1-2020

Januar 1/2020 Jahrgang 25
HF- und
Mikrowellentechnik
Hochfrequenz-Elektronik für
Phased-Array Applikationen
Analog-Devices, Seite 26

MMIC
AMPLIFIERS
up to 43.5GHz
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Thomas Tzscheetzsch
Staff Field Applications Engineer
Analog Devices GmbH
Alle Welt spricht von 5G, autonomen
Fahrzeugen und IoT,
doch was ist mit der Sicherheit?
So schön die neuen Technologien
auch sind, sie öffnen
neue Angriffspunkte für Hacker.
Doch wie kann man sich schützen
und wo sollte dieser Schutz
stattfinden?
In der heutigen Zeit, wo Computersysteme
immer leistungsfähiger
werden (Stichwort „Quantencomputer“),
lassen sich herkömmliche
Sicherheitsverfahren
viel schneller knacken. So hat
ein solcher Computer mit nur
53 Qubits (Quantum Bits) eine
Aufgabe in wenigen Minuten
erledigt, für die ein klassischer
Computer heutiger Bauart einige
tausend Jahre benötig hätte.
Dazu muss man anmerken,
dass diese Aufgabe für Quantenrechner
optimiert war und
für die Praxis keine Relevanz
hat. Jedoch haben zwei Forscher
bewiesen, daß sich ein
2048-Bit-RSA-Schlüssel in ca.
acht Stunden mit einem aus 20
Mio. Qubits bestehendem Quantenrechner
entschlüsseln ließe.
Dadurch wird bewiesen, dass
die im Jahr 2015 aufgestellte
Annahme, hierzu seien etwa eine
Milliarde Qubits nötig, um etwa
zwei Größenordnungen zu hoch
gelegen hat.
Was bedeutet das aktuell? Zwar
muss man sich nicht zu sehr sorgen,
da es derzeit nur Rechner
mit unter 100 Qubits gibt, die
auch noch auf nahe 0 K gekühlt
werden müssen und eine so massive
Abschirmung benötigen,
dass das Auslesen der Rechenergebnisse
nicht so einfach ist. Für
die meisten Nutzer reichen daher
Editorial
Schnelle neue Datenübertragung?
Mit Sicherheit!
die 2048 Bit Verschlüsselung
aus, die z.B. für Zahlungen mit
der Kreditkarte über das Internet
benutzt werden. Aber wie sieht
es in 25 Jahren aus? (Dies ist
der Zeitraum, für den manche
Instutionen ihre Daten vorhalten
müssen.) Die heutige Lage
zeigt: Es ist wichtig, immer die
bestmögliche Sicherheit in die
Systeme einzubauen. Oft sind
es einfache Versäumnisse, die
Systeme verwundbar machten
– so z.B. die Benutzung von nur
vier verschiedenen sogenannten
Root Keys statt einer weitaus
größeren Anzahl.
Was kann man nun tun, um die
Sicherheit laufend so hoch wie
möglich zu halten? Zum einen
die Daten schon dort verschlüsseln,
wo sie generiert werden.
Dies kann eine sehr einfache
Quelle wie z.B. ein Sensor oder
eine Funktaste oder ein weitaus
komplexeres Gereät wie
ein Mobiltelefon sein. Um die
Verschlüsselung zu vereinfachen,
erfolgen diese vermehrt
in Hardware, da bei Software-
Algorithmen davon ausgegangen
wird, dass pro 1000 Code-
Zeilen etwa drei Fehler auftreten,
die das Gerät angreifbar
machen. Ein weiterer wichtiger
Punkt ist die Verwaltung der
Schlüssel. Als Standard wird
ein privater und ein öffentlicher
Schlüssel benutzt. Diese sind die
kritischen Punkte. So können
private Schlüssel durch physikalische
und virtuelle Einbrüche
gestohlen werden. Das wäre
wirkungslos, wenn man diese
Schlüssel fest in die Endgeräte
einbauen und nicht kopierbar
machen würde. Dazu kann man
eine sogenannte PUF (Physical
Uncloneable Function) nutzen.
Hierbei bauen Halbleiterhersteller
eine Funktion z.B. in Transceiver-Chips
ein, die sich nicht
auslesen oder kopieren lässt –
auch nicht durch Öffnung des
Gehäuses.
Punktum: Vermutlich wird es nie
eine hundertprozentige Sicherheit
geben, aber wenn man
immer die beste aktuell verfügbare
Technik nutzt, macht man
Hackern ihr kriminelles Handwerk
deutlich schwerer.
Thomas Tzscheetzsch
Wir wünschen Ihnen
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hf-praxis 1/2020 3

Inhalt 1/2020
Rubriken:
3 Editorial
4 Inhalt
6 Antennen
8 Messtechnik
26 Titelstory
32 Bauelemente
35 Kabel und Stecker
36 5G und IoT
42 Funkchips und -module
50 Quarze und Oszillatoren
52 RF & Wireless
60 Aktuelles
Titelstory:
Hochfrequenz-
Elektronik für
Phased-Array-
Applikationen
Hier beantwortet Peter Delos
von Analog Devices, Inc.
Fragen zu diesem wichtigen
Zukunftsthema. Der Artikel
fügt einige der Diskussionen,
die in den verschiedenen
Foren im Internet regelmäßig
auftauchen, zu einer
umfassenden Darstellung
zusammen. 26
hf-Praxis
ISSN 1614-743X
Fachzeitschrift für HFund
Mikrowellentechnik
• Herausgeber und Verlag:
beam-Verlag
Krummbogen 14
35039 Marburg
Tel.: 06421/9614-0
Fax: 06421/9614-23
info@beam-verlag.de
www.beam-verlag.de
• Redaktion:
Dipl.-Ing. Reinhard Birchel
Ing. Frank Sichla (FS)
redaktion@beam-verlag.de
• Anzeigen:
Myrjam Weide
Tel.: +49-6421/9614-16
m.weide@beam-verlag.de
• Erscheinungsweise:
monatlich
• Satz und Reproduktionen:
beam-Verlag
• Druck & Auslieferung:
Brühlsche
Universitätsdruckerei
Der beam-Verlag übernimmt
trotz sorgsamer Prüfung der
Texte durch die Redaktion keine
Haftung für deren inhaltliche
Richtigkeit. Alle Angaben im
Einkaufsführer beruhen auf
Kundenangaben!
Handels- und Gebrauchs namen,
sowie Warenbezeichnungen
und dergleichen werden in der
Zeitschrift ohne Kennzeichnungen
verwendet.
Dies berechtigt nicht zu der
Annahme, dass diese Namen im
Sinne der Warenzeichen- und
Markenschutzgesetzgebung als
frei zu betrachten sind und von
jedermann ohne Kennzeichnung
verwendet werden dürfen.
Zweikanal-Mid-Range-
Oszilloskop
Rigol Technologies EU GmbH
stellt ein neues Zweikanal-
Mid-Range-Oszilloskop
aus. Das Digitaloszilloskop
DS1202Z-E ist ein vielseitiges
Hochleistungsgerät, das
viele der aktuell modernsten
Technologien und Prozesse
integriert und auf der
bekannten Ultra-Vision-
Technologie von Rigol
basiert. 12
Best Practices - Optimierung eines Signalgenerators
Durch Optimierung des Signalgenerators kann man bessere Messungen durchführen. Die
Optimierung ist besonders bei den Signalen der neuen, breitbandigen Technologien wie 5G
wichtig. 20
4 hf-praxis 1/2020

Preview Development Kit für Dual-
Prozessor-SoC
Mit dem Preview Development Kit (PDK) können
Entwickler bereits jetzt Tests und Evaluierungen
auf Basis des SoCs durchführen. 42
Vielseitiges
Bluetooth-
Modul
Das ISM43340-
M4G-L44 von Inventek
Systems ist ein
integriertes 2,4- und
5-GHz-WiFi-Modul und
entspricht bzw. leistet
802.11 a/b/g/n, Bluetooth
Low Energy (BLE) und
Bluetooth 5.0. 46
JYEBAO
Genial kombiniert – neue Hybridmatrix
Schnelle und flexible Distribution von Signalen setzt in vielen Fällen den Einsatz einer
Schaltmatrix voraus. Das Modell XTreme32 Hybrid von Telemeter liefert für das L-Band höchste
Flexibilität bei gleichzeitig maximal kompaktem Design. 35
Neue,
hochflexible
Testkabel
von JYEBAO
• Very Flexible
(PUR jacket)
International News
A Macom Design -
Ka-Band MMIC Power Amplifier
Ka-band technology addressing 26.5 to 40 GHz
frequencies is becoming more and more popular
for both military radar and commercial communication
systems, driving the need for compact,
efficient power amplifiers to boost those signals.
The practical use of load-pull tuners and electromagnetic (EM) simulation software enabled
Macom engineers to design a high-frequency, four-stage, MMIC (Figure1) that required extensive
EM simulation at a relatively early stage in the design process. 52
• Stainless Precision
Connectors used
• Excellent RF
performance
• Extra sturdy connector/
cable connection
(Solder clamp designs)
• Taper Sleeve added
• Intended for lab use/
intensive handling
Raising the Levels of 5G
mmWave Signals
5G wireless networks need more bandwidth
to increase data capacity, and much of that
additional bandwidth is expected to come
from the mmWave frequency range, such
as 60 GHz for high-data-rate, short-haul
wireless links. It is driving many of the
requirements for wireless products today.
Achieving the aggressive goals of 5G is
being addressed in several key areas. 54
hf-praxis 1/2020 5

Antennen
5G-fähige Antenne für den Innenbereich
Die Antenne Sencity Occhio
kombiniert elegantes, futuristisches
Design mit raffinierten
Befestigungsmöglichkeiten
und perfekten elektrischen
Eigenschaften. Hintergrund der
Entwicklung: Mit der bevorstehenden
Einführung des
5G-Standards müssen Mobilfunkbetreiber
mehr Bandbreite
bereitstellen als jemals zuvor.
Eine zuverlässige, schnelle Netzabdeckung,
erweiterte Kapazitäten
und einfache Installationsprozesse
stellen für Mobilfunkbetreiber
kritische Faktoren dar,
die auf der Suche nach der besten
Technologie für die zukünftige
5G-Unterstützung höchste Priorität
geniessen.
Auf dem Weg zur neuen Mobilfunkgeneration
ist eine lückenlose
Abdeckung entscheidend,
auch und gerade in Innenräumen.
Huber+Suhner hat daher
unlängst eine Schlüsselkomponente
für Smallcell-Verbindungen
in Innenräumen vorgestellt:
die Sencity Occhio,
die neuste Erweiterung des
Antennenportfolios. Mit ihrer
möglichen2x2/4x4-MIMO-
Konfiguration eignet sie sich
für DAS (Distributed Antenna
System) und Small-Cell-Installationen.
Sie unterstützt den
neuen 5G-Standard und bietet
den Netzbetreibern eine einfache
und zeitsparende Installation
sowie ein in der Branche
beliebtes, attraktives Design mit
kleinen Aussenabmessungen.
„Die Kombination aus attraktivem
Design und innovativer
Technologie ist einzigartig – ein
Pluspunkt bei Architekten und
Innenarchitekten“, kommentierte
Claudia Bartholdi, Produktmanager
des Geschäftsbereichs Hochfrequenz
bei Huber+Suhner.
„Die neue Antenne hat den ‚Red
Dot Award für Produktdesign
2019‘ in der Kategorie Kommunikationstechnologie
erhalten.
Das von Christian Keller (erfindergeist
GmbH) entwickelte
Design überzeugte die internationale
Jury mit seiner einzigartigen
Markenidentität.
Früher mussten Kompromisse
zwischen elektrischer Leistung
und ansprechendem Design eingegangen
werden – anders bei
Sencity Occhio: Die robuste und
zuverlässige Konstruktion ermöglicht
einen einfachen Ausbau
der Mobilfunkabdeckung
und ist gleichzeitig dezent und
attraktiv. Das innovative Smart-
Connect-System der Antenne
sorgt für eine einfache und effiziente
Installation.
Dank der Mehrbandfähigkeit
zwischen 1,7 bis 6 GHz und der
2x2/4x4 MIMO-Konfigurationen
erfüllt die Antenne SENCITY
Occhio die vielfältigen Anforderungen
des 5G-Standards und ist
ebenso für aktuelle 4G-Anwendungen
geeignet.
Die Antenne ist standardmäßig
mit dem neuen NEX10-Verbinder
ausgestattet, der sich durch
sehr geringe passive Intermodulation
(PIM) auszeichnet. Kabel-
Assemblies für den Anschluss
der Sencity Occhio an beliebige
andere Verbindertypen sind auf
Kundenanfrage erhältlich.
■ Huber+Suhner Group
www.hubersuhner.com
Charakterisierung von Beamforming-ICs im 5G-Millimeterwellen-Bereich
Keysight Technologies kündigte
eine erweiterte Zusammenarbeit
mit Integrated
Device Technologies, Inc.
(IDT), einer hundertprozentigen
Tochtergesellschaft der
Renesas Electronics Corporation,
an. Dabei geht es um die
Charakterisierung von Mil-
limeterwellen-Beamformer-
ICs für 5G New Radio (NR)
zur Beschleunigung der Entwicklung
von 5G-NR-Basisstationen.
Background: Hersteller von
Netzwerktechnik verwenden
die Beamforming-Technologie
in 5G-NR-Basisstationen, um
die Zuverlässigkeit und Effizienz
im Millimeterwellen-Frequenzspektrum
zu verbessern.
Beim Beamforming werden
mehrere Antennen (phasengesteuerte
Arrays) verwendet,
um das gleiche Signal zu
übertragen. Dadurch wird die
Signalstärke in und aus einer
gewählten Richtung erhöht, um
die Mobilfunkabdeckung zu
erweitern, sowie höhere Datenraten
und eine verbesserte
Funk umgebung zu erreichen.
„Unsere enge Zusammenarbeit
mit Keysight ermöglicht
es uns, die hohe Leistung und
den geringen Stromverbrauch
unserer 5G-Beamformer und
anderer Komponenten, die
für 5G-Netzwerkinfrastrukturgeräte
unerlässlich sind,
zu bestätigen“, sagte Naveen
Yanduru, Vice President und
General Manager der HF-Produktsparte
von IDT.
Mit zunehmender Bandbreite
der integrierten Schaltungen
mit der 5G-Technologie ist
es wichtig, ihre Leistung über
größere Frequenzbereiche zu
charakterisieren. Aus diesem
Grund verwendet IDT die
leistungsstarke Familie der
Vektor-Netzwerkanalysatoren
(VNAs) von Keysight, um die
Leistung seiner Beamformer-
ICs zu überprüfen. Keysight-
Lösungen ermöglichen es IDT
und anderen führenden IC-Entwicklern,
Schlüsselparameter
wie Streuparameter (S), 1-dB-
Kompressionspunkt (P1dB),
Intermodulationsprodukte dritter
Ordnung (IM3) und Fehlervektorgröße
(EVM) zu messen.
„Unsere erweiterte Zusammenarbeit
mit IDT zeigt, wie Keysights
Lösungen zum Test von
5G-Beamformer-ICs es Entwicklern
von Beamformern ermöglichen,
die Leistung mit hochpräzisen
Mess- und Simulationstools
zu validieren und so zuverlässige
und effiziente Designs zu gewährleisten“,
sagt Kailash Narayananan,
Vice President und General
Manager der Wireless-Testgruppe
von Keysight
■ Keysight Technologies
Deutschland GmbH
www.keysight.com
6 hf-praxis 1/2020

Die Verbindung herstellen
Mit der Welt vernetzen – mit und ohne Kabel
Sie sind tagsüber genug gefordert. Microchip ist sich dessen bewusst, weshalb
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Messtechnik
Von der Idee bis zum Service,
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Mit dem PicoScope 9404-16 hat Pico
Technology das zweite Oszilloskop mit
SXRTO-Technologie auf den Markt
gebracht. SXRTO steht für Sampler Extended
Real Time Oscilloscope und verbindet
zwei Technologien: Die eines klassischen
Echtzeitoszilloskops (Real-Time-Oscilloscope,
RTO) zum Erfassen transienter,
nicht wiederkehrender Signale und die eines
Oszilloskops mit hoher Äquivalenzabtastung
(Equivalent-Time-Sampling, ETS) für sich
wiederholende/repetitive Signale.
Das PicoScope 9404-16 unterstützt eine
kostengünstige, niedrige Echtzeitabtastung
von 500 MS/s und zugleich eine hohe Äquivalenzzeitabtastung
bis zu 5 TS/s. Die analoge
Bandbreite des Modells 9404-16 liegt
bei 16 GHz. Genau wie das Vorgänger-
Modell vereint das PicoScope 9404-16 damit
die Vorteile von „zwei Welten“ in einem
Gerät und erlaubt eine genaue Messung und
Visualisierung digitaler Daten und analoger
Hochgeschwindigkeitssignale, ohne dabei
hohe Mehrkosten zu verursachen. Zusätzlich
verfügt das PicoScope 9404-16 über
die Möglichkeit einer Taktrückgewinnung
von 6,5 Mb/s bis 11,3 Gb/s.
Die SXRTO-Oszilloskope der PicoScope
9404-Serie verfügen über vier Eingangskanäle
mit jeweils einem eigenen 12-Bit/500-
MS/s-A/D-Wandler und eignen sich damit
hervorragend für exakte Messungen und
die Visualisierung von Daten. Ein integrierter
Trigger versorgt jeden Kanal mit
voller Bandbreite, wobei die ETS-Erfassung
durch Pretrigger deutlich über der
Nyquist- Abtastrate liegt. Für die Trigger-
und Pretrigger-Erfassung gibt es die drei
Modi „Echtzeit“, ETS und „Rollen“, die
mit einer Auflösung von 12 Bit in einem
gemeinsam genutzten Speicher von 250
kS aufzeichnen.
Das PicoScope 9404-16 trumpft mit 16 GHz
Bandbreite, 22 ps Übergangszeit und 5 TS/s
(0,2 ps Auflösung) Äquivalenzzeitabtastung
– dieser sehr hohe Wert ermöglicht bis zu
2 Mio. getriggerter Captures pro Sekunde.
Puls-, Augen- und Maskentests für Ethernet,
PXI, SONET usw. führt das Gerät bis
45 ps und 11 Gb/s durch. Außerdem kann
das PicoScope 9404-16 für HDMI-1, Halbleitercharakterisierung,
Pre-Compliance-
Tests und mehr verwendet werden.
Der Anschluss an den PC erfolgt über USB
2.0 oder Ethernet/LAN. Die dazugehörige
Software für Windows (PicoSample 4)
wurde von Pico Technology entwickelt und
ist im Lieferumfang enthalten. Die grafische
Benutzeroberfläche ist touch-kompatibel
und zeigt Wellenformen, Messungen und
Statistiken in benutzerdefinierter Größe und
Format an. Es können bis zu vier unabhängige
gezoomte Trace-Ansichten verwendet
werden, um Abbildungsdetails anzuzeigen.
Dank seiner kompakten Bauform lässt sich
das PicoScopes 9404-16 fast überall platzieren,
etwa auf dem Arbeitstisch, ganz in
der Nähe des zu testenden Gerätes. Das
Arbeiten mit entfernten Tastköpfen, die an
einer großen Tischeinheit angebracht sind,
wird dadurch obsolet, gebraucht wird nur
noch ein kurzes, verlustarmes Koaxialkabel.
■ Meilhaus Electronic GmbH
www.meilhaus.com
8 hf-praxis 1/2020

12-Bit-High-Definition-
Oszilloskope
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Neue WaveSurfer-HD-Oszilloskope machen
die erfolgreiche HD4096-Technologie erstmals
zu deutlich günstigeren Preisen verfügbar.
Design- und Test-Ingenieure haben
die Signaldetails und die Messgenauigkeit
gefordert, die ein 12-Bit-HDO beim
Debuggen von Embedded-Systemen in
IoT-Anwendungen, Automotive-Projekten,
Schaltnetzteilen und anderen Steuerungssystemen
bietet. Andere Oszilloskop-Hersteller
behaupten, 10- oder 12 Bit Auflösung in
ihren Geräten einzusetzen, aber ihre Oszilloskope
haben im gesamten Erfassungssystem
keine rausch- und jitterarmen Komponenten
und erfordern Kompromisse bei
Kanalanzahl, Bandbreite oder Abtastrate,
um eine hohe Auflösung und ein geringeres
Rauschen zu erreichen.
Der WaveSurfer 4000HD ist die Antwort
auf die Nachfrage vom Markt nach
günstigeren HD-Oszilloskopen. Nur die
HD4096-High-Definition-Technologie von
Teledyne LeCroy ermöglicht es, jederzeit
und ohne Kompromisse 12 Bit Auflösung
zu nutzen und von deren großen Vorteilen
zu profitieren.
Die HD4096-Technologie nutzt ein Systemdesign
aus Eingangsverstärkern mit geringem
Rauschen und großem S/N, 12-Bit-
ADCs mit hoher Abtastrate und einer
rauscharmen Systemarchitektur, um die
Erfassung und Anzeige von Signalen mit
16x mehr Auflösung als 8-Bit-Oszilloskopen
zu ermöglichen. Der WaveSurfer 4000HD
liefert die beste Leistung seiner Klasse und
zeigt das niedrigste Grundrauschen – 2,5-mal
besser als vergleichbare Oszilloskope mit
12-Bit-ADCs und achtmal besser als vergleichbare
Oszilloskope mit 10-Bit-ADCs
– und höchste vertikale Genauigkeit, nämlich
0,5 % gegenüber den 2,5 % der Konkurrenten
bei 1 mV/Div.
Die angezeigten Signale sind klarer, sauberer
und bieten Einblick in Details, die bei
anderen Oszilloskopen, einschließlich derjenigen
mit angekündigten 10- und 12-Bit-
ADCs, oft im Rauschen verloren gehen.
Anwender müssen also beim WaveSurfer
4000 HD trotz der attraktiven Preise nicht
auf die von Teledyne-LeCroy-Oszilloskopen
bekannten Analyseeigenschaften verzichten.
Wie andere HD-Modellreihen verfügen
die Geräte schon serienmäßig über viele
Mess- und Analyse-Tools. Zusätzlich sind
leistungsfähige Optionen zur Analyse von
seriellen Daten und für die Analyse in der
Leistungselektronik erhältlich.
Ein WaveSurfer 4000HD steigert seinen Wert
durch die Integration mehrerer Instrumente
in einem Gerät und reduziert die Unordnung
auf dem Prüfstand: Er bietet 16 digitale
Kanäle als Mixed-Signal-Oszilloskop
(MSO), Arbitrary Waveform Generator
(AWG), Frequenzzähler und Spektrumanalysator
in einem Gerät. Zu den Standard-
Software-Funktionen gehören eine schnelle
Aktualisierungsrate der Signale, MAUI-One-
Touch-Bedienung, LabNotebook, History
Mode und Pass/Fail-Tests, wobei mehrere
optionale Pakete zur Protokollanalyse und
Leistungsanalyse erhältlich sind. Die umfassende
Tastkopfunterstützung umfasst über
30 Sonden in neun Produktkategorien mit
der seit über 20 Jahren unveränderten Pro-
Bus-Schnittstelle von Teledyne LeCroy.
■ Teledyne LeCroy
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hf-praxis 1/2020 9
9

Messtechnik
Schnellere Entwicklung leistungsstarker Systeme
6-GHz-Testabdeckung
für PA/
FEM-Komponenten für
WiFi 6
National Instruments trägt mit
seiner software-definierten Plattform
zu einer schnelleren Entwicklung
leistungsstarker automatisierter
Mess- und automatisierter
Prüfsysteme bei. Das
Unternehmen hat eine Frontend-
Referenzarchitektur für WiFi 6
für das umfassende, genaue und
schnelle Testen der neusten Leistungsverstärker
und Frontend-
Module mit WiFi 6 vorgestellt,
die in neuen Frequenzbändern
über 6 GHz betrieben werden.
Die Frontend-Referenzarchitektur
von NI für das Testen von
WiFi 6 erfüllt die Anforderungen
an die WiFi-Testabdeckung in
den kürzlich zugelassenen Bändern
von 6 bis 7,125 GHz und
erweitert die hohe Bandbreite,
Genauigkeit und Messgeschwindigkeit
des Vektorsignal-Transceivers
(VST), eines häufig
eingesetzten und bewährten leistungsstarken
Geräts, das einen
RF-Signalgenerator und -Signalanalysator
mit 1 GHz Momentanbandbreite
für bis zu 12 GHz
kombiniert. Die Lösung bietet
Ingenieuren, die eine PA/FEM-
Charakterisierung und -Validierung
durchführen, hervorragende
Linearität, schwaches Rauschen
und einen hohen Dynamikbereich
für die gründliche Validierung
der 1024-QAM-Leistung
von WiFi 6. Die Referenzarchitektur
vereinfacht außerdem
dynamische EVM-Messungen
und erhöht zugleich die Testgeschwindigkeit
mit FPGA-basierter
Leistungsregulierung.
Hintergrund
Da Chip-Hersteller im Wettbewerb
um die Vermarktung der
neusten WiFi-6-Produkte stehen,
sehen sich Ingenieure der
Herausforderung gegenüber,
Produktzeitpläne zu beschleunigen
und zugleich mehr Testanforderungen
in höheren Frequenzbändern
gerecht zu werden.
Die Instrumenten- und
Mess-IP der Frontend-Referenzarchitektur
für WiFi 6 eignet
sich für die Validierung wie auch
den Produktionstest und bereitet
Ingenieuren einen schnelleren
Weg zur Produktion, indem der
Zeitaufwand für Korrelation und
Testsystementwicklung reduziert
wird.
Mit der Einführung der VSTbasierten
Frontend-Referenzarchitektur
für den WiFi-
6-Test erweitert NI einmal mehr
die Testabdeckung und unterstützt
Kunden bei der schnelleren
Markteinführung von PA/FEM-
Geräten. Die Lösung ergänzt
das NI-Portfolio von modularen
Messgeräten und Messsoftware
um Möglichkeiten zur Charakterisierung
und Validierung aktueller
RFIC-Geräte für WiFi 6 in
allen Frequenzbändern von 2,4
bis 7 GHz und darüber hinaus.
Sub-THz-Prüfstand für
6G-Forschung
National Instruments kündigte
heute ein Echtzeit-Sub-THzsoftware-definiertes
Funksystem
(SDR) für die 6G-Forschung
an, das auf mmWave Transceiver
System (MTS) von NI
und Funkempfängern von Virginia
Diodes (VDI) basiert. Mit
VDI-Funkempfängern kann der
Frequenzbereich des MTS bis in
den Sub-THz-Bereich erweitert
werden. Da dieser Prüfstand aus
SDRs und FPGAs besteht, kann
man die Software aktualisieren
und an ein breites Spektrum von
Forschungsanforderungen sowie
Anwendungen anpassen. Benutzer
können bestehende Software-
Referenzdesigns für Channel
Sounding oder drahtlose Kommunikationsprotokolle
nutzen,
um einen Echtzeitprüfstand für
die 6G-Forschung zu erzeugen.
Der Entwicklungszyklus eines
typischen drahtlosen Standards
beträgt ca. zehn Jahre. Da die
kommerzielle Implementierung
von 5G im Jahr 2019 beginnt,
untersuchen Forscher für drahtlose
Kommunikation bereits
die Technologie und Ideen, die
als Grundlage für 6G dienen
werden. Die Nutzung von Sub-
THz- und THz-Frequenzen bietet
zahlreiche Anwendungen für
die Kommunikation und dürfte
in absehbarer Zeit ein Schwerpunkt
der 6G-Forschung sein.
Das MTS von NI bietet modulare
Basisband- und IF-Komponenten,
die mit FPGAs kombiniert
werden können, um das grundlegende
Over-the-Air-System
aufzubauen und zu komplexen
MIMO-Systemen mit umfangreichen
digitalen Funktionen
zur Digitalsignalverarbeitung
zu erweitern. VDI-Funkempfänger
decken eine Vielzahl von
Frequenzbändern im Sub-THz-
Bereich ab. Beide zusammen bilden
einen leistungsfähigen Prüfstand,
um den Anforderungen
der 6G-Forschung heute und
in Zukunft gerecht zu werden.
Das NI- und VDI-Sub-THz-
Testbett bietet bis zu 2 GHz
Entzeitbandbreite und Frequenzbereiche
zwischen 110 und
170 GHz. NI bietet zwei Software-Referenzdesigns,
die auf
dem NI-MTS basieren – eines
für Channel Sounding und eines
für die Einfachträger-Bitübertragungsschicht-Kommunikationsverbindung.
Das Referenzdesign
für Channel Sounding
ist für eine Einfachsender- und
Einfachempfängerkonfiguration
vorgesehen. So sind grundlegende
Channel-Sounding-Messungen
möglich, z.B. Kanalimpulsantwort,
Ankunftszeit und
Pfadverlust. Die Einfachträger-
Bitübertragungsschicht ist auf
Systeme in SISO-Konfigurationen
mit bis zu 4-x-4-MIMO-
Konfigurationen mit 2 GHz
Echtzeitbandbreite ausgelegt.
Die gesamte Signalverarbeitung,
einschließlich der Codierung,
erfolgt in Echtzeit auf FPGAs,
die dem Basis-MTS hinzugefügt
werden. Der Gesamtsystemdurchsatz
ist abhängig von der
Rahmenstruktur und der Anzahl
der verwendeten Kanäle. Ein
typischer erwarteter Durchsatz
beträgt 7,2 Gbit/s/Kanal bei
Verwendung der Standardrahmenstruktur.
Für jedes Referenzdesign
bietet das Software-
Frontpanel Benutzern die Echtzeitvisualisierung
der Leistung
auf Systemebene.
■ National Instruments
www.ni.com
10 hf-praxis 1/2020

