfahren mit Vormessung<br />
und finaler Maximierung an individuellen<br />
Frequenzen und darüber hinaus die<br />
Durchführung vollautomatisierter EMV-<br />
Tests über die Echtzeitbandbreite von<br />
645 MHz mit gleichzeitiger Quasi-Peak- und<br />
Average-Bewertung. Dadurch erhält man das<br />
Spektrum an allen Winkeln und Höhen und<br />
somit eine vollständige Charakterisierung<br />
des Prüflings. Die EMI 64k Software-Suite<br />
unterstützt leitungsgeführte Emissionsmessungen,<br />
Störleistungsmessungen und<br />
gestrahlte Emissionsmessungen in:<br />
• einem Fully Anechoic Room (FAR)<br />
• einer Open Area Test Site (OATS)<br />
• sowie in einer Semi Anechoic Chamber<br />
(SAC)<br />
Für alle diese typischen Prüfungen können<br />
die EMV-Messungen vollständig automatisiert<br />
und vereinfacht werden. Auch Messungen<br />
mit GTEM-Zellen sind mit der EMI<br />
64k Software-Suite möglich und können mit<br />
Hilfe des Quasi-peak-Detektors auf Scanzeiten<br />
zwischen 3 Sekunden (TDEMI X)<br />
und 64 Sekunden (TDEMI M) beschleunigt<br />
werden. Die EMI 64k Automation-Software<br />
ist mit allen TDEMI- Produktfamilien einsetz-<br />
und anwendbar und kann zum Beispiel<br />
auch von einem externen anderen Arbeitsplatz<br />
aus, betrieben werden. Durch den<br />
modularen Aufbau der Software braucht<br />
man jederzeit nur das momentan für die<br />
eigenen Messaufgaben und Anforderungen<br />
passende Paket zu kaufen und bezahlt somit<br />
nur die wirklich benötigten Funktionen. Ob<br />
für leitungsgebundene oder gestrahlte Emissionsmessungen<br />
für die GTEM-Zelle, eine<br />
Gleitzangenbahn oder die Kombination<br />
mehrerer Module: Auf Wunsch erhält der<br />
Anwender ein für ihn individuell zusammengestelltes,<br />
optimales Paket.<br />
■ GAUSS INSTRUMENTS<br />
www.gauss-instruments.com<br />
32 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
Marktübersicht EMV<br />
Programmierbare<br />
Oszillatoren<br />
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78
Marktübersicht EMV<br />
Benutzerfreundliche PC-Software für die<br />
Prüfung der EMV-Konformität<br />
Microwave Amplifiers Ltd. | UK<br />
○ HF- und Mikrowellenverstärker bis zu 20 GHz<br />
○ Hochleistungsverstärker<br />
○ Breitbandverstärker<br />
○ GaAs- und GaN-Technologie<br />
Mini-Circuits | USA<br />
○ HF-Komponenten, Board-Level und koaxial<br />
○ SatCom-Komponenten und Subsysteme<br />
○ Telekommunikaon für Industrie und Raumfahrt<br />
○ Von DC bis 40 GHz<br />
Litepoint | USA<br />
○ Wireless Tesng<br />
○ 3G, 4G, W-LAN, BT, ZigBee<br />
○ IoT, OFDM<br />
MECA Electronics Inc. | USA<br />
○ Koaxiale HF-Komponenten für hohe Leistungen<br />
○ Splier, Koppler, Dämpfungsglieder, etc.<br />
○ Low PIM-Komponenten<br />
○ Kundenspezifische Komponenten<br />
EMCview von Alldaq ist eine neue PC-<br />
Software für die entwicklungsbegleitende<br />
Prüfung der EMV-Konformität, die sich<br />
durch beste Benutzerfreundlichkeit auszeichnet.<br />
Entwicklungs-Ingenieure können<br />
damit ihre Produkte einfach und kostengünstig<br />
auf leitungs gebundene und abgestrahlte<br />
Störaussendungen untersuchen. In Verbindung<br />
mit den Netznachbildungen (LISNs)<br />
und TEM-Zellen von Tekbox sowie den<br />
Spektrumanalysatoren von Rigol ist EMCview<br />
die optmale Lösung für den softwaregestützten<br />
EMV-Precompliance-Test. Über<br />
170 standardspezifische EMV-Messungen<br />
sind bereits als EMCview-Projekt vordefiniert,<br />
wobei ein Projekt jeweils fast alle<br />
Einstellungen - zusammenfasst, die für eine<br />
Messung notwendig sind, wie z.B Grenzlinien-,<br />
Segment- und Korrekturdateien, verschiedene<br />
Einstellungen für Anzeigebereich,<br />
Kurvenfarbe und die Peak-Vermessung.<br />
Die Anwendung ist denkbar einfach: Der<br />
Spektrum Analysator wird angeschlossen,<br />
die Projektdatei für den benötigten Standard<br />
geladen, und dann muss der Anwender<br />
nur noch auf „Play“ drücken, um das<br />
Programm zu starten. In Anlehnung an den<br />
jeweiligen CISPRxx-Standard (entsprechend<br />
Fair-Rite Products Corp. | USA<br />
○ Ferrite für EMV und indukve Anwendungen<br />
○ Standardgrößen und kundenspezifische Bauteile<br />
Steate Antennas | UK<br />
○ Komplee Antennensysteme, Posioner<br />
○ Design, Entwicklung und Beratung<br />
○ Horn- und Reflektorantennen<br />
○ Sinus- und Spiralantennen<br />
Industrial Electronics GmbH<br />
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portfolio of Schaffner is extended by<br />
additional high-performance versions of<br />
the filter families FN 2010, FN 2030 and<br />
FN2090. All the filters in the complete<br />
portfolio of FN 2000 are now available<br />
with DC approval as standard.<br />
Schaffner introduced three new series of<br />
single-phase filters. The three new high<br />
performance filters are an extension to<br />
the standard variants of the FN 2010, FN<br />
2030 and FN 2090 series. They are designed<br />
to meet the highest performance<br />
demands for single-phase filters.<br />
The new filters have an operating voltage<br />
of 250 V AC/DC (max.) and are<br />
available in a current range from 1 to<br />
60 A (30 A FN 2030, 20 A FN 2090). In<br />
addition to the new high-performance<br />
versions, the complete family now has<br />
DC approval (ENEC and UL) to 250 V<br />
DC. The filters have all the required<br />
safety approvals and are compatible<br />
with the RoHS Directive.<br />
■ Schaffner EMV AG<br />
www.schaffner.com<br />
34 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
EN 550xx) messen Anwender Störaussendungen<br />
auf der Spannungsversorgung (AC<br />
oder DC) und analysieren Störabstrahlungen<br />
mit einer TEM-Zelle. Die integrierte<br />
Amplitudenkorrektur erlaubt die<br />
Definition von Korrektur- und Umrechnungsfaktoren<br />
für Kabel, Dämpfungsglieder,<br />
Verstärker, Netznachbildungen<br />
(LISNs), TEM-Zellen, Antennen, HF-<br />
Stromwandler, Striplines und kapazitive<br />
Koppelstrecken. In den CISPR-Standards<br />
sind immer zwei Messdurchgänge (Pre-<br />
Scan und Final-Scan) spezifiziert, welche<br />
auch in der Software dargestellt werden<br />
können. Typischerweise zunächst mit<br />
dem sog. Average- oder Peak-Detektor<br />
und abschließend mit dem Quasi-Peak-<br />
Detektor.<br />
Aktuell werden die Rigol-Spektrumanalysatoren<br />
der DSA700/800- und<br />
DSA1000(A)-Serie unterstützt. Die<br />
EMCview-Lizenz ist an die Seriennummer<br />
des Spektrumanalysators gebunden<br />
Vorteilhaft sind individuell geschnürte<br />
EMV-Precompliance-Bundles, die man<br />
sich unter www.alldaq.com/emv-wizard<br />
zusammenstellen kann.<br />
■ Alldaq/Allnet GmbH<br />
info@alldaq.com, www.alldaq.com<br />
Grafische<br />
Echtzeitvisualisierung<br />
mit einem HF/EMV-<br />
Kamerasystem<br />
Aaronia stellt mit „SPECTRAN RF<br />
VIEW“ das erste HF/EMV „Kamerasystem“<br />
auf dem Markt vor. Das System<br />
besteht pro „Pixel“ aus einer komplexen<br />
Marktübersicht EMV<br />
Messeinheit in Form eines Spektrumanalysators<br />
der SPECTRAN-RSA-Serie<br />
und angeschlossener isotroper Breitband-<br />
Antenne, die per Netzwerk an einen zentralen<br />
Server angeschlossen werden.<br />
Die Antennen werden dabei in gleichem<br />
Abstand in einem X/Y Raster angeordnet<br />
und die Messdaten (Pegel und/oder Frequenz)<br />
in Form einer „Schachbrett-Darstellung“<br />
auf dem Server wiedergegeben.<br />
Dabei repräsentiert jedes Feld des Schachbrettes<br />
eine Messeinheit. Aus 64 Messeinheiten<br />
entsteht so z.B. eine HF-Kamera<br />
mit 8x8 Punkten = 64 Pixeln Auflösung.<br />
Diese recht gering anmutende Auflösung<br />
ermöglicht aber bereits erstaunlich detaillierte<br />
Vermessungen von Antennen-Ausbreitungs-Charakteristika<br />
oder die grafische<br />
Darstellung der Emissionsausbreitung<br />
von Testgeräten bei EMV-Messungen.<br />
Der Systempreis ist, trotz des massiven<br />
Hardware-Einsatzes, erstaunlich niedrig.<br />
So ist ein 32 Pixel System, mit 6 GHz<br />
Bandbreite, bereits für unter 100.000 Euro<br />
zu haben. Versionen mit bis zu 20 GHz<br />
Bandbreite sind, gegen Aufpreis, ebenfalls<br />
erhältlich. Auch eine Echtzeitversion,<br />
basierend auf der neuesten SPECTRAN<br />
V5 Echtzeit-Spektrumanalysator-Generation,<br />
ist demnächst erhältlich.<br />
Geplant ist auch die Erweiterung auf ein<br />
3D-Kamera-System (zusätzliche Z-Achse),<br />
um noch komplexere Informationen zu<br />
erhalten. Der Hardwareaufwand skaliert<br />
sich dann aber entsprechend. So würden für<br />
einen Kubus von 6x6x6 Antennen bereits<br />
216 komplette Messeinheiten benötigt.<br />
■ Aaronia AG<br />
www.aaronia.de<br />
Ihr Partner für<br />
EMV und HF<br />
Messtechnik-Systeme-Komponenten<br />
EMV-<br />
MESSTECHNIK<br />
Absorberräume, GTEM-Zellen<br />
Stromzangen, Feldsonden<br />
Störsimulatoren & ESD<br />
Leistungsverstärker<br />
Messempfänger<br />
Laborsoftware<br />
ANTENNEN-<br />
MESSTECHNIK<br />
Positionierer & Stative<br />
Wireless-Testsysteme<br />
Antennenmessplätze<br />
Antennen<br />
Absorber<br />
Software<br />
HF- & MIKROWELLEN-<br />
MESSTECHNIK<br />
Puls- & Signalgeneratoren<br />
Zeit- & Frequenzzähler<br />
Netzwerkanalysatoren<br />
Spektrumanalysatoren<br />
Leistungsmessköpfe<br />
HF-Schaltfelder<br />
EMV-ZUBEHÖR<br />
LWL-Übertragungsstrecken<br />
Abschlusswiderstände<br />
Adapter & HF-Kabel<br />
Netznachbildungen<br />
Dämpfungsglieder<br />
Richtkoppler<br />
Wir stellen aus - Stand 3-407<br />
hf-praxis 3/<strong>2018</strong> 35<br />
Tel. 089-895 565 0 * Fax 089-895 90 376<br />
Email: info@emco-elektronik.de<br />
Internet: www.emco-elektronik.de
Marktübersicht EMV<br />
EMV-Messungen dauern nur noch Sekunden<br />
Bild 1: Der EMV-Messempfänger R&S ESW von Rohde & Schwarz erfüllt alle<br />
Anforderungen der einschlägigen zivilen und militärischen Normen<br />
(Bilder Rohde & Schwarz)<br />
FFT-basiertes Messprinzip für<br />
TD-Scan- und Echtzeitmessungen<br />
Für die Zertifizierung scannen klassische<br />
Messempfänger den zu untersuchenden<br />
Frequenzbereich sequenziell in vielen kleinen<br />
Abtastschritten. Eine solche Messung<br />
kann Stunden dauern. Das lässt sich mit<br />
FFT-basierten Scan-Techniken und moderner<br />
Chip-Technik um Größenordnungen<br />
beschleunigen. Die FTT-basierten Zeitbereichs-Scans<br />
erfüllen problemlos die hohen<br />
Anforderungen an die Pegelgenauigkeit der<br />
EMV-Standards. Und auch die rechenintensiven<br />
digitalen Bewertungsfilter der EMI-<br />
Detektoren aus den Normvorgaben stellen<br />
keine Performance-Hürde mehr dar. Bei den<br />
ersten Messgeräten, die FFT-basierte Scans<br />
durchführten, lief die zugehörige Signalverarbeitung<br />
auf der Bordrechner-CPU. Das<br />
war schon deutlich schneller als die herkömmliche<br />
sequenzielle Abtastung. Beim<br />
Moderne Störmessempfänger, die für künftige<br />
Herausforderungen ausgelegt sind,<br />
benötigen ausgezeichnete HF-Eigenschaften<br />
um die Arbeit der EMV-Ingenieure in Entwicklungsabteilungen<br />
und akkreditierten<br />
Testlaboren zu erleichtern und zu beschleunigen.<br />
Ein Beispiel dafür ist der R&S ESW,<br />
der mit besonders hoher Messdynamik und<br />
Pegelgenauigkeit aufwartet. Mit FFT-basierten<br />
Zeitbereichs-Scans misst er normgerecht<br />
in Sekundenschnelle.<br />
Zudem eignet er sich für EMV-Messungen<br />
ab 2 Hz, wie sie im A&D- und Automotive-Bereich<br />
manchmal gefordert werden.<br />
Ein EMV-Messempfänger für Zertifizierungsmessungen<br />
führt die vorgeschriebenen<br />
Tests nach den Anforderungen der einschlägigen<br />
zivilen und militärischen Normen<br />
wie CISPR, EN, MIL?STD-461, DO 160<br />
und FCC durch. Darüber hinaus gibt es<br />
noch anwendungsspezifische EMV-Tests<br />
in den Bereichen Automotive und Aerospace<br />
& Defense.<br />
Bild 2: Programmierbare Scan-Tabelle des R&S ESW für eine Messung mit bis zu 10<br />
Messbereichen (Ranges)<br />
Band Frequenz Auflösebandbreite Messzeit CISPR-Detektoren Gesamtmesszeit<br />
CISPR Band B 150 kHz bis 30 MHz 9 kHz 100 ms Peak 110 ms<br />
CISPR Band B 150 kHz bis 30 MHz 9 kHz 1 s Quasi-Peak und CISPR Average 2 s<br />
CISPR Band C/D 30 MHz bis 1000 MHz 120 kHz 10 ms Peak 620 ms<br />
CISPR Band C/D 30 MHz bis 1000 MHz 9 kHz 10 ms Peak 840 ms<br />
CISPR Band C/D 30 MHz bis 1000 MHz 120 kHz 1 s Quasi-Peak 80 s<br />
CISPR Band C/D 30 MHz bis 1000 MHz 9 kHz 1 s Quasi-Peak und CISPR Average 67 s<br />
Tabelle: Messzeiten für Standardeinstellungen in unterschiedlichen CISPR-Bändern Quelle: Rohde & Schwarz<br />
36<br />
hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
K N O W - H O W V E R B I N D E T<br />
Marktübersicht EMV<br />
EMV, WÄRME<br />
ABLEITUNG UND<br />
ABSORPTION<br />
SETZEN SIE AUF<br />
QUALITÄT<br />
Thermisch leitende Gele (Therm-a-gap)<br />
Nur geringer Anpressdruck notwendig<br />
Nachgewiesene Langzeitbeständigkeit<br />
Voll vernetztes Material, kein<br />
Ausgasen, einfache Überarbeitung<br />
Temperaturbereich von<br />
-55°C bis +200°C<br />
Einfach zu dispensieren<br />
Flexible Einsetzbarkeit<br />
1-komponentiges Material<br />
Bild 3: Konfigurierbare Vorselektionsfilter schützen vor Übersteuerung, Spezialfilter<br />
ermöglichen Messungen mit höchster Empfindlichkeit<br />
R&S ESW ließ sich die Messgeschwindigkeit<br />
noch weiter erhöhen, indem die zugehörige<br />
Signalverarbeitung auf ein FPGA<br />
verlagert wurde. Frequenz-Scans in den<br />
CISPR-Bändern erfordern somit nur noch<br />
wenige Millisekunden. Leitungsgeführte<br />
Störgrößen lassen sich sogar in Echtzeit<br />
mit parallel arbeitenden CISPR-Detektoren<br />
(Quasi-Peak und CISPR Average) messen.<br />
Dabei werden die spektralen Signalanteile<br />
ohne zeitliche Lücken mit einer Bandbreite<br />
von etwa 30 MHz erfasst. Mit einer<br />
virtuellen Schrittweite von einem Viertel<br />
der Auflösebandbreite und einer zeitlichen<br />
Überlappung der FFT-Fenster von > 90%<br />
erreicht das Messgerät eine merklich bessere<br />
Pegelmessgenauigkeitals in der CISPR<br />
16-1-1 gefordert.<br />
Mit Scan-Tabellen schnell<br />
zum Ziel<br />
Die Parameter für Störaussendungsmessungen<br />
werden bei jedem Messgerät ein<br />
bisschen anders und mehr oder weniger<br />
übersichtlich konfiguriert. Beim R&S<br />
ESW basiert die Konfiguration auf einer<br />
Scan-Tabelle. Der Anwender hat dabei die<br />
Möglichkeit, die Messung in bis zu zehn<br />
Frequenzbereiche aufzuteilen. In dieser<br />
Betriebsart liefert der Messempfänger laut<br />
Hersteller bereits nach zwei Sekunden<br />
normgerechte Ergebnisse für das komplette<br />
CISPR-Band B mit zwei CISPR-Detektoren,<br />
einschließlich der erforderlichen<br />
Einschwingzeit von einer Sekunde. Somit<br />
dauert die vollständige normgerechte Messung<br />
insgesamt vier Sekunden bei einphasigen<br />
und acht Sekunden bei dreiphasigen<br />
Prüflingen. Der Anwender kann sich innerhalb<br />
von Sekunden einen Überblick über<br />
das Störszenario verschaffen, Messungen<br />
aber auch mehrfach wiederholen. Mit einer<br />
verlängerten Beobachtungszeit erfasst das<br />
Messgerät auch solche Störer genau, die<br />
sich im Laufe der Zeit verändern oder nur<br />
selten auftreten.<br />
Die kleine Investition in Messzeit führt<br />
selbst bei schwierig zu erfassenden Signalen<br />
zu verlässlichen Ergebnissen. Finden diese<br />
Messungen schon in der Entwicklungsphase<br />
eines Produkts statt, kann der Entwickler bei<br />
einem entdeckten Störer sofort darauf reagieren.<br />
Nachdem er die Ursache für das Störsignal<br />
identifiziert hat, lässt sich das Design<br />
entsprechend anpassen. Werden Störer erst<br />
bei der abschließenden Zertifizierung entdeckt,<br />
muss die Entwicklung, für ein praktisch<br />
fertiges Produkt, eine Lösung finden.<br />
Therm-a-gap- GEL30:<br />
Thermische Leitfähigkeit: 3,5 W/mk<br />
Farbe: rosa<br />
Flow rate (90 psi): 20<br />
Schutz vor Übersteuerung<br />
Für EMV-Messungen unbekannter Störungen<br />
wird eine möglichst hohe HF-Dynamik<br />
gefordert. Hierzu sind in der Regel standardmäßig<br />
Vorselektionsfilter (Bandpässe)<br />
in den EMV-Messempfängern integriert. Sie<br />
schützen das Messgerät, indem sie nur den<br />
interessierenden Teil des HF-Spektrums<br />
zum Mischer durchlassen. Die CISPR-/EN-<br />
Normen beginnen bei 150 kHz für geleitete<br />
Störungen. Der Bereich darunter wird nicht<br />
gemessen, weil dort im Grunde nur Netzstörungen<br />
auftreten. Deren Pegel können ausreichen,<br />
um die Messgeräte zu übersteuern<br />
und Messungen unmöglich zu machen. Für<br />
Therm-a-gap GEL45:<br />
Thermische Leitfähigkeit: 4,5 W/mK<br />
Farbe: schwarz<br />
Flow rate (90 psi): 55<br />
Hohe Straße 3<br />
61231 Bad Nauheim<br />
T +49 (0)6032 96360<br />
F +49 (0)6032 963649<br />
info@electronicservice.de<br />
www.electronicservice.de<br />
ELECTRONIC<br />
SERVICE GmbH<br />
hf-praxis 3/<strong>2018</strong> 37<br />
37
Marktübersicht EMV<br />
ab 2 Hz spezifizierte untere Frequenzgrenze<br />
(Bild 1). Das Gerät tastet das Signal bis 30<br />
MHz direkt am Eingang ab und schaltet so<br />
den Einfluss des Lokaloszillators in diesem<br />
Frequenzbereich völlig aus. Auf diese Weise<br />
ist eine besonders hohe Empfindlichkeit von<br />
beispielsweise typ. –110 dBm unter 10 Hz<br />
und typ. –120 dBm zwischen 10 Hz und<br />
100 Hz möglich.<br />
ZF-Analyse mit Spektrogrammfunktion<br />
Mit einer ZF-Analyse kann ein Anwender<br />
herausfinden, ob es sich bei einem auftretenden<br />
Signal um ein Stör- oder ein Nutzsignal<br />
handelt. Der R&S ESW stellt hierzu<br />
das HF-Eingangssignal um die Empfängerfrequenz<br />
in einem einstellbaren Bereich dar<br />
– entweder parallel zur Balkendiagramm-<br />
Anzeige bei der aktuellen Empfangsfrequenz<br />
oder zusammen mit dem gespeicherten<br />
Übersichts-Scan. Mit der Funktion „Marker<br />
Track“ ermittelt das Gerät an der Markerposition<br />
im Übersichts-Scan die Mittenfrequenz<br />
des ZF-Spektrums. Da diese Position<br />
immer der eingestellten Empfangsfrequenz<br />
des Messempfängers entspricht, kann das<br />
Messgerät genau und schnell auf das zu<br />
untersuchende Signal abgestimmt werden.<br />
Empfangssignale lassen sich damit schnell<br />
als Stör- oder Nutzsignale klassifizieren.<br />
Die zuschaltbare parallele Audiodemodulation<br />
für AM oder FM erleichtert die Identifizierung<br />
der Signale, um beispielsweise<br />
Umgebungsstörer bei Freifeldmessungen zu<br />
erkennen und auszuschließen. Eine dem ZF-<br />
Spektrum zugeordnete ZF-Spektrogrammaufzeichnung<br />
hilft, zeitlich nicht konstante,<br />
sporadische oder driftende Störer besser zu<br />
erfassen (Bild 6).<br />
Bild 4a+b: Spektrum im Bereich des 2,4-GHz-ISM-Bands. Bei ausgeschaltetem Kerbfilter<br />
(oben) gelangt ein starkes WLAN-Signal zum Mischer; das eingeschaltete Kerbfilter<br />
(unten) hält den spektralen Beitrag des ISM-Bands von der ZF-Stufe fern<br />
normgerechte Messungen empfiehlt CISPR<br />
deshalb Messgeräte mit einem steilflankigen<br />
150-kHz-Hochpassfilter. Es unterdrückt die<br />
unteren Frequenzen um bis zu 60 dB und<br />
lässt Messungen von 150 kHz bis 30 MHz<br />
übersteuerungsfrei zu. Darüber hinaus lässt<br />
sich der Eingang mit speziellen Vorselektionsfiltern<br />
schützen: Mit einem 2-MHz-Filter<br />
können z. B. Störsignale von Schaltreglern<br />
vom Frontend ferngehalten werden (Bild 3).<br />
Auch pegelstarke Trägersignale aus den<br />
lizenzfreien ISM-Bändern, in denen WLAN-<br />
Netze und Bluetooth-Geräte operieren, lassen<br />
sich zum Beispiel mit Kerbfiltern (engl.<br />
Notch-Filter) bei 2,4 und 5,8 GHz aus der<br />
Messung ausblenden. So kann der verbleibende<br />
Frequenzbereich mit höherer Empfindlichkeit<br />
gemessen werden. (Bild 4a+b).<br />
Höchste Empfindlichkeit schon<br />
ab 2 Hz<br />
Die Elektromobilität macht zum Beispiel im<br />
Automotive-Bereich EMV-Tests bei niedrigen<br />
Frequenzen ab 5 Hz notwendig. Wenn<br />
etwa ein Elektrofahrzeug mit einer Ladestation<br />
verbunden wird, entstehen Szenarien<br />
mit hohen Strömen und langen, ungefilterten<br />
Leitungswegen, die Hersteller und Zulieferindustrie<br />
dazu veranlassen, Störmessungen<br />
bereits bei 5 Hz beginnen zu lassen. Der<br />
R&S ESW ist dafür gerüstet und bietet eine<br />
Spektrumanalyse inklusive<br />
Für Entwickler ist es hilfreich, wenn der<br />
Störmessempfänger auch Funktionen zur<br />
Spektrumanalyse anbietet. Dann ist gleich<br />
eine entwicklungsbegleitende Diagnose<br />
von HF-Störemissionen möglich. Beim<br />
R&S ESW beispielsweise ist ein vollwertiger<br />
Spektrumanalysator integriert. Bei<br />
zugeschalteter Vorselektion lassen sich damit<br />
sogar normkonforme Messungen durchführen.<br />
Mit Messmarkern, die man auf die<br />
Frequenzen der erkannten Störsignale setzt,<br />
lässt sich eine gezielte Störanalyse durchführen.<br />
Die Kopplung der Messmarker mit<br />
einem CISPR-Bewertungsdetektor erlaubt<br />
den Vergleich mit den Grenzwerten.<br />
Optional ist mit dem Messempfänger auch<br />
Spektrumanalyse in Echtzeit möglich. Mit<br />
dieser Funktion lassen sich sporadisch oder<br />
kurzzeitig auftretende Störungen aufspüren.<br />
38 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
Marktübersicht EMV<br />
Solche Störungen sind mit herkömmlichen<br />
Methoden nur schwer und mit erheblichem<br />
Zeitaufwand zu entdecken. Das bis zu 80<br />
MHz breite Echtzeit-Analysefenster stellt<br />
das spektrale Geschehen zeitlich lückenlos<br />
dar, sodass kein Ereignis übersehen<br />
werden kann.<br />
Spektrales Histogramm zur<br />
klaren Unterscheidung von<br />
Puls- und Dauerstörern<br />
Für die Beurteilung des zeitlichen Verlaufs<br />
einer Störung stellt das Messgerät<br />
das gemessene Spektrum im zeitlichen Verlauf<br />
dar (Spektrogramm) und das in allen<br />
Betriebsarten (Scan, TD-Scan, ZF-Analyse,<br />
Sweep- und Echtzeitmodus). Dabei werden<br />
die Spektren als Linien untereinander gereiht<br />
und die Pegelwerte farblich unterschieden.<br />
Die Aufzeichnung erfolgt lückenlos und<br />
kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit<br />
von bis zu 10.000 Spektrogrammlinien pro<br />
Sekunde. Im Nachleuchtmodus schreibt das<br />
Gerät die Spektren in einem einzigen Diagramm<br />
übereinander. Die Häufigkeit, mit<br />
der der Amplitudenwert einer bestimmten<br />
Frequenz auftritt, bestimmt die Farbe des<br />
betreffenden Bildpunktes. Sich oft wiederholende<br />
Signale werden beispielsweise<br />
rot und sehr seltene blau dargestellt. Kommen<br />
bestimmte Signale nicht mehr vor,<br />
verschwinden sie nach der vorgewählten<br />
Nachleuchtzeit. Pulsstörer, die nur zeitweise<br />
auftreten, heben sich klar von Dauerstörern<br />
ab und sind auch voneinander leicht unterscheidbar<br />
(Bild 7). Die MultiView-Ansicht<br />
(Bild 8) bringt die Messergebnisse aus verschiedenen<br />
Betriebsarten gemeinsam auf den<br />
12,1-Zoll-Bildschirm. So kann der Anwender<br />
sie direkt miteinander vergleichen: beispielsweise<br />
das Spektrum in der Betriebsart<br />
Sweep und eine Einzelfrequenzmessung mit<br />
der ZF-Analyse-Funktion, auch mit Spektrogrammaufzeichnung.<br />
Die Darstellung von<br />
beispielsweise vier unabhängigen Einzelfrequenzmessungen<br />
ist ebenfalls möglich.<br />
Bild 5: Der R&S ESW eignet sich für alle EMV-Tests in der Automobilindustrie, auch<br />
für Messungen im unteren Frequenzbereich ab 5 Hz, wie das bei Messungen zur<br />
Elektromobilität notwendig sein kann<br />
Dokumentation leicht gemacht<br />
Zertifizierungsmessungen sind sorgfältig<br />
und umfänglich zu dokumentieren, um bei<br />
Bedarf den Konformitätsnachweis führen zu<br />
können. Deshalb muss ein Reportgenerator<br />
eines EMV-Messempfängers in den Reports<br />
alle wichtigen Informationen zur Messung<br />
wiedergeben wie z.B. verwendeter Standards,<br />
eingesetzte Messverfahren, Grenzwertlinien<br />
und Korrekturwerttabellen oder<br />
auch Belastungszustände des Messobjekts.<br />
Beim R&S ESW kann der Anwender z.B.<br />
ein Template für seine Reports anlegen und<br />
immer wieder verwenden.<br />
Bild 6: ZF-Darstellung mit Marker-Kopplung zum Preview-Scan-Spektrum und mit<br />
Spektrogramm-Aufzeichnung<br />
hf-praxis 3/<strong>2018</strong> 39
Marktübersicht EMV<br />
Bild 7: Echtzeitspektrum mit Nutz- und Störsignalen, dargestellt<br />
im Nachleuchtmodus<br />
Bild 8: Der MultiView-Anzeigemodus des R&S ESW präsentiert die<br />
laufenden Ergebnisse verschiedener Betriebsmodi auf einen Blick<br />
Fazit<br />
Der Störmessempfänger R&S ESW übertrifft<br />
seine Vorgänger in mehreren entscheidenden<br />
Punkten: Das Gerät misst nicht nur<br />
schneller, sondern weist auch eine höhere<br />
Aussteuerbarkeit, ein niedrigeres Eigenrauschen<br />
und geringste Messunsicherheit<br />
auf. Das Auffinden und die Analyse von<br />
Störern, selbst in komplexen Umgebungen,<br />
erleichtern verschiedene Mess-Modi wie<br />
z.B. Scan, zeitbereichsbasierter Scan, ZF-<br />
Analyse, Spektrumanalyse-Sweep und Echtzeit-Spektrumanalyse.<br />
