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4-2020

Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

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April 4/<strong>2020</strong> Jahrgang 25<br />

HF- und<br />

Mikrowellentechnik<br />

Lösungen - Innovationen - Meilensteine<br />

Quarzhersteller auf der Suche<br />

nach Alleinstellungsmerkmalen<br />

WDI AG, Seite 10


LTCC<br />

FILTERS<br />

Largest Selection<br />

in the Industry!<br />

Now over 340 Models in Stock!<br />

Case Styles as small as 0202<br />

Rejection up to 54 dB<br />

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0202 0402 0603 0805 1206 1210<br />

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Editorial<br />

Eine Lehrstunde für<br />

die globalisierte Welt<br />

Hendrik Nielsen<br />

Inside Sales Specialist FCP, WDI AG<br />

hnielsen@wdi.ag<br />

Nach dem Ausbruch des Coronavirus´<br />

Sars-Cov-2 in Wuhan<br />

und der rasanten Ausbreitung<br />

hat die chinesische Regierung<br />

teils drakonisch anmutende<br />

Maßnahmen eingeleitet, um<br />

eine weitere Verbreitung des<br />

Virus´ einzudämmen. Ganze<br />

Provinzen wurden unter Quarantäne<br />

gestellt, das öffentliche<br />

Leben größtenteils lahmgelegt.<br />

Wie erfolgreich diese Maßnahmen<br />

waren, lässt sich noch nicht<br />

genau sagen. Eine weltweite Verbreitung<br />

konnte jedoch trotzdem<br />

nicht verhindert werden.<br />

Just-In-Time<br />

Lieferketten<br />

Auch die globale Wirtschaft hat<br />

sich schnell infiziert und leidet<br />

nicht unerheblich unter den Folgen<br />

von Covid-19. Uns wurde<br />

deutlich vor Augen geführt,<br />

wie verwundbar die eng verzahnte<br />

Ökonomie des 21. Jahrhunderts<br />

ist. Die Werkbank der<br />

globalisierten Wirtschaft hat<br />

sich infiziert, ist teilweise zum<br />

Erliegen gekommen und viele<br />

Akteure müssen zusehen, wie<br />

ihre Lieferketten nach und nach<br />

abreißen. Unter Kostensparplänen<br />

geschrumpfte Sicherheitslager<br />

neigen sich zusehends dem<br />

Ende. Große Lager, mit ausreichend<br />

Reserven für einen längeren<br />

Produktionszeitraum, sind<br />

dank scheinbar nie abebbender<br />

Warenflüsse und aufgrund des<br />

massiven Einsparpotenziales<br />

von Just-In-Time-Lieferketten<br />

vielerorts abgeschafft worden.<br />

Stark globalisierte<br />

Elektronikbranche<br />

Es wird leider auf dramatische<br />

Weise deutlich, wie sehr wir uns<br />

von der chinesischen Wirtschaft<br />

abhängig gemacht haben. Gerade<br />

in der stark globalisierten Elektronikbranche<br />

und damit auch<br />

in unserem Kerngeschäft, den<br />

frequenzgebenden Bauteilen,<br />

ist dies zurzeit deutlich spürbar.<br />

Auch wenn längst nicht alle<br />

Hersteller ihre Fabriken in China<br />

unterhalten, so sind in den immer<br />

länger gestrickten Lieferketten<br />

doch trotzdem viele zumindest<br />

auf Zwischenprodukte aus dem<br />

Reich der Mitte angewiesen.<br />

Folgen dieser<br />

Katastrophe<br />

Für die Zukunft gilt es nun, aus<br />

den Folgen dieser Katastrophe<br />

zu lernen und vernünftige Rückschlüsse<br />

für unser unternehmerisches<br />

Handeln zu ziehen.<br />

Unvorhersehbare Ereignisse<br />

wie Epidemien und Pandemien<br />

müssen fortan ebenso wichtige<br />

Faktoren sein, die es beim Ausarbeiten<br />

einer globalen Lieferkette<br />

zu bedenken gilt, wie die allseits<br />

gefürchtete Obsoleszenz oder<br />

Allokation von elektronischen<br />

Bauteilen. Um Produktion und<br />

Lieferungen zukünftig sicherer<br />

zu machen und für den Härtefall<br />

gewappnet zu sein, bedarf es<br />

mehr Sorgfalt schon beim Aufbau<br />

breit aufgestellter Lieferantennetzwerke<br />

und der Auswahl<br />

zuverlässiger Handelspartner<br />

und Bezugsquellen.<br />

„Second Source“<br />

Solide und krisensichere Lieferketten<br />

müssen mit Sinn und<br />

Verstand aufgebaut und nicht<br />

hauptsächlich nach ihrem Einsparpotenzial<br />

bewertet werden.<br />

Beispielsweise ist es unabdingbar,<br />

so früh wie möglich mindestens<br />

eine „Second Source“<br />

für ein Bauteil zu testen und<br />

freizugeben. Bestenfalls kann<br />

Fortestzung auf Seite 6<br />

Oszillatoren, Filter<br />

und Quarze<br />

für Anwendungen im Bereich<br />

Kommunikation, Industrie,<br />

Militär, Automotive und<br />

Raumfahrt<br />

MEMS<br />

Stratum 3/3E<br />

TCXO<br />

VCXO/VCSO<br />

Oszillatoren<br />

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hf-praxis 4/<strong>2020</strong> 3


Inhalt 4/<strong>2020</strong><br />

Rubriken:<br />

3 Editorial<br />

4 Inhalt/Impressum<br />

6 Aktuelles<br />

8 Schwerpunkt Quarze<br />

und Oszillatoren<br />

42 Messtechnik<br />

57 Kabel und Stecker<br />

58 Bauelemente<br />

62 Verstärker<br />

65 Funkchips und -module<br />

69 RF & Wireless<br />

78 Aktuelles<br />

hf-Praxis<br />

ISSN 1614-743X<br />

Fachzeitschrift für HF- und<br />

Mikrowellentechnik<br />

• Herausgeber und Verlag:<br />

beam-Verlag<br />

Krummbogen 14<br />

35039 Marburg<br />

Tel.: 06421/9614-0<br />

Fax: 06421/9614-23<br />

info@beam-verlag.de<br />

www.beam-verlag.de<br />

• Redaktion:<br />

Dipl.-Ing. Reinhard Birchel<br />

Ing. Frank Sichla (FS)<br />

redaktion@beam-verlag.de<br />

• Anzeigen:<br />

Myrjam Weide<br />

Tel.: +49-6421/9614-16<br />

m.weide@beam-verlag.de<br />

• Erscheinungsweise:<br />

monatlich<br />

• Satz und Reproduktionen:<br />

beam-Verlag<br />

• Druck & Auslieferung:<br />

Brühlsche<br />

Universitätsdruckerei<br />

Der beam-Verlag übernimmt trotz<br />

sorgsamer Prüfung der Texte durch<br />

die Redaktion keine Haftung für<br />

deren inhaltliche Richtigkeit. Alle<br />

Angaben im Einkaufsführer beruhen<br />

auf Kundenangaben!<br />

Handels- und Gebrauchs namen,<br />

sowie Warenbezeichnungen<br />

und dergleichen werden in der<br />

Zeitschrift ohne Kennzeichnungen<br />

verwendet.<br />

Dies berechtigt nicht zu der<br />

Annahme, dass diese Namen im<br />

Sinne der Warenzeichen- und Markenschutzgesetzgebung<br />

als frei zu<br />

betrachten sind und von jedermann<br />

ohne Kennzeichnung verwendet<br />

werden dürfen.<br />

Emerald-Plattform von<br />

SiTime<br />

Bei der Endrich Bauelemente<br />

Vertriebs GmbH ist die Emerald-<br />

Plattform der Firma SiTime<br />

erhältlich. Sie ist unempfindlich<br />

gegen Umwelteinflüsse<br />

wie Luftstrom, schnelle<br />

Temperaturänderung, Vibration,<br />

Schock und EMI und verringert<br />

die Systemgröße, da weniger<br />

unterstützende Komponenten und<br />

Abschirmungen notwendig sind.<br />

Synchronisationsfehler werden<br />

minimiert. 19<br />

Titelstory:<br />

Quarzhersteller auf<br />

der Suche nach<br />

Alleinstellungs merkmalen<br />

Frequency Control Products, also<br />

frequenzgebende Produkte wie<br />

Schwingquarze und Oszillatoren,<br />

werden heute für die Mehrzahl der<br />

Schaltungen benötigt und mit fortschreitender<br />

Technologisierung<br />

kommen nahezu täglich neue Einsatzmöglichkeiten<br />

und damit auch<br />

Anforderungen hinzu. Lesen Sie<br />

hierzu den Bericht ab Seite 10<br />

Kompaktes WiFi-Oszilloskop für zuverlässige Fernmessungen<br />

Plug-In Electronic stellt die neuen WiFiScopes aus dem Hause TiePie Engineering vor. Diese<br />

Oszilloskope sind äußerst robust und bieten höchste Flexibilität. Zudem verfügen sie über eine<br />

galvanische Isolierung, die genaueste Messergebnisse gewährleistet. 45<br />

4 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


Vollständige Design- und<br />

Test-Lösung für DDR5-Speicher<br />

JYEBAO<br />

Der HA7062D von Holzworth ist ein Echtzeit-<br />

Phasenrauschanalyse-System, das von 10 MHz<br />

bis 26 GHz (optional bis 40 GHz) arbeitet. Es<br />

bietet Mess-Offsets von 0,1 Hz bis 100 MHz 51<br />

HF-Signalgeneratoren mit<br />

IQ-Option<br />

Der Spectran HF-80200 V5 RSA von Aaronia<br />

ist ein ferngesteuerter Echtzeit-Spektrumanalysator,<br />

der von 9 kHz bis 20 GHz arbeitet. Es verfügt<br />

über eine Echtzeit-Analysebandbreite von<br />

bis zu 175 MHz und eine sehr schnelle Sweep-<br />

Geschwindigkeit von bis zu 14 THz/s. Also ein<br />

sehr schneller Sweep-Modus, das Gerät scannt<br />

20 GHz in weniger als 20 ms 53<br />

Verbindungs lösungen für<br />

autonome Flugsysteme<br />

International News<br />

Next Generation Wi-Fi: 6 GHz<br />

is on the Horizon<br />

The push to open the 6 GHz band (5.925-<br />

7.125 GHz) to unlicensed use is being driven<br />

by explosive growth in consumers’ data<br />

needs, particularly from applications such as<br />

video streaming and video on-demand. The<br />

demand for data is being further bolstered by<br />

social media applications, audio platforms,<br />

and smart home devices. 69<br />

High-Linearity Power<br />

Amplifier for Band-3 Small<br />

Cells<br />

RFMW announced design and sales support<br />

for a high-linearity, two-stage power amplifier<br />

in a low-cost surface-mount package. The<br />

Qorvo QPA9903, with on-chip bias control<br />

circuit, is suitable for small cell base station<br />

applications over the 1805...1880 MHz frequency<br />

range (Band 3). 72<br />

New SatCom Software<br />

Reference Design<br />

Richardson RFPD, Inc. announced their<br />

full support for a new reference design<br />

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

CGHV1F025S-AMP4 reference design is a<br />

balanced amplifier that combines two unmatched<br />

surface mount transistors to provide<br />

over 50 W of power from 4.4 to 5 GHz. 75<br />

Rosenberger bietet für den stark wachsenden Markt<br />

unbemannter autonomer Flugsysteme wie z.B.<br />

Drohnen (UAV, Unmanned Aerial Vehicles) eine<br />

Vielzahl hervorragend geeigneter Verbindungslösungen<br />

und -systeme. Steckverbinder zur Übertragung<br />

sehr hoher Datenraten (bis zu 20 Gbps)<br />

zur exakten Positionsbestimmung und Objekterkennung<br />

in GPS- oder LiDAR-Systemen 57<br />

SMD-Diplexer für DC bis 1,3 GHz<br />

Neue,<br />

hochflexible<br />

Testkabel<br />

von JYEBAO<br />

• Very Flexible<br />

(PUR jacket)<br />

• Stainless Precision<br />

Connectors used<br />

• Excellent RF<br />

performance<br />

• Extra sturdy connector/<br />

cable connection<br />

(Solder clamp designs)<br />

• Taper Sleeve added<br />

• Intended for lab use/<br />

intensive handling<br />

Der SMD-Diplexer SDP-1R3G+ von Mini-Circuits<br />

trennt Signale in einem Frequenzbereich von<br />

DC bis 1300 MHz in einen unteren Bereich von<br />

DC bis 600 MHz und einen oberen Bereich von<br />

710 bis 1300 MHz. Die Isolation zwischen den<br />

beiden Frequenzbereichen liegt bei mindes tens<br />

33 dB und typisch bei 40 dB. Die Einfügedämpfung<br />

liegt bei maximal 1,2 dB in jedem Band und<br />

typisch bei nur 0,8 dB. 58<br />

hf-praxis 4/<strong>2020</strong> 5<br />

5


Aktuelles<br />

dann im Ernstfall auf eine oder<br />

mehrere unabhängig voneinander<br />

agierende und lokal voneinander<br />

getrennte, also „echte“<br />

Second Sources, zurückgegriffen<br />

und die Gefahr eines möglichen<br />

Bandstillstandes deutlich verringert<br />

werden.<br />

In täuschender<br />

Sicherheit gewähnt<br />

Überdies lässt sich in diesen<br />

Tagen exemplarisch beobachten,<br />

wo es zu Verknappungen kommt<br />

und wo dringender Handlungsbedarf<br />

besteht. Hier und da lässt<br />

sich ableiten, welchen Ursprung<br />

die Ware hat, die vermeintlich<br />

bei einem deutschem „Hersteller“<br />

bezogen wird.<br />

Da es, gerade auch auf dem<br />

Markt der frequenzgebenden<br />

Bauteile, viele Händler gibt, die<br />

zugekaufte Produkte als „Hersteller“<br />

unter einer Eigenmarke<br />

verkaufen (sog. Private Label),<br />

hat man sich hier eventuell nur in<br />

täuschender Sicherheit gewähnt.<br />

Denn nicht selten kommt es<br />

vor, dass ein und dasselbe Bauteil<br />

tatsächlich auch in ein und<br />

derselben Fabrik gefertigt wird.<br />

Schnell wird dann schmerzlich<br />

bewusst, dass es sich eben leider<br />

nicht um eine echte Second<br />

Source handelt.<br />

Überblick behalten<br />

Den Überblick über Hersteller,<br />

Händler und unzählige<br />

Markennamen zu behalten ist<br />

zugegebenermaßen schwierig,<br />

doch mit gesundem Menschenverstand<br />

und einem erfahrenen<br />

Partner an der Seite, der schon<br />

beim Design-In unterstützt, nicht<br />

gänzlich unmöglich.<br />

Und am Ende bleibt dann –<br />

statt blanker Panik vor einem<br />

möglichen Bandstillstand und<br />

seinen weitreichenden Folgen<br />

– vielleicht auch noch Platz für<br />

ein bisschen Mitgefühl für die<br />

Menschen, die hinter unseren<br />

Lieferketten stecken und in den<br />

gefährdeten Gebieten alles daran<br />

setzen, den Warenfluss aufrecht<br />

zu erhalten.<br />

Hendrik Nielsen<br />

Entwicklungen für die nächste<br />

Mobilfunkgeneration<br />

Bild: FBH/P.Immerz<br />

Forschungsergebnisse ebnen den<br />

Weg zu 6G und Green-IT. Das<br />

Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut<br />

für Höchstfrequenztechnik<br />

zeigte auf der German<br />

Microwave Conference GeMiC<br />

<strong>2020</strong> Lösungen für energieeffiziente<br />

digitale Hochfrequenz-<br />

Leistungsverstärker.<br />

Erste Untersuchungen<br />

digitaler Verstärker<br />

Industrie 4.0, Smart Home &<br />

Smart Farming – mit der Digitalisierung<br />

steigen Datenmengen<br />

und Datenraten stetig an.<br />

Bisherige Frequenzbereiche in<br />

der herkömmlichen Mobilfunkkommunikation<br />

stoßen an ihre<br />

Grenzen. Höhere Signalbreiten<br />

im Sub-Terahertz-Bereich ab<br />

100 GHz werden daher immer<br />

interessanter – vor allem im Hinblick<br />

auf 6G. Energieeffiziente<br />

Verstärkerkonzepte für diesen<br />

Bild links: FBH/Schurian.com Bild rechts FBH/P.immerz<br />

Frequenzbereich sind hierbei<br />

von besonderer Relevanz, weil<br />

die Sende-Verstärker in Kommunikationssystemen<br />

den Großteil<br />

der Energie verbrauchen.<br />

Ressourcenschonende digitale<br />

Hochfrequenz-Leistungsverstärker<br />

bieten das größte<br />

Potenzial, Stromverbrauch und<br />

Betriebskosten zu senken. Dies<br />

ist ein wichtiger Schritt in Richtung<br />

Green-IT. Auf der German<br />

Microwave Conference präsentierte<br />

das FBH erstmalig Untersuchungsergebnisse<br />

des digitalen<br />

Leistungsverstärkerkonzepts im<br />

Sub-THz-Bereich. Dabei wurden<br />

erste Optimierungsansätze<br />

für die Modellierung der Transistoren<br />

und Verstärker vorgestellt<br />

– Grundstein für neuartige, flexible<br />

und kompakte digitale Senderketten<br />

bis 200 GHz auf dem<br />

FBH-eigenen Indiumphosphid-<br />

(InP)-Prozess.<br />

FBH-Entwicklungen<br />

Versorgungsspannungsmodulation<br />

(Envelope Tracking) ist<br />

ein weiterer Ansatz, mit dem<br />

das Ferdinand-Braun-Institut<br />

die Effizienz von HF-Leistungsverstärkern<br />

verbessert. Hierbei<br />

wird die Versorgungsspannung<br />

des Verstärkers entsprechend der<br />

momentanen Hüllkurve des zu<br />

verstärkenden Signals moduliert.<br />

Dazu werden zwei neuartige<br />

Demonstratoren ausgestellt.<br />

Zusammen mit der Europäischen<br />

Weltraumagentur ESA hat das<br />

Institut einen Verstärker für die<br />

Satellitenkommunikation bei<br />

1,62 GHz entwickelt. Darüber<br />

hinaus überträgt das FBH das<br />

Konzept der Versorgungsspannungsmodulation<br />

auch auf Millimeterwellenverstärker,<br />

z.B.<br />

für 5G. Das Modul arbeitet im<br />

Bereich von 20 bis 26 GHz.<br />

Auf dem Gebiet der Terahertz-<br />

Elektronik stellte das FBH<br />

THz-Detektoren auf Basis von<br />

GaN-HEMT-MMICs vor, die<br />

sich zu 2D-Arrays anordnen lassen.<br />

Sie eignen sich u.a. dafür,<br />

Kunststoffe zerstörungsfrei auf<br />

Materialfehler zu überprüfen.<br />

Mit besten Werten für die äquivalente<br />

Rauschleistung (NEP)<br />

100mA/W<br />

bei 500 GHz übertreffen sie<br />

bisherige THz-Detektoren in<br />

CMOS-Technologie.<br />

■ Ferdinand-Braun-Institut<br />

Leibniz-Institut für<br />

Höchstfrequenztechnik<br />

www.fbh-berlin.de<br />

6<br />

hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


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HF- und<br />

Mikrowellentechnik<br />

Schwerpunkt in diesem Heft:<br />

Quarze und Oszillatoren<br />

Low-ESR-Quarze schwingen schnell an<br />

Petermann-Technik GmbH<br />

info@petermann-technik.de<br />

www.petermann-technik.de<br />

CelsiStrip ®<br />

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Maximalwerte durch<br />

Dauerschwärzung.<br />

Bereich von +40 ... +260°C<br />

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Das Produktspektrum des Quarzspezialisten<br />