PROGRAMMABLE
ATTENUATORS
NEW
40GHz
Now up to
40 GHz
Attenuation Ranges up to 120 dB
Step Size as Small as 0.25 dB
Single-Channel and Multi-Channel Models
USB, Ethernet, RS232 and SPI Control Options
(718) 934-4500 sales@minicircuits.com www.minicircuits.com
587 Rev B_P
DISTRIBUTORS
587 Rev B_P.indd 2 6/26/19 9:19 AM

Messtechnik
Hochleistungs-Digitaloszilloskope, Echtzeit-
Spektrumanalysatoren und erweiterte Software Tools
Digitaloszilloskop-
Familie MSO8000 und
MSO5000
Mit der Einführung der neuen
Digitaloszilloskop-Familie
MSO8000 und MSO5000 stellt
Rigol eine signifikante Ergänzung
zu seinem UltraVision-
II-Oszilloskop-Portfolios vor.
Der Kern der UltraVision-II-
Architektur ist das Phoenix-
Chip-Set mit zwei eigenentwickelten
ASICs, die das analoge
Frontend bilden und die Signal-
Processing-Performance liefern.
Mit Bandbreiten von 600 MHz,
1 und 2 GHz sowie einer maximalen
Abtastrate von 10 GS/s
ist die MSO8000-Serie optimal
geeignet für die schnelle Erfassung
und Analyse von Signalen.
Zu den typischen Anwendungen
gehören automatisierte Tests,
Protokollanalysen für serielle
Busse in der Fahrzeugelektronik,
Messen elektronischer Schaltungen,
Schaltleistungsmessungen
und -analysen im Leistungsbereich,
und vieles mehr.
Die MSO8000-Serie bilden
Hochleistungsoszilloskope der
Wahl in Forschung und Entwicklung,
Universitäten, Produktion
und Qualitätskontrolle
in der Automobil-, Kommunikations-
und Luftfahrtindustrie
sowie in der Leistungselektronik
usw. Diese Geräte verfügen
über einen kapazitiven
10,1-Zoll-Farb-Touchscreen. Für
die Erfassung und Verarbeitung
großer Datenmengen steht für
alle Kanäle eine Speichertiefe
von 500 MPts zur Verfügung.
Die Signalerfassungsrate von bis
zu 600.000 Wfms/s ermöglicht
die Echtzeitaufzeichnung und
Wiedergabe von Signalen mit
bis zu 450.000 Frames.
Diese Oszilloskopvariante wurde
mit der neuen integrierten Messmethode
mit Echtzeit-Augendiagramm
und Jitter-Analyse-Software
sowie der Darstellung des
Jitter-Trends erweitert, um das
Jitter und das Rauschverhalten
einer digitalen Übertragung in
sehr guter und übersichtlicher
Qualität vermessen zu können.
Als Besonderheit bietet Rigol
Erweiterungen wie höhere
Bandbreiten, MSO-Ready mit
16 digitalen Kanälen, serielles
Decoding, Speichererweiterung
und die 2-Kanal-Arb-Generator-Funktionen
per Software-
Upgrade an.
Auf der embedded world zu
sehen ist auch die verbesserte
und erweiterte Oszilloskop-Serie
MSO5000 mit großem 9-Zoll-
Farb-Touch-Bildschirm. Rigol
hat hier auf das Marktfeedback
reagiert und die Geräteserie mit
einem neuen Release deutlich
überarbeitet. Mit Bandbreiten
von 70 bis 350 MHz (Bandbreiten-Upgrade
möglich) und
einer Abtastrate von 8 GS/s ist
die Serie MSO5000 nahezu ideal
geeignet für Anwendungen in
Forschung und Entwicklung,
Hochschule und Ausbildung,
Produktion und Qualitätskontrolle,
der Kommunikation und
der Industrie- und Leistungselektronik.
Die Geräte wurden mit einen
deutlich helleren 9-Zoll-Touch-
Farbbildschirm zur präzisen
Signaldarstellung ausgestattet.
Zur Erfassung und Verarbeitung
von Messdaten steht eine Speichertiefe
von bis zu 200 Mio.
Punkten (Option) zur Verfügung.
Mit einer Signalerfassungsrate
von bis zu 500.000 wfms/s kann
der Anwender schnelle Signalfolgen
erfassen, darstellen und
auswerten. Durch den empfindlicheren
Eingang (500 µV/div)
ist die Analyse von sehr kleinen
Signaldetails möglich.
Als weitere Neuheit wurde in
allen MSO5xxx-Oszilloskopen
die BodePlot-Funktion als hilfreiche
Ergänzung zu den bereits
vorhanden Standardanwendung
integriert. Diese ist besonders
im Bereich der Ausbildung
als wünschenswert anzusehen.
Beide Serien (MSO8000 und
MSO5000) wurden mit einem
12-Bit-High-Resolution-Modus
erweitert.
Die vielfältigen Trigger- (z.B.
der Zonentrigger), Mathematik-
und Darstellmöglichkeiten
(erweiterte FFT von 1 Mio.
Punkten, Maskentest und
Power-Analyse) sind ebenso
wie alle üblichen seriellen Busprotokollanalyse-Funktionen
in
erweiterter Form jetzt erhältlich.
Integriertes Voltmeter,
Frequenzzähler und optionaler
2-Kanal-Arb-Generator runden
den kompletten Messumfang ab
(7-in-1-Gerät).
RealTime-Spektrumanalysator-Serie
RSA3000-E
Die neue Economic-Real-
Time-Spektrumanalysator-
Serie RSA3000-E basieret
auf der von Rigol entwickelte
UltraReal-Technologie. Die
Serie RSA3000-E zeichnet sich
durch kompakte elegante Bauweise,
eine Bedienung über
Touchscreen und vielfältige
Einsatzmöglichkeiten aus und
kann durch einen zusätzlichen
1,5/3-GHz-Tracking-Generator
auch als „skalarer“ Netzwerk-
Analyzer genutzt werden. Diese
Serie ist in vier Modellen verfügbar.
Die RSA3000-E-Serie ist modular
aufgebaut und beinhaltet:
• RTSA: Echtzeit-Spektrumanalysator
bis zu einer Bandbreite
von 10 MHz
12 hf-praxis 1/2020

Messtechnik
Durch die sehr schnelle FFT lässt sich eine
100 %-ige Erfassungswahrscheinlichkeit mit
korrekter Amplitude (POI) von bis zu 9,3 µs
erreichen. Man kann Signale erfassen, die
mit einem normalen Spektrumanalysator
nicht gemessen werden können. Hier lassen
sich unterschiedliche Messungen wie
eine Dichtigkeitsdarstellung über der Frequenz,
ein Spektrogramm oder die Leistung
über der Zeit darstellen. Alle Darstellungen
können auch gleichzeitig angezeigt werden.
Mit dem vielseitigen Frequenzmaskentrigger
(FMT) lassen sich schwer ermittelbare
Signale erfassen. Die Phasenrauschleistung
des RSA3000E beträgt -102 dBc/Hz (typ.
Trägerabstand 10 kHz) und ist einmalig in
dieser Preisklasse. Der RSA3000E verfügt
über RBW von 1 Hz bis 3 MHz und lässt
sich in 1-3-10-Abstufung einstellen. Man
kann Frequenzbereiche ab 9 kHz bis zur
vollen Bandbreite (3 GHz) einstellen.
• GPSA: Spektrumanalysator mit herausragender
Performance
Dieser Mode arbeitet nach dem Überlagerungsprinzip
und zeichnet sich durch sehr
gute Spezifikationswerte wie einen niedrigen
DANL (-161 dBm/Hz typ.) und hohe
Schnelligkeit aus.
• EMI: integriertes Testtool für Vorabkonformitätsprüfungen
nach CISPR
Mit der integrierten Zusatzoption wie dem
EMI Filter & Quasi Peak Kit und den erweiterbaren
Messfunktionen sowie dem EMI
Tool ist der Analysator RSA3000E-TG
hervorragend für Pre-Compliance-Tests
von Baugruppen, Geräten und Komponenten
geeignet. Der Kunde kann bereits sehr
kostengünstige Vortests im eigenen Haus
durchführen, bevor die Produkte an externe,
zertifizierte und kostenintensive Testlabore
gegeben werden. Folgende Möglichkeiten
sind integriert und sorgen für eine schnelle
Auswertung: CISPR 16-1-1 Detektoren,
CISPR 16-1-1 Bandbreiten, log. und lin.
Darstellung, Signalergebnis Tabellen, flexible
Scann-Tabellen, simultane Detektoren
an Messmeter, Verwendung von automatischen
Limits mit Deltaberücksichtigung,
Messungen am Marker, Report Generierung
• VSA: ASK/FSK-Demodulation
Zweikanal-Mid-Range-
Oszilloskop
Rigol Technologies EU GmbH stellt auch ein
neues Zweikanal-Mid-Range-Oszilloskop
aus. Es erweitert die Economic-Serie und
kommt mit einem 7-Zoll-Farbbildschirm.
Das Digitaloszilloskop DS1202Z-E ist ein
vielseitiges Hochleistungsgerät, das viele
der aktuell modernsten Technologien und
Prozesse integriert und auf der bekannten
hf-praxis 1/2020
Ultra-Vision-Technologie von Rigol basiert.
Mit einer Bandbreite von 200 MHz und einer
Abtastrate von 1 GS/s bei zwei analogen
Eingangskanälen ist das Gerät nahezu ideal
geeignet für eine Vielzahl von Anwendungen
einschließlich Forschung und Entwicklung,
Hochschulen und Ausbildung, Produktion
und Entwicklung sowie in den Märkten
Kommunikation und Industrieelektronik.
Der große Bildschirm dient der übersichtlichen
Signaldarstellung sowie der optimalen
Darstellung von Zusatzinformationen wie
beispielsweise Cursorpositionen und deren
Koordinaten, mathematische Parameter
usw. Zur Erfassung und Verarbeitung von
Messdaten steht für große Datensätze eine
Speichertiefe von 24 Mio. Punkten bereit.
Mit einer Signalerfassungsrate von 60.000
wfms/sek. kann der Anwender auch schnelle
Signalfolgen darstellen und auswerten
(Decoding). Der Lownoise-Eingang erlaubt
eine vertikale Skalierung von 1 mV/div bei
einer Auflösung von 8 Bit. Ein Dual-YX-
Mode und vielfältige Trigger-Möglichkeiten
wie Edge, Pulse, Video, Slope, Pattern sowie
RS232/UART, I 2 C, SPI, ein Bus-Decoding
für RS232/UART, I 2 C und SPI sind standardmäßig
verfügbar. Hotkeys zur schnellen
und einfachen Bedienung gehören ebenso
zum Standard wie die Maskeneingabe für
schnelle Pass/Fail-Entscheidungen.
Hinzu kommen die bekannten drei Jahre
Rigol-Garantie. Rigol bietet diese Geräte zu
einem außergewöhnlichen Preis/Leistungs-
Verhältnis an. Ein umfangreiches Zubehörprogramm
von aktiven und passiven Tastköpfen,
Hochspannungs-Tastköpfen und
19-Zoll-Einbaurahmen sowie Software-
Treibern für bekannte Pakete und Hochsprachen
und die kostenlose UltraScope-
Bediensoftware stehen zur Verfügung. Auch
die UltraPower-Analyse-Software UPA ist
mit dieser Oszilloskop-Familie kompatibel.
embedded world 2020
Halle 4, Stand 528
■ Rigol Technologies, Inc.
info.-europe@rigol.com
www.rigol.com
13
Neue
Echtzeit-Spektrumanalysatoren
ab € 1.599,-
plus MwSt.
RSA3015E(-TG)
und RSA3030E(-TG)
GPSA-Modus (Suchlauf):
• -161 dBm (typ.)
mittlere Rauschanzeige (DANL)
• -102 dBc/Hz Phasenrauschen
• 1 Hz Auflösungsbandbreite (RBW)
RTSA-Modus (Echtzeit):
• bis 10 MHz Bandbreite
• FFT-Raten bis zu 146,484 FFTs/sek.
• POI bis 9,3 µsek.
• FMT, Density, PVT, Spektogramm
• Plus optionale Erweiterungen
wie integrierte EMI- oder VSA-
Testsoftware u.v.m.
• 3 Jahre Garantie – verlängerbar!
Halle 4, Stand 528
RIGOL Technologies EU GmbH
Telefon +49 89 8941895-0
info-europe@rigol.com
www.rigol.eu

Messtechnik
Rauschzahlmessung mit smarten Rauschquellen
Neue Rauschquellen
zu den Signal- und
Spektrumanalysatoren
R&S FSW sowie
R&S FSV3000/
FSVA3000 verbessern
die Messgenauigkeit
und vereinfachen die
Bedienung.
Martin Schmähling
Rohde & Schwarz
GmbH & Co. KG
www.rohde-schwarz.com
Messung von Verstärkung und Rauschmaß eines Verstärkers mit
der smarten Rauschquelle R&S FS-SNS40 und dem
Signal- und Spektrumanalysator
R&S FSVA3030
Die maximale Datenübertragungsrate
eines Kommunikationssystems
und die Empfindlichkeit
eines Radar-Geräts hängen
maßgeblich vom Signal/
Rausch-Abstand (SNR) des
Signals ab. Dieser wird entscheidend
von der Rauschzahl der verwendeten
Komponenten besonders
bei geringen Eingangspegeln
im Signalpfad beeinflusst.
Die Rauschzahl beschreibt das
Verhältnis von Eingangs-SNR
zur Ausgangs-SNR eines linearen
2-Tors, z.B eines Verstärkers. Sie
ist abhängig von der Frequenz
und wird typischerweise als dekadischer
Logarithmus in dB angegeben
und in dieser Notierung
als Rauschmaß bezeichnet. Die
genaue Kenntnis des Rauschmaßes
ist essenziell für die Entwicklung,
Optimierung und Produktion praktisch
aller HF-Systeme.
Während früher die Rauschzahl
mithilfe eines Rauschmessplatzes
ermittelt wurde,
werden heute Rauschmaß und
Verstärkung häufig mit einem
Spektrumanalysator gemessen.
Das Grundprinzip ist dabei die
sogenannte Y-Faktor-Methode.
Sie liefert auch bei kleinen
Rauschmaßen genaue Ergebnisse.
Bei dieser Messung wird
zusätzlich zum Spektrumanalysator
eine Rauschquelle mit
bekanntem Excess Noise Ratio
(ENR) verwendet. Es beschreibt
die Zunahme der spektralen
Intensität des Rauschens (Power
Spectral Density, PSD) beim
Einschalten der Rauschquelle.
In guter Näherung gilt:
ENR in dB = PSD in dBm/Hz +
174 dBm/Hz
Das Grundrauschen bei
Zimmertemperatur beträgt
-174 dBm/Hz. Für die Messung
wird die Rauschleistung
am Spektrumanalysator bei einund
ausgeschalteter Rauschquelle
verglichen. Zuvor ist
eine einmalige Kalibrierung
erforderlich, bei der man die
Rauschleistung der Rauschquelle
ohne Prüfling am Spektrumanalysator
misst.
Präzise Messungen
Mit den neuen Smart Noise
Sources R&S FS-SNS von
Rohde & Schwarz sind präzise
Rauschmaß- und Verstärkungsmessungen
durchführbar. Dafür
wurden die Messapplikationen
R&S FSW-K30 für die Signalund
Spektrumanalysatoren
R&S FSW sowie R&S FSV3-
K30 für die Modelle R&S
FSV3000 und R&S FSVA3000
erweitert. Beide Applikationen
steuern die Spannungsversorgung
für die Rauschquelle und
senden die ENR-Tabellen und
das SWR automatisch von der
Rauschquelle an den Spektrumanalysator.
Auch die Temperatur
wird kontinuierlich gemessen
und fließt in die Berechnung
des Rauschmaßes ein. Die
Software berechnet außerdem
ständig die Messunsicherheit
und bereitet sie zusätzlich zum
Messergebnis tabellarisch oder
grafisch auf.
Der Anschluss der Smart Noise
Sources R&S FS-SNS an die
Spektrumanalysatoren erfolgt
über ein Kabel mit einem siebenpoligen
Stecker, über das
sowohl die Daten übertragen
als auch die Rauschquellen
mit 28 V Spannung versorgt
werden. Die Rauschquellen
sind ab sofort in drei Modellen
mit einer maximalen Frequenz
bis 26,5, 40 und 55 GHz
verfügbar. ◄
Messapplikation R&S FSV3-K30 für Rauschzahl und Verstärkung: Das
Rauschmaß wird zusammen mit seiner Messunsicherheit links oben grafisch
dargestellt
14 hf-praxis 1/2020

SURFACE MOUNT ATTENUATORS
DC-43.5 GHz
• 2x2mm Plastic QFN and Bare Die
• Attenuation Values from 1 to 30 dB
www.minicircuits.com P.O. Box 350166, Brooklyn, NY 11235-0003
sales@minicircuits.com
594 Rev OR_P
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594 Rev OR_P.indd 5 10/12/18 11:53 A

Messtechnik
Errordetektor unterstützt BER-Tests mit bis zu 116 GBit/s
Anritsu stellte seinen Errordetektor
(ED) PAM4 vor, der
leistungsfähigste Bitfehlerraten-Tests
(BER) mit bis zu 116
GBit/s unterstützt. Das neue
Modul für die Signal-Quality-
Analyzer-Serie MP1900A von
Anritsu ist das einzige Instrument,
das eine fehlerfreie Messung
von PAM4-Signalen mit
116 GBit/s – den branchenweit
besten Bitraten – und hoher
Empfängerempfindlichkeit ermöglicht.
Zusammen mit dem
zuvor vorgestellten Pattern-
Generator der Serie MP1900A
unterstützt das neue Modul hochpräzise
BER-Messungen von
PAM4-Signalen. Mit der Verbreitung
von 5G-Mobilfunk und
Cloud-Diensten wird der Datenkommunikationsverkehr
wohl
exponentiell zunehmen. Darüber
hinaus gehen Datenzentern für
die schnelle Übertragung großer
Datensmengen zur Nutzung
von 400G mit 53,125-Gbaud-
PAM4 auf vier Leitungen über.
Eine künftige Umstellung auf
800 G4 mit acht Leitungen ist
in Planung.
Da das PAM4-Verfahren,
welches Daten mit vier Amplitudenpegeln
darstellt, nur ein
Drittel der Lücken zwischen
den Signalpegeln, verglichen mit
der zweistufigen NRZ-Methode,
aufweist, benötigen Messgeräte
zur Bewertung der Signalqualität
eine wesentlich höhere Eingangsempfindlichkeit
als frühere
Modelle. Neben den hohen
Geschwindigkeiten ist auch der
Einfluss von Übertragungsverlusten
in Leiterplatten, Kabeln,
Bauelementen etc. auf die Messergebnisse
nicht zu ignorieren.
Die Bewertung der tatsächlichen
Leistungsfähigkeit des gemessenen
Systems erfordert nicht
nur eine hervorragende grundlegende
Leistungsfähigkeit, wie
Empfindlichkeit und Bandbreite,
sondern auch eine hochintegrierte
Lösung mit Funktionen
wie Taktrückgewinnung und
einem Equalizer zur Kompensation
von Übertragungsverlusten.
Für solche Anforderungen hat
Anritsu diesen ED mit integrierter
Taktrückgewinnung
und einem Equalizer ausgestattet,
um einen PAM4-Bitfehlerraten-Messplatz
mit marktführender
Leistungsfähigkeit
bereitzustellen. Der Signal-
Quality-Analyzer MP1900A ist
ein BER-Tester für Kommunikationsgeschwindigkeiten
von
400 G und mehr, welcher eine
Industrie-4.0-fähige In-Circuit-Testlösung
Keysight Technologies kündigte die In-
Circuit-Testlösung (ICT) i3070 Series 6
an, die es Elektronikherstellern ermöglicht,
den Testdurchsatz und die Betriebseffizienz
ihrer Leiterplattenfertigung (Printed Circuit
Board Assembly, PCBA) zu verbessern.
Background: Elektronikhersteller aus den
Bereichen 5G, Internet der Dinge (IoT)
sowie aus der Automobil- und Energiebranche
haben es mit einer hochkomplexen,
vernetzten globalen Produktionsumgebung
zu tun. Im Zuge der fortschreitenden
Entwicklung der Fertigung benötigen
sie Testsysteme, die einen hohen Durchsatz
sowie konsistente und reproduzierbare
Ergebnisse liefern können, um die
Vorteile einer Smart-Factory-Umgebung
einschließlich Industrie 4.0 zu nutzen. Der
ICT i3070 Series 6 von Keysight unterstützt
eine breite Palette von PCBA-Größen
für Anwendungen wie IoT und 5G
sowie Automotive und Energie. Der i3070
verfügt über ein einzigartiges Design, das
den kürzesten Signalweg zwischen Messschaltung
und Prüflingen bietet. Dies minimiert
unerwünschte Effekte durch parasitäre
Kapazitäten, verbessert die Immunität
gegen Übersprechen und eliminiert Streusignalkopplungseffekte.
So werden konsistente
und reproduzierbare Messungen
ermöglicht.
Der ICT i3070 Series 6 von Keysight bietet
dem Anwender:
• verbesserte Testeffizienz mit bis zu
viermal schnellerem Boundary Scan,
Silicon Nails und dynamischer Flash-
Programmierung zur Verbesserung
des Durchsatzes und der Fertigungsgeschwindigkeit
• minimale Ausfallzeiten für die Software-Installation
bei 100-prozentiger
Abwärtskompatibilität
• erhöhte Betriebseffizienz, verbesserte
Einblicke in die Testdaten, geringere
Reaktionszeiten und Betriebskosten
durch zertifizierte M2M-Funktionen
(Machine-to-Machine) wie IPC Connected
Factory Exchange (IPC-CFX) und
die Standards nach IPC-HERMES-9852
• reduzierte Energiekosten durch ein
intelligentes Netzteil, das den Stromverbrauch
intelligent überwacht und
Energieeinsparungen meldet
• moderne Software-Lizenzierung, die
die Lizenzkosten transparent macht, das
Lizenzmanagement zentralisiert und die
Skalierbarkeit an die Produktionsanforderungen
anpasst
■ Keysight Technologies
www.keysight.com
16 hf-praxis 1/2020

K N O W - H O W V E R B I N D E T
schnelle Signalerzeugung und Analyse der
Signalqualität unterstützt.
Mit einem hochempfindlichen, breitbandigen
Empfänger unterstützt das neue PAM4-
ED-Modul MU196040B bitfehlerfreie
Messungen von PAM4-Eingangssignalen
mit 100 GBit/s sogar bei einem minimalen
Eingangspegel von nur 36 mV (typisch).
Messtechnik
Darüber hinaus ermöglichen die integrierte
Taktrückgewinnung sowie ein zweistufiger
Equalizer reproduzierbare Jitter- und ISI-
Stresstests von Transceiver-Eingangsschaltungen
mit einem einfach konfigurierbaren
Messplatz.
■ Anritsu Corporation
www.anritsu.com
Leistungsstarker EMV-Empfänger
EMV, WÄRME­
ABLEITUNG UND
ABSORPTION
SETZEN SIE AUF
QUALITÄT
Elastomer- und Schaumstoffabsorber
Europäische Produktion
Kurzfristige Verfügbarkeit
Kundenspezifisches Design
oder Plattenware
Keysight Technologies hat den EMV-Empfänger
N9048B PXE von 26,5 auf 44 GHz
ausgebaut, sodass Kunden die aktuellen und
zukünftigen Anforderungen von Konformitätstests
gemäß verschiedener Normen, einschließlich
MIL-STD-461G und FCC Part
15, erfüllen können.
Hintergrund: Mobilfunk- (5G) und Automobilindustrie
müssen höhere Frequenzen
nutzen, um neue Anwendungen mit erhöhten
Anforderungen an die Spektrumressourcen
zu realisieren. Nur so können große
Datenmengen mit höherer Geschwindigkeit
übertragen werden. Diese Anwendungen
bei höherer Frequenz müssen die Anforderungen
an die elektromagnetische Verträglichkeit
(EMV) und Richtlinien kommerzieller
Anwendungen erfüllen, bevor sie auf
den Markt gebracht werden können. EMV-
Empfänger messen unerwünschte Emissionen
bei hohen Frequenzen, die von einem
Prüfling (DUT) erzeugt werden.
Der PXE von Keysight ist ein standardkonformer
EMV-Empfänger und diagnostischer
Signalanalysator, der die Genauigkeit,
Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit
bietet, die für einen vertrauenswürdigen
Test erforderlich sind. Der EMV-Empfänger
PXE unterstützt jetzt einen Frequenzbereich
von 2 Hz bis 44 GHz und bietet:
hf-praxis 1/2020
• Empfindlichkeit, die es ermöglicht, kleine
Signale in der Nähe des Rauschpegels
zu erkennen, wie sie bei Messungen zur
EMV-Konformität von Strahlungsemissionen
üblich sind. So können Kunden
die von ihrem Gerät verursachten Emissionen
identifizieren.
• volle Konformität mit CISPR 16-1-1-
1:2019 und MIL-STD-461G (2015), um
sicherzustellen, dass Geräte den neuen
weltweiten und regionalen Standards
entsprechen
• Zeitbereichs-Scan (Time Domain Scan,
TDS) und beschleunigte TDS-Funk tionen,
um die Anforderungen an die Verweildauer
zu erfüllen und gleichzeitig die Scan- und
Test-Zeit des Empfängers von mehreren
Stunden auf Sekunden zu reduzieren
• vollständige Signalsichtbarkeit, wobei der
Echtzeit-Scan (Real Time Scan, RTS) eine
lückenlose Signalerfassung und -analyse
in einer Bandbreite von bis zu 350 MHz
ermöglicht und gleichzeitig Frequenzbereich,
Zeitbereich und Spektrogramm
anzeigt (mit drei EMV-Detektoren)
■ Keysight Technologies
www.keysight.com
17
-EA1 & -EA4
Frequenzbereich ab 1 GHz (EA1)
bzw. 4 GHz (EA4)
Urethan oder Silikon
Temperaturbereich von ­40°C bis 170°C
(Urethanversion bis 120°C)
Standardabmessung 305mm x 305mm
MLA
Multilayer Breitbandabsorber
Frequenzbereich ab 0,8GHz
Reflectivity­Level ­17db oder besser
Temperaturbereich bis 90°C
Standardabmessung 610mm x 610mm
Hohe Straße 3
61231 Bad Nauheim
T +49 (0)6032 9636­0
F +49 (0)6032 9636­49
info@electronic­service.de
www.electronic­service.de
ELECTRONIC
SERVICE GmbH