Alle sind mit einer<br />
Spektrogramm-Darstellung kombinierbar.<br />
Das Gerät ist in drei Modellen für die Frequenzbereiche<br />
2 Hz bis 8 GHz, 26 GHz und<br />
44 GHz lieferbar. ◄<br />
Autor<br />
Volker Janssen, ist Diplom-Ingenieur<br />
der Nachrichtentechnik mit Schwerpunkt<br />
Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik<br />
und bei Rohde & Schwarz<br />
weltweit als Produktmanager für die<br />
EMV-Messtechnik zuständig. ◄<br />
Höchst-Performance-Mischer mit NI AWR Software entwickelt<br />
Marki Microwave bietet eine<br />
umfangreich ausgebaute Serie<br />
von Industrie-High-Performance-Mischern<br />
an, die Frequenzen<br />
bis 65 GHz verarbeiten<br />
können. Die MMIC-<br />
Mischer, die es dafür zu<br />
entwickeln galt, wurden durch<br />
Simulation mit der Software<br />
NI AWR Design Environment,<br />
speziell mit Microwave Office<br />
für den Schaltungsentwurf<br />
und AWR Connected ANSYS<br />
HFSS für die EMV-Simulation,<br />
nahezu perfekt vorausdefiniert.<br />
Nachdem Marki eine Serie<br />
von einfachen Doppelbalance-Mischern<br />
auf den Markt<br />
gebracht hatte, begann das<br />
Design-Team sich auf die Verbesserung<br />
des Design-Prozesses<br />
der High-Performance-<br />
Produkte zu konzentrieren. Sie<br />
waren bisher nur in Handarbeit<br />
herstellbar, sodass sie sich für<br />
den High-Volume-Markt nicht<br />
eigneten.<br />
Die Mischer-Haupt-Serie T3<br />
(Bild 1) ist sozusagen Marki<br />
Microwaves Flaggschiff und<br />
enthält - nach Herstellerangaben<br />
- die anspruchsvollsten<br />
Mischer, die derzeit lieferbar<br />
sind. Sie sind für Applikationen<br />
vorgesehen, in denen<br />
Intermodulations-Produkte<br />
z.B. dritter Ordnung (IP3) oder<br />
das Kompressionsverhalten<br />
(1-dB Compression) erhebliche<br />
Begrenzungen für die<br />
System-Performance darstellen.<br />
Werden die Oszillatoren<br />
über einen Treiber, wie den<br />
integrierten LO-Verstärker in<br />
T3A-Bausteinen, mit einem<br />
rechteckförmigen LO-Signal<br />
angesteuert, dann erreichen<br />
sie höchstmögliche Werte für<br />
IP3, 1-dB-Compression und<br />
Nebensignal-Unterdrückung,<br />
insbesondere bei Frequenzen<br />
über 10 GHz. Es bestand daher<br />
letztlich die Aufgabe, MMIC<br />
T3s so zu entwickeln, dass sie<br />
in großen Mengen hergestellt<br />
und somit in den Massenmarkt<br />
eingebracht werden konnten.<br />
Der Weg zur Lösung<br />
Es gab mehrere Hürden und<br />
Anstrengungen bei diesem<br />
Unternehmen, aber dank der<br />
verwendeten Software Microwave<br />
Office konnten die Designer<br />
ihr Konzept innerhalb<br />
des zweiten Quartals 2016<br />
bereits im ersten Anlauf durchführen<br />
und abschließen. „Die<br />
schließlich gebauten Mischer<br />
arbeiteten hervorragend und<br />
erwiesen sich als sehr ähnlich<br />
zu den Voraussagen der Simulation.<br />
Sie konnten nun zuerst<br />
auf den Markt gebracht zu werden.<br />
Eine weitere Idee zur Verbesserung<br />
der erreichten Daten<br />
machte es durch eine spontane<br />
Simulation möglich, die nichtlineare<br />
Inband-Performance um<br />
weitere 2 bis 4 dB zu erhöhen.<br />
Das neues Design arbeitete perfekt!<br />
Die Screenshots in Bild<br />
2 und 3 zeigen die Leistungsfähigkeit<br />
der originalen Generation<br />
1 im Vergleich zur neu<br />
überarbeiteten Generation 2.<br />
Der höhere IP3 ist dabei der<br />
Schlüsselparameter.<br />
■ AWR Group, NI<br />
www.awrcorp.com<br />
40 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
Marktübersicht EMV<br />
Invertierender EN55022-Class-B-konformer µModule-Regler<br />
Der LTM4651 von Analog<br />
Devices ist ein nicht galvanisch<br />
getrennter, invertierender<br />
µModule-Regler, der eine positive<br />
Eingangsspannung in eine<br />
negative Ausgangsspannung<br />
von 26,5 bis 0,5 V umwandelt.<br />
Er hat einen Eingangsspannungsbereich<br />
von 3,6 bis<br />
58 V, ein nur 15 x 9 x 5,01 mm<br />
großes BGA-Gehäuse und kann<br />
eine Standard-Eingangsspannung<br />
von 5, 12 oder 24 V in<br />
eine Ausgangsspannung von<br />
-5, -12 oder -15 V umwandeln.<br />
Der LTM4651 erfüllt die<br />
Anforderungen des EMV-<br />
Standards EN55022 Class B<br />
für IT-Produkte. Durch die<br />
Kombination aus weitem Eingangsspannungsbereich<br />
und<br />
hervorragender elektromagnetischer<br />
Verträglichkeit eignet<br />
sich der Regler bestens für<br />
Anwendungen unter widrigen<br />
Umgebungsbedingungen, wie<br />
z.B. Mess- und Prüfgeräte,<br />
Industrieausrüstung, Fabrikautomatisierung,<br />
Prozesssteuerung,<br />
medizinische Geräte,<br />
bildgebende Geräte und Kommunikation.Zur<br />
Erhöhung der<br />
Ausgangsleistung können mehrere<br />
Regler LTM4651 parallel<br />
geschaltet werden. Die Schaltfrequenz<br />
ist über einen einzigen<br />
Widerstand im Bereich von<br />
250 kHz bis 3 MHz einstellbar.<br />
Der LTM4651 ist intern gegen<br />
Überstrom und Übertemperatur<br />
geschützt und für den Betriebstemperaturbereich<br />
von -40 bis<br />
+125 °C spezifiziert.<br />
■ Analog Devices, Inc.<br />
www.analog.com<br />
Leitfähige Klettverschlüsse bieten wirksamen EMV-Schutz<br />
Als Ergänzung seines Angebots<br />
an leitfähigen Textilien bietet<br />
Infratron jetzt auch Klettbänder<br />
mit leitfähiger Beschichtung<br />
an. Die Vorteile des Klettverschlusses<br />
sind hinreichend<br />
bekannt und werden auch im<br />
industriellen Umfeld genutzt:<br />
preisgünstig, robust, flexibel,<br />
und leicht zu handhaben. Mit<br />
einer dauerhaften elektrisch<br />
leitfähigen Beschichtung ergibt<br />
sich eine gute Möglichkeit, Öffnungen<br />
vorübergehend EMVdicht<br />
zu verschließen und wieder<br />
zu öffnen. Dies wird z.B.<br />
bei EMV-Zelten genutzt, die<br />
sich einer ständig wachsenden<br />
Beliebtheit erfreuen, z.B. für die<br />
Durchführung von Pre-Compliance-Tests.<br />
Aber auch in anderen<br />
Anwendungen wie z.B. dem<br />
Innenausbau, dem Anlagenbau,<br />
oder für große Gehäuse kann ein<br />
leitfähiger Klettverschluß eine<br />
sinnvolle Lösung sein.<br />
Infratron bietet hierfür Klettbänder<br />
aus Polyamid mit Silberbeschichtung<br />
an. Übliche<br />
Rollenbreiten sind 16, 25 und<br />
50 mm. Die Bänder können auf<br />
die Unterlage genäht, geheftet<br />
oder geklebt werden. Die Bauhöhe<br />
im geschlossenen Zustand<br />
beträgt ca 3,2 mm.<br />
■ Infratron GmbH<br />
info@infratron.de<br />
www.infratron.de<br />
hf-praxis 3/<strong>2018</strong> 41
EMV<br />
Kombinierter Transienten-Limiter/<br />
Abschwächer/Hochpass<br />
Leistungs-<br />
Verstärker<br />
Der TBFL1 ist ein kombinierter<br />
Transienten-Limiter (Begrenzer)<br />
und Abschwächer (Dämpfungsglied)<br />
sowie ein Hochpass-Filter<br />
in Einem. Er wird in den Signalpfad<br />
eingeschleift, um den Eingang<br />
von Spektrumanalysator<br />
oder Messempfänger optimal<br />
zu schützen.<br />
Dies gilt insbesondere für die<br />
Messung leitungsgebundener<br />
Störaussendung oder anderer<br />
Messungen bei denen der Eingangspegel<br />
nicht vorhergesagt<br />
werden kann oder zufällige<br />
Überlastung auftreten kann.<br />
Sogenannte PIN- und Schottky-<br />
Dioden in Kombination mit<br />
einem mehrstufigen 10-dB-<br />
Abschwächer ergeben ein Gerät,<br />
das einen kontinuierlichen HF-<br />
Eingangspegel von bis zu 5 W<br />
(37 dBm) aushält. Eine Gasentladungsröhre<br />
bietet zusätzlichen<br />
Schutz vor Transienten mit hoher<br />
Spannung. Außerdem unterdrückt<br />
das 9-kHz-Hochpass-Filter<br />
Oberschwingungen, die von<br />
der Netzspannung herrühren.<br />
Mit einem Schwellwert-Pegel<br />
von 11 dBm und einem flachen<br />
Frequenzgang im Bereich 9 kHz<br />
bis 600 MHz kann der TBFL1<br />
universell eingesetzt werden,<br />
also im gesamten Bereich leitungsgebundener<br />
Störaussendung<br />
und bei vielen weiteren<br />
Applikationen.<br />
Features:<br />
• Frequenzbereich:<br />
9 kHz bis 600 MHz<br />
• Dämpfung:<br />
10 dB - 0,5/+1,2 dB inband<br />
• Dämpfung Hochpass-Filter:<br />
> 30 dB @ 2 kHz<br />
• maximale kontinuierliche<br />
HF-Eingangsleistung:<br />
5 W (37 dBm) inband<br />
• maximale DC-Eingangsspannung:<br />
±20 V<br />
• Eingangsanpassung, linearer<br />
Arbeitsbereich: 9 kHz bis<br />
600 MHz < -23 dB<br />
• linearer Arbeitsbereich:<br />
bis zu 0 dBm Eingangspegel,<br />
inband<br />
• Schwellwert: 11 dBm<br />
(@ 37 dBm Eingangspegel)<br />
• Anschluss Eingang:<br />
N-Buchse<br />
• Anschluss Ausgang:<br />
N-Stecker<br />
• Abmessungen:<br />
156 mm x 26 mm x 26mm<br />
• Gewicht: 170 g<br />
■ Allnet GmbH<br />
Computersysteme<br />
info@allnet.de<br />
www.allnet.de<br />
Feldquelle zur Störfestigkeitsanalyse<br />
■ Große Leistung<br />
zum fairen Preis<br />
■ Verschiedene Frequenzbereiche<br />
zwischen<br />
20 MHz bis 8 GHz<br />
■ Kundenspezifische<br />
Lösungen<br />
Wir liefern Lösungen...<br />
www.telemeter.info<br />
Wir stellen aus: EMV Düsseldorf<br />
Halle 3, Stand 112<br />
Die Feldquellen dienen der Störfestigkeitsanalyse<br />
von Baugruppen und Geräten. Sie koppeln<br />
Pulsfelder (IEC 61000-4-4) in den Prüfling ein.<br />
Zur Analyse werden sie von Hand dicht über den<br />
Prüfling geführt. Dabei reagiert die Schwachstelle<br />
auf das Pulsfeld und Funktionsfehler werden<br />
ausgelöst. Ein EFT/Burst-Generator speist<br />
die Feldquellen über ein Hochspannungskabel.<br />
Die Feldquellen von Langer besitzen einen<br />
SMB-Ausgang. Das Anschlusskabel für die<br />
Feldquellen ist mit SHV-Stecker (HV SHV-SMB<br />
1 m) oder mit Fischer-Stecker (HV FI-SMB<br />
1 m; Fischer-Stecker S103A023) erhältlich.<br />
Es werden verschiedene Arten von Feldquellenköpfen<br />
für unterschiedliche Messaufgaben<br />
angeboten. Diese ermöglichen ein millimetergenaues<br />
Eingrenzen von Schwachstellen oder<br />
auch das Aufsuchen kritischer Verbindungen<br />
und Anschlüsse wie Bauelemente, Leiterzüge<br />
oder IC-Pins auf den festgelegten Störpfad.<br />
■ Langer EMV-Technik GmbH<br />
www.langer-emv.com<br />
42 hf-praxis 3/<strong>2018</strong><br />
Inserat_Leistungsverstaerker-Messe.indd 11.01.18 1 13:56
EMV<br />
Kapazitive Koppelstrecke mit Kalibrier-Set<br />
Die kapazitive Koppelstrecke<br />
CCI dient zur Kopplung von<br />
EFT/Burst-Impulsen auf I/O-<br />
Leitungen, wie in verschiedenen<br />
I/O-Adapter mit Standard-Buchsen<br />
inklusive EMV-Filter und<br />
ESD-Schutz<br />
europäischen und internationalen<br />
Normen für Störfestigkeit gefordert.<br />
Die Kopplung von EFT/<br />
Burst-Impulsen auf Signalleitungen<br />
kann in der Regel nicht<br />
durch diskrete kapazitive Kopplung<br />
erfolgen, ohne den Signalfluss<br />
zu beeinflussen. Oft ist<br />
es unmöglich, den geforderten<br />
Schaltkreis (direkt) zu erreichen,<br />
z.B. bei koaxialen oder<br />
geschirmten Kabeln. In diesem<br />
Fall wird die Kopplung durch die<br />
kapazitive Koppelstrecke realisiert.<br />
Der Störsimulator kann<br />
auf beiden Seiten der Koppelstrecke<br />
angeschlossen werden.<br />
Mit dem CCI PVKIT 1 erfüllt<br />
man die geforderte normative<br />
Kalibrierung nach IEC 61000-<br />
4-4 Ed 3.0 (2012) unter Verwendung<br />
einer 50-Ohm-Last. Diese<br />
aktive Koppelstrecke ist 1 m lang<br />
und für Burst-Spannungen bis 7<br />
kV sowie für Kabeldurchmesser<br />
bis 40 mm geeignet. Auch das<br />
Kalibrier-Set entspricht IEC<br />
61000-4-4 Ed 3.0.<br />
■ Ametek CTS Europe GmbH<br />
info.cts.de@ametek.com<br />
www.ametek.com<br />
Hybridabsorber aus<br />
PU-Schaum<br />
Die Serie 3660 der Hybridabsorber<br />
auf Basis von PU-Schaum<br />
von Infratron (Vertrieb) hat 300<br />
mm Höhe. Sie entspricht den<br />
Standard-Pyramiden-Absorbern,<br />
wobei die Spitzen aber abgeschnitten<br />
sind. Dies spart Platz<br />
und bedeutet ein robustes Produkt.<br />
Diese Absorber auf Basis<br />
von PU-Schaum sind optimal<br />
geeignet für Immunity-Testkammern<br />
nach EN 1000-4-3.<br />
■ Infratron GmbH<br />
info@infratron.de<br />
www.infratron.de<br />
I/O-Adapter verbinden die<br />
internen Pin-Header oder ZIF/<br />
FPC-Anschlüsse von DIRIS-<br />
Boards mittels Standardbuchsen<br />
mit der Außenwelt.<br />
Besondere Eigenschaften der<br />
I/O-Adapter:<br />
• einheitliches Rastermaß<br />
• Breite 30, 40, 50, 60, 80<br />
oder 100 mm<br />
• äußere Löcher zur „inneren“<br />
Löchern immer 20 mm<br />
Abstand<br />
• alle Befestigungen M2,5<br />
• interne Anschlüsse FPC/<br />
ZIF oder konfektionierte<br />
Kabel mit 2-mm-Pitch<br />
(Bestückungsoption)<br />
• Power-Anschluss mit<br />
3-mm-Pitch (bis 5 A)<br />
Hervorragende Signalqualität<br />
durch sorgfältiges Layout<br />
zeichnet dieses Produkt<br />
mit besonderem EMV/ESD-<br />
Konzept aus. Der ESD-Schutz<br />
erfolgt durch TVS-Dioden und<br />
einen Hochvolt-Kondensator.<br />
Für hohe EMV-Toleranz sorgen<br />
Ferrite und Filter.<br />
■ X-Spex GmbH<br />
www.diris.eu<br />
hf-praxis 3/<strong>2018</strong> 43
EMV<br />
ESD-Pistole - All-In-One ohne lästiges Kabel<br />
Die hochmoderne ESP-Pistole<br />
ONYX von Haefely aus der<br />
Schweiz ist in 16 und 30 kV<br />
erhältlich und benötigt nicht<br />
mehr das hinderliche Kabel zur<br />
Basissteuereinheit. Die Bedienund<br />
Steuereinheit in der Pistole<br />
ist verbaut, so kann der Betrieb<br />
der ONYX über Akku erfolgen.<br />
Die mehrsprachige Bedienung<br />
der ergonomischen ESD-Pistole<br />
erfolgt über einen einfach zu<br />
benutzenden Touchscreen auf<br />
der Rückseite der Pistole im<br />
Sichtfeld des Bedieners. Das<br />
eingebaute LED-Licht beleuchtet<br />
den Messpunkt optimal und<br />
erleichtert die Arbeit an schwer<br />
zugänglichen Prüfpunkten.<br />
Modulare, auswechselbare RC-<br />
Einheiten zur Pulsformanpassung<br />
und austauschbare Prüfspitzen<br />
passen die ONYX an<br />
die benötigten Anforderungen<br />
individuell an. Mit der Temperatur-<br />
und Feuchtigkeitsanzeige<br />
hat der Prüfer die Umgebungsdaten<br />
im Blick. Vordefinierte<br />
Testroutinen, individuelle Testsequenzen,<br />
benutzerdefinierte<br />
Smart-Key-Funktion und automatische<br />
Polaritätsumschaltung<br />
unterstützen die EMV-<br />
Prüfungen mit der ONYX-ESD-<br />
Pistole im täglichen Akku- oder<br />
optionalen Netzbetrieb. Bei den<br />
technischen Werten überzeugt<br />
die handgerechte ONYX mit<br />
einer Luft- und Kontaktentladung<br />
von tatsächlich 16 bzw.<br />
30 kV und einer kontinuierlichen<br />
Entladung bis 20 Hz bei beiden<br />
Entladungsmöglichkeiten.<br />
Zum Lieferumfang gehört ein<br />
stabiler Aufbewahrungskoffer<br />
für alle zur ESD-Pistole gehörenden<br />
Grundausstattungen und<br />
eine deutsche Bedienungsanleitung.<br />
Für ein ermüdungsfreies<br />
Arbeiten mit der ONYX gibt<br />
es optional einen „Balancer“,<br />
der das Gerät für den Bediener<br />
quasi schwerelos macht.<br />
■ EMCO Elektronik GmbH<br />
www.emco-elektronik.de<br />
Systemtechnik, Messgeräte und Komponenten<br />
der EMV-Messtechnik<br />
Leistungsstarke Burst-/Surge-Generatoren im<br />
EMV-Labor<br />
Mit langjähriger Erfahrung und<br />
Marktpräsenz präsentiert sich die<br />
EMCO Elektronik - kompetenter<br />
und unabhängiger Fachhändler<br />
und Berater – auf der EMV <strong>2018</strong><br />
in Düsseldorf.<br />
• ETS Lindgren: Weltmarktführer<br />
im Bereich EMV-gerechter<br />
Schirmung, bietet alle Arten<br />
von Schirm- & Absorberräumen<br />
nebst Systemzubehör.<br />
• Haefely Hipotronics stellt<br />
aktuellste Prüftechnik für ESD<br />
und Transienten mit dem Markenzeichen<br />
„Made in Switzerland“<br />
her.<br />
• LUMILOOP bietet neuartige<br />
Feldsonden mit einzigartigen<br />
Eigenschaften (Pulsmessung,<br />
hohe Linearität) ohne Akkus.<br />
• Narda PMM ist bekannt für<br />
kosteneffektive Messempfänger<br />
und eine Vielzahl an<br />
Messmitteln.<br />
• Prâna produziert äußerst<br />
zuverlässige HF-Leistungsverstärker<br />
und adressiert Applikationen<br />
von 9 kHz - 6 GHz<br />
@ 15 W - 12 kW.<br />
• TMD bekannt für TWT-Verstärker<br />
mit hohen CW- & Pulsleistungen<br />
für Anwendungen<br />
im Bereich Automotive, Militär<br />
und Industrie.<br />
Ferner zeigen wir Produkte von<br />
AET (RefRad), FCC Fischer<br />
(EMV-Koppelmedien), kapteos<br />
(Feldstärkemessung für extrem<br />
„raue“ Umgebungen), TRU (HF-<br />
Messkabel) und RF-Lambda<br />
(phasenrauscharme Verstärker).<br />
EMV, Halle 3, Stand 407<br />
EMCO Elektronik GmbH<br />
www.emco-elektronik.de<br />
Der hochmoderne AXOS 8<br />
Compact ist ein eigenständiges<br />
Testsystem und vereint<br />
die Steuerung von sechs wichtigen<br />
EMV- Prüfungen wirtschaftlich<br />
in einem einzigen<br />
Gerät. Er beherrscht die normgerechte<br />
Prüfung von 5 kV<br />
EFT/Burst IEC/EN 61000-4-4,<br />
7 kV Surge (1,2/50 & 8/20 µs)<br />
IEC/EN 61000-4-5, 7 kV Ring-<br />
Wave IEEE C62.41, AC- und<br />
DC-Spannungsunterbrechungen<br />
(Dips & Interrupts) IEC/EN<br />
61000-4-11, gepulste Magnetfelder<br />
IEC/EN 61000-4-9 und<br />
Telecom-Wave (10/700 µs) IEC/<br />
EN 61000-4-5 & ITU.<br />
Der AXOS 8 enthält ein integriertes<br />
einphasiges Kopplungsund<br />
Entkopplungsnetzwerk<br />
(CDN) für EMV-Testanwendungen<br />
bis zu 16 A und kann um<br />
viele weitere, über den AXOS 8<br />
steuerbare Module, wie z.B. dreiphasiges<br />
CDN, Telecom-Wave<br />
CDN und DIP-Transformator<br />
erweitert werden. Die intuitive<br />
Bedienung erfolgt über einen<br />
einfach zu benutzenden Touchscreen<br />
oder über einen Labor-<br />
PC. Vordefinierte Testroutinen<br />
und individuelle Testsequenzen<br />
unterstützen den Bediener mit<br />
visuell dargestellten Test-Setups<br />
und deutschsprachiger Bedienungsanleitung<br />
bei vollständig<br />
automatisierten Tests nach den<br />
gängigsten IEC-, EN-, ANSI-,<br />
IEEE- und UL-Standards. Die<br />
Testergebnisse können an eine<br />
externe EMV-Software übergeben<br />
oder über eine effiziente<br />
Haefely-Protokollsoftware dargestellt<br />
werden. Monitorausgänge<br />
für Spannung und Strom, sowie<br />
Anschlüsse für Warn- und Sicherheitseinrichtungen,<br />
sorgen für ein<br />
rundum sicheres und zuverlässiges<br />
Arbeiten mit dem AXOS 8.<br />
■ EMCO Elektronik GmbH<br />
www.emco-elektronik.de<br />
44 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
Rubriken EMV<br />
EMV-Messung/Prüfung – wer bietet was?<br />
Blick in eine Absorberhalle (Quelle: 7layers GmbH)<br />
zusammengestellt nach<br />
Firmeninformationen von FS<br />
Firmen, die ganz speziell oder<br />
als Teilleistung ihres Angebots<br />
einen „EMV-Test“, also die<br />
EMV-Messung und -Prüfung<br />
anbieten, sind Partner für eine<br />
Produktzulassung nach internationalen<br />
oder nationalen Vorgaben.<br />
Sie führen die notwendigen<br />
Tests durch und begleiten den<br />
gesamten Zertifizierungsprozess<br />
von der strategischen Planung<br />
bis hin zur Marktzulassung, um<br />
das Produkt des Kunden schnell<br />
in die Zielmärkte zu bringen.<br />
Der Kunde wird idealerweise<br />
unterstütz durch kompetente<br />
Beratung, Produktprüfungen,<br />
Zertifizierungen und begleitendes<br />
Projektmanagement.<br />
Unser Beitrag wirft ein Schlaglicht<br />
auf mehr als ein Dutzend<br />
beispielhafte EMV-Test- und<br />
Zertifizierungs-Dienstleister aus<br />
Deutschland.<br />
Anhand dieser kurzen Vorstellungen<br />
kann man ersehen, wie<br />
facettenreich die Problematik<br />
ist und dass es sich lohnt, notwendige<br />
EMV-Messungen und<br />
-Prüfungen in die Hand der Spezialisten<br />
zu legen.<br />
HF-EMV-Messungen<br />
jeglicher Art<br />
Die Firma 7layers führt (Funk-)<br />
EMV-Messungen für jegliche<br />
Art von Produkten und Modulen<br />
mit integrierten Funktechnologien<br />
und anderen elektronischen<br />
Produkten durch. Bei<br />
7layers hat man jahrelange<br />
Erfahrung mit allen Arten von<br />
Funktechnologien und ist hervorragend<br />
ausgerüstet mit modernen<br />
EMV-Messplätzen. Daher<br />
ist man in der Lage, vielseitige<br />
EMV-Messungen anzubieten.<br />
Hierzu gehören regulatorische<br />
EMV-Tests (RED, FCC, ISED<br />
Canada etc.), Entwicklungstests,<br />
die Störungssuche sowie Störfestigkeitsmessungen.<br />
■ 7layers GmbH<br />
www.7layers.com<br />
Produktzulassungen<br />
vom Erfahrungsträger<br />
Cetecom aus Essen stellt sich als<br />
zuverlässiger Partner für Produktzulassungen.<br />
Mit mehr als<br />
20 Jahren Erfahrung im Bereich<br />
Testen und Zertifizieren von<br />
Produkten aus der drahtlosen<br />
Telekommunikations-Industrie<br />
bietet man alle Dienstleistungen<br />
für die Zulassung der Produkte<br />
der Kunden aus einer Hand an.<br />
In gemäß ISO 17025 akkreditierten<br />
Laboren bieten die Prüfingenieure<br />
von Cetecom regulatorische<br />
und entwicklungsbegleitende<br />
Prüfungen in diversen<br />
Bereichen an:<br />
• EMV-Prüfungen<br />
• Funkprüfungen (inkl. Bluetooth,<br />
WLAN)<br />
• Ultra-Breitband-Messungen<br />
• Radar-Messungen<br />
• OTA-Prüfungen<br />
• SAR Messungen<br />
• Zellulare Prüfungen (2G, 3G,<br />
LTE)<br />
• Prüfungen zur elektrischen<br />
Sicherheit<br />
• Messungen für drahtloses<br />
Laden<br />
Die Zertifizierungstests dienen<br />
als Grundlage für die abschließende<br />
Produktzertifizierung.<br />
Cetecom unterstützt Kunden<br />
bei der Marktzulassung ihrer<br />
Produkte und zertifiziert nach<br />
lokalen und internationalen<br />
Standards für eine Vielzahl<br />
von Branchen und Technologien<br />
– unabhängig davon, ob<br />
die Kunden eine regulatorische<br />
Zulassung oder die Zulassung<br />
eines privaten Zertifizierungssystems<br />
suchen. Diese Prüfberichte<br />
werden von offiziellen<br />
Stellen, Regulierungsbehörden<br />
und Regierungen auf der<br />
ganzen Welt anerkannt und für<br />
eine Zulassung herangezogen.<br />
Hierzu gehören:<br />
• CE-Kennzeichnung nach der<br />
Funkanlagen-Richtlinie (RED)<br />
für Europa<br />
• FCC-Zertifizierung für die USA<br />
• ISED-Zertifizierung für<br />
Kanada<br />
• ARIB-Zulassung für Japan<br />
• ACMA-Zulassung für Australien<br />
• CCC-Zulassung für China<br />
hf-praxis 3/<strong>2018</strong> 49
Rubriken EMV<br />
Wenn der Zielmarkt des Kunden<br />
nicht durch gegenseitig anerkannte<br />
Standards oder Vereinbarungen<br />
abgedeckt ist, kann<br />
das Team von Cetecom für internationale<br />
Typgenehmigung den<br />
Zertifizierungsprozess mit den<br />
zuständigen Behörden vor Ort<br />
abwickeln.<br />
■ Cetecom<br />
www.cetecom.com<br />
Hochpräzise Test- und<br />
Zertifizierungs-Dienstleistungen<br />
Die CTC advanced GmbH (früher<br />
CETECOM ICT Services<br />
GmbH) mit Sitz in Saarbrücken<br />
bietet ihren Kunden hochpräzise<br />
Test- und Zertifizierungs-<br />
Dienstleistungen und ermöglicht<br />
nahezu allen Branchen und<br />
Produktgruppen einen internationalen<br />
Marktzugang. Dieser<br />
Prozess wird unterstütz durch<br />
kompetente Beratung, Produktprüfungen,<br />
Zertifizierungen und<br />
begleitendes Projektmanagement.<br />
Im Zuge der Expansion<br />
der RWTÜV Gruppe arbeitet<br />
die CTC advanced seit November<br />
2016 unter neuem Namen in<br />
gewohnter Qualität.<br />
Im Bereich der Embedded<br />
Radio Systems bietet CTC<br />
advanced das komplette Spektrum<br />
an Konformitäts- und entwicklungsbegleitenden<br />
Prüfungen<br />
für alle gängigen Funkanwendungen,<br />
wie LTE, GSM,<br />
WCDMA, WLAN, Bluetooth,<br />
RFID, SRD, ZigBee, SIGFOX,<br />
Satelliten- und Radar-Funk<br />
etc. Hierzu gehören neben den<br />
Funkprüfungen nach internationalen<br />
Standards für Europa,<br />
USA, Kanada, und Japan auch<br />
die Prüfung der Elektromagnetischen<br />
Verträglichkeit, elektrische<br />
Sicherheit und Prüfungen<br />
zur Einhaltung des Schutzziels<br />
Gesundheit wie SAR oder EMF.<br />
Die CTC advanced GmbH ist<br />
akkkreditiertes Prüflabor nach<br />
DIN EN ISO/IEC 17025, verfügt<br />
über HF-Labore für Frequenzen<br />
bis 300 GHz, EMV-Labore, sieben<br />
Absorberhallen und acht<br />
Schirmkabinen, außerdem eine<br />
OTA-Messwarte sowie ein Labor<br />
für Elektrische Sicherheit, ein<br />
SAR-Labor und ein Umweltsimulationslabor,<br />
in dem auch Li-<br />
Ion-Batterien für verschiedenste<br />
Anwendungen auf ihre Sicherheit<br />
überprüft werden.<br />
■ CTC advanced GmbH<br />
www.ctcadvanced.com<br />
Testlabor und Zertifizierungsstelle<br />
Die Eurofins Product Service<br />
GmbH, beheimatet in Reichenwalde/Brandenburg,<br />
ist Testlabor<br />
und Zertifizierungsstelle für<br />
elektrische und elektronische<br />
Produkte. Ihre Dienstleistungen<br />
beinhalten Prüfungen nach verschiedenen<br />
Standards und kundenspezifischen<br />
Anfragen sowie<br />
die Zertifizierung und den Zulassungsservice<br />
in über 180 Ländern.<br />
Die Eurofins Product Service<br />
GmbH bietet ihren Kunden<br />
kompetente technische Unterstützung<br />
und einen erstklassigen<br />
Service aus einer Hand. Sie ist<br />
in der Lage, Kunden von der<br />
Entwicklung bis zum Markteintritt<br />
ihres Produkts als zuverlässiger<br />
Partner zu begleiten. Ihre<br />
Schwerpunkte sind:<br />
• Elektromagnetische Verträglichkeit<br />