Petermann-Technik<br />

beinhaltet SMD-Quarze mit<br />

sehr niedrigem Widerstand für<br />

äußerst schnelles und sicheres<br />

Anschwingen. Es handelt sich<br />

u.a. um die Serien SMD03025/4<br />

(im 3,2×2,5-mm/4pad-Keramikgehäuse)<br />

und SMD02016/4<br />

(im 2×1,6-mm/4pad-Keramikgehäuse).<br />

Während umfangreicher<br />

Incircuit Tests stelle<br />

man bei Petermann immer wieder<br />

fest, dass die negativen Eingangswiderstände<br />

der geprüften<br />

Oszillatorstufen sehr niedrig sind<br />

und es dann sogar noch sehr<br />

große Streuungen von IC zu IC<br />

gibt. Die Applikationen müssen<br />

aber immer kleiner werden,<br />

sodass die Entwicklungsingenieure<br />

auf kleine Quarzgehäuse<br />

zurückgreifen müssen.<br />

Jedoch haben SMD-Quarze<br />

in kleineren Gehäusen höhere<br />

Widerstände im Vergleich zu den<br />

SMD-Quarzen mit derselben<br />

Frequenz in größeren Gehäusen<br />

und schwingen aufgrund der<br />

höheren Widerstände langsamer<br />

und instabiler in der Oszillatorstufe<br />

an. Beispielsweise haben<br />

die Low-ESR-Quarze mit der<br />

Standardfrequenz von 32 MHz<br />

einen ESR von 6 Ohm typ. (Serie<br />

SMD03025/4) bzw. von 15 Ohm<br />

typ. (Serie SMD02016/4). Bei<br />

der Verwendung in Funkapplikationen<br />

ermöglichen diese Quarze<br />

mit 32 MHz ein sehr schnelles<br />

und extrem sicheres Anschwingen,<br />

sodass die entsprechenden<br />

Funkapplikationen optimal und<br />

äußerst energieeffizient, innerhalb<br />

der spezifizierten Duty-<br />

Cycles, arbeiten können. Beide<br />

Quarzserien können mit einer<br />

Frequenztoleranz von


schen Störungen (EMI) eine hochstabile<br />

Zeitsteuerung gewährleistet. Die Unempfindlichkeit<br />

des Stratum-3E-DCOXCOs gegenüber<br />

Umwelteinflüssen vereinfacht zudem<br />

das Systemdesign. Im Gegensatz zu vielen<br />

herkömmlichen OCXOs kann er ohne jegliche<br />

zusätzliche mechanische Abdeckung<br />

oder Abschirmung für die thermische Isolierung<br />

überall auf der Leiterplatte platziert<br />

werden. Selbst in Umgebungen mit hoher<br />

Luftfeuchtigkeit ist keinerlei zusätzliche<br />

Abdichtung erforderlich.<br />

Der je nach Bedarf für die Betriebstemperaturbereiche<br />

-20 bis +70 bzw. -40 bis +80<br />

°C verfügbare DCOXCO SiT5721 benötigt<br />

3,3 V Versorgungsspannung. Muster<br />

des neuen Bausteins sind ab sofort verfügbar,<br />

Produktionsmengen voraussichtlich<br />

im Laufe des dritten Quartals <strong>2020</strong>. Ausführliche<br />

Informationen und Datenblätter<br />

stehen unter www.spezial.com/sitime zum<br />

Abruf bereit.<br />

■ SE Spezial-Electronic GmbH<br />

www.spezial.com<br />

OCVCSOs in besonders<br />

kleiner Bauform<br />

sind rauscharm und<br />

stromsparend<br />

IQD Frequency Products hat eine Reihe<br />

hochfrequenter, beheizter und spannungsgesteuerter<br />

OCVCSOs auf den Markt gebracht.<br />

Verfügbar in den Frequenzen 400 MHz, 800<br />

MHz und 1,2 GHz kommen die Bauteile<br />

mit einem SMD-Gehäuse mit den Abmaßen<br />

25,4 x 22 x 13,2 mm.<br />

Quarze und Oszillatoren<br />

Bei der 400-MHz-Variante wird die Frequenz<br />

durch einen SAW-Grundwellenresonator<br />

mit hoher Güte erzeugt. Aufgrund des<br />

Grundwellenresonators hat dieser OCVCSO<br />

ein Phasenrauschen von nur -174 dBc/Hz<br />

und ein Phasenjitter von weniger als 5 fs.<br />

Damit hat er ein deutlich besseres Phasenrauschverhalten<br />

als vergleichbare OCXOs<br />

mit dieser Frequenz.<br />

Im Vergleich zur 400-MHz-Variante werden<br />

die Frequenzen 800 MHz und 1,2 GHz<br />

mit einem hochfrequenten SAW-Grundwellenresonator<br />

und einer rauscharmen<br />

Frequenzverdopplung erzeugt. Da die Frequenz<br />

nur einmal verdoppelt wird, kann ein<br />

verbessertes Phasenrauschverhalten erreicht<br />

werden. Das Phasenrauschen bei diesen<br />

Produkten geht runter bis auf -168 dBc/Hz<br />

und das Phasenjitter liegt bei unter 10 fs bei<br />

einem Abstand von 10 kHz bis 100 MHz<br />

zur Trägerfrequenz.<br />

Mit einer Stabilität von bis zu ±2 ppm über<br />

einen Temperaturbereich von 0 bis 50 °C<br />

und einer Alterung von maximal ±6 ppm in<br />

den ersten 10 Jahren sind diese neuen und<br />

leichten OCVCSOs ideal für Radarsysteme,<br />

Simulatoren, Kommunikationssysteme und<br />

unbemannte Flugzeuge (UAVs).<br />

Die OCVCSOs werden mit einer 5-V-Versorgungsspannung<br />

betrieben, haben einen<br />

50-Ohm-Sinusausgang und eine typische<br />

Leistung zwischen 0,8 und 1 W. Zusätzlich<br />

verfügen die Produkte über die Option, die<br />

Frequenz mithilfe einer Steuerspannung um<br />

mindestens ±6 ppm zu ziehen.<br />

■ IQD Frequency Products, Ltd.<br />

www.iqdfrequencyproducts.com<br />

■ HighTech communications GmbH<br />

www.htcm.de<br />

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hf-praxis 4/<strong>2020</strong><br />

9<br />

MADE IN GERMANY


Quarze und Oszillatoren<br />

Quarzhersteller auf der Suche nach<br />

Alleinstellungsmerkmalen<br />

Shutterstock-ID: 766222318<br />

Hendrik Nielsen<br />

Inside Sales Specialist FCP,<br />

hnielsen@wdi.ag<br />

WDI AG<br />

www.wdi.ag<br />

Anders als bei den bekannten<br />

Standardprodukten, gibt es bei<br />

den Quarzen und Quarzoszillatoren<br />

eine Vielzahl unterschiedlichster<br />

Anwendungen und Einsatzfälle,<br />

alle mit ihren eigenen,<br />

meist sehr spezifischen Anforderungen.<br />

Die Produktvielfalt<br />

und die fast unüberschaubare<br />

Anzahl verschiedener Typen<br />

sind immens. Da die Hersteller<br />

nicht auf allen Gebieten gleich<br />

gut sein können, haben sich<br />

selbst die Größten auf bestimmte<br />

Hintergrund<br />

Frequency Control Products, also frequenzgebende Produkte<br />

wie Schwingquarze und Oszillatoren, werden heute für die<br />

Mehrzahl der Schaltungen benötigt und mit fortschreitender<br />

Technologisierung kommen nahezu täglich neue Einsatzmöglichkeiten<br />

und damit auch Anforderungen hinzu. Der Markt<br />

der frequenzgebenden Produkte ist hart umkämpft, denn in<br />

diesem hochspezialisierten Marktsegment tummeln sich echte<br />

Hersteller, eine Vielzahl von Händlern und unzählige Private-<br />

Label-Anbieter. Sich hier von der Konkurrenz abzuheben, erfordert<br />

eine Menge Knowhow und immer wieder Innovationen.<br />

Schwerpunkte spezialisiert. Das<br />

eigene Produktportfolio wird<br />

dann oftmals durch Zukaufprodukte<br />

ergänzt, um dem Anwender<br />

ein möglichst komplettes<br />

Sortiment anbieten zu können.<br />

Andere wiederum haben sich auf<br />

spezifische Produkte konzentriert,<br />

bei denen sie einen echten<br />

technologischen Mehrwert bieten<br />

können. Dazwischen tummeln<br />

sich noch etliche Firmen<br />

ohne eigene Fertigung, die ihre<br />

Produkte von hierzulande unbekannten<br />

Herstellern kaufen und<br />

unter unterschiedlichsten Markennamen<br />

(sogenannte Private<br />

Label) anbieten. Einige stellen<br />

sich dabei für den Anwender<br />

sogar wie ein Hersteller dar.<br />

Um in diesem Angebotsdschungel<br />

auf sich aufmerksam zu<br />

machen, muss die eher kleine<br />

Gruppe der wirklichen Hersteller<br />

sich immer wieder Innovationen<br />

einfallen lassen und möglichst<br />

frühzeitig auf neue Kundenanforderungen<br />

reagieren. Nur so<br />

können sie sich gegen den Wettbewerb<br />

durchzusetzen, beim<br />

Anwender einen bleibenden Eindruck<br />

hinterlassen und dadurch<br />

eine gewisse Kundenbindung<br />

erreichen. Und das ist wichtig,<br />

denn neue Produktentwicklungen<br />

werden schnell auch<br />

von den Trittbrettfahrern ins<br />

Sortiment aufgenommen und<br />

so ist die Herkunft der Innovation<br />

dann nicht selten nur noch<br />

schwer nachvollziehbar.<br />

Quarzhersteller auf<br />

der Suche nach<br />

Alleinstellungsmerkmalen<br />

Neben dem stetigen Trend zur<br />

Miniaturisierung und der Verbesserung<br />

der allgemeinen Performance<br />

(Stabilität, Phasenrauschen,<br />

Schock- und Vibrationsempfindlichkeit)<br />

gibt es noch<br />

eine Reihe weiterer Neuerungen,<br />

die dem Anwender einen echten<br />

Mehrwert bringen sollen.<br />

Schnelle Lösung<br />

bei unerwünschten<br />

elektromagnetischen<br />

Störungen<br />

Die besonders EMI-armen Oszillatoren<br />

der Serie HM des in<br />

Taiwan ansässigen Herstellers<br />

Mercury Electronic Ind Co., Ltd.<br />

bieten beispielsweise eine effiziente<br />

Lösung für elektronische<br />

Systeme, welche die Emissionsprüfung<br />

(EMV-Test) aufgrund<br />

von elektromagnetischen Störungen<br />

(EMI) nicht bestanden<br />

haben. Mit Mercurys HM-Serie<br />

kann die elektromagnetische<br />

Belastung des Systems um bis<br />

zu 12 dB reduziert werden,<br />

ohne dass zusätzliche Komponenten<br />

benötigt werden. Durch<br />

die Verwendung von Standardbauformen,<br />

können die beim<br />

Design-In eingeplanten Standardoszillatoren<br />

einfach durch die<br />

Low-EMI-Variante ersetzt werden<br />

und ersparen somit ein in den<br />

meisten Fällen erforderliches,<br />

umständliches und teures neues<br />

Leiterkartenlayout. Mercurys<br />

Low-EMI-Oszillatoren werden<br />

zum Beispiel in großem Umfang<br />

in Audiosystemen für Flugzeugsitze<br />

und in medizinischen<br />

Geräten genutzt, bei denen die<br />

Prüfung der EMI-Zulassung ein<br />

wesentlicher Bestandteil des<br />

Qualifizierungsprozesses ist.<br />

Neu in der Reihe von Mercurys<br />

Oszillatoren mit besonders<br />

niedriger EMI ist der 3HM53R,<br />

welcher in der kleinen Industriestandardbauform<br />

5 x 3,2 mm<br />

erhältlich ist. Bild 1 skizziert<br />

die mögliche EMI-Reduzierung<br />

durch den Einsatz von Quarzen<br />

aus der HM-Serie.<br />

Kampf den<br />

Produktfälschungen<br />

Auch billige Produktfälschungen<br />

sind immer wieder ein großes<br />

Thema, das die Elektronikbranche<br />

beschäftigt. Um zu zeigen,<br />

dass dieses Thema auch von den<br />

Herstellern ernst genommen<br />

wird, hat Cardinal Components,<br />

10 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


Quarze und Oszillatoren<br />

Bild 1: Zur möglichen EMI-Reduzierung durch den Einsatz von Quarzen aus der HM-Serie von Mercury Electronic Ind Co., Ltd.<br />

Inc. schon im Jahr 2012 eine<br />

praxistaugliche Lösung gegen<br />

die steigende Anzahl an Produktfälschungen<br />

vorgestellt. Mit<br />

der Oszillatorserie CACF haben<br />

sie einen programmierbaren fälschungssicheren<br />

Oszillator mit<br />

integrierter Verschlüsselung und<br />

„DNA-Schutz“ entwickelt. Cardinals<br />

Ansatz bestand hierbei aus<br />

einer dreiteiligen Lösung, um das<br />

Problem der Produktfälschungen<br />

effektiv anzugehen:<br />

1. Integration eines kundenspezifischen<br />

Schlüssels in jedes<br />

Bauteil. Hierbei werden Synthesewerte,<br />

die von Bauteil zu<br />

Bauteil variieren, und der Kundenschlüssel<br />

mit einem Algorithmus<br />

verschlüsselt, um den<br />

Schutzcode zu bilden.<br />

2. Produktserialisierung auf<br />

Bauteilebene, die jedes einzelne<br />

Bauteil eindeutig rückverfolgbar<br />

macht<br />

3. Spezieller „DNA-Schutz“, der<br />

zusammen mit dem Lasermarking<br />

auf dem Bauteil aufgebracht<br />

und durch ein kostengünstiges<br />

portables Spektrometer überprüft<br />

werden kann<br />

Diese Lösung macht es dem<br />

Anwender möglich, die Oszillatoren<br />

auch noch nach der<br />

Montage im fertigen Endprodukt<br />

auf ihre korrekte Herkunft<br />

zu überprüfen. Wirklich durchsetzen<br />

konnte sich diese Idee<br />

nicht, denn natürlich gibt es so<br />

viel Sicherheit leider nicht gänzlich<br />

umsonst.<br />

Extremes Knowhow für<br />

extreme Temperaturen<br />

Der zur Swatch Group gehörende<br />

Schweizer Uhrenquarzspezialist<br />

Micro Crystal brilliert<br />

nicht nur durch seine weltbekannten<br />

Uhrenquarze in sämtlichen<br />

industrieüblichen Bauformen,<br />

sondern hat auch gleich<br />

noch eine ganze Reihe robuster<br />

Quarze und Oszillatoren für<br />

Anwendungen im Hochtemperaturbereich<br />

entwickelt. Durch<br />

die Verwendung von temperaturbeständigen<br />

Materialien und<br />

bewährten Verarbeitungsprozessen<br />

eignen sich diese Bauteile für<br />

einen weiten Temperaturbereich<br />

von -55 bis hoch zu +210 °C<br />

und damit für extreme Anwendungsgebiete<br />

wie beispielsweise<br />

Bohrlochmessungen, Triebwerkssensoren,<br />

Hochtemperatur-Flugzeugelektronik<br />

sowie<br />

alle weiteren Anwendungen die<br />

Hitzebeständigkeit, Stoßfestigkeit<br />

und Vibrationsbeständigkeit<br />

erfordern.<br />

Vorausdenkend zeigt sich Micro<br />

Crystal zudem immer wieder<br />

auf dem Markt der RTCs (Real<br />

Time Clocks). So setzen sie in<br />

regelmäßigen Abständen auch<br />

hier immer wieder neue Meilensteine<br />

in Bezug auf Miniaturisierung,<br />

Stromverbrauch und<br />

Performance der vielseitig einsetzbaren<br />

Echtzeituhren. Mit der<br />

RV-3028-C7 wurde beispielsweise<br />

die weltweit erste RTC<br />

mit nur 40 nA Stromverbrauch<br />

vorgestellt. Eine Kombination<br />

aus weitem Versorgungsspannungsbereich,<br />

extrem geringem<br />

Stromverbrauch, zusätzlicher<br />

Batterie-Backupschaltung und<br />

Event-Detektionseingang macht<br />

das universelle RTC Modul RV-<br />

3028-C7 flexibel einsetzbar und<br />

bietet alle Voraussetzungen<br />

für beispielsweise Wearables,<br />

mobile medizinische Geräte<br />

und verbrauchssensitive IoT-<br />

Anwendungen.<br />

Die Tabelle ist eine kleine<br />

Übersicht von Micro Crystals<br />

RTCs im 3,2 x 1,5 mm großen<br />

Gehäuse. Sie eignen sich für den<br />

industriellen Arbeitstemperaturbereich<br />

von -40 bis +85 °C, sind<br />

mit einer 400-kHz-I 2 C-Schnittstelle<br />

ausgestattet und natürlich<br />

AEC-Q200 qualifiziert, 100%<br />

bleifrei sowie RoHS-konform.<br />

Highend made in UK<br />

Der britische Spezialist für frequenzgebende<br />

Bauteile Euro-<br />

Parameter<br />

RV-4162-C7,<br />

Standard-RTC<br />

RV-8803-C7,<br />

temperaturkompensiert<br />

RV-8263-C7,<br />

stromsparend<br />

RV-3028-C7,<br />

extrem stromsparend<br />

Stromverbrauch 350 nA, 3 V 240 nA, 3 V 190 nA, 3 V 40 nA, 3 V<br />

Spannungsbereich 1 … 4,4 V 1,5 … 5,5 V 0,9 … 5,5 V 1,2 … 5,5 V<br />

Genauigkeit ±20 ppm @ 25 °C ±3 ppm @ -40 … +85 °C<br />

±7 ppm @ -85 … +105 °C<br />

±20 ppm @ 25 °C ±1 ppm @ 25 °C<br />

Tabelle 1: Übersicht von Micro Crystals RTCs im 3,2 x 1,5 mm großen Industriestandardgehäuse<br />