Messtechnik
Neues Walk-Testsystem ist bereit für 5G-Netze
Walk-Testsysteme
vom Typ Freerider
werden schon seit
Jahren in Mobilfunk-
Qualitätsmesskampagnen
eingesetzt, zum Beispiel
im New Yorker
U-Bahn-Netz.
Rohde & Schwarz
GmbH & Co. KG
www.rohde-schwarz.com
Sie liefern automatisch und
metergenau Daten zur Güte
aller empfangbaren Mobilfunkdienste
insbesondere an Orten,
die nur zu Fuß erreichbar sind,
also etwa in Einkaufszentren,
Flughäfen, Sportstadien oder
Fußgängerzonen. Die Ergebnisse
sind zum einen für die Netzbetreiber
interessant, die ihre Leistung
mit der des Wettbewerbs
vergleichen wollen, aber auch
für die Nutzer, die ihre Provider-Wahl
nicht selten von den
in einschlägigen Testmagazinen
veröffentlichten Messergebnissen
abhängig machen.
Das Innenleben des
Freerider V4
wurde gegenüber der Version
3 völlig neu konzipiert. Bis zu
zwölf Testsmartphons können
jetzt simultan Daten erheben
und an den Systemrechner übertragen.
Soviel Analysepower
ist manchmal notwendig, um
verschiedene Qualitätskriterien
in mehreren Netzen gleichzeitig
testen zu können. Videound
Sprachqualitätsmessungen
erfordern eine gewisse Zeit und
sollten andere Messungen währenddessen
nicht ausbremsen.
Zusätzlich zu solchen dienstbezogenen
Kriterien, die man
unter Quality of Service zusammenfasst,
will man die HF-technischen
Bedingungen am Ort
ermitteln.
Ist die Feldstärke zu gering
oder treten Inferferenzen auf,
lässt sich ein von den Testsmartphones
ermittelter lokaler
Einbruch der Dienstqualität
ohne Weiteres erklären. Solche
Messungen sind die Domäne
der neuen HF-Scanner der R&S
TSMx6-Familie. Die ist modular
aufgebaut, sodass man sein
System für jede Messkampagne
passend zusammenstellen kann.
Unser Aufmacherfoto zeigt
das Scansystem zum Freerider
V4 im Miniaturformat für alle
Mobilfunkstandards inklusive
5G und seiner Milllimeterwellenbänder:
HF-Scanner R&S
TSMA6 mit integriertem Rechner
(Mitte), darunter der Systemakku,
oben der Downconverter
R&S TSME30DC.
Im Extremfall bilden fünf parallel
geschaltete Scanner à 20 MHz
Bandbreite einen virtuellen
100-MHz-Scanner, der breitbandige
Echtzeitmessungen in den
5G-Millimeterwellenbändern ermöglicht,
sobald entsprechende
Zellen ausgerollt sind.
Das Erschließen des
Frequenzbereichs von
24 bis 30 GHz
erlaubt der neue Downconverter
R&S TSME30DC, der über
seine fünf ZF-Ausgänge ebensoviele
Scanner speisen kann.
Der Downconverter wird von der
Messsoftware transparent eingebunden,
sodass sich der Anwender
um die Einstellungen nicht
kümmern muss. Ein einziger
Scanner plus Downconverter
genügt, um alle Netztechnologien
inklusive der 5G-Bänder
quasi gleichzeitig zu messen.
Zwischen dem Millimeterwellen-
und dem Sub-6-GHz-
Bereich wird dann in schneller
Folge umgeschaltet. Wer
Echtzeitperformance oder eine
höhere Dynamik braucht oder
aber 4×4-MIMO-Messungen
in LTE durchführen will, bindet
weitere Scanner ein.
Die Bedienung des
Freerider V4
erfolgt bequem über ein Tablet
oder Notebook, das sich über
WiFi mit dem Systemrechner
verbindet. Die Mess-Software
richtet sich nach dem Einsatzzweck.
Für Benchmarking-
Kampag nen dient der Smart-
Benchmarker, während die
mächtige Analyse-Suite R&S
Romes4 vorwiegend für Netzwerk-Optimierungszwecke
eingesetzt
wird. Behörden nutzen
R&S Nestor beispielsweise zur
Tatort-Forensik.
Der Rucksack muss während
der Messungen nicht angefasst
werden. Ein zentraler Knopf
startet und beendet das System.
Alle Komponenten werden von
einer zentralen Akkueinheit
gespeist, die genug Energie für
eine mehrstündige Messaktion
vorrätig hält. Trotz Lüfterkühlung,
die den Betrieb in einem
weiten Temperaturbereich
erlaubt, arbeitet das System
lautlos. Stöße und Vibrationen
steckt es klaglos weg, sodass
auch fahrzeuggestützte Messungen
damit möglich sind. In
diesem Fall kann die Stromversorgung
über die Fahrzeugbatterie
erfolgen. ◄
Alle erforderlichen Komponenten haben Platz im Rucksack. Bedient wird der
Freerider V4 per Notebook oder Tablet
18 hf-praxis 1/2020

Messtechnik
Oszilloskop-Serie mit interessantem
Preis/Leistungs-Verhältnis
Ihr Partner für
EMV und HF
Messtechnik-Systeme-Komponenten
EMV-
MESSTECHNIK
Absorberräume, GTEM-Zellen
Stromzangen, Feldsonden
Störsimulatoren & ESD
Leistungsverstärker
Messempfänger
Laborsoftware
Die Oszilloskop-Serie T3DS2000 des Herstellers
Teledyne Test Tools überzeugt durch
ein herausragendes Preis/Leistungs-Verhältnis.
Die Oszilloskope eignen sich hervorragend
für den Mehrzweckeinsatz und sind
mit vielen umfangreichen Basisfunktionen
ausgestattet. Besonders hervorzuheben ist
der Signal Recorder, welcher Signale aufzeichnet
und diese auch wiedergeben kann.
Bei Telemeter Electronic sind die Oszilloskope
der Serie T3DS2000 bis zu einem
Frequenzbereich von 300 MHz erhältlich.
Durch die aktuellste A/D-Wandler-Technologie
stehen sieben Mathematikfunktionen
(inkl. FFT) und 37 automatische Messparameter
zur Verfügung. Weitere Vorteile
der T3DS2000 Serie sind die schnelle und
einfache Decodierung von seriellen Bussen
(optional) und eine Mixed-Signal-Option.
Messbereich nach unten
erweitert: EHP-200AC
Der Feldanalysator EHP-200AC hat sich
in zahlreichen E- und H-Feld-Messungen
bewährt. Neu ist der nach unten verbesserte
Frequenzbereich von 3 kHz bis 30 MHz.
Ebenfalls ist eine komfortable Anbindung
an einem PC zur Auswertung und Analyse
der Daten durch die EHP-TS-Software gegeben.
Für Arbeitssicherheitsanwendungen in
der Industrie ist der EHP-200AC bestens
geeignet, um die Nah- und Fernfelder von
Rundfunksendern zu ermitteln. Generell lässt
sich der EHP-200AC auch in allen Industriebereichen
einsetzen. Zum Beispiel beim
Nieder- oder Hochfrequenzschweißen, beim
Trocknen, Kleben, Beschichten, Kunststoffschweißen
oder in der Halbleiterfertigung
entstehen elektromagnetische Felder. Mit
dem Schwestermodell EHP-200A lässt sich
die Sicherheit rund um größere Antennenanlagen
nachweisen, die gesendete Leistung
in der tatsächlichen Ausstrahlrichtung kontrollieren,
die Funktion der Sendeantennen
testen und die Grenze zwischen Nah- und
Fernfeldern berechnen.
■ Telemeter Electronic GmbH
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19
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Email: info@emco-elektronik.de
Internet: www.emco-elektronik.de

Messtechnik
Best Practices - Optimierung eines
Signalgenerators
Durch Optimierung des
Signalgenerators kann
man bessere Messungen
durchführen. Die
Optimierung ist
besonders bei den
Signalen der neuen,
breitbandigen
Technologien wie 5G
wichtig.
Bild 1: Vereinfachtes Blockdiagramm einer ALC-Rückkopplungsschaltung
In der drahtlosen Kommunikation
oder im Radar sehen wir uns
einer anhaltenden „Bandbreitenkrise“
gegenüber. Im nutzbaren
Spektrum kommt es teil schon
zu Interferenzen. Das Testen von
entsprechenden Geräten mittels
Signalsimulation ist daher von
entscheidender Bedeutung.
Signalgeneratoren liefern präzise,
hochstabile Testsignale für
eine Vielzahl von Komponenten
und Systemen. Kenntnis über die
Fähigkeiten, aber auch Schwächen
der Signalgeneratoren sind
der erste Schritt, um genaue und
konsistente Messungen durchzuführen.
Erhöhen der
Amplitudengenauigkeit
Mit HF-Signalgeneratoren testet
man HF-Komponenten, Empfänger,
Sender und Systeme.
Ein großer Bereich für die Ausgangsleistung
ist für eine Vielzahl
von Anwendungen erforderlich.
Der Ausgangsleistungsbereich
von Signalgeneratoren wird
bestimmt durch ein in Stufen
einstellbares Dämpfungsglied
oder durch verschiedene Kombinationen
von Dämpfungsgliedern
und die automatische
Nivellierung der zur Verfügung
gestellten Leistung (Automatic
Level Control, ALC) wie in
Bild 1 dargestellt. Das Stufendämpfungsglied
sorgt für eine
grobe Leistungsdämpfung (in
5-dB-Schritten), um niedrige
Leistungspegel zu erzielen, und
die ALC-Schaltung wird verwendet,
um einen stabilen und
fein einstellbaren Leistungspegel
bereitzustellen.
Signalgeneratoren bieten sehr
genaue Pegel an ihrem HF-
Ausgang. In einem allgemeinen
Testaufbau werden wahrscheinlich
passive Komponenten wie
Kabel, Filter oder Schalter und
verwendet, neben aktiven Komponenten
wie Verstärker oder
Mischer zwischen Signalgenerator
und dem zu testenden Gerät
(Prüfling). Diese zusätzlichen
Komponenten verursachen Einfügungsverluste
oder -gewinne
für das Testsystem. Es ist daher
notwendig, diese Faktoren zu
berücksichtigen und einen genau
bekannten Pegel am Eingang des
Prüflings sicherzustellen.
HF-Signalgeneratoren können
bis zu 25 dBm und bis zu -120
dBm ausgeben. Daher sind
zusätzliche Verstärker oder
Dämpfungsglieder selten erforderlich.
Es gibt verschiedene
Möglichkeiten, die Amplitudengenauigkeit
zu optimieren,
wenn ein externer Verstärker, ein
Dämpfungsglied oder anderes
passives Zubehör mit einem
Signalgenerator zusammen
Quelle:
Best Practices for Optimizing
Your Signal Generator –
Part 1
Making Better Measurements
Keysight Technologies, 2018,
veröffentlicht in USA, 18.
Oktober 2018
www.keysight.com
übersetzt von FS
Bild 2: Test Setup für externe Nivellierung
20 hf-praxis 1/2020

Messtechnik
Bild 3: Unterstützung durch interne Kanalkorrektur, wie möglich mit Keysight MXG N5182B und EXG N5172B
arbeitet. Häufig wird ein Vektor-
Netzwerkanalysators (VNA) zur
Messung des Gewinns oder Verlusts
des gesamten Signalpfads
und zur Eingabe von Korrekturwerten
in den Signalgenerator
verwendet. Für die Erhöhung
der Amplitudengenauigkeit gibt
es zwei bevorzugte Vorgehensweisen:
Verwendung der
Flatness-Korrektur
Wenn man Komponenten zwischen
dem Signalgenerator und
dem Prüfling hinzufügt, muss
man den Unterschied korrigieren.
Dabei gilt es, die Flatness
(Ebenheit) des Frequenzgangs zu
berücksichtigen. Die Benutzer-
Ebenheitskorrektur ermöglicht
die digitale Anpassung der HF-
Ausgangsamplitude an die neuen
Verhältnisse, um externe Verluste
in Kabeln, Schaltern oder
anderen Komponenten auszugleichen.
Mit einem Leistungsmesser
nebst Sensor gelingt es,
das Messsystem zu kalibrieren
und eine Tabelle der Leistungsstufen/Korrekturen
automatisch
erstellen zu lassen. Ein
USB-Leis tungssensor aus der
Keysight-U2000-Serie zum Beispiel,
kann direkt an die Geräte
der Keysight-X-Serie angeschlossen
werden. Der Signalgenerator
arbeitet nun auch als
Leistungsmesser und misst die
Leistung auf dem Testaufbau.
Die Korrekturwerte können im
Signalgenerator gespeichert werden.
Anwender können die Korrekturwerte
beim nächsten Mal
abrufen und anwenden. Zwischen
zwei Frequenzpunkten
wird der Korrekturwert durch
Interpolation bestimmt.
Die Aufmachergrafik zeigt die
Einrichtung der Ebenheitskorrektur
bei Verwendung eines
Signalgenerators und eines
USB-Leistungssensors. Man
kann auch das Leistungsmessgerät
Keysight N1911A/N1912A
oder N4419A/B verwenden, um
eine Verbindung zur Keysight-
X-Serie herzustellen. Qualifizierte
Signalgeneratoren oder
Leistungssignalgenerator (Power
Signal Generators, PSGs) verfügen
über das Feature GPIB, um
die Korrektur durchzuführen.
Der General Purpose Interface
Bus (GPIB) ist ein paralleler
Datenbus, der vor allem in Messgeräten
und Peripheriegeräten
eingesetzt wird. Der GPIB-Bus
dient der Kommunikation zwischen
Talker, Listener und Controller.
Diese drei Komponenten
können eine Funktion erfüllen
oder auch mehrere. Der Talker
Bild 4: Messergebnisse für ein 5G-NR-Signal mit aktivierter interner Kanalkorrektur
kann beispielsweise ein Messgerät
sein, das die Messdaten zu
einem oder mehreren Listenern
sendet. Steht das erforderliche
Keysight-Leistungsmessgerät
nicht zur Verfügung, können die
Korrekturwerte manuell eingegeben
werden. Die Genauigkeit
des Leistungsmessers ist vom
Kalibrierungsfaktor des Sensors
abhängig.
Externe Nivellierung
Die HF-Ausgangsleistung eines
Signalgenerators wird von der
ALC ständig überwacht und
geregelt, sodass etwa Temperaturschwankungen
keine Auswirkungen
haben. Wenn sich
jedoch der Zustand der externen
Komponenten, wie der Verstärker,
verschlechtert (etwa durch
Alterung und Temperatureinfluss),
so kann die feste Ebenheitskorrektur
diese Amplituden-Drift
nicht egalisieren.
Mit der externen Nivellierung
können Anwender die ALC-
Rückkopplungsquelle gewissermaßen
näher an den Prüfling
heranbringen. Dies kuriert
die meisten Unsicherheiten in
Bezug auf externe Kabel und
Komponenten. Wenn sich der
HF-Leistungspegel am Eingang
des Leistungskopplers in Bild 2
ändert, dann liefert der externe
Detektor eine kompensierende
Spannung. Die ALC-Schaltung
verwendet diese zur Pegelanpas-
hf-praxis 1/2020 21

Messtechnik
Bild 5: Nutzung eines USB-Leistungssensors, um die Kalibrierung der
Benutzerkanalkorrektur durchzuführen
sung der HF-Ausgangsleistung
durch Anheben oder Absenken
der Signalgeneratorleistung.
Dies stellt einen konstanten
Leistungspegel am zu testenden
Gerät (DUT) sicher. Ein
Leistungsverlust wird bereits
durch Einfügen des Kopplers
selbst verursacht. Man muss
sicherstellen, dass Detektor und
Koppler/Splitter für den benötigten
Leistungs- und Frequenzbereich
spezifiziert sind.
Optimieren der
Leistung bei großer
Signalbandbreite mit
der Kanalkorrektur
Wenn man einen Signalgenerator
zur Ausgabe einer kontinuierlichen
Sinuswelle (Continous
Wave, CW) verwendet, bestätigt
der Signalgenerator seine
Amplitudengenauigkeit am HF-
Ausgang. Wenn die Temperatur
mit der Zeit ansteigt, hat dies
keinen Einfluss wegen der internen
ALC oder externen Niveauregulierung.
Dies ist jedoch nur
in einem begrenzten Frequenzbereich
möglich. An einem weit
entfernten Frequenzpunkt wird
ein anderer Versatzwert für die
Amplitudenebenheit angewendet.
Wenn das Signal moduliert
ist, belegt es eine bestimmte
Bandbreite. Ist diese hoch, so
spielt die Flatness eine negative
Rolle. Bezüglich des Signals
können Flachheitseffekte nicht
für die gesamte Signalbandbreite
korrigiert werden. Die
Auswirkungen sind nicht nur
eine gestörte Amplitudenebenheit,
sondern auch eine gestörte
Phasenebenheit. Um diesen
negativen Effekten zu begegnen,
verwenden Nutzer die interne
Kanalkorrektur.
Die meisten neuen
Vektorsignalgeneratoren
unterstützen eine interne Kalibrierungsroutine,
die Korrekturdaten
sowohl für den Basisband-
als auch für den Amplituden-
und Phasenfehler über
den gesamten Frequenz- und
Leistungspegelbereich erfasst.
Die Korrekturdaten fußen auf
den Parametern des Korrekturfilters,
die in Echtzeit auf Basisband-Wellenformen
angewendet
werden. Die Signalverarbeitung
erfolgt in einem digitalen Signalprozessor
(DSP). Diese Echtzeitkorrektur
ist wichtig insbesondere
für die Signalerzeugung
mit großer Bandbreite. Bild 3
zeigt die Signalanalyse eines
neuen 5G-Funksignals (NR); die
Signalbandbreite beträgt bis zu
100 MHz. Aus dem Diagramm
B lässt sich ersehen, dass das
Signalspektrum einen leichten
Rückgang von links nach rechts
aufweist. Mit dem OFDM-
Demodulation-Equalizer lässt
sich leicht und klar erkennen,
dass der Kanalfrequenzgang
einen Unterschied von 2,6 dB
zwischen Marker 1 und Marker
2 aufweist (Diagramm D). Dieser
Unterschied ergibt sich aus
der HF-Ebenheit des Signalgenerators.
Unterschied im
Frequenzgang
Wenn die Korrektur aktiviert
ist, verringert der Signalgenerator
die Störung einschließlich
des Phasenverhaltens über die
maximale Bandbreitenunterstützung
durch das Instrument
(z.B. bis zu 160 MHz Bandbreite
für MXGN-5182B). Bild
4 zeigt dasselbe 5G-Signal, aber
das Spektrum von Kurve B ist
jetzt flach. Der Unterschied im
Frequenzgang des Equalizer-
Kanals beträgt 0,6 dB. Außerdem
hat sich die Fehlervektorgröße
(Error Vector Magnitude, EVM)
von 0,44 % auf 0,36 % verbessert,
wie in der Kurve C gezeigt.
Sie fragen sich vielleicht, warum
die Standardeinstellung der internen
Kanalkorrektur deaktiviert
ist. Allzweck-Signalgeneratoren
sind hinsichtlich Leistung, Messgeschwindigkeit
und Kosten
optimiert. Die meisten Testszenarien
sind schmale Bandbreiten,
also gerade genug Leistung
oder hohe Messgeschwindigkeit.
Die Kanalkorrektur hat weniger
Einfluss auf die Messergebnisse
der Signalerzeugung mit schmaler
Bandbreite und ist daher
oft nicht erforderlich, denn sie
erhöht die Testzeit. Wenn die
Korrekturfunktion aktiviert ist
und die Frequenz geändert wird,
berechnet die Firmware ein
Kanalkorrekturfilter. Dieser Vorgang
erfordert zusätzliche Zeit,
welche abhängig ist von der Art
der Frequenzumschaltung.
Kalibrierung der
Benutzerkanalkorrektur
Die Benutzerkanal-Korrekturkalibrierung
erweitert die Leistung
des Signalgenerators um
eine neue Kalibrierungsebene
(Calibration Plane), den DUT-
Eingangsport. Man kann auch
hier einen USB-Leistungssensor
verwenden, um die Kalibrierung
durchzuführen wie in
Bild 5 gezeigt. Man muss dabei
die Start- und Stoppfrequenzen
angeben. Anwender führen die
Benutzerkanalkorrektur aus,
wenn sich die Umgebungstemperatur
um mindestens 5 K verändert
hat.
In diesem ersten Teil des zweiteiligen
Applikationsberichts
wurden die Best Practices zur
Verbesserung der Messgenauigkeit
besprochen, einschließlich
Ebenheitskorrektur, externer
Nivellierung und interner
Kanalkorrektur. Im zweiten Teil
werden Best Practices zur Optimierung
der Messgeschwindigkeit
und des Phasenrauschprofils
vorgestellt. ◄
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ausgelegt. Die Absorberkammern
sind mit dem Vektorsignalgenerator
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dem Signalanalysator MS2692A
von Anritsu ausgestattet.
„Wir investieren enorm in unsere
5G-Testfunktionen und vertrauen
auf die Test- und Messgeräte
von Anritsu“, so Kari Komonen,
CEO bei Verkotan. „Durch
diese Zusammenarbeit können
Verkotan bietet zudem einen
maßgeschneiderten Service
namens RF Modification. Es
ist eine Testlösung für 4G- und
5G-Modems in Smartphones,
Hotspots, Handsets, usw. Die
Modifikation erfolgt durch
Überbrückung der Antennen in
Telefonen oder anderen Geräten
mit Coaxkabeln. Verkotan testet
und identifiziert Techniken und
Frequenzbänder, die über jedes
Kabel funktionieren. Danach
lässt sich die Leistungsfähigkeit
des Modems problemlos
ohne Einwirkung von Antennen
testen.
„Wir haben den Durchsatz eines
5G-Smartphones getestet“, so
Komonen. „Der Test wurde
zusammen mit Anritsu und deren
Funkkommunikations-Teststation
MT8000A durchgeführt.
Dabei haben wir einen Durchsatz
in der Größenordnung von
180 MBit/s im SISO-Modus, 360
MBit/s im 2x2 MIMO-Modus
und 720 MBit/s mit 4x4 MIMO
erzielt. ◄
24 hf-praxis 1/2020

Messtechnik
PCI-Express-Lösung für Gen5-Tests
Anritsu stellte eine neue PCI-Express-Testlösung
vor, die den Gen5 Base Specification
Stressed Receiver Test unterstützt. Die
Lösung verwendet Anritsus Signalqualitäts-
Analyzer R MP1900A, der Automatisierungs-Software
für die Kalibrierung nach
der Basisspezifikation und BER-Mess-Software
bietet, die SKP-Filterung unterstützt.
Vorteile
Mit dieser Version lässt sich eine Messumgebung
für die frühe Entwicklung von
Gen5-IP und -Geräten einfach konfigurieren
und so die Einführung von PCI Express 5.0
beschleunigen. Die Kosten werden dabei
minimiert, da der MP1900A alle für PCI-
Express-Tests erforderlichen Funktionen –
wie das Erstellen von Mustern, Erkennen
von Fehlern sowie Erzeugen von Jitter und
Rauschen – in einem Gerät bietet. Die Übertragungsgeschwindigkeiten
von Gen1 bis
Gen5 werden durch ein Software-Upgrade
unterstützt, sodass eine hochleistungsfähige
PCI-Express-Testlösung zu geringeren
Kosten bereitsteht.
Mit dieser Version unterstützt Anritsu Gen5-
Rx-Tests für IP und die Überprüfung von
Gen5-Hardware in der frühen Phase der
Standardisierung und Entwicklung und
bietet umfassende Unterstützung für Gen1-
bis Gen5-Messungen. Die Erweiterung der
Messfunktionen um neue Standards und
Trends hilft den Kunden auch dabei, Prüfund
Inspektionszeiten besser zu planen.
Entwicklungshintergrund
Neue Technologien wie IoT und KI verzeichnen
ein schnelles Wachstum, da die kommerzielle
Einführung von 5G-Diensten die
Übertragung großer Datenmengen mit hoher
Geschwindigkeit ermöglicht. Die Rechenzentren,
die diese Technologien unterstützen,
erfordern eine immer schnellere Verarbeitung
und höheren Datendurchsatz.
Server, Übertragungs- und Speichermedien
in Rechenzentren benötigen daher interne
Schnittstellen, die eine schnellere Datenübertragung
mit höherer Kapazität unterstützen.
Die Basisspezifikation 5.0 des kommenden
PCIe-Gen5-Standards wurde verabschiedet
und die Datenübertragungsgeschwindigkeit
auf 32 GT/s erhöht. Daher ist die Entwicklung
von Test- und Prüfgeräten, die diesen
Standard unterstützen, dringend erforderlich.
Der Signalqualitäts-Analyzer R MP1900A ist
ein Mehrkanal-BER-Tester, der die Design-
und Verifizierungsanforderungen für Hochgeschwindigkeits-Busschnittstellen
wie PCI
Express 4.0/5.0, USB3.2/4 und Thunderbolt
sowie für Netzwerkschnittstellen der
nächsten Generation wie 200G/400G/800G
Ethernet erfüllt. Der MP1900A verfügt über
einen integrierten Puls-Patterngenerator zur
Erzeugung hochwertiger Wellenformen
mit branchenweit besten Spezifikationen
(Eigenjitter von 115 fs) sowie einen hochempfindlichen
Fehlerdetektor und hochgenauen
Quellen zur Generation von Jitter
(SJ, RJ, SSC, BUJ) und Rauschen (CMI,
DMI, WN). Softwareseitig steht u.a. eine
Link-Training-Funktion mit Unterstützung
der LTSSM-Analyse zur Verfügung.
Diese Funktionen machen den Analyzer
zur fast idealen Lösung für verschiedene
Anwendungen, einschließlich Konformitäts-,
Margentests und Fehlersuche. Darüber
hinaus unterstützt er die PAM4-Evaluierung
von PAM4-Komponenten, einschließlich
optischer Module und NICs, die
von 200G/400G/800G-Ethernetstandards in
Rechenzentren verwendet werden. Da ein
einziges Gerät sowohl PCI-Express- als
auch Highspeed-Ethernet-Anwendungen
und damit eine grosse Bandbreite zukünftiger
Standards abdeckt, lassen sich Kosten
für Test- und Messgeräte verringern.
■ Anritsu Corporation
www.anritsu.com
Abdeckung von 5G-NR-Protokoll-Konformitätstests
Anritsu gab bekannt, dass die PCS Type
Certification Review Board Validierungsgruppe
(PVG) auf dem PVG#87-Treffen
in Berlin im November 2019 die höchste
Anzahl von 5G-New-Radio-Protokoll-
Konformitätstests auf der 5G-NR-Mobile-
Device-Testplattform ME7834NR von
Anritsu genehmigt hat. Die Validierungen
umfassten Tests für den Non-Standalone/
NSA-Modus, den Standalone/SA-Modus
und Frequenzbänder für Zeitduplex (TDD,
Time Division Duplex) und Frequenzduplex
(FDD, Frequency Division Duplex).
Somit ist die Test- und Prüfeinrichtung
ME7834NR eine führende Plattform für
Protokoll-Konformitätstests und bietet die
branchenweit beste Testabdeckung, mit der
Hersteller von Chipsätzen, Mobilfunkgeräten
und -ausrüstung , Gerätehersteller
und Testhäuser die Validierung und Einführung
neuer 5G-Geräte und -Dienste
beschleunigen können.
Die Konformitätstests sind durch die 3GPP
in TS 38.523 definiert und wurden auf
mehreren Sub-6-GHz-Frequenzbändern
im Frequenzbereich 1 (FR1) sowie dem
mmWave-Frequenzbereich 2 (FR2) validiert.
Die 5G-NR-Mobile-Device-Testplattform
ME7834NR ist sowohl beim
Global Certification Forum (GCF) als
auch beim PCS Type Certification Review
Board (PTCRB) als Testplattform (TP)
251 registriert. Der ME7834NR ist eine
Testplattform für 3GPP-basierte Protokoll-Konformitätstests
(PCT) und CATs
(Carrier Acceptance Tests) von Mobilgeräten,
die mit verschiedenen RATs
(Radio Access Technologies) ausgestattet
sind. Die Plattform unterstützt neben
LTE, LTE-Advanced (LTE-A), LTE-A Pro
und W-CDMA auch 5G NR im SA- und
NSA-Modus. Zusammen mit der OTA-
HF-Kammer MA8171A und HF-Wandlern
von Anritsu deckt der ME7834NR
die Sub-6-GHz-/FR1- und mmWave-5G-/
FR2-Frequenzbänder ab.
■ Anritsu Corporation
www.anritsu.com
hf-praxis 1/2020 25

Titelstory
Hochfrequenz-Elektronik für Phased-Array-
Applikationen
Die Entwicklung des Phased-Arrays. Von den Anfängen der Radare mit rotierenden Parabolantennen bis hin zu den neusten digitalen Phased-Arrays
mit vielen Elementen gab es kontinuierlich technologische Fortschritte
Hier beantwortet Peter
Delos von Analog
Devices, Inc. Fragen
zu einem wichtigen
Zukunftsthema.
Analog Devices, Inc.
www.analog.com
Dieser Artikel fügt einige der
Diskussionen, die in den verschiedenen
Foren im Internet
regelmäßig auftauchen, zu
einer umfassenden Darstellung
zusammen. Er beginnt mit einer
kurzen Geschichte der Phased-
Array-Entwicklung, diskutiert
Architekturtrends und -Herausforderungen,
gibt Einblicke in
die jüngsten Entwicklungen und
zeigt Links zu Artikeln und Webcasts,
die weitere Details zu den
verschiedenen Themenschwerpunkten
enthalten.
Warum ist das Thema „HF-
Elektronik für Phased-Arrays“
derzeit von Bedeutung?
Die Hochfrequenz-Elektronik
für Phased-Array-Applikationen
erlebt derzeit rasante
Fortschritte. Sie hat sich durch
Integration und Miniaturisierung
stark weiterentwickelt.
Viele Applikationen profitieren
inzwischen von diesen Verbesserungen.
Die vollständige Integration
großer Teile der Signalkette
in integrierte Schaltungen
hat speziell die Phased-Array-
Antennen ermöglicht und aktuelle
Systeme verfügen getrieben
durch neueste IC zunehmend
über analoge oder digitale Strahlformung.
Welche Kompetenzen kann
Analog Devices hier vorweisen?
Bei Analog Devices erhalten
wir hierzu regelmäßig Anfragen.
Das komplette Portfolio
Unser Interview-Partner Peter Delos ist technischer Leiter
der Aerospace and Defense Group bei Analog Devices in
Greensboro, North Carolina. Er erhielt seinen B.S.E.E.
von Virginia Tech im Jahr 1990 und seinen M.S.E.E. von
NJIT im Jahr 2004. Peter verfügt über mehr als 25 Jahre
Branchenerfahrung. Die meiste Zeit seiner Karriere
verbrachte er mit der Entwicklung fortschrittlicher RF/
Analog-Systeme auf Architektur-, PWB- und IC-Ebene.
Derzeit konzentriert er sich auf die Miniaturisierung von
Hochleistungsempfängern, Wellenformgeneratoren und
Synthesizern für Phased-Array-Anwendungen. Er ist unter
peter.delos@analog.com zu erreichen.
26 hf-praxis 1/2020