(EMV)<br />
• Funk<br />
• Elektrische Sicherheit<br />
• Umweltsimulationen<br />
Damit ist sie kompetent in vielen<br />
Fachgebieten, wie Internet<br />
of Things (IoT), Smart Home,<br />
Kommunikationstechnik,<br />
Transporttechnik, Medizingeräte,<br />
Informationstechnologie<br />
(IT), Automobil, Bahn, Industrie,<br />
Haushaltsgeräte, Luftfahrt,<br />
Leuchten und mehr.<br />
■ Eurofins Product Service<br />
GmbH<br />
www.eurofins-reichenwalde.<br />
de<br />
Akkreditierte und<br />
unabhängige Tests &<br />
Zertifizierungen<br />
Phoenix Testlab aus Blomberg<br />
(Nordrhein-Westfalen) ist ein<br />
akkreditiertes und unabhängiges<br />
Testlabor und Zertifizierungsinstitut<br />
für technische Geräte. Das<br />
Leistungsspektrum umfasst Prüfungen<br />
aus den Bereichen der<br />
Absorberhalle (Quelle: Eurofins)<br />
Elektromagnetischen Verträglichkeit<br />
(EMV), Funk, Umweltsimulation<br />
sowie der elektrischen<br />
Sicherheit und der Zertifizierung<br />
von Funkprodukten.<br />
Abgerundet wird das Dienstleistungsangebot<br />
durch internationales<br />
Zulassungsmanagement.<br />
Die Kunden von Phoenix Testlab<br />
stammen überwiegend aus<br />
den Branchen Automobil, Industrie,<br />
Informationstechnologie,<br />
Bahn, Schiffbau/Offshore,<br />
Medizintechnik und Luftfahrt.<br />
Das EMV-Testlabor ist<br />
• akkreditiert für alle Bereiche<br />
der EMV,<br />
• anerkannt von Ford, General<br />
Motors, Chrysler und Jaguar/<br />
Landrover,<br />
• gelistet von FCC für Prüfungen<br />
gemäß FCC CFR 47 Part 15 &<br />
18, USA und<br />
• gelistet vom IC für Prüfungen<br />
gemäß ICES Standards,<br />
Canada.<br />
Darüber hinaus erfolgt eine<br />
Betätigung in Richtung Technischer<br />
Dienst des Kraftfahrt-<br />
Bundesamtes (KBA) gemäß<br />
diversen EG Direktiven und<br />
ECE Direktiven.<br />
■ Phoenix Testlab GmbH<br />
www.phoenix-testlab.de<br />
Kompetenzzentrum für<br />
EMV<br />
Die EMC Test NRW GmbH<br />
betreibt das mit Unterstützung<br />
des Landes Nordrhein-Westfalen<br />
errichtete Kompetenzzentrum<br />
für elektromagnetische Verträglichkeit<br />
(EMV) in Dortmund. Als<br />
herstellerunabhängiges Unternehmen<br />
steht man den Kunden in<br />
einem mehrschichtigen Betrieb<br />
zur Verfügung und gehört mit<br />
der vorhandenen technischen<br />
Ausstattung und dem Knowhow<br />
der Mitarbeiter zu den leistungsfähigsten<br />
EMV-Dienstleistern<br />
Europas. Das Team von über 30<br />
Mitarbeitern erbringt Dienstleistungen<br />
mit Schwerpunkten im<br />
Fahrzeug-, Industrie- und Bahnbereich.<br />
Beratung und Engineering<br />
stehen im Mittelpunkt, die<br />
Zusammenarbeit mit den Kunden<br />
sowie hohe Flexibilität bei<br />
der Terminplanung und während<br />
der Prüfung haben einen hohen<br />
Stellenwert. Auch bei innovativen<br />
Fragestellungen wie X-by-<br />
Wire, 42-V-Bordnetz oder Bluetooth<br />
bietet die EMC Test NRW<br />
GmbH volle Unterstützung an.<br />
■ EMC Test NRW GmbH<br />
electromagnetic<br />
compatibility<br />
service@emc-test.de<br />
50 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
Rubriken EMV<br />
Unterstützung rund um<br />
EMV<br />
Der TÜV Nord Cert bietet mit<br />
seiner Abteilung EMV Services<br />
ein umfangreiches Spektrum an<br />
Mess- und Prüfdienstleistungen<br />
und ist von der Deutschen<br />
Akkreditierungsstelle (DAkkS)<br />
akkreditiert. Im großzügig ausgestatteten<br />
Labor in Hamburg<br />
bietet man alle relevanten EMV-<br />
Tests und -Prüfungen an, nicht<br />
nur Konformitätsprüfungen,<br />
sondern auch Unterstützung<br />
während der Entwicklungsphase.<br />
Hier nur Beispiele, welche<br />
EMV-Prüfungen und -Messungen<br />
möglich sind:<br />
• Feldstärke-Messungen DC bis<br />
18 GHz<br />
• Emissionen auf Leitungen<br />
• Störspannungs-Messungen bis<br />
500 MHz<br />
• Störstrom-Messungen bis 500<br />
MHz<br />
• Störfestigkeit gegen eingestrahlte<br />
Felder<br />
• HF-Einstrahlung bis 100 V/m<br />
• Störfestigkeit gegen leitungsgebundene<br />
Störungen<br />
• Burst-Impulse bis 4,5 kV und<br />
Surge-Impulse bis 10 kV<br />
• HF-Ströme bis 1 GHz<br />
• Prüfimpulse für Kfz-Elektronik<br />
• Elektrostatische Entladung<br />
(ESD)<br />
• Kontaktentladung bis 25kV<br />
• Netzqualität - und störungsanalyse/Oberwellenanalyse<br />
• Schirmdämpfungs-Messungen<br />
■ TÜV Nord Gruppe<br />
Service-Tel.:<br />
+49 40 76629-3422<br />
EMV-Tests nach vielen<br />
Normen<br />
Bei der SGS Germany GmbH<br />
in München werden Prüfungen/<br />
Messungen nach einer Vielzahl<br />
von Normen durchgeführt, wie<br />
z.B. DIN/EN (z.B. EN 55014,<br />
EN 55022, EN 55024, EN<br />
61000, EN 300386, EN 50121,<br />
EN 50130...), IEC (z.B. IEC<br />
61326, IEC 61204-3, IEC 60601-<br />
1-2, IEC 61000-x-x...), ISO<br />
11452, ISO 7637, CISPR 25, 22,<br />
11, MIL-STD-461 oder RTCA/<br />
DO-160. Als Center for Quality<br />
Engineering bietet man sogar<br />
eine EMV-Emissionsmessung<br />
innerhalb von zehn Minuten an.<br />
Durch das zwölfmal schnellere<br />
Verfahren profitieren Kunden<br />
von eine deutlichen Zeit- und<br />
Kosteneinsparung. Dabei werden<br />
die erforderlichen Daten für<br />
eine schnelle Schwachstellen-<br />
Analyse die Emissionsmaxima<br />
in einer detaillierten 3D Darstellung<br />
der Abstrahlungscharakteristik<br />
bereitgestellt. Hierbei dreht<br />
sich der Prüfling kontinuierlich.<br />
Dabei werden Pegelwerte für<br />
800 Messpunkte erfasst. Möglich<br />
wurde diese sprungartige Verbesserung<br />
durch die Umsetzung<br />
eines innovativen Ansatzes für<br />
Absorberrraum beim TÜF Nord (Quelle: TÜV Nord Gruppe)<br />
Test eines Kfz in der Absorberhalle (Quelle: SGS Germany GmbH)<br />
eine stark beschleunigte Messdatenerfassung.<br />
Durch das neue<br />
Messverfahren wird auch die<br />
entwicklungsbegleitende Messung<br />
beschleunigt, da innerhalb<br />
kürzester Zeit die gesamten<br />
Abstrahlungscharakteristika des<br />
Prüflings erfasst werden.<br />
EMV-Testzentrum/EMV-Labor<br />
verfügen über mehrere Absorberkammern<br />
und geschirmte<br />
Messzellen für EMV-Messungen<br />
bis 40 GHz mit Feldstärken bis<br />
600 V/m. EMV-Prüfungen sind<br />
sowohl für Bauteile, Teilsysteme<br />
als auch für Maschinen oder<br />
Industrieautomaten möglich.<br />
■ SGS Germany GmbH<br />
cqe@sgs.com<br />
www.sgs-cqe.de<br />
EMV-Tests auf der<br />
ganzen Welt<br />
Mit einem globalen Netzwerk<br />
von 23 EMV-Testlaboratorien<br />
sind der Firma Intertek Prüfungen<br />
nach nationalen und<br />
internationalen EMV-Normen<br />
möglich und gleichzeitig deren<br />
Spezialgebiet. Intertek verfügt<br />
global über umfangreiche EMV-<br />
Akkreditierungen. Beispielsweise<br />
das EMV-Prüflabor in<br />
Kaufbeuren ist von der DAkkS<br />
akkreditiert und besitzt den Status<br />
eines CB-Labors im Bereich<br />
EMV. Damit ist es möglich, ein<br />
international anerkanntes Zertifikat<br />
nach CISPR/IEC-Normen<br />
zu erlangen.<br />
In einem modernen Labor mit<br />
zwei Absorberhallen, einer<br />
geschirmten Kabine, einem Freifeld<br />
(Open Area Test Site OATS)<br />
und spezialisierten Messplätzen<br />
für Ausstrahlung und Störfestigkeit<br />
prüft man Geräte für<br />
verschiedene Anwendungsbereiche.<br />
Messungen und Prüfungen<br />
bis zu 26,5 GHz sind<br />
möglich, etwa für Funkgeräte<br />
(Short Range Devices, wie z.B.<br />
Zutrittssysteme) sowie Breitband-Übertragungssysteme<br />
im<br />
2.4 GHz-Bereich.<br />
hf-praxis 3/<strong>2018</strong> 51
Rubriken EMV<br />
Einsatz einer Magnetfeldsonde<br />
(Quelle: dresden elektronik)<br />
Das Prüfspektrum umfasst<br />
außerdem sämtliche Produkte<br />
für den privaten und gewerblichen<br />
Bereich, aktive Medizinprodukte,<br />
Informations- & Kommunikationstechnik,<br />
Spielzeuge,<br />
Maschinen und Werkzeuge,<br />
Komponenten für Kraftfahrzeuge<br />
sowie Bahnanwendungen.<br />
Dabei können die Prüfungen und<br />
Messungen auch beim Kunden<br />
vor Ort erfolgen. Die wichtigsten<br />
Dienstleistungen:<br />
• Prüfung der elektromagnetischen<br />
Emissionen und Immissionen<br />
• Prüfungen für CE-Kennzeichnung<br />
(EMV, R&TTE, e/E<br />
Richtlinie)<br />
• EMV-Prüfungen für verschiedene<br />
Länderzulassungen (FCC,<br />
JC, VCCI)<br />
• CB-Zertifizierung nach EMV,<br />
IEC Standards<br />
• EMV-Seminare und -Schulungen<br />
■ Intertek Holding<br />
Deutschland GmbH<br />
germany@intertek.com<br />
www. intertek.com<br />
Funktions- und<br />
Qualitätsprüfungen<br />
in der industriellen<br />
Fertigung<br />
Der Sinn von EMV-Tests,<br />
-Abnahmeprüfungen und -Kennzeichnungen<br />
besteht nicht etwa<br />
in dem bürokratischen Akt eines<br />
erfolgreich absolvierten und<br />
dokumentierten Tests. Vielmehr<br />
steht die technische und rechtliche<br />
Sicherheit von Produkten,<br />
Anwendern und allen dazwischen<br />
liegenden Handels- und<br />
Marketingstationen im Mittelpunkt.<br />
Und zu jeder Zeit, an<br />
jedem Ort der Welt und in jeder<br />
Produktphase sind heutzutage<br />
reproduzierbare Funktions- und<br />
Qualitätsprüfungen das A und O<br />
jeder industriellen Fertigung.<br />
Das weiß man bei der Ametek<br />
CTS Europe GmbH in Kamen.<br />
Man bietet seinen Kunden von<br />
Beginn an entwicklungsbegleitende<br />
Beratung und den maßgeschneiderten<br />
Service, den sie<br />
für die EMV-Sicherheit und den<br />
Erfolg ihres Produktes brauchen.<br />
Die EMV-Dienstleistungen der<br />
Ametek CTS Europe GmbH<br />
betreffen die Entstörung, die<br />
Beratung & Entwicklungsbegleitung<br />
sowie individuelle<br />
Lösungen.<br />
■ Ametek CTS Europe GmbH<br />
info.cts.de@ametek.com<br />
www.ametek.com<br />
EMV-Test-<br />
Komplettservice<br />
Die IMST GmbH aus Kamp-<br />
Lintfort zeichnet sich durch<br />
ihren Komplettservice aus: In<br />
jeder Phase, von den ersten Entwicklungsschritten<br />
bis hin zur<br />
Produktzulassung, bietet man<br />
den Herstellern von elektrischen<br />
Geräten, Maschinen und Anlagen<br />
umfassende Prüf- und Beratungsleistungen<br />
für die elektromagnetische<br />
Verträglichkeit. Als<br />
akkreditiertes EMV-Prüflabor<br />
bietet IMST seinen Kunden für<br />
eine Vielzahl von elektrischen<br />
Produkten und Geräten folgende<br />
Leistungen:<br />
• Identifizierung der Prüfanforderungen<br />
• Hilfestellung und Klärung der<br />
Normenlage<br />
• Durchführung und Dokumentation<br />
der notwendigen Prüfungen<br />
• EMV-Härtung – insbesondere<br />
auch prüfungsbegleitend<br />
• EMV Consulting<br />
• Entwicklungsbegleitende Prüfungen<br />
oder/und Beratung und<br />
als besondere Entwicklungsunterstützung<br />
• EMV-Scan von PCBs & ICs<br />
■ IMST GmbH<br />
contact@imst.de<br />
www. imst.de<br />
EMV-Prüfung nach<br />
aktuell gültigen<br />
Normen<br />
Bei der dresden elektronik ingenieurtechnik<br />
gmbh erhalten Kunden<br />
EMV-Tests in vielen Facetten.<br />
Hierzu gehören die EMI-<br />
Prüfung der Störaussendung,<br />
auch leitungsgebunden, die<br />
Prüfung auf Funkstörspannung,<br />
Funkstörstrom, Oberschwingungsströme<br />
sowie Spannungsschwankungen<br />
und Flicker, die<br />
EMS-Prüfung der Störfestigkeit<br />
(leitungsgebunden gegenüber)<br />
und die Prüfung der elektrostatischen<br />
Entladung (ESD). Weitere<br />
Prüf-Schwerpunkte sind:<br />
• leitungsgeführter induzierter<br />
HF-Strom<br />
• schnelle Transienten/Burst<br />
• Stoßspannungen/Surge<br />
• Spannungseinbrüche und Spannungsunterbrechungen<br />
• Funkstörfeldstärke<br />
• Untersuchungen mit Nahfeldsonden<br />
• Magnetfelder mit energietechnischen<br />
Frequenzen<br />
• impulsförmige Magnetfeldern<br />
Das Testhaus-Team<br />
■ dresden elektronik<br />
ingenieurtechnik gmbh<br />
info@dresden-elektronik.de<br />
www.dresden-elektronik.de<br />
Willkommen im<br />
EMV-Testhaus<br />
Seit der Gründung der EMV<br />
Testhaus GmbH 1992 ist es deren<br />
wichtigstes Ziel, als unabhängiges,<br />
akkreditiertes Prüflabor<br />
Kunden und ihre Produkte bei<br />
der Prüfung und Zulassung für<br />
europäische wie internationale<br />
Märkte zu begleiten. Dabei können<br />
sich die Kunden auf langjährige<br />
Erfahrung und tiefgreifende<br />
Kenntnisse auf verschiedensten<br />
Feldern der Prüf- und Messtechnik<br />
verlassen. Vollausgestattete<br />
Messplätze nach aktuellem Stand<br />
der Technik am Standort Straubing<br />
gehören selbstverständlich<br />
dazu. Unabhängig von Unternehmensgröße<br />
oder Auftragsvolumen<br />
begleitet man Kunden<br />
schnell, flexibel und individuell<br />
durch die Fülle der weltweiten<br />
Normen und Vorschriften.<br />
■ EMV Testhaus GmbH<br />
info@emv-testhaus.com<br />
www.emv-testhaus.com<br />
52 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
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EMV<br />
EMV in der Praxis:<br />
Die besten Abschirm-Tipps und Tricks<br />
Entsprechend des thematischen<br />
Schwerpunkts dieser<br />
Ausgabe veröffentlichen<br />
wir hier eine Auswahl von<br />
Abschirmmaßnahmen zur<br />
Erzielung einer besseren EMV-<br />
Performance insbesondere<br />
von Baugruppen für die<br />
Hochfrequenztechnik<br />
Wenn ein Kabel, eine Leitung oder ein Draht<br />
durch eine Abschirmung führt, jedoch nicht<br />
komplett (direkt oder mit seinem eigenen<br />
Schirm) mit dieser Abschirmung verbunden<br />
ist, dann ist davon auszugehen, dass sie wie<br />
eine Antenne wirkt und sich ihre schirmende<br />
Wirkung verringert. Dies ist in besonderem<br />
Maße bei höheren Frequenzen der Fall. Wie<br />
die folgende Abbildung illustriert, kann man<br />
mit abschirmendem (leitenden) flexiblem<br />
Material dieses Problem recht gut in den<br />
Griff bekommen.<br />
- Level III: Man kombiniert obige Methoden,<br />
schirmt also so gut wie möglich (optimal<br />
= bestmöglich) ab. Existieren mehrere<br />
Platinen, werden diese noch mit einem<br />
gemeinsamen Schirm versehen, das ergibt<br />
die unten dargestellte dreifache Schirmung.<br />
Das Abschirmen an der Quelle ist für<br />
gewöhnlich die kosteneffizienteste Lösung.<br />
Die schirmende Abdeckung kann mit speziellen<br />
Clips befestigt werden. Sie ist daher<br />
leicht und schnell entfernbar.<br />
Im Allgemeinen besteht eine Abschirmung<br />
aus mehreren Lagen/Schichten oder auch<br />
Zonen. Der Grund besteht darin, dass ein<br />
solcher Aufbau kostengünstiger ist als eine<br />
Lösung aus nur einer Schicht für gleiche<br />
Abschirm-Performance. Es ist in diesem<br />
Zusammenhang einfach, drei Zonen zu<br />
definieren:<br />
- Level I: Die Komponente auf der Platine<br />
wird durch eine Haube abgeschirmt. Man<br />
spricht von einer Schirmung an der Quelle.<br />
Eine weitere Möglichkeit der Befestigung<br />
ist das Pin-Mounting. auch dafür gibt es<br />
spezielle System, etwa für durchführende<br />
Löcher oder mit integrierten Pins an der<br />
Abschirmung zum direkten Auflöten.<br />
Mit freundlicher Genehmigung<br />
der Firma Infratron<br />
Quelle :<br />
100 Shielding Tips and Tricks,<br />
Infratron GmbH,<br />
Produktion und Vertrieb,<br />
www.infratron.de<br />
- Level II: Die gesamte Leiterplatte wird<br />
durch eine Folie, Umhüllung oder Box<br />
abgeschirmt (oder die Platine wird mitsamt<br />
aller an ihr angeschlossenen Kabel in eine<br />
schirmende Box gesetzt).<br />
Niemals sollte Wasser eine Abschirmung<br />
erreichen oder sich darauf bilden können.<br />
Besteht jedoch diese Gefahr, sind besonders<br />
die Montagepunkte zu schützen. Dazu gibt<br />
es spezielle Abdichtungsmethoden. So kann<br />
man eine Art ringförmige Versiegelung um<br />
die Pins/Bolzen herum anbringen. Die entsprechenden<br />
Materialen besitzen zusätzlich<br />
auch noch eine positive EMV-Wirkung.<br />
Für kleinere Teile, wo in der Umgebung<br />
wenig Platz bereitsteht, kann man Gummi<br />
benutzen. Dieses Dichtungsmaterial gibt es<br />
in Form von Profilen und Flächen, und es<br />
lässt sich präzise in die gewünschte Form<br />
54 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
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im Sperrbereich 50 Ohm Ein- und Ausgangswiderstand. Dadurch ist es möglich,<br />
störende Intermodulationsprodukte, Welligkeiten oder andere durch Reflexionen<br />
verursachte Probleme im Signalverarbeitungstrakt zu eliminieren. Diese Filter<br />
eignen sich perfekt für das Zusammenspiel mit nichtlinearen Bausteinen, wie<br />
Mischern und Multiplizierern, wobei sie signifikant unerwünschte Signale, welche<br />
die Systemdynamik vermindern würden, reduzieren.<br />
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EMV<br />
bringen. Für größere Teile kann eine Dichtungsmaterial-Kombination<br />
gut geeignet<br />
sein. Eine solche EMI-Dichtung kombiniert<br />
z.B. Neoprene und Silikon oder EPDM-<br />
Gummi. Neoprene hat eine hohe Flammenbeständigkeit<br />
und widersteht Temperaturen<br />
im Bereich -40 bis +100 °C. Silikon-Gummi<br />
ist bei Temperaturen bis zu 220 °C einsatzfähig.<br />
EPDM-Gummi lässt sich um bis zu<br />
120° verbiegen.<br />
Eine große Konstruktion ist etwa ein Fullsize-Rack<br />
mit einer Tür oder ein Serverschrank.<br />
Hier bietet sich eine ultrasofte<br />
Doppelabschirmung mit separater Wasserdichtung<br />
oder eine geknickte Haube über<br />
einer Silikonumrandung als Wasserdichtung<br />
in V-Form an, Dicke etwa 6 bis 10 mm.<br />
Andere hilfreiche Produkte, etwa in textiler<br />
Umhüllung, oder anclipbare Dichtungen<br />
sind lieferbar.<br />
sind sie ideal: Sie stören nicht und können<br />
nicht gestört werden. Das folgende Bild<br />
zeigt einen Fiber Optic Converter in Kombination<br />
mit einem Hohlleiter (Waveguide).<br />
Spalten in Gehäusen sind umso kritischer,<br />
je höher die Frequenz ist. So kann man etwa<br />
durch den Spalt in einer Schranktür mit<br />
einer IR-Fernbedienung bequem ein Gerät<br />
im Schrank steuern. Man muss daher den<br />
Bereich zwischen Deckel/Tür eines schirmenden<br />
Gehäuses/Kastens und dem Grundkörper<br />
selbst besonders beachten. Hierbei<br />
macht es Sinn, zwischen kleinem, mittlerem<br />
und großem Format zu unterscheiden.<br />
Bei kleineren Größen, etwa bis 200 x 200<br />
mm, kann man zwischen Grundkörper und<br />
Deckel ein schirmendes Gummiband einlegen<br />
oder in einem Schlitz einen EMV-Dichtungsschlauch<br />
von 2 bis 3 mm Durchmesser.<br />
Für spezielle Konstruktionen bietet etwa<br />
der Infratron-Kundenservice „Schnittmuster”<br />
und Profile nach Kundenvorgaben.<br />
Dabei sind wasserdichte EMI-Dichtungen<br />
in jeder Form und Größe herstellbar aus<br />
Material wie z.B. leitfähigem Gummi oder<br />
mit mehrfacher Schirmung und kleinen leitenden<br />
Drähten im Material. Diese haben<br />
einen Kompressionsgrad von 10 bis 15%.<br />
Metallisierung unter Vakuum ist eine andere<br />
Abschirm-Option, die auch teilweise erfolgen<br />
kann. Infolge des Aufwands eignet sich<br />
diese Methode aber nicht für Kleinserien.<br />
Bei mittelgroßen Konstruktionen, etwa verzinkt<br />
oder aus Stahl, kann man eine zusätzliche<br />
federnde Einlage vorsehen, dies auch<br />
kombiniert mit Gummischlauch.<br />
Kabelabschirmungen bewirken bekanntlich<br />
eine elektrische Abschirmung. Diese wirkt<br />
aber nur, wenn sie am Masse liegt. Da die<br />
Abschirmung auch noch als Signalleiter<br />
dient, ist sie an Quelle und Senke mit Masse<br />
verbunden. Treten jedoch Unterschiede zwischen<br />
den Massepotentialen auf, wirkt diese<br />
Differenz als Störsignal. Meist hat dieses<br />
Netzfrequenz (50 Hz), ist also leicht auszufiltern.<br />
Das Bild unten gibt ein Beispiel<br />
für ein solches Filter.<br />
Soll die Abschirmung luftdurchlässig sein<br />
(Wärmeabführung), bewärt sich eine Wabenstruktur<br />
(Honeycomb). Hier sind verschieden<br />
große und dicke Ausführungen möglich,<br />
auch mit Staubfilter. Standard ist der<br />
kosteneffektive Honeycomb aus Aluminium.<br />
Ein Honeycomb-Ventilationspanel kann<br />
gerahmt und vorgebohrt sein zwecks einfachster<br />
Montage, auch Laschen sind möglich.<br />
Es lässt sich so gestalten, dass man es<br />
klemmend montieren kann.<br />
Für die schnelle Signalübertragung kommen<br />
Glasfaserleitungen immer mehr zur<br />
Anwendung. Vom EMV-Standpunkt her<br />
56 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
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4-A/60-V-Leistungsschalter<br />
Es gibt drei Konfigurationsmöglichkeiten:<br />
Der LT8364 kann<br />
entweder als Aufwärts-, SEPICoder<br />
invertierender Wandler konfiguriert<br />
werden. Seine Schaltfrequenz<br />
ist zwischen 300 kHz<br />
und 2 MHz einstellbar. Dies ermöglicht<br />
Entwicklern, die Ausmaße<br />
externer Komponenten zu<br />
minimieren und kritische Frequenzbänder,<br />
wie zum Beispiel<br />
AM-Radio, zu meiden. Darüber<br />
hinaus hat er bei 2 MHz Schaltfrequenz<br />
einen Wirkungsgrad<br />
von über 90%.<br />
Der Betrieb im Burst-Modus<br />
reduziert den Ruhestrom auf<br />
lediglich 9 µA, wobei die Ausgangsspannungswelligkeit<br />
unter<br />
15 mV p-p bleibt. Die Kombination<br />
eines kleinen DFN-Gehäuses<br />
mit 4 x 3 mm Kantenlänge<br />
oder einem Hochspannungs-<br />
MSOP-16E mit winzigen externen<br />
Komponenten stellen eine<br />
sehr kompakte Grundfläche<br />
sicher und minimeren die Kosten<br />
dieser Lösung.<br />
Analog Devices,<br />
Power by Linear<br />
www.linear.com<br />
Analog Devices, Inc. kündigte<br />
den LT8364 an, einen aufwärts<br />
regelnden 2-MHz-DC/<br />
DC-Wandler mit einem internen<br />
4-A/60-V-Leistungsschalter, der<br />
im Strombetrieb arbeitet. Der<br />
neue Baustein unterstützt Eingangsspannungen<br />
zwischen 2,8<br />
und 60 V und eignet sich für<br />
Anwendungen mit Eingangsspannungen<br />
von einzelligen<br />
Li-Ionen-Batterien bis hin zu<br />
mehrzelligen Batteriestapeln<br />
und Automobil-, Telekommunikations-<br />
sowie industriellen<br />
Spannungspegeln.<br />
Wirkungsgrade bis zu<br />
über 95%<br />
Der 100-mOhm-Leistungsschalter<br />
des LT8364 bietet Wirkungsgrade<br />
bis zu über 95%.<br />
Spreizspektrum-Modulation<br />
Typische Applikationsschaltung<br />
58 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
Bauelemente<br />
Kenndaten<br />
• Eingangsspannungsbereich 2,8 bis 60 V<br />
• interner 4-A/60-V-Leis tungsschalter<br />
• extrem geringer Ruhestrom und geringe Spannungswelligkeit<br />
im Burst-Modus (9 µA)<br />
• BIAS-Pin zum Erhöhen des Wirkungsgrads<br />
• Einstellung von positiver oder negativer Ausgangsspannung<br />
über einen einzigen Feedback-Pin<br />
• einstellbare, synchronisierbare Schaltfrequenz 300 kHz bis<br />
2 MHz<br />
• optionale Spreizspektrum-Modulation verbessert EMI-<br />
Verhalten<br />
• thermisch verbessertes 12-Pin-DFN mit 3 x 4 mm Kantenlänge<br />
und für Hochspannung geeignetes MSOP-Gehäuse mit<br />
16 Anschlüssen und vergrößertem Pin-Abstand<br />
ist einstellbar, um Probleme<br />
mit elektromagnetischen Interferenzen<br />
(EMI) zu minimieren.<br />
Ein einziger Rückkoppel-Pin<br />
PIN-Belegungen<br />
stellt die Ausgangsspannung ein,<br />
egal, ob der Ausgang positiv oder<br />
negativ ist, was die Pin-Anzahl<br />
minimiert.<br />
Andere Eigenschaften sind eine<br />
externe Synchronisierung, einstellbare<br />
Unterspannungssperre<br />
(UVLO), Frequenz-Foldback<br />
und einstellbarer Soft-Start.<br />
Der LT8364EDE wird im DFN-<br />
12 mit 4 x 3 mm Kantenlänge<br />
geliefert, und der LT8364EMSE<br />
ist im Hochspannungs-MSOP-<br />
16E (vier Pins entfernt wegen<br />
des Hochspannungsabstands)<br />
verfügbar. Die Temperaturbereiche<br />
für die industriellen<br />
Versionen (LT8364IDE und<br />
LT8364IMSE) liegen von -40<br />
bis +125 °C sowie von -40 bis<br />
+150 °C bei den Hochtemperaturversionen<br />
(LT8364HDE und<br />
LT8364HMSE). Alle Versionen<br />
sind ab Lager lieferbar. ◄<br />
Fachbücher für die<br />
Praxis<br />
Smith-Diagramm<br />
Einführung und Praxisleitfaden<br />
Joachim Müller, 21 x 28 cm, 117 Seiten, zahlreiche,<br />
teilweise farbige Abbildungen, beam-Verlag 2009,<br />
ISBN 978-3-88976-155-2, Art.-Nr.: 118082, 29,80 €<br />
Das Smith-Diagramm ist bis heute das wichtigste<br />
Instrument zur bildlichen Darstellung der Anpassung<br />
und zum Verständnis der Vorgänge in HF-Systemen. In<br />
der einschlägigen Fachliteratur findet man zwar viele<br />
Stellen zum Smith-Diagramm, sie erfordern aber meist<br />
erhebliche mathematische Kenntnisse: Eine grundlegende<br />
Einführung sucht man vergeblich. Diese Lücke schließt<br />
dieses Buch als praxisnahe Einführung in den Aufbau und<br />
die Handhabung des Diagramms. Mathematikkenntnisse<br />
die zu einer elektrotechnischen Ausbildung gehören,<br />
reichen dabei aus.<br />
Aus dem Inhalt:<br />
Der Weg zum Smith-Diagramm - Komplexe Zahlen<br />
- Reflexion bei Einzelimpulsen und kontinuierlichen<br />
Sinussignalen - Reflexionsfaktor - Rückflussdämpfung,<br />
VSWR, Kreisdiagramme; Reflexionsdiagramm - Schmidt-<br />
Buschbeck-Diagramm - CarterDiagramm - Praxis mit<br />
dem Smith-Diagramm; Kompensation von Blindanteilen,<br />
Ortslinie über Frequenz - Leitung als Transformator,<br />