hf-praxis 4/<strong>2020</strong> 11


Quarze und Oszillatoren<br />

Bild 2: Reinraumanlage am Hauptsitz von Euroquartz Ltd. in Crewkerne,<br />

Somerset<br />

quartz Ltd. hat neben der Entwicklung<br />

immer neuer Innovationen<br />

auch noch einen anderen<br />

Ansatz gewählt, um sich gegen<br />

die starke Konkurrenz aus dem<br />

Ausland durchzusetzen. In<br />

Zeiten von Brexit, möglicher<br />

Beschränkungen durch Handelsembargos,<br />

Epidemien sowie<br />

anderer unvorhersehbarer Ereignisse,<br />

die einen erheblichen<br />

Einfluss auf die stark globalisierten<br />

Lieferketten haben können,<br />

beschäftigt auch das Thema<br />

Warenursprung immer mehr<br />

Kunden und Lieferanten.<br />

Deswegen hat man im letzten<br />

Jahr bei Euroquartz die Installation<br />

und Inbetriebnahme einer<br />

neuen Reinraumanlage am<br />

Hauptsitz in Crewkerne, Somerset<br />

abgeschlossen. Mit dieser<br />

Investition will der britische<br />

Hersteller sicherstellen, dass<br />

auch zukünftig die Bedarfe an<br />

qualitativ hochwertigen Hochleistungsoszillatoren<br />

für Militärsowie<br />

Luft- und Raumfahrtanwendungen<br />

gedeckt werden<br />

können.<br />

Das Ziel des Unternehmens ist<br />

es, der Luft- und Raumfahrtindustrie<br />

hochwertige Produkte<br />

aus Großbritannien, frei von<br />

ITAR-Beschränkungen, anbieten<br />

zu können. „Die möglichen<br />

Turbulenzen des Brexits und<br />

anderer weltweiter Ereignisse<br />

Bild 3: Vergleich eines konventionellen Quarzkristalls und des Fox C3VR<br />

legen nahe, dass der Zeitpunkt<br />

für Investitionen in die Anlage<br />

richtig ist“, sagte Andy Treble,<br />

Geschäftsführer von Euroquartz<br />

Ltd. „Es ist wichtig, die<br />

Fertigung in Großbritannien –<br />

speziell für britische Luft- und<br />

Raumfahrt- und Militärprojekte<br />

– aufrechtzuerhalten.“<br />

Euroquartz ist nach AS9100<br />

Revision D zertifiziert und befindet<br />

sich zu 100% in britischem<br />

Privatbesitz, was das Unternehmen<br />

zu einem idealen Partner<br />

für unter anderem die britische<br />

Verteidigungs- und Luftfahrtindustrie<br />

macht.<br />

Bereits seit dem Beginn des<br />

Booms in der Mobilfunkbranche<br />

vor fast 40 Jahren werden<br />

bei Euroquartz in Somerset<br />

hochwertige Quarze und Oszillatoren<br />

für vorrangig militärische<br />

Anwendungen gefertigt.<br />

Um das aktuelle Angebot an<br />

Quarzen und Oszillatoren zur<br />

Durchsteckmontage um eine<br />

neue Reihe von SMD-Oszillatoren<br />

zu erweitern, wurde nun in<br />

den neuen hochmodernen Reinraum<br />

der Klasse ISO 7 investiert.<br />

Hiervon soll zukünftig die Produktion<br />

aller in Großbritannien<br />

gefertigten Produkte profitieren<br />

und die Qualität der Produkte<br />

Made in UK langfristig sogar<br />

noch deutlich verbessert werden.<br />

Bild 2 zeigt eine neue Reinraumanlage<br />

am Hauptsitz von<br />

Euroquartz Ltd. in Crewkerne,<br />

Somerset.<br />

Der Wettbewerb als<br />

Vorbild<br />

Auch gegen neu am Markt auftauchende<br />

Technologien müssen<br />

sich die Hersteller quarzbasierter<br />

frequenzgebender Bauteile<br />

immer wieder durchsetzen. Im<br />

letzten Jahr hat der US-amerikanische<br />

Quarzhersteller Fox<br />

Electronics seine neueste Errungenschaft<br />

vorgestellt. Nachdem<br />

sie zu den Ursprüngen der<br />

Quarzphysik zurückgekehrt<br />

sind, haben sie als Antwort auf<br />

die gestiegenen Anforderungen<br />

vieler Anwendungen mit dem<br />

C3VR einen vibrationsbeständigen<br />

Quarzkristall mit extrem<br />

niedriger G-Empfindlichkeit<br />

vorgestellt.<br />

Der C3VR weist eine maximale<br />

Beschleunigungsempfindlichkeit<br />

von 0,2 ppb/G auf, wodurch<br />

die dynamische Leistung von<br />

Kundensystemen selbst unter<br />

rauesten Bedingungen verbessert<br />

werden kann. Durch eine<br />

neue patentierte Technologie<br />

hat Fox es geschafft, dass die<br />

C3VR-Prouktreihe, selbst bei<br />

größter Beschleunigunseinwirkung<br />

ihre Daten nahezu gleichmäßig<br />

halten kann. Die niedrige<br />

G-Empfindlichkeit verbessert<br />

das Systemphasenrauschen gegenüber<br />

herkömmlichen Kristallen<br />

und ist somit ideal für die<br />

drahtlose Kommunikation, egal<br />

in welcher Anwendung, bei der<br />

eine gleichbleibende Frequenz<br />

und geringer Datenverlust von<br />

größter Bedeutung sind.<br />

Bild 3 erlaubt einen Vergleich<br />

der Beschleunigungsempfindlichkeit<br />

eines konventionellen<br />

Quarzkristalls und des Fox<br />

C3VR. Je geringer die Beschleunigungsempfindlichkeit,<br />

desto<br />

geringer das Phasenrauschen.<br />

Besseres Phasenrauschen<br />

bedeutet bessere Kommunikation<br />

und weniger Datenverlust.<br />

Konventionelle Quarze können<br />

ein geringes Phasenrauschen<br />

aufzeigen, aber wenn man das<br />

gleiche Bauteil unter Vibration<br />

setzt, erhält man eine Differenz<br />

von bis zu 30 dBc/Hz (Bild 4).<br />

Wird der C3VR den gleichen<br />

Vibrationen wie der konventionelle<br />

Prüfling ausgesetzt, bleibt<br />

das Phasenrauschen hingegen<br />

nahezu gleich. Die Schwingung<br />

wird fast aufgehoben, s. Bild 5.<br />

Verbaut ist die Neuentwicklung<br />

in einem Industriestandardgehäuse<br />

in der Bauform 3,2 x 2,5<br />

mm, was den C3VR besonders<br />

für neue Designs interessant<br />

macht. Das Standardkeramikgehäuse<br />

macht es dem Anwender<br />

aber auch einfach, einen<br />

herkömmlichen Quarz in einem<br />

bestehenden Design auszutauschen<br />

und so die Systemleistung<br />

durch einfaches Ersetzen des<br />

vorhandenen Quarzes, ohne die<br />

Kosten für ein möglicherweise<br />

teures Re-Design des Leiterplattenlayouts,<br />

zu verbessern.<br />

Für die Zukunft ist auch noch<br />

die Entwicklung eines Standard-<br />

12 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


Quarze und Oszillatoren<br />

Bild 4: Konventionelle Quarze erhöhen unter Vibration das Phasenrauschen<br />

Quarzoszillators sowie eine temperaturkompensierte<br />

Version,<br />

basierend auf der Technologie<br />

des C3VR, geplant.<br />

Damit nimmt Fox der seit Jahren<br />

angepriesenen MEMS-Technologie,<br />

deren hauptsächlicher Vorteil<br />

in der besonderen Robustheit der<br />

eingesetzten MEMS-Resonatoren<br />

liegt, erst einmal wieder deutlich<br />

den Wind aus den Segeln.<br />

Ende noch nicht in<br />

Sicht<br />

Neben diesen Beispielen könnte<br />

man noch etliche weitere aufzählen<br />

und auch zukünftig wird<br />

die rasante Entwicklung in der<br />

Elektronikbranche keinen Halt<br />

vor dem kleinen Teilbereich<br />

der frequenzgebenden Bauteile<br />

machen. In den letzten Jahrzehnten<br />

haben die Hersteller von<br />

Quarzen und Oszillatoren das<br />

Unmögliche möglich gemacht<br />

und die Miniaturisierung der<br />

Baugrößen vorangetrieben,<br />

ohne Abstriche bei der Leistung<br />

machen zu müssen.<br />

Quasi nebenbei wurden die<br />

technologischen Fortschritte<br />

der Elektronikindustrie genutzt,<br />

um immer weitere innovative<br />

Lösungen im Oszillatordesign<br />

zur Marktreife zu begleiten und<br />

sich somit von der Vielzahl verschiedenster<br />

Anbieter im Wettbewerb<br />

abzusetzen.<br />

Das Ziel der echten Hersteller<br />

wird es sein, diesen Trend durch<br />

immer neuere Entwicklungen<br />

und Verbesserungen aufrecht zu<br />

erhalten, um sich auch weiterhin<br />

gegen die wachsende Konkurrenz<br />

durchsetzen zu können. ◄<br />

Bild 5: Wird der C3VR den gleichen Vibrationen wie der konventionelle Prüfling ausgesetzt, bleibt das Phasenrauschen nahezu gleich<br />

hf-praxis 4/<strong>2020</strong> 13


Quarze und Oszillatoren<br />

Wie ein SMD-Silizium-Oszillator die EMV verbessert<br />

Die in den<br />

handelsüblichen<br />

Quarzoszillatoren<br />

verbauten ICs<br />

generieren steile<br />

Flanken und erzeugen<br />

dabei harmonische<br />

Oberwellen. Jetzt gibt<br />

es eine Alternative.<br />

Bild 1: Periodendauer t eines LVCMOS-Ausgangssignals mit t rise und t fall<br />

zwischen 20 und 80 %<br />

Mit dem Thema „Elektromagnetische<br />

Verträglichkeit“ (EMV)<br />

hat jeder Produkt-Designer täglich<br />

zu kämpfen – vor allem,<br />

wenn frequenzbestimmende<br />

Bauteile wie Quarzoszillatoren<br />

verwendet werden. Die in den<br />

handelsüblichen Quarzoszillatoren<br />

verbauten ICs generieren<br />

steile Flanken und erzeugen<br />

dabei harmonische Oberwellen.<br />

Zwar gibt es Spread-Spectrum-<br />

Oszillatoren, die allerdings in<br />

vielen Applikationen nicht verwendbar,<br />

da zu ungenau, sind.<br />

Mit einem Center Spread von<br />

zum Beispiel ±0,5 % wird die<br />

Ausgangsfrequenz in einem<br />

Bereich von ±0,5 % moduliert.<br />

Basierend auf einer Frequenz<br />

von 33,333 oder 66,666 MHz<br />

würde die Frequenzmodulation<br />

von ±0,5 % einem Hub von<br />

±166,665 kHz oder ±333,330<br />

kHz entsprechen – zu viel, für<br />

ein genaues Clocking. Meistens<br />

sind in diesen Applikationen nur<br />

±50 ppm zulässig, also um den<br />

Faktor 100 weniger. Eine Frequenzstabilität<br />

von ±50 ppm<br />

entspricht bei 33,333 MHz einer<br />

Toleranz von ±1,66665 kHz bzw.<br />

bei 66,666 MHz einer Toleranz<br />

von ±3,3333 kHz.<br />

Die Entwickler mussten in solchen<br />

Fällen bislang versuchen,<br />

die EMV durch sehr teure Maßnahmen<br />

zu reduzieren. Dies ist<br />

nun nicht mehr nötig. Denn<br />

basierend auf innovativer IC-<br />

Technologie, Next Generation<br />

Clocking, bietet die Petermann-<br />

Technik aus Landsberg am Lech<br />

verschiedenste SMD-Silizium-<br />

Clock-Oszillatoren mit einem<br />

SoftLevel-Ausgangssignal an.<br />

Bei der SoftLevel-Technologie<br />

handelt es sich um ein programmierbares<br />

Ausgangssignal, bei<br />

dem durch die Erhöhung der<br />

Rise- und Fall-Time die harmonischen<br />

Oberwellen eines<br />

LVCOMS-Ausgangssignals<br />

deutlich reduziert werden können.<br />

Dank der SoftLevel-Technologie<br />

ist eine exakte Anpassung<br />

des Ausgangssignals an<br />

den jeweiligen Kundenbedarf<br />

möglich.<br />

Was die SoftLevel-<br />

Funktion bewirkt<br />

Bild 1 zeigt die Periodendauer t<br />

eines LVCMOS Ausgangssignals<br />

mit t rise und t fall zwischen 20 %<br />

bis 80 %, Bild 2 den Flankenverlauf<br />

eines normalen LVCMOS-<br />

Rechtecksignals (rote Line) im<br />

Vergleich zum SoftLevel-LVC-<br />

MOS-Ausgangssignals (blaue<br />

Line) mit der Versorgungsspannung<br />

von 3,3 V DC. Dabei ist<br />

deutlich zu sehen, dass die Soft-<br />

Level-Funktion die Kanten des<br />

Rechtecksignals abrundet (Form<br />

ähnlich einer Haifischflosse) und<br />

dadurch die harmonischen Oberwellen<br />

deutlich reduziert.<br />

Autor:<br />

Roland Petermann<br />

Petermann-Technik GmbH<br />

info@petermann-technik.de<br />

www.petermann-technik.de<br />

Bild 2: Flankenverlauf eines normalen LVCMOS-Rechtecksignals (rote Line) im Vergleich zu einem SoftLevel-LVCMOS-<br />

Ausgangssignal (blaue Line) mit abgerundeten Kanten<br />

14 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


Quarze und Oszillatoren<br />

Bild 3: EMV-Reduktion in Relation zu der längeren Periodendauer<br />

Bild 3 zeigt die EMV-Dämpfung<br />

(ungerade harmonische Oberwellen)<br />

in Relation zu der Periodendauer<br />

t des Ausgangssignals.<br />

t rise und t fall werden im Verhältnis<br />

zur Periodendauer t des Clock-<br />

Signals ausgedrückt. Dabei kann<br />

t rise/ t fall im Bereich von 0,05 bis<br />

0,45 (5 % bis 45 %) von t verlängert<br />

werden. Wird t rise bzw. t fall im<br />

Vergleich zum Basissignal um 5<br />

% verlängert, dann kommt die<br />

Signalform dem Originalrechtecksignal<br />

ziemlich nahe. Mit<br />

einer Verlängerung um bis zu<br />

45 %, ähnelt die Form des Ausgangssignals<br />

immer mehr einer<br />

Haifischflosse und die EMV-<br />

Dämpfung beträgt bei der 11.<br />

harmonischen Oberwelle über<br />

60 dBc. Ein enormer Wert, für<br />

so eine einfache Anpassung der<br />

t rise und t fall .<br />

Was kostet den<br />

Entwickler die<br />

SoftLevel Funktion?<br />

Nichts, denn die SoftLevel<br />

Funktion ist ein Standard-Feature<br />

der SMD-Silizium-Clock-<br />

Oszillatoren der Serien LPO,<br />

LPOP, HTLPO, WTLPO, UPO,<br />

HTLPO-AUT und WTLPO-<br />

AUT. (AUT = Automotive<br />

anhand AEC-Q100). Darüber<br />

hinaus sind diese Oszillatorserien<br />

in Standardgehäusen mit den<br />

Abmessungen von 7 x 5, 5 x 3,2,<br />

3,2 x 2,5, 2,5 x 2 und 2 x 1,6 mm<br />

lieferbar und können damit auf<br />

bereits vorhandene Platinenlayouts<br />

bestückt werden und damit<br />

Quarzoszillatoren sofort direkt<br />

ersetzten.<br />

Damit das Inhouse Engineering<br />

der Petermann-Technik den<br />

Kunden optimal beraten und ein<br />

Produkt anhand seines Applikationsbedarfes<br />

programmieren<br />

kann, muss der Entwickler mitteilen,<br />

welche t rise /t fall er in seiner<br />

Applikation akzeptieren kann.<br />

Über die Programmierung –<br />

Verlängerung der Zeit – wird die<br />

Dämpfung der ungeraden harmonischen<br />

Oberwellen dadurch<br />

erreicht. Beim Schaltungsdesign<br />

für die SMD-Silizium-Clock-<br />

Oszillatoren empfehlen die Spezialisten<br />

der Petermann-Technik<br />

die Verwendung einer Entkoppelungskapazität<br />

von 0,1 µF zwischen<br />

den Pins Supply Voltage<br />

und Ground. Dadurch werden<br />

die Einflüsse der eingespeisten<br />

Versorgungsspannung deutlich<br />

minimiert.<br />

Weitere Vorteile der<br />

SMD-Silizium-Clock-<br />

Oszillatoren<br />

Die SMD-Silizium-Clock-<br />

Oszillatoren der oben genannten<br />

Serien sind auch mit einem<br />

Versorgungsspannungsbereich<br />

von 2,25 bis 3,63 V DC lieferbar.<br />

Innerhalb dieses Bereichs<br />

können die Oszillatoren mit<br />

jeder x-beliebigen Versorgungsspannung<br />

(z.B. 2,5 V DC ±10<br />

%, 2,8 V DC ±10 % oder 3,3 V<br />

DC ±10 %) betrieben werden.<br />

Damit muss der Produktentwickler<br />

nur noch einen Oszillator<br />

für vier klassische Versorgungsspannungen<br />

qualifizieren.<br />

Dieses Standard-Feature spart<br />

dem Entwickler viel Geld in der<br />

Bauteilequalifizierung und dem<br />

Supply Chain Manager viel Geld<br />

in der Beschaffung, Verwaltung<br />

und der Lagerung von deutlich<br />

weniger Bauteilen. Größere<br />

Mengen eines Bauteiles ergeben<br />

zudem einen günstigeren<br />

Preis. Selbstverständlich ist die<br />

beschriebene SoftLevel-Funktion<br />

auch für den V DD -Bereich<br />

von 2,25 bis 3,63 V DC als Standard-Feature<br />

möglich.<br />

AUT) mit all den beschriebenen<br />

Features lieferbar.<br />

Darüber hinaus verfügen die<br />

SMD-Silizium-Clock-Oszillatoren<br />

standardmäßig über sehr<br />

genaue Frequenztoleranzen, zum<br />

Beispiel ±20 ppm @ -40/+85 °C,<br />

±30 ppm @ -40/+105 °C und ±<br />

50 ppm @ -40/+125 °C. Selbstverständlich<br />

sind auch AEC-<br />

Q100-kompatible Oszillatoren<br />

(HTLPO-AUT und WTLPO-<br />

SoftLevel-Funktion<br />

verbessert das<br />

EMV-Verhalten<br />

Durch einfache und kostenlose<br />

Anpassung von t rise und t fall des<br />

Ausgangssignals kann mit der<br />

SoftLevel-Funktion das EMV-<br />

Verhalten von SMD-Clock-<br />

Oszillatoren deutlich verbessert<br />

werden, sodass der Entwickler<br />

nicht mehr durch teure Maßnahmen<br />

das EMV-Verhalten<br />

seiner Applikation verbessern<br />

muss. Die SMD-Silizium-Clock-<br />

Oszillatoren lassen sich sofort<br />

auf bestehende Platinen-Layouts<br />

bestücken. Durch den V DD -<br />

Bereich von 2,25 bis 3,63 V DC<br />

und die sehr engen Standard-<br />

Frequenztoleranzen kann zudem<br />

viel Geld in der Bauteilequalifizierung,<br />

-beschaffung, -verwaltung<br />

und -lagerung eingespart<br />

werden. ◄<br />

e-MECA.com<br />

E C A El e c t r o nl c s , l n c.<br />

Microwave Equlpment & Components of America<br />

Bessere Komm ni :ons-Lösungen<br />

Millimeterwellen & 5G<br />

Leistungsteiler, Adapter, Isolatoren, Bias Tees, D C Blocks,<br />

Dämpfungsglieder/Lasten und Koppler. (SMA, 2.4 & 2.92 mm)<br />

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hf-praxis 4/<strong>2020</strong> 15