Titelstory
Bild 1: Analoge vs. digitale Strahlformung
der Firma bietet eine Antennenzu-Bit-Lösung,
die über HF bis
hin zu Hochgeschwindigkeits-
Wandlern, Transceivern, PLLs
und Power reicht. Zusammen
mit fortschrittlichen Integrationstechniken
bieten wir auch
Expertise in der Systemarchitektur.
Unsere Entwicklungen
finden viel Beachtung, da sie die
gesamte HF-Signalkette abdecken
und die Phased-Arrays der
Zukunft ermöglichen.
Beginnen wir mit den Phased-
Arrays. Wo stehen wir heute?
Ein Großteil der frühen Phased-
Array-Entwicklungen zielte auf
Radar-Anwendungen, so bekam
man über die Entwicklung der
Radar-Antennen einen guten
Einblick in die modernen digitalen
Strahlformantennen. Die
Entwicklung des Radars wurde
während des Zweiten Weltkriegs
und ab da stark beschleunigt.
Nach dem Zweiten Weltkrieg
wurden die meisten der heute für
die Wellenform- und Radarverarbeitung
verwendeten Erkenntnisse
in zahlreichen staatlichen
Laboratorien und Organisationen
gewonnen.
Eine wichtige Funktion der
Radarsignalverarbeitung ist die
Impulskompression. Sie wird
durch Modulationsarten wie
lineare Frequenzmodulationen
(LFMs) und Phasencodes ermöglicht,
bei denen ein Impuls
am Ausgang eines abgestimmten
Filters wesentlich kürzer ist als
der gesendete Impuls. Die Höhe
der Impulskompression steht
in direktem Zusammenhang
mit der Signalbandbreite, eine
Erkenntnis der sechziger Jahre.
Man könnte sagen, die Geburtsstunde
des Radars begann mit
der Impulskompression. Neue
Erkenntnisse und Implementierungen
führten schließlich zum
modernen Phased-Array.
Die ersten Implementierungen
hatten rotierende Parabolantennen,
gespeist mit hoher HF-
Leistung aus Röhrenverstärkern.
Die rotierende Schüssel wurden
erstmals in den leistungsstarken
Radargeräten durch Phased-
Array-Antennen ersetzt. Die
Hochleistungs-Röhrenverstärker
(HPAs) wurden weiterverwendet
und die Sendesignalkette
war wie folgt: Röhren-HPAs –
Hohlleiterverteilung – Phasenschieber
– Strahlerelemente.
Die Strahlschwenkung erfolgte
rein analog.
Für den Empfang konnten mehrere
Strahlmuster erstellt werden,
dies war aber komplex und
teuer, sodass man sich typischerweise
auf wenige Empfangskeulen
beschränkte. Antennensysteme
für Monopuls-Radare
waren so möglich. Der erste
Schritt in Richtung Solidstate-
Phased-Arrays war die Einführung
von Sende-/Empfangs-
Modulen (T/R), angebracht an
jedem Strahlerelement, wobei
die ersten Implementierungen
immer noch analoges Strahlformen
mit vergleichbarer
Backend-Verarbeitung verwendeten.
Das T/R-Modul besteht
aus einem Halbleiter-HPA zum
Senden, einem rauscharmen Verstärker
(LNA) zum Empfangen
und entweder einem Zirkulator
oder einem Schalter zum Steuern
der Richtung der Antenne
beim Senden oder Empfangen.
Zurzeit erleben wir die Migration
zu digitalen Strahlform-Phased-
Arrays. Hybride Architekturen,
bestehend aus analogen strahlformenden
Subarrays mit Empfängern
und ADCs hinter jedem
Subarray, ermöglichen es der
digitalen Strahlformung, viele
Keulen innerhalb des Subarray-
Musters zu bilden. Alle Elemente
eines digitalen Phased-Arrays
beinhalten je einen Empfänger
und einen Wellenformgenerator.
Das digital strahlformende Phased-Array
mit jedem so ausgerüsteten
Element ist der Wegbereiter
für echt software-definierte
Antennenmuster. Viele Strahlenkeulen
können gleichzeitig
in mehrere verschiedenen Richtungen
geformt und die Antennenmuster
adaptiv gesteuert
werden, einschließlich der Nullstellen.
Aufgrund der Programmierbarkeit
auf Systemebene
sind digitale Phased-Arrays mit
jedem Element für viele Antennenarchitekten
zum Ziel geworden.
Die Aufmachergrafik skizziert
die Entwicklung des Phased-Arrays.
Können Sie den Unterschied
zwischen analoger und
digitaler Strahlformung
näher erläutern?
Bei der analogen Strahlformung
befindet sich hinter jedem Strahlerelement
ein Phasenschieber
und ein geregelter Verstärker
für den HF-Bereich. Die Strahlrichtung
wird durch Steuern der
HF-Phase jeden Strahlers vor
dem Kombiner gebildet. Eine
Amplitudenabsenkung kann
angewendet werden, um die
Nebenkeulenpegel der Antenne
zu unterdrücken. Beim digitalen
Strahlformen wird ein ähnlicher
Prozess durchgeführt, nur eben
als komplett digitales Verfahren.
Für jedes Strahlerelement
gibt es komplette Empfänger
mit ADCs, die Strahlformung
erfolgt im digitalen Bereich,
Phasenverschieber werden digital
auf jeden Kanal angewendet
und eine gewichtete Summe bildet
das Antennenmuster. Da der
Strahl digital erzeugt wird, lassen
sich viele Antennenstrahlmuster
gleichzeitig aus denselben
ADC-Daten erzeugen. Dies wird
durch Duplizieren der digitalen
hf-praxis 1/2020 27

Titelstory
Heterodyne
Direct Conversion
Direct Sampling
Bewährt / zuverlässig
Hohe Leistung
Optimale Störanfälligkeit
Hoher Dynamikbereich
EMV-Immunität
Maximaler ADC BW
Einfachste WB-Option
Kein Mischen
Jetzt auch im L-/S-Band
einsetzbar
SwaP
Viele Filter
Unterdrückung der Spiegelfreq.
(Image rejection)
I/Q-Saldo
In-Band IF-Oberschwingungen
LO-Störungen
Störfestigkeit (IP2)
DC- und 1/f-Rauschen
ADC-Eingang BW
Verstärkung nicht über die
Frequenz verteilt
Bild 2: Die verschiedenen Architekturen. Obwohl nur der Empfänger dargestellt wird, gelten die Topologien auch für die Signalketten der
Wellenformgeneratoren
Strahlform-Zeitverzögerung und
Summierungsstrukturen erreicht.
Es handelt sich um eine Form der
Parallelverarbeitung, die mehrere
Keulen erzeugt, die unabhängig
voneinander aus dem
gleichen ADC-Datenstrom programmierbar
sind. Theoretisch
könnte dies auf eine sehr große
Anzahl von Keulen ausgedehnt
werden. In der Praxis bestimmt
die Fähigkeit der digitalen Verarbeitung
das realisierbare Limit.
Um die Verarbeitung mit praktischen
Datenraten zu verbinden,
definieren einige Systeme
ein Strahl-Bandbreiten-Produkt.
Dies ermöglicht einen Kompromiss
zwischen der Anzahl
der Keulen und der Bandbreite
pro Keule. Bild 2 illustriert den
Vergleich.
Welche Vor- und Nachteile sind
zu nennen?
Ein Vorteil des analogen Beamformings
ist die einfache Implementierung.
Es werden nur
wenige Datenwandler eingesetzt,
und damit ergibt sich ein
gut beherrschbarer digitaler
Entwicklungsaufwand. Die
Herausforderung besteht aber
darin, dass eine analoge Strahlformungsstruktur
für jede Keule
geschaffen werden muss. Nach
der Strahlformung ergeben sich
aber einige Fehlerquellen. Für
kostengünstige Systeme mit
niedriger Keulenanzahl ist die
analoge Strahlformung jedoch
eine gute Lösung und wird die
erste Wahl sein für kostensensitive
Antennensysteme.
Die Vorteile der digitalen Strahlformung
liegen in der Flexibilität
durch mehrere programmierbare
Keulen gleichzeitig
in unterschiedliche Richtungen.
Leider sind die Herausforderungen
beträchtlich, einschließlich
der großen Menge an digitalen
Daten, der Synchronisation
und der physikalischen Größenbeschränkungen
für die Elektronik,
die hinter jedem strahlenden
Element benötigt wird. Trotz dieser
Herausforderungen kann die
digitale Strahlformung immer
noch eine kostengünstige Architektur
sein, wenn viele Keulen
gleichzeitige von einer einzigen
Antenne erzeugt werden.
Ein Kompromiss ist der Mix aus
analoger und digitaler Strahlformung.
In diesem Fall werden die
Strahler-Elemente im analogen
Bereich zu Subarrays geformt,
dann können Keulen innerhalb
des Subarray-Musters digital
gebildet werden. Das kann man
als eine hybride Architektur
betrachtet, die auch sehr beliebt
ist, wenn digitales Beamforming
gewünscht wird, aber volldigitales
Beamforming aufgrund der
vielfältigen Herausforderungen
oder wegen der Systemkostenbeschränkungen
nicht praktikabel
ist.
Können Sie Ihren Anteil in
RF-Frontends beschreiben?
Zuerst definieren wir das RF-
Frontend. Dieses besteht typischerweise
aus dem T/R-Modul
zusammen mit der analogen
Strahlformung. In allen diesen
Bereichen entwickeln wir Produkte.
Neue HPAs und LNAs
werden regelmäßig angekündigt,
um die Marktanforderungen zu
erfüllen. Es gibt auch verlustarme,
leistungsstarke Schalter,
die im Frontend ein schnelles
Umschalten zwischen Senden
und Empfang ermöglichen.
Diese können in T/R-Module
als Komplettlösung integriert
werden, wenn dies für Kundenanwendungen
sinnvoll ist.
Die Industrie arbeitet intensiv
an der Verbesserung der GaN-
Technologie für HPAs und
LNAs. Motiviert durch zahlreiche
Publikationen die z.B.
deren höhere Leistungsdichte
und höhere Durchbruchspannungen
beschreiben. Für Phased-Array-Anwendungen
gibt
es zusätzliche Motivation. Bei
höheren Betriebsspannungen
fließt geringerer Strom in die
Stromverteilung, was zu einer
Effizienzsteigerung des Gesamtsystems
führt. Die höheren
Durchbruchspannungen führen
zu einer längeren Lebensdauer
der LNAs und können in einigen
Fällen Frontend-Limiter überflüssig
machen, die zu einem
insgesamt niedrigeren Empfängerrauschen
führen, auch wenn
die GaN-LNA-Rauschwerte
leicht über denen der GaAs-
LNA liegen.
28 hf-praxis 1/2020

Titelstory
Bild 3: Halbe Wellenlänge Elementabstand vs. Frequenz
Für analoge Strahlformer haben
wir kürzlich den ADAR1000
vorgestellt. Dies ist ein X- und
Ku-Band-4:1-analoger Strahlformer.
Zusätzlich zu allen erforderlichen
analogen Strahlformungsfunktionen
wurde für die
HPA/LNA-Impulsformung eine
einzigartige Gate-Steuerung integriert.
Das schnelle Ein- und
Ausschalten wurde durch die
Steuerung von Gate und nicht
von Drain erreicht. Dieser
Ansatz erübrigt das Schalten
eines hohen Stroms über Drain.
Wir bieten Anwendungshinweise
mit Schaltungen für das Gate-
Switching und solche die zeigen,
wie der ADAR1000 die Steuerung
der T/R-Module unterstützt.
Welche sind einige der heute
implementierten Architekturen
für Empfänger und Wellenformgeneratoren?
Die Architekturen des Empfängers
und des Wellenformgenerators
lassen sich grob
in drei Varianten unterteilen:
Heterodyn, Direkt-I/Q Sampling
und Inband-Direktabtastung. Es
gibt Vor- und Nachteile jeder
Architektur, abhängig von der
Anwendung. Wir kennen sie
alle und entwickeln ICs, die alle
Architekturen unterstützen. Bild
2 veranschaulicht die verschiedenen
Architekturen. Obwohl
nur der Empfänger dargestellt
wird, gelten die Topologien auch
für die Signalketten der Wellenformgeneratoren.
Das seit 100 Jahren bekannte
Heterodyne-Konzept ist bewährt
und kann bei richtiger Frequenzplanung
eine hervorragende Performance
erbringen. Leider ist es
das komplizierteste Verfahren.
Es benötigt typischerweise die
meiste Leistung und den größten
physischen Speicherbedarf
im Verhältnis zur verfügbaren
Bandbreite. Die Frequenzplanung
stellt außerdem bei großen
Bandbreiten eine große Herausforderung
dar. Es ist auch die
am wenigsten programmierbare
Technik, außer es ist zusätzliche
Hardware enthalten, um zwischen
einer Vielzahl von Filterund
LO-Pfaden zu wechseln.
Einer der neueren Trends ist,
moderne Hochgeschwindigkeitswandler
und Transceiver
einzusetzen, die mit höheren
Zwischenfrequenzen arbeiten
können. Dies kann Frequenzpläne
vereinfachen, Mischstufen
eliminieren und Komplexität
reduzieren.
Das direkte Abtastverfahren
wird seit langem eingesetzt, es
muss aber mit Geschwindigkeiten
betrieben werden, die
der direkten HF-Abtastung entsprechen
und eine große Eingangsbandbreite
bereitstellen.
Heute sind Hochgeschwindigkeitswandler
für die direkte
Abtastung im S-Band und
höher verfügbar, einige sind in
den Referenzen aufgeführt. Die
Abtastung mit GSPS-Raten mit
analogen Eingangsbandbreiten
über 6 GHz werden bei den
neuesten Hochgeschwindigkeitswandlern
neu angeboten.
Die direkte Abtastung höherer
Frequenzen ist dabei weiterhin
im Trend, bedingt durch neue
Datenkonverter. Da in den Fin-
FET-CMOS-Knoten der nächsten
Generation Transistoren für
immer höhere Frequenzen eingesetzt
werden und die parasitäre
Kapazitäten weiter reduziert,
sind neue Datenwandlerfamilien
möglich, die einen erheblichen
Einfluss auf das zukünftige
Design von HF-Systemen
haben können.
Direktwandlerarchitekturen nutzen
die Datenwandler-Bandbreite
am effizientesten. Die
Datenwandler erfüllen das erste
Nyquist-Kriterium, wo die Performance
optimal ist und die
Tiefpassfilterung einfacher. Die
beiden Datenwandler arbeiten
zusammen, um I/Q-Signale
abzutasten und so die Nutzbandbreite
ohne Verschachtelung
zu erhöhen. Die größte
Herausforderung für die Direktwandlerarchitektur
seit Jahren
besteht darin, die I/Q-Balance
aufrechtzuerhalten für akzeptable
Werte bei Spiegelfrequenz-
Unterdrückung, LO-Leckagen
und DC-Offsets. In den letzten
Jahren hat die gelungene Integration
der gesamten Signalkette
für die direkte Umwandlung in
Kombination mit digitalen Kalibrierungen
diese Herausforderungen
wesentlich verbessert.
Unsere Transceiver-Produktlinie
basiert auf direkten Wandlerarchitekturen.
Wenn die Leistung
passt, sind diese die am besten
verfügbaren wirtschaftlich integrierten
Lösungen.
Gibt es weitere Vorteile durch
die Verteilung der Wellenformgeneratoren
und Empfänger
in einem digitalen Strahlform-
Array?
Eines der Ziele der Systementwicklung
mit verteilter HF-
Elektronik ist eine Verbesserung
des Dynamikbereichs durch
die Kombination von Kanälen.
Wenn zwei HF-Signale kombiniert
werden, und die HF-Signale
in Amplitude und Phase angepasst
sind und das Rauschen in
jedem der Kanäle nicht korreliert
ist, gibt es eine 10logN-Kombi-
hf-praxis 1/2020 29

Titelstory
nationsverstärkung, die eine Verbesserung
des Dynamikbereichs
bewirkt. Wenn das Rauschen in
den Kanälen korreliert ist, gibt
es keine Verbesserung, wenn
sie kombiniert werden. Daher
ist eine der Bemühungen der
Systemtechnik, Rauschursachen
zu finden, die nicht korreliert.
Korreliertes Rauschen kann von
gemeinsamen Kanälen kommen,
einschließlich Takten, LOs, Versorgung
usw.
Bei großen Arrays ist die Verbesserung
durch Kanalkombination
erheblich. Beispielsweise können
100 Kanäle eine Verbesserung
des Dynamikbereichs um
20 dB bringen, wenn die Rauschkomponenten
alle unkorreliert
sind. Wir haben unsere eigenen
mehrkanaligen RF-Testplatinen
entwickelt, um sicherzustellen,
dass diese Parameter sowohl für
die Verwendung unserer Komponenten
durch unsere Kunden als
auch für unsere eigenen internen
Designs zur Verfügung stehen.
Befassen Sie sich mit
den Problemen durch die
physikalischen Abmessungen,
denen Designer bei digitalen
Strahlform-Phased-Arrays
begegnen?
Eine grundlegende physikalische
Herausforderung ist der Elementeabstand
in Abhängigkeit
von der Wellenlänge, der sich
mit zunehmender Betriebsfrequenz
verringert. Viele Systeme
setzen den Elementabstand auf
die halbe Wellenlänge (Bild 3)
oder weniger, um Rasterkeulen
im Antennenmuster zu vermeiden.
Im L- und S-Band ist
es praktisch, die Elektronik in
einem Abstand von allen Elementen
unter Verwendung der
neuesten Transceiver oder Direktabtastwandler
einzubauen. Da
die Frequenz mit dem X-Band
(10 GHz) ansteigt, ist es schwierig,
aber mit fortgeschrittener
Integration möglich. Beim Ka-
Band ist es eine große Herausforderung.
Mit zunehmender
Frequenz sind hybride Architekturen
praktischer und ein
4:1-Strahlformer, wie der im
ADAR1000, kann die Anzahl
der Empfänger/Exciter um den
Faktor 4 reduzieren und zusätzlichen
Platz für die HF-Elektronik
schaffen.
Um diesen Herausforderungen
gerecht zu werden, integrieren
wir weiterhin ganze Sektionen
der Signalketten. Mehrkanalige
integrierte Transceiver und
Wandler bilden die Basis für
HF-Abtastung bei reduziertem
Platzbedarf. Darüber hinaus werden
das integrierte HF-Design
in monolithische RFICs, SiPs
(System im Gehäuse) und integrierte
T/R-Module kontinuierlich
weiterentwickelt. Die
Kombination der mehrkanaligen
Hochgeschwindigkeitswandler
oder Transceiver mit den Fortschritten
in der HF-Elektronik
ermöglicht die Integration, die
für moderne Phased-Array-
Implementierungen erforderlich
ist.
Können Sie zum Schluss
einige weiterführende Links/
Referenzen angeben?
Das Phased-Array-Design deckt
viele Aspekte der Technik ab,
vom Radiofrequenz-Design über
die Stromverteilung, das Hochgeschwindigkeits-Digitaldesign,
das fortschrittliche Packaging bis
hin zur digitalen Signalverarbeitung.
Die Breite des Portfolios
von Analog Devices deckt all
diese Bereiche ab. Das umfassende
Angebot von einem einzigen
Unternehmen ist einzigartig
in der HF/Mikrowellen-
Industrie und ein Wegbereiter für
Systemintegratoren, die Phased-
Array-Antennensysteme entwickeln.
Ich habe die Trends und
einige weiterführende Überlegungen
hier vorgestellt. Unter
www.analog.com sind viele weitere
technische Informationen
sowie alle Produktdatenblätter
online erhältlich. Die nachfolgend
aufgeführten technischen
Artikel, Webcasts und aktuelle
ICs, die alle für Phased-Array-
Anwendungen gelten, können
der Auslöser für weitere Recherchen
sein:
Masterson, Claire. “Massive
MIMO and Beamforming: The
Signal Processing Behind the 5G
Buzzwords.” Analog Dialogue,
Vol. 1, June 2017.
Delos, Peter. “Advanced Technologies
Pave the Way for New
Phased Array Radar Architectures.”
Analog Devices, Inc.,
Nov. 2016.
Delos, Peter and Jarret Liner.
“Unique Gate Drive Applications
Enable Rapidly Switching
On/Off for Your High Power
Amplifier.” Analog Dialogue,
Issue 148, Dec. 2017.
Delos, Peter, Michael Jones, and
Mark Robertson. “RF Transceivers
Enable Forced Spurious
Decorrelation in Digital Beamforming
Phased Arrays.” Analog
Devices, Inc., Sept. 2018.
Delos, Peter. “System-Level LO
Phase Noise Model for Phased
Arrays with Distributed Phase-
Locked Loops.” Analog Device,
Inc., Nov. 2018.
Delos, Peter and Jarret Liner.
“Improved DAC Phase Noise
Measurements Enable Ultra-
Low Phase Noise DDS Applications.”
Analog Dialogue, Vol.
51, Aug. 2017.
Delos, Peter. “A Review of
Wideband RF Receiver Architecture
Options.” Analog Devices,
Inc., Feb. 2017.
Brannon, Brad. “Some Recent
Developments in the Art of
Receiver Technology: A Selected
History on Receiver Innovations
over the Last 100 Years.” Analog
Dialogue, Vol. 52, Aug. 2018.
Benson, Keith. “Advances in
Phased Array Analog Beamforming
Solutions.” Analog
Devices, Inc. Webcast, Sept.
2017.
Delos, Peter. “Digital Beamforming
Techniques for Phased
Arrays.” Analog Devices, Inc.
Webcast, Jan. 2017.
Jones, Michael. “Enabling
Next-Generation EW and Phased-Array
Systems.” Analog
Devices, Inc. Webcast, 2018.
Henderson, Greg. “RF/Microwave
Product Selector Guide.”
Analog Devices, Inc. June 2018.
ADAR1000: Analog Beamformer.
Analog Devices, Inc., 2019.
Phase Locked Loop (PLL) Synthesizers.
Analog Devices, Inc.,
2019.
AD9213. Analog Devices, Inc.,
2019.
AD9208. Analog Devices, Inc.,
2019.
AD9172. Analog Devices, Inc.,
2019.
ADRV9009. Analog Devices,
Inc., 2019. ◄
30 hf-praxis 1/2020

Bauelemente
Ausfallsichere MKP-
Funkentstörkondensatoren
Mit der Ecqua-Serie von Panasonic
nimmt Schukat die AEC-
Q200-zertifizierten metallisierten
Polypropylen-Folienkondensatoren
von Panasonic Industry
Europe in sein Programm auf.
Dank eigenem Metallisierungsprozess
mit Sicherungsmechanismus
bietet der Hersteller
eine stabile Kapazität über die
gesamte Produktlebensdauer
und garantiert damit eine hohe
Zuverlässigkeit für Applikationen.
Die Entstörkondensatoren
der Klasse X2 eignen sich für ein
breites Anwendungsspektrum,
darunter Eingangs-/Ausgangsfilter
für Ladestationen, den
Q-Band-Chip-
Dämpfungsglieder
Die TT5-Serie von Smiths
Interconnect sind Q-Band-
Chip-Dämpfungsglieder,
die von Gleichstrom bis 18
GHz arbeiten. Die Breitband-
Dämpfungsglieder sind mit
Dämpfungswerten von 0 bis
20 dB in Schritten von 0,5 dB
erhältlich und können bis zu
5 W Eingangsleistung verarbeiten.
Diese Dämpfungsglieder sind
auf einem Aluminiumoxid-
Eingang von Bordladegeräten,
Industriestromversorgungen,
diverse EV/PHEV-Anwendungen
und die Infrastruktur
für erneuerbare Energien. Sie
verfügen über eine Nennspannung
von 275V AC, die sich bei
Bedarf auf 305 V AC erweitern
lässt, sowie einen Nennkapazitätsbereich
von 0,1 bis 4,7 µF.
Ihr Betriebstemperaturbereich
liegt zwischen -40 und +110 °C.
Aufgrund des flammhemmenden
Kunststoffgehäuses und der Verwendung
eines nicht brennbaren
Harzes ist die Ecqua-Serie UL/
CSA konform und erfüllt die
europäischen Sicherheitsbestimmungen
der Klasse X2. Zudem
sind alle Kondensatoren vollständig
RoHS- und REACHkonform.
Die Bauteile garantieren
eine hohe Feuchtigkeitsbeständigkeit
(THB-Test: 85 °C,
85 %, 240 V Wechselspannung,
1000 h) sowie eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit
(-40 bis +85 °C, 1000 Zyklen).
Die Ecqua-Serie von Panasonic
ist ab sofort ab Lager Schukat
erhältlich.
■ Schukat
www.schukat.com
Substrat mit robusten Dickschichtanschlüssen
und passivierten
Tantalnitrid-Widerstandselementen
aufgebaut.
Sie eignen sich für hochzuverlässige
Anwendungen
wie Verstärkerschaltungen,
Sende-/ Empfangsmodule,
Aufwärts-/ Abwärtswandler,
Instrumentierung, Radar
und Rundfunk. Es sind auch
mehrere Montagekonfigurationen
verfügbar, um sowohl
Oberflächenmontage- als auch
Drahtbondanwendungen zu
unterstützen.
Weitere Produktspezifikationen:
Leistung: 0,75 bis 5 W,
SWR: 1,25, 1,35, 1,5, Impedanz:
50 Ohm, RoHS: ja,
Dämpfungsgenauigkeit: 0,5
dB, Betriebstemperatur: -55
bis +150 °C, Lagertemperatur:
-65 bis +150 °C
■ Smiths Interconnect
www.smithsinterconnect.com
Wilkinson-
Leistungsteiler für 2
bis 10 GHz
GaN-
Leistungstransistor für
14 W/10 GHz
Der CHK8013-99F von UMS
ist ein GaN-Leistungstransistor,
der in gepulsten und CW-
Betriebsarten von DC bis 10
GHz arbeitet. Es liefert 14 W
gesättigte Ausgangsleistung mit
einer Signalverstärkung von 17
dB und einer PAE von 70 %.
Dieses Bauteil benötigt eine
Versorgungsspannung von 30 V.
Es wird unter Verwendung einer
GaN-HEMT-Technologie mit
einer Gate-Länge von 0,25 µm
auf einem SiC-Substrat hergestellt
und erfordert eine externe
Anpassungsschaltung. Dieser
Transistor mit hoher Elektronenmobilität
ist als 0,9 x 1,2 x
0,1 mm großer Chip erhältlich
und eignet sich ideal für eine
Vielzahl von HF-Leistungsanwendungen
wie Radar und Telekommunikation.
Weitere Produktspezifikationen:
Leistung:
41,46 dBm, Spannung Gate-
Der PDW06041 von Knowles
ist ein 2-Wege-Wilkinson-
Leistungsteiler (power divider)
für den Frequenzbereich
von 2 bis 10 GHz. Die Einfügedämpfung
liegt typischerweise
0,75 dB über den theoretischen
3 dB, die Isolation
wird mit 20 dB angegeben.
Die Phasen- und Amplituden-
Balance ist sehr gut. Dieser
Surface-Mount-Power-Divider
wurde aus hochdielektrischem
Keramikmaterial hergestellt,
das eine sehr geringe Temperaturabhängigkeit
sichert. Die
Eingangsleistung kann maximal
5 W betragen. Weitere
Daten: Amplitudenbalance:
±0,03 dB, Phasenbalance: ±3
Grad, Impedanz: 50 Ohm,
Return Loss: 20 dB, RoHS:
ja, Einsatztemperatur: -55 bis
+125 °C
■ Knowless
www.knowlesscapacitors.
com
Source: -3,3 V, Drain-Strom: 900
mA, Gate-Leckstrom: -700 µA,
RoHS: ja, Lagertemperatur: -55
bis +150 °C
■ United Monolithic
Semiconductors GmbH
www.ums-ulm.de
Dämpfungsglieder mit
Flansch
Die Serie RFP-100-XXAE-S
von Anaren hält Dämpfungsglieder
mit Flansch (Flanged
Attenuators) für DC bis 2,5 GHz
bereit. Diese sind mit verschiedenen
Dämpfungen von 1 bis
30 dB verfügbar und vertragen
bis zu 100 W Eingangsleis tung
bei entsprechender Kühlung.
Ein geringes SWR und ein
keramisches Substrat sind weitere
Kennzeichen. Die Flansche
sind in Kupfer, und Nickel ausgehührt.
Weitere Produktspezifikationen:
Attenuation :1, 2, 3,
4, 5, 6, 9, 10, 20, 22 oder 30 dB,
SWR: 1.2...1.45, Abmessungen:
0,798 x 0,23 inches, RoHS: ja
■ Anaren, Inc.
wwww.anaren.com
32 hf-praxis 1/2020