elektrisch kurze bzw. lange Leitung, S-Parameter und<br />
Smith-Diagramm - Leitwert-Smith-Diagramm - Darstellung<br />
von Leitwerten im Smith-Diagramm, Parallelschaltung<br />
von Bauelementen - Grundelemente unter der<br />
Lupe - Ortslinien von Induktivitäten und Kapazitäten,<br />
das Bauelement Leitung – Stubs - Anpassung mit<br />
dem L-Glied - Hilfsmittel für die Arbeit mit dem Smith-<br />
Diagramm - Software - Messtechnik<br />
Unser gesamtes Buchprogramm finden Sie unter www.beam-verlag.de<br />
oder bestellen Sie über info@beam-verlag.de<br />
hf-praxis 3/<strong>2018</strong><br />
59
Bauelemente<br />
72-V-Hybrid-DC/DC-Abwärts-Controller<br />
ermöglicht 50% kleinere Lösungsabmessungen<br />
Analog Devices,<br />
Power by Linear<br />
www.linear.com<br />
Analog Devices, Inc. kündigte<br />
den Power by Linear LTC7821<br />
an, den industrieweit ersten synchronen<br />
Abwärts-Controller in<br />
Hybrid-Ausführung. Die Kombination<br />
aus einer Switched-<br />
Capacitor-Schaltung und einem<br />
synchronen Abwärts-Controller<br />
ermöglicht, gegenüber traditionellen<br />
Abwärtsregler-Lösungen,<br />
eine Reduzierung der Lösungsabmessungen<br />
um bis zu 50%.<br />
Diese Verbesserung wird durch<br />
eine dreimal höhere Schaltfrequenz<br />
ermöglicht, ohne dass dies<br />
zu Lasten des Wirkungsgrads<br />
geht. Wird die Schaltfrequenz<br />
dagegen nicht erhöht, kann eine<br />
Lösung auf Basis des LTC7821<br />
alternativ einen um 3% höheren<br />
Wirkungsgrad erzielen. Als weitere<br />
Vorteile sind die geringen<br />
elektromagnetischen Störaussendungen<br />
und die reduzierte<br />
Belastung des MOSFET infolge<br />
des sanft schaltenden Frontends<br />
anzuführen, was ideale Voraussetzungen<br />
für die nächste Generation<br />
nicht isolierter Zwischenspannungs-Anwendungen<br />
in<br />
Stromverteilungs-Architekturen,<br />
Datenkommunikations- und<br />
Telekommunikations-Anwendungen<br />
sowie in den kommenden<br />
48-V-Bordnetzen auf dem<br />
Automobilsektor ergibt.<br />
Technische Daten<br />
Der LTC7821 lässt sich mit<br />
Eingangsspannungen von 10<br />
bis 72 V (absoluter Maximalwert<br />
80 V) betreiben und kann<br />
Ausgangsspannungen zwischen<br />
0,9 und 33,5 V liefern, wobei je<br />
nach den verwendeten externen<br />
Bauelementen Ströme bis in den<br />
zweistelligen Amperebereich<br />
möglich sind. In einer typischen<br />
Anwendung, in der 48 V in<br />
12 V/20 A umgewandelt werden,<br />
lässt sich mit dem LTC7821<br />
bei 500 kHz Schaltfrequenz ein<br />
Wirkungsgrad von 97% erzielen.<br />
Mit einem traditionellen<br />
synchronen Abwärtswandler ist<br />
ein derart hoher Wirkungsgrad<br />
nur möglich, wenn die Schaltfrequenz<br />
auf ein Drittel reduziert<br />
wird, was aber die Verwendung<br />
deutlich größerer magnetischer<br />
Bauelemente und Ausgangsfilter-Bauteile<br />
bedingen würde.<br />
Die externen MOSFETs schalten<br />
mit einer konstanten, auf Werte<br />
zwischen 200 kHz und 1,5 MHz<br />
einstellbaren Frequenz. Die leistungsfähigen<br />
N-Kanal-MOS-<br />
FET-Gatetreiber des LTC7821<br />
maximieren den Wirkungsgrad<br />
und können mehrere parallel<br />
geschaltete MOSFETs ansteuern,<br />
wenn Anwendungen mehr<br />
Kenndaten des LTC7821<br />
• Vin-Bereich von 10 bis 72 V (Maximalwert 80 V)<br />
• Vout-Bereich 0,9 bis 33,5 V<br />
• bis zu 50% geringere Lösungsabmessungen<br />
• sanftes Schalten sorgt für weniger EMI und verringert die<br />
Belastung der MOSFETs<br />
• bis zu 97% Wirkungsgrad bei 500 kHz Schaltfrequenz<br />
• fest eingestellte PLL-Frequenz zwischen 200 kHz und<br />
1,5 MHz<br />
• Taktausgang für Mehrphasenbetrieb<br />
• leistungsstarker vierkanaliger Gatetreiber für N-Kanal-<br />
MOSFETs<br />
• Eingangsstrom-Messung und Überstromschutz<br />
• Kurzschlussschutz mit programmierbarem Timer und Retry-<br />
Funktion<br />
60 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
Bauelemente<br />
Leistung benötigen. Sollte eine<br />
Anwendung deutlich mehr Leistung<br />
erfordern, lassen sich,<br />
dank der Current-Mode-Architektur<br />
auch mehrere LTC7821<br />
mit exzellenter Stromaufteilung<br />
in einer parallelen Mehrphasen-<br />
Konfiguration betreiben.<br />
Sehr gut geschützt<br />
Der LTC7821 enthält eine Vielzahl<br />
proprietärer Schutzfunktionen,<br />
um in einem weiten<br />
Anwendungsbereich robusten<br />
Einsatz zu ermöglichen. Zum<br />
Beispiel entfällt in einem Design<br />
auf Basis des LTC7821 der normalerweise<br />
bei Switched-Capacitor-Schaltungen<br />
auftretende<br />
Inrush-Strom, da die Kondensatoren<br />
während der Start-up-<br />
Phase vorgeladen werden.<br />
Der LTC7821 überwacht außerdem<br />
die Systemspannung, den<br />
Strom und die Temperatur auf<br />
etwaige Fehler und nutzt einen<br />
Messwiderstand für den Überstromschutz.<br />
Sobald eine Störung<br />
erkannt wird, stellt der<br />
Baustein das Schalten ein und<br />
zieht den /Fault-Pin auf Low.<br />
Mit dem integrierten Timer lassen<br />
sich sinnvolle Restart/Retry-<br />
Intervalle einstellen. Über den<br />
ExtVcc-Pin kann der LTC7821<br />
aus der niedrigeren Ausgangsspannung<br />
des Wandlers oder<br />
einer anderen verfügbaren Spannungsquelle<br />
bis zu 40 V versorgt<br />
werden, was die Verlustleistung<br />
verringert und den Wirkungsgrad<br />
verbessert.<br />
5 - ) 6 4 , - 7 6 5 + 0 ) ,<br />
/ > 0<br />
1 D H <br />
2 = H J A H <br />
B <br />
<br />
H<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
- 6 9 1 + 7 / > E I " / 0 <br />
5 ) 6 - 1 6 - 7 1 ) 6 1 <br />
. - 4 6 1 / 7 / 5 ; 5 6 - - / - 4 6 -<br />
0 . 2 - 6 - <br />
hf-praxis 3/<strong>2018</strong> 61
Grundlagen<br />
Verstehen und richtig interpretieren:<br />
Bandbreite-Angaben bei schnellen<br />
Operationsverstärkern (Teil 1)<br />
Bild 1: Mögliche PSpice-Testschaltung zur Ermittlung des Verlaufs<br />
der offenen Schleifenverstärkung ohne kapazitive Last [1]<br />
Unter Bandbreite versteht man<br />
im Allgemeinen den Übertragungsbereich,<br />
in welchem das<br />
Signal gegenüber dem Maximalwert<br />
um 3 dB gedämpft wird.<br />
Bei Operationsverstärkern (und<br />
Verstärkern allgemein) ist es mit<br />
dieser Definition aber noch nicht<br />
getan. Zwar gibt es hier im Prinzip<br />
keine untere -3-dB-Grenz-<br />
frequenz, doch sind Nebenbedingungen<br />
zu beachten, die zu verschiedenen<br />
Bandbreite-Angaben<br />
führen. Vernachlässigt man die<br />
Nebenbedingungen, kann man<br />
die Bandbreite-Angaben nicht<br />
richtig interpretieren.<br />
Grundsätzlich unterscheiden<br />
muss man zwischen Kleinsignal-<br />
und Großsignal-Bandbreite.<br />
Erste wird durch Verstärkungs-Bandbreite-Produkt<br />
(Gain<br />
Bandwidth Product, GBP, GBW,<br />
GWBP oder GB), Unity Gain<br />
Bandwidth (UGB, UGBW) und<br />
Transitfrequenz gekennzeichnet.<br />
GBP, UGB und<br />
Transitfrequenz<br />
Die Spannungsverstärkung eines<br />
Operationsverstärkers fällt, falls<br />
es sich nicht um einen stromrückgekoppelten<br />
Typ handelt,<br />
ab einer bestimmten Frequenz,<br />
meist unterhalb von einem Kilohertz,<br />
mit 6 dB pro Oktave oder<br />
20 dB pro Dekade. Bei schnellen<br />
Op Amps kann bei einer<br />
hohen Frequenz ein schärferer<br />
Abfall einsetzen. Im Bereich mit<br />
6 dB pro Oktave oder 20 dB pro<br />
Dekade ist das Produkt aus Spannungsverstärkung<br />
und Frequenz<br />
konstant. Es eignet sich daher<br />
sehr gut zur Charakterisierung<br />
des Verstärkers und wird meist<br />
als Verstärkungs-Bandbreite-<br />
Produkt bezeichnet, manchmal<br />
auch als Unity Gain Bandwidth<br />
(Bandbreite bei Einsverstärkung)<br />
oder schlicht mit „Bandbreite“.<br />
Weiter zu beobachten ist die aus<br />
der Transistortechnik kommende<br />
Bezeichnung „Transitfrequenz“.<br />
Das ist bekanntlich diejenige<br />
Frequenz, bei der die Stromverstärkung<br />
bei kurzgeschlossenem<br />
Ausgang auf 1 abgefallen ist.<br />
Operationsverstärker sind im<br />
Gegensatz zu bipolaren Transistoren<br />
aber Spannungsverstärker,<br />
daher hat sich hier die Verstärkungsangabe<br />
in Form von<br />
V/V eingebürgert, etwa 6 V/V<br />
bedeutet also Spannungsverstärkung<br />
6, eine absolute Spannung<br />
ist nicht gemeint. Beim<br />
Operationsverstärker beträgt<br />
die Spannungsverstärkung bei<br />
der höchsten Frequenz innerhalb<br />
der Bandbreite 0,71 (-3 dB).<br />
Jedoch: „Die Transitfrequenz<br />
beschreibt jene Frequenz, bei<br />
der die Geradeausverstärkung<br />
(Differenzverstärkung) des Operationsverstärkers<br />
genau 0 dB<br />
wird, das heißt die Verstärkung<br />
genau den Betrag 1 erreicht.<br />
Sie entspricht näherungsweise<br />
dem Verstärkungs-Bandbreite-<br />
Produkt.“ (Wikipedia)<br />
Bild 2: Simulierte offene Schleifenverstärkung und Phasenlage<br />
des Ausgangs- zum Eingangssignal [1]<br />
Bild 3: Gemessene offene Schleifenverstärkung und Phasenlage<br />
des Ausgangs- zum Eingangssignal [1]<br />
62 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
Grundlagen<br />
Bild 4: Nicht idealer Op Amp in nichtinvertierender und invertierender Grundschaltung<br />
Obwohl nicht immer durch die<br />
Angabe eines Ausgangsspannungswerts<br />
erkennbar, kann man<br />
beim Verstärkungs-Bandbreite-<br />
Produkt und bei der Transitfrequenz<br />
davon ausgehen, dass<br />
es sich um einen Kleinsignal-<br />
Kennwert handelt. Es wird also<br />
für eine Ausgangsspannung im<br />
niedrigen Millivoltbereich (z.B.<br />
20 oder 100 mV Spitze-Spitze)<br />
ermittelt, sodass nicht eine Verzerrung<br />
die Limitierung bewirkt.<br />
An der Bandobergrenze ist das<br />
Testsignal unverzerrt. Auch bei<br />
der Unity Gain Bandwith ist dies<br />
im Allgemeinen der Fall.<br />
„Der Verlauf der Verstärkung bei<br />
offener Schleife über der Frequenz<br />
ist vielleicht der allererste<br />
Test, den Ingenieure durchführen<br />
sollten, um die Macro-Modell-<br />
Leistungsfähigkeit des Verstärkers<br />
darzustellen. Dieser Test ist<br />
wichtig, da er die DC-Verstärkung,<br />
die -3-dB-Frequenz, die<br />
Bandbreite bei 1-Verstärkung<br />
und die Phasen-Margin offenbart.<br />
Bild 1 zeigt eine mögliche<br />
Testschaltung. Das RC-Glied<br />
sichert, dass der Ausgang im<br />
Ruhezustand auf einem nutzbaren<br />
Gleichspannungs-Level<br />
liegt. Bei höheren Frequenzen<br />
legt der Kondensator den invertierenden<br />
Eingang praktisch an<br />
Masse, sodass der Op Amp praktisch<br />
bei offener Schleife arbeitet.“<br />
[1] Hier handelt es sich<br />
wohlgemerkt um eine Simulation<br />
in PSpice.<br />
In der Tat kann man schnelle<br />
Operationsverstärker mithilfe<br />
einer Simulation spezifizieren,<br />
aber auch durch eine Messung<br />
mit Hardware. Die Prozedur auf<br />
dem Labortisch scheint einfach:<br />
An Ein- und Ausgang legt man<br />
ein Zweikanal-Scope, dessen<br />
Fehler durch den Frequenzgang<br />
sich kompensieren, wichtig<br />
ist die Spannungsdifferenz<br />
zwischen Ein- und Ausgang.<br />
Lediglich die Signalfrequenz<br />
wird verändert. Hier ist nun bei<br />
niedrigen Frequenzen die Differenz<br />
extrem groß, sodass man<br />
die Eingangsspannung sehr klein<br />
halten muss, und dies bedeutet,<br />
dass das Rauschen stören<br />
könnte. Bei höheren Frequenzen<br />
übt hingegen die unvermeidliche<br />
Lastkapazität einen störenden<br />
Einfluss aus. Am Eingang stört<br />
die Scope-Eingangskapazität<br />
hingegen überhaupt nicht, eine<br />
Fehlerkompensation findet<br />
nicht statt. Bei offener Schleife<br />
hat ein Operationsverstärker<br />
zudem auch einen recht hohen<br />
ohmschen Ausgangswiderstand.<br />
Man sieht: Immer ist das Messergebnis<br />
stark von der Belastung<br />
abhängig.<br />
Bei den schnellen Operationsverstärkern<br />
ist an erster Stelle<br />
der Einfluss der Lastkapazität zu<br />
vermuten. Eine Messung ohne<br />
relevante kapazitive Belastung<br />
scheint kaum möglich. Daher<br />
verfährt man oft anders: Man<br />
misst die Grenzfrequenz bei<br />
einer bestimmten durch Gegenkopplung<br />
festgelegten Verstärkung<br />
in nichtinvertierender<br />
Grundschaltung (bis herab zur<br />
Spannungsverstärkung 1) und<br />
somit entsprechend Schleifenverstärkung<br />
verminderter Ausgangsimpedanz<br />
und approximiert<br />
dann auf das GBP. Das<br />
klingt in [1] so: „Beim Test der<br />
offenen Schleifenverstärkung<br />
und Phase sollte man ein höheres<br />
Frequenz-Limit wählen, das über<br />
die Unity-Gain-Bandbreite des<br />
Verstärkers hinausgeht.” Hier<br />
üben nun aber die Gegenkopplungswiderstände<br />
im Zusammenhang<br />
mit den parasitären<br />
Kapazitäten von Testaufbau und<br />
Operationsverstärker einen verfälschenden<br />
Einfluss aus.<br />
Es gibt daher Abweichungen<br />
zwischen Simulation und realer<br />
Messung. Beispielhaft illustrieren<br />
dies Bild 2 und 3. Im einen<br />
wie im anderen Falle ist der Wert<br />
für den Anwender begrenzt, denn<br />
seine praktische Schaltung wird<br />
weder die Umgebungsbedingungen<br />
der Simulation noch des<br />
Tests beim Hersteller aufweisen.<br />
Ganz richtig heißt es darum in<br />
[2]: „Die offene Schleifenver-<br />
Bild 5: Kleinsignal-Frequenzverhalten des OPA837 in<br />
nichtinvertierender Grundschaltung, GBW 105 MHz [5]<br />
Bild 6: Kleinsignal-Frequenzverhalten des OPA837 in<br />
invertierender Grundschaltung, GBW ca. 52 MHz [5]<br />
hf-praxis 3/<strong>2018</strong> 63
Grundlagen<br />
Bild 7: Diagramm zum AD847 [2]<br />
stärkung ist keine genau kalkulierbare<br />
Spezifikation. Sie hat<br />
einen relativ großen Streubereich<br />
und wird in den Spezifikationen<br />
meist als typischer Wert statt als<br />
Min./Max.-Wert angegeben. In<br />
einigen Fällen, typisch bei High-<br />
Precision-Operationsverstärkern,<br />
wird ein minimaler Wert angegeben.<br />
Weiterhin kann die offene<br />
Schleifenverstärkung in Abhängigkeit<br />
von Ausgangsspannung<br />
und Belastung variieren. Dies<br />
bezeichnet man als Open-Loop<br />
Gain Non-Linearity. Es gibt<br />
auch eine gewisse Abhängigkeit<br />
von der Temperatur. ... In der<br />
Tat wird die Open-Loop Gain<br />
Non-Linearity nicht immer bei<br />
den Datenblättern von Op Amps<br />
berücksichtigt. ... Wegen der<br />
Variabilität des Verstärkungs-<br />
Bandbreite-Produkts und der<br />
Tatsache, dass an dem Ort, wo<br />
die Verstärkung bei geschlossener<br />
Schleife die Open-Loop<br />
Gain schneidet, ein 3-dB-Abfall<br />
vorliegt, sollte etwas Extra-Margin<br />
vorgesehen werden.”<br />
Einfluss der<br />
Grundschaltung<br />
Wichtig ist es, zu beachten, dass<br />
invertierende und nichtinvertierende<br />
Grundschaltung bei gleicher<br />
Verstärkung mit verschiedenen<br />
Gegenkopplungsgraden<br />
arbeiten. Der Gegenkopplungsgrad<br />
entscheidet aber über die<br />
Grenzfrequenz bis hin zur Unity-<br />
Gain-Grenzfrequenz. In [3] liest<br />
sich das so: „Die Tatsache, dass<br />
die Grenzfrequenz (bei invertierender<br />
Grundschaltung) der<br />
halben Unity-Gain-Bandbreite<br />
(bei nichtinvertierender Grundschaltung)<br />
entspricht, ist alleine<br />
abhängig vom Gegenkopplungsnetzwerk.”<br />
Daher gilt das Verstärkungs-Bandbreite-Produkt<br />
in den Datenblättern nur für<br />
die nichtinvertierende Grundschaltung.<br />
Zur Erhellung sei Bild 4 betrachtet.<br />
Es liegt ein nicht idealer Op<br />
Amp zugrunde mit 60 dB Leerlaufverstärkung<br />
auf der Signalfrequenz.<br />
Jeweils wird mit nominell<br />
Betrag 1 V/V verstärkt.<br />
Während die nichtinvertierende<br />
Grundschaltung nur mit einem<br />
Millivolt Fehler arbeitet, ist bei<br />
der invertierenden Grundschaltung<br />
der Fehler doppelt so hoch.<br />
Die schwächere Gegenkopplung<br />
verlangt ein Millivolt mehr am<br />
Eingang. Mit höher eingestellten<br />
Verstärkungen egalisiert sich<br />
jedoch der Unterschied. Bei 10<br />
V/V gibt es kaum mehr einen<br />
Unterschied. Mehr zum Thema<br />
„Gegenkopplung bei OP Amps”<br />
bringt [4].<br />
Die Bilder 5 und 6 bestätigen<br />
die Theorie beispielhaft anhand<br />
des OPA837 an 5 V bei 25 °C,<br />
20 mV Spitze-Spitze-Ausgangsspannung<br />
und 2 kOhm Lastwiderstand.<br />
Bild 8: Diagramm zum AD848 [2]<br />
Abhängigkeiten<br />
Zusammengefasst hier die wichtigsten<br />
Punkte, welche das Leerlaufverhalten<br />
eines Operationsverstärkers<br />
über der Frequenz<br />
bestimmen oder beeinflussen:<br />
• Betriebsspannung<br />
• Lastwiderstand<br />
• Lastkapazität [6]<br />
• Umgebungstemperatur<br />
• Werte der Gegenkopplungswiderstände<br />
• Grundschaltung<br />
Bild 9: Diagramm zum AD849 [2]<br />
Bewertung des<br />
Verstärkungs-<br />
Bandbreite-Produkts<br />
Je stärker man einen Operationsverstärker<br />
gegenkoppelt, umso<br />
geringer wird die Phase-Margin<br />
und umso größer die Gefahr der<br />
Selbsterregung. Das GBP kann<br />
nur fair mit derjenigen Verstärkung<br />
bewertet werden, bei welcher<br />
der Op Amp noch stabil<br />
arbeitet.<br />
64 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
Grundlagen<br />
Bild 10: Verstärkungsverläufe mit einer und mit zwei Polstellen [2]<br />
„Um bei spannungsgegengekoppelten<br />
Operationsverstärkern<br />
ein möglichst großes Verstärkungs-Bandbreite-Produkt<br />
zu ermöglichen, gibt es von<br />
bestimmten Operationsverstärkertypen<br />
zwei nahezu baugleiche<br />
Typen, wie den OP27 und OP37.<br />
Der OP27 ist vollständig kompensiert,<br />
was bedeutet, er kann<br />
in Schaltungen verwendet werden,<br />
die eine Verstärkung von<br />
1 aufweisen, besitzt aber ein<br />
geringeres Verstärkung-Bandbreite-Produkt<br />
(hier 8 MHz).<br />
Der OP37 ist teilkompensiert,<br />
er ist stabil in Schaltungen mit<br />
einer Gesamtverstärkung von<br />
mindestens 10, dafür besitzt er<br />
ein höheres Verstärkungs-Bandbreite-Produkt<br />
(hier 63 MHz).<br />
Die interne Frequenzkompensation<br />
ist in Schaltungen mit<br />
geringer Verstärkung notwendig,<br />
da bei hohen Frequenzen<br />
die Gegenkopplung durch die<br />
Drehung der Phase im Rückkopplungszweig<br />
in eine instabile<br />
Mitkopplung verwandelt werden<br />
würde. Damit verbunden ist eine<br />
Verletzung des Stabilitätskriteriums<br />
von Nyquist. Dieser Effekt<br />
kann durch den stromrückgekoppelten<br />
Operationsverstärker<br />
(CV-OP) umgangen werden und<br />
ergibt sich aus der Möglichkeit,<br />
über den niederohmigen Stromeingang<br />
mittels der Impedanz<br />
der Gegenkopplungsschleife das<br />
Vorwärtsverstärkungsverhalten<br />
und damit das GBP zu steuern.<br />
Für große Verstärkungen kann<br />
es höher gewählt werden; bei<br />
kleinen Verstärkungen wird es<br />
herabgesetzt und ermöglicht<br />
einen stabilen Betrieb. So ergibt<br />
sich beim CV-OP im Gegensatz<br />
zum spannungsgesteuerten Operationsverstärker<br />
(VV-OP) mit<br />
konstantem Verstärkungs-Bandbreite-Produkt<br />
eine von der Verstärkung<br />
unabhängige nutzbare<br />
Bandbreite und ein nicht konstantes<br />
Verstärkungs-Bandbreite-<br />
Produkt.” (Wikipedia)<br />
„Die Theorie der Rückkopplung<br />
sagt, dass die Closed-Loop<br />
Gain die Open-Loop Gain auf<br />
dem Abschnitt mit 6 dB/Oktave<br />
schneiden muss, damit das<br />
System unter allen Bedingungen<br />
stabil ist. Bei 12 dB/Oktave wird<br />
der Op Amp oszillieren. Die einfachste<br />
Weise, dies zu verstehen,<br />
besteht in dem Wissen, dass jede<br />
Polstelle 90° Phasen-Shift hinzuaddiert.<br />
Zwei Pole bedeuten<br />
180°, und 180° wandeln negative<br />
Rückkopplung (Gegenkopplung)<br />
in positive (Mitkopplung), was<br />
Oszillation bedeutet. Man könnte<br />
die Frage stellen, warum jemand<br />
einen Verstärker haben möchte,<br />
der nicht stabil bei Einsverstärkung<br />
ist (unity gain stable)? Die<br />
Antwort lautet, dass für einen<br />
gegebenen Verstärker die Bandbreite<br />
bei höheren Verstärkungen<br />
erweitert werden kann, wenn<br />
der Verstärker nicht für Stabilität<br />
bei Einsverstärkung entworfen<br />
wurde. Diese Ausführung<br />
eines Op Amps wird manchmal<br />
als unkompensierter Op Amp<br />
bezeichnet. Jedoch muss das<br />
Stabilitätskriterium eingehalten<br />
werden. ... Unkompensierte<br />
Op Amps arbeiten daher nur<br />
bei Verstärkungen über 1 V/V<br />
stabil, worüber das Datenblatt<br />
informiert.” [2]<br />
Drei Beispiele bringen Bild 7,<br />
8 und 9. AD847, AD848 und<br />
AD849 weisen im Grunde das<br />
selbe Design auf und unterscheiden<br />
sich nur bei der Kompensation.<br />
Es versteht sich von<br />
selbst, dass die Angabe einer<br />
Unity Gain Bandwidth auch<br />
eine Unity-Gain-Stablilität<br />
voraussetzt.<br />
Wenn das GBW größer<br />
ist als die UGB<br />
Nach der Beziehung<br />
GBW/Closed-Loop Gain = Closed-Loop<br />
Bandwidth<br />
kann man, im Bereich des 6-dB-<br />
Abfalls pro Oktave, die Bandbreite<br />
bei Gegenkopplung in<br />
nichtinvertierender Grundschaltung<br />
und für Verstärkungen ab<br />
10 V/V in nichtinvertierender<br />
Grundschaltung kalkulieren.<br />
Gibt es jedoch einen zweiten<br />
Pol, sodass bei besonders hohen<br />
Frequenzen, aber noch bei einer<br />
offenen Schleifenverstärkung<br />
über 0 dB ein Abfall von 12 dB<br />
pro Dekade vorliegt (Bild 10),<br />
dann ist die Unity Gain Bandwidth<br />
für eine Bandbreitenkalkulation<br />
bei Gegenkopplung nicht<br />
geeignet. „Viele Op Amps weisen<br />
zusätzliche Pole bei höheren<br />
Frequenzen auf, und dies senkt<br />
die Unity Gain Bandwidth.” [7]<br />
In diesen Fällen sind GBP und<br />
UGB nicht gleich. Denn das GBP<br />
kann im Bereich des Abfalls mit<br />
6 dB/Oktave definiert werden.<br />
Nebenbedingung ist hier also ein<br />
Maximalwert der offenen Schleifenverstärkung<br />
von z.B. 50 dB.<br />
Grafisch auf den Punkt bringen<br />
lässt sich diese Tatsache durch<br />
Bild 11. Es stammt aus [8], wo<br />
unkompensierte Op Amps ausführlich<br />
betrachtet werden. FS<br />
Quellen:<br />
[1] Texas Instruments Application<br />
Report SNOA475D –<br />
November 2006 – Revised April<br />
2013: AN-1516, Pspice Universal<br />
Test Circuits by Soufiane<br />
Bendaoud<br />
[2] Analog Devices Tutorial<br />
MT-033: Voltage Feedback Op<br />
Amp Gain and Bandwidth<br />
[3] www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/opa1.<br />
htm<br />
[4] Texas Instruments Low-<br />
Power, Precision, 105-MHz,<br />
Voltage-Feedback Op Amp,<br />
OPA837, SBOS673 – September<br />
2017<br />
[5] Intersil: Feedback, Op Amps<br />
and Compensation, Application<br />
Note AN9415.3, November 1996<br />
[6] Microchip Technology Application<br />
Report AN884, Driving<br />
Capacitive Loads With Op Amps<br />
by Kumen Blake<br />
[7] Signal Chain Basics #85:<br />
What’s the Difference Between<br />
Gain Bandwidth Product &<br />
Unity Gain Bandwidth by Arthur<br />
Kay in Planet Analog, 1/14/2014<br />
[8] National Semiconductor<br />
Application Note 1604, Decompensated<br />
Operational Amplifiers<br />
by Shuqing Jing, September<br />
2007<br />
Bild 11: Offene Schleifenverstärkung über der Frequenz für einen<br />
Unity Gain Stable Op Amp und einen unkompensierten Op Amp<br />
hf-praxis 3/<strong>2018</strong> 65
Grundlagen<br />
Kenngrößen und Auswahl eines<br />
Richtkopplers<br />
Für Richtkoppler (Directional<br />
Coupler) gibt es verschiedene<br />
Aufbaukonzepte, wie Leitungskoppler,<br />
Lochkoppler oder<br />
Transformatorkoppler. Stets ist<br />
zu unterscheiden, ob der Koppler<br />
unidirektional arbeitet (Einrichtungskoppler)<br />
oder bidirektional<br />
eingesetzt werden kann<br />
(gleichzeitige Erfassung von<br />
Vor- und Rücklauf). Da es sich<br />
im letzten Fall prinzipiell um<br />
zwei gegeneinander geschaltete<br />
unidirektionale Koppler<br />
handelt, beziehen sich die folgenden<br />
Betrachtungen auf den<br />
Einrichtungskoppler.<br />
Richtkoppler-Kenngrößen kann<br />
man dem Datenblatt entnehmen<br />
(Tabelle 1) oder etwa nach [1]<br />
qualifiziert mit einem (vektoriellen)<br />
Netzwerkanalysator messen<br />
(Tabelle 2). Sie bedingen<br />
sich teils gegenseitig und sind<br />
physikalisch bedingt eventuell<br />
relativ weit vom Idealwert entfernt.<br />
Dies ist bei einer fairen<br />
Beurteilung zwecks Auswahl zu<br />
berücksichtigen. Weiterhin darf<br />
man die Frequenzabhängigkeit<br />
nicht außer Acht lassen.<br />
Neben den vier Anschlüssen Input/Output und Coupled Reverse & Forward hat der BDCH-25-272<br />
noch einen Masseanschluss zwecks Eindämmung von Störemission<br />
Kenngrößen verstehen<br />
und bewerten<br />
Die elektrischen Kenngrößen<br />
eines Richtkopplers sind:<br />
• Eingangsimpedanz bei korrektem<br />
Abschluss der Ausgänge<br />
(Main Line und Koppelpfad)<br />
Diese kann direkt durch einen<br />
komplexen Widerstand oder<br />
indirekt durch einen Reflexionsfaktor<br />
(Return Loss) oder<br />
ein SWR beschrieben werden.<br />
Letzteres ist oft der Fall.<br />
• Ausgangsimpedanz der<br />
Main-Linie bei korrekter<br />
Impedanz der Quelle<br />
Aus diese kann direkt durch<br />
einen komplexen Widerstand<br />
oder indirekt durch einen Reflexionsfaktor<br />
oder ein SWR<br />
beschrieben werden. Letzteres<br />