Quarze und Oszillatoren<br />

Kosteneffektive Hochleistungs-Synthesizer<br />

Narda-MITEQ kündigte die<br />

neuste und kleinste kosteneffektive<br />

Hochleistungs-Synthesizer-Linie<br />

SLS2 an. Der SLS2<br />

arbeitet in den Bändern von<br />

0,01 bis 15 GHz und 19 GHz<br />

in erweiterten Bändern (mit<br />

der Möglichkeit, Oktavbänder<br />

abzudecken) mit der Option,<br />

die Frequenz durch Verwendung<br />

eines externen Multiplikators<br />

zu verdoppeln. Es bietet<br />

ideale kleine Abmessungen bei<br />

gleichzeitig hoher Performance,<br />

wenn es um geringes Phasenrauschen<br />

und unerwünschte<br />

Störsignale geht. Der SLS2 hat<br />

eine Standardschrittweite von<br />

1 kHz und über den Micro-<br />

USB-Anschluss eine programmierbare,<br />

variierbare Referenzfrequenz.<br />

Die Synthesizer der<br />

SLS2-Serie haben standardmäßig<br />

eine Ausgangsleistung von<br />

13 dBm und eine Störunterdrückung<br />

von 60 dBc.<br />

Die SLS2-Synthesizer-Serie<br />

bietet 10 dB unter der Intelsat-<br />

Phasenrauschmaske, macht sie<br />

so attraktiv für Anwendung in<br />

Down-Convertern und Dual-<br />

Convertern in den L-, S-, C-,<br />

X-, Ku- und Ka-Bändern (unter<br />

Verwendung eines Multiplikators).<br />

Die Leistungsaufnahme von<br />

weniger als 4 W (an 6,5…28<br />

V) macht den SLS2 Synthesizer<br />

zu einem nahezu perfekten<br />

Gerät für die digitale Funkübertragung.<br />

Aufgrund der Größe<br />

und der spektralen Reinheit<br />

ist der SLS2 auch optimal für<br />

den Einsatz in Radar-Geräten.<br />

Der SLS2 misst nur 2 x 2 x 0,6<br />

Zoll (51 x 51 x 15 mm) und hat<br />

einen Betriebstemperaturbereich<br />

von -40 bis +80 °C und<br />

wiegt weniger als 100 g. Die<br />

Konstruktion des Geräts liefert<br />

hervorragende HF- sowie<br />

Zuverlässigkeits-Parameter<br />

und erfüllt die Anforderungen<br />

nach MIL-STD-202 bezüglich<br />

Schock, Vibration, Feuchtigkeit<br />

und Einsatzhöhe.<br />

Mehrkanalige<br />

RF-Synthesize<br />

Holzworth Instrumentation bietet<br />

die HXS-Serie von Mehrkanal-HF-Synthesizern<br />

mit phasenkohärenten<br />

Kanälen an, die<br />

so konfiguriert sind, dass sie<br />

Kombinationen von 10 MHz<br />

bis 3, 6, 12, 24 und 40 GHz<br />

abdecken. Diese Mehrkanal-<br />

Signalquellen bieten außergewöhnliche<br />

Phasenrausch- und<br />

spektrale Reinheitswerte und<br />

verfügen über eine einzigartige<br />

Mehrschleifenarchitektur<br />

für Hochfrequenzgenauigkeit,<br />

Kanal-zu-Kanal-Stabilität und<br />

Phasenkohärenz.<br />

Das kompakte 1HE-Gehäuse<br />

der HXS-Serie ermöglicht ein<br />

bis vier unabhängig voneinander<br />

abstimmbare Kanäle<br />

(Frequenz-/Phasen-Offset/<br />

Amplitude) unterzubringen,<br />

optimieren so die Kanaldichte<br />

in Testsystem-Racks, in denen<br />

der Platzbedarf oft entscheidend<br />

ist. Jeder Breitbandkanalausgang<br />

bietet einen genauen<br />

Dynamikbereich von bis 20<br />

dBm bis -110 dBm und wird<br />

von einem separaten, intern<br />

Synthesizer/Dämpfungsmodul<br />

angesteuert. Die Serie bietet die<br />

Leistungsvorteile einer proprietären<br />

Multi-Loop-Architektur<br />

mit einem zentralen Referenzverteilungssubsystem,<br />

das eine<br />

enge phasenkohärente Beziehung<br />

über alle integrierten<br />

Kanäle hinweg aufrechterhält.<br />

■ Globes Elektronik<br />

GmbH & Co. KG<br />

www.globes.de<br />

Oszillator-Serie sagt EMI-Problemen den<br />

Kampf an<br />

Die besonders EMI-armen Oszillatoren<br />

der Serie HM des in<br />

Taiwan ansässigen Herstellers<br />

Mercury Electronic Ind Co., Ltd.<br />

bieten eine effiziente Lösung für<br />

elektronische Systeme, die die<br />

Emissionsprüfung (EMV-Test)<br />

aufgrund von elektromagnetischen<br />

Störungen (EMI) nicht<br />

bestanden haben. Mercurys<br />

HM-Serie kann die elektromagnetische<br />

Belastung des Systems<br />

um bis zu 12 dB reduzieren, ohne<br />

dass zusätzliche Komponenten<br />

benötigt werden. Die beim<br />

Design-in eingeplanten Standardoszillatoren<br />

können einfach<br />

durch die Low-EMI-Variante<br />

ersetzt werden und ersparen<br />

somit ein in den meisten Fällen<br />

erforderliches, umständliches<br />

und teures Re-Design.<br />

Neu in der Reihe von Mercurys<br />

Oszillatoren mit besonders niedriger<br />

EMI ist der 3HM53R, welcher<br />

in der kleinen Bauform 5 x<br />

3,2 mm erhältlich ist. Mercurys<br />

Low-EMI-Oszillatoren werden<br />

zum Beispiel in großem Umfang<br />

in Audiosystemen für Flugzeugsitze<br />

und in medizinischen<br />

Geräten eingesetzt, bei denen<br />

die Prüfung der EMI-Zulassung<br />

ein wesentlicher Bestandteil des<br />

Qualifizierungsprozesses ist.<br />

■ WDI AG,<br />

www.wdi.ag<br />

Uhrenquarz fürs IoT<br />

CompoTEKs Quarzexperten von<br />

KDS präsentierten ihren neuen,<br />

ultrakompakten Crystalresonator<br />

DST1610A. Seine sehr geringe<br />

Höhe von gerade einmal 0,5<br />

mm ermöglicht den Einsatz in<br />

vielen verschiedenen Anwendungen<br />

mit beschränktem Bauraum.<br />

Außerdem sorgen sein<br />

Keramik-Packaging und seine<br />

Metallkappe für hervorragende<br />

Präzision und hohe Zuverlässigkeit.<br />

Der DST1610A arbeitet in<br />

einem Temperaturbereich von<br />

-40 bis +85 °C und liefert 32,768<br />

kHz. Man kann ihn in Devices<br />

für mobile Kommunikation einsetzen<br />

oder in miniaturisierten<br />

IoT-Applikationen verbauen.<br />

Darüber hinaus eignet sich der<br />

DST1610A auch fast perfekt für<br />

Devices im Endkonsumentenbereich<br />

wie Wearables.<br />

• Load Capacitance:<br />

6, 7, 9, 12,5 pF<br />

• Drive Level:<br />

100 nW (500 nW max.)<br />

• Frequency Tolerance:<br />

±20 × 10 -6 (25 °C)<br />

• Turnover Temperature:<br />

25 °C ±5 K<br />

• Parabolic Coefficient:<br />

-0,04 × 10 -6<br />

■ CompoTEK GmbH<br />

twww.compotek.de<br />

16 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


OVER 20 YEARS<br />

PETERMANN<br />

TECHNIK<br />

QUARZE, OSZILLATOREN & MEHR<br />

WELCOME TO THE WORLD OF CLOCKING<br />

PRODUKTSPEKTRUM:<br />

+ MHz SMD/THT Quarze<br />

+ 32.768 kHz Quarze<br />

+ Quarzoszillatoren<br />

+ Silizium (wie MEMS) Oszillatoren<br />

+ 32.768 kHz µPower Oszillatoren<br />

+ MHz Ultra Low Power Oszillatoren<br />

+ Low Power Clock Oszillatoren<br />

+ Programmierbare Oszillatoren<br />

+ Differential Oszillatoren<br />

+ Spread Spectrum Oszillatoren<br />

+ VCXO, VCTCXO<br />

+ SPXO, LPXO, TCXO, OCXO<br />

+ High Temperature Oszillatoren<br />

+ Automotive Oszillatoren<br />

+ Keramikresonatoren und -filter<br />

+ SAW Produkte<br />

APPLIKATIONEN:<br />

+ IoT/M2M<br />

+ Networking/Infrastructure<br />

+ Mobile Communication<br />

+ Telecom (5G)<br />

+ Wearables<br />

+ Wireless<br />

+ Smart Metering<br />

+ Timing/Precision<br />

+ Industrial/Embedded<br />

+ Medical<br />

+ Automotive<br />

+ Consumer<br />

+ Etc.<br />

PRODUKTVORTEILE & SERVICE:<br />

+ Passende Lösung für jede Clocking<br />

Applikation<br />

+ Besonders umfangreiches<br />

Produktsortiment<br />

+ Höchste Qualität und<br />

Zuverlässigkeit<br />

+ Sehr breiter Frequenzbereich<br />

+ Erweiterter Temperaturbereich<br />

von –55/+125°C<br />

+ Äußerst wettbewerbsfähige Preise<br />

+ Umfangreicher Design-in-Support<br />

+ Großserienbetreuung<br />

+ Kurze Liefertermine<br />

+ Kostensparendes In-House-Engineering<br />

+ Kurze Time-to-Market-Zeiten<br />

PETERMANN-TECHNIK GmbH<br />

Lechwiesenstr. 13<br />

86899 Landsberg am Lech<br />

Deutschland – Germany<br />

Tel +49 (0) 8191 – 30 53 95<br />

Fax +49 (0) 8191 – 30 53 97<br />

info@petermann-technik.de<br />

WWW.PETERMANN-TECHNIK.DE


Quarze und Oszillatoren<br />

Reinraum zur Produktion von<br />

Hochleistungsoszillatoren<br />

und die Qualität der Produkte<br />

Made in UK langfristig sogar<br />

noch deutlich verbessert werden.<br />

Neue SMD- und<br />

Ultraminiatur-Quarze<br />

Ziel des<br />

Unternehmens<br />

ist es, der Luft- und Raumfahrtindustrie<br />

hochwertige Produkte<br />

aus Großbritannien, frei von<br />

ITAR-Beschränkungen, anbieten<br />

zu können. „Die möglichen<br />

Turbulenzen des Brexits und<br />

anderer weltweiter Ereignisse<br />

legen nahe, dass der Zeitpunkt<br />

für Investitionen in die Anlage<br />

richtig ist“, sagte Andy Treble,<br />

Geschäftsführer von Euroquartz,<br />

Ltd. „Es ist wichtig, die Fertigung<br />

in Großbritannien aufrechtzuerhalten.“<br />

Euroquartz ist nach AS9100<br />

Revision D zertifiziert und befindet<br />

sich zu 100 % in britischem<br />

Privatbesitz, was das Unternehmen<br />

zu einem idealen Partner<br />

für unter anderem die britische<br />

Verteidigungs- und Luftfahrtindustrie<br />

macht. Die WDI AG ist<br />

offizieller Distributor.<br />

■ WDI AG<br />

www.wdi.ag<br />

Der britische Spezialist für frequenzgebende<br />

Bauteile Euroquartz,<br />

Ltd. hat die Installation<br />

und Inbetriebnahme einer neuen<br />

Reinraumanlage an seinem<br />

Hauptsitz in Crewkerne, Somerset<br />

abgeschlossen. Mit dieser<br />

Investition stellt man sicher, dass<br />

auch zukünftig der Bedarf an<br />

qualitativ hochwertigen Oszillatoren<br />

für Militär- sowie Luftund<br />

Raumfahrtanwendungen<br />

gedeckt werden kann.<br />

Bereits seit dem Beginn des<br />

Booms in der Mobilfunkbranche<br />

vor fast 40 Jahren werden<br />

bei Euroquartz in Somerset<br />

hochwertige Quarze und Oszillatoren<br />

für vorrangig militärische<br />

Anwendungen gefertigt. Um das<br />

aktuelle Angebot an Quarzen und<br />

Oszillatoren zur Durchsteckmontage<br />

um eine neue Reihe von<br />

SMD-Oszillatoren zu erweitern,<br />

wurde nun in den neuen hochmodernen<br />

Reinraum der Klasse<br />

ISO 7 investiert.<br />

Hiervon soll zukünftig die Produktion<br />

aller in Großbritannien<br />

gefertigten Produkte profitieren<br />

Schukat hat sein Portfolio im<br />

Bereich „Quarze“ um die Serien<br />

M49, X21, X22 und X32 des<br />

Herstellers Mercury mit den<br />

Frequenzen von 3,579545 bis<br />

40 MHz erweitert. Bei der<br />

M49-Serie handelt es sich um<br />

kostengünstige SMD-Quarze<br />

im Metallgehäuse mit niedriger<br />

Profilhöhe für die Anwendung<br />

im Massenmarkt. Die Abmessungen<br />

des Gehäuses betragen<br />

12,4 x 4,5 x 4 mm.<br />

Erhältlich sind die Quarze in<br />

einem Frequenzbereich von<br />

3,579545 bis 27 MHz mit einer<br />

Frequenztoleranz von ±30 ppm.<br />

Low-ESR-Schwingquarze für IoT & LPWAN<br />

Preiswerte Quarzresonatoren<br />

beinhaltet das breite und tiefe<br />

Produktspektrum „SMD-<br />

Schwingquarze“ von der Firma<br />

Petermann-Technik für den Vertikalmarkt<br />

„IoT und LPWAN“.<br />

Diese äußerst langlebigen<br />

SMD-Quarze in verschiedenen<br />

miniaturisierten Keramikgehäusen<br />

im Grundtonbereich von 12<br />

bis 64 MHz verfügen über sehr<br />

geringe äquivalente Serienwiderstände,<br />

sodass sie optimal<br />

und besonders schnell in der<br />

Kundenschaltung anschwingen.<br />

Die Standardfrequenztoleranz<br />

beträgt bei 25 °C ±10 ppm<br />

max. Die Temperaturstabilitäten<br />

betragen im Standard<br />

±10 ppm @ -20/+70 °C bzw.<br />

±15ppm @ -40/+85 °C, ±30<br />

ppm @ -40/+105 °C bzw. ±50<br />

ppm @ -40/+125 °C. Nach zehn<br />

Jahren beträgt die Alterung ±10<br />

ppm max., sodass aufgrund der<br />

Parametrierung der miniaturisierten<br />

SMD-Quarze diese in<br />

jeder Funkapplikation verwendet<br />

werden können. Die Referenzliste<br />

auf der Website von<br />

Petermann-Technik gibt u.a.<br />

Auskunft darüber, welcher<br />

Quarz zu welchem IC passt.<br />

Sollten höhere Anforderungen<br />

an die Genauigkeit der Funkfrequenz<br />

gestellt werden, dann<br />

empfehlen die Spezialisten die<br />

Verwendung von Lowcost-<br />

TCXOs im 2,5 x 2 mm messende<br />

4-Pad-Gehäuse.<br />

Mittels des In-House-Engineerings<br />

kann Petermann-Technik<br />

ein sehr breites Design-in-Leistungsspektrum<br />

bis hin zum<br />

Vermessen der entsprechenden<br />

SMD-Quarze direkt in der Kundenschaltung<br />

bieten und damit<br />

den Entwickler schnell und effizient<br />

bei der Realisation seiner<br />

Applikation unterstützen. Für<br />

Neuentwicklungen wird das<br />

aktuell günstigste 3,2 x 2,5<br />

mm große Keramikgehäuse<br />

(Serie SMD03025/4) empfohlen.<br />

Sollte dieses Gehäuse<br />

aber zu groß sein, dann ist<br />

der kleinere SMD-Quarz<br />

der Serie SMD02016/4 (2 x<br />

1,6 mm/4pad) die optimale<br />

und kostenseitig attraktivste<br />

Lösung. Aufgrund der stetig<br />

steigenden Nachfrage nach dem<br />

2 x 1,6 mm großen Keramikgehäuse<br />

sind SMD-Quarzresonatoren<br />

in diesem Gehäuse bereits<br />

jetzt günstiger als SMD-Quarze<br />

im 2,5 x 2 mm messenden<br />

4-Pad-Keramikgehäuse.<br />

■ Petermann-Technik GmbH<br />

www.petermann-technik.de<br />

18 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


Quarze und Oszillatoren<br />

Die Belastungskapazität liegt bei<br />

18 pF, die Temperaturstabilität<br />

bei ±50 ppm. Die Ultraminiatur-Quarze<br />

der Serien X21, X22<br />

und X32 im Keramikgehäuse<br />

eignen sich für die Anwendung<br />

in PDAs (Personal Digital Assistant),<br />

tragbaren GPS-Geräten<br />

und PC-Karten (PCMCIAs).<br />

Sie sind in unterschiedlichen<br />

Frequenzbereichen von 12 bis<br />

40 MHz mit einer Frequenztoleranz<br />

von ±30 ppm verfügbar.<br />

Ihre Belastungskapazität beträgt<br />

12 pF und die Temperaturstabilität<br />

ist typisch ±30 ppm. Die<br />

Quarze von Mercury eignen sich<br />

für einen Betriebstemperaturbereich<br />

von -40 bis +85 °C und<br />

sind ab sofort ab Lager Schukat<br />

erhältlich.<br />

■ Schukat electronic Vertriebs<br />

GmbH<br />

www.schukat.com<br />

Emerald-Plattform<br />

von SiTime<br />

Bei der Endrich Bauelemente<br />

Vertriebs GmbH ist die Emerald-<br />

Plattform der Firma SiTime<br />

erhältlich. Hintergrund dieses<br />

Produkts: Quarzbasierte MEMS-<br />

Oszillatoren sind empfindlich<br />

gegen Umgebungsstörungen wie<br />

Temperaturänderungen, Vibrationen<br />

und Erschütterungen. Das<br />

führt häufig zu Beeinträchtigungen<br />

und Ausfällen in der<br />

Telekommunikation oder in<br />

Netzwerken. Dadurch können<br />

missionskritische Dienste wie<br />

Fahrerassistenzsysteme empfindlich<br />

gestört werden. Die<br />

Bauelemente müssen besonders<br />

geschützt und abgeschirmt<br />

werden, was einen zusätzlichen<br />

hohen Entwicklungsaufwand<br />

bedeutet.<br />

Die Emerald-Plattform Stratum<br />

3E OCXOs von SiTime ist<br />

unempfindlich gegen Umwelteinflüsse<br />

wie Luftstrom, schnelle<br />

Temperaturänderung, Vibration,<br />

Schock und EMI und verringert<br />

die Systemgröße, da weniger<br />

unterstützende Komponenten<br />

und Abschirmungen notwendig<br />

sind. Synchronisationsfehler<br />

werden minimiert. Die in den<br />

Baugrößen 9 x 7, 14 x 9, 20 x<br />

13 und 25 x 22 mm erhältlichen<br />

Komponenten können direkt<br />

gegen die eingesetzten Quarzoszillatoren<br />

getauscht werden. Die<br />

Plattform ist im Frequenzbereich<br />

1 bis 220 MHz programmierbar.<br />

Zur Rauschfilterung sind LDOs<br />

integriert.<br />

■ Endrich Bauelemente<br />

Vertriebs GmbH<br />

www.endrich.com<br />

Temperaturkompensierter<br />

SMD-Oszillator<br />

Mit einer Baugröße von nur<br />

noch 2,5 x 2 mm und einer Bauhöhe<br />

von 0,7 mm ist der Geyer-<br />

SMD-TCXO für anspruchsvolle<br />

Anwendungen im Bereich der<br />

Telekommunikation, Funktechnik<br />

und GPS-Telemetrie,<br />

bei denen aufgrund von hoher<br />

Packungsdichte nur sehr wenig<br />

Platz für den Oszillator zur Verfügung<br />

steht, besonders geeignet.<br />

Die Frequenztoleranz bei +25 °C<br />

liegt bei ±0,5 ppm, die Toleranz<br />

über den gesamten Temperaturbereich<br />

bei ±2,5 ppm. Die verfügbaren<br />

Frequenzen reichen<br />

von 13 bis 54 MHz. Bei der<br />

Versorgungsspannung stehen<br />

die Werte 1,8, 2,5 und 3,3 V zur<br />

Verfügung.<br />

Der KXO-86 ist für den Temperaturbereich<br />

-40/+85 °C spezifiziert<br />

und auch als VCTCXO (2,5<br />

und 3,3 V) lieferbar. Die Ziehempfindlichkeit<br />

liegt im Bereich<br />

von ±9 ppm bis ±15 ppm (1/2<br />

V DD ±1 V). Kundespezifische<br />

Parameter teilt man gern auf<br />

Anfrage hin mit.<br />

■ Geyer Electronic e. K.<br />

www.geyer-electronic.com<br />

CPX-21<br />

UNIT: mm<br />

2.0 x 1.6 x 0.45<br />

CPX-32<br />

CPX-22<br />

...klein,<br />

kleiner,<br />

am kleinsten<br />

Top View<br />

0.65 0.70 0.65<br />

➀<br />

➁<br />

Recommended<br />

Solder Pattern<br />

1.1<br />

0.8 ±0.1 0.9 ±0.2 0.8 ±0.1<br />

➁<br />

1.8<br />

➂<br />

UNIT: mm<br />

2.5 x 2.0 x 0.45<br />

hf-praxis 4/<strong>2020</strong> 19<br />

1.6 ±0.1<br />

2.0 ±0.1<br />

0.45 ±0.1<br />

0.75 ±0.1<br />

0.5 ±0.2<br />

0.75 ±0.1<br />

2.5 ± 0.2<br />

➀<br />

4<br />

C0.3<br />

UNIT: mm<br />

2.5 ±0.1<br />

1.05<br />

4<br />

Top View<br />

1.3<br />

➁ & 4 are connected with a cover<br />

Top View<br />

4 ➂<br />

➀<br />

1.3 1.0<br />

➁<br />

3.2 ± 0.2<br />

➀ ➁<br />

C0.3<br />

➃<br />

4<br />

➀<br />

2.0 ±0.1<br />

➂<br />

➂<br />

Quarze und Oszillatoren<br />

0.55<br />

0.45 ±0.1 0.55 0.5<br />

0.7 MAX<br />

4<br />

➀<br />

➂<br />

➁<br />

➁<br />

Recommended Solder Pattern<br />

0.85 0.5 0.85<br />

0.75<br />

0.3<br />

0.75<br />

➂<br />

1.35<br />

1.1<br />

1.1 0.8<br />

Recommended<br />

Solder Pattern<br />

3.2 x 2.5 x 0.8/0.6<br />

· Sonderfrequenzen<br />

verfügbar!<br />

· Muster für Entwicklung &<br />

2nd Source Freigabe<br />

kostenfrei!<br />

· Cross-Referenzen verfügbar zu<br />

EPSON, CITIZEN, NDK, Jauch,<br />

u.a. Hersteller!<br />

2.50 ±0.10<br />

SCO-22<br />

Top View<br />

4 ➂<br />

1.70<br />

➀ ➁<br />

4 ➂<br />

➀ 2.50 ±0.10 ➁<br />

0.8<br />

4<br />

UNIT: mm<br />

4<br />

UNIT: mm<br />

SCO-53<br />

UNIT: mm<br />

➂<br />

➀ ➁<br />

➂<br />

➀ ➁<br />

2.0 ±0.10<br />

0.9 MAX<br />

0.7<br />

0.9<br />

0.9<br />

Recommended<br />

Solder Pattern<br />

1.10 1.10<br />

1.70<br />

2.5 x 2.0 x 0.9<br />

SCO-32<br />

4<br />

Top View<br />

3.20 ±0.10 1.00 1.20<br />

5.00 ±0.10<br />

3.20 ±0.10<br />

1.20 MAX<br />

1.3 MAX<br />

➂<br />

➀ ➁<br />

Recommended<br />

Solder Pattern<br />

1.20 1.00 1.20<br />

1.20<br />

3.2 x 2.5 x 1.2<br />

Top View<br />

2.54<br />

4<br />

➂<br />

➀ ➁<br />

1.3<br />

1.20<br />

Recommended<br />

Solder Pattern<br />

1.40 1.40<br />

1.20<br />

2.54<br />

5.0 x 3.2 x 1.3<br />

1.3<br />

1.00 0.75<br />

0.95<br />

0.95 0.8<br />

1.20<br />

Rudolf-Wanzl-Straße 3 + 5<br />

D-89340 Leipheim / Germany<br />

www.digitallehrer.de<br />

digital@digitallehrer.de<br />

Tel. +49 (0) 82 21 / 70 8-0<br />

Fax +49 (0) 82 21 / 70 8-80<br />

2.20


FREQUENCY<br />

CONTROL<br />

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High-End Produkte<br />

vom Technologieführer.<br />

Seit über 70 Jahren<br />

„Made in<br />

Germany”<br />

Quarze und Oszillatoren<br />

Miniatur-TCXO für Realtime-Clock-Anwendungen<br />

Der britische Spezialist für frequenzgebende<br />

Bauteile Euroquartz hat eine<br />

neue Serie extrem kleiner temperaturkompensierter<br />