Bauelemente
Koaxialer 50-Ohm-Abschluss
für DC bis 40 GHz
Die flexiblen Testkabel der Serie FLC-1FT-
SMSM+ von Mini-Circuits ermöglichen
wiederholbare, verlustarme Verbindungen
für Signale bis 26 GHz. Die RoHS-konformen
50-Ohm-Kabeltypen sind für mindestens
20.000 Biegezyklen qualifiziert
und mit SMA-Steckern aus Edelstahl in
verschiedenen Längen ab Lager lieferbar.
Ein 1-ft-Kabel weist eine nominelle Einfügungsdämpfung
von 0,25 dB von DC
auf 6 GHz und 0,61 dB von 6 auf 26 GHz
auf. (Dämpfung ist frequenzabhängig.) Das
typische SWR beträgt 1,06 oder besser von
Gleichstrom bis 26 GHz. Der Vollbandverlust
ändert sich nur um 0,04 dB und die
Phase nur um 1,6 Grad bei einer 3,25-Zoll-
Biegung.
Kompakte Hochpassfilter für
1,6 bis 6 GHz
Das Modell MTY2-243+ von Mini-Circuits
ist ein breitbandiger symmetrisch-asymmetrischer
Transformator (Balun) mit einem
Impedanzverhältnis von 2: 1 und einem
Frequenzbereich von 10 bis 24 GHz. Der
50-Ohm-GaAs-MMIC-Balun mit Heteroübergang
und Bipolartransistor (HBT)
erzielt eine geringe Einfügungsdämpfung
von typischerweise 1 dB bis 20 GHz und
1,5 dB von 20 bis 24 GHz. Es zeichnet sich
durch eine hervorragende Wiederholgenauigkeit
aus, mit einer typischen Amplitudenunsymmetrie
von 0,7 dB von 10 bis 20 GHz
und 0,4 dB von 20 bis 24 GHz und einer
typischen Phasenunsymmetrie von 6,4 Grad
über den gesamten Frequenzbereich. Der
RoHS-konforme Transformator eignet sich
gut für Anwendungen in Radar-, Satcomund
Testsystemen. Es kann bis zu 31 dBm
(1,25 W) Eingangsleistung in einem nur 2
× 2 × 1 mm messenden QFN-Gehäuse verarbeiten
und hat einen Betriebstemperaturbereich
von -40 bis +85 °C.
Schaltmatrix mit Kanälen für
DC bis 26,5 GHz
Der koaxiale Abschluss ANNEQ-50K+ von
Mini-Circuits eignet sich für einen extrem
breiten Frequenzbereich von DC bis 40 GHz.
Er macht zeitsparende, schnelle (One-Turn)
Abschlüsse und Trennungen in Testaufbauten
und anderen Systemen mit 50 Ohm
Impedanz möglich. Über den gesamten Frequenzbereich
wird eine typische Rückflussdämpfung
von 27 dB erreicht. Der RoHSkonforme
Abschluss ist für Betriebstemperaturen
von -55 bis +100 °C ausgelegt und
kann bis zu 1 W (30 dBm) Eingangsleistung
verarbeiten. Ein robuster 2,92-mm-
Steckverbinder ermöglicht die Verbindung
mit einer Vielzahl von Breitband-Steckverbindertypen
einschließlich SMA-, K- und
3,5-mm-Koaxialsteckverbindern.
Kabel für stabile
Verbindungen bis 26 GHz
Das Hochpassfilter HFCG-1500+ von Mini-
Circuits kombiniert eine hohe Stopband-
Unterdrückung mit einem verlustarmen
Durchlassbereich von 1,6 bis 6 GHz. Das
Hochpassfilter mit LTCC-Technologie (Low-
Temperature Cofired-Ceramic) ist in einem
winzigen oberflächenmontierten 0805-Keramikgehäuse
mit Abmessungen von nur 2 ×
1,25 mm untergebracht und hat eine Einfügungsdämpfung
von 2 dB oder besser von
1,6 bis 6 GHz und eine typische Unterdrückung
von 40 dB von DC auf 800 MHz und
35 dB von 800 auf 1000 MHz. Das Durchlassband-SWR
beträgt 1,9 oder besser. Das
kompakte Filter eignet sich gut für dichte
Leiterplatten-Layouts und verfügt über
umlaufende Anschlüsse für eine gute Lötbarkeit.
Das RoHS-konforme Hochpassfilter
verträgt eine Eingangsleistung von bis zu
3 W bei gleichzeitig hervorragender Temperaturstabilität
über einen Betriebstemperaturbereich
von -55 bis +100 °C.
Balun-Transformator für 10
bis 24 GHz
Das Modell RC-1SP4T-26 von Mini-Circuits
ist eine mechanische SP4T-Schaltmatrix mit
hoher Zuverlässigkeit für Signale mit Frequenzen
von DC bis 26,5 GHz. Die 50-Ohm-
Schaltmatrix ist für mindestens 1 Million
Schaltzyklen pro Schalter ausgelegt, und das
bei „heißem“ Schalten mit 1 W Leistung.
Die RoHS-konforme Baugruppe ist mit
SMA-Buchsen an allen HF-Anschlüssen und
USB- und Ethernet-Anschlüssen zur Steuerung
ausgestattet. Der Einfügungsverlust
beträgt typischerweise 0,3 dB und die Isolation
typischerweise 70 dB. Das typische
SWR beträgt 1,5. Der Switch wird mit 24 V
Gleichspannung betrieben und verfügt über
eine benutzerfreundliche Bedieneroberfläche
und eine vollständige API für Windowsund
Linux-Betriebssysteme.
Richtkoppler für 1 bis 50 GHz
mit DC-Pass
Das Modell ZCDC13-V154+ von Mini-
Circuits ist ein Richtkoppler mit einem
extrem breiten Frequenzbereich von 1 bis 50
GHz. Der Einfügungsverlust der Hauptleitung
beträgt typischerweise 1,9 dB, während
die Kopplung über den gesamten Frequenz-
hf-praxis 1/2020 33

Bauelemente
bereich 13±0,6 dB beträgt. Die Rückflussdämpfung
beträgt in der Regel 22 dB oder
mehr für direkte und gekoppelte Pfade. Die
RoHS-konformen 50-Ohm-Richtkoppler
haben eine typische Richtschärfe von 18 dB
von 1 bis 50 GHz. Sie sind mit 2,4-mm-
Koaxialbuchsen ausgestattet und können bis
zu 500 mA Gleichstrom von den Eingangszu
den Ausgangsanschlüssen übertragen.
Dämpfungsglieder für
Signale bis 18 GHz
Die Serie der YAT-7A+ Festwert-GaAs-
MMIC-Dämpfungsglieder von Mini-Circuits
bietet auf engstem Raum eine wiederholbare,
stabile Dämpfung für Signale bis 18 GHz.
Die Absorptionsdämpfer werden in einem
2 × 2 mm großen MCLP-Miniaturgehäuse
geliefert und können bis zu 1,3 W über den
gesamten Frequenzbereich hinweg verarbeiten.
Sie sind in nominalen Dämpfungswerten
von 0 bis 10 dB in 1-dB-Schritten sowie mit
Werten von 12, 15, 20 und 30 dB erhältlich.
Die Dämpfung ist über den gesamten Frequenzbereich
flach: Für einen 7-dB-Dämpfer
beträgt die typische Dämpfung 7,03 dB
von Gleichstrom bis 5 GHz, 7,07 dB von 5
bis 15 GHz und 7,1 dB von 15 bis 18 GHz.
In ähnlicher Weise ist das SWR über den
Frequenzbereich hinweg konsistent. Für
das gleiche 7-dB-Dämpfungsglied beträgt
das typische SWR 1,06 von DC bis 5 GHz,
1,11 von 5 bis 15 GHz und 1,17 von 15 bis
18 GHz. Die RoHS-konformen 50-Ohm-
Dämpfungsglieder sind für Betriebstemperaturen
von -40 bis + 85 °C ausgelegt und
eignen sich gut für kommerzielle Kommunikations-
und Militärradaranwendungen.
Rauscharmer Verstärker für
1,8 bis 6 GHz
Das Modell ZX60-63GLN+ von Mini-
Circuits ist ein rauscharmer Breitbandverstärker
(LNA) für den Einsatz bei Signalen
mit 1,8 bis 6 GHz. Die typische Verstärkung
beträgt mindestens 24,5 dB, während
die typische Rauschzahl 0,9 dB bis
3,5 GHz und 1,5 dB bis 6 GHz beträgt.
Die typische Ausgangsleistung bei 1-dB-
Komprimierung beträgt 10,2 dBm und
der typische Schnittpunkt dritter Ordnung
(OIP3) beträgt 21,7 dBm bis 6 GHz. Die
RoHS-konformen 50-Ohm-Verstärker messen
18,8 × 19,1 × 11,68 mm mit ihren SMA-
Buchsen. Normaler weise werden 67 mA aus
einer einzelnen 5-V-Gleichstromversorgung
entnommen.
■ Mini-Circuits
sales@minicircuits.com
www.minicircuits.com
Fachbücher für die
Praxis
Digitale Oszilloskope
Der Weg zum
professionellen
Messen
Joachim Müller
Format 21 x 28 cm, Broschur, 388 Seiten,
ISBN 978-3-88976-168-2
beam-Verlag 2017, 47,90 €
Ein Blick in den Inhalt zeigt, in welcher Breite
das Thema behandelt wird:
• Verbindung zum Messobjekt über passive und
aktive Messköpfe
• Das Vertikalsystem – Frontend und Analog-
Digital-Converter
• Das Horizontalsystem – Sampling und Akquisition
• Trigger-System
• Frequenzanalyse-Funktion – FFT
• Praxis-Demonstationen: Untersuchung von
Taktsignalen, Demonstration Aliasing, Einfluss
der Tastkopfimpedanz
• Einstellungen der Dezimation, Rekonstruktion,
Interpolation
• Die „Sünden“ beim Masseanschluss
• EMV-Messung an einem Schaltnetzteil
• Messung der Kanalleistung
Weitere Themen für die praktischen Anwendungs-Demos
sind u.a.: Abgleich passiver
Tastköpfe, Demonstration der Blindzeit, Demonstration
FFT, Ratgeber Spektrumdarstellung,
Dezimation, Interpolation, Samplerate,
Ratgeber: Gekonnt triggern.
Im Anhang des Werks findet sich eine umfassende
Zusammenstellung der verwendeten
Formeln und Diagramme.
Unser gesamtes Buchprogramm finden Sie unter
www.beam-verlag.de
oder bestellen Sie über info@beam-verlag.de

Kabel und Stecker
Genial kombiniert – neue Hybridmatrix
HF-Kabel für
Frequenzen bis
120 GHz
Die bsw TestSystems &
Consulting vertreibt die
komplette Bandbreite an
Junkosha-HF-Kabeln für
Frequenzen von DC bis
120 GHz. Die Kabel haben
eine exzellente Phasenstabilität,
geringe Verluste und
ein geringes SWR. Neben
Test&Measurement-Anwendungen
sind Junkosha-Kabel
auch sehr gut geeignet für
On-Wafer-Messungen oder
den Einsatz im Bereich
Kommunikation sowie thermische/Vakuum-Anwendungen.
Im Rahmen der Zusammenarbeit
übernimmt die bsw
TestSystems & Consulting
den Vertrieb in den Ländern
Schnelle und flexible Distribution
von Signalen setzt in vielen
Fällen den Einsatz einer Schaltmatrix
voraus. Das Modell
XTreme32 Hybrid liefert für
das L-Band höchste Flexibilität
bei gleichzeitig maximal kompaktem
Design. Hierbei kombiniert
dieses Modell sowohl
eine 8 x 8 fan-in- (combining)
als auch eine 8 x 8 fan-out-
(distributing) Matrix in einem
extrem kompakten 1 HE/19-
Zoll-Gehäuse. Im laufenden
Betrieb tauschbare Controller-
Karten, Lüftereinheiten sowie
Netzteile garantieren die bestmögliche
Verfügbarkeit und
eine hohe Ausfallsicherheit.
Die Matrix hat einen Frequenzbereich
von 850 bis 2500 MHz.
Die hohe Isolation (port-zuport)
von 60 dB sorgt hierbei
für eine herausragende Signalqualität.
Die Matrix bietet hierbei
eine breite Input- und Output
Gain Range von -17,5 bis
+16 dB bzw. -14,5 bis +18 dB,
die jeweils unabhängig voneinander
ansteuerbar ist. Vielfältige
Kontrollmöglichkeiten
über Web Browser basiertes
GUI Interface sowie SNMP
oder TCP/IP garantieren hierbei
eine angenehme Bedienbarkeit
für den Nutzer. Für einen zuverlässigen
und ausfallsicheren
Betrieb sind alle betriebsrelevanten
Komponenten im laufenden
Betrieb austauschbar.
Vielfältige Anschlussmöglichkeiten
wie SMA, BNC oder
F-Type Steckverbinder, wahlweise
50 oder 75 Ohm (auch
gemischte Konfigurationen
hierbei möglich) ermöglichen
eine einfache Integration in
die bestehende Infrastruktur.
Ergänzend sind auch Fiber-
Optic-Inputs optional erhältlich.
Für eine Teststellung
von diesem System stehen
die Experten von Telemeter
Electronic zur Verfügung.
■ Telemeter Electronic GmbH
info@telemeter.de
www.telemeter.info
Deutschland, Österreich und
Schweiz sowie BeNeLux.
Die bsw hat sich auf schlüsselfertige
Komplettsysteme
für den Halbleitertest, sowie
HF-Messtechnik für die
Elektronik- und Telekomindustrie
und den Forschungsund
Entwicklungsbereich
spezialisiert. Ergänzend
dazu vertreibt sie auch die
komplette Bandbreite an HF-
Komponenten, was durch die
Junkosha-Palette jetzt exzellent
abgerundet wird.
■ bsw TestSystems &
Consulting
www.bsw-ag.com
Internationale Fachmesse und Kongress
für Elektromagnetische Verträglichkeit
Köln, 17.– 19.03.2020
Einzigartiger Marktüberblick, Wissens ­
transfer und frische Impulse für die
tägliche Arbeit – tauschen Sie sich mit
Experten auf dem Branchentreffpunkt
für elektromagnetische Verträg lichkeit
aus.
Mehr erfahren: e­emv.com
hf-praxis 1/2020
35

5G und IoT
5G-NR-Multidomäne-Analyse-Messgerät
Mit 5G NR (New Radio) soll
die Datenübertragungstechnik
revolutioniert werden. Drei
Anwendungsprofile stehen dabei
im Fadenkreuz der Entscheider
in Wirtschaft und Politik:
eMBB (Enhanced Mobile
Broadband), mMTC (Massive
Machine Type Communications)
und uRLLC (Ultra Reliable and
Low Latency Communications).
Mit eMBB sollen Hotspots im
Bereich Consumer-Markt versorgt
werden (z.B. Flughäfen,
Stadien, Großveranstaltungen),
mit mMTC sollen Anwendungen
aus dem IoT-Umfeld unterstützt
werden (Machine-to-Machine-
Kommunikation) und uRLLC
soll bei besonders zeitkritischen
Anwendungen in der Industrie
4.0 zum Einsatz kommen (autonomes
Fahren, vernetzte Medizintechnik).
Das Ceyear 5252D ist ein
5G-Multidomäne-Analyse-
Messgerät für alle 5G-NR-
Standards. Dank der verschiedenen
Funktionsmodule lassen
sich neben EVM, ACLR und
OBW auch Frequenzbereich,
Zeitbereich, Demodulationsbereich
sowie Leistung, Frequenzversatz,
Empfindlichkeit
usw. testen. Das Ceyear 5252D
ist ein 5G-Multikanal-Testgerät
und eignet sich zur Basisstations-Signalanalyse
und Störungssuche
in den Bereichen
Forschung und Entwicklung,
Produktion, Konstruktion, Netzwerkplanung
und Optimierung.
Das Gerät unterstützt gemäß
3GPP 38.141 definierte Testverfahren
und alle Kommunikationsstandards
wie GSM,
WCDMA und LTE-Basisstationstest
in Bezug auf 5G NR.
Dabei entspricht die HF-Bandbreite
von 200 MHz den aktuellen
Bandbreitenanforderungen
des 5G-Systems. Außerdem
bietet das Gerät hervorragende
Werte für Phasenrauschparameter
und Pegelgenauigkeit. Der
besondere Vorteil des Geräts
liegt in seiner Fähigkeit zur
Multi-Domain-Analyse. Diese
ermöglicht u.a. eine gleichzeitige
Analyse im Frequenzbereich,
Zeitbereich und Modulationsbereich.
Dabei zeichnet sich das
Ceyear 5252D durch die breite
Frequenzbandabdeckung (400
MHz bis 6 GHz) und die große
Modulationsbandbreite aus. Ein
weiterer Vorteil des Geräts liegt
darin, dass mithilfe eines externen
Moduls die Millimeterwellenlänge
wie bei 26 GHz gemessen
werden kann.
Weitere Merkmale
• Fähigkeit zur Durchführung
eines mehrkanaligen Paralleltests,
der die Testzeit reduziert
und dadurch für eine
verbesserte Testeffizienz sorgt
• flexible massive MIMO-Konfiguration,
in der in einem einzigen
HF-Transceiver-Modul
vier Kanäle unterstützt werden
(über Kaskadierung sind bis zu
64 Kanäle erreichbar)
• flexible massive Basisbandübertragung
von großen
optischen Datenports (IQ
Basisband-Daten-Echtzeitspeicher,
IQ Basisband-Daten-
Echtzeit-Filling)
• flexible Konfiguration der
Steuerbefehle, über die mehrere
Parameter parallel in
einer Schnittstelle konfiguriert
und ausgegeben werden
können (flexible Schnittstellen-Umschaltung
ist je nach
spezifischen Testszenarien
möglich)
Weiterhin sorgt ein zuverlässiger
Touchscreen mit flachem Menü
im Blockdiagramm für eine einfache
und intuitive Bedienung.
Das Ceyear 5252D ist mit für
4G (LTE), 3G (WCDMA) und
2G (GSM) ausgelegten Basisstationen
kompatibel.
■ Meilhaus Electronic GmbH
www.meilhaus.com
Fachbücher für die
Praxis
Hochfrequenz-
Transistorpraxis
Schaltungstechnik, Einsatzprinzipien, Typen und
Applikationen
Frank Sichla, 17,5 x 25,5 cm, 278 Seiten,
zahlr. Abb. und Tabellen ISBN 978-3-88976-153-8,
beam-Verlag 2008, 24,- €
Art.-Nr.:118070
Obwohl heute integrierte Schaltungen die Elektronik
dominieren, haben diskrete Transistoren besonders im
HF-Bereich noch immer hohe Bedeutung, denn es gibt
einfach zu viele Problemstellungen, für die einzig und
allein sie die optimale Lösung darstellen.
Diskrete Transistoren sind keineswegs „out“, sondern
machen nach wie vor Fortschritte. Mit neusten Technologien
werden immer höhere Frequenzen erschlossen
sowie erstaunlich geringe Rauschfaktoren erzielt.
Dieses Buch beschreibt die Anwendung der Bipolar- und
Feldeffekttransistoren im HF-Bereich, indem es die
Schaltungstechnik praxisorientiert erläutert und mit
einer Fülle von ausgewählten Applikationsschaltungen
für Einsteiger als auch erfahrene Praktiker illustriert.
Unser gesamtes Buchprogramm finden Sie unter www.beam-verlag.de
oder bestellen Sie über info@beam-verlag.de
36 hf-praxis 1/2020

5G und IoT
Chrashkurs 5G New Radio
Bildquelle: www.everythingrf.com
5G New Radio, die
Mobilfunktechnik der
fünften Generation,
bietet viel Neues und
kann als revolutionär
angesehen werden. Die
wichtigsten Fragen und
Antworten.
Wie ist der Stand der
Standardisierung?
5G NR wurde und wird von
der Standardisierungsorganisation
3rd Generation Partnership
Project (3GPP) spezifiziert und
nutzt Frequenzen in einem breiten
Spektrum bis hin zu Millimeterwellen.
Dabei kommen
teils neuentwickelte Techniken
wie Beamforming, Massive
MIMO und OFDM zum Einsatz.
Erste Spezifikationen wurden
im Release 15 (5G NR Phase
1) seit 2018 veröffentlicht; die
Bekanntgabe von Release 16
(Phase 2) wird noch in diesem
Jahr erwartet.
Warum 5G?
5G wird zur Schlüsseltechnologie
der vierten industriellen
Revolution. Denn nur diese
Technologie bietet die längst
Kenndaten von 5G NR (Quelle: IT-Wissen, www.it-wissen.de)
überfällige Voraussetzung für die
rasant wachsenden digitalisierten
Zukunftsmärkte. Warum das?
Nun, ausschließlich mit hohen
Übertragungsgeschwindigkeiten
sind Herausforderungen
wie intelligente Mobilität mit
selbstfahrenden Autos, automatisierte
Fabriken (Industrie 4.0)
oder digitale Vernetzungen im
Medizinbereich überhaupt erst
möglich.
Mit der vierten Generation der
Mobilfunkstandards Long-
Term Evolution (LTE) wurden
die Datenübertragungsraten in
den letzten Jahren zwar bis zu
Geschwindigkeiten von bis zu
100 Mbit/s gesteigert. 5G soll
eine 100-mal höhere Datenrate
als heutige 4G-Netze haben. Das
wären bis zu 10 Gbit/s.
Ein zweites technisches Ziel ist
die Erhöhung der Anschlussdichte
in Städten. Es sollen bis
eine Million Mobilgeräte pro
Quadratkilometer erreicht werden
und diese sollen auch direkt
untereinander kommunizieren
können. Diese beiden Zielvorgaben
– Datengeschwindigkeit
von mehreren Gbit/s und dichte
Direktkommunikation – sind die
Basis für sehr kurze Antwortund
Latenzzeiten (bis zu 1 ms).
Das bedeutet auch eine mögliche
Standleitung ins Internet.
Wie ist das möglich?
Die hohen Datenraten werden
durch Enhanced Mobile Broadband
(EMBB) realisiert, die hohe
Anschlussdichte kann durch
Massive Machine-Type Communication
(MMTC) erreicht
werden und die geringen Latenzzeiten
durch Ultra Reliable
Low Latency Communication
(URLLC).
Übertragungs- und empfangstechnisch
nutzt 5G New Radio
die modernsten Techniken. Dazu
gehören:
• Massive MIMO mit über hundert
Antennen
• skalierbares OFDM (SOF-
DMA)
• Datencodierung mit Low Density
Parity Check (LDPC)
Was verbirgt sich
hinter EMBB, MMTC
und URLLC?
Das 3GPP hat diese drei zentralen
Anwendungsprofile für
5G-Netze festgelegt.
• Enhanced Mobile Broadband
EMBB benötigt hohe Datenübertragungsraten
für Anwendungen
wie das Streaming hochauflösender
Videos oder Virtual
Reality. Die Erfüllung dieser
Anforderungen gewährleisten
Techniken wie Massive MIMO,
hohe Frequenzbereiche sowie
dichte Netzabdeckung.
• Massive Machine-Type
Communications
MMTC muss eine hohe Anzahl
an Geräten pro Flächeneinheit
unterstützen und für eine hohe
Energieeffizienz der Endgeräte
sorgen. MMTC kommt beispielsweise
für das Internet der
Dinge (IoT) oder für massenhaft
vernetzte Sensoren ohne externe
Stromversorgung zum Einsatz.
• Ultra Reliable Low
Latency Communications
URLLC ist für zeitkritische
Anwendungen vorgesehen, also
38 hf-praxis 1/2020

5G und IoT
Übersicht zu Enhanced Mobile Broadband, Massive IoT und Mission-critical Control (Quelle: IHS-Markit-Technology,
https://cdn.ihs.com)
für Aufgaben mit hohen Anforderungen
bezüglich Antwortzeiten,
Verfügbarkeit und Ausfallsicherheit,
wie sie beispielsweise
für das autonome Fahren
notwendig sind.
Was verbirgt sich
hinter Massive MIMO,
SOFDMA & LDPC?
Durch Massive MIMO (Massive
Multiple Input Multiple
Output) lassen sich Daten über
parallele Verbindungen übertragen,
wodurch sich der Datendurchsatz
vervielfacht. Möglich
wird das durch die geschickte
Ausnutzung vieler Sende- und
Empfangsantennen. Im Bereich
der Millimeterwellen lassen sich
hunderte von Antennen gleichzeitig
nutzten. Beamforming
sorgt dabei dafür, dass sich die
Strahlungsleistung in verschiedene
Raumrichtungen hin zu den
Endgeräten bündeln lässt.
SOFDMA steht für Scalable
Orthogonal Frequency Division
Multiple Access. Dahinter
steckt eine Funkschnittstelle für
portables oder mobiles WiMAX.
Der bekannte Modus Orthogonal
Frequency Division Multiple
Access (OFDMA) wurde
also auf Mobile WiMAX ausgeweitet.
Zum Erreichen der
Skalierbarkeit wurde die Fast-
Fourier-Transformation (FFT)
modifiziert. SOFDMA unterstützt
Kabalbandbreiten zwischen
1,25 und 20 MHz.
Low-Density-Parity-Check-
Codes (LDPC) sind lineare
Blockcodes zur Fehlerkorrektur.
Sie wurden bereits in den
sechziger Jahren entwickelt. Die
Kontrollmatrix (Parity-Check
Matrix) ist nur dünn besetzt,
daher die Bezeichnung Low-
Density.
Welche Vorteile bringt
die Direktkommunikation?
Ein weiteres Novum: Die Kommunikation
läuft nicht mehr
ausschließlich über den zentralen
Funkmast einer Makrozelle,
es ist auch die direkte Kommunikation
zwischen einzelnen
Geräten möglich. Vorteile
sind kürzere Latenzzeiten und
die Verlängerung einer Zelle
per Multi-Hop über mehrere
Geräte hinweg bzw. der Aufbau
einer Mesh-Topologie. Es sind
auch Kleinzellen (Small Cells)
angedacht, die Geräte über eine
Frequenzband-Familie verbinden
und selbst über eine andere
5G-Frequenzband-Familie an
das übergeordnete Internet angebunden
sind.
Was sind Small Cells?
Highlevel-Spektrum-Überblick von 5G NR (Quelle: Skyworks, www.skyworksinc.com)
Nur im Zusammenspiel mit flexiblen
Trägerabständen und Trägerbandbreiten
sowie kleinen
Funkzellen, auch Small Cells
genannt, lassen sich die Vorteile
von 5G ausschöpfen. Damit Millimeterwellen
die gewünschte
Netzabdeckung erreichen, sind
viele Small Cells notwendig.
Sie arbeiten mit niedrigen Sendeleistungen
und ermöglichen
den Zugang zum Mobilfunknetz
mit hohen Übertragungsraten.
Diese Zelltechnik ist wesentlich
flexibler als die bisherige,
da sich die Funkzellen über die
Luftschnittstelle untereinander
verbinden und vermaschen lassen.
Grundsätzlich ist sogar die
direkte Kommunikation zwischen
zwei Endgeräten ohne
Beteiligung des zentralen Funkmasts
einer Makrozelle möglich.
Ist 5G nur ein
Handy-Standard?
Nein, Smartphones sind hier
erstmals nur ein Teilbereich der
geplanten Anwendungen. Die
Hauptsektoren sind Enhanced
Mobile Broadband, Massive IoT
und Mission-critical Control.
Diese decken fast alle Funkkommunikationsanwendungen
ab. Die Grafik informiert näher.
Welche Frequenzen
werden genutzt?
5G New Radio verwendet
Frequenzen im Bereich zwischen
0,7 und 70 GHz je nach
Anwendung und Empfangsbedingungen.
Das Verhältnis zwischen
höchster und niedrigster
Frequenz ist 100. Da in so einem
großen Spektrum die Freiraumdämpfung
unterschiedlich ist,
hat man praxisgerecht drei Frequenzbänder
definiert:
• Low-Bands im Sub-GHz-
Bereich unter 1 GHz (z.B. um
700 MHz)
• Mid-Bands zwischen 1 und 6
GHz (z.B. um 3 GHz)
• High-Bands ab 24 GHz (z.B.
um 28 GHz)
Dabei gibt es unterschiedliche
Band- und Kanalbreiten.
hf-praxis 1/2020 39