ist wiederum oft der Fall.<br />
Da die Main Line ein einfaches<br />
Gebilde (kurze Leitung) zwischen<br />
Ein- und Ausgang ist,<br />
sind diese beiden Eingangsimpedanzen<br />
theoretisch identisch<br />
und weichen praktisch kaum<br />
vom Ideal ab.<br />
Tabelle 1: Kennwerte des High-Power-Richtkopplers BDCH-25-272 von Mini-Circuits<br />
66 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
Kenngröße f = 1,8 MHz f = 30 MHz<br />
Koppeldämpfung in dB 33,86 34,57<br />
Isolationsdämpfung in dB 73,52 51,93<br />
Richtdämpfung in dB 39,66 17,36<br />
Einfügedämpfung in dB 0,01 0,04<br />
Eingangsreflexionsdämpfung in dB 52,05 35,32<br />
Eingangsreflexionsdämpfung in dB 1,01 1,03<br />
Grundlagen<br />
Tabelle 2: Mit dem VNWA von DF1RN ermittelte Messwerte des<br />
Richtkopplers (Quelle: CQ DL)<br />
• Ausgangsimpedanz des<br />
Koppelpfads<br />
Auch diese ist wenig kritisch,<br />
auch, weil eine nennenswerte<br />
Koppeldämpfung besteht. Hinweis:<br />
Es erfolgt zwar ein wellenwiderstandsrichtiger<br />
Abschluss<br />
mit z.B. 50 Ohm, damit es im<br />
Koppelpfad zu keiner Reflexion<br />
kommt, jedoch wird hier meist<br />
eine Spannung (also hochohmig)<br />
gemessen.<br />
Zur Charakterisierung der<br />
genannten drei Impedanzen dient<br />
oft die Nennung eines „Return<br />
Loss for all Ports“. Dabei sind<br />
Werte um 30 dB üblich entsprechend<br />
0,1% nicht angenommener<br />
Leistung.<br />
• Einfügedämpfung (Insertion<br />
Loss, Main Line<br />
Loss), auch Durchgangsdämpfung<br />
Diese Dämpfung des Signals<br />
in der Main Line wird weniger<br />
von der Qualität der Main Line<br />
(Länge, Material, Durchmesser<br />
des Leiters, eventuelles Dielektrikum)<br />
bestimmt als vielmehr<br />
von der relativen Größe<br />
der ausgekoppelten Leistung,<br />
im Wesentlichen beschrieben<br />
durch den Koppelfaktor, also die<br />
gewünschte Auskopplung eines<br />
Teils der Leistung in der Main<br />
Line. Idealerweise wirkt also<br />
nur der Koppelfaktor, sodass<br />
sich die Einfügedämpfung über<br />
diesen definiert. In den Datenblättern<br />
wird in aller Regel dieser<br />
aber bereits berücksichtigt<br />
(abgezogen), was im Sinne hoher<br />
Transparenz auch zu begrüßen<br />
ist. Anzutreffen sind dann<br />
Angaben um 0,2 dB etwa mit<br />
dem Hinweis „Does not include<br />
theoretical loss“. Etwa für einen<br />
Koppler mit einem Koppelfaktor<br />
von typisch 26,4 dB wird theoretischer<br />
Nennwert von 0,01<br />
dB angegeben. Ein noch geringerer<br />
und somit vernachlässigbarer<br />
Anteil von Einfügedämpfung<br />
entsteht durch die endliche<br />
Isolation.<br />
Aus den Leistungen, die an den<br />
vier Ports auftreten, lassen sich<br />
die wichtigsten Kenngrößen<br />
ableiten:<br />
• Koppelfaktor (Coupling<br />
Factor), auch Koppeldämpfung<br />
(Coupling Loss)<br />
Diesen kann man auf zwei Arten<br />
definieren: 1) Verhältnis der Leistung<br />
in den Forward-Abschlusswiderstand<br />
zur vorlaufenden<br />
Leistung. Diese entspricht (nur)<br />
bei korrekten Impedanzverhältnissen<br />
am Eingang (Input) der<br />
eingespeisten Leistung (dann<br />
keine Reflexion einer eventuellen<br />
rücklaufenden Welle am<br />
Eingang des Kopplers, wobei<br />
sich der am Eingang reflektierte<br />
Anteil zu bereits vorhandenen<br />
vorlaufenden Welle addieren<br />
würde). 2) Verhältnis der Leistung<br />
in den Reverse-Abschlusswiderstand<br />
zur rücklaufenden<br />
Leistung. Da diese nur bei Reflexion<br />
auftritt und oft klein ist, hat<br />
diese Definitionsmöglichkeit nur<br />
theoretische Bedeutung.<br />
Der Koppelfaktor ist die wohl<br />
wichtigste Spezifikation eines<br />
Richtkopplers. Dies vor allem<br />
auch deshalb, weil er im Wesentlichen<br />
die Einfügedämpfung<br />
bestimmt. Die Koppeldämpfung<br />
hat oft Nennwerte von 20 dB<br />
oder 30 dB entsprechend 1%<br />
oder 0,1% ausgekoppelter Leistung.<br />
Je höher die durchgeleitete<br />
Leistung, umso höher kann<br />
die Koppeldämpfung gewählt<br />
und der Koppler damit idealen<br />
Verhältnissen angenähert<br />
werden. Allerdings sollte man<br />
nicht vergessen, dass bei nicht<br />
korrektem Abschluss des Leitungssystems<br />
nicht nur hinlaufende,<br />
sondern auch rücklaufende<br />
Leistung ausgekoppelt<br />
wird, da beide Coupled-Ports<br />
wellen widerstandsrichtig abgeschlossen<br />
sein müssen.<br />
Theoretische Main-Line-Einfügedämpfung eines einfachen<br />
Kopplers und Koppelfaktor. Für bidirektionale Koppler sind die<br />
Angaben zu verdoppeln, vgl. [2] (Quelle: Wikipedia)<br />
• Frequenzabhängigkeit des<br />
Koppelfaktors (Coupling<br />
Flatness)<br />
Diese ist beim Leitungs- und<br />
Lochkoppler bereits prinzipiell<br />
gegeben und entsteht beim<br />
Transformatorkoppler durch<br />
verschiedene Effekte, wie die<br />
Frequenztauglichkeit des Kernmaterials,<br />
das Ansteigen der Verluste<br />
in den Wicklungen mit der<br />
Frequenz infolge Skin-Effekt<br />
oder die parasitären Querkopplungen<br />
(insbesondere kapazitiv).<br />
Je nachdem, in welchem<br />
Frequenzbereich der Koppler<br />
arbeiten soll, muss man also<br />
den passenden Grundtyp wählen<br />
und immer die Frequenzabhängigkeit<br />
im Betriebsfrequenzbereich<br />
beachten. Bei dem Wunsch,<br />
ein möglichst ideales Frequenzverhalten<br />
im gewünschten Frequenzbereich<br />
zu erreichen, sind<br />
Kompromisse meist nicht vermeidbar.<br />
• Isolationsdämpfung<br />
(Isolation)<br />
Diese lässt sich auf zwei Arten<br />
definieren: 1) Verhältnis der Leistung<br />
in den Reverse-Abschlusswiderstand<br />
zur vorlaufenden Leistung.<br />
Diese entspricht bei korrekten<br />
Impedanzverhältnissen<br />
am Eingang der eingespeisten<br />
Leistung. 2) Verhältnis der Leistung<br />
in den Forward-Abschlusswiderstand<br />
zur rücklaufenden<br />
Leistung. Da diese nur bei Reflexion<br />
auftritt und oft klein ist, hat<br />
diese Definitionsmöglichkeit nur<br />
theoretische Bedeutung.<br />
Idealerweise sollte eine unendlich<br />
hohe Isolation bestehen,<br />
jedoch verhindern dies parasitäre<br />
Querpfade.<br />
• Richtschärfe (Directivity),<br />
auch (irreführend) Richtdämpfung<br />
Eine niedrige (hohe) Koppeldämpfung<br />
zieht praktisch eine<br />
niedrige (hohe) Isolation mit<br />
sich. Die Isolation sollte also<br />
unter Berücksichtigung der<br />
Koppeldämpfung beurteilt werden.<br />
Am besten und einfachsten<br />
geschieht dies anhand des Unterschieds<br />
zwischen Isolationsdämpfung<br />
und Koppeldämpfung.<br />
Diesen nennt man Richtdämpfung,<br />
er stellt also keine<br />
neue Information dar, sondern ist<br />
gewissermaßen ein komfortables<br />
Qualitätskennzeichen. Ein Koppler<br />
mit 45 dB (55) Isolation und<br />
20 (30) dB Isolation hat z.B. 25<br />
(25) dB Richtschärfe. Die Richtschärfe<br />
ist ein Maß dafür, wie<br />
gut der Koppler die vorlaufende<br />
und die eventuelle rücklaufende<br />
Welle trennen kann. Eine hohe<br />
Richtschärfe bedeutet, dass die<br />
ausgekoppelte Leistung vorzugsweise<br />
in den dafür vorgesehenen<br />
Abschlusswiderstand<br />
fließt. Gute Werte liegen um<br />
hf-praxis 3/<strong>2018</strong> 67
Grundlagen<br />
Wie bei vielen anderen Richtkopplern, wurde auch beim ZFDC-<br />
20-5 ein Abschlusswiderstand bereits im Gehäuse integriert,<br />
sodass der entsprechenden Anschluss entfällt<br />
40 dB. Möglicherweise wichtig:<br />
Die Richtschärfe ist in aller<br />
Regel stärker frequenzabhängig<br />
als die Koppeldämpfung.<br />
• Einsatzfrequenzbereich<br />
(Frequency Range)<br />
Aus den genannten Frequenzabhängigkeiten<br />
folgt ein Nenn-<br />
Einsatzfrequenzbereich des<br />
Richtkopplers.<br />
• Eingangsleistung (Input<br />
Power)<br />
Jeder Richtkoppler ist durch<br />
eine begrenzte Leistungsbelastung<br />
gekennzeichnet, welche<br />
oft von der Spannungsfestigkeit<br />
bestimmt wird. Zu beachten ist<br />
hier eventuell eine Reduktion<br />
der maximalen HF-Leistung<br />
bei gleichzeitigem Gleichstrom<br />
(DC).<br />
Worauf es noch<br />
ankommen kann<br />
Richtkoppler werden von verschiedenen<br />
Firmen angeboten,<br />
wie Mini-Circuits, Macom,<br />
Bonn-Elektronik, Tacom oder<br />
Neosid. Das Ingenieurbüro<br />
Hutter, welches Richtkoppler<br />
auf Kundenwunsch entwirft und<br />
fertigt, nennt folgende notwendigen<br />
Daten zur Spezifikation<br />
eines Richtkopplers:<br />
• Festfrequenz oder Frequenzbereich<br />
• maximale Leistung (CW)<br />
• gegebenenfalls maximale<br />
Pulsleistung (Pulslänge, Wiederholfrequenz)<br />
• Koppelfaktor mit Genauigkeitsanforderung,<br />
ggf. maximale<br />
Variation über Frequenzbereich<br />
• Richtschärfe mit Genauigkeitsanforderung<br />
(Empfehlung<br />
>30 dB, besser >35...40 dB)<br />
• Leitungssystem Hauptleitung,<br />
Stecker und/oder Buchsen<br />
• Eingangsanpassung Hauptleitung<br />
• Durchgangsdämpfung Hauptleitung<br />
• Eingangsimpedanz Koppelleitungen<br />
(evtl. nötig bei Breitbandkopplern)<br />
• Anzahl der Koppelsonden<br />
• Norm und Art der Auskopplungen<br />
(Buchsen, Stecker, N,<br />
BNC etc.)<br />
• Material Außenleiter Hauptleitung<br />
inklusive Oberflächenbehandlung<br />
• Material Stecker/Buchsen<br />
Hauptleitung inklusive Oberflächenbehandlung<br />
• Material Stecker/Buchsen<br />
Auskopplungen inklusive<br />
Oberflächenbehandlung<br />
• Material Innenleiter inklusive<br />
Oberflächenbehandlung<br />
• Material Isolatoren der Hauptleitung<br />
und der Auskopplungen<br />
(z.B. ist Teflon verboten<br />
in Bereichen hoher<br />
Röntgenstrahlen an Beschleunigern)<br />
• wenn kritisch: maximale<br />
Abmessungen und Gewicht<br />
Weiterführende<br />
Literatur:<br />
[1] Praktikum Hochfrequenztechnik,<br />
Teil 1, Richtkoppler,<br />
SoSe 2017, pdf, Internet<br />
Erhebliche Frequenzabhängigkeit des Einfügeverlusts beim<br />
ZFDC-20-5<br />
Koppelfaktor und Richtschärfe über der Frequenz beim ZFDC-20-5<br />
Trotz deutlicher Frequenzabhängigkeit ist der Return Loss beim<br />
ZFDC-20-5 meist zu vernachlässigen<br />
[2] Macom: How to Specify<br />
the Best Directional Coupler<br />
for Your Critical Application,<br />
pdf, Internet, Übersetzung in hfpraxis<br />
1/2016<br />
FS<br />
68 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
Fachbücher für die<br />
Praxis<br />
Praxiseinstieg in die<br />
vektorielle<br />
Netzwerkanalyse<br />
Joachim Müller,<br />
21 x 28 cm, 142 Seiten,<br />
zahlr. Abb. und Tabellen<br />
ISBN 978-3-88976-159-0,<br />
beam-Verlag 2011, 32,- €<br />
Art.-Nr.: 118100<br />
In den letzten Jahren ist es der Industrie gelungen,<br />
hochwertige vektorielle Netzwerkanalysatoren vom<br />
schwergewichtigen Gehäuse bis auf Handheldgröße zu<br />
verkleinern. Doch dem nicht genug: Durch ausgefeilte<br />
Software wurden einfache Bedienkonzepte bei steigender<br />
Funktionalität erreicht.<br />
Auch für den Funkamateur wird neuerdings die Welt<br />
der Netzwerkanalyse durch Selbstbauprojekte, deren<br />
Umfang und Funktionalität den Profigeräten sehr nahe<br />
kommen, erschlossen. Damit sind die Voraussetzungen<br />
für die Anwendung der vektoriellen Netzwerkanalyse im<br />
Feldeinsatz aus Sicht der verfügbaren Gerätetechnik<br />
geschaffen.<br />
Fehlte noch die geräteneutrale Anleitung zum erfolgreichen<br />
Einstieg in die tägliche Praxis.<br />
Das in Hard- und Software vom Entwickler mit viel Engagement<br />
optimal durchkonstruierte Gerät büßt alle seinen<br />
hervorragenden Eigenschaften ein, wenn sich beim Messaufbau<br />
grundlegende Fehlerquellen einschleichen.<br />
Dieses Buch beschäftigt sich mit den Grundlagen des<br />
Messaufbaus, unabhängig vom eingesetzten Gerät, um<br />
den Praxiseinstieg zu meistern.<br />
Ein Ausschnitt aus den<br />
wichtigsten Themen:<br />
• Hintergründe zur vektoriellen<br />
Netzwerkanalyse<br />
Elektrisch lang, elektrisch kurz,<br />
Reflexionsfaktor, Smithdiagramm<br />
• S-Parameter, Netzwerkparameter<br />
n-Tore, Welle, Matrizenschreibweise<br />
• Der Datenaustausch im Touchstone<br />
Fileformat<br />
• Grundfunktionen in der Gerätetechnik<br />
Skalar oder vektoriell, direktives Element,<br />
Selbstbauprojekte<br />
• Kalibrierung – Festlegung der<br />
Messbezugsebene<br />
Kalibriernormale, Offset, Embedding, Schrittfür-Schritt-Anleitung<br />
• Messungen an Antennen<br />
Wahl der Bezugsebene, Einfluss der<br />
Zuleitung, Fremdsignale<br />
• Untersuchungen an Leitungen<br />
Leitungsqualität, Stoßstellen,<br />
Steckverbindungen, Leitungstransformation,<br />
die Sünden beim Kabelanschluss<br />
• Messungen an Bauteilen<br />
Eigenresonanzen von Kondensatoren und<br />
Spulen, Quarze und Quarzfilter, Verstärker<br />
• Gruppenlaufzeit<br />
Unser gesamtes Buchprogramm finden Sie unter<br />
www.beam-verlag.de<br />
oder bestellen Sie über info@beam-verlag.de
Bauelemente<br />
200-W-Leistungsteiler<br />
für Oberflächenmontage<br />
Von Mini-Circuits kommt das<br />
neue Bauteil QCH-63, ein High-<br />
Power-Zweiweg-Leistungsteiler<br />
für Surface-Mount und dennoch<br />
maximal 200 W Eingangsleistung.<br />
Die Ausgangssignale haben<br />
einen Phasenversatz von nominell<br />
90°. Dieser hybride Power<br />
Splitter ist für Frequenzen von<br />
2 bis 6 GHz ausgelegt. Die Einfügedämpfung<br />
über dem theoretischen<br />
Wert beträgt nur 0,2 dB<br />
bei 26 dB Port-zu-Port-Isolation.<br />
Die Amplituden-Unbalance wird<br />
mit 1,2 dB angegeben, die Phasen-Unbalance<br />
mit 1,5° (relativ<br />
zu 90°). Damit eignet sich dieser<br />
Hybridbaustein optimal for I/Q-<br />
Systeme, Gegentaktverstärker,<br />
Antennenkoppler und andere<br />
Applikationen. Das laminierte<br />
SMT-Gehäuse misst lediglich<br />
0,56 x 0,35 x 0,091 Zoll und<br />
besitzt umlaufende Anschlüsse<br />
für gute Lötbarkeit und einfache<br />
optische Inspektion.<br />
der von Mini-Circuits produzierte<br />
CY2-283+ liefern, ein<br />
MMIC-Frequenzverdoppler für<br />
folglich Eingangssignale mit 3,5<br />
bis 14 GHz. Dieses neue Modell<br />
ist infolge seines extrem großen<br />
Frequenzbereichs geeignet für<br />
Breitbandband-Applikationen<br />
wie 5G, Ka-Band-SatCom und<br />
mehr.<br />
Der CY2-283+ hat einen Eingangsleistungsbereich<br />
von 12<br />
bis 18 dBm und weist einen<br />
Übertragungsverlust von typisch<br />
13 dB für Eingangssignale bis<br />
12 GHz bzw. von typisch 17 dB<br />
für Eingangssignale von 12 bis<br />
14 GHz auf. Dieser Verdoppler<br />
weist eine exzellente Unterdrückung<br />
von Fundamentals und<br />
unerwünschten Harmonischen<br />
auf (F1 34 dBc, F3 40 dBc).<br />
Hergestellt in einem HBT-Prozess<br />
auf Basis von GaAs, weist<br />
dieser Multiplier eine exzellente<br />
Reproduzierbarkeit seiner Kennwerte<br />
auf. Er besitzt ein 3 x 3<br />
mm messendes zwölfpoliges<br />
Package.<br />
Weitere technische Daten:<br />
• Betriebstemperatur<br />
-40 bis +85 °C<br />
• Lagertemperatur<br />
-65 bis +150 °C<br />
• Eingangsleistung<br />
max. 21 dBm<br />
• Unterdrückung F4 typ. 23 dB<br />
• Gehäusehöhe 0,89 mm<br />
Durchlassbereich von DC bis<br />
540 MHz und einem Stopband,<br />
welches sich bis 8360 MHz<br />
erstreckt. Basierend auf der Low-<br />
Temperature-Cofired-Ceramic-<br />
Technologie (LTCC), ist dieses<br />
Filter mit seiner Impedanz von<br />
100 Ohm gut geeignet für die Filterung<br />
von Signalen in balanced<br />
50-Ohm-Leitungen, wie man sie<br />
etwa bei Analog/Digital-Convertern<br />
wie auch Digital/Analog-Wandlern<br />
findet. Das Filter<br />
weist eine typische Einfügedämpfung<br />
von 1,2 dB im Passband<br />
bei einem typischen SWR<br />
von 1,2 auf. Die Unterdrückung<br />
im Stopband wird mit typisch 26<br />
dB von 720 bis 8360 MHz angegeben<br />
und mit typisch 31 dB von<br />
890 bis 4560 MHz. Dieses Filter<br />
verarbeitet Eingangsleistungen<br />
bis 1 W. Es kommt in einem<br />
keramischen 0805-Gehäuse mit<br />
umlaufenden Anschlüssen für<br />
gute Lötbarkeit.<br />
Weitere technische Daten:<br />
• Betriebstemperatur<br />
-40 bis +85 °C<br />
• Lagertemperatur<br />
-55 bis +100 °C<br />
• Einfügedämpfung typ. 3 dB<br />
am Cutoff-Punkt 590 MHz<br />
• SWR 720...8380 MHz<br />
min. 18, typ. 26<br />
• SWR 890...4580 MHz<br />
min. 26, typ. 31<br />
angegeben bei ±1 dB Flatness.<br />
Ein intern schaltbarer Bypass<br />
überbrückt den LNA beim Auftreten<br />
von Signalen mit hoher<br />
Leistung, schützt zudem den Verstärker<br />
und erhöht den nutzbaren<br />
Dynamikbereich. Dieser Amplifier<br />
arbeitet an einfachen 2,7 V<br />
und benötigt lediglich 7,7 mA<br />
im Verstärkermodus bzw. nur<br />
0,2 mA im Bypass Mode. Damit<br />
eignet er sich optimal für batteriebetriebene<br />
Systeme. Der<br />
TSY-13LNB+ besitzt ein 8-Pad-<br />
Gehäuse der Größe 2 x 2 x 1 mm<br />
vom Typ MCLP mit exzellenter<br />
thermischer Performance.<br />
Weitere technische Daten:<br />
• Betriebstemperatur<br />
-40 bis +85 °C<br />
• Lagertemperatur<br />
-85 bis +150 °C<br />
• P1dB typ. 17,1 dBm<br />
• Technologie: E-PHEMT<br />
• Betriebsspannung max. 3 V<br />
• Eingangsleistung Verstärker<br />
max. 10 dBm<br />
• Steuerspannung max. 6 V<br />
Tiefpassfilter für<br />
Frequenzen von 0 bis<br />
11 GHz<br />
Weitere technische Daten:<br />
• Betriebstemperatur Gehäuse<br />
-55 bis +105 °C<br />
• Lagertemperatur<br />
-55 bis +105 °C<br />
• Eingangsleistung<br />
bis 85 °C max. 200 W<br />
• Einfügedämpfung über 3 dB<br />
max. 0,4 dB<br />
• Isolation min. 18 dB<br />
• SWR typ. 1,15, max. 1,3<br />
• thermischer Widerstand<br />
0,3 K/W<br />
Ultrabreitbandiger<br />
MMIC-<br />
Frequenzverdoppler<br />
Ausgangssignale im Frequenzbereich<br />
von 7 bis 28 GHz kann<br />
Differential-Tiefpassfilter<br />
für DC bis<br />
540 MHz<br />
Mini-Circuits bietet neu das<br />
DLFCG-540+ an, ein Differential-Tiefpassfilter<br />
mit einem<br />
Breitbandiger<br />
Low-Noise Block für<br />
0,03 bis 1 GHz<br />
Von Mini-Circuits kommt neu<br />
der TSY-13LNB+ als ein weitentwickelter<br />
breitbandiger<br />
Low-Noise Bypass Amplifier<br />
mit extrem hohem Dynamikbereich<br />
für Applikationen mit<br />
Frequenzen zwischen 0,03<br />
und 1 GHz. Dieses Modell<br />
weist ein Rauschmaß von 1,2<br />
dB im gesamten Einsatzfrequenzbereich<br />
auf und ist weiter<br />
durch einen typischen IP3 von<br />
26.4 dBm im Amplifier-On-<br />
Modus gekennzeichnet. Die Verstärkung<br />
wird mit typisch15 dB<br />
Das ZLSS-11G+ von Mini Circuits<br />
ist ein Tiefpassfilter auf<br />
Basis von einer Stripline-Technologie<br />
mit abgesetztem Substrat<br />
(Suspended Substrate). Dieses<br />
Filter mit einer Impedanz von<br />
50 Ohm hat einen sehr breiten<br />
Durchlassbereich von DC bis<br />
11 GHz und ein scharfes Cutoff-<br />
Verhalten bei hoher Unterdrückung<br />
im Stopband, welches<br />
sich bis zu 33 GHz erstreckt.<br />
Das RoHS-konforme Filter weist<br />
eine typische Einfügedämpfung<br />
70 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
Bauelemente<br />
im Passband von 2 dB auf bei<br />
einem typischen SWR von 2. Die<br />
typische Stopband-Unterdrückung<br />
beträgt 30 dB von 12,5 bis<br />
14,5 GHz und 90 dB oder mehr<br />
von 14,5 bis 33 GHz. Dieses Filter<br />
ist gut geeignet zur Unterdrückung<br />
von unerwünschten Harmonischen<br />
im Zusammenhang<br />
mit Sendern und Empfängern.<br />
Es wird mit einem kompakten<br />
Gehäuse geliefert, welches 0,9<br />
× 0,7 × 0,6 inches bzw. 22,86<br />
× 17,78 × 15,24 mm misst und<br />
mit femalen SMA-Anschlüssen<br />
ausgestattet ist. Das RoHSkonforme<br />
Filter verarbeitet bis<br />
zu 1 W (30 dBm) und verträgt<br />
Betriebstemperaturen zwischen<br />
-40 und +85 ºC.<br />
High-Q-SMT-Bandpassfilter<br />
für 329 bis<br />
335 MHz<br />
0,35 inches (9,27 × 34,54 × 8,89<br />
mm) und besitzt ein geschirmtes<br />
Surface-Mount-Gehäuse.<br />
Weitere technische Daten:<br />
• Betriebstemperatur<br />
-40 bis +80 °C<br />
• Lagertemperatur<br />
-55 bis +100 °C<br />
• Eingangsleistung max. 1,5 W<br />
• SWR unteres Stopband typ. 20<br />
• SWR oberes Stopband typ. 20<br />
• Center-Frequenz 232 MHz<br />
Ultrabreitbandiger<br />
50-Ohm-Abschlusswiderstand<br />
Koaxialer<br />
Phasenschieber<br />
bis 360° für 250 bis<br />
430 MHz<br />
Der ZXPHS-431+ von Mini-<br />
Circuits ist ein koaxialer spannungsgesteuerter<br />
Phasenschieber<br />
mit einem 360°-Bereich für<br />
Frequenzen von 250 bis 430<br />
MHz. Dieses 50-Ohm-Bauteil<br />
ist RoHS-konform und arbeitet<br />
mit einer Steuerspannung im<br />
Bereich 0 bis 15 V sowie einer<br />
Steuersignal-Bandbreite von<br />
DC bis 50 kHz, um die Phasenlage<br />
im vollen Frequenzbereich<br />
zu beeinflussen. Optimal<br />
für militärische Kommunikationssysteme<br />
und Signalverarbeitungs-Applikationen,<br />
verarbeitet<br />
dieser Phase Shifter Eingangssignale<br />
bis zu 20 dBm. Die Einfügedämpfung<br />
wird mit typisch<br />
2 dB von 250 bis 280 MHz, 3<br />
dB von 280 bis 380 MHz und<br />
3,5 dB von 380 bis 430 MHz<br />
angegeben. Das typische SWR<br />
beträgt 1,25 von 250 bis 280<br />
MHz, 1,5 von 280 bis 380 MHz<br />
und 1,75 von 380 bis 430 MHz.<br />
Ausgestattet mit SMA-Buchsen,<br />
misst dieser Phase Shifter 1,38<br />
× 1,5 × 1 inches (35,06 × 38,1<br />
× 25,4 mm) ohne die Konnektoren.<br />
Weitere technische Daten:<br />
• Betriebstemperatur<br />
-40 bis +75 °C<br />
• Lagertemperatur<br />
-55 bis +100 °C<br />
• Eingangsleistung<br />
max. 20 dBm<br />
• Steuerspannung max. 20 V<br />
■ Mini-Circuits<br />
www.minicircuits.com<br />
Das BPHI-332+ von Mini-<br />
Circuits ist ein hochselektives<br />
Surface-Mount-Bandpassfilter<br />
und eignet sich optimal für die<br />
Funkkommunikation, die Wehrtechnik<br />
oder Luftfahrt-Applikationen.<br />
Der Durchlassbereich ist<br />
sehr schmal (329...335 MHz).<br />
Die Einfügedämpfung beträgt<br />
hier maximal 5 dB und typisch<br />
4,5 dB, während das SWR nicht<br />
größer als 2 und typisch 1,5<br />
beträgt. Das RoHS-konforme<br />
50-Ohm-Filter verarbeitet mehr<br />
als 1,5 W Eingangsleistung. Die<br />
Unterdrückung im unteren Stopband<br />
beträgt mindestens 40 dB<br />
bzw. typisch 50 dB von DC bis<br />
313 MHz und mindestens 20 dB<br />
bzw. typisch 30 dB von 300 bis<br />
313 MHz. Die Unterdrückung<br />
im oberen Stopband beträgt<br />
mindestens 20 dB bzw. typisch<br />
25 dB von 343 bis 370 MHz und<br />
mindestens 40 dB bzw. typisch<br />
50 dB von 370 bis 2600 MHz.<br />
Das Filter misst 0,365 × 1,36 ×<br />
Mini-Circuits hat sein Produktspektrum<br />
für Hochfrequenzapplikationen<br />
mit dem<br />
Abschlusswiderstand ANNE-<br />
50V+ erweitert. Dieses 50-Ohm-<br />
Modell unterstützt Applikationen<br />
mit Frequenzen von DC<br />
bis 50 GHz und schließt somit<br />
5G-Systeme, Point-to-Point-<br />
Funkanwendungen, Ka- und<br />
Ku-Band-SatCom-Projekte und<br />
militärische Systeme wie ELINT<br />
und Radar ein. Der koaxiale Terminationswiderstand<br />
absorbiert<br />
HF-Signale bis zu 1 W und bietet<br />
eine exzellente Rückflussdämpfung<br />
über den gesamten Einsatzfrequenzbereich<br />
(typisch 28 dB<br />
bis 18 GHz, 22 dB bis 35 GHz<br />
und 20 dB bis 50 GHz. Die<br />
robuste Konstruktion basiert auf<br />
einem Cu-Sn-Zn-Gehäuse mit<br />
den Abmessungen 0,67 (Länge)<br />
x 0,31 (Durchmesser) Zoll.<br />
Weitere technische Daten:<br />
• Betriebstemperatur<br />
-55 bis +100 °C<br />
• Lagertemperatur<br />
-55 bis +100 °C<br />
• Anschlussabmessungen<br />
(Durchmesser)2,44/1,85 mm<br />
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hf-praxis 3/<strong>2018</strong> 71<br />
Eukatec 3-<strong>2018</strong>.indd 1 24.01.<strong>2018</strong> 14:43:41
Where is WiFi Heading?<br />
There are three things that customers<br />
care most about when it<br />
comes to using Wi-Fi:<br />
1. High capacity<br />
2. High data rate<br />
3. Good range<br />
Of course, there are other considerations,<br />
like easy to connect<br />
and easy to install. There<br />
has been great progress on the<br />
first, and ease of installation is<br />
getting better with distributed<br />
WiFi in a box (which also indirectly<br />
addresses the range issue).<br />
There is also the murkier issue<br />
of avoiding interference from<br />
neighbors, which may or may not<br />
contribute to a slow WiFi issue.<br />
Capacity<br />
While higher data rate may<br />
seem to be the most important<br />
issue, let’s first look at capacity<br />
– multiple users using WiFi at<br />
the same time.<br />
Most people today have a router,<br />
and everyone connecting to that<br />
router is using the same WiFi<br />
channel. Which also means that<br />
those users are sharing the same<br />
By Cees Links, GM of Qorvo<br />
Wireless Connectivity<br />
Business Unit<br />
Formerly Founder & CEO of<br />
GreenPeak Technologies<br />
Qorvo, Inc.<br />
www.qorvo.com<br />
Representation 1: Out-of-balance (100 Mb/s – 1 Gb/s – 7 Gb/s)<br />
bandwidth and the same raw data<br />
rate. When people are using a<br />
repeater, that bandwidth gets<br />
shared even more – you talk with<br />
your repeater on the same channel<br />
as your repeater talks with<br />
your router, effectively doubling<br />