Oszillatoren (TCXOs)<br />

mit sehr niedrigem Stromverbrauch für<br />

Echtzeituhren-Anwendungen auf den<br />

Markt gebracht.<br />

Die EME32T-Serie bietet eine Frequenz<br />

von 32,768 kHz in einem Miniatur-SMD-<br />

4-Pad-Gehäuse mit 3,28 x 2,5 x 1,3 mm<br />

sowie eine Versorgungsspannung von<br />

1,8, 2,5, 3, 3,3 oder 5 V. Herausragend<br />

ist der sehr geringe Stromverbrauch von<br />

nur 790 nA bei 1,8 V, was besonders bei<br />

batteriebetriebenen Anwendungen ein<br />

großer Vorteil ist. Die Frequenzstabilität<br />

beträgt dabei präzise ±5 ppm über<br />

den industriellen Temperaturbereich von<br />

-40 bis +85 °C und ausgegeben wird ein<br />

CMOS-Logiksignal bei 15 pF nomineller<br />

Bürdekapazität.<br />

Bei einer Eingangsspannungsänderung<br />

von ±5 % beträgt die Frequenzstabilität<br />

gegenüber der Spannungsänderung ±0,2<br />

ppm, während die Frequenzstabilität gegenüber<br />

der Alterung für das erste Jahr<br />

maximal ±3 ppm beträgt. Des Weiteren<br />

ist die Erstkalibrierung mit ±1,5 ppm bei<br />

25 °C ±2%, der Zeitfehler mit 2,628 m/<br />

Jahr, die maximale Anstiegs- und Abfallzeit<br />

mit 100 ns und das Tastverhältnis<br />

mit 50 % ±10 % spezifiziert. Die Startzeit<br />

beträgt maximal 1 s bei 25 °C oder<br />

maximal 3 s über den gesamten Arbeitstemperaturbereich.<br />

■ WDI AG<br />

www.wdi.ag<br />

Kleinste und dünnste Differential-<br />

Output-Quarzoszillatoren<br />

Einer der wichtigsten Performance-Faktoren<br />

solcher Devices ist die Implentierungseffizienz,<br />

wobei hier vor allem die Verkleinerung<br />

der einzelnen Bauteile entscheidend<br />

ist. Die meisten Differential-Output Crystal<br />

Oscillators auf dem Markt entsprechen<br />

dabei der 7050- sowie 5032-Größe. Wenn<br />

Kunden allerdings ein deutlich kompakteres<br />

Produkt benötigen, dann hat KDS auch dafür<br />

eine hervorragende Lösung für sie parat.<br />

Die neuentwickelte – und im Vergleich zu<br />

den am Markt erhältlichen konventionellen<br />

Produkten viel kleinere – 1008-Größe von<br />

KDS steigert die Implementierungseffizienz<br />

merklich.<br />

Waibstadter Strasse 2 - 4<br />

74924 Neckarbischofsheim<br />

Telefon: +49 7263 648-0<br />

Fax: +49 7263 6196<br />

Email: info@kvg-gmbh.de<br />

www.kvg-gmbh.de<br />

CompoTEKs Quarzspezialist KDS präsentierte<br />

neue Differential-Output Crystal<br />

Oscillators, die DS1008J-Serie, als Antwort<br />

auf den rastanten Datenflussanstieg durch<br />

mobile Netzwerke sowie durch Big Data<br />

in den letzten Jahren. Digital kohärente<br />

Technologie ist dabei der entscheidende<br />

Schlüsselfaktor für die Anstrengungen, die<br />

dahingehend in Forschung und Entwicklung<br />

unternommen wurden. Seitdem Differential-<br />

Output Crystal Oscillators diese Technologie<br />

unterstützen, wird ihnen immer mehr<br />

Aufmerksamkeit geschenkt.<br />

20<br />

Key Features:<br />

• Größe 1 × 0,8 × 0,29 mm max.<br />

• für HD-LVDS, HCSL, LVDS, LV-PECL<br />

• Betriebsspannung 2,5/3,3 V<br />

• geringes Phasenrauschen<br />

• Non-PLL Output<br />

Dieses Produkt wurde als Teil der Arkh.3G-<br />

Serie entwickelt, die KDS zukünftig noch<br />

erweitern wird. Als weitere Neuentwicklung<br />

sei hier bereits ihr Low-Voltage Clock Crystal<br />

Oscillator (1,2 V) DS1008JN erwähnt.<br />

■ CompoTEK GmbH<br />

www.compotek.de<br />

hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


Quarze und Oszillatoren<br />

Ofengesteuerte Oszillatoren<br />

liefern 5 bis 100 MHz<br />

Die BOVTA-Serie von Bliley Technologies<br />

sind ofengesteuerte Oszillatoren, die<br />

von 5 bis 100 MHz arbeiten (die erforderliche<br />

Frequenz kann bei der Bestellung<br />

angegeben werden). Diese OCXOs haben<br />

ein Phasenrauschen von -145 dBc/Hz bei<br />

1 kHz und eine Anstiegs-/Abfallzeit von 10<br />

ns. Sie liefern CMOS-, TTL- oder Sinus-<br />

Wellenformen. Die OCXOs benötigen eine<br />

Startleistung von bis zu 7 W und eine stationäre<br />

Leistung von 2 W. Sie bieten Hochfrequenzstabilität<br />

gegenüber Temperaturschwankungen<br />

von bis zu ±100 ppb und<br />

haben eine Aufwärmzeit von weniger als 3<br />

min. Diese RoHS-konformen OCXOs sind<br />

in einem Gehäuse mit einem Footprint von<br />

36 x 27 mm erhältlich.<br />

Weitere Produktdetails:<br />

• Versorgungsspannung 3,1 bis 12,6 V<br />

• Ausgangsleistung 7 dBm<br />

• Ausgangslast 45 bis 55 Ohm parallel 15 pF<br />

• Phasenrauschen -155 bis -90 dBc/Hz, z.B.<br />

-150 dBc/Hz (10 kHz)<br />

• Wirkungsgrad 45 bis 55%<br />

• Frequenzstabilität 20 bis 100 ppb<br />

• SWR 1,5<br />

• Betriebstemperatur -20 bis 75 °C<br />

■ Bliley Technologies<br />

www.bliley-technologies.com<br />

Programmierbare<br />

Frequenzsynthesizer<br />

Die HFS-Serie von EM Research sind programmierbare<br />

Frequenzsynthesizer, die von<br />

50 MHz bis 12 GHz (in Bändern) arbeiten.<br />

Die Synthesizer bieten eine Ausgangsleistung<br />

von bis zu 14 dBm und benötigen eine<br />

externe Referenz von 5 bis 200 MHz. Das<br />

synthetisierte Signal hat ein geringes Phasenrauschen<br />

mit Harmonischen von weniger<br />

als -20 dBc und Störwerten von weniger<br />

als -60 dBc. Die Synthesizer benötigen<br />

eine Versorgungsspannung von 3,3/5 V und<br />

ziehen bis zu 200 mA. Weitere Produktspezifikationen:<br />

Schrittlänge 25 kHz, Phasenrauschen<br />

-140 bis -90 dBc/Hz je nach Offset.<br />

Die Synthesizer sind in einem robusten,<br />

modular montierten Gehäuse erhältlich, das<br />

1,25 x 1 x 0,25 Zoll misst.<br />

■ EM Research<br />

www.emresearch.com<br />

PL-Oszillatoren in<br />

rauscharmer Technologie<br />

Die 957-Serie von MI-Wave sind phasenverriegelte<br />

(PL) Oszillatoren, die rauscharme<br />

Synthesizer-Technologie mit fester<br />

Frequenz verwenden, um am Ausgang ein<br />

Signal von 100 MHz bis 110 GHz bereitzustellen.<br />

Diese Oszillatoren verwenden<br />

eine externe Referenz von 1 bis 600 MHz,<br />

um ein Signal mit einem niedrigen Phasenrauschen<br />

von -100 dBc bei 100 kHz Span,<br />

bei Harmonischen von -30 dBc bis -60 dBc<br />

bereitzustellen. Sie arbeiten mit einer DC-<br />

Versorgungsspannung von 8 bis 15 V und<br />

liefern 13 dBm Leistung. Diese PLOs sind<br />

sowohl als Koaxial- als auch als Wellenleiterversion<br />

erhältlich.<br />

Weitere Produktdetails:<br />

• Schnittstelle: SPI/TTL/andere<br />

• Phasenrauschen bei 10 kHz Span -80 dBc/<br />

Hz<br />

• Phasenrauschen bei 100 kHz Span<br />

-100 dBc/Hz<br />

• Einschwingzeit 3 ms<br />

■ MI-Wave<br />

Millimeter Wave Products<br />

www.miwv.com<br />

Hochstabiler 50-MHz-TCXO<br />

Der TCXO7500BT-50MHz-AV von<br />

Dy namic Engineers ist ein hochstabiler<br />

TCXO, der mit 50 MHz arbeitet. Es hat ein<br />

Phasenrauschen von -153 dBc/Hz bei 100<br />

kHz Offset und eine Frequenzstabilität von<br />

bis zu ±0,28 ppm über einen Temperaturbereich<br />

von -40 bis 85 °C. Dieser TCXO<br />

bietet einen LVCMOS/CMOS-Ausgang bei<br />

einer Versorgungsspannung von 3,3 V. Er<br />

ist in einem oberflächenmontierten Miniaturgehäuse<br />

mit den Maßen 7 x 5 x 1,8 mm<br />

erhältlich und eignet sich nahezu ideal für<br />

den Einsatz in UHF-Synthesizern, SatCom-<br />

Systemen und tragbaren Mikrowellenanwendungen.<br />

Weitere Produktspezifikationen des 50-MHz-<br />

Stratum-III-TCXOs:<br />

• Abstimmspannung 0,5 bis 2,5 V<br />

• Stromaufnahme 2 bis 7 mA<br />

• Belastbarkeit 15 pF parallel 100 kOhm<br />

• Phasenrauschen bei 1 kHz Offset -133<br />

dBc/Hz<br />

• Lagertemperatur -55 bis 105 °C<br />

■ Dynamic Engineers<br />

www.dynamic-engineers.com<br />

Neue Produktlinie<br />

hochwertiger differentieller<br />

Oszillatoren<br />

Mit der ASOxxP- respektive ASOxxS-Serie<br />

zeigt der taiwanesische Partner Oszillatoren<br />

für Frequenzen von bis zu 800 MHz. Die<br />

Oszillatoren und sind mit den Gehäusegrößen<br />

3,2 x 2,5, 5 x 3,2 und 7 x 5 mm lieferbar.<br />

Außerdem verfügen die Ausgänge der<br />

ASO-Serie über die LVPECL- oder LVDS-<br />

Konfiguration. Die Betriebsspannungen liegen<br />

dabei zwischen 1,8 und 3,3 V. Darüber<br />

hinaus bietet Ansen noch eine weitere,<br />

extrem stabile Variante der neuen Oszillatoren<br />

an. Letztere wurden speziell für HiFi-<br />

Highend-Audioanwendungen entwickelt<br />

und sind in den Frequenzen 22,5792 und<br />

24,576 MHz lieferbar.<br />

Zu den Key Features und Einsatzmöglichkeiten:<br />

Die neue ASO-Serie von Ansen<br />

kommt in verschiedenen Ausführungen<br />

bzw. Gehäusegrößen und eignet sich für eine<br />

Vielzahl von Anwendungen. Dazu zählen<br />

unter anderem Applikationen in SD Cards,<br />

Festplatten, Multimedia-Playern, Terminals,<br />

Wireless LAN oder in Consumer Electronics.<br />

■ CompoTEK GmbH<br />

www.compotek.de<br />

hf-praxis 4/<strong>2020</strong> 21


Quarze und Oszillatoren<br />

Revolution und Evolution bei der Frequenzsynthese:<br />

Leistungssteigerung, Miniaturisierung und<br />

einfacheres Design der PLL/VCO-Technik<br />

Im Mittelpunkt<br />

des Artikels stehen<br />

die Fortschritte,<br />

die in den letzten<br />

Jahren beim Design<br />

von Mikrowellen-<br />

Schaltungen erzielt<br />

wurden.<br />

Analog Devices<br />

www.analog.com<br />

Die Erzeugung von Frequenzen<br />

im Mikrowellenbereich hielt für<br />

Ingenieure in den vergangenen<br />

Jahren erhebliche Herausforderungen<br />

bereit. Es ging nicht<br />

ohne fundiertes Wissen in der<br />

Analog-, Digital-, Hochfrequenz-<br />

und Mikrowellenelektronik,<br />

speziell auf dem Gebiet<br />

der PLL- und VCO-ICs (Phased-Locked<br />

Loop, Voltage Controlled<br />

Oscillator) im Zusammenhang<br />

mit den Forderungen<br />

an abstimmbare Filter und breitbandige<br />

Verstärker.<br />

Der Artikel beschreibt die Fortschritte,<br />

die in den letzten Jahren<br />

beim Design von Mikrowellenschaltungen<br />

erzielt wurden und<br />

die dazu geführt haben, dass<br />

die durch geringes Phasenrauschen<br />

gekennzeichnete VCOon-Silicon-Technologie<br />

heute<br />

einen Frequenzbereich von<br />

einer Oktave abdecken kann.<br />

Im selben IC integrierte Ausgangsteiler<br />

ermöglichen die<br />

Abdeckung mehrerer Oktaven<br />

niedrigerer Frequenzen, und mit<br />

Vervielfachern lassen sich mit<br />

einem einzigen IC Frequenzen<br />

bis zu 32 GHz erzeugen. Fortschritte<br />

bei den Fractional-N-<br />

PLL-Synthesizern haben den<br />

Gesamt-RMS-Jitter bei Mikrowellenfrequenzen<br />

auf nur mehr<br />

60 fs gedrückt bei gleichzeitig<br />

unendlich hoher Frequenzauflösung<br />

und minimalen Störtönen.<br />

Breitbandige Filter mit geringer<br />

Einfügedämpfung lassen sich mit<br />

diesen integrierten PLL/VCO-<br />

ICs kombinieren, um die Spektraleigenschaften<br />

des gesamten<br />

Systems zu verbessern, wodurch<br />

die Realisierung von Lokaloszillatoren<br />

im Mikrowellen- und<br />

Millimeterwellenbereich erheblich<br />

vereinfacht wird.<br />

Einführung<br />

Lokale Oszillatoren (LOs) sind<br />

ein entscheidender Bestandteil<br />

von modernen Kommunikations-,<br />

Automotive-, Industrie-<br />

und Messanwendungen.<br />

Ob es um das Konvertieren von<br />

Signalen aus dem Basisbandin<br />

den HF-Bereich auf- oder<br />

abwärts, um das Erzeugen von<br />

Rampenfrequenzen für Radarsysteme<br />

im Kfz-Bereich, um<br />

die Materialprüfung oder die<br />

Entwicklung von Messinstrumenten<br />

für den Bau und die<br />

Prüfung von Schaltungen für<br />

diese Anwendungen geht – man<br />

findet überall LOs. Fortschritte<br />

Bild 1: Abstimmbereich des HMC733<br />

in der Schaltungs- und Prozesstechnologie<br />

haben dazu beigetragen,<br />

die Kosten, die Komplexität<br />

und den Flächenbedarf<br />

solcher Schaltungen zu verringern.<br />

Außerdem machen die<br />

modernen integrierten Schaltungen<br />

das Design-in von LOs<br />

wesentlich einfacher als früher,<br />

als noch ein vielfältigerer Mix<br />

aus aktiven und passiven Technologien<br />

benötigt wurde.<br />

In der Vergangenheit kamen<br />

in der Mehrzahl der LOs für<br />

2G-Kommunikationsanwendungen<br />

(z.B. GSM) noch Integer-N-PLLs<br />

wie der ADF4106<br />

von Analog Devices zum Einsatz,<br />

zusammen mit einem<br />

schmalbandigen T-Package-<br />

VCO wie dem VCO190-1846T.<br />

Größtenteils waren diese VCOs<br />

wegen ihres hohen Gütefaktors<br />

(Q) sehr gut geeignet, um die<br />

anspruchsvollen Phasenrauschspezifikationen<br />

dieses Standards<br />

zu erfüllen. Damalige Mobiltelefone<br />

unterstützten nur jeweils<br />

einen Mobilfunkstandard, und<br />

der Standard selbst sah nur<br />

begrenzte Datenraten vor (allerdings<br />

verhalf die hervorragende<br />

Abdeckung der 2G-Netze den<br />

22 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


REFLECTIONLESS<br />

FILTERS<br />

Eliminate Stopband Reflections<br />

DC to 40 GHz<br />

Patented internal load<br />

eliminates out of band signals<br />

Ideal for non-linear circuits<br />

Now available surface mount and<br />

tubular SMA case styles<br />

The 2015 IEEE MTT-S<br />

International Microwave Symposium<br />

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(718) 934-4500 sales@minicircuits.com www.minicircuits.com<br />

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612 Reflectionless Filters Rev B_show.indd 1 3/12/20 1:07 PM


Quarze und Oszillatoren<br />

Bild 2: Frequenz des ADF4371 als Funktion der Abstimmspannung V TUNE<br />

Mobiltelefonen zu einer breiten<br />

Marktakzeptanz). Die LOs in den<br />

Basisstationen waren vorwiegend<br />

als Module implementiert,<br />

die wiederum aus mehreren ICs<br />

und VCO-Submodulen bestanden,<br />

siehe Aufmacherbild (LO-<br />

Modul für die drahtlose Kommunikation).<br />

Die Nachfrage nach höheren<br />

Over-the-Air-Datenraten sowie<br />

nach Kompatibilität zu verschiedenen<br />

weltweit gebräuchlichen<br />

Mobilfunkstandards trieb die<br />

Entwicklung von Breitband-<br />

VCOs voran, die es ermöglichten,<br />

einen größeren Teil des<br />

neu verfügbaren Frequenzspektrums<br />

zu nutzen, als es mit<br />

einem schmalbandigen VCO<br />

möglich war.<br />

Das dazu notwendige Mikrowellen-Backhaul-Netzwerk<br />

musste<br />

nicht nur diesen Datendurchsatz<br />

gewährleisten, sondern dabei<br />

gleichzeitig Modulationsraten<br />

höherer Ordnung unterstützen<br />

sowie die Konfigurierbarkeit<br />

für unterschiedliche Bereiche<br />

und Standards verbessern, damit<br />

die Netzwerkanbieter ihren Entwicklungsaufwand<br />

reduzieren<br />

und die Rentabilität ihrer Investitionen<br />

steigern konnten. Um<br />

die Entwicklung dieser Netzwerke<br />

zu unterstützen, kamen in<br />

typischen Signal-Analyzer große<br />

und schwere YIG-Oszillatoren<br />

(Yttrium-Eisen-Granat) sowie<br />

Filter zum Einsatz, die auf ähnlich<br />

sperriger Technik beruhten.<br />

Verbesserungen bei<br />

den VCOs<br />

Die bedeutendste technische<br />

Herausforderung bei der Entwicklung<br />

integrierter Mikrowellen-VCOs<br />

aus Silizium<br />

stellte der begrenzte Gütefaktor<br />

Q dar, der mit den verfügbaren<br />

Wafer-Fertigungsprozessen<br />

erzielt werden konnte. In vielen<br />

Fällen fiel dieser vom dreistelligen<br />

Bereich, wie er für die<br />

in T-Package-VCOs verwendeten,<br />

gewickelten Induktivitäten<br />

typisch war, auf knapp über 10.<br />

Dies hatte wegen der durch die<br />

Leeson-Gleichung formulierten<br />

Restriktionen erheblichen Einfluss<br />

auf das Phasenrauschen:<br />

(1)<br />

Demnach steht das Phasenrauschen<br />

LPM in umgekehrt-quadratischem<br />

Verhältnis zu einem<br />

höheren Q des VCO, was letztendlich<br />

zu einem kleineren Frequenzbereich<br />

führt.<br />

Mit breitbandigen Single-<br />

Core-VCOs aus Galliumarsenid<br />

(GaAs) oder Silizium-Germanium<br />

(SiGe) ließ sich das<br />

Problem des Zusammenhangs<br />

zwischen Frequenzbereich und<br />

Rauschen lösen, indem der<br />

Abstimmspannungsbereich von<br />

5 V (typisch für die meisten siliziumbasierten<br />

PLL-Ladungspumpen)<br />

auf 15 oder sogar 30<br />

V vergrößert wurde. Hierdurch<br />

blieb der Gütefaktor des Resonators<br />

unverändert, während<br />

die erweiterte Abstimmbarkeit<br />

des Varaktors zu einem größeren<br />

Abstimmbereich führte,<br />

ohne dass sich das Phasenrauschen<br />

verschlechterte. Die<br />

Herausforderung dieses erweiterten<br />

Abstimmspannungsbereichs<br />

bewältigte man, indem<br />

man aktive Tiefpassfilter einsetzte<br />

und die üblicherweise<br />

5 V betragende Ladungspumpenspannung<br />

auf 15 oder gar<br />

30 V anhob. (Bild 1 zeigt den<br />

Abstimmbereich des HMC733.)<br />

Diese aktiven Filter benötigen<br />

rauscharme, für hohe Spannungen<br />

geeignete Operationsverstärker.<br />

Ein typischer Mikrowellen-LO<br />

bestand folglich aus<br />

einem PLL-Baustein (ADF4106)<br />

zusammen mit einem Operationsverstärker,<br />

einem GaAs-VCO<br />

und häufig auch einem zusätzlichen<br />

externen Teiler, der das<br />

VCO-Signal auf die maximal<br />

zulässige Eingangsfrequenz der<br />

PLL-Schaltung (6 GHz im Fall<br />

des ADF4106) herunterteilte.<br />

GaAs-VCOs arbeiteten üblicherweise<br />

im S-Band oder darüber,<br />

da diese Resonatorschaltungen<br />

erst oberhalb von 2 GHz optimal<br />

wirken.<br />

Große Sorgfalt war beim Leiterplattenentwurf<br />

erforderlich,<br />

der fundiertes Wissen auf dem<br />

Stromversorgungs-, Analog-,<br />

HF- und Mikrowellen-Sektor<br />

erforderte. Das Design des PLL-<br />

Filters und die Simulation seiner<br />

Performance setzten eine Menge<br />

Erfahrung in der Regelungstheorie<br />

und in der Rauschmodellierung<br />

sowie die Vertrautheit mit<br />

jedem einzelnen Bauteil voraus.<br />

Da es alles andere als einfach<br />

war, sich diese Erfahrung in diesen<br />

Disziplinen anzueignen, fand<br />

man die entsprechenden Fähigkeiten<br />

vorwiegend bei älteren<br />

Entwicklern mit jahrzehntelanger<br />

Erfahrung im Hardwaredesign<br />

vor.<br />

Der niedrige Gütefaktor lässt<br />

sich mit verschiedenen Techniken<br />

anheben. In einer Bausteinfamilie<br />

wie der Reihe<br />

ADF4360 sorgen Bond-Drähte,<br />

die über die Oberseite des Chips<br />

führen und mit Bondpads verbunden<br />

sind, für einen Gütefaktor<br />

von ungefähr 30. Dicke<br />

Metallinduktivitäten steigerten<br />

den Gütefaktor ebenfalls, und<br />

die Verbesserungen am Gütefaktor<br />

des Varaktors trugen entscheidend<br />

dazu bei, den Q-Wert<br />

des Resonators anzuheben, was<br />

eine weitere Verbesserung des<br />

Phasenrauschens ergab.<br />

Die BiCMOS-Prozesse, die für<br />

die Hochfrequenz-VCO- und<br />

N-Teiler-Schaltungsteile verwendet<br />

wurden, sowie CMOS-<br />

Logikschaltungen zum Hinzuund<br />

Wegschalten verschiedener<br />

Kondensatoren ermöglichten,<br />

dass breitbandige PLL- und<br />

Bild 3: Phasenfehler und damit verbundene Phasenfehleramplitude (EVM) bei<br />

QPSK-Modulation<br />

24 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


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40 GHz<br />

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Step Size as Small as 0.25 dB<br />