5G und IoT
Active Antenna System (AAS)
Fortschrittliche Basisstations-Plattformen
verbinden mobile Breitband-Services mit
erweiterten Trägern und ausgereiften Massive-MIMO-Technologien.
Ein AAS ist ein
Array von Antennenelementen, mit denen
Beamforming möglich ist.
Beamforming
ist die Synthese mehrerer HF-Signale zum
Fokussieren der Strahlungsleistung auf
bestimmte Empfänger bzw. der Richtkeule
auf bestimmte Sender.
Carrier Aggregation (CA)
CA ist eine Technik zur Anhäufung (Aggregation)
von Trägern (Carriers), welche man
hier auch als Komponententräger bezeichnet.
Ziel ist es, eine größere Bandbreite,
eine geringere Latenz und eine bessere
Abdeckung zu erzielen.
Glossar
Customer Premise Equipment
(CPE)
lässt sich mit Telekommunikations-Hardware
übersetzen, wobei die bei den Kunden
zu Hause oder im Geschäft gemeint ist.
CP-OFDM
ist ein Verfahren zum Codieren digitaler
Daten auf mehreren orthogonalen Trägern
mit dem Präfix eines Symbols mit einer
Wiederholung des Endes.
Enhanced Mobile Broadband
ist ein Label, das die Standardbeschreibung
der Funktionen, Frequenzen und
neuen Funktionen liefert, um eine Erhöhung
der Kapazität um eine Größenordnung
herbeizuführen.
eNodeB (erweiterter Knoten B)
Darunter versteht man ein Hardware-Element,
das es über den terrestrischen Funkzugang
erlaubt, sich mit dem Mobilfunknetz
zu verbinden und direkt mit Benutzergeräten
zu kommunizieren, z.B. mit
Mobiltelefonen.
Evolved Universal Terrestrial
Radio Access (E-UTRA)
heißt die Funkschnittstelle des 3GPP-LTE-
Upgrade-Pfads für Mobilfunknetze.
Fixed Wireless Access (FWA)
ist eine drahtlose Strategie zur Bereitstellung
von Breitbandkonnektivität mit Festnetz-
und/oder Mobilfunkteilnehmern.
Network Slicing
stellt das Anwendungsprofil EMBB in einer
virtuellen Netzwerkpartition neben anderen
Partitionen für URLLC oder MMTC auf
der gleichen physischen Netzinfrastruktur
zur Verfügung.
Volldimensionale
Mehrfacheingabe/-ausgabe
(FD-MIMO)
Gemeint ist ein Antennensystem, das
sowohl in horizontaler als auch vertikaler
Polarisation einen Strahl bilden kann.
Warum diese Frequenzvielfalt?
Niedrige Frequenzen sind für
die Versorgung von Geräten in
einem Keller oder an anderen
ungünstigen Standorten erforderlich.
Diese Frequenzen sind
jedoch hinsichtlich der maximal
möglichen Datenraten begrenzt,
daher die Erschließung von
Frequenzen im Multi-Gigabit-
Bereich. Wesentliche Neuerungen
von 5G werden erst bei
der Nutzung von Frequenzen
oberhalb von 6 GHz erwartet. Je
höher die Frequenz, desto größer
ist zwar die maximal mögliche
Datenrate, doch sinkt sukzessive
die Reichweite, da die Funksignale
von Gegenständen oder
Gebäuden wesentlich stärker
absorbiert werden. Daher der
Mid-Band-Bereich als Kompromiss/Optimierung.
Sind die Bänder
lizenziert?
Eine weitere Anforderung an 5G
NR ist, dass die Luftschnittstelle
den Einsatz von sowohl lizenzierten
als auch unlizenzierten
Frequenzbändern gestattet.
Was ist WINNER?
Zentrale Komponente von 5G
NR ist die Funkschnittstelle
(engl. Radio Interface). Sie
wurde von der Wireless World
Initiative (WWI) spezifiziert
und nennt sich WINNER. Das
soll für „Wireless World Initiative
New Radio“ stehen. WIN-
NER ist ein internationales Forschungsprojekt
unter der Leitung
der Europäischen Kommission.
Im Kern geht es um die Schaffung
einer Overall-Architektur
für alle Systeme über 3G
hinaus. WINNER ist nicht neu,
die Arbeiten begannen vor mehr
als zehn Jahren.
Welche Entwicklungsphasen
gibt es?
Bei den 5G-NR-Konzepten gibt
es zwei Entwicklungsphasen:
• Non-Standalone-Technik
• Standalone-Technik
Die Non-Standalone-Spielart
nutzt die vorhandene LTE-Infrastruktur
und bietet lediglich auf
der Benutzerebene 5G-Features
mit der entsprechenden Technik.
Später folgt die Standalone-Technik
zusätzlich zu der
LTE-Steuerebene in Form einer
weiteren Steuer- und Benutzerebene,
die den 5G Next Generation
Core (5G NGC) über das
Funkzugangsnetz von 5G New
Radio mit dem Teilnehmergerät
verbindet.
Welche Anwendungsgebiete
erschließt 5G
New Radio?
Bei 5G NR steht die Mobilität
im Vordergrund. Als Hauptanwendungen
könnte man nennen:
• Automotive-Technik, wie
Vehicle to Everything (V2X)
• Maschine-zu-Maschine-Kommunikation
mit Machine-Type
Communication (MTC)
• Internet of Things (IoT)
• drahtlose Breitband-Internetzugänge
(Broadband Fixed
Wireless Access, BFWA)
• digitale Vernetzungen im
Medizinbereich
Wie steht es um die
Einführung von 5G
NR?
In China, in Südkorea, in der
Schweiz und in einzelnen
Städten in den USA wurde 5G
bereits in Betrieb genommen.
Internationale Netzbetreiber
und Infrastrukturanbieter diskutieren
hierbei immer noch
technische Anforderungen und
Anwendungsfälle. Die Funkzellen
müssen zumindest in Städten
engmaschiger ausgebaut werden
als bei Vorgängertechnologien.
Erst vor kurzem erfolgte hierzulande
eine Versteigerung der
Frequenzen/Lizenzen. Die Europäische
Kommission steckte 700
Mio. Euro in die Forschungsund
Innovationsförderung. Das
Wachstum soll in den nächsten
Jahren sehr schnell gehen. 2023
40 hf-praxis 1/2020

sollen es schon rund eine Milliarde
5G-Mobilfunkanschlüsse
sein.
Welche Kosten sind zu
veranschlagen?
Ganz erhebliche. Allein 300
Mrd. Dollar soll es kosten, in den
USA ein landesweites 5G-Netz
aufzubauen. Denn für den neuen
Mobilfunkstandard werden neue
Geräte und vor allem jede Menge
Netzwerktechnik nötig. Davon
sollten vor allem einige europäische
Telekommunikationsausrüster
profitieren.
Welche Rolle spielt
China?
Eine Vorreiterrolle. China soll
einer der größten Märkte für
5G werden. Ein Report von
IDTechEx Research kommt zu
dem Schluss, dass sich 2029 in
China die Hälfte der weltweiten
5G-Anschlüsse befinden wird.
Wo kann ich mich
näher informieren?
Eine übersichtliche Einführung
ist das E-Book „5G RF Für Dummies”,
Qorvo Special Edition
auf www.qorvo.com/designhub/ebooks/5g-rf-for-dummies.
“5G New Radio Solutions:
Revolutionary, Applications
Here Sooner Than You Think”
- dieses pdf kann man unter
http://www.skyworksinc.com/
downloads/literature/Skyworks-
5G%20White-Paper_Part2.pdf
downloaden.
“The promise and potential of
5G: Evolution or revolution?” -
dieses pdf ist unter https://cdn.
ihs.com/www/pdf/0419/IHS-
Markit-Technology-5G-The-Promise-Potential.pdf
zugänglich.
Auf www.rohde-schwarz.com/
de/loesungen/test-and-measurement/wireless-communication/
wireless-5g-and-cellular/5gebook/5g-nr-ebook_250786.
html?rusprivacypolicy=0 gibt
es ein umfassendes „5G New
Radio Online Compendium“,
das man nach Registrierung online
lesen kann.
Auf www.ni.com/de-de/innovations/wireless/5g/new-radio.
html erfährt man, wie mit der
kürzlich spezifizierten Bitübertragungsschicht
zu 5G New
Radio die Zukunft mit 5G schon
bald Realität wird. Im Einzelnen
behandelt das Whitepaper
folgende Themen:
• Auswahl der wesentlichen
OFDM-Signalformen
• Vorteile einer flexiblen, skalierbaren
Numerologie
• Unterstützung für mmWave-
Konfiguration und Multi-User-
MIMO
• BWP (Bandwidth Parts) für
die effiziente Ausnutzung des
Spektrums
FS

Funkchips und -module
Preview Development Kit für Dual-Prozessor-SoC
Das Dual-Prozessor-SoC
nRF5340 von Nordic unterstützt
Bluetooth Low Energy sowie
alle Funktionen von Bluetooth
5.1 und Bluetooth 5, außerdem
Bluetooth mesh, Thread, Zigbee,
NFC, ANT, 802.15.4 und
proprietäre 2,4-GHz-Protokolle.
Mit dem Preview Development
Kit (PDK) können Entwickler
bereits jetzt Tests und Evaluierungen
auf Basis des SoCs
durchführen. Das nRF5340
SoC kombiniert einen leistungsstarken
128-MHz-Arm-Cortex-
M33 mit 1 MB Flash- und 256
kB RAM-Speicher als Applikationsprozessor
mit einem
64-MHz-Arm-Cortex-M33 mit
256 kB Flash- und 64 kB RAM-
Speicher als programmierbaren
Ultra-Lowpower-Netzwerkprozessor.
Für eine sichere Ausführung
sorgt Arm TrustZone, als
Root-of-Trust dient Arm Cryptocell
312. Das SoC bietet eine
erweiterte Betriebstemperatur
von bis zu 105 °C und fortschrittliche
digitale Schnittstellen. Mit
diesen Features eignet es sich
ideal für die Anwendungsbereiche
professionelle Beleuchtung
und Industrie, Wearables,
Medical, Smart Home, Asset
Tracking und RTLS (Real-Time
Locating System).
Für schnelles Testen
der NFC-A-Tag-Peripherie des
nRF5340 verfügt das PDK über
eine NFC-Antenne. Ein J-Link-
Debugger von Segger ermöglicht
das Programmieren und Debuggen
sowohl des internen SoCs als
auch eines externen Ziels. Durch
die Hardware-Kompatibilität mit
dem Arduino-Uno-Revision-3-
Standard können problemlos
externe Shields, wie das Power
Profiler Kit, verwendet werden.
Jeweils vier freiprogrammierbare
LEDs und Knöpfe vereinfachen
den Input und Output.
Das PDK kann über USB oder
mit einer externen Stromquelle
betrieben werden, enthält aber
auch ein CR2032 Batteriefach
sowie einen LiPo-Batterieanschluss
für Feldversuche.
Das nRF Connect
Software Development
Kit (SDK)
für das nRF5340 SoC bietet
umfassende Unterstützung für
das PDK. Es enthält eine Komplettlösung
mit Zephyr RTOS,
Protokoll-Stacks, Applikations-
Beispielen und Hardware-Drivern.
Source-Code-Management
über Git und kostenlose Segger
Embedded Studio IDE-Unterstützung
sind verfügbar.
Sobald das nRF5340 SoC serienreif
ist, wird das PDK durch
das nRF5340 Development Kit
ersetzt.
■ Rutronik Elektronische
Bauelemente GmbH
www.rutronik.com
Neue Version für BLE-Modul
Das PAN1740A ist eine optimierte
Version des PAN1740.
Es zeichnet sich durch eine
reduzierte Boottime aus und
unterstützt bis zu acht Verbindungen.
Dadurch ist eine
größere Flexibilität bei der
Entwicklung neuer Applikationen
gewährleistet. Das Produkt
verfügt über einen voll
integrierten Radio Transceiver
und einen Baseband Prozessor
für Bluetooth 5.0 Low Energy.
Das Modul kann als eigenständiger
Anwendungsprozessor
oder als Data Pump in gehosteten
Systemen verwendet werden.
Es ist für Remote Control
Units (RCU) optimiert, die
sowohl Sprachbefehle als auch
Bewegungs- bzw. Gestenerkennung
unterstützen. Die integrierte
Audio Unit (AU) bietet
eine einfache Schnittstelle für
MEMS-Mikrofone über PDM,
externe Codecs über PCM / I2S
und eine Sample Rate Converter-Einheit.
Die Bluetooth-Low-Energy-
Firmware enthält die L2CAP-
Service-Layer-Protokolle,
Security Manager (SM), Attribute
Protocol (ATT), das Generic
Attribute Profile (GATT)
und das Generic Access Profile
(GAP). Alle von der Bluetooth
SIG veröffentlichten
Profile sowie weitere benutzerdefinierte
Profile werden
unterstützt. Der Transceiver ist
direkt mit der Antenne verbunden
und entspricht vollständig
dem Bluetooth-5.0-Standard.
Das PAN1740A verfügt über
dedizierte Hardware für die
Link-Layer-Implementierung
von Bluetooth Low Energyund
Schnittstellen-Controller
für erweiterte Connectivity-
Funktionen sowie über eine
vorprogrammierte BT/MAC-
Adresse und eine programmierbare
Arm-Cortex-M0-CPU.
Ein autonomer BTLE-Betrieb
ist möglich.
Das Modul ist in einem 9 x 9,5
x 1,8 mm messenden SMD-
Gehäuse mit Antenne verbaut,
benötigt nur wenige Mikroampere
im Energiesparmodus und
verfügt über eine integrierte
Abschirmung gegen elektromagnetische
Störungen. Der
Vorgänger PAN1740 hat den
gleichen Formfaktor und ist
kompatibel mit dem SDK. Eine
FCC-, IC- und CE-Zulassung
sind in Vorbereitung.
■ Endrich Bauelemente
Vertriebs GmbH
www.endrich.com
42 hf-praxis 1/2020

Funkchips- und module
Breitband-HF-Transceiver vereinfachen
Design von Basisstationen
Der hochintegrierte Transceiver ADRV9026
besitzt sowohl für FDD- als auch TDD-
Systeme den größten Frequenzbereich mit
geringster Verlustleistung im kleinsten
Gehäuse. Analog Devices, Inc. hat in seinem
Design- und Technologie-Ökosystems
Radio Verse diesen neuen Breitband-Transceiver
vorgestellt. Der ADRV9026 wurde dazu
entwickelt, Anwendungen für einfache und
normübergreifende 3G/4G/5G-Basisstationen
für Macrozellen, Massive-MIMO (M-MIMO)
und Systeme für kleine Zellen zu unterstützen.
Der ADRV9026 ist die vierte Breitband-
Transceiver-Generation von ADI und besitzt
vier integrierte Kanäle in einer gemeinsamen
Plattform mit geringster Verlustleistung und
kleinsten Ausmaßen. Dieser neue softwaredefinierte
Transceiver unterstützt sowohl
FDD- (Frequency Division Duplex) als auch
TDD-Standards (Time Domain Duplex), was
die Entwicklung von 3G/4G/5G-Applikationen
vereinfacht und gleichzeitig den Energiebedarf,
die Ausmaße und Kosten für das
Gesamtsystem reduziert. Das Entwicklungsund
Technologie-Ökosystem RadioVerse ist
eine umfassende HF-Entwicklungsumgebung
aus einer Hand, die darauf fokussiert ist,
den Entwicklungsprozess für Funksysteme
in einer Vielzahl von Märkten und Applikationen
zu vereinfachen. Das RadioVerse-
Ökosystem beinhaltet Plattformen für das
Rapid-Prototyping, Evaluierungssysteme
auf Chip-Ebene, Simulationswerkzeuge
und Entwicklungs-Kits, aber auch ein globales
Partnernetzwerk, das unterschiedliche
Ebenen an Entwicklungsunterstützung bietet.
Der ADRV9026 wird mit einem 14 x 14
mm großen BGA-Gehäuse geliefert und hat
folgende Schlüsseleigenschaften:
• Quadkanalsender und -empfänger mit
Zweikanal-Überwachungsempfängern
• Lokaloszillatorfrequenz: 650 bis 6000
MHz
• maximale Empfänger/Sender-Bandbreite:
200 MHz
• maximale Synthese bandbreite des
Überwachungsempfängers/-senders:
450 MHz
• Multichip-Phasensynchronisation für alle
Lokaloszillatoren und Basisbandtakte
■ Analog Devices, Inc.
www.analog.com
Fachbücher für die
Praxis
Praxiseinstieg in die
vektorielle
Netzwerkanalyse
Joachim Müller,
21 x 28 cm, 142 Seiten, zahlr. Abb. und Tabellen
ISBN 978-3-88976-159-0,
beam-Verlag 2011, 32,- €
Art.-Nr.: 118100
In den letzten Jahren ist es der Industrie gelungen, hochwertige
vektorielle Netzwerkanalysatoren vom schwergewichtigen
Gehäuse bis auf Handheldgröße zu verkleinern.
Doch dem nicht genug: Durch ausgefeilte Software wurden
einfache Bedienkonzepte bei steigender Funktionalität
erreicht.
Auch für den Funkamateur wird neuerdings die Welt der
Netzwerkanalyse durch Selbstbauprojekte, deren Umfang
und Funktionalität den Profigeräten sehr nahe kommen,
erschlossen. Damit sind die Voraussetzungen für die Anwendung
der vektoriellen Netzwerkanalyse im Feldeinsatz
aus Sicht der verfügbaren Gerätetechnik geschaffen.
Fehlte noch die geräteneutrale Anleitung zum erfolgreichen
Einstieg in die tägliche Praxis.
Das in Hard- und Software vom Entwickler mit viel Engagement
optimal durchkonstruierte Gerät büßt alle seinen
hervorragenden Eigenschaften ein, wenn sich beim Messaufbau
grundlegende Fehlerquellen einschleichen.
Dieses Buch beschäftigt sich mit den Grundlagen des
Messaufbaus, unabhängig vom eingesetzten Gerät, um
den Praxiseinstieg zu meistern.
Unser gesamtes Buchprogramm finden Sie unter www.beam-verlag.de
oder bestellen Sie über info@beam-verlag.de
hf-praxis 1/2020 43

Funkchips und -module
Mini-Einbauplatine macht Geräte smart
Das Start-up Alarmtab GmbH
hat ein Mini-Einbau-Funkmodul
in der Größe einer 1-Euro-
Münze entwickelt, das jedes
elektrische Gerät per Bluetooth-
Technologie über Smartphones,
Tablets und das Internet steuerbar
macht und mit anderen Geräten
kommunizieren lässt.
Das Funkmodul TC
v1.3
ist eine kleine Platine, die – eingebaut
in ein beliebiges elektrisches
Gerät – für Konnektivität
sorgt. Das betreffende
Gerät steht dann per Bluetosec-
Funktechnologie in direkter Verbindung
mit einem bluetoothfähigen
Smartphone oder -Tablet
und lässt sich über eine spezielle
App steuern.
Bluetosec ist eine von AMG
Sicherheitstechnik entwickelt
Funktechnologie, die den weltweit
genutzten BLE-Industriestandard
für die Sicherheits- und
Smart-Home-Branche sowie die
Industrie nutzbar macht. Basis
für die Technologie ist die neuste
Bluetooth-5-Spezifikation, die
im Vergleich zu Bluetooth 4 eine
achtfache Datenkapazität, eine
bis viermal größere Reichweite
(bis zu 1000 m im Außenbereich
und 200 m im Gebäude) und eine
doppelte Geschwindigkeit im
Stromsparmodus erlaubt. Damit
unterstützt Bluetooth 5 insbesondere
Smart-Home-Szenarien, in
denen Geräte in verschiedenen
Räumen eines Gebäudes, teilweise
mit großen Entfernungen
und in einer Umgebung, in der
Wände und Einrichtungsgegenstände
den Funkverkehr behindern
und die Reichweite einschränken,
miteinander kommunizieren.
Durch die günstigen Materialkosten
können weltweit Hersteller
von elektrischen Geräten
und Anlagen mit geringem finanziellen
Aufwand ihre Produkte
„smart“ machen und in das Internet
der Dinge einsteigen. Bluetosec
bietet hier den erforderlichen
maximalen Sicherheitsstandard
gegen Manipulationsversuche,
der bislang noch von keinem
vergleichbaren System erreicht
wurde. Unbefugten ist es nicht
möglich, Schadsoftware ins
System einzuschleusen oder
die üblichen Replay Angriffe
(Angriff durch Wiedereinspielung)
zur Deaktivierung des
Systems zu nutzen.
Für die Kommunikation zwischen
dem elektrischen Gerät
und dem Smartphone bzw. Tablet
ist eine Internetverbindung nicht
zwingend erforderlich – und
damit kein WLAN-Router, Server
oder Gateway. Das schließt
potenzielle Sicherheitslücken
aus und sichert den strengen
europäischen Datenschutz. Dies
unterscheidet das System von
anderen IoT- und Smart-Home-
Systemen.
Eingebaut werden kann das
Funkmodul in jedes elektrische
Gerät von der kleinen LED
Lampe über den Fernseher oder
die Kaffeemaschine bis hin zu
Industriemaschinen unterschiedlichster
Art. Das dann „smarte“
Gerät kann entweder direkt über
das Tablet oder Smartphone
gesteuert werden. Bei Bedarf
kann ein Fernzugriff über das
Internet über einen WLAN-
Router oder mobile Datennetze
aufgebaut werden.
Mit dem All-In-Sensor
zum Smart-Home
und IoT der neusten
Generation
Das Smart-Home liegt seit
einiger Zeit voll im Trend. Hier
geht es vor allem darum, elektrische
Geräte aller Art mit
dem Smartphone oder Tablet
zu steuern. Diese Funktionen
bieten heute viele Hersteller
und Systeme beispielsweise im
Bereich der Unterhaltungselektronik
oder Beleuchtung.
Geht es um das intelligente
Zusammenspiel von elektrischen
Geräten und die Absicherung
von Haus und Hof, werden die
Systeme schnell komplexer,
weil viele Status (Temperatur,
Helligkeit, Bewegung, Feuchtigkeit)
über verschiedene Sensoren
überwacht werden müssen.
Für die weltweiten Hersteller
von elektronischen Geräten ist
das Bluetosec-Funkmodul TC
v1.3 der smarte Einstieg in die
„Smarte Welt“.
■ Alarmtab GmbH
www.alarmtab.de
Kleines Frontend-Modul für GPS und Galileo
Bei der Endrich Bauelemente
Vertriebs GmbH sind Frontend-Module
der Firma TaiSaw
Technology (TST) erhältlich.
Frontend-Module (FEMs)
kombinieren Leistungsverstärker
(PA), rauscharme Verstärker
(LNA) inklusive Filter,
HF-Schalter und Anpassungsschaltungen
in einem einzigen
Gehäuse und reduzieren so die
Kosten und den Platzbedarf der
Applikation. Die sehr kleinen
Frontend-Module integrieren
verschiedene weitere Funktionalitäten
und werden für
drahtlose Anwendungen wie
GPS (GNSS) LTE, WiFi und
Bluetooth eingesetzt. Neben
der Kosten- und Platzersparnis
können diese Produkte auch
die Gesamtperformance des
Systems mit niedriger Rauschzahl,
reduzierter Stromaufnahme
und weniger externen
Komponenten verbessern.
Das FEM TN0175A-B1397
von TaiSaw Technology
(TST) ist geräuscharm, besitzt
eine hohe Linearität über den
gesamten Frequenzbereich
und eine hohe Outband-Unterdrückung.
Ein Hochleistungs-
Pre-SAW-Filter und ein Low
Noise Amplifier (LNA) sind
integriert. Das Bauelement
wird in einem 1,5 x 1,1 mm
messenden SMD-Gehäuse
geliefert. Es deckt den gesamten
Frequenzbereich von 1189
bis 1254 MHz ab und ist somit
für den Einsatz in GPS/GNSS-
Funkempfängern, globalen
Navigationssatellitensystemen
(Glonass), Navigationsgeräten,
Wearable/Healthcare-Geräten
und Smartphones geeignet. Es
kann im erweiterten Temperaturbereich
von -40 bis +105 °C
betrieben werden.
■ Endrich Bauelemente
Vertriebs GmbH
www.endrich.com
44 hf-praxis 1/2020

Funkchips und -module
Multifunktionsmodul mit MIMO-Technologie
für zuverlässige Verbindung
Meilhaus Electronic GmbH
www.meilhaus.com
Der Acksys AirXroad ist
zugleich Accesspoint, Client,
Repeater, Meshpoint und Router
in einem. Das Gerät arbeitet
mit der Multistream-MIMO-
Technologie, die eine erweiterte
Abdeckung, einen höheren
Datendurchsatz und eine erhöhte
Zuverlässigkeit der Funkverbindung
erlaubt. Es ist ein Kommunikationsmodul
mit kompaktem,
robustem Gehäuse – ideal für
Vielseitiges Bluetooth-Modul
Anwendungen in Transport,
Depots, Lagern, Landwirtschaft,
Produktionsbetrieben, Docks,
Distributionszentren, Werften,
Holzverarbeitung und mehr. Es
kann in Lastkraftwagen, Stadtbussen,
Gabelstaplern, Anhängern,
Traktoren, Kränen oder in
rotierenden Maschinen montiert
werden, zum Beispiel für die
Materialhandhabung, die Echtzeit-Informationsübertragung
und die Bestandsverwaltung.
Das Modul arbeitet nach dem
MIMO-Prinzip mit einem Mehrfach-Antennensystem,
wodurch
sich gegenüber einfacheren
Lösungen folgende Vorteile
ergeben: größere Empfangsleistung
und Störerunterdrückung,
bessere Verbindungsqualität
und höhere mögliche Übertragungsraten.
Mit einer Betriebstemperatur
von -40 bis +70 °C
erfüllt das AirXRoad die höchsten
Anforderungen zur Anpassung
an die Betriebsumgebung,
außerdem ist es gemäß IP66 mit
einem robusten Aluminiumgehäuse
ausgestattet, das schock-
und vibrationsfest ist und gegen
Staub- und Feuchte schützt.
Der Acksys AirXRoad ist multifunktional.
Im Client-Modus
ist mehrkanaliges Schnell-Roaming
möglich. Neben WiFi-
Schnittstellen (1x Funk IEEE
802.11 a/b/g/n, MIMO 2T2R,
2,4/5 GHz, Antennenanschlüsse:
2x RP-SMA-Stecker) verfügt
das Modul auch über Ethernet-
Schnittstellen (1x Gigabit-Ethernet
10/100/1000 Base TX). Das
AirXRoad arbeitet mit WiFi
802.11a/b/g/n (MIMO 2T2R)
und einer Funkdatenrate bis zu
300 Mbit/s, 2,4/5 GHz. Die Konfiguration
erfolgt einfach und
sicher über Web-Browser (https),
SNMPV3, Wave Manager; das
Betriebssystem ist WaveOS.
Das AirXroad ist mit der
E-Kennzeichnung ECE R10
(EMV-Norm für an Bord von
Fahrzeugen installierte elektronische
Geräte) versehen
und kann daher an Bord aller
Onroad-Geräte sicher installiert
werden. ◄
Das ISM43340-M4G-L44
von Inventek Systems ist ein
integriertes 2,4- und 5-GHz-
WiFi-Modul und entspricht
bzw. leistet 802.11 a/b/g/n,
Bluetooth Low Energy (BLE)
und Bluetooth 5.0. Das Modul
besteht aus einem ARM-M4-
Host-Prozessor mit 1 MB
Flash, Cypress CYW43340
Dualband (2,4/5 GHz) 802.11
a/b/g/n MAC/Basisband/Radio
mit integriertem Bluetooth
5.0. Das Modul verfügt über
zwei Antennenoptionen: einen
integrierten Dualband-Chip
mit 2,4 und 5 GHz oder eine
externe U.FL-Antenne mit 2,4
und 5 GHz.
Das ISM43340-Modul enthält
integrierte Leistungsverstärker,
LNAs und T/R-Switches
für das 2,4- und das 5-GHz-
WLAN-Band. Es ist mit einem
14,7 x 34 x 2,5 mm großen
Gehäuse für die Oberflächenmontage
erhältlich und verfügt
über eine vollständige FCC-,
IC- und CE-Zertifizierung
sowie eine Zertifizierung für
mehrere weitere asiatische Länder
einschließlich China und
Südamerika. Das Modul eignet
sich für kostengünstige eingebettete
drahtlose Anwendungen
wie Computergeräte, Drucker,
Scanner und Logistik. Dieses
serielle WiFi-Modul bietet
UART- und SPI-Schnittstellen,
die den Anschluss an ein Embedded-Design
ermöglichen. Das
Modul benötigt kein Betriebssystem
und verfügt über einen
vollständig integrierten TCP/
IP-Stack.Die Anwendungs-
Firmware kann entweder
mit dem WICED SDK von
Cypress Semiconductor oder
mit den IWINAT-Befehlen von
Inventek entwickelt werden,
die auf einem externen Host
ausgeführt werden und die
UART- oder SPI-Schnittstelle
des Moduls verwenden.
Weitere Produktdetails: Datenrate:
bis zu 72,2 Mbit/s, Modulation:
BPSK, QPSK, DQPSK,
CCK, DBPSK, Versorgungsspannung:
3,3 V, Ausgangsleistung:
bis zu 19 dBm, integrierte
Antenne, Schnittstellentyp:
UART, SPI, Sicherheit:
WEP-128, WPA-PSK (TKIP),
WPA2-PSK, Ausführung:
54-poliges LGA, Betriebstemperatur:
-35 bis +85 °C
■ Inventek Systems
www.inventeksys.com
46 hf-praxis 1/2020