the traffic on that same channel.<br />
Here is where distributed WiFi<br />
comes in and makes dramatic<br />
improvement. Every node on the<br />
network can talk on its own frequency<br />
band with the end user,<br />
while simultaneously communicating<br />
on other frequency bands<br />
with the main router connecting<br />
to the Internet.<br />
To put this in perspective, consider<br />
that the first WiFi effectively<br />
used three channels (in<br />
the 2.4 GHz band) to stay away<br />
from using the same channel as<br />
the neighbors. Today, “modern<br />
WiFi” uses 40 MHz-wide channels<br />
and effectively supports ten<br />
of those channels in the 2.4 GHz<br />
and the 5 GHz bands, making<br />
it not only easier to stay away<br />
from the neighbors, but also to<br />
optimize usage in a home by<br />
enabling different users using<br />
different channels and also<br />
allowing a wireless infrastructure<br />
in the home for distributed<br />
WiFi with multiple access points.<br />
Distributed WiFi –<br />
Not as Simple as it<br />
Sounds<br />
If talking about different channels<br />
in WiFi makes it sound as<br />
simple as digital radio and changing<br />
channels with a push of a<br />
button, the reality is a little harsher.<br />
Cheap WiFi radio technology<br />
causes easy bleeding from<br />
one channel into another, particularly<br />
when using high or<br />
maximum output power. This<br />
bleeding effectively kills the<br />
neighboring channels, drastically<br />
reducing overall capacity.<br />
The real name of the game in<br />
WiFi today is making sure that<br />
channels are well-separated, to<br />
stop the bleeding. Suddenly,<br />
building a WiFi product is not<br />
only about the WiFi chip. Now<br />
it’s also about the “frontends” –<br />
the amplifiers and filters between<br />
the WiFi chip and the antenna<br />
that make or break the capacity<br />
of the distributed WiFi system.<br />
Higher Data Rates do<br />
Count<br />
So back to raw data rates. Our<br />
appetite for ever higher data<br />
rates seems insatiable. So, let’s<br />
take a look at where we came<br />
from and where are we going, as<br />
shown in Table 1. It’s important<br />
to note that this table focuses on<br />
raw data rate. But of course, we<br />
all know that in real life usage,<br />
there is often a significant difference<br />
between raw data rate and<br />
actual throughput, which can be<br />
half or even less of the raw data<br />
rate. In light of that, it’s good to<br />
know that while IEEE 802.11ax<br />
(planned for 2019) does include a<br />
modest increase in raw data rate,<br />
its main intention is to increase<br />
the actual throughput by a factor<br />
of 4 as compared to IEEE<br />
802.11ac. This capacity improvement<br />
will result through splitting<br />
up MIMO communication<br />
72 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
RF & Wireless<br />
Table 1<br />
Protocol Year Frequency (GHz) Number of Channels Max. Data Rate<br />
(Mb/s)<br />
Max. Channel Width<br />
(MHz)<br />
802.11 1997 2.4 3 2 22<br />
802.11a 1999 5 19 54 20<br />
802.11b 1999 2.4 3 11 22<br />
802.11g 2003 2.4 4 54 20<br />
802.11n 2009 2.4 or 5 2/9 600 40<br />
802.11ac 2014 5 5 6,900 160<br />
802.11ax 2019 2.4 or 5 5 9,600 160<br />
streams and assigning them to<br />
different users for throughput<br />
optimization.<br />
Bluetooth on<br />
Steroids?<br />
Another example of the race for<br />
more bandwidth is the 60 GHz<br />
family of IEEE 802.11 standards<br />
(originally under WiGig, but<br />
now back in the WiFi Alliance).<br />
The first one (IEEE 802.11ad)<br />
has been available for several<br />
years but has not yet been widely<br />
adopted – and the next generation<br />
is already in the works, as<br />
shown in Table 2. Unfortunately,<br />
there is a problem with 60 GHz<br />
– it cannot penetrate walls, and<br />
therefore it “stays” in the room.<br />
But wait, is this really a problem?<br />
If it stays in the room, that<br />
means it does not interfere with<br />
the usage of the same channel/<br />
frequency in the other rooms,<br />
much less the neighbors. Sounds<br />
kind of ideal, doesn’t it? One<br />
may really wonder: if 60 GHz<br />
8011.ad has existed for years,<br />
why hasn’t the market jumped<br />
on it yet?<br />
Something is Wrong<br />
To understand this, let’s compare<br />
it to our road system. We have<br />
freeways connecting cities, big<br />
through-roads connecting neighborhoods,<br />
and the small streets<br />
in the neighborhoods. There is<br />
a hierarchy. And this hierarchy<br />
makes sense. You don’t have<br />
freeways in neighborhoods or<br />
small streets connecting large<br />
cities. But for Internet in our<br />
homes, the situation is different.<br />
The Internet, or the cloud, has<br />
very high-speed interconnects<br />
(100 Gb/s or more), comparable<br />
with large freeways. But<br />
the exit lane, the pipe to our<br />
home called the “local loop”<br />
(or the “small cell” in wireless<br />
lingo), is usually 100 Mb/s at<br />
best, although 1 Gb/s fiber and<br />
10 Gb/s DOCSIS 3.1 are starting<br />
to emerge. Then we have<br />
the option of a distributed WiFi<br />
network in our house or building,<br />
for instance 802.11ac at 1 Gb/s<br />
or even a wired 10 Gb/s Ethernet<br />
cable. And finally, with the connection<br />
with the end node (the<br />
TV, game station, tablet, smart<br />
phone), we’re again at something<br />
like 1 Gb/s, although this could<br />
even be 7 Gb/s if we use IEEE<br />
802.11d (WiGig).<br />
Something is wrong with this.<br />
Where’s the hierarchy? The high<br />
speed in the home is not served<br />
by the access to the home. We<br />
have freeways inside the house,<br />
but only a small street provides<br />
access to the house. And even<br />
inside the house, there is no real<br />
hierarchy. Take a look at representation<br />
1!<br />
WiGig Doesn’t Help<br />
in this Scenario<br />
It’s no surprise, then, that WiGig<br />
(IEEE 802.11ad) hasn’t really<br />
taken off yet. Why build a higher<br />
multi Gb/s highway in your<br />
room, if it connects via a 1 Gb/s<br />
pipe to a 100 Mb/s local loop,<br />
single lane road? It’s also no<br />
surprise that in this context, the<br />
expectations for the tens of Gb/s<br />
(IEEE 802.11ay) should not be<br />
too high. Higher data rates to the<br />
end nodes are great, but if the<br />
infrastructure does not support<br />
it, then what’s the point?<br />
So, the fact that the step from<br />
IEEE 802.11ac to IEEE 802.11ax<br />
is a very moderate step in terms<br />
of data rate, and a step more<br />
focused on higher capacity in the<br />
home (multiple users at the same<br />
time) makes a lot of sense. But<br />
the real hurdle is getting more<br />
data to (and from) the home.<br />
Streaming and<br />
Bursting Affect Data<br />
Rates<br />
To complicate matters further,<br />
there are effects to consider from<br />
streaming and bursting. There is<br />
another factor also, that makes<br />
this all even more convoluted.<br />
There is a difference between<br />
streaming and bursting. To<br />
stream a movie, you typically<br />
need a lot of continuing bandwidth<br />
for quite some time, say<br />
a continuous 20 Mb/s for high<br />
quality. That sounds quite doable<br />
with a 100 Mb/s pipe to your<br />
home. However, this 100 Mb/s<br />
has a somewhat statistical character.<br />
If everyone on the street<br />
is watching a movie, then the<br />
100 Mb/s to your house quickly<br />
drops to significantly lower rates.<br />
Streaming a movie on a Saturday<br />
evening can be a challenging<br />
experience, as you are not<br />
the only one on the street (or in<br />
your small cell). It is no different<br />
than everyone in the house<br />
taking a shower at the same time,<br />
causing the pressure of the water<br />
system to drop.<br />
Burst is another statistical effect.<br />
You can compare it to someone<br />
opening all the taps in the home<br />
to get as much water flowing<br />
as possible. If someone tries<br />
to download a movie as fast as<br />
possible (to watch it later, for<br />
example), it causes a real burst of<br />
data consumption as the system<br />
tries to get as close as possible<br />
to the 100 Mb/s to one house,<br />
instantaneously. For a short time,<br />
this should be no problem. But<br />
of course, it is not sustainable,<br />
as the rest of the neighborhood<br />
would degrade quickly. From a<br />
Protocol Year Frequency (GHz) Number of<br />
Channels*<br />
Max. Data Rate<br />
(Mb/s)<br />
Max. Channel Width<br />
(MHz)<br />
802.11ad 2016 60 3/4 7,000 2,160<br />
802.11ay 2020 60 3/4 44,000 2,160<br />
* USA/Canada: 3, Europe: 4<br />
Table 2<br />
hf-praxis 3/<strong>2018</strong> 73
RF & Wireless<br />
Currently fiber to the home<br />
(FTTH) is advertised at 1 Gb/s<br />
for DOCSIS 3.0. The nextgeneration<br />
DOCSIS 3.1 FD<br />
(full duplex) promises 10 Gb/s<br />
(in 2020?), so – we are getting<br />
up there, but there are no plans<br />
yet beyond this. Also, for distributed<br />
Wi-Fi in the home the<br />
plans with IEEE 802.11ax are<br />
not reaching beyond the 4 Gb/s<br />
for in-building distribution – but<br />
as can be found in many installations<br />
in the home or in an office:<br />
10-100 Gb/s Ethernet may come<br />
to the rescue if needed.<br />
Representation 2: Practical solution (1 Gb/s – 500 Mb/s – 100 Mb/s)<br />
statistical perspective, the chance<br />
that everyone on the street would<br />
try to download a movie at the<br />
same time is probably not that<br />
high, but the fact that bursts have<br />
an effect on the available bandwidth<br />
is clear.<br />
What Needs to<br />
Happen?<br />
With all this in mind, let’s circle<br />
back to the problem of the<br />
disrupted hierarchy. What needs<br />
to be done to restore balance?<br />
Because until this problem is<br />
solved, it will be very hard to<br />
justify advancements on in-home<br />
data rates. So, let give this a closer<br />
look, because now the usage<br />
pattern in the home becomes<br />
relevant: how many people are<br />
living in the home, how many<br />
rooms (floors) does your home<br />
have, how many devices are used<br />
simultaneously per user, etc.<br />
Let’s take an example of a family<br />
of four. Internet radio is playing<br />
in one room, mom is having a<br />
video conference in another<br />
room, dad is downloading a large<br />
report on his computer, the son<br />
is playing a video game and the<br />
daughter is watching YouTube<br />
on her phone while a movie<br />
streams on the TV. This family<br />
would be very happy with 1 Gb/s<br />
to the home, a 500 Mb/s distribution<br />
system in the home, and<br />
100 Mb/s speed access from the<br />
end device to the access point,<br />
as shown in representation 2.<br />
As we’ve discussed, it’s getting<br />
access to the home with 1 Gb/s<br />
that is the current challenge.<br />
Although the first rollout of<br />
10 Gb/s DOCSIS 3.1 has started,<br />
most people are still working<br />
with 100 Mb/s or less. This<br />
means that at this moment there<br />
is clearly overcapacity with all<br />
the infrastructure inside the building<br />
and the end nodes raw data<br />
rates today exceeding 1 Gb/s.<br />
Approaching this<br />
from the Other Side<br />
We can also ask the reverse question:<br />
when does 7 Gb/s with<br />
802.11ad in the phone or in a<br />
tablet start making sense? Well<br />
probably if the in-home infrastructure<br />
can handle 15-20 Gb/s<br />
and the access to the home is<br />
30-50 Gb/s. Well… that probably<br />
is going to take a while, unfortunately…<br />
Representation 3<br />
illustrate the question of future.<br />
Representation 3: The Future? (30 Gb/s – 15 Gb/s – 7 Gb/s)<br />
So, What Can We<br />
Realistically Expect?<br />
In the near future, we probably<br />
have to settle with end nodes<br />
using 1 Gb/s IEEE 802.11ac,<br />
the home infrastructure will use<br />
4 Gb/s IEEE 802.11ax, and probably<br />
with something like DOC-<br />
SIS 3.1 FD at 10 Gb/s. This will<br />
give a balanced picture that can<br />
be the next stabilizing point for<br />
the industry for Internet access<br />
at home and in buildings. In<br />
this scenario (representation 4),<br />
all the resources are effectively<br />
balanced and put in a proper<br />
hierarchy.<br />
Cloud Versus Edge<br />
Interestingly, there is another<br />
solution for the broken hierarchy.<br />
But it would not be a simple one.<br />
74 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
RF & Wireless<br />
Representation 4: The practical next step? (10 Gb/s – 4 Gb/s – 1 Gb/s)<br />
The concept of the solution goes<br />
something like this. Instead of<br />
doing everything “in the cloud,”<br />
this is about building a layer in<br />
between the cloud and the enduser.<br />
This layer, sometimes referred<br />
to as “edge computing”, is<br />
essentially a smart solution to<br />
pre-distribute information from<br />
the cloud to a local “super” edgerouter<br />
with an integrated server.<br />
Let’s look at an example. Someone<br />
interested in the news has<br />
a subscription that downloads<br />
all the news articles and video<br />
clips at 6 AM to her local router/server.<br />
She can browse<br />
during breakfast at 8 AM, going<br />
through the news and watching<br />
clips at incredibly high speeds<br />
and without delays. The bottleneck<br />
of getting information from<br />
the Internet has been removed.<br />
The router/server has become a<br />
traditional mailbox, in essence,<br />
and the news is kept up-to-date<br />
in her mailbox (router/server)<br />
all during the day.<br />
From the other direction, “edge<br />
computing” is also helpful.<br />
Instead of sending a complete<br />
voice command, chat or conversation<br />
to the cloud for processing,<br />
the processing already<br />
takes place in the router, reducing<br />
the amount of data to be<br />
transmitted.<br />
It is clear that such an architecture<br />
overhaul would be a tremendous<br />
undertaking, but it may<br />
nevertheless be a cheaper solution<br />
than rewiring all the exits<br />
from the high-speed Internet<br />
freeway. Certainly cheaper for<br />
the network providers, because<br />
in this situation the consumer<br />
will pick up the tab – either by<br />
paying for the more sophisticated<br />
edge-router and/or paying<br />
for the subscription for “edge<br />
routing” services.<br />
What Does this all<br />
Mean?<br />
There are several interesting<br />
consequences and conclusions<br />
to be drawn:<br />
1. IEEE 802.11ax, the emerging<br />
new Wi-Fi standard, will first<br />
appear in distributed Wi-Fi<br />
systems, as this is the first place<br />
for traffic aggregation and would<br />
benefit from higher data rates<br />
the most.<br />
2. IEEE 802.11ax for end nodes<br />
will stay more of a marketing<br />
game for a while, because the<br />
infrastructure to support the<br />
higher data rates will not be<br />
there.<br />
3. It looks like for end nodes<br />
IEEE 802.11ac will be the right<br />
choice for quite some time,<br />
avoiding the .11ax complexity<br />
and relatively small benefit. Even<br />
Cees Links was the founder<br />
and CEO of GreenPeak Technologies,<br />
which is now part of<br />
Qorvo. Under his responsibility,<br />
the first wireless LANs<br />
were developed, ultimately<br />
becoming household technology<br />
integrated into PCs and<br />
notebooks. He also pioneered<br />
Author<br />
for lower performing end nodes,<br />
802.11n will be a good solution<br />
for a while.<br />
4. We need a successor for IEEE<br />
802.11ax for increasing the<br />
bandwidth of the indoor distributed<br />
Wi-Fi infrastructure.<br />
15-25 Gb/s would be a good target.<br />
The goal should be to make<br />
60 GHz IEEE 802.11ad relevant;<br />
maybe by defining that role for<br />
IEEE 802.11ay.<br />
5. The near future for IEEE<br />
802.11ad and 802.11ay still<br />
looks quite bleak. Longer term,<br />
if the infrastructure is in place,<br />
then these standards will become<br />
relevant.<br />
6. The DOCSIS 3.1 FD local<br />
loop coming to our homes providing<br />
higher speed access will<br />
make tremendous improvements<br />
to what at this moment is the real<br />
bottleneck.<br />
7. Finally, there are opportunities<br />
to solve the problem in<br />
a smarter way than brute force<br />
raw data rates.<br />
An edge router functionality between<br />
the cloud and the end nodes<br />
can take away the pressure from<br />
the on-ramps and off-ramps of<br />
the Internet highway.<br />
The best for WiFi is yet to come,<br />
but it is important to look at the<br />
broader context to understand<br />
the relevance and the timing of<br />
all its new varieties. ◄<br />
the development of access<br />
points, home networking routers,<br />
and hotspot base stations.<br />
He was involved in the establishment<br />
of the IEEE 802.11<br />
standardization committee and<br />
the WiFi Alliance. He was also<br />
instrumental in establishing<br />
the IEEE 802.15 standardization<br />
committee to become<br />
the basis for the Zigbee sense<br />
and control networking. Since<br />
GreenPeak was acquired by<br />
Qorvo, Cees has become the<br />
General Manager of the Wireless<br />
Connectivity Business<br />
Unit in Qorvo. He was recently<br />
recognized as WiFi pioneer<br />
with the Golden Mousetrap<br />
Lifetime Achievement award.<br />
hf-praxis 3/<strong>2018</strong> 75
Fachbücher für die Praxis<br />
Praxiseinstieg in die<br />
Spektrumanalyse<br />
Joachim Müller, ca. 200 Seiten,<br />
über 200, überwiegend farbige Abbildungen,<br />
Diagramme, Plots,<br />
Format 21 x 28 cm, Art.-Nr.: 118106,<br />
38,- €<br />
Das Buch vermittelt auf verständliche Weise den<br />
Praxiseinstieg in die Spektrumanalyse. Es richtet sich an<br />
alle, die sich tiefere Kenntnisse über die Spektrumanalyse<br />
aneigen wollen, sei es beruflich (z.B. Techniker, in der<br />
Ausbildung von Berufen der Kommunikationstechnologie)<br />
oder als ambitionierter Amateur. Viele Anleitungen für<br />
praktische Versuche erleichtern das Selbststudium.<br />
Es werden keine höheren Mathematik-Kenntnisse<br />
benötigt, der Schwerpunkt liegt auf der Praxis, wobei die<br />
unzähligen farbigen Grafiken zum leichteren Verständnis<br />
beitragen. Jedem Messpraxiskapitel ist ein Abschnitt<br />
„Hintergrundwissen“ zum jeweiligen Thema vorangestellt.<br />
Aus dem Inhalt:<br />
Hintergründe zur Spektrumanalyse: Zeit- und Frequenzbereich,<br />
Fourier, Kurvenformen<br />
• Spektrumanalyzer im klassischen Überlagerungsprinzip:<br />
Blockschaltbilder, Basiskonzept und Erweiterung, Frontend,<br />
ZF-Verarbeitung, Auflösefilter, Detektoren<br />
• Die Schlüsselmerkmale des Überlagerungsprinzips<br />
• Die Problemzonen des Analyzers: Rauschen, Kompression,<br />
Übersteuerung, Dynamik, Korrekturfaktoren<br />
• Moderne Analyzer-Konzepte: Neue Möglichkeiten durch FFT,<br />
Konzepte, Abtastung, Fensterung - Oszilloskope mit FFT<br />
• Messpraxis Amplitudenspektrum: Messen von niedrigen<br />
und hohen Pegel, Kanalleistung, Frequenzzähler, Messung<br />
in 75-Ohm-Systemen<br />
• Messpraxis Rauschen: Hintergrundwissen Rauschen,<br />
Rauschmaß, Rauschfaktor, Y-Methode, ENR und Präzisionsrauschquelle,<br />
Twice-Power-Methode, nützliche<br />
Softwaretools<br />
• Messpraxis Einseitenband-Phasenrauschen: Hintergrundwissen<br />
Seitenbandrauschen, S/N Verhältnis, Messgrenzen,<br />
Offset, Problem SBN des Analyzers<br />
• Messpraxis Verzerrungen und Intermodulation: Hintergrundwissen<br />
Verzerrungen und Intermodulation, 1-dB-<br />
Kompression, Harmonische, Intermodulationsprodukte,<br />
Interceptpunkte, Zweiton-Verfahren, Rückwirkungsfreies<br />
Zusammenschalten von Generatoren<br />
• Messpraxis Modulation: Hintergrundwissen Modulation,<br />
AM- und FM-Modulation, Seitenbänder, Impulsmodulation,<br />
Pulsdesensitation, Nullstellen<br />
• Messpraxis mit dem Tracking-Generator: Hintergrundwissen<br />
Tracking-Generator, Blockschaltbild, Dämpfungsverlauf,<br />
Verstärkungsmessung (Magnitude S21), Filtermessung,<br />
Reflexionsmessbrücke, Antennenresonanzen, Rückflussdämpfung<br />
(Magnitude S11)<br />
• Der Spektrumanalyzer im Umfeld der EMV-Messung: Fakten<br />
zum Einsatz des Spektrumanalyzer für EMV-Messungen,<br />
Anforderungen aufgrund der Normung (CISPR), spezielle<br />
EMV-Detektoren (Q-Peak), Zukünftige Verkürzung der<br />
Messzeit durch FFT-Konzepte, sicherer Umgang mit der<br />
Netznachbildung<br />
• Panorama-Monitor: Unterschied zwischen Analyzer und<br />
Panorama-Monitor, Blockschaltbild, moderne Konzepte<br />
• Anhang: Formelsammlung, Diagramme und Tabellen für<br />
die tägliche Messpraxis
Dezibel-Praxis<br />
Richtig rechnen mit dB, dBm, dBµ, dBi, dBc und dBHz<br />
Frank Sichla, 17,5 x 25,5 cm, 94 S., 82 Abb., zahlreiche<br />
Tabellen und Diagramme;120 Aufgaben zur Selbstkontrolle, mit<br />
Lösungen.<br />
ISBN 978-88976-056-2, 2007, 12,80 €<br />
Art.-Nr.:118064<br />
Das Dezibel ist in der Nachrichtentechnik zwar fest<br />
etabliert, erscheint aber oft noch geheimnisvoll. Will<br />
man genauer wissen, was dahinter steckt, kann man<br />
zu mathematiklastigen und trockenen Lehrbüchern<br />
greifen. Darin stehen viele Dinge, die man in der Funkpraxis<br />
gar nicht braucht und die eher verwirren. Andererseits<br />
vermisst man gerade die „Spezialitäten“,<br />
denen man schon immer auf den Grund gehen wollte.<br />
Der Autor dieses Buches hat dieses Dilemma<br />
erkannt und bietet daher hier eine frische, leicht<br />
verständliche und mit 120 Aufgaben und Lösungen<br />
überaus praxisgerechte Präsentation des Verhältnismaßes<br />
„dB“ mit all seinen Facetten.<br />
Aus dem Inhalt:<br />
• Umrechnen bei Spannungen und Strömen<br />
• Pegel – Spannung oder Strom verstärken und dämpfen<br />
– Spannungspegel – Rechenregeln der Dezibel-<br />
Welt –Ausgangspunkt db-Angabe – Signalgenerator,<br />
Pegelmesser und Pegelplan<br />
• Umrechnen bei Leistungen<br />
• Leistung verstärken und dämpfen – Leistungspegel –<br />
Leistung und Spannung<br />
• Dezibel-Anwendung bei Hochfrequenzleitungen<br />
• Längen- und Frequenzabhängigkeit der Dämpfung –<br />
Verhältnisse bei Fehlanpassung – Das Schirmungsmaß<br />
• Dezibel-Anwendung bei Antennen<br />
• Gewinn – Öffnungswinkel – Vor/Rück-<br />
Verhältnis – EIRP und ERP – Funkwellen-Ausbreitung<br />
– Leistungsflussdichte – Richtfaktor – Wirkfläche –<br />
Ausbreitungsdämpfung<br />
• Dezibel-Anwendung beim Rauschen von Verstärkern,<br />
Empfängern und Antennen<br />
• Rauschbandbreite – Widerstandsrauschen<br />
und elektronisches Rauschen – Rauschmaß –<br />
Rauschen von Empfängern – Antennenrauschen –<br />
Großsignalverhalten – Rauschtemperatur und<br />
Systemgüte/Gütemaß<br />
• Dezibel-Anwendung bei Oszillatoren und Sendern<br />
• Ober- und Nebenwellen – Rauschen von Oszillatoren<br />
und Sendern – dBc/Hz und CNR<br />
Unser gesamtes Buchprogramm finden Sie unter<br />
www.beam-verlag.de<br />
oder bestellen Sie über info@beam-verlag.de
RF & Wireless<br />
Importance of Mismatch Tolerance for<br />
Amplifiers Used in Susceptibility Testing<br />
Figure 1: Power delivered to the load and reflected back to the source as a function of VSWR<br />
RF amplifiers have a nominal<br />
output impedance of 50 ohms<br />
and ideally would only be used<br />
in applications where the load<br />
impedance is also 50 ohms.<br />
This ideal situation results in<br />
maximum power transfer from<br />
the amplifier to the load. 100%<br />
of the power is absorbed in the<br />
load with 0% power reflected<br />
back to the amplifier. Unfortunately,<br />
broadband RF amplifiers<br />
are used in “real life” applications<br />
that are characterized by<br />
load impedances other than 50<br />
ohms. In fact, encountering a<br />
pure 50 ohms load is indeed<br />
rare. Not only is load mismatch<br />
common in most applications,<br />
but since load impedance and<br />
to a lesser extent amplifier output<br />
impedance vary with frequency,<br />
the extent of mismatch<br />
will also vary widely over the<br />
test frequency range. Susceptibly<br />
testing is just one such<br />
Application Note 27A<br />
By: Pat Malloy,<br />
Sr. Applications Engineer<br />
& Jason Smith, Supervisor<br />
Applications Engineering<br />
AR RF/Microwave<br />
Instrumentation<br />
www.arworld.us<br />
application where load mismatch<br />
can be extreme. This application<br />
note will focus on the often overlooked<br />
issue of mismatch in RF<br />
systems, the harmful effects of<br />
even a modest amount of mismatch<br />
and finally, how proper<br />
selection of the system amplifier<br />
can mitigate the ill effects of<br />
mismatch. Functioning as a key<br />
element in an EMC susceptibility<br />
system, the RF amplifier must be<br />
capable of dealing with extreme<br />
mismatches without compromising<br />