Single-Channel and Multi-Channel Models<br />

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587 Rev B_P.indd 1 3/11/20 2:02 PM


Quarze und Oszillatoren<br />

Bild 4: Phasenrauschen der Integer-N-PLL ADF4106 mit VCO 1901846T<br />

Bild 5: Phasenrauschen der Fractional-N-PLL ADF4153A mit VCO 1901846T<br />

VCO-ICs machbar wurden,<br />

deren kleinere Abmessungen<br />

und größere Frequenzbereiche<br />

für eine rasche Akzeptanz in<br />

der drahtlosen Kommunikationstechnik<br />

sorgen.<br />

Diesem Konzept folgte man<br />

bei vielen breitbandigen LOs.<br />

Schließlich ist ein VCO, der eine<br />

volle Oktave abdeckt, überaus<br />

vorteilhaft, denn eine Frequenzteilerbank<br />

gestattet die Erzeugung<br />

von Frequenzen in einem<br />

Bereich, der nur durch die niedrigste<br />

verfügbare VCO-Frequenz<br />

Bild 6: Phasenrauschen des ADF4371<br />

und das größte verfügbare Teilerverhältnis<br />

begrenzt ist.<br />

Ein entscheidender Durchbruch<br />

im Design von VCOs auf Siliziumprozessen<br />

war die Unterteilung<br />

des VCO-Bereichs in<br />

mehrere Teilbänder, was durch<br />

das Ein- oder Ausschalten verschiedener<br />

Kondensatorbänke<br />

möglich wurde. Hierdurch ließ<br />

sich ein größerer Frequenzbereich<br />

abdecken, ohne dass aufgrund<br />

der Absenkung des Gütefaktors<br />

des Oszillatorresonators<br />

Abstriche beim Phasenrauschen<br />

hingenommen werden mussten.<br />

Gleichzeitig war die Verwendung<br />

von Ladungspumpen mit<br />

geringerer Spannung möglich,<br />

was den Einsatz zusätzlicher<br />

Operationsverstärker erübrigte,<br />

die außerdem eine höhere Versorgungsspannung<br />

benötigten.<br />

Im Zuge weiterer Verbesserungen<br />

wurde die Zahl der VCO-<br />

Bänder vom zwei- in den dreistelligen<br />

Bereich erhöht. Sogar<br />

zusätzliche separate, einander<br />

überlappende VCO-Kerne, die<br />

nach Bedarf ein- oder ausgeschaltet<br />

wurden, wurden auf<br />

monolithischen ICs entwickelt,<br />

sodass eine weitergehende Optimierung<br />

des Phasenrauschens<br />

möglich war, wie im Fall des<br />

ADF4371 (Bild 2). Man erkennt<br />

den eklatanten Unterschied zwischen<br />

dem Single-Core-VCO<br />

des HMC733 in Bild 1 und dem<br />

Multiband-VCO des ADF4371.<br />

Verbesserungen bei<br />

den PLLs<br />

Die Nachfrage nach höheren<br />

Datenraten erforderte geringere<br />

Fehlervektoramplituden (Error<br />

Vector Magnitude, EVM – s.<br />

Bild 3); ein Wert, der vom Beitrag<br />

des PLL-Synthesizers zum<br />

Inband-Phasenrauschen in einer<br />

schmalbandigen Funk-Applikation<br />

dominiert wurde. Der hohe<br />

N-Wert von 9000, der bei einem<br />

Kanalraster von 200 kHz für<br />

eine Ausgangsfrequenz von 1,8<br />

GHz erforderlich war, bedeutete<br />

wegen des 20lg(N) betragenden<br />

Beitrags des N-Teilers inband<br />

einen gravierenden Nachteil.<br />

Modulationsverfahren höherer<br />

Ordnung wie etwa 64 QAM verlangten<br />

nach einem niedrigeren<br />

EVM-Wert, was wiederum die<br />

Entwicklung, Einführung und<br />

Verwendung von Fractional-N-<br />

Synthesizern wie ADF4153A<br />

und ADF4193 vorantrieb. Diese<br />

entkoppelten das Kanalraster<br />

von der PFD-Frequenz (Arbeitsfrequenz<br />

des Phasen-Frequenz-<br />

Dikriminators), wodurch sich<br />

wiederum das Inband-Rauschen<br />

entscheidend verringerte.<br />

Die Vorteile dieser Maßnahme<br />

werden an einem Vergleich des<br />

ADF4106 mit dem ADF4153A<br />

(Bilder 4 und 5) deutlich: Das<br />

Inband-Rauschen verbessert sich<br />

von -90 dBc/Hz auf -105 dBc/<br />

Hz. Diese Berechnung wurde<br />

übrigens mit dem Tool ADIsimPLL<br />

durchgeführt, mit dem<br />

sich sämtliche PLL-Lösungen<br />

von Analog Devices simulieren<br />

lassen.<br />

Die Fractional-N-Technik<br />

brachte den zusätzlichen Vorteil<br />

kürzerer Einschwingzeiten<br />

mit sich, da dank der höheren<br />

PFD-Frequenzen nun größere<br />

Schleifenbandbreiten möglich<br />

waren. Die durch die Fractional-N-Technik<br />

entstehenden<br />

26 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


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Quarze und Oszillatoren<br />

Bild 7: Blockschaltbild der Lösung mit diskretem PLL/VCO- und Frequenzvervielfacher<br />

Bild 8: Blockschaltbild der Lösung mit dem ADF4371<br />

Störfrequenzen wurden mithilfe<br />

verschiedener Ladungspumpen-<br />

Offsetströme und Sigma-Delta-<br />

Ditherfunktionen auf ein akzeptables<br />

Maß reduziert. Die Bausteine<br />

ADF4193 und ADF4153A<br />

unterstützten PFD-Frequenzen<br />

von 26 bzw. 32 MHz, und noch<br />

höhere PFD-Frequenzen ermöglichten<br />

eine weitere Reduzierung<br />

von N, was den EVM-Wert<br />

weiter verbessert und durch die<br />

Reduzierung von Störfrequenzen<br />

an der Ganzzahlgrenze (Integer<br />

Boundary Spurs, IBS) und deren<br />

Auswirkungen die Frequenzplanung<br />

erleichterte. Neuere PLL-<br />

Topologien, wie sie im ADF4371<br />

verfügbar sind, unterstützen<br />

PFD-Frequenzen bis zu 160<br />

MHz. Verbesserungen der Fractional-N-Frequenzauflösung,<br />

die<br />

zu einer Auflösungssteigerung<br />

des Fractional-Modulators von<br />

12 auf 39 Bit führten, sorgten<br />

ebenfalls dafür, dass PLLs nun<br />

zur Erzeugung praktisch beliebiger<br />

Frequenzen genutzt werden<br />

konnten – mit einer Auflösung<br />

im Millihertzbereich und exakter<br />

Frequenzgenauigkeit.<br />

Ein entscheidendes Hindernis,<br />

das der Verwendung der Fractional-N-Technik<br />

in der Vergangenheit<br />

im Weg stand, waren<br />

die hohen Anteile an Fractional-Störfrequenzen<br />

(Fractional<br />

Spurs). Diese wurden vom<br />

Sigma-Delta-Modulator hervorgerufen<br />

und beeinträchtigten die<br />

spektrale Reinheit, was seitens<br />

des Anwenders entsprechende<br />

Gegenmaßnahmen erforderlich<br />

machte. Aufgrund des geringen<br />

Ausmaßes der Fractional Spurs<br />

im ADF4371, die zudem nicht<br />

28 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


Quarze und Oszillatoren<br />

Bild 9: 20-GHz-Ausgangssignal des ADF4371<br />

auf Ganzzahlgrenzen (Integer<br />

Boundaries) fallen, ist das<br />

Spektrum hier wesentlich reiner,<br />

sodass weniger Zeit auf das<br />

Untersuchen, Beseitigen oder<br />

Abmildern der Auswirkungen<br />

dieser problematischen Artefakte<br />

der Frequenzgenerierung<br />

verwendet werden muss.<br />

Das niedrige Niveau der Inband-<br />

Integer Boundary Spurs (IBS)<br />

von -55 dBc hat zur Folge, dass<br />

die Störlinien im Anschluss<br />

an den PLL-Filter stark abgeschwächt<br />

sind. Wird beispielsweise<br />

ein 40-kHz-Filter mit<br />

einem Kanalraster von 400 kHz<br />

verwendet, sorgt die 35 dB betragende<br />

Dämpfung durch den Filter<br />

dafür, dass die Störlinie an<br />

dem Kanal, welcher der Ganzzahlgrenze<br />

am nächsten liegt,<br />

bei -90 dBc erscheint. Die Möglichkeit<br />

zur Verwendung hoher<br />

PFD-Frequenzen bis zu 160<br />

MHz bewirkt zudem, dass es<br />

weniger Ganzzahlgrenzen gibt –<br />

nämlich bei einer PFD-Frequenz<br />

von 160 MHz fünfmal weniger<br />

als bei einer PFD-Frequenz von<br />

32 MHz.<br />

Die Möglichkeit zur Anhebung<br />

der PFD-Frequenz und der Frequenzauflösung<br />

wurde begleitet<br />

von Verbesserungen der Kennzahl<br />

(Figure of Merit, FOM) der<br />

PLLs, nämlich von -216 dBc/<br />

Hz im Fall des ADF4153 auf<br />

-233 dBc/Hz (frac-Modus) im<br />

ADF4371. Ein Vergleich des<br />

ADIsimPLL-Graphen in Bild<br />

4, der den ADF4106 bei der<br />

Erzeugung eines Ausgangssignals<br />

von 1,85 GHz zeigt (bei<br />

einer PFD-Frequenz von 200<br />

kHz im Integer-Modus mit 10<br />

kHz Schleifenbandbreite) mit<br />

dem ADF4371 (PFD-Filter 160<br />

kHz, Schleifenbandbreite 150<br />

kHz) lässt einen Unterschied<br />

von 20 dB bei einem Offset von<br />

1 kHz erkennen und macht den<br />

technischen Fortschritt bei den<br />

PLL-Synthesizern deutlich.<br />

Neben der Verbesserung des<br />

integrierten RMS-Phasenjitters<br />

von 1 ps auf 51 fs ist eine weitere<br />

Beobachtung hervorzuheben:<br />

Während in der Vergangenheit<br />

der Gütefaktor der Induktivität<br />

die RMS-Rauscheigenschaften<br />

dominierte, gibt das erheblich<br />

verbesserte Inband-Rauschen –<br />

ermöglicht durch den niedrigeren<br />

FOM-Wert und die Fractional-<br />

N-Technik – dem Anwender nun<br />

die Möglichkeit, die Bandbreite<br />

des Schleifenfilters auf 150 kHz<br />

zu erhöhen, jegliches VCO-Rauschen<br />

innerhalb dieser Bandbreite<br />

zu unterdrücken und die<br />

im Bereich von 10 bis 100 kHz<br />

erkennbare Verschlechterung,<br />

die das RMS-Rauschen üblicherweise<br />

dominiert, zu reduzieren.<br />

Eine PLL-Referenzquelle mit<br />

besseren Spezifikationen hat entscheidenden<br />

Anteil am Erreichen<br />

dieses besseren Inband-Phasenrauschens,<br />

aber die Performanceund<br />

Flexibilitäts-Verbesserungen<br />

eines solchen Vorgehens lassen<br />

diesen Kompromiss für die<br />

Mehrzahl der Anwender akzeptabel<br />

erscheinen. In einigen Fällen<br />

kann das geringere Inband-<br />

Rauschen neuerer Fractional-N-<br />

PLLs mit dem von Offset- oder<br />

Translation-Loop-PLLs konkurrieren.<br />

Bei ihnen kommt im<br />

Rückkopplungspfad vom VCO<br />

zum PFD ein Mischer zum Einsatz,<br />

was die Frequenzerzeugung<br />

– von besonders anspruchsvollen<br />

Anwendungen einmal abgesehen<br />

– entscheidend vereinfacht.<br />

Der Grundton-Frequenzbereich<br />

des VCOs im ADF4371<br />

reicht von 4 bis 8 GHz, wobei<br />

es sich um den optimalen Punkt<br />

hinsichtlich der VCO-Phasenrauscheigenschaften<br />

des SiGe-<br />

Prozesses handelt, mit dem der<br />

Baustein hergestellt wird. Zur<br />

Erzeugung höherer Frequenzen<br />

werden Vervielfacher verwendet.<br />

Ein Redesign des VCOs für den<br />

doppelten Frequenzbereich ist<br />

etwas problematisch, denn das<br />

Rauschen verschlechtert sich<br />

um mehr als die 6 dB, die man<br />

infolge des Hochskalierens des<br />

VCO-Frequenzbereichs erwarten<br />

würde. Eingebaut ist deshalb<br />

ein Frequenzverdoppler, der den<br />

Bereich des VCOs von 8 auf 16<br />

GHz vergrößert, zusammen mit<br />

einem Viervierfacher, der den<br />

von 4 bis 8 GHz reichenden<br />

Bereich des VCOs auf 16 bis 32<br />

GHz ausweitet. In beiden Fällen<br />

erzeugt der Vervielfacher einige<br />

unerwünschte Produkte, darunter<br />

der VCO-Feedthrough zusammen<br />

mit dem Zwei-, Drei- und<br />

Fünffachen der VCO-Frequenz.<br />

Um die Anforderungen an die<br />

Filter zu entschärfen, enthält<br />

jede Vervielfacherschaltung<br />

Mitlauffilter zum Abstimmen<br />

des Ausgangs. Dies führt zu<br />

einer Leistungsmaximierung der<br />

gewünschten Frequenz gegenüber<br />

den nicht gewollten Produkten.<br />

Die Subharmonischen<br />

werden typisch auf nur 45 dB<br />

vom verdoppelten Ausgang und<br />

35 dB vom vervierfachten Ausgang<br />

unterdrückt.<br />

Breitbandbetrieb<br />

Schon an dem gerade gezeigten<br />

Beispiel aus dem Schmalbandbereich<br />

wird die Überlegenheit<br />

der neueren PLL/VCO-Technik<br />

deutlich. Noch signifikantere<br />

Verbesserungen aber ergeben<br />

sich bei der breitbandigen<br />

Frequenzerzeugung mit dem<br />

ADF4371 und einem Vergleich<br />

mit der Kombination aus dem<br />

PLL-Baustein HMC704 und dem<br />

VCO HMC733. Der Anwender<br />

hat es bei der diskreten Lösung<br />

mit zahlreichen Herausforderungen<br />

zu tun, wenn es darum<br />

geht, einen sauberen, variablen<br />

LO von 20 bis 29 GHz zu realisieren:<br />

30 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


Quarze und Oszillatoren<br />

• Zunächst muss die Ausgangsleistung<br />

des HMC733 auf der<br />

Leiterplatte aufgeteilt und auf<br />

eine für den HMC704 geeignete<br />

Frequenz heruntergeteilt<br />

werden. Deshalb wird ein<br />

externer Frequenzteiler (der<br />

HMC492) benötigt, der den<br />

Bereich von 10 bis 14,5 GHz<br />

auf die für den HMC704 geeigneten<br />

5 bis 7,25 GHz teilt.<br />

• Anschließend muss ein Frequenzverdoppler<br />

(HMC576)<br />

den Bereich von 10 bis 15<br />

GHz auf 20 bis 30 GHz vervielfachen.<br />

• Zum Erzeugen der Abstimmspannung<br />

für den HMC733<br />

wird ein aktives Tiefpassfilter<br />

benötigt – in diesem Fall<br />

mit einem ADA4625-1-Operationsverstärker.<br />

Dies setzt<br />

außerdem voraus, dass die<br />

Versorgungsspannung für den<br />

Operationsverstärker einen<br />

hinreichend großen Abstimmspannungsbereich<br />

(in diesem<br />

Fall 15 V) an dessen Ausgang<br />

erlaubt.<br />

• Schwankungen der Abstimmempfindlichkeit<br />

k V über den<br />

Bereich des VCOs müssen<br />

kompensiert werden. Dies<br />

geschieht meist durch Anpassen<br />

des Ladungspumpenstroms<br />

mit dem Ziel, das Produkt aus<br />

Ladungspumpen- und VCO-<br />

Verstärkung auf gleichem<br />

Niveau zu halten.<br />

• Das VCO-Übersprechen<br />

(Feedthrough) nach dem Vervielfacher<br />

HMC576 beträgt<br />

etwa -20 dBc. Da der Abstimmfilter<br />

im ADF4371 unerwünschte<br />

Vervielfacherprodukte<br />

um 35 dB unterdrückt,<br />

wird jegliche nachfolgende Filterung<br />

erheblich vereinfacht.<br />

Die PLL/VCO-Kombination<br />

ADF4371 generiert diesen Frequenzbereich<br />

im Gegensatz<br />

dazu direkt und benötigt dafür<br />

nur eine externe Referenz hoher<br />

Qualität (Bild 7). Das Layout<br />

kann vom EV-ADF4371SD2Z<br />

kopiert werden, wobei auch die<br />

zugehörige Spannungsversorgungslösung<br />

übernommen wird.<br />

Auch das Design des Schleifenfilters<br />

vereinfacht sich signifikant,<br />

da Schwankungen der<br />

VCO-Tuning-Empfindlichkeit<br />

Bild 10: 20-GHz-Ausgangssignal des ADF4371 bei Verwendung des Filters ADMV8432<br />