Funkchips- und module
Kompaktes und kostengünstiges LoRa-Modul
aus Deutschland
Die LoRa-Spezialisten von
IMST bereicherten den Markt
für LoRa-Funkmodule um das
hauseigene iM282A-L. Das
äußerst kompakte und zudem
sehr kostengünstig Modul arbeitet
auf dem weltweiten 2,4-GHz-
Frequenzband und verwendet als
treibende Kraft den Cortex-M3-
Controller samt neuem Ultra-
Longrange-Transceiver SX1280
von Semtech. Dieser wurde
speziell für batteriebetriebene
Applikationen entwickelt und
ist in der Lage, eine LoS-Range
von mehr als 12 km ohne zusätzlichen
Amplifier zu erreichen.
Mehr Funktionen für
noch mehr Leistung
Damit Anwender auch weiterhin
die bestmögliche Leistung
aus dem iM282A-L heraus olen
können, hat IMST nun auch
eine neue Firmware veröffentlicht
– die WiMOD LR Base
Plus. Damit einher gehen völlig
neue LoRa-Modem-Funktionen
wie der Modulation FSK
Support oder das neue Feature
„Listen Before Talk“. Mehr dazu
erfahren Interessenten direkt in
der IMST Feature Specification.
Außerdem unterstützt das
iM282A-L nun auch eine Serial-
Link-Firmware, die es ermöglicht,
proprietäre und kostenkritische
Funknetze mit typischen
Architekturen wie Peer-to-Peer
zu implementieren.
Key Features
• Frequenzbereich: SRD-Band
2,4 GHz
• Modulation: LoRa, FLRC,
(G) FSK
• HF Output Power: bis 12 dBm
• Receiver-Empfindlichkeit:
LoRa -130 dBm (SF 12; SB
203 kHz, CR 4/6)
• Datarate: 476 bps bis 2,3
Mbps je nach Modulation/
Settings
• Reichweite: bis 12 km (Line
of Sight)
• Betriebsspannung: 1,8...3,6 V
• Stromaufnahme: 800 nA
(sleep, RTC off), 2 µA (sleep,
RTC running), 9 mA (Rx,
MCU sleep)
• Interfaces: UART (default),
SPI, I²C, beides nicht Standard
• IO‘s: Digital IOs, Analog
Inputs
• Abmessungen (LxWxH):
20 x 25 x 3,3 mm
• Einsatztemperatur:
-40 bis +85 °C
Applikationen
• Automated Meter Reading
• Home and Building Automation
• Wireless Alarm and Security
Systems
• Industrial Monitoring and
Control
• Longrange Irrigation Systems
• IoT
• Smart Cities
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hf-praxis 1/2020 47

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Quarze und Oszillatoren
Reinraum zur Produktion von
Hochleistungsoszillatoren
und die Qualität der Produkte
Made in UK langfristig sogar
noch deutlich verbessert werden.
Neue SMD- und
Ultraminiatur-Quarze
Ziel des
Unternehmens
ist es, der Luft- und Raumfahrtindustrie
hochwertige Produkte
aus Großbritannien, frei von
ITAR-Beschränkungen, anbieten
zu können. „Die möglichen
Turbulenzen des Brexits und
anderer weltweiter Ereignisse
legen nahe, dass der Zeitpunkt
für Investitionen in die Anlage
richtig ist“, sagte Andy Treble,
Geschäftsführer von Euroquartz,
Ltd. „Es ist wichtig, die Fertigung
in Großbritannien aufrechtzuerhalten.“
Euroquartz ist nach AS9100
Revision D zertifiziert und befindet
sich zu 100 % in britischem
Privatbesitz, was das Unternehmen
zu einem idealen Partner
für unter anderem die britische
Verteidigungs- und Luftfahrtindustrie
macht. Die WDI AG ist
offizieller Distributor.
■ WDI AG
www.wdi.ag
Der britische Spezialist für frequenzgebende
Bauteile Euroquartz,
Ltd. hat die Installation
und Inbetriebnahme einer neuen
Reinraumanlage an seinem
Hauptsitz in Crewkerne, Somerset
abgeschlossen. Mit dieser
Investition stellt man sicher, dass
auch zukünftig der Bedarf an
qualitativ hochwertigen Oszillatoren
für Militär- sowie Luftund
Raumfahrtanwendungen
gedeckt werden kann.
Bereits seit dem Beginn des
Booms in der Mobilfunkbranche
vor fast 40 Jahren werden
bei Euroquartz in Somerset
hochwertige Quarze und Oszillatoren
für vorrangig militärische
Anwendungen gefertigt. Um das
aktuelle Angebot an Quarzen und
Oszillatoren zur Durchsteckmontage
um eine neue Reihe von
SMD-Oszillatoren zu erweitern,
wurde nun in den neuen hochmodernen
Reinraum der Klasse
ISO 7 investiert.
Hiervon soll zukünftig die Produktion
aller in Großbritannien
gefertigten Produkte profitieren
Schukat hat sein Portfolio im
Bereich „Quarze“ um die Serien
M49, X21, X22 und X32 des
Herstellers Mercury mit den
Frequenzen von 3,579545 bis
40 MHz erweitert. Bei der
M49-Serie handelt es sich um
kostengünstige SMD-Quarze
im Metallgehäuse mit niedriger
Profilhöhe für die Anwendung
im Massenmarkt. Die Abmessungen
des Gehäuses betragen
12,4 x 4,5 x 4 mm.
Erhältlich sind die Quarze in
einem Frequenzbereich von
3,579545 bis 27 MHz mit einer
Frequenztoleranz von ±30 ppm.
Low-ESR-Schwingquarze für IoT & LPWAN
Preiswerte Quarzresonatoren
beinhaltet das breite und tiefe
Produktspektrum „SMD-
Schwingquarze“ von der Firma
Petermann-Technik für den Vertikalmarkt
„IoT und LPWAN“.
Diese äußerst langlebigen
SMD-Quarze in verschiedenen
miniaturisierten Keramikgehäusen
im Grundtonbereich von 12
bis 64 MHz verfügen über sehr
geringe äquivalente Serienwiderstände,
sodass sie optimal
und besonders schnell in der
Kundenschaltung anschwingen.
Die Standardfrequenztoleranz
beträgt bei 25 °C ±10 ppm
max. Die Temperaturstabilitäten
betragen im Standard
±10 ppm @ -20/+70 °C bzw.
±15ppm @ -40/+85 °C, ±30
ppm @ -40/+105 °C bzw. ±50
ppm @ -40/+125 °C. Nach zehn
Jahren beträgt die Alterung ±10
ppm max., sodass aufgrund der
Parametrierung der miniaturisierten
SMD-Quarze diese in
jeder Funkapplikation verwendet
werden können. Die Referenzliste
auf der Website von
Petermann-Technik gibt u.a.
Auskunft darüber, welcher
Quarz zu welchem IC passt.
Sollten höhere Anforderungen
an die Genauigkeit der Funkfrequenz
gestellt werden, dann
empfehlen die Spezialisten die
Verwendung von Lowcost-
TCXOs im 2,5 x 2 mm messende
4-Pad-Gehäuse.
Mittels des In-House-Engineerings
kann Petermann-Technik
ein sehr breites Design-in-Leistungsspektrum
bis hin zum
Vermessen der entsprechenden
SMD-Quarze direkt in der Kundenschaltung
bieten und damit
den Entwickler schnell und effizient
bei der Realisation seiner
Applikation unterstützen. Für
Neuentwicklungen wird das
aktuell günstigste 3,2 x 2,5
mm große Keramikgehäuse
(Serie SMD03025/4) empfohlen.
Sollte dieses Gehäuse
aber zu groß sein, dann ist
der kleinere SMD-Quarz
der Serie SMD02016/4 (2 x
1,6 mm/4pad) die optimale
und kostenseitig attraktivste
Lösung. Aufgrund der stetig
steigenden Nachfrage nach dem
2 x 1,6 mm großen Keramikgehäuse
sind SMD-Quarzresonatoren
in diesem Gehäuse bereits
jetzt günstiger als SMD-Quarze
im 2,5 x 2 mm messenden
4-Pad-Keramikgehäuse.
■ Petermann-Technik GmbH
www.petermann-technik.de
50 hf-praxis 1/2020

Quarze und Oszillatoren
Die Belastungskapazität liegt bei
18 pF, die Temperaturstabilität
bei ±50 ppm. Die Ultraminiatur-Quarze
der Serien X21, X22
und X32 im Keramikgehäuse
eignen sich für die Anwendung
in PDAs (Personal Digital Assistant),
tragbaren GPS-Geräten
und PC-Karten (PCMCIAs).
Sie sind in unterschiedlichen
Frequenzbereichen von 12 bis
40 MHz mit einer Frequenztoleranz
von ±30 ppm verfügbar.
Ihre Belastungskapazität beträgt
12 pF und die Temperaturstabilität
ist typisch ±30 ppm. Die
Quarze von Mercury eignen sich
für einen Betriebstemperaturbereich
von -40 bis +85 °C und
sind ab sofort ab Lager Schukat
erhältlich.
■ Schukat electronic Vertriebs
GmbH
www.schukat.com
Emerald-Plattform
von SiTime
Bei der Endrich Bauelemente
Vertriebs GmbH ist die Emerald-
Plattform der Firma SiTime
erhältlich. Hintergrund dieses
Produkts: Quarzbasierte MEMS-
Oszillatoren sind empfindlich
gegen Umgebungsstörungen wie
Temperaturänderungen, Vibrationen
und Erschütterungen. Das
führt häufig zu Beeinträchtigungen
und Ausfällen in der
Telekommunikation oder in
Netzwerken. Dadurch können
missionskritische Dienste wie
Fahrerassistenzsysteme empfindlich
gestört werden. Die
Bauelemente müssen besonders
geschützt und abgeschirmt
werden, was einen zusätzlichen
hohen Entwicklungsaufwand
bedeutet.
Die Emerald-Plattform Stratum
3E OCXOs von SiTime ist
unempfindlich gegen Umwelteinflüsse
wie Luftstrom, schnelle
Temperaturänderung, Vibration,
Schock und EMI und verringert
die Systemgröße, da weniger
unterstützende Komponenten
und Abschirmungen notwendig
sind. Synchronisationsfehler
werden minimiert. Die in den
Baugrößen 9 x 7, 14 x 9, 20 x
13 und 25 x 22 mm erhältlichen
Komponenten können direkt
gegen die eingesetzten Quarzoszillatoren
getauscht werden. Die
Plattform ist im Frequenzbereich
1 bis 220 MHz programmierbar.
Zur Rauschfilterung sind LDOs
integriert.
Typische Applikationen sind
4G/5G Netze, SONET/SDH
Stratum 3E, in IEEE 1588
Boundary Clocks und Grandmasters,
Macro Base Stationen,
Carrier Class Routern, Optical
Transport, Digital Switching und
Synchrones Ethernet.
■ Endrich Bauelemente
Vertriebs GmbH
www.endrich.com
Temperaturkompensierter
SMD-Oszillator
Mit einer Baugröße von nur
noch 2,5 x 2 mm und einer Bauhöhe
von 0,7 mm ist der Geyer-
SMD-TCXO für anspruchsvolle
Anwendungen im Bereich der
Telekommunikation, Funktechnik
und GPS-Telemetrie,
bei denen aufgrund von hoher
Packungsdichte nur sehr wenig
Platz für den Oszillator zur Verfügung
steht, besonders geeignet.
Die Frequenztoleranz bei
+25 °C liegt bei ±0,5 ppm, die
Toleranz über den gesamten
Temperaturbereich bei ±2,5 ppm.
Die verfügbaren Frequenzen reichen
von 13 bis 54 MHz. Bei
der Versorgungsspannung stehen
die Werte 1,8, 2,5 und 3,3 V
zur Verfügung.
Der KXO-86 ist für den Temperaturbereich
-40/+85 °C spezifiziert
und auch als VCTCXO (2,5
und 3,3 V) lieferbar. Die Ziehempfindlichkeit
liegt im Bereich
von ±9 ppm bis ±15 ppm (1/2
V DD ±1 V). Kundespezifische
Parameter teilt man gern auf
Anfrage hin mit.
■ Geyer Electronic e. K.
www.geyer-electronic.com
Fachbücher für die
Praxis
Praxiseinstieg
in die
Spektrumanalyse
Joachim Müller,
21 x 28 cm, 198 Seiten,
zahlr. überwiegend farbige Abb.
Diagramme, Plots
ISBN 978-3-88976-164-4,
beam-Verlag 2014, 38,- €
Art.-Nr.: 118106
Ein verständlicher Einstieg in die
Spektrumanalyse - ohne höhere
Mathematik, der Schwerpunkt liegt
auf der Praxis mit Vermittlung von
viel Hintergrundwissen.
Hintergrundwissen:
• Der Zeit- und Frequenzbereich,
Fourier
• Der Spektrumanalyzer nach dem
Überlagerungsprinzip
• Dynamik, DANL und Kompression
• Trace-Detektoren, Hüllkurvendetektor,
EMV-Detektoren
• Die richtige Wahl des Detektors
• Moderne Analyzer, FFT, Oszilloskope
mit FFT
• Auswahl der Fensterung - Gauß,
Hamming, Kaiser-Bessel
• Die Systemmerkmale und Problemzonen
der Spektrumanalyzer
• Korrekturfaktoren, äquivalente
Rauschbandbreite, Pegelkorrektur
• Panorama-Monitor versus Spektrumanalyzer
• EMV-Messung, Spektrumanalyzer
versus Messempfänger
Messpraxis:
• Rauschmessungen nach der
Y-Methode, Rauschfaktor, Rauschmaß
• Einseitenbandrauschen, Phasenrauschen
• Signal/Rauschverhältnis, SNR,
S/N, C/N
• Verzerrungen und 1 dB-Kompressionspunkt
• Übersteuerung 1.Mischer - Gegenmaßnahmen
• Intermodulationsmessungen
• Interceptpoint, SHI, THI, TOI
• CW-Signale knapp über dem
Rauschteppich
• Exakte Frequenzmessung (Frequenzzählerfunktion)
• Messung breitbandiger Signale
• Kanalleistungsmessung, Nachbarkanalleistungsmessung
• Betriebsart Zero-Span
• Messung in 75-Ohm-Systemen
• Amplituden- und Phasenmodulation
(AM, FM, WM, ASK, FSK)
• Impulsmodulation, Puls-Desensitation
• Messungen mit dem Trackingenerator
(skalare Netzwerkanalyse)
• Tools auf dem PC oder App’s fürs
Smart-Phone
Unser gesamtes Buchprogramm finden Sie unter www.beam-verlag.de
oder bestellen Sie über info@beam-verlag.de
hf-praxis 1/2020 51

A Macom Design
Ka-Band MMIC Power Amplifier
Ka-band technology
addressing 26.5 to 40
GHz frequencies is
becoming more and
more popular for
both military radar
and commercial
communication systems,
driving the need for
compact, efficient
power amplifiers to
boost those signals.
Figure 1: Block diagram of the MMIC
The practical use of load-pull
tuners and electromagnetic (EM)
simulation software enabled
Macom engineers to design
a high-frequency, four-stage,
MMIC (Figure1) that required
extensive EM simulation at
a relatively early stage in the
design process. The characterization
included S-parameter and
load-pull measurements taken
over wide temperature ranges
using load-pull impedance tuners
from Maury Microwave Corp.
Measured and simulated loadpull
data from NI AWR Design
Environment simulation software
was used to determine the
optimum input and output impedances
for the MMIC PA.
Large-signal simulation
NI AWR
www.awr.com
www.ni.com
Figure 2: 3D Analyst layout view showing bond wires
A large-signal simulation of
an extensive array of saturated
transistor cells with good convergence
in a reasonable time
was called for. In particular, a
3D EM simulation of the RF
52 hf-praxis 1/2020

RF & Wireless
bond wire transition was needed
(Figure 2), as well as a 2.5D
(3D planar) EM simulation of
the IC elements and a full largesignal
simulation and optimization
of the PA. Foundry models
available for the 0.15 µm GaAs
process were used for the initial
idealized design. Specific
design requirements included a
competitive size with frequency
range of 32 to 38 GHz, Pout
greater than 4 W, 18 dB gain
fully matched to 50 ohms, continuous
wave (CW) and pulsed
operation, and on-chip decoupling
and electrostatic discharge
protection.
Macom designers used NI AWR
Design Environment software,
inclusive of Microwave Office
circuit design software, AXIEM
3D planar EM simulator, Analyst
3D FEM EM simulator,
and APLAC harmonic balance
(HB) simulator. The software
enabled them to successfully
design and simulate the 4 W
Ka-band PA using a 2-mil thick
0.15 µm GaAs pseudomorphic
high-electron mobility transistor
(pHEMT) process. Figure 3 is a
photograph of the circuit, as well
as the corresponding 3D meshed
layout view in AXIEM simulator
for the output matching section
(green traces in photo).
The designers achieved saturated
output power in excess of
4 W over the full 32...38 GHz
bandwidth, with gain of 19 dB
Figure 3: Photograph of the circuit as well as corresponding 3D meshed layout view of AXIEM EM simulator for the
output matching section (green traces in photo)
and PAE in the region of 23%. A
comparison of measured results
with simulated performance as
predicted with NI AWR Design
Environment software (Figure
4) shows good correlation that
validates the design process. As
is typical, output power performance
measured slightly lower
than simulation, while measured
PAE is slightly better than predicted
by simulation. Despite the
variation in magnitude of these
parameters, the similar shape of
the response curves indicates
that the circuit was accurately
characterized in simulation.
Excellent performance was verified
under both CW and pulsed
conditions. The results justified
the design approach in terms of
device modeling, circuit design,
EM simulation, and even thermal
considerations.
Quickly simulations
The design team noted that with
AXIEM, EM simulations were
quick to set up and it was easy
to adjust geometry dimensions
for performance tuning. Simulation
times were reasonable
even when simulating from a
laptop. Integration with the layout
through NI AWR Design
Environment software ensured
consistency between EM and
layout. The APLAC HB engine
was fully capable of handling
large transistor array simulations
with good convergence
across the band. The team was
especially impressed with the
ease of management of the entire
design project from measured
cell data, EM designs, layout,
and reticle design, through to
exporting graphs and graphics
for reporting.
The MACOM designers chose
NI AWR software because of
their familiarity with the tool
and its intuitive user interface
including high- quality layout.
The key benefit was excellent
correlation between the simulations
and measurements. NI AWR
Design Environment delivered
higher productivity thanks to
its ease of use, integration with
third-party tools, and superior
technical support. ◄
Figure 4: Measured vs. simulated results for PAE and P out
hf-praxis 1/2020 53

RF & Wireless
Basics of Design:
Raising the Levels of 5G mmWave Signals
Figure 1: The need for bandwidth to transfer large amounts of data through wireless channels makes the use of mmWave frequencies in 5G wireless networks
inevitable (Image courtesy of National Instruments)
5G wireless networks
need more bandwidth to
increase data capacity,
and much of that
additional bandwidth is
expected to come from
the mmWave frequency
range, such as 60 GHz
for high-data-rate,
short-haul wireless
links.
Note: This Basics of Design is
reprinted with permission from
Penton Publications.
NI AWR
www.awr.com
www.ni.com
5G new radio (NR) is driving
many of the requirements for
wireless products today. Achieving
the aggressive goals of 5G
is being addressed in several key
areas. Spectral usage, which
includes variations on orthogonal
frequency division multiplexing
(OFDM)-based waveforms
and inter- and intraband carrier
aggregation (CA) is important,
especially for spectrum below 6
GHz. A goal is moving to higher
frequencies, particularly above
6 GHz and into the centimeterand
millimeter-wave (mmWave)
range. As 5G pushes into these
higher frequencies, beam-steering
antennas will be required to
direct radiated energy from the
base station antenna array to the
end user while overcoming the
higher path losses that occur at
these frequencies.
Using the mmWave
Range
The use of mmWave signals
has proven quite successful
in 77-GHz automotive radars
as part of collision-avoidance
safety systems, and the large
bandwidths available within the
mmWave frequency range (30
to 300 GHz) hold the promise
of increased network capacity
compared to 4G/ LTE which is
quickly reaching its limits. Building
5G networks that leverage
mmWave bandwidths, however,
requires mmWave signals at sufficient
signal strength, and that
will depend on the availability
of practical mmWave PAs.
Designing a mmWave PA is
not trivial. Signals at those frequencies
are so-named for the
fact that their wavelengths are
only 1 to 10 mm long. Given
the physical connection between
frequency, wavelength, and various
circuit features needed to
support operation at those high
frequencies, such as resonators
and transmission line structures,
design challenges arise from
the extreme miniaturization of
mmWave circuits and the need to
conserve signal power as much
as possible by minimizing forward
and reflected signal losses.
The Promise of 5G
Expectations are great for 5G
networks, even before the infrastructure
has been built (Figure
1). Earlier-generation wireless/
cellular networks were based
on supporting voice communications,
although that started to
change with 2G and 3G systems.
The nature of modern communications
has changed, largely due
to the influence of the internet,
and has become very data-centric,
with network performance
defined in terms of data transfer
speeds and data capacity.
The increasing use of internet of
things (IoT) devices, for example,
will create a need for wireless
networks with much higher
data capacity and devices with
low power consumption. Many
of these devices are “always on”
and “always connected” to the
internet via wireless network
bandwidth. This is in contrast
to a smartphone, which may sit
idle for long periods with no consumption
of network capacity.
But many IoT devices will need
54 hf-praxis 1/2020

RF & Wireless
to remain connected, such as for
medical and health-care monitoring,
and that expected network
capacity must be available in
5G systems. Projections vary
on the number of IoT devices
that will require wireless network
access in the next few
years, but numbers as high as
several trillion devices suggest
huge bandwidth/data-capacity
requirements just based on IoT
devices, without even considering
a growing number of smartphones
on the same networks.
The inevitability of 5G wireless
networks is due to the fact that
current 4G networks are limited
in data capacity and speed. Compared
to 3G wireless networks,
4G networks achieved performance
improvements by means
of enhanced spectrum efficiency,
typically through the use of
advanced modulation and coding
techniques. Antenna techniques
such as MIMO schemes also helped
increase spectrum efficiency
in 4G systems as well as the use
of novel radio technologies, such
as OFDM, to make better use of
the available spectrum. These
improvements have made possible
relatively fast data transfer
rates in 4G/LTE systems, as fast
as 1 Gb/s for stationary devices
and about 100 Mb/s for moving
mobile devices communicating
through the network. But proponents
of 5G wireless networks
note the capacity requirements
of so many IoT devices and the
growing demands for fast data
transfers and streaming video,
with the expectation that 5G
systems will operate at 10 times
the speed of 4G/LTE networks,
or at 10 Gb/s.
The capacity of a wireless network
is affected by a number
of factors, including the available
bandwidth, the number of
communications channels, the
number of cells, and the signalto-noise
level of the system. By
adding bandwidth in the form of
mmWave frequencies, 5G wireless
networks can gain capacity,
but system planners hope to do
so without a significant increase
in energy consumption.
Figure 2: These block diagrams compare a single-ended (one-transistor) Class AB amplifier to a two-way Doherty
amplifier
Power Amplifier
Basics
In general, a PA can be characterized
by a number of performance
parameters, including
gain, gain flatness, output power,
linearity, efficiency, input and
output SWR, and noise figure
(NF). The usable frequency
range of a given PA is determined
by an amplifier’s capabilities
to deliver acceptable RL levels
of performance for the greatest
number of performance parameters
over a given frequency
range. Gain, for example, tends
to be highest at an amplifier’s
lowest frequencies and lowest
at its highest frequencies, with
the variations in gain across frequency
RL summarized by an
amplifier’s gain-flatness specification.
A value of ±1 dB, for
example, denotes no more than
2-dB variation in gain across the
frequency range.
Output power is a function of
the input signal power, the gain,
and the acceptable amount of
gain compression at the output.
For most RF through mmWave
amplifiers, output-power capability
is measured and listed at the
1-dB compression point, often
abbreviated as P1dB. More output
power may be possible, by
increasing the level of the input
signal power, at the cost of linearity,
such as when the amplifier
is represented by the signal distortion
that occurs, for example,
when the amplifier is driven to
an output power at 3 dV compression.
An amplifier with the
highest linearity would be one in
which the output signals are most
proportional to the input signals
in terms of waveform shape, differing
in amplitude level as a
function of gain. With the digital
modulation schemes proposed in
4G and 5G networks, the peakto-average
power ratio (PAPR)
is considerably higher than in
earlier wireless communications
standards. A higher PAPR
results in an amplifier operating
well into its compression region,
unless the amplifier is operated
considerably below its compression
point (this is achieved by
using a larger-periphery active
device). As a result, amplifiers
may be characterized and model
details specified at higher compression
points or determining
impedance-matching requirements
or design activity is
focused on optimizing matching
networks for output-power backoff
operation.
High linearity for most PAs
is achieved by operating with
lower than maximum input
power signal levels, so that the
active devices operate without
gain compression. On the other
hand, most amplifiers are most
efficient when operated with
input power levels that cause
compression, at a point where an
amplifier is considered at saturation
and at its highest output
power level, because an increase
in output power no longer follows
an increase in input power.
Linearity is a key parameter
for 5G PA designers due to the
need for maintaining high signal
integrity (SI) and low signal distortion
for the complex modulated
signal waveforms used to
achieve high-datarate communications.
Amplifier linearity tra-
hf-praxis 1/2020 55

RF & Wireless
The choice of semiconductor
material for a 5G PA will likely
be determined by whether the
PA will be used in a handset or
in a base station and the operating
frequency range, since a
number of different frequency
bands have been allocated by
regulatory organizations around
the world. Frequencies from 4 to
6 GHz and 24 to 86 GHz have
been considered for different
portions of 5G networks, with
different PA output-power requirements
ranging from as little as
0.2 W at higher frequencies to
as much as 30 W in the lowerfrequency
range.
Figure 3: Many current mmWave PA designs incorporate waveguide interconnections to minimize input and output
interface losses (Photo courtesy of Millitech Corp.)
ditionally comes at the cost of
power consumption, such as in a
Class A or Class AB linear amplifier
in which the active devices
are always supplied with input
power levels to avoid nonlinear
operation.
In a 5G wireless network, however,
the mmWave and lowerfrequency
amplifiers must also
operate with high efficiency, so
that the energy consumption of a
base station or microcell is minimized.
Similarly for microwave
and mmWave amplifiers that are
integrated into smartphones and
other mobile/portable wireless
devices that are powered by
batteries, high linearity must be
achieved without sacrificing high
power-added efficiency (PAE)
– two amplifier parameters that
have traditionally been viewed
as tradeoffs.
Various amplifier design techniques
are available to improve
linearity or efficiency. For
enhanced efficiency, Doherty
amplifier configurations have
been used, in which the amplifier
essentially consists of two
separate amplifiers, operating
under different bias conditions
(Figure 2). Input signals are
split between the two amplifiers
and combined at the outputs of
the amplifiers, to achieve the
best use of bias energy based
on waveform shape and level.
Envelope-tracking (ET) powersupply
techniques are also used
to boost PA efficiency, in which
the power supplied to the PA follows
the shape of the waveform
to be amplified, with DC power
increasing or decreasing as needed
to maintain output power at
a certain level.
Digital predistortion (DPD)
techniques are often used to provide
high PA linearity while also
achieving reasonable efficiency.
Since an amplifier is most efficient
when it is operating near
saturation, DPD techniques help
shape the modulated waveforms
to be amplified so that an amplifier
can operate with high efficiency
but without causing distortion
or nonlinearity.
Sorting Through
Semiconductors
Amplifiers for 5G and other
mmWave applications employ
a number of different semiconductor
technologies, including
transistors fabricated on silicon
germanium (SiGe), gallium arsenide
(GaAs), indium phosphide
(InP), gallium nitride (GaN), and
devices on substrates of different
materials, such as GaN on silicon
(GaN-on-Si) and GaN on silicon
carbide (GaN-on-SiC), which
has excellent thermal properties
for effective dissipation of heat.
Silicon LDMOS devices are well
established as high-power active
devices in 3G and 4G base stations,
capable of generating the
transmit power levels required.
Silicon semiconductor PAs based
on silicon-on-insulator (SOI)
CMOS devices have also delivered
lower power levels when
multiple transistors are used in
stacked configurations. Output
power levels approaching 1 W
with linear gain have been achieved
at frequencies as high as 28
GHz, with diminishing power
levels at frequencies extending
into the higher mmWave range,
demonstrating that low-cost
silicon substrates may still be a
viable semiconductor material
candidate for 5G handset applications
at mmWave frequencies.
A key characteristic for any
semiconductor material as a
starting point for 5G PAs is relatively
high electron mobility, so
that different device structures
will provide higher than unity
gain at mmWave frequencies.
A variety of different device
topologies have been fabricated.
All of these substrate materials
offer higher electron mobility
than ever-popular silicon substrate
materials, making them
attractive substrate materials for
mmWave active devices. Many
different device topologies have
been fabricated on these highfrequency
substrate materials,
including MESFETs, heterojunction
bipolar transistors (HBTs),
and high-electron-mobility transistors
(HEMTs), each with its
own gain and power characteristics
in support of mmWave PAs.
GaN in its various forms has
gained favor among PA designers
at RF and microwave frequencies
and GaN mmWave
devices are starting to become
more practical. Whereas semiconductor
substrate materials
such as SiGe, InP, and GaAs are
capable of supporting transistors
with cutoff frequencies of 300
GHz and higher, GaN substrates
support active devices with much
higher power densities, making
it possible to fabricate discrete
devices or monolithic microwave
integrated circuit (MMIC)
amplifiers at higher power levels
and smaller sizes than amplifiers
made from the other semiconductor
substrates.
56 hf-praxis 1/2020