performance or reliability.<br />
Mismatch<br />
The condition whereby the output<br />
impedance of the RF source<br />
differs from that of the load is<br />
said to be a “mismatch”. The<br />
extent of mismatch can be characterized<br />
in terms of Voltage<br />
Standing Wave Ratio VSWR<br />
(see Annex A for VSWR formulas).<br />
In its simplest form, VSWR<br />
is seen as the ratio of the source<br />
output impedance (amplifier output)<br />
to the load impedance at a<br />
given frequency. For our purposes<br />
we will assume a nominal<br />
amplifier output impedance of<br />
50 ohms. If the amplifier is driving<br />
an ideal load impedance<br />
of 50 ohms, the VSWR is 1:1<br />
and there is no mismatch. This<br />
ideal condition results in maximum<br />
power transfer and zero<br />
power reflection. Real life applications<br />
are rarely characterized<br />
by 50 ohms loads and the resultant<br />
VSWR is greater than 1:1.<br />
In this typical situation, power<br />
is reflected from the load back<br />
into the source, or amplifier.<br />
The amplifier must be designed<br />
to routinely sink this reflected<br />
power without adversely affecting<br />
performance or reliability.<br />
Example: Let’s look at a typical<br />
situation where an amplifier<br />
with a 50 ohms output is<br />
driving a fairly decent antenna<br />
with a VSWR of 2:1. It can be<br />
seen from the formulas in Annex<br />
A that for this VSWR, the load<br />
could either be 100 or 25 ohms.<br />
From the VSWR equations,<br />
11% of the forward power will<br />
be reflected while only 89%<br />
will be absorbed in the load.<br />
The table and graph in Figure 1<br />
illustrates the adverse effects of<br />
mismatch on the power available<br />
at the load.<br />
The obvious solution to avoid<br />
mismatch issues would be to<br />
utilize broad band matching<br />
networks to insure the output<br />
impedance of the amplifier is<br />
identical to the load. This might<br />
be theoretically possible, but in<br />
reality the output of the amplifier<br />
as well as the load impedance<br />
varies as a function of frequency.<br />
Furthermore, while we<br />
will restrict ourselves to discussing<br />
resistive loads in this application<br />
note for simplicity, actual<br />
loads are complex impedances<br />
consisting of resistive and reactive<br />
elements. While impedance<br />
transformers can be designed for<br />
specific impedances and narrow<br />
frequency ranges, a universal<br />
matching network covering the<br />
broad frequency ranges offered<br />
by modern amplifiers is virtually<br />
impossible to design. Even if it<br />
were available, it most likely<br />
would introduce an unacceptable<br />
level of insertion loss. Impedance<br />
transformers can be designed<br />
and are available for narrow<br />
frequency ranges as found<br />
in the 800A3 amplifier.<br />
Consider the effects<br />
of mismatch in an<br />
actual application:<br />
EMC susceptibility<br />
testing<br />
Susceptibility testing covers<br />
extreme frequency ranges and<br />
uses broadband loads such as<br />
Bulk Current Injection (BCI)<br />
probes, transmission lines, biconical,<br />
log periodic, and horn<br />
antennas. While designers strive<br />
to hold the impedance of all<br />
these RF devices to 50 ohms, it<br />
is all but impossible. A perusal<br />
78 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
RF & Wireless<br />
Figure 2: System with 6 dB Attenuator<br />
of the salient data sheets show<br />
a typical VSWR range of 1.5:1<br />
for some log periodic antennas<br />
to a maximum of 100:1 for a<br />
biconical antenna operated at<br />
20 MHz. To complicate matters,<br />
simple devices like cables<br />
and connectors contribute to<br />
the overall system mismatch<br />
since they are not a perfect 50<br />
ohms across the broad frequency<br />
range required for susceptibility<br />
testing. A short or open, however<br />
brief, constitutes an infinite<br />
VSWR and 100% of the power is<br />
reflected back to the amplifier. It<br />
is essential that the RF amplifier<br />
be capable of absorbing reflected<br />
power from extreme mismatches<br />
encountered in normal EMC test<br />
applications. The amplifier must<br />
not only be capable of providing<br />
the necessary power, but it must<br />
be rugged and reliable.<br />
System Durability<br />
Figure 1 demonstrates the exponential<br />
rise in reflected power<br />
as a function of VSWR. Even a<br />
relatively small system VSWR<br />
of 2:1 may be cause for concern.<br />
Certainly, more typical values<br />
ranging from 2:1 to 10:1 result<br />
in sufficient reflected power to<br />
cause damage to an amplifier that<br />
has not been designed to tolerate<br />
this amount of reflected power.<br />
Amplifiers that are unable to<br />
sink large amounts of reflected<br />
power require protection. One<br />
brute force approach is to simply<br />
attach an attenuator at the output<br />
of the amplifier. This technique<br />
is described in IEC 61000-4-6<br />
where an optional 6 dB pad<br />
is inserted between the amplifier<br />
and the load (Figure 2). By<br />
doing so, the poor load VSWR<br />
is improved and the resulting<br />
reflected power is reduced. Not<br />
only is there less reflected power,<br />
but any reflected power is reduced<br />
by 6 dB by the attenuator,<br />
further protecting the amplifier.<br />
While initially this approach<br />
sounds plausible, the downside<br />
is that the forward power into<br />
the load is also attenuated by<br />
6 dB. In this example, the original<br />
amplifier would have to<br />
be replaced by one 4 times the<br />
size. Fortunately, rugged amplifiers<br />
have been designed with<br />
this application in mind and can<br />
withstand this severe amount of<br />
reflected power.<br />
A large assortment of RF amplifiers<br />
are available which address<br />
a variety of testing needs across<br />
a vast array of applications. With<br />
so many choices, the challenge is<br />
to select the correct amplifier to<br />
accommodate unique application<br />
specific requirements. For example,<br />
while a small, light weight<br />
inexpensive amplifier may seem<br />
appropriate, when the characteristics<br />
of the application are<br />
considered, it may prove totally<br />
inadequate. To preclude such<br />
errors, an intimate knowledge<br />
of amplifier specs and system<br />
requirements is required. Let’s<br />
start by reviewing the salient<br />
characteristics of the two major<br />
types of RF amplifiers used for<br />
susceptibility testing: Class A<br />
and Class AB.<br />
Class A and Class AB<br />
Amplifiers<br />
While the Table 1 highlights<br />
some of the basic differences<br />
Characteristic Class A Amplifier Class AB Amplifier<br />
Output distortion Low distortion, highest Linearity Higher distortion, poor Linearity<br />
Bias Scheme Output current flows for 360<br />
degrees of the input signal<br />
Output current fall somewhere<br />
between 360 and 180 degrees of<br />
the input<br />
AC power to RF power efficiency Less Efficient More Efficient<br />
Construction<br />
More components required to<br />
share the load<br />
Less components required to<br />
share the load<br />
Size/Weight Larger/Heavier Smaller/Lighter<br />
Table 1: Class A vs. Class AB Amplifier Comparison<br />
Figure 3: Manufacturer’s data for Class AB “foldback”<br />
between these amplifier types,<br />
the major characteristic that sets<br />
them apart is their ability to deal<br />
with reflected power resulting<br />
from mismatch.<br />
Since class AB amplifiers are<br />
inherently unable to absorb<br />
reflected power, let’s consider<br />
their use first. One of the following<br />
protection techniques<br />
must be used to protect the output<br />
stages from reflected power:<br />
1. Continuously monitor the<br />
internal temperature of the<br />
amplifier. When the temperature<br />
exceeds a predetermined safe<br />
level, immediately shut down<br />
the amplifier.<br />
2. Directly monitor the reflected<br />
power and when a dangerous<br />
threshold is hit, shut down the<br />
amplifier.<br />
3. Monitor the reflected power<br />
and adjust the gain of the amplifier<br />
or reduce the drive level as<br />
the reflected power increases.<br />
This approach is often called<br />
“foldback” and is used to insure<br />
that the reflected power never<br />
exceeds the maximum allowable<br />
level.<br />
hf-praxis 3/<strong>2018</strong> 79
RF & Wireless<br />
Figure 4: Minimum Available Power<br />
The first and second approaches<br />
are best described as “brute<br />
force” efforts since they will<br />
shut down the test each time<br />
an inevitable mismatch occurs.<br />
Not only is the test terminated,<br />
there is no apparent means to<br />
proceed. Since a “real life” load<br />
can not be swapped out with one<br />
approaching an ideal 50 ohms,<br />
and broadband impedance matching<br />
is out of the question, the<br />
only practical recourse would<br />
be to add a 6 dB attenuator. The<br />
load VSWR is reduced and the<br />
reflected power is attenuated<br />
by the 6 dB pad. Unfortunately,<br />
as noted previously, this “fix”<br />
requires that the amplifier be<br />
resized to 4X the original size,<br />
which is a hefty penalty to pay.<br />
the output power reflected, the<br />
forward power has dropped to<br />
89 watts.<br />
Considering a minimal increase<br />
in VSWR to a value of 3:1<br />
and with only 25% of the output<br />
power reflected back, the<br />
Class AB amplifier has cut back<br />
its forward power to a meager<br />
50 watts. This is clearly not the<br />
kind of performance needed in a<br />
susceptibility test system which<br />
must maintain prescribed field<br />
levels in spite of VSWR variations.<br />
Any of the above three scenarios<br />
will protect the amplifier<br />
to some extent. However, there<br />
are situations where the amplifier<br />
is unable to react quickly<br />
enough or the reflection is of<br />
such a magnitude that complete<br />
protection is impossible.<br />
In these situations the amplifier<br />
is weakened or damaged.<br />
An extreme case occurs when<br />
a defective cable or load shorts<br />
or opens resulting in an infinite<br />
VSWR. As a result, 100% of<br />
the forward power is reflected<br />
back into the output stages of<br />
the amplifier. This occurrence<br />
is not as rare as one may think.<br />
The simple mistake of not thoroughly<br />
checking the integrity<br />
of all RF cables and connectors<br />
before running a test can cause<br />
such a catastrophic result.<br />
For EMC susceptibility testing,<br />
it can be seen that the size,<br />
weight, and efficiency advantages<br />
of Class AB amplifiers are<br />
irrelavalent if they are unable to<br />
handle reflected power. If class<br />
AB amplifiers can’t do the job,<br />
what about class A amplifiers?<br />
In Class A operation, the active<br />
devices are biased to insure<br />
that output current flows for<br />
360 degrees of input signal. As<br />
noted above, this biasing technique<br />
results in excellent linearity<br />
and low distortion. An<br />
additional characteristic is that<br />
a properly designed Class A<br />
amplifier dissipates maximum<br />
power in its quiescent state and<br />
must be built to handle a great<br />
deal of power dissipation. Contrasted<br />
to a Class AB amplifier,<br />
the Class A design necessarily<br />
requires the use of larger active<br />
devices, and quite often, a larger<br />
number of devices to share the<br />
heat dissipation. Furthermore,<br />
additional attention is paid to<br />
heat sinking, cooling considerations,<br />
and rugged component<br />
Of the three approaches, the<br />
“foldback” sheme is most common.<br />
Figure 3 shows a typical<br />
Class AB output power vs. load<br />
VSWR curve taken from manufacturers<br />
published literature.<br />
This curve shows an alarming<br />
inability of the RF devices to<br />
sink even a minimal amount of<br />
reflected power. The amplifier<br />
must implement a „foldback“ of<br />
the available RF output power<br />
in an effort to protect its output<br />
stages. Specifically, the curve<br />
clearly shows that a 100 watt<br />
amplifier could not even sustain<br />
100 watts into a modest typical<br />
antenna VSWR of 2.0:1. It reduces<br />
its output power to 89 watts.<br />
Thus, with as little as 11% of<br />
Annex A: VSWR Calculations<br />
80 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
RF & Wireless<br />
selection. When an input signal<br />
is applied and RF power is dissipated<br />
into a load, the RF devices<br />
actually run cooler. Since they<br />
are thus operating below their<br />
normal operating temperature,<br />
power reflections resulting from<br />
operating into high levels of<br />
VSWR are not a problem.<br />
While Class A amplifiers are<br />
clearly superior to Class AB<br />
amplifiers for immunity testing,<br />
as it turns out, not all Class A<br />
amplifiers are made alike. Some<br />
Class A amplifiers are not designed<br />
to handle extreme mismatches<br />
and may fail instantly or<br />
may weaken over time with everyday<br />
use. In some cases, Class<br />
A amplifiers must institute the<br />
same protection features found<br />
on a Class AB amplifier. While<br />
all Class A amplifiers generally<br />
tolerate reflected power better<br />
than Class AB amplifiers, some<br />
can be damaged by the severe<br />
reflected power that occurs when<br />
the occasional short or open is<br />
encountered while conducting an<br />
EMC test. Unfortunately, this is<br />
not all that uncommon in busy<br />
EMC test facilities, especially<br />
when tests are running behind<br />
schedule and the pressure is on.<br />
AR RF/Microwave<br />
Instrumentation’s<br />
Approach<br />
AR has taken a ruggedized<br />
approach to the design and<br />
implementation of amplifiers.<br />
From the very first amplifier<br />
developed to the extensive line<br />
of amplifiers offered today, we<br />
have understood the extent of<br />
mismatch encountered by our<br />
customers and are devoted to<br />
delivering the maximum output<br />
power into any load, regardless<br />
of mismatch, without compromising<br />
the integrity of the amplifier.<br />
A statement of this commitment<br />
is found on our data<br />
sheets: ”Will operate without<br />
damage or oscillation with any<br />
magnitude and phase of source<br />
and load impedance.”<br />
A summary of mismatch performance<br />
for typical Class A<br />
and AB amplifiers is shown in<br />
Figure 4. The 100 watt curve is<br />
representative of most amplifiers<br />
below 500 watts. It is<br />
clearly seen that the amplifier<br />
delivers a Minimum Available<br />
Power (MAP) of 100 watts<br />
irrespective of the load VSWR,<br />
including opens and shorts. As<br />
output power increases it becomes<br />
increasingly difficult to<br />
absorb 100% of the reflected<br />
power uniformly. Hot spots at<br />
these elevated power levels can<br />
cause damage or al least affect<br />
reliability. Nevertheless, AR<br />
high power amplifiers continue<br />
to offer 100% mismatch tolerance<br />
up to a load VSWR of<br />
6:1. Once this level is reached,<br />
the output power is limited to<br />
50% of rated power. For example,<br />
a 1000 watt amplifier will<br />
provide a MAP of 1000 watts up<br />
to a load VSWR of 6:1. At this<br />
point approximately 500 watts<br />
is reflected. From this point on,<br />
as load VSWR increases the output<br />
power is gradually reduced<br />
until it reaches 500 watts for an<br />
infinite load VSWR. Figure 4<br />
clearly shows the advantage of<br />
this implementation when compared<br />
to the conventional “foldback”<br />
scheme used by typical<br />
Class AB amplifiers. In practice,<br />
the AR conservative VSWR<br />
compromise of 6:1 works well<br />
in that load VSWR is often held<br />
to this value or better. If it strays<br />
beyond, rest assured your AR<br />
amplifier has sensed the increase<br />
and has implemented sufficient<br />
limiting to protect the amplifier<br />
from any damage. See Annex B<br />
for a detailed case study of how<br />
Class A and Class AB amplifiers<br />
deal with mismatch.<br />
Of course adding these advanced<br />
features to our amplifiers<br />
does affect the size, considering<br />
the fact that additional oversized<br />
active components as well as<br />
additional heat sinks and cooling<br />
schemes are required. There is<br />
also some impact on the initial<br />
cost. Nevertheless, we feel that in<br />
the final analysis, the need to deliver<br />
the best, most rugged and reliable<br />
amplifier is of utmost importance.<br />
Our customers must have<br />
confidence that our products perform<br />
to spec when they are needed<br />
and maintain output power<br />
irrespective of mismatch. This<br />
is an absolute requirement! ◄<br />
In the above example, the Class A amplifier is able to provide<br />
full rated output to the load. Since 110 watts is reflected back<br />
into the output part, 890 watts is actually dissipated in the<br />
load. The Class AB amplifier has already employed foldback<br />
protection therefore limiting its output power to approximately<br />
930 watts. Since 11% of the forward power is reflected<br />
back to the amplifier, only 828 watts is dissipated in the load.<br />
In the above example, the Class A amplifier is able to provide<br />
full rated output to the load. Since 250 watts is reflected back<br />
into the output part, 750 watts is actually dissipated in the<br />
load. The Class AB amplifier has already employed foldback<br />
protection therefore limiting its output power to approximately<br />
500 watts. Since 25% of the forward power is reflected<br />
back to the amplifier, only 375 watts is dissipated in the load.<br />
In the above example, the Class A amplifier is able to provide<br />
full rated output to the load. Since 500 watts is reflected<br />
back into the output part, 500 watts is actually dissipated in<br />
the load. The Class AB amplifier must employ even more<br />
foldback protection thus limiting its output power to less than<br />
100 watts. Since 50% of the forward power is reflected back<br />
to the amplifier, less than 50 watts is dissipated in the load.<br />
*Also representative of less capable Class A amplifiers.<br />
Annex B: AR Class A Amplifier vs. Typical Class AB Amplifier<br />
Power Absorbed by the Load<br />
hf-praxis 3/<strong>2018</strong> 81
RF & Wireless<br />
Skyworks Launches Breakthrough Sky5<br />
Platform<br />
Graphic: Business Wire<br />
5G is the term used to describe the next<br />
generation of mobile communications<br />
beyond today’s 4G LTE standard. It embraces<br />
a revolutionary paradigm shift in wireless<br />
networking and will support groundbreaking<br />
throughput speeds (up to 100x<br />
faster than 4G), low latency and scalability<br />
for future usage cases that require<br />
extreme bandwidth including autonomous<br />
vehicles, augmented reality and the billions<br />
of machine-to-machine and IoT connections.<br />
To put this in perspective, according<br />
to Intel, by 2020 a single autonomous car<br />
is expected to consume 4,000 gigabytes<br />
of data per day in real-time diagnostics,<br />
positioning and vehicle to vehicle communications<br />
– that’s equivalent to the<br />
daily data consumed by more than 2,000<br />
smartphone users in 2017. Downloading<br />
a full-length HD movie in 3G took one day,<br />
in 4G, the same file took minutes. On a<br />
What is 5G?<br />
Skyworks Solutions, Inc. introduced Sky5,<br />
its suite of solutions that will support 5G<br />
wireless communications and enable a multitude<br />
of new and previously unimagined<br />
applications across mobile and Internet of<br />
Things (IoT) ecosystems. With decades of<br />
experience in developing innovative connectivity<br />
platforms for each previous generation<br />
of wireless standards, Skyworks is leveraging<br />
its vast technology portfolio, systems<br />
expertise, leadership scale and strong customer<br />
relationships to accelerate the deployment<br />
of 5G. More specifically, Skyworks’<br />
Sky5 solutions encompass its highly innovative<br />
transmit and receive systems targeting<br />
the world’s most demanding wireless<br />
end markets.<br />
“Today Skyworks introduces our breakthrough<br />
Sky5 platform, enabling the nextgeneration<br />
of wireless communications,”<br />
said Liam K. Griffin, president and chief<br />
executive officer of Skyworks. “5G is a<br />
macro-economic game changer that will<br />
revolutionize the global communication<br />
landscape with significantly more powerful<br />
and complex connectivity engines. As a<br />
leader in unwiring the planet, Skyworks is<br />
well-positioned to capitalize on the demand<br />
for robust and dramatically increased data<br />
transmission speeds with near zero latency<br />
key features that are mission critical in<br />
powering new usage cases from autonomous<br />
vehicles to emerging segments in artificial<br />
intelligence, robotics and virtual reality.<br />
Our Sky5 solutions will address new 5G<br />
waveforms and spectrum, enhanced carrier<br />
aggregation, dual connectivity (4G/5G) and<br />
massive MIMO requirements while delivering<br />
unmatched levels of integration and<br />
performance, all underpinned by Skyworks’<br />
intellectual property, operational scale and<br />
financial strength.”<br />
According to a May 2017 Research and<br />
Markets report, the very first standardized<br />
deployments of the technology are expected<br />
to be commercialized as early as 2019, with<br />
the 3GPP’s standards organization initial<br />
5G specifications set to be implementationready<br />
by March <strong>2018</strong>. Between 2019 and<br />
2025, the 5G network infrastructure market<br />
is expected to aggressively grow at a compounded<br />
annual growth rate of nearly 70<br />
percent, eventually accounting for $28 billion<br />
in annual spending by the end of 2025.<br />
■ Skyworks Solutions, Inc.<br />
www.skyworksinc.com<br />
5G network, this content will be downloaded<br />
in mere seconds. 5G networks are<br />
expected to utilize a variety of spectrum<br />
bands ranging from established sub-6 GHz<br />
cellular bands to millimeter wave frequencies.<br />
The 3GPP organization is the mobile<br />
industry standards group that will submit<br />
a proposed specification to the International<br />
Telecommunications Union, or the<br />
standards body that sets the final specification.<br />
Skyworks is a key contributor to<br />
the 3GPP body on the Radio Access Network<br />
(RAN4) technical specifications. All<br />
of Skyworks’ devices and system solutions<br />
supporting 5G will be included in the Sky5<br />
family. This will include an unprecedented<br />
suite of highly flexible and customizable<br />
architectures and devices that provide<br />
breakthrough performance, footprint and<br />
power efficiency. To learn more, please go<br />
to www.skyworksinc.com/Sky5.<br />
82 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
RF & Wireless<br />
Broad Band Low PIM 10 Watt<br />
Loads<br />
MECA’s New Compact Low PIM (-170<br />
dBc typ.) 10 watt Loads with extended frequency<br />
and power handling capabilities.<br />
Feature industry leading PIM verified at<br />
1900 MHz (40 dBm) at -160 dBc min. all<br />
while handling full rated power to 85 °C.<br />
All of the terminations cover 0.38 to 6 GHz<br />
frequency bands in Type N, 4.3/10.0 & 7/16<br />
DIN interfaces. With SWRs of 1.1 typ./1.2<br />
max. (0.698...2.7 GHz) & 1.15 typ./1.25<br />
max. (0.380...0.698 & 2.7...6 GHz). All in<br />
a compact package of 5.25” x 1.25”. Made<br />
in USA and 36-month warranty!<br />
■ MECA Electronics, Inc.<br />
www.e-meca.com<br />
Broad Band Low PIM 50 Watt<br />
Loads<br />
MECA’s New Compact Low PIM (-161 dBc<br />
typ.) 50 watt Loads with extended frequency<br />
and power handling capabilities. Feature<br />
industry leading PIM verified at 1900 MHz<br />
at -155 dBc min. all while handling full rated<br />
power to 85 °C. All of the terminations cover<br />
0.38...6 GHz frequency bands available in<br />
Type N, 4.3/10.0 & 7/16 DIN interfaces.<br />
With SWRs of 1.1 typ./1.2 max. (0.698...6<br />
GHz) & 1.15 typ./1.25 max. (0.38...0.698<br />
GHz). All in a compact package of 6” x<br />
2.25”. Made in USA and 36-month warranty!<br />
■ MECA Electronics, Inc.<br />
www.e-meca.com<br />
Broad Band Low PIM 100<br />
Watt Loads<br />
MECA’s New Compact Low PIM (-161 dBc<br />
typ.) 100 watt Loads with extended frequency<br />
and power handling capabilities.<br />
Feature industry leading PIM verified at<br />
1900 MHz at -155 dBc min. all while handling<br />
full rated power to 85 °C. All of the terminations<br />