k V keiner Kompensation durch<br />

den Endanwender bedürfen und<br />

auch kein aktives Filterelement<br />

erforderlich ist. Statt Wochen in<br />

die Auswahl der Bauelemente<br />

zu investieren und beträchtliche<br />

Zeit für die Entwicklung der<br />

Simulationsmodelle für jedes<br />

diskrete Bauteil aufzuwenden,<br />

kann der Anwender ADIsimPLL<br />

für das Design und die Simulation<br />

der zu erwartenden Performance<br />

nutzen, dessen simulierte<br />

Performance mit den Ergebnissen<br />

aus der praktischen Evaluierung<br />

des Evaluationboards<br />

zum ADF4371 sehr eng übereinstimmt.<br />

Die geringere Zahl<br />

der Bauelemente und der höhere<br />

Integrationsgrad bringen klare<br />

Vorteile für die Abmessungen<br />

und das Gewicht des Systems.<br />

Darüber hinaus wird auch noch<br />

eine deutliche Verbesserung<br />

erzielt, denn der berechnete integrierte<br />

RMS-Jitter des ADF4371<br />

beträgt nur 60 fs, verglichen mit<br />

160 fs bei der diskreten Lösung.<br />

Die Bauteil- und Platzersparnis<br />

wird im Blockschaltbild (Bild<br />

8) klar deutlich. Die insgesamt<br />

für die aktiven Bauelemente und<br />

den Power-Splitter benötigte<br />

Fläche beträgt 96 mm², wenn<br />

man die Entkopplungskondensatoren<br />

und die übrigen erforderlichen<br />

passiven Bauelemente<br />

nicht berücksichtigt, während<br />

für den ADF4371 lediglich 49<br />

mm² benötigt werden. Wenn der<br />

Stromverbrauch reduziert werden<br />

soll, kann sich der Anwender<br />

auch dafür entscheiden, den<br />

VCO mit 3,3 V zu versorgen.<br />

Im Grundton-VCO-Modus<br />

ist die spektrale Reinheit des<br />

ADF4371 am höchsten, und die<br />

unerwünschten Störlinien (nicht<br />

inband) beschränken sich auf die<br />

Oberschwingungen des VCOs.<br />

Für viele Wandlertaktanwendungen<br />

ist die Tatsache, dass<br />

es sich um Rechteckwellen<br />

handelt, nicht nur unproblematisch,<br />

sondern kann sogar wünschenswert<br />

sein. Dagegen müssen<br />

für Anwendungen in Messinstrumenten<br />

die breitbandigen<br />

Störfrequenzen typisch kleiner<br />

als 50 dBc sein. Abstimmbare<br />

Oberwellenfilter können bei<br />

der Beseitigung dieser Oberschwingungen<br />

helfen. Die speziell<br />

entwickelten Bausteine<br />

ADMV8416/ADMV8432 eignen<br />

sich ideal, um die Ausgangssignale<br />

des ADF4371 zu filtern.<br />

Der ADMV8432 ist ein abstimmbarer<br />

Bandpass mit einem spezifizierten<br />

Mittenfrequenzbereich<br />

von 16 bis 32 GHz, einer<br />

typischen 3-dB-Bandbreite von<br />

18% der Mittenfrequenz, einer<br />

typischen Einfügedämpfung<br />

von 9 dB sowie einer Breitband-<br />

Unterdrückung von über 30 dB.<br />

Der Baustein wurde eigens für<br />

die Verwendung am Vervierfacherausgang<br />

des ADF4371<br />

entwickelt. Der abstimmbare<br />

Bandpass ADMV8416 ist für<br />

einen Frequenzbereich von 7 bis<br />

16 GHz ausgelegt und bietet eine<br />

typische 3-dB-Bandbreite von<br />

16% der Mittenfrequenz, eine<br />

typische Einfügedämpfung von<br />

8 dB und eine Breitband-Unterdrückung<br />

von mehr als 30 dB<br />

und ist für den Einsatz am Verdopplerausgang<br />

des ADF4371<br />

vorgesehen (Bild 9 und 10).<br />

ADMV8416 und ADMV8432<br />

basieren auf einer Architektur<br />

mit zwei sich überlappenden<br />

Bändern und eingebauten HF-<br />

Schaltern, was unter Beibehaltung<br />

hervorragender Unterdrü-<br />

32 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


Quarze und Oszillatoren<br />

Parameter<br />

diskrete PLL/VCO-<br />

ADF4371<br />

Vervielfacherlösung<br />

Zahl der aktiven Bauelemente 5 1<br />

Ausgangsfrequenzbereich (GHz) 20 bis 29 16 to 32<br />

Leistungsaufnahme (W) 1,42 1,83 (5 V für VCO)/<br />

1,4 (3,3 V für VCO)<br />

Unterdrückung der Subharmonischen<br />

-20 -35<br />

(dBc)<br />

RMS-Jitter ([1 kHz bis 100 MHz]/f s ) 160 60<br />

IC-Flächenbedarf<br />

(einschl. Power Splitter) (mm²)<br />

96 49<br />

Die Tabelle vergleicht die Lösungen gemäß Bild 7 und 8<br />

ckungseigenschaften für einen<br />

weiteren Frequenzbereich sorgt.<br />

Die Bandauswahl erfolgt mit<br />

einem digitalen Logik-Steuersignal<br />

an einen zusätzlich benötigten<br />

Pegelumsetzer. Letzterer<br />

stellt sicher, dass die internen<br />

HF-Schalter mit der korrekten<br />

Vorspannung angesteuert werden,<br />

um einen IIP-3-Wert<br />

(Third-Order Intercept) von<br />

mehr als 34 dBm zu erzielen.<br />

In jedem Frequenzband werden<br />

die abstimmbaren Filter<br />

mit einem zwischen 0 und 15<br />

V liegenden analogen Signal<br />

gesteuert, dessen Strom weniger<br />

als 1 µA beträgt. Erzeugt wird<br />

diese Steuerspannung normalerweise<br />

mit einem DAC und<br />

einer Treiberschaltung auf Basis<br />

eines Operationsverstärkers.<br />

Zum Beispiel ergibt der DAC<br />

AD5760 mit einem nachfolgenden<br />

Operationsverstärker<br />

ADA4898 eine relativ hohe<br />

Abstimmgeschwindigkeit und<br />

eine rauscharme Ansteuerspannung<br />

für die Filter. Kommt es<br />

weniger auf die Geschwindigkeit<br />

an, lässt sich der Abstimm-<br />

Port der Filter auch direkt vom<br />

DAC ansteuern.<br />

Angesichts des Performance-<br />

Werte dieser analog abstimmbaren<br />

Filter können diese – mit<br />

nur etwas mehr Verlustleistung<br />

– zum Entfernen unerwünschter<br />

Oberschwingungen aus den<br />

Verdoppler- und Vervierfacherausgängen<br />

des Synthesizers<br />

ADF4371 verwendet werden.<br />

Obwohl zur Kompensation<br />

der Einfügedämpfung zusätzliche<br />

Verstärkerstufen erforderlich<br />

sein können, sind die Filter<br />

doch in der Regel kleiner als<br />

eine diskrete, geschaltete Filterbank<br />

– speziell dann, wenn<br />

Abstimmbarkeit über einen<br />

weiten Bereich gewünscht wird.<br />

Darüber hinaus verbessert sich<br />

der Störfrequenzabstand des<br />

Synthesizers typisch von -35<br />

dBc vor den Filtern auf -55 dBc<br />

danach. Die Kopplung des ungefilterten,<br />

nicht benutzten Ausgangs<br />

kann sich auf das Übersprechen<br />

auswirken und sollte<br />

sorgfältig modelliert werden,<br />

damit die volle Unterdrückung<br />

im Sperrband des Filter-IC zum<br />

Tragen kommt.<br />

Zusammenfassung<br />

Die Weiterentwicklung im<br />

Bereich der Frequenzerzeugung,<br />

unter Einbeziehung verschiedener<br />

Innovationen bei<br />

den Prozess-, Schaltungs- und<br />

Gehäusetechnologien, bietet den<br />

Anwendern gegenüber früheren<br />

diskreten Lösungen mehr Funktionalität<br />

und Performance, verbunden<br />

mit kleineren Abmessungen.<br />

Der Trend zu breiteren<br />

Frequenzbändern hat den nötigen<br />

Anstoß zur Entwicklung von<br />

ICs gegeben, die für Frequenzbereiche<br />

bis zu 32 GHz mehrere<br />

Oktaven abdecken. Die Flexibilität<br />

und Einfachheit, die durch<br />

die breitbandigen PLLs/VCOs<br />

möglich wird, beschleunigt das<br />

Design deutlich und verkürzt die<br />

Markteinführungszeit für den<br />

Endanwender.<br />

Die Forderung nach spektraler<br />

Reinheit hat zudem Innovationen<br />

bei den Filter-ICs vorangetrieben,<br />

die sich mit diesen<br />

neuentwickelten Synthesizer-<br />

ICs kombinieren lassen, um<br />

Millimeterwellen-Signalquellen<br />

von geringem Phasenrauschen<br />

und hoher spektraler Reinheit<br />

Die Autoren<br />

David Mailloux arbeitet als<br />

Product Applications Engineer<br />

in der RF and Microwave<br />

Business Unit von Analog<br />

Devices. An der University of<br />

Massachusetts Lowell erwarb<br />

er im Fach Elektrotechnik<br />

im Jahr 2010 ein Bachelor-<br />

Diplom, gefolgt von einem<br />

Master-Diplom im Jahr 2012.<br />

Von 2010 bis 2015 arbeitete<br />

Mailloux bei Hittite Microwave<br />

und Symmetricom (jetzt<br />

Microchip Technology). Er<br />

besitzt Erfahrung in der Entwicklung<br />

von Oszillatoren<br />

sowohl auf der Halbleiter- als<br />

auch auf der Modul-Ebene,<br />

und sein theoretischer Hintergrund<br />

wird durch Erfahrung<br />

in der praktischen Laborarbeit<br />

ergänzt. Im Jahr 2015 kam<br />

Mailloux als Product Applications<br />

Engineer zu ADI und<br />

war im Support für hochintegrierte<br />

Auf- und Abwärtswandler<br />

und abstimmbare<br />

Filterprodukte tätig. Darüber<br />

hinaus befasste er sich<br />

für die Anforderungen moderner<br />

Wireless-Anwendungen zu<br />

konfigurieren. Mit dem kostenlosen<br />

Simulationswerkzeug<br />

ADIsimPLL können Anwender<br />

die Performance von PLL-<br />

Bausteinen evaluieren und<br />

vergleichen. Die einfach anzuwendende,<br />

intuitive Benutzeroberfläche<br />

des Tools und die<br />

schnellen Verhaltensmodelle<br />

leisten wirksame Hilfestellung<br />

bei der Bauelementeauswahl.<br />

So sorgt ADIsimPLL für eine<br />

große Zeitersparnis seitens der<br />

Entwickler, die sonst mehrere<br />

verschiedene mathematische<br />

Modelle in vielen verschiedenen<br />

Bereichen entwickeln müssten,<br />

um Performance-Prognosen zu<br />

erstellen. ◄<br />

im technischen Support mit<br />

spannungsgesteuerten Oszillatoren,<br />

PLL-Schaltungen, Frequenzteilern<br />

und Frequenzvervielfachern.<br />

Zu erreichen<br />

ist er unter david.mailloux@<br />

analog.com.<br />

Ian Collins erwarb am University<br />

College Cork einen<br />

Abschluss in Elektrotechnik<br />

und Elektronik und ist seit<br />

2000 in der RF and Microwave<br />

Group von Analog<br />

Devices tätig. Zurzeit arbeitet<br />

er als Applications Manager<br />

in der Microwave Frequency<br />

Generation Group,<br />

die sich hauptsächlich mit<br />

PLL- (Phase-Locked Loop)<br />

und VCO-Produkten (Voltage<br />

Controlled Oscillator) befasst.<br />

Wenn er nicht arbeitet oder<br />

Zeit mit seiner jungen Familie<br />

verbringt, widmet er sich<br />

der Fotografie, dem Theater<br />

(sowohl auf als auch vor der<br />

Bühne), dem Lesen und dem<br />

Musikhören. Sie erreichen ihn<br />

unter ian.collins@analog.com.<br />

hf-praxis 4/<strong>2020</strong> 33


Quarze und Oszillatoren<br />

Kennwerte unter der Lupe<br />

VCXOs und ihre kritischen Parameter<br />

Bild 1: Typische Quarz-VCXO-Linearität<br />

Ein Voltage Controlled<br />

Crystal Oscillator<br />

(VCXO) nutzt die<br />

Tatsache aus, dass<br />

ein Quarz nur<br />

dann resonant auf<br />

seiner spezifizierten<br />

Frequenz ist, wenn<br />

die Lastkapazität am<br />

Oszillatorausgang<br />

einen bestimmten Wert<br />

aufweist.<br />

Unter Nutzung folgender<br />

Quellen:<br />

Absolute Pull<br />

Range Definition,<br />

Anwendungshinweis der<br />

Firma Vectron International,<br />

www.vectron.com<br />

Definitions of VCXO<br />

Specifications,<br />

Applikationsreport der Firma<br />

SiTime Corporation,<br />

www.sitime.com<br />

Damit einher gehen einige Kennwerte,<br />

die man zum Teil nicht<br />

auf die leichte Schulter nehmen<br />

sollte.<br />

Der Artikel nimmt verschiedene<br />

VCXO-Spezifikationen unter die<br />

Lupe, bei denen man eventuell<br />

zweimal hinschauen sollte, und<br />

will damit helfen, Design-Fehler<br />

zu vermeiden.<br />

Lastkapazität und<br />

Frequenz<br />

Den im Vorspann bemühten<br />

„bestimmten Wert“ der Lastkapazität<br />

C L nennt man Bürdekapazität<br />

C Lnom . Diese gibt der<br />

Hersteller an. Ein üblicher Wert<br />

ist 15 pF. Es gilt die Beziehung:<br />

ppm = C m /2 [(1/(C S +C L ) -<br />

(1/(C S +C Lnom )] 10 6<br />

C m Bewegungskapazität<br />

(motional capacitance)<br />

C S Shunt-Kapazität<br />

C L Lastkapazität<br />

C Lnom Bürdekapazität<br />

(nomineller Wert)<br />

Beim Vergrößern von C L steigt<br />

demnach der Betrag des Frequenzfehlers.<br />

Im Falle C L > C Lnom<br />

schwingt der Quarz auf einer<br />

Frequenz unterhalb der Center-<br />

Frequenz, im Falle C L < C Lnom auf<br />

einer Frequenz oberhalb dieser.<br />

Auf diese Weise lässt sich die<br />

Schwingfrequenz normalerweise<br />

nur um bis zu etwa 100 parts per<br />

million (ppm) verändern. Ein<br />

10-MHz-Quarz könnte um 1 kHz<br />

verstimmt werden. In der Praxis<br />

werden solche Feineinstellungen<br />

aber gewünscht.<br />

Dieses Feature ist im VCXO<br />

implementiert. Ein VCXO nutzt<br />

in aller Regel eine eingebaute<br />

Kapazitätsdiode in Reihe zum<br />

Quarz (eine Induktivität wäre<br />

theoretisch ebenfalls möglich).<br />

Benötigt werden VCXOs etwa<br />

in digitalen Settop-Boxen, bei<br />

digitalen TV-Applikationen und<br />

in Laboranwendungen.<br />

Parameterunterschiede<br />

beachten<br />

Bezüglich Frequenzstabilität und<br />

Zieh- bzw. Einstellbereich (Total<br />

Pull Range, TPR und Absolute<br />

Pull Range, APR) können sich<br />

VCXOs beträchtlich unterscheiden.<br />

Die Frequenzvariation kann<br />

je nach Typ nur einen Bruchteil<br />

eines parts per million betragen<br />

oder bis zu über 1000 ppm. Weitere<br />

wesentliche Eigenschaften<br />

eines VCXOs sind die Linearität<br />

der Abstimmung, die Frequenzstabilität,<br />

das Phasenrauschen<br />

und der Ausgangspegel<br />

in Abhängigkeit von der Frequenzvariation.<br />

Die Linearität<br />

der Abstimmung wird als die<br />

prozentuale Abweichung vom<br />

gesamten Abstimmbereich definiert.<br />

Eine Linearität von 3%<br />

besagt, dass innerhalb eines<br />

Abstimmbereichs von beispielsweise<br />

100 kHz die Frequenzabweichung<br />

3 kHz betragen kann.<br />

Diese 3-kHz-Abweichung kann<br />

überall im Abstimmbereich auftreten.<br />

Der VCXO CFPV von IQD z. B.<br />

ist mit Frequenzen im Bereich<br />

1,5...80 MHz lieferbar und hat<br />

einen APR von mindestens ±100<br />

ppm für eine Steuerspannung<br />

von 1,65 V ±1,65 V. Die Linearität<br />

wird mit mindestens ±10%<br />

angegeben.<br />

TPR vs. APR<br />

TPR und APR sind verschieden.<br />

Die Firma Vectron Technologies<br />

verwendet den absoluten Ziehbereich,<br />

um den Betrag der Abweichung<br />

zu definieren, den ein<br />

VCXO über die Mittenfrequenz<br />

f o erreichen kann. Der APR ist<br />

34 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


Quarze und Oszillatoren<br />

Bild 2: Typische SiTime-VCXO-Linearität<br />

demnach der garantierte Mindestbetrag,<br />

um den der VCXO<br />

um die Mittenfrequenz f o variiert<br />

werden kann. Diese Angabe<br />

wird über den gesamten Einsatztemperaturbereich,<br />

die Alterung,<br />

Versorgungs- und Lastschwankungen<br />

aufrechterhalten:<br />

APR = Ziehbereich - Verschlechterungen<br />

aufgrund von Temperatur,<br />

Alterung, Stromversorgung<br />

und Last<br />

Für einen VCXO, bei dem der<br />

APR dementsprechend angegeben<br />

ist, gibt es keine Vermutungen<br />

darüber, wie groß die<br />

mögliche Frequenzabweichung<br />

unter bestimmten Bedingungen<br />

ist. Denn der APR ist unter allen<br />

Bedingungen verfügbar.<br />

Eine der beliebtesten APR-Optionen<br />

ist beispielsweise 50 ppm,<br />

was an vierter Stelle durch ein G<br />

im Bezeichnungs-Code definiert<br />

wird. Ein 16,384 MHz VI VCXO<br />

hätte hingegen nicht mehr als<br />

20 ppm Temperaturdrift, 5 ppm<br />

Alterung (20 Jahre, 40 °C), 5<br />

ppm aufgrund von Stromversorgungsschwankungen<br />

und 4<br />

ppm aufgrund von Lastschwankungen.<br />

Eine Anwendung, spezifiziert<br />

in Bezug auf Total Pull,<br />

müsste mindestens 84 ppm Total<br />

Pull haben, um die Spezifikationen<br />

zu erfüllen.<br />

Um die APR-Garantie zu bieten,<br />

sind Oszillatoren hinsichtlich<br />

Temperatur, Alterung und Stromversorgung<br />

gut charakterisiert.<br />

Man achte auf mögliche Variationen<br />

von Typ zu Typ! Jeder<br />

VCXO wird bei Vectron International<br />

z. B. über der Temperatur<br />

auf den Ziehbereich getestet.<br />

Dies ist ein vollautomatischer<br />

Prozess, bei dem die Oszillatoren<br />

kontinuierlich während<br />

eines Temperaturzyklus von 0<br />

bis 70 oder -40 bis +85 °C einschließlich<br />

Einlaufen getestet<br />

werden. Die entsprechenden<br />

Daten werden automatisch zur<br />

Analyse gespeichert. Auch eine<br />

Alterungscharakterisierung<br />

wird durchgeführt und korreliert.<br />

Variationen aufgrund von<br />

Stromversorgung und Last sind<br />

ebenfalls gut bekannt.<br />

Der TPR ist nicht an die harten<br />

Bedingungen des APR geknüpft.<br />

Oszillatoren, die mit einer Total<br />

Pull Range spezifiziert sind, können<br />

aufgrund eines scheinbar<br />

höheren Pull-Bereichs fälschlicherweise<br />

überlegen erscheinen.<br />

Um jedoch sicherzustellen,<br />

dass ein in Bezug auf Total Pull<br />

angegebener VCXO den Design-<br />

Anforderungen entspricht, muss<br />

der Hersteller kontaktiert werden,<br />

um Abweichungen aufgrund<br />

von Temperatur, Alterung,<br />

Stromversorgung und Last zu<br />

definieren. Das sind Einflussvariationen,<br />

die dann von dem<br />

angegebenen TPR abgezogen<br />

werden müssen. Es kann nicht<br />

davon ausgegangen werden, dass<br />

die VCXO-Leistung gleich dem<br />

Gesamtziehbereich abzüglich<br />

der „Stabilität“ ist, sofern die<br />

Stabilität nicht klar definiert<br />

wurde - und diese klare Definition<br />

ist selten der Fall.<br />

Die Angabe des APR reduziert<br />

also den Zeitaufwand für das<br />

Definieren und Verstehen von<br />

VCXO-Spezifikationen.<br />

Ein Beispiel<br />

In einem digitalen Kommunikationsnetz<br />

hat der Quellentakt<br />

einen definierten maximalen<br />

Fehler von der Mitte der Frequenz<br />

über Temperatur, Alterung<br />

und Stromversorgungsschwankungen.<br />

Dieser Fehler<br />

wird durch eine Vielzahl von<br />

Faktoren bestimmt und praktisch<br />

von der Anwendung diktiert. Der<br />

Empfänger enthält einen VCXO,<br />

der in der Lage sein muss, den<br />

Quellenfehler zu verfolgen, um<br />

bei sich den richtigen Takt wiederherzustellen<br />

und/oder auf eine<br />

höhere Frequenz umzusetzen.<br />

Ein Stratum-4-Level-Takt zum<br />

Beispiel schreibt einen Fehler<br />

von 32 ppm unter allen Umgebungsbedingungen<br />

vor (Worst-<br />

Case). Der VCXO muss also<br />

bis 32 ppm auch ziehen können<br />

Bild 3: Typische Quarz-VCXO-K V -Variation<br />

und zwar ebenfalls unter Worst-<br />

Case-Bedingungen. Nach der<br />

Definition von Vectron International<br />

(APR-Methode) sind hier<br />

also mindestens 32 ppm erforderlich,<br />

was sehr transparent<br />

ist. Die TPR-Methode anderer<br />

Hersteller macht die Sache hingegen<br />

schwieriger, denn es ist<br />

zu hinterfragen, inwiefern hier<br />

Temperaturstabilität, Alterung,<br />

Versorgungsschwankungen oder<br />

Variationen der Ausgangslast<br />

hineinspielen. Ein in Bezug auf<br />

den APR spezifizierter VCXO<br />

mit einem APR von 32 ppm wäre<br />

auf Anhieb die richtige Wahl und<br />

wird immer in der Lage sein, den<br />

Empfänger unter den widrigsten<br />

Bedingungen an den Quellentakt<br />

zu binden.<br />

Fazit: Der APR ist eine überlegene<br />

Methode zur Angabe der<br />

Abweichungsfähigkeit eines<br />

VCXOs und wird daher immer<br />

mehr auch von anderen Lieferanten<br />

in der Branche bevorzugt.<br />

Das linke Aufmacherbild<br />

(Bild 1) zeigt eine typische<br />

SiTime-VCXO-Frequenz-<br />

Spannungs-Charakteristik. Die<br />

Kurve variiert mit den genannten<br />

externen Bedingungen, sodass<br />

die Frequenzausgabe bei einer<br />

gegebenen Eingangsspannung<br />

um so viel variieren kann wie<br />

die spezifizierte Frequenzstabilität<br />

des VCXOs. Für solche<br />

VCXOs sind die Frequenzstabilität<br />

und der APR unabhängig<br />

36 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


Quarze und Oszillatoren<br />

Bild 4: Typische SiTime-VCXO-K V -Variation<br />

voneinander. Dies ermöglicht<br />

eine sehr große Auswahl an Pull-<br />

Optionen, ohne Kompromisse<br />

einzugehen bei der Frequenzstabilität.<br />

Das rechte Aufmacherbild<br />

zeigt eine typische VCXO-<br />

Frequenz-Spannungs-Kennlinie<br />

auf Quarzbasis. Für VCXOs auf<br />

Quarzbasis muss man, um einen<br />

höheren APR zu erzielen, normalerweise<br />

einen Kristall mit<br />

niedrigerer Güte (Q) verwenden.<br />

Dies hat jedoch auch den<br />

Effekt einer Verschlechterung<br />

der Frequenzstabilität. Daher<br />

muss ein Kompromiss zwischen<br />

Frequenzstabilität und TPR/APR<br />

geschlossen werden. Man wählt<br />

den niedrigsten APR, der den<br />

Anforderungen der Anwendung<br />

entspricht.<br />

Obere und untere<br />

Steuerspannung<br />

Die obere und untere Steuerspannung<br />

sind die Grenzen des Aussteuerbereichs.<br />

Das Anlegen von<br />

Spannungen über die obere und<br />

unter die untere Spannung hinaus<br />

macht sich bei der Ausgangsfrequenz<br />

nicht mehr bemerkbar. Mit<br />

anderen Worten: Die Frequenz-<br />

Spannungs-Charakteristik des<br />

VCXOs ist jenseits dieser Spannungen<br />

gesättigt.<br />

Linearität<br />

In jedem VCXO gibt es eine<br />

gewisse Abweichung der Frequenz-Spannungs-Charakteristik<br />

von einer idealen geraden Linie.<br />

Die Linearität ist das Verhältnis<br />

dieser maximalen Abweichung<br />

zum gesamten Ziehbereich, ausgedrückt<br />

in Prozent. Typische<br />

VCXOs auf Quarzbasis erreichen<br />

die Frequenzsteuerungsfunktion<br />

durch einen Varaktor<br />

(Kapazitätsdiode), der führt auf<br />

eine gekrümmte Kennlinie (Bild<br />

1). Die Linearitätsspezifikationen<br />

für diese Oszillatoren liegen<br />

in der Regel im Bereich von<br />

5% bis 10%. Zum Vergleich zeigt<br />

Bild 2 die Linearität von VCXOs<br />

der 380X-Serie von SiTime. Die<br />

Charakteristik ist extrem linear,<br />

typischerweise viel kleiner als<br />

1% (Bild 6).<br />

Die Slope K V<br />

Die Steigung der Frequenz-<br />

Spannungs-Charakteristik ist<br />

ein kritischer Entwurfsparameter<br />

in vielen PLL-Applikationen<br />

mit geringer Bandbreite. Die<br />

Steigung ist die Ableitung der<br />

Frequenz-Spannungs-Kennlinie:<br />

Frequenzabweichung geteilt<br />

durch die entsprechende Steuerspannungsänderung<br />

über einen<br />

kleinen Spannungsbereich. Sie<br />

wird typischerweise in kHz/V,<br />

MHz/V oder ppm/V. Die entsprechende<br />

„Piste“ wird normalerweise<br />

genannt.<br />

Statt Steigung sagt man oft<br />

Slope und verwendet das Symbol<br />

K V , basierend auf der in<br />

PLL-Designs verwendeten Terminologie.<br />

Die Slope eines Standard-VCXOs<br />

auf Quarzbasis kann im Laufe<br />

der Zeit erheblich bezüglich<br />

des Steuerspannungsbereichs<br />

variieren, typischerweise 10%<br />

bis 20%. Einige Datenblätter<br />

geben möglicherweise einen<br />

Durchschnitts-K V an. Aber da<br />

K V wichtige PLL-Leistungsparameter<br />

wie Bandbreite und Phasenspanne<br />

beeinflusst, muss die<br />

gesamte K V -Variation verstanden<br />

und im Design berücksichtigt<br />

werden. Die Bilder 3 und 4 zeigen<br />

typische KV-Eigenschaften<br />

quarzbasierter VCXOs und<br />

SiTime-VCXOs der 380X-Familie.<br />

Die extrem linearen Eigenschaften<br />

der SiTime-380X-<br />

VCXO-Familie sind erkennbar;<br />

über den gesamten Eingangsspannungsbereich<br />

gibt es nur eine<br />

sehr geringe K V -Variation (typischerweise<br />


Quarze und Oszillatoren<br />

So erzeugt man einen präzisen Takt<br />

Das entscheidende<br />

Element für den<br />

ordnungsgemäßen<br />

Betrieb eines digitalen<br />

Systems ist ein<br />

maßgeschneidertes<br />

Clock-Signal. Dieser<br />

Artikel behandelt<br />

wichtige Aspekte eines<br />

Taktoszillators.<br />

entsprechen, d.h., die Verstärkung<br />

des Oszillationssystems<br />

mit geschlossenem Regelkreis<br />

muss 1 sein und die Phasenverschiebung<br />

um den Regelkreis<br />

muss n x 6,28 betragen, wobei<br />

n eine beliebige ganze Zahl sein<br />

kann. Das Ganze wird im Aufmacherbild<br />

verdeutlicht.<br />

Automatic Gain Control<br />

Quelle:<br />

Ashish Kumar und<br />

Pushek Madaan, Cypress<br />

Semiconductor: Oscillators:<br />

How to generate a precise<br />

clock source, EDN February<br />

2013<br />

übersetzt und gekürzt von FS<br />

Der Artikel konzentriert sich<br />

auf die verschiedenen Aspekte<br />

eines Oszillators für eine genaue<br />

Taktgenerierung, auch bei sich<br />

verändernder Temperatur und<br />

Zeit. Zu den behandelten Themen<br />

gehören:<br />

• Grundlegende Kriterien für die<br />

Schwingung<br />

• Quarzoszillator<br />

• Stabilität<br />

• Q-Faktor und seine Bedeutung<br />

Wichtigkeit des Taktes<br />

In der modernen Technik ist<br />

die digitale Logik entweder in<br />

Form eines FPGAs, Mikrocontrollers,<br />

Mikroprozessors oder<br />

einer diskreten Logik zum Kern<br />

aller elektronischen Schaltungen<br />

geworden.<br />

Digitale Systeme verwenden<br />

viele Komponenten, die miteinander<br />

verbunden werden<br />

müssen, um die erforderlichen<br />

Funktionen auszuführen. Das<br />

entscheidende Element für den<br />

ordnungsgemäßen Betrieb eines<br />

digitalen Systems ist ein Clock-<br />

Signal, das es all diesen digitalen<br />

Komponenten ermöglicht,<br />

optimal zu kommunizieren und<br />

eine Synchronisation zwischen<br />

ihnen herzustellen. Daher brauchen<br />

solche Systeme immer eine<br />

Quelle zur Erzeugung dieses<br />

Taktsignals, z. B. in Form eines<br />

Oszillators. Die meisten heutigen<br />

Mikrocontroller haben einen<br />

integrierten RC-Oszillator, doch<br />

der von ihm erzeugte Takt ist<br />

typischerweise nicht gut genug,<br />

um die Präzisionsanforderungen<br />

zu erfüllen, die für die Kommunikation<br />

mit anderen Modulen<br />

im System erforderlich sind.<br />

Somit ist ein externer Oszillator<br />

erforderlich, der dem gesamten<br />

System ein Taktsignal liefert,<br />

welches alle Anforderungen an<br />

Präzision, Signalintegrität und<br />

Stabilität erfüllt.<br />

Was ist ein Oszillator?<br />

In der Elektronik kann jede<br />

Schaltung ein Oszillator sein, die<br />

in der Lage ist, ein sich wiederholendes<br />

Signal ohne Eingabe zu<br />

erzeugen. Mit einfachen Worten,<br />

ein Oszillator wandelt Gleichstrom<br />

in Wechselstrom mit der<br />

gewünschten Frequenz um. Eine<br />

Oszillatorschaltung verwendet<br />

im Allgemeinen einen Verstärker<br />

mit positivem Feedback: Um<br />

die Schwingungen aufrechtzuerhalten,<br />

müssen die Schaltkreise<br />

den Barkhausen´schen Kriterien<br />

Bild 1: Ersatzschaltbild eines Quarzes<br />

Bei anfänglicher Erregung ist<br />

das einzige Signal in der Schaltung<br />

Rauschen. Die Komponente<br />

des Rauschens, welche die Frequenz-<br />

und Phasenbedingung für<br />

die Schwingung erfüllt, breitet<br />

sich im System aus und nimmt<br />

in der Amplitude aufgrund positiver<br />

Rückkopplung zu. Die<br />

Amplitude des Signals erhöht<br />

sich, bis es durch die internen<br />

Eigenschaften des aktiven Elements<br />

selbst oder durch eine<br />

externe automatische Verstärkung<br />

(Automatic Gain Control,<br />

AGC) begrenzt wird. Die Zeit,<br />

die zum Aufbau der Schwingung<br />

benötigt wird, hängt von mehreren<br />

Faktoren ab, wie der Amplitude<br />

des Rauschsignals und der<br />

Verstärkung der Schleife.<br />

Wenn es um Präzision und Stabilität<br />

bezüglich Temperatur und<br />

Zeit geht, werden Quarzoszillatoren<br />

wegen der hohen Güte Q<br />

eines Quarzes (im Bereich von<br />

10 4 bis 10 6 im Vergleich zu etwa<br />

10 2 für LC) gewählt.<br />

38 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


Quarze und Oszillatoren<br />

Bild 2: Verlauf der Reaktanz des Kristalls über der Frequenz<br />

Quarzoszillatoren<br />

Das größte Verkaufsargument<br />

von Quarzoszillatoren ist ihre<br />

Fähigkeit, eine konstante Frequenz<br />

unter verschiedenen Lastund<br />

Temperaturbedingungen<br />

zu erzeugen. Ein Quarz weist,<br />

eng beieinander liegend, eine<br />

Serien- und eine Parallelresonanzstelle<br />

auf. Die erzeugte Frequenz<br />

hängt von der Form und<br />

Größe des Kristalls ab sowie<br />

von der Schaltung. Je dünner<br />

der Kristall ist, desto höher ist<br />

die Resonanzfrequenz.<br />

Bild 1 bringt das Ersatzschaltbild<br />

eines Quarzes. Wie man sieht,<br />

kann ein Quarz als LCR-Schaltung<br />

modelliert werden. Hier<br />

sind L m , C m und R m die Bewegungsinduktivität,<br />

die Bewegungskapazität<br />

und der Bewegungswiderstand<br />

des Kristalls<br />

und C S ist die Shunt-Kapazität,<br />

die aufgrund der elektrischen<br />

Verbindungen zum Kristall<br />

gebildet wird.<br />

Quarzoszillatoren arbeiten, je<br />

nach Schaltungsart, auf der Serienresonanzfrequenz<br />

f s , gebildet<br />

durch die Serienresonanz von<br />

L s und C s , oder auf der Parallelresonanzfrequenz<br />

f p gebildet<br />

durch die Parallelresonanz von<br />

L s und die Reihenkombination<br />

von C s und C p .<br />

Bild 2 zeigt die Frequenzkurve<br />

der Reaktanz des Kristalls. Bei<br />

Frequenzen weit von f p erscheint<br />

der Kristall kapazitiv. Zwischen<br />

f s und f p erscheint er induktiv.<br />

Die Frequenz eines Quarzoszillators<br />

liegt üblicherweise zwischen<br />

f s und f p .<br />

Oszillator und Stabilität<br />

Wenn es um Oszillatoren geht,<br />

gibt es viele Faktoren, welche<br />

die Frequenzstabilität beeinflussen<br />

können, wie Alterung,<br />

Rauschen, Temperatur, Haltekreis,<br />

Haltbarkeit, Magnetfeld,<br />

Luftfeuchtigkeit, Versorgungsspannung<br />

und Schock. Einige<br />

dieser wichtigen Faktoren werden<br />

nachstehend erörtert:<br />

Instabilitäten aufgrund<br />

der Zeit<br />

Zeitliche Instabilitäten können<br />

in zwei Kategorien unterteilt<br />

werden: Altern und kurzfristige<br />

Instabilität. Altern ist eine systematische<br />

Frequenzveränderung,<br />

die über lange Zeiträume beobachtet<br />

wird infolge interner<br />

Änderungen im Oszillator. Diese<br />

Frequenzänderung beträgt zwar<br />

nur wenige ppm, kann jedoch<br />

sehr wichtig sein im Umgang<br />

mit Systemen mit präzisen Frequenzanforderungen,<br />

wie DTV-<br />

Boxen usw. Im Gegensatz dazu<br />

sind kurzfristige Instabilitäten<br />

zufälliger Natur.<br />

Es gibt mehrere Faktoren, die<br />

zum Altern beitragen können,<br />

wie Stoffübergang, Stress auf<br />

den Kristall, Wärmeausdehnung,<br />

Montagekraft, Verbindungselemente,<br />

Drive-Pegel des Kristalls<br />

und Gleichstrom (Vorspannen).<br />

Zum Kurzzeitrauschen: Der Ausgang<br />

eines idealen Oszillators<br />

liefert eine perfekte Sinuswelle.<br />

In einem nichtidealen System<br />

treten aufgrund von zufälligem<br />

Rauschen oder Flimmerrauschen<br />

jedoch Abweichungen in<br />

der Phase des Signals auf, die<br />

bewirken, dass sich die Frequenz<br />

ändert, um den 2 x 6,28 Phasenzustand<br />

aufrechtzuerhalten. Die<br />

Phasensteigung d f /d f ist direkt<br />

proportional zu Q und Q muss<br />

für maximale Frequenzstabilität<br />

hoch sein. Daher sollte Cm<br />

minimiert werden. Je steiler die<br />

Steigung der Reaktanz zwischen<br />

f s und f p ist, umso besser ist die<br />

Frequenzstabilität.<br />

Instabilitäten aufgrund<br />

der Temperatur<br />

Die Resonanzfrequenzen eines<br />

Kristalls werden für Raumtemperatur<br />

angegeben. Ihre Temperaturabhängigkeit<br />

ist relativ<br />

gering. Wenn sich allerdings<br />

die Temperatur extrem ändert,<br />

kann die Abweichung von der<br />

Nennfrequenz bis zu einige<br />

Zehntel ppm betragen. Dies ist<br />

akzeptabel für Anwendungen<br />

wie Computing. Wo Genauigkeit<br />

und Präzision, bei Anwendungen<br />

wie Navigation, Radar,<br />

Funkkommunikation, Satellitenkommunikation<br />

usw., eine große<br />

Rolle spielen, ist diese Variation<br />

eventuell nicht akzeptabel. Somit<br />

wird für solche Anwendungen<br />

ein zusätzliches Ausgleichselement<br />

im System erforderlich.<br />

Instabilitäten aufgrund<br />

der Abstimmbarkeit<br />

Das Abstimmen eines Oszillators<br />

über einen weiten Frequenzbereich<br />

kann zu Instabilitäten führen.<br />

Daher werden Filter verwendet,<br />

um unerwünschte Frequenzmodi<br />

zurückzuweisen. Dies<br />

macht es jedoch für abstimmbare<br />

Oszillatoren schwierig,<br />

eine höhere Frequenzstabilität<br />

zu erreichen, da die Lastreaktanz<br />

nun auch durch die Streukapazität<br />

und Induktivität der in den<br />

Filtern verwendeten Elemente<br />

beeinflusst wird.<br />

Der Q-Faktor<br />

Hier ist zwischen Leerlauf- und<br />

Betriebsgüte zu unterscheiden.<br />

Der Q-Faktor gibt grundsätzlich<br />

das Verhältnis der im Resonator<br />

gespeicherten Energie (in L<br />

und C) zum begleitenden Energieverlust<br />

(in R, dem Dämpfungswiderstand)<br />

an. Durch die<br />

Beschaltung tritt zum internen R<br />

ein externer R hinzu, daher ist<br />

die Betriebsgüte immer geringer<br />

als die Leerlaufgüte.<br />

Einige der Vorteile<br />

eines höheren<br />

Q-Faktors sind:<br />

Mit einem höheren Q ist das<br />

Phasenrauschen geringer, da<br />

das Phasenrauschen stark von<br />

der Güte des Kristalls abhängt.<br />

Eine engere Bandbreite ist ein<br />

weiterer Vorteil eines höheren<br />

Q-Faktors, denn dies führt zu<br />

einer besseren Frequenzstabilität.<br />

Q ist proportional zu der<br />

Zeit, während der die Anregung<br />

abklingt. Somit steigert<br />

ein höheres Q die Abklingzeit.<br />

Die Abklingzeit, zusammen mit<br />

der Schleifenverstärkung, hilft<br />

bei der Reduzierung der Oszillatorstartzeit.<br />

◄<br />

hf-praxis 4/<strong>2020</strong> 39


Quarze und Oszillatoren<br />

Ultra-Miniatur Fundamental-Mode Crystal<br />

Die MEV Elektronik Service<br />

GmbH präsentiert den<br />

ultra-kleinen 1,2 x 1 x 0,35<br />

mm Fundamental-Mode Crystal<br />

GSX-113 von Golledge<br />

Electronics, der ab sofort verfügbar<br />

ist. Der GSX-113 ist<br />

eine bedeutende Erweiterung<br />

der bestehenden Produktpalette<br />

von Fundamental Mode<br />

Crystals im 1,2 x 1 x 0,35 mm<br />

bzw. 1210-Formfaktor. Dieser<br />

ist für den Frequenzbereich<br />

von 32 bis 80 MHz verfügbar.<br />

Der GSX-113 ist nahezu ideal<br />

für Anwendungen im Bereich<br />

Wireless Communication und<br />

insbesondere für Geräte mit<br />

kleinster Baugröße geeignet.<br />

Die ESR-Eigenschaften des<br />

GSX-113 wurden auf einem<br />

außerordentlich guten Niveau<br />

gehalten, um die Anforderungen<br />

der Chipsatzindustrie zu<br />

erfüllen. Dieser hochmoderne<br />

Crystal zeichnet sich durch<br />

seine hervorragenden Stabilitätseigenschaften<br />

wie ±5 ppm<br />

Frequenztoleranz, ±10 ppm<br />

Temperaturstabilität über den<br />

kommerziellen Temperaturbereich<br />

und exzellente Alterung<br />

von maximal nur ±1 ppm über<br />

das erste Jahr aus. Der GSX-<br />

113 ist, wenn erforderlich, auch<br />

für den Betrieb im erweiterten<br />

Temperaturbereich von -40 bis<br />

+85 °C erhältlich.<br />

■ MEV Elektronik Service<br />

GmbH<br />

www.mev-elektronik.com<br />

SMD-VCXO im<br />

Frequenzbereich bis 160<br />

MHz mit sehr niedrigem<br />

Phasenrauschen<br />

KVGs neue V-91A000/V-91B000-Serien<br />

sind eine Reihe hochfrequenter VCXOs mit<br />

einem extrem niedrigen Phasenrauschen,<br />

nahe der Performance von OCXOs mit gleicher<br />

Frequenz. Während die V-91A000-Serie<br />

ein LV-HMCOS-Ausgangssignal bei 3,3 V<br />

zur Verfügung stellt, liefert die V-91B000-<br />

Serie ein Sinussignal mit einem Pegel größer<br />

als 10 dBm bei 5 V Versorgungsspannung.<br />

Die Gesamtstabilität inklusive der<br />

Abgleichtoleranz, der Frequenzstabilität<br />

über Temperatur sowie bei Spannungs- und<br />

Lastschwankungen und der Langzeitstabilität<br />

(Alterung) über 10 Jahren ist kleiner als<br />

±25 ppm für Frequenzen bis 125 MHz und<br />

kleiner als ±30 ppm für Frequenzen oberhalb<br />

von 125 MHz. Der Ziehbereich der<br />

Frequenz ist größer als ±30 ppm bzw ±35<br />

ppm, woraus sich ein Absolute Pulling Range<br />

(APR) von mindestens ±5 ppm ergibt. Dies<br />

gewährleistet, dass der VCXO unter allen<br />

Bedingungen während 10 Jahren Betrieb<br />

auf seine Nominalfrequenz gezogen werden<br />

kann. Durch den Einsatz von neu entwickelten<br />

hochfrequenten SMD-Quarzen<br />

kann eine sehr niedrige Vibrationsempfindlichkeit<br />

(G-Sensitivity) von 1,5 ppb/g garantiert<br />

werden. Dies ist vor allem bei mobilen<br />

Anwendungen sehr wichtig, kann aber auch<br />

bei stationären Anwendungen durch von<br />

außen einwirkende mechanische Schwingungen<br />

z. B. durch Lüfter, die Perfomance<br />

negativ beeinflußen.<br />

Verwendet man einen solchen