RF & Wireless
Design Strategies
As noted, the design of an effective
mmWave PA for 5G applications
requires achieving a
balance among a number of competing
performance parameters,
such as linearity and efficiency.
Depending upon the capabilities
of a particular active device technology,
a designer has a choice of
many different amplifier topologies,
from single-stage amplifiers
to multistage designs. The design
will be dictated by the final set of
performance requirements, such
as frequency range, gain, output
power, linearity, and PAE.
Achieving the optimum performance
from the active devices in
a PA requires matching the complex
source and load impedances
of a given device to the 50-ohmcharacteristic
impedance of a 5G
system. This is typically done
by means of measurements of
device S-parameters using a
vector network analyzer (VNA)
with suitable frequency range for
the DUT for small-signal (and
input impedance matching) and
a source/load-pull tuner capable
of presenting a wide range
of impedances to a DUT with
fine tuning resolution for largesignal
(nonlinear) output impedance
matching.
Optimum source impedance
will usually enable a PA to deliver
low NF performance while
optimum load impedance is
required for nonlinear performance,
such as for acceptable
levels of output power, PAE,
and linearity, including adjacent
channel power ratio (ACPR) and
error-vector magnitude (EVM),
as shown in Figure 3.. Because
a large number of measurements
may be required to determine
the optimum source and
load impedances, the use of an
automated load-pull measurement
system from companies
such as Maury Microwave and
Focus Microwaves as well as
test system software programs
such as LabVIEW from National
Instruments can dramatically
reduce the time needed to
characterize an active device in
preparation for developing PA
matching networks.
Figure 4: Microwave Office enables simulations of critical PA performance parameters such as error vector magnitude
(EVM, RMS% and absolute) based on transistor model or measured load-pull data
Amplifier design in NI AWR
Design Environment, specifically
Microwave Office circuit
design software, can either be
based on a compact or behavioral
model representing the
transistor(s).
An alternate design approach
is to develop matching circuits
based on the results of loadpull
data (measured or simulated
from a compact model). To
make use of the large data sets
that may characterize the power
transistors used in communications
amplifiers, circuit simulation
software such as Microwave
Office supports dedicated
RF design features that help the
engineer plot critical performance
metrics via contour mapping
and develop impedancematching
networks through selfguided
design utilities.
The circuit simulation engines
(linear and harmonic balance)
combine with integrated electromagnetic
(EM) simulation
(2.5D and 3D) to enable “whatif”
type analyses of a circuit
design, to predict the effects
of different transmission-line
lengths and configurations of
passive devices, even different
impedance-matching networks
on the output power and gain
possible from a particular device.
Depending on the specific application
(mobile- or base-station),
a 5G power amplifier will need
to address a given frequency
range, power level, efficiency
and linearity specifications. Standard
linear simulations are used
to derive many of these amplifier
performance metrics such as
gain vs. frequency, return loss,
etc. The advanced measurements
associated with 4G/5G
operations require simulation
test benches that can replicate
standard defined modulated
waveforms.
NI AWR Design Environment
provides the simulation technology,
5G modulation waveforms
(the major proposed techniques
including CP-OFDM) and
pre-configured “test benches”
(Figure 4) to simulate performance
such as the ACPR, a measure
of spectral regrowth due to
amplifier nonlinearity or EVM,
another linearity measurement
that describes the error vector in
the I-Q plane between the ideal
constellation point and the point
recovered by the receiver.
Conclusion
Although mmWave frequencies
represent enormous amounts of
bandwidth for 5G networks and
other EM-based applications,
such as automotive radar/safety
systems, the PAs for those applications
will most likely be needed
and designed for relatively
narrow bandwidths.
For one thing, channel allocations
by organizations such as
the FCC refer to relatively narrow
frequency bands around a
center frequency, such as 24, 28,
or 60 GHz, so that wide bandwidths
are not needed for these
wireless channels. In addition,
the impedance-matching networks
needed for optimum PA
performance are much easier
to design at narrow bandwidths
than at wider bandwidths, especially
as the center frequency of
the amplifier increases well into
the mmWave range. ◄
hf-praxis 1/2020 57

RF & Wireless
Centimeter-Level GNSS Positioning Solution
high precision GNSS module
with concurrent reception of
GPS, GLONASS, Galileo, and
BeiDou on multiple frequency
bands, the Taoglas Edge Locate
module can also use real-time
kinematic (RTK) algorithms to
help achieve even faster convergence
times and reliable performance,
even in highly dynamic
applications. The integrated
smart antenna is specifically designed
and optimized for multiband
GNSS applications.
Taoglas, Inc.
www.taoglas.com
ublox AG
www.u-blox.com
Taoglas has developed a centimeter-level
GNSS positioning
solution. Comprising a high precision
L1/L2/E5 GNSS receiver,
the u-blox ZED-F9P, all
the required RF electronics and
antennas in a single package,
the Taoglas Edge Locate positioning
module simplifies the
development and deployments
of IoT solutions that depend on
high precision positioning information.
Taoglas Edge Locate
addresses the growing demand
for highly accurate centimeterlevel
positioning performance,
which, until recently, was reserved
for high value use cases
such as guidance systems for
precision agriculture and heavy
machinery. This changed with
the release of the use of additional
satellite signals and the
announcement of u-blox F9 high
precision positioning platform,
which lowered the cost of ownership
of the technology, extending
its benefits to mass market
applications for the first time.
Featuring the u-blox ZED-F9P
High precision positioning enables
a range of mission-critical
services and use cases, such
as emergency response, smart
infrastructure, drone delivery,
micro-mobility, and precision
agriculture. Edge Locate’s RTK
positioning capabilities let end
users benefit from centimeterlevel
positioning without subscribing
to GNSS correction services,
relying instead on a local
RTK network that Taoglas can
also help customers design and
set up. ◄
Bluetooth LE Module Featuring Direction Finding
From u-blox comes the NINA-B4 Bluetooth
low energy module series. Based
on Nordic Semiconductor’s recently
announced nRF52833 chip, NINA-B4
enables a number of Bluetooth features
including Bluetooth long range, Bluetooth
mesh, and Bluetooth direction finding.
The module is fully tailored to the needs
of applications in the connected industry,
smart homes, buildings, and cities, asset
tracking, and eHealth. The main highlight
of the NINA-B4 series is Bluetooth’s new
direction finding feature, a key component
of the Bluetooth v5.1 specification
that brings the benefits of high precision
positioning to indoor applications. NINA-
B4 is the first u-blox module designed to
act as both a transmitter and a receiver in
angle of arrival (AoA) and angle of departure
(AoD) direction finding and indoor
positioning applications.
In AoA-based implementations, stationary
beacons equipped with multi-antenna
arrays determine the angle of arrival of
signals emitted by a tracking device to
pinpoint the tracker’s location with submeter
level accuracy. When AoD is used,
the tracking device triangulates its position
by calculating the angle of departure
of signals from the stationary Bluetooth
beacons’ multi-antenna arrays. The
u-blox NINA-B4 enables wireless mesh
networks, which offer robust communication
between large numbers of connected
devices, extending the reach of messages
by relaying them from node to node
until they reach their destination. By simplifying
the control of groups of devices,
mesh networks are well suited for applications
such as smart lighting systems in
cities and buildings, which further benefit
from the module’s enhanced operating
temperature range (up to 105 °C).
Featuring Bluetooth long range, the NINA-
B4 series is ideal for deployments in harsh
environments, e.g. to enable wirelessly
connected and configurable equipment.
Long range not only increases the distance
that Bluetooth signals can travel in undisturbed
environments, it also makes communications
more robust and reliable in
unfavorable ones, common in production
plants or on factory floors. The NINA-B4
series comes with the u-blox uconnect
software, simplifying the integration of
Bluetooth into new and existing products
by providing an easy-to-use interface to
configure the connectivity required.
■ u-blox AG
info@u-blox.com
www.u-blox.com
58 hf-praxis 1/2020

RF & Wireless
RFMW Receives Smiths Interconnect Best Distributor Award
RFMW is honored to be recognized by
Smiths Interconnect with the 2019 award
for Best Distributor- Relative Growth.
Ceremonies took place at Smiths Interconnect
Shanghai and Singapore offices.
The ‘Relative Growth’ award is given to
the Asia region distributor with the highest
percentage of sales growth within the
Smiths Interconnect sales channel.
Kenny Quah, VP Sales Asia for Smiths
Interconnect, stated: “This confirms the
importance of our Gold partners in the
design-in activity, a key factor for Smiths
Interconnect to support our customers in
their project developments. Through these
awards, we encourage our partners to continue
to collaborate with us as an integral
part of our internal sales force.”
Upon acceptance of the award, LK Tang,
Managing Director – Asia for RFMW acknowledged
both Smiths Interconnect and
RFMW Asia sales teams. “It’s great to be
recognized by one of RFMW’s earliest supporters.
Together with Smiths Interconnect,
we understand the value of top-notch
technical support combined with superior
customer service to support both the
customer design-in and order fulfillment.”
■ RFMW
info@rfmw.com
www.rfmw.com
Environmental Asset Tracker
Nordic Semiconductor announced
that Norwegian asset tracking
specialist, Meshtech, is employing
both a Nordic multi-mode
LTE-M/NB-IoT nRF9160
System-in-Package (SiP) and
Nordic nRF52811 Bluetooth
System-on-Chip (SoC) in the
world’s first environmental asset
tracker to combine cellular IoT
and Bluetooth wireless technologies
with a five-year battery
life (road mapped to 10 on the
same tracker hardware).
The Meshtech Cloud Tracker
is designed to prevent the huge
on-going compensation cost that
is routinely incurred in the supply
of perishable goods that are
at risk of spoiling and/or being
delivered to wrong customer
locations or in the wrong quantities
(and often because they
are perishable trashed even if
re-collected).
In operation the Meshtech Cloud
Tracker can not only continuously
monitor environmental
parameters such as temperature,
but also whether a consignment
has been dropped, tilted
or folded, the location of individual
shipping items (e.g. trolleys,
pallets or boxes) within a
consignment, the order in which
they were loaded and unloaded,
and the geographical location of
the entire consignment anywhere
in the world.
The Meshtech Cloud
Tracker
is designed for commercial
and industrial perishable goods
applications and is supplied in a
ruggedized 113 x 110 x 19 mm
package that weighs 194 g, and
features an in-built Hall Effect
magnetic sensor, temperature
sensor, and 3-axis accelerometer.
The Cloud Tracker is powered
by six internal 3.6 V AA batteries
and includes all necessary
antennas (LTE and Bluetooth
LE) and a pre-installed embedded
SIM (eSIM) card that
can operate globally.
The use of a Nordic nRF52811
SoC not only provides the
Meshtech Cloud Tracker with
the ability to communicate with
other Bluetooth devices and
specialist sensors, but also full
native compatibility with other
ultra-low-power wireless technologies
such as Thread and
Zigbee if required.
The multimode Nordic Semiconductor
nRF9160 SiP has an integrated
LTE-M/NB-IoT modem
and is certified for global cellular
IoT applications. It has a dedicated
64 MHz Arm Cortex-M33
processor application processor,
1 MB Flash and 256 KB RAM
memory, integrated RF front
end, and is supplied in a compact
10 x 16 x 1 mm package.
A range of analog and digital
peripherals are also included,
plus automated power and clock
management, Arm TrustZone®
for trusted execution, and Arm
CryptoCell 310 for application
layer security.
■ Nordic Semiconductor ASA
www.nordicsemi.com
hf-praxis 1/2020 59

Aktuelles
Narda lanciert EMF-Info-Kampagne zu 5G
In der Anfangsphase des 5G-Rollouts hat Narda STS eine konzertierte EMF-
Informationskampagne initiiert, eingeblendet das Narda SRM-3006
Narda Safety Test Solutions hat
eine konzertierte EMF-Informationskampagne
rund um das
Großthema 5G NR (5th Generation
New Radio) begonnen.
Auf Wunsch versorgt der HF-
Messtechnikspezialist Akteure
der Branche wie Mobilfunkbetreiber,
Messdienstleister
oder Behörden mit allem unter
Sicherheits- und Messtechnik-
Aspekten Wissenswerten zu dem
neuen Mobilfunkstandard. Der
Nutzer muss nichts weiter tun,
als Nardas YouTube Channel
(5G in a Nutshell 1-4), den Newsticker
oder beides zu abonnieren
– natürlich kostenfrei. Schon
gehört er automatisch mit zu den
Ersten, die valide Informationen
zu 5G erhalten, brandneue Fakten
und komplexe Zusammenhänge
inklusive, kompetent aufbereitet
und verständlich erklärt.
Professionals sichern sich damit
zwei effiziente Recherche-
Tools. Denn sämtliche Beiträge,
Video Clips und News, stehen
in Online-Archiven permanent
zur Verfügung.
Narda-Instrumente
bereit für 5G
Mit seinem Produktportfolio ist
Narda STS komfortabel für den
neuen Standard gerüstet. Selbst
in Sphären bis 88 GHz, die erst
in kommenden 5G-Ausbaustufen
relevant werden, ist das Technologieunternehmen
nach wie
vor der einzige Hersteller am
Markt, der überhaupt geeignete
Instrumente anbieten kann. Im
Bereich Personenschutz EMF
(elektrische, magnetische und
elektromagnetische Felder) beispielsweise
decken der RadMan
2 (bis 60 GHz) und Nardalert S3
(bis 100 GHz) bereits jetzt das
komplette Spektrum ab. Auch
die Breitbandmessgeräte der
NBM-Reihe (Narda Broadband
Field Meter, bis 90 GHz) zum
Nachweis der EMF-Grenzwerte
sind 5G-ready.
In der Disziplin der Selektiv-
Messtechnik hat sich Nardas
SRM-3006 (Selective Radiation
Meter) von 9 kHz bis 6 GHz
längst als die Referenz für
schnelle, normenkonforme und
zuverlässige Sicherheitsbeurteilungen
international etabliert.
Frequenz- und code-selektiv
erfasst das Gerät zunächst die
momentanen Traffic-Signale
der jeweiligen Mobilfunkanbieter.
Mithilfe von Informationen
über die Signalquelle, also
Parametern, die in der Signalisierung
mittransportiert werden,
ist der SRM in der Lage, automatisch
und präzise auf EMF-
Werte bei maximaler Verkehrslast
von Mobilfunksystemen
bis 4G hochzurechnen (Extrapolation).
Genau diese fordern
viele Gesetzgeber jetzt auch bei
5G. Außerdem laufen Entwicklungsarbeiten
an einer Zusatz-
Keysight Technologies und Customcells arbeiten zusammen
Keysight Technologies kündigt an, dass
Customcells, ein führender Anbieter
von speziellen Lithium-Ionen-Batterien,
die Zellformierungslinie von Keysight
in seiner Produktionsstätte in Tübingen
installieren wird. Die Zusammenarbeit
umfasst auch die Entwicklung und Validierung
neuer Algorithmen, Software,
Instrumentierungen und Formierungs-/
Messmethoden.
Die Zellformierungslinie von Keysight
bietet Customcells modernste industrielle
Zellformierung, einschließlich Qualitätsmessungen,
wie z.B. direkte Messung der
Selbstentladung von Zellen und Zellimpedanzspektroskopie.
Keysight liefert
Customcells auch eine breite Palette an
Pouchzellen-Formfaktoren. Die Zellformierungslinie
von Keysight ist so konzipiert,
dass sie Pouchzellen von bis zu 200
x 200 mm in Druckbehältern umschließt,
die verschiedenen Formierungsprozessen
und -zyklen unterzogen werden. Die
Software von Keysight wird alle Formierungs-
und Messstationen miteinander
verbinden, um eine sichere, webbasierte
Kontrolle und den Zugriff auf die während
des Formierungsprozesses gesammelten
Daten zu ermöglichen.
Darüber hinaus wird Keysight Customcells
eine Plattform für die kooperative
Entwicklung und den Einsatz von
Fertigungslösungen der nächsten Generation,
einschließlich Leistungselektronik
sowie Vorrichtungs- und Software-Komponenten,
zur Verfügung stellen. So wird
ein hochmoderner Fertigungsprozess für
Pouch-Zellen in verschiedenen Größen
ermöglicht.
■ Keysight Technologies
Deutschland GmbH
www.keysight.com
60 hf-praxis 1/2020

Aktuelles
Rohde & Schwarz und dataTec erweitern Kooperation
Ab 2020 wird dataTec neben
dem Value-Instruments-Portfolio
auch beratungsintensivere
Messgeräte der Mittelklasse
von Rohde & Schwarz anbieten.
Ausschlaggebend für die
erweiterte Kooperation mit
dem Distributor waren dessen
hohe Expertise und Beratungsqualität
im Bereich HFund
Oszilloskop-Messtechnik.
Die Rohde & Schwarz Vertriebs-GmbH
hat den Fachdistributor
für Mess- und Prüftechnik
dataTec nun auch als
Distributionspartner für seine
Messinstrumente im Midrange-
Bereich gewonnen. Der Distributor
hat schon seit Jahren
die weniger komplexen Value
Instruments von Rohde &
Schwarz im Programm.
Patricio Duenas, General
Manager der Rohde & Schwarz
Vertriebs-GmbH Deutschland,
erklärt dazu: „Mit dataTec als
größtem Distributor für Messund
Prüftechnik in Deutschland
wollen wir die Marktpräsenz
für unsere Midrange-Produkte
deutlich erhöhen. Voraussetzung
dafür ist ein kompetentes
Team an Applikationsingenieuren
und Kundenberatern. Aus
langjähriger Erfahrung wissen
wir, dass dataTec auch für komplexe
Themen wie HF-Technik
und Time-Domain-Messtechnik
bereitsteht. So können wir
gemeinsam unsere anspruchsvollen
Messlösungen einem
zusätzlichen Kundenstamm
präsentieren.“
Martin Pühl leitet bei dataTec
den Bereich „Vertrieb Highend-
Messtechnik und Internationalisierung“.
Er freut sich über
das Vertrauen, das Rohde &
Schwarz seinem Unternehmen
und seinem Team geschenkt
hat: „Wir werden ab Januar
2020 für Rohde & Schwarz
auch hochwertige Messgeräte
im Bereich Spektrum- und
Netzwerkanalyse sowie High-
Performance-Oszilloskope verkaufen.
Unsere Außendienstmitarbeiter
bringen dafür mehr
als zehn Jahre Erfahrung in
der Highend-Messtechnik mit.
Diesen Mehrwert stellen wir
Rohde & Schwarz gerne zur
Verfügung.“
Somit sind ab sofort bei data-
Tec zum Beispiel die Vektor-
Netzwerkanalysatoren der
R&S ZNB-Familie erhältlich.
Sie sind führend bei Bedienbarkeit,
Dynamik und Geschwindigkeit
und eignen sich für Frequenzen
bis 40 GHz. Ebenfalls
hinzu kommen die HF- und
Mikrowellen-Signalgeneratoren
der R&S SMB-Familie
sowie die universellen Signalund
Spektrumanalysatoren
der R&S FSV-Reihe. Dazu
zählt auch der neue, besonders
bedienerfreundliche Signalund
-Spektrumanalysator R&S
FSVA3000. Seine Analysebandbreite
von bis zu 400 MHz
und sein großer Dynamikbereich
erfüllen alle Voraussetzungen
für anspruchsvolle
Messanwendungen wie 5G NR.
Und das Portfolio für Oszilloskope
wird um echtzeitfähige
Multidomain-Oszilloskope der
R&S RTO2000-Reihe sowie
um High-Performance-Oszilloskope
der R&S RTP-Reihe
erweitert. Die für ihre Klasse
extrem kompakten und leisen
R&S RTP eignen sich für
Bandbreiten bis 16 GHz. Sie
bieten ein Echtzeit-Deembedding,
bei dem auch die Trigger-
Funktion auf die bereinigten
Signale zugreift, sowie TDR-
Funktionalität.
■ Rohde & Schwarz
GmbH & Co. KG
www.rohde-schwarz.com
antenne, die den Frequenzbereich
des SRM signifikant über
die momentane Obergrenze von
6 GHz erweitern wird, derzeit bei
Narda auf Hochtouren.
Dabei stellt das Demodulieren
der Breitbandsignale bei 5G
messtechnisch betrachtet nicht
die eigentliche Herausforderung
dar. Was den neuen Mobilfunkstandard
betrifft, sind nahezu alle
Fragen beantwortet. Theoretisch
wäre auch die 5G-Extrapolation
möglich, wobei sie jedoch mit
Blick auf die Hochrechnung
nicht die Lösung des Problems
darstellt. Es ist viel mehr das
sogenannte Beamforming, das
Entwicklern auf internationaler
Ebene noch Kopfzerbrechen
bereitet. Hierbei werden die
Funksignale in Richtung Empfänger
gebündelt, um eine höhere
Effizienz zu erreichen. Beamforming
wird als Schlüsseltechnologie
angesehen und im Zusammenhang
mit 5G zum ersten
Mal großflächig ausgebaut. Als
die technische Errungenschaft
besitzt das Verfahren großes
Potenzial, Signalqualität und
Energieeffizienz eines Standards
deutlich zu verbessern. Verbunden
mit den großen Bandbreiten
ermöglicht es dadurch erst
die extrem hohen Datenraten.
Bisher ist ein funktionierendes
Messverfahren für 5G mit allen
Vorzügen der Extrapolation noch
nicht gefunden und erst in Vorbereitung.
Das Thema wird zurzeit
„heiß diskutiert“. Und nicht nur
in Pfullingen sind die Arbeiten
daran in vollem Gange. Mit Nardas
YouTube Channel und Newsticker
gehören Sie immer zu den
Ersten, die neue Entwicklungen
aus erster Hand erfahren.
Die Quelle
entscheidet
Narda STS entwickelt im engen
Schulterschluss mit der Industrie,
Behörden und Hochschulen
Messtechnik-Lösungen rund um
elektromagnetische Felder. Als
die Nummer eins im Bereich
EMF Safety ist das Technologieunternehmen
die ideale Quelle
für Informationen, von deren
Verlässlichkeit künftig eine Vielzahl
wichtiger Entscheidungen in
Industrie und Wirtschaft abhängen
wird. Gerade in dieser Phase
des 5G-Rollouts, in der bedeutende
technologische Weichen
für die Zukunft gestellt werden.
Nicht ohne Grund lassen
Narda-Ingenieure ihr profundes
Know-how regelmäßig in die
wissenschaftliche Arbeit internationaler
Normungsgremien
einfließen. Dazu zählen die IEC
(International Electrotechnical
Commission), das CENELEC
(Comité Européen de Normalisation
Électrotechnique) und die
Internationale Fernmeldeunion
ITU (International Telecommunication
Union). Ein Team aus
hoch spezialisierten Ingenieuren
diskutiert regelmäßig den Stand
der Technik mit Protagonisten
der Branche und gestaltet so das
rechtlich bindende technische
Regelwerk aktiv mit.
■ Narda Safety Test Solutions
GmbH
info.narda-de@l3harris.com
www.narda-sts.com
hf-praxis 1/2020 61

Aktuelles
Anritsu ist führend bei Abnahmetests genehmigter 5G-Carrier
Anritsu Corporation
www.anritsu.com
Anritsu ist sowohl bei der der
5G-Protokoll- als auch bei der
Mobilfunk-CAT-Abdeckung
(Carrier Acceptance Test) für
einen Tier-1-Betreiber in den
USA führend. Anritsu hat
mit mehr als 200 nachweisbaren
Testfällen eine führende
5G-Protokollabdeckung erreicht.
Der einzige andere zugelassene
Anbieter von Test- und Messgeräten
ist nur für 81 % dieser Testfälle
validiert, so dass Anritsu
einen erheblichen Vorteil für
Hersteller von Mobilfunkgeräten
bietet, die planen, die CATs
dieses Betreibers in Anspruch
nehmen zu wollen.
Anritsu ist außerdem führender
Anbieter von 5G-Protokoll-
CATs bei US-Betreibern mit
5G-Carrier-Abnahmeprogrammen.
Anritsu ist der erste Testanbieter,
der mehr als 300 kumulative
Testfälle bei US-Betreibern
erreicht – mit einem Vorteil von
fast 10 % gegenüber dem nächsten
Wettbewerber. Tatsächlich
deckt Anritsu mehr Testfälle als
die beiden größten Wettbewerber
zusammen ab.
Anritsu hat für diesen Tier-
1-Betreiber in den USA auch
eine 100 %ige Abdeckung des
Mobilfunk-CAT für die Frequenzbereiche
1 (FR1) und 2
(FR2) erreicht. Als einziger
vollständig zugelassener Anbieter
von Test- und Messgeräten
für 5G-Funk-CATs ist Anritsu
der einzige Anbieter, der alle
FR1- und FR2-Mobilfunktestfälle
für Geräte abdeckt, die im
System dieses Betreibers eingesetzt
werden. Anritsus 100 %ige
Abdeckung über FR1 und FR2
bietet einen erheblichen Vorteil
gegenüber dem Angebot anderer
zugelassener Anbieter (77%
Abdeckung).
Die Protokoll-, Mobilfunk-,
FR1-/Sub-6-GHz-Funktionen
werden mit der Funkkommunikations-Teststation
MT8000A
von Anritsu realisiert, die Herstellern
mobiler Endgeräte eine
große Vielfalt von effizienten
Tests mit großer Abdeckung
und optimierter Kosten-Nutzung-Rechnung
anbietet. Mobilfunk-FR2/Millimeterwellen
(mmWave) werden mit demselben
MT8000A über das neue
Funk-Konformitätstestsystem
ME7873NR von Anritsu zur Verfügung
gestellt, das die CATR-
Absorberkammer MA8172A
enthält. Die Protokoll-FR2/
mmWave-Funktion wird ebenfalls
mit demselben MT8000A
über die 5G-NR-Mobilfunk-
Testplattform ME7834NR mit
der HF-Kammer MA8171A von
Anritsu bereitgestellt.
Das automatisierte
System ME7873NR
Das ME7873NR ist ein automatisiertes
System für 3GPP
TS38.521/TS38.533-definierte
5G-NR-RF/RRM-Tests. Es
unterstützt zukünftige 5G-NR-
Standalone-/SA- sowie Non-
Standalone-/NSA-Modi und
deckt zusammen mit der 5G
OTA (Over-the Air) CATR-
Absorberkammer MA8172A alle
5G-Frequenzbänder, einschließlich
Sub-6-GHz und mmWave,
ab. Die flexible Systemkonfiguration
lässt sich einfach an
die Messbedingungen anpassen
und unterstützt LTE-, LTE-A-,
LTE-A-Pro- und W-CDMA-
Mobilfunktests sowie CATs.
Ein Upgrade des LTE-Advanced-Mobilfunkunk-Konformitätstestsystems
ME7873LA auf
5G-Support bietet Kunden ein
kostengünstiges Mobilfunktestsystem,
das die erforderlichen
Testbedingungen erfüllt.
5G-NR-Testplattform
ME7834NR für
Mobilgeräte
Die ME7834NR ist eine Testplattform
für 3GPP-basierte
Protokollkonformitätsprüfungen
(PCT, Protocol Conformance
Test) und CATs von Mobilgeräten,
die mit mehreren RATs
(Radio Access Technologies)
ausgestattet sind. Die Plattform
unterstützt neben LTE, LTE-A,
LTE-A Pro und
W-CDMA auch 5G NR im SAund
NSA-Modus. Zusammen mit
der OTA HF-Kammer MA8171A
und HF-Wandlern von Anritsu
deckt der ME7834NR die
Sub-6-GHz und mmWave-5G-
Frequenzbänder ab.
Funkkommunikations-
Teststation MT8000A
Die MT8000A ist eine All-in-
One-Testplattform für HF-, Protokoll-
und Beam-Tests sowie
zur Auswertung von Beamforming.
Neben Funktionen zur
Simulation der NSA- und SA-
Modi der Basisstation, die für
die Entwicklung von 5G-Chipsätzen
und -Endgeräten erforderlich
sind, unterstützt sie neueste
Technologien wie 4x4 MIMO
für eine höhere Datenübertragungsgeschwindigkeit
im Sub-
6-GHz-Band sowie 8CC zur
Implementierung eines breiten
Millimeterwellenbandes.
Die MT8000A deckt die wichtigsten
Frequenzbänder ab, die
von den ersten 5G-Diensten
verwendet werden, z.B. die Frequenzen
des Sub-6-GHz-Bandes
(FR1) mit 600 MHz; 2,5; 3,5 und
4,5 GHz sowie die Frequenzen
des mmWave-Bandes (FR2) mit
28 und 39 GHz. Die benutzerfreundliche
Schnittstelle vereinfacht
zusammen mit der umfassenden
HF-Mess-, Protokolltest-
und NR-Fading-Software
die Konfiguration einer kostengünstigen
Testumgebung. ◄
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