cover 0.38 to 6 GHz frequency<br />
bands available in Type N, 4.3/10.0 & 7/16<br />
DIN interfaces. With VSWRs of 1.1 typ./1.2<br />
max. (0.698...2.7 GHz) & 1.15 typ./1.25<br />
max. (0.38...0.698 & 2.7...6 GHz). All in<br />
a compact package of 8.5” x 3”. Made in<br />
USA and 36-month warranty!<br />
■ MECA Electronics, Inc.<br />
www.e-meca.com<br />
Low PIM In-Line Reactive<br />
Splitters<br />
MECA’s Low PIM (-161 dBc typ.) Reactive<br />
Splitters for DAS Applications, with<br />
rugged construction and excellent performance<br />
across all wireless bands from 0.698<br />
to 2.7 GHz make them ideal for in-building<br />
or tower top systems. Also, the inline configuration<br />
makes installations easier without<br />
additional connections with a Male input<br />
interface. Available in 2-way and 3-way, 7/16<br />
DIN configurations capable of handling up<br />
to 700 watts (max.) with an IP 67/68 weatherproof<br />
rating. Made is USA – 36 month<br />
warranty.<br />
■ MECA Electronics, Inc.<br />
www.e-meca.com<br />
RFMW and Keysight<br />
Technologies Announce<br />
Distribution Agreement<br />
RFMW, Ltd. and Keysight Technologies<br />
of Santa Rosa, California, have<br />
announced a distribution agreement<br />
effective January 2, <strong>2018</strong>. Keysight designs<br />
and manufactures high frequency,<br />
InP and GaAs MMIC devices providing<br />
broadband performance from DC to 110<br />
GHz. Product families include switches,<br />
attenuators, amplifiers, mixers, limiters,<br />
frequency doublers, detector diodes and<br />
prescalers. RFMW, Ltd. is a specialized<br />
distributor providing customers and<br />
suppliers with focused distribution of<br />
RF and microwave components as well<br />
as specialized component-engineering<br />
support. Under the agreement, RFMW<br />
is franchised worldwide for Keysight’s<br />
MMIC portfolio.<br />
Dave Savage, Business Development<br />
Manager at Keysight Technologies<br />
stated, “Keysight’s MMIC portfolio<br />
offers designers an optimized tradeoff<br />
of performance, power, size and cost.<br />
The broadband performance of our<br />
devices allows full bandwidth designs<br />
and eliminates narrow band, switched<br />
path architectures that are complex,<br />
power hungry and ultimately, expensive.<br />
RFMW’s worldwide organization of RF<br />
experienced sales people are uniquely<br />
positioned to understand the benefits<br />
Keysight brings to the market and can<br />
engage appropriate customers early in<br />
their design process to help them realize<br />
their broadband designs with the<br />
quickest time-to-market.”<br />
According to Joel Levine, President<br />
and CEO of RFMW, Ltd., “Keysight<br />
products offer some unique and technically<br />
advanced solutions for customers<br />
developing broadband product<br />
for applications such as aerospace and<br />
defense. The diversity of products can<br />
also populate many of the blocks in a<br />
transceiver front end. With current and<br />
future radio development, these devices<br />
will find homes in a wide range of applications<br />
and complement other devices<br />
in our supplier’s portfolios enabling the<br />
RFMW sales team to better support new<br />
product designs.”<br />
■ Keysight Technologies, Inc.<br />
www.keysight.com<br />
■ RFMW, Ltd.<br />
www.rfmw.com<br />
hf-praxis 3/<strong>2018</strong> 83
RF & Wireless<br />
AR RF/Microwave Instrumentation Announce Release of emcware version 3.8<br />
Emcware is a user-friendly<br />
comprehensive EMC test software<br />
package including automation<br />
routines for Radiated<br />
Immunity (RI), Conducted<br />
Immunity (CI), Radiated Emissions<br />
(RE) and Conducted<br />
Emissions (CE).<br />
Within these four test categories,<br />
there are over 500 predefined<br />
test setups already<br />
built into emcware. On top<br />
of that, emcware allows you<br />
to log, store and maintain all<br />
of the equipment in your in<br />
emcware’s dedicated equipment<br />
list. Emcware provides<br />
automated Electromagnetic<br />
Compatibility (EMC) testing<br />
and report generation for all<br />
types of users from corporate to<br />
professional test laboratories.<br />
The new version 3.8 includes<br />
improvements to CISPR RE<br />
and CE testing and report generation<br />
and is available on the<br />
AR web page www.arworld.<br />
us/ in software section. Emcware<br />
is free.<br />
■ AR Deutschland GmbH<br />
www.ar-deutschland.com<br />
New 0.7 to 18 GHz CW Dual-Band Solid-State Amplifiers<br />
AR introduced a new family of<br />
dual-band, solid-state amplifiers<br />
operating in frequency range of<br />
0.7 to 18 GHz. With two state of<br />
the art Class A CW amplifiers in<br />
a single chassis that costs less,<br />
weighs less and smaller size<br />
than two separate amplifiers,<br />
you can go all the way from 0.7<br />
to 18 GHz with the reliability of<br />
solid-state designs.<br />
Amplifier are equipped with a<br />
Digital Control Panel (DCP),<br />
which provides both local and<br />
remote control of the amplifier.<br />
The digital display on the front<br />
panel indicates control status<br />
and reports of internal amplifier<br />
status. All amplifier control<br />
functions and status indications<br />
are available remotely in GPIB/<br />
IEEE-488 format, RS-232 hardwire<br />
and fiber optic, USB, and<br />
Ethernet.<br />
Amplifiers are designed to have<br />
low spurious signals, exhibit<br />
very good linearity, and is<br />
extremely load tolerant which<br />
enables to use them in many<br />
RF applications such as: RF<br />
susceptibility testing, antenna/<br />
component testing, and communication<br />
technology testing such<br />
as CDMA, W-CDMA, TDMA,<br />
GSM, UWB, WiMAX etc.<br />
Immediately available models<br />
are:<br />
• 30/20S1G18A: 30/20 Watt<br />
CW, 0.7 - 18 GHz<br />
• 60/20S1G18A: 60/20 Watt<br />
CW, 0.7 - 18 GHz<br />
• 60/40S1G18A: 60/40 Watt<br />
CW, 0.7 - 18 GHz<br />
■ AR Deutschland GmbH<br />
www.ar-deutschland.com<br />
6 to 18 GHz<br />
High-Gain Horn<br />
Antenna<br />
AR Microwave horns take<br />
microwave coverage to a new<br />
level. The broadband RF and<br />
microwave horn antennas are<br />
specially designed to compensate<br />
for the losses that typically<br />
occur in test systems as frequency<br />
increases. They exhibit<br />
increasing gain with increasing<br />
frequency, up to 50 GHz. AR<br />
microwave horn antennas can<br />
be used in shielded rooms or in<br />
free space.<br />
The new part in the AR’s microwave<br />
horn antenna family is a<br />
6 to 18 GHz High-Gain Horn<br />
Antenna ATH6G18.<br />
Model ATH6G18 is a wideband,<br />
high-gain microwave horn<br />
antenna with WRD-650 doubleridged<br />
waveguide input. It operates<br />
down to 6.0 GHz, extending<br />
the conventional WRD-650 operating<br />
band. Model ATH6G18 is<br />
capable of handling high average<br />
and peak power levels and can<br />
generate extremely high field<br />
intensities. Model ATH6G18 is a<br />
compact, rugged and lightweight<br />
brazed aluminum assembly. It<br />
easily mounts to a tripod using<br />
the integral mounting bracket.<br />
EMV<br />
Hall 3, Booth 312-315<br />
■ AR Deutschland GmbH<br />
www.ar-deutschland.com<br />
84 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
Das neue Messtechnik-Fachbuch<br />
von Joachim Müller ist da!<br />
Digitale Oszilloskope<br />
Der Weg zum professionellen Messen<br />
pe<br />
sen<br />
rnthemen des<br />
Stichworten:<br />
d aktive<br />
onzepte<br />
n, Stromzangen<br />
en und<br />
tiegszeiten<br />
nd des LF-Abgleichs<br />
en“ beim Masseanschluss<br />
es Rauschen,<br />
ungsrauschen<br />
ADC, SFDR, SINAD, ENOB<br />
uflösung,<br />
lution-Modus<br />
n, Recordlänge<br />
n, Aliase,<br />
amplingrate, ETS-Modus<br />
ktion, Waveformzyklus,<br />
rigger, Pre-Trigger, Runt,<br />
erung, Leckeffekt, RBW,<br />
ompliance, Harmonische<br />
endarstellung,<br />
amm<br />
OSI-Schicht 1 und 2,<br />
tern,<br />
chrones Sampling,<br />
N 978-3-88976-168-2<br />
Digitale Oszilloskope Joachim Müller beam-Verlag<br />
Joachim Müller<br />
Digitale Oszilloskope<br />
Der Weg zum professionellen Messen<br />
beam-Verlag<br />
Joachim Müller<br />
Format 21 x 28 cm, Broschur, 388<br />
Seiten, ISBN 978-3-88976-168-2<br />
beam-Verlag 2017, Preis 47,90 Euro<br />
Das Oszilloskop ist eines der wichtigsten<br />
Messgeräte, das in allen Teilgebieten der<br />
Elektronik und auch darüber hinaus verwendet<br />
wird, um Signalverläufe über der Zeitachse<br />
darzustellen. Das in den 1930er Jahren<br />
erfundene Gerät hat, speziell in den zurückliegenden<br />
letzten zwei Jahrzehnten, eine rasante<br />
Weiterentwicklung vom ursprünglich<br />
reinen analogen zum volldigitalisierten Konzept<br />
erfahren. Mit der Digitalisierung konnten<br />
zusätzliche Funktionen realisiert werden,<br />
was dem Oszilloskop heute den Zugang zu<br />
seither noch nicht abgedeckten Applikationen<br />
eröffnet. Das dadurch für den Anwender<br />
deutlich gewachsene Hintergrundwissen<br />
vermittelt, auf praxis bezogene Weise,<br />
das neue Werk.<br />
Das digitale Oszilloskop arbeitet unter<br />
völlig anderen Rahmenbedingungen, als<br />
das vergleichsweise einfache analoge Konzept.<br />
Durch die Analog-Digital-Wandlung<br />
entstehen Effekte, die bisher beim analogen<br />
Oszilloskop völlig unbekannt waren.<br />
Beispiele hierzu sind Aliasing oder Blindzeit.<br />
Beim Aliasing treten Geistersignale auf,<br />
die im ursprünglichen Signalverlauf nicht<br />
vorhanden sind. Durch Blindzeiten können<br />
relevante Signalereignisse unerkannt bleiben.<br />
Um diese und weitere Effekte zu beherrschen<br />
sind für den erfolgreichen Einsatz<br />
digitaler Oszilloskope entsprechende<br />
Kenntnisse ihres internen Funktionsprinzips<br />
essentiell.<br />
Der inhaltliche Schwerpunkt und die<br />
Darstellung von Praxis-Demonstrationen<br />
basieren auf einem R&S High-End-Oszilloskop,<br />
womit auch Auswirkungen in<br />
Grenzbereichen aufgezeigt werden können.<br />
Liegen beim Leser Anwendungssituationen<br />
vor, die geringeren Anforderungen<br />
entsprechen, können die vorgeschlagenen<br />
Versuchs parameter auf ein entsprechend<br />
reduziertes Maß angepasst werden. Für<br />
die Umsetzung der vorgeschlagenen Praxis-Demonstrationen<br />
reichen in der Regel<br />
das vorhandene Oszilloskop und ein Laborgenerator.<br />
Ein Blick in den Inhalt zeigt, in<br />
welcher Breite das Thema behandelt wird:<br />
• Verbindung zum Messobjekt über passive<br />
und aktive Messköpfe<br />
• Das Vertikalsystem – Frontend und Analog-Digital-Converter<br />
• Das Horizontalsystem – Sampling und<br />
Akquisition<br />
• Trigger-System<br />
• Frequenzanalyse-Funktion – FFT<br />
• Praxis-Demonstationen: Untersuchung<br />
von Taktsignalen, Demonstration Aliasing,<br />
Einfluss der Tastkopfimpedanz<br />
• Einstellungen der Dezimation, Rekonstruktion,<br />
Interpolation<br />
• Die „Sünden“ beim Masseanschluss<br />
• EMV-Messung an einem Schaltnetzteil<br />
• Messung der Kanalleistung<br />
Weitere Themen für die praktischen Anwendungs-Demos<br />
sind u.a.: Abgleich passiver<br />
Tastköpfe, Demonstration der Blindzeit,<br />
Demonstration FFT, Ratgeber Spektrumdarstellung,<br />
Dezimation, Interpolation,<br />
Samplerate, Ratgeber: Gekonnt triggern.<br />
Im Anhang des Werks findet sich eine<br />
umfassende Zusammenstellung der verwendeten<br />
Formeln und Diagramme.<br />
beam-Verlag, Dipl.-Ing. Reinhard Birchel, Krummbogen 14, 35039 Marburg<br />
info@beam-verlag.de, www.beam-verlag.de<br />
hf-praxis 3/<strong>2018</strong> 85
RF & Wireless<br />
Phase Locked<br />
Oscillators in Six<br />
Single Output<br />
Frequencies<br />
New 750 W CW,<br />
700...1300 MHz RF Transistor<br />
Control voltage range is 1 to 5 volts and the<br />
SKY12239-11 draws 14 dB at 18 GHz). These<br />
high power couplers are offered with 500<br />
to 1000 W average power handling up to<br />
18 GHz, as well as 100 W versions up to<br />
40 GHz. The standard units are optimized<br />
for two octave bandwidths and are available<br />
with a choice of coupling values (30,<br />
40 or 50 dB). RLC can utilize SC or 7/16<br />
connectors on the main line, should this be<br />
needed to meet customer designs. These<br />
units are ideal for sampling forward and<br />
reflected power with a negligible effect on<br />
the transmission line and very low intermodulation<br />
products.<br />
■ RLC Electronics, Inc.<br />
www.rlcelectronics.com<br />
86 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
RF & Wireless<br />
High-Linearity, Low-Power<br />
Demodulator<br />
Single-Layer, Ceramic<br />
Capacitors<br />
Compact Antenna Boosts<br />
GNSS Signals from<br />
Difficult Locations<br />
RFMW, Ltd. announced design and sales<br />
support for ParkerVision’s direct conversion<br />
quadrature demodulator/modulator designed<br />
for communication systems requiring<br />
excellent linearity with the lowest possible<br />
power consumption. Drawing only 23 mA<br />
from a 3 V supply, the PV5870 consumes<br />
1/5th to 1/10th the power of similar demodulators<br />
yet provides superior noise figure<br />
performance (a 6 dB improvement over the<br />
nearest competitor). As a demodulator operating<br />
from 400 to 3600 MHz, the PV5870<br />
offers excellent amplitude and phase balance<br />
and very low DC offset. Intermodulation<br />
products IM2 and IM3 can be optimized<br />
through adjustment. RF, LO and baseband<br />
interfaces are fully differential. The baseband<br />
outputs of the device can interface directly<br />
to baseband amplifiers or low-pass filters.<br />
Available from stock, it’s offered in a 4 x 4<br />
mm QFN package.<br />
■ RFMW, Ltd.<br />
www.rfmw.com<br />
100 Watt S-Band Limiter<br />
RFMW, Ltd. announced design and sales<br />
support for a surface mount, silicon, PIN<br />
diode based, limiter module from RFuW<br />
Engineering. The RFLM-202402QF-290<br />
offers both high-power CW and peak<br />
power protection in the S-Band region of<br />
2 to 4 GHz. CW power handling is 100 W<br />
and peak power handling, of 5% duty cycle<br />
pulses, is up to 1,000 watts. Flat leakage is<br />
14 dBm typical. Designed for optimal small<br />
signal insertion loss of 0.5 dB the RFLM-<br />
202402QF-290 permits extremely low receiver<br />
noise figure while simultaneously offering<br />
excellent large input signal flat leakage<br />
for effective receiver protection.<br />
■ RFMW, Ltd.<br />
www.rfmw.com<br />
Knowles brand DLI is one of the world’s<br />
oldest and most respected names in single<br />
layer, ceramic capacitor technology.<br />
With one of the largest in-house portfolios<br />
of di electric materials, custom engineered<br />
solutions are available for unique customer<br />
(specification) needs. Circuit designers and<br />
engineers turn to two of its cataloged products,<br />
Bar Cap and Gap Cap for decoupling,<br />
RF Bypassing and DC blocking applications.<br />
Bar Caps are multiple Decoupling/Blocking<br />
Capacitors configured in a single array. They<br />
are specifically designed for MMIC circuits<br />
and RF Bypassing requiring multiple capacitor<br />
applications, such as Multiple Decoupling<br />
or RF Bypassing Networks. Due to<br />
their High Q and low inductance, these multiple<br />
capacitor array devices have become<br />
an integral circuit component. Bar Caps can<br />
be integrated into an IC package to reduce<br />
bond wire lengths and leading to improved<br />
performance and simplified assembly. The<br />
result is reduced complexity and lower production<br />
costs. Operating at frequencies up<br />
to 30 GHz they are ideal for DC Blocking,<br />
RF Bypassing, Decoupling, and GaAs ICs.<br />
They are supplied with 100% gold metallization,<br />
with a Ni Barrier Layer, for wire<br />
bonding. Standard and custom package sizes<br />
are available to provide different capacitance<br />
values.<br />
Gap Caps are series configured precision<br />
Capacitors for Microwave Applications such<br />
as DC Blocking and RF Bypassing where<br />
their low insertion loss and high resonant<br />
frequencies make them ideal devices. This<br />
product‘s unique recessed metallization<br />
configuration eliminates the need for wire<br />
bonding up to 100 GHz and minimizes the<br />
potential of shorting during epoxy or solder<br />
attachment – therefore reducing performance<br />
variations. Capacitance values are<br />
available from 0.2 to 800 pF and, operating<br />
at frequencies up to 30 GHz, they are ideal<br />
for DC Blocking, RF Bypassing, Filtering,<br />
Tuning and Coupling. Customized solutions<br />
are available alongside catalog product.<br />
■ Knowles Capacitors<br />
www.knowlescapacitors.com<br />
The antenna includes the active components<br />
– LNA and filter<br />
Antenova, Ltd. launched a brand new<br />
compact, all-in-one active GNSS<br />
antenna, part number M20047-1. It<br />
adds another option to the company’s<br />
existing range of positioning antennas<br />
and modules. The M20047-1 operates<br />
in the 1559-1609 MHz bands, and offers<br />
designers a useful, space-saving option<br />
for small tracking devices.<br />
It’s key features are the active components,<br />
the built-in LNA and filter, which<br />
act to boost the signal to the GNSS processor<br />
in environments where there is a<br />
restricted view of the sky and line-ofsight<br />
to the horizon is difficult. With the<br />
LNA and filtering already built into the<br />
antenna, designers will not need to add<br />
them, and can save space on their PCB.<br />
The M20047-1 is a very low profile<br />
rigid FR4 antenna measuring 7 x 7 x<br />
1.1 mm, making it suitable for use in<br />
small tracking devices. It is suitable for<br />
tracking all kinds of moving objects,<br />
telematics and wearable sports devices.<br />
The M20047-1 antenna is named<br />
“Active Sinica” and is an alternative to<br />
Antenova’s existing “Sinica” antenna,<br />
part no SR4G008, which is marketed<br />
for accurate positioning.<br />
Antenova’s antennas are specifically<br />
designed for easy integration, however<br />
the company provides full engineering<br />
support to help customers with all<br />
aspects of antenna testing, tuning and<br />
integration.<br />
■ Antenova, Ltd.<br />
www.antenova-m2m.com<br />
hf-praxis 3/<strong>2018</strong> 87
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ZVA-183WX+ 0.1-18 28±2 27 35 3.0 1479.95<br />
ZVA-183GX+ 0.5-18 27±2 27 36 3.0 1479.95<br />
ZVA-183X+ 0.7-18 26±1 24 33 3.0 929.95<br />
ZVA-213X+ 0.8-21 26±2 24 33 3.0 1039.95<br />
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Kühlkörper with heat muss sink, das x remove vor der Modellnummer “X” from model entfernt number werden, der and Preis add erhöht $50 sich to um price. 50 $.<br />
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183G+<br />
183+<br />
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RF & Wireless/Impressum<br />
CST Studio Suite <strong>2018</strong> released<br />
Computer Simulation Technology<br />
(CST), part of Simulia,<br />
a Dassault Systèmes brand,<br />
announced the release of its flagship<br />
EM simulation software,<br />
CST Studio Suite <strong>2018</strong>. This<br />
electromagnetic (EM) simulation<br />
software is used by industry-leaders<br />
to design, analyze<br />
and optimize components and<br />
systems across the EM spectrum.<br />
The CST Complete Technology<br />
approach means that all<br />
solvers are available within a<br />
single graphical user interface,<br />
with strong links between different<br />
solvers. The <strong>2018</strong> release<br />
develops on previous success<br />
with a range of new features for<br />
simulating entire systems with<br />
hybrid methods.<br />
One key strength of CST Studio<br />
Suite is the ability to link<br />
multiple simulations with different<br />
solvers into a single workflow<br />
with System Assembly<br />
and Modeling (SAM). In <strong>2018</strong>,<br />
the improved Assembly Modeler<br />
offers users a more efficient<br />
way to combine multiple components<br />
into a system employing<br />
a 3D environment optimized for<br />
complex models. This is complemented<br />
by new features for<br />
EM/circuit co-simulation and the<br />
Hybrid Solver Task providing<br />
bidirectional solver coupling<br />
between the Time Domain and<br />
Integral Equation Solvers – a<br />
major step forward for hybrid<br />
simulation.<br />
For bio-EM simulations, the<br />
voxel poser tool, previously a<br />
separate product, is now integrated<br />
directly into the CST Studio<br />
Suite interface, offering users<br />
direct access to the voxel poser<br />
during the modeling process.<br />
Body models using the tetrahedral<br />
mesh can now move realistically<br />
to simulate breathing,<br />
which is important in the design<br />
of medical devices.<br />
Filter Designer 3D, CST’s tool<br />
for designing cross-coupled filters<br />
and calculating coupling<br />
matrices, is now connected directly<br />
to the powerful optimizers<br />
in CST Studio Suite. This means<br />
that the optimizers have access<br />
to the coupling matrix calculation,<br />
allowing faster and more<br />
intelligent filter tuning.<br />
Photonic and terahertz applications<br />
are a growing trend,<br />
and CST Studio Suite offers a<br />
new alternative interface for<br />
these areas, with direct access<br />
to optical features. It also now<br />
allows simulations to be set up<br />
using wavelength rather than frequency.<br />
CST Studio Suite <strong>2018</strong><br />
introduces the ability to calculate<br />
farfields on multilayer substrates,<br />
which is useful both for<br />
photonic applications and for<br />
simulating antennas printed on<br />
complex PCBs.<br />
Behind the scenes, the core of<br />
the software is as ever fine-tuned<br />
to optimize performance on the<br />
latest hardware, and CST Studio<br />
Suite is being introduced to<br />
the Dassault Systèmes 3DExperience<br />
platform with links to<br />
other Simulia tools.<br />
Customers with active maintenance<br />
contracts can download<br />
the newest version from the support<br />
area of the CST website at<br />
www.cst.com/support. For more<br />
information about this release<br />
including the Update <strong>2018</strong> Technology<br />
Highlights webinar visit<br />
https://www.cst.com/<strong>2018</strong>.<br />
Highlights of CST<br />
Studio Suite <strong>2018</strong>:<br />
• Assembly Modeller with fast<br />
3D system viewer<br />
• Integrated voxel model poser<br />
for human simulation<br />
• Breathing body models<br />
• Hybrid Solver Task for bidirectional<br />
coupling of T and<br />
I Solvers<br />
• Nastran surface mesh import<br />
• Space map Drude material<br />
• Farfield calculation on multilayer<br />
substrates<br />
• Filter Designer 3D<br />
• Direct link to optimizer<br />
• Diplexer design<br />
• Transient Solver<br />
• SPICE circuit import as 3D<br />
lumped element<br />
• Integral Equation Solver<br />
• Dielectrics in Characteristic<br />
Mode Analysis (CMA)<br />
• Particles Dynamics<br />
• True transient 3D-EM/circuit<br />
co-simulation for PIC and<br />
Wake Field Solvers<br />
• Interference Task<br />
• Radio Library<br />
• EDA/Multiphysics<br />
■ CST Computer Simulation<br />
Technology<br />
www.cst.com<br />
hf-Praxis<br />
ISSN 1614-743X<br />
Fachzeitschrift für HFund<br />
Mikrowellentechnik<br />
• Herausgeber und Verlag:<br />
beam-Verlag<br />
Krummbogen 14<br />
35039 Marburg<br />
Tel.: 06421/9614-0<br />
Fax: 06421/9614-23<br />
info@beam-verlag.de<br />
www.beam-verlag.de<br />
• Redaktion:<br />
Dipl.-Ing. Reinhard Birchel<br />
(RB)<br />
Ing. Frank Sichla (FS)<br />
redaktion@beam-verlag.de<br />
• Anzeigen:<br />
Myrjam Weide<br />
Tel.: +49-6421/9614-16<br />
m.weide@beam-verlag.de<br />
• Erscheinungsweise:<br />
monatlich<br />
• Satz und Reproduktionen:<br />
beam-Verlag<br />
• Druck & Auslieferung:<br />
Brühlsche<br />
Universitätsdruckerei<br />
Der beam-Verlag übernimmt<br />
trotz sorgsamer Prüfung der<br />
Texte durch die Redaktion<br />
keine Haftung für deren inhaltliche<br />
Richtigkeit.<br />
Handels- und Gebrauchsnamen,<br />
sowie Warenbezeichnungen<br />
und dergleichen<br />
werden in der Zeitschrift ohne<br />
Kennzeichnungen verwendet.<br />
Dies berechtigt nicht zu der<br />
Annahme, dass diese Namen<br />
im Sinne der Warenzeichenund<br />
Markenschutzgesetzgebung<br />
als frei zu betrachten<br />
sind und von jedermann ohne<br />
Kennzeichnung verwendet<br />
werden dürfen.<br />
90 hf-praxis 3/<strong>2018</strong>
Weitere Informationen erhalten Sie über –><br />
HEILBRONN<br />
HAMBURG<br />
MÜNCHEN<br />
Berliner Platz 12 • 74072 Heilbronn<br />
Tel. (07131) 7810-0 • Fax (07131) 7810-20<br />
Gutenbergring 41 • 22848 Norderstedt<br />
Tel. (040) 514817-0 • Fax (040) 514817-20<br />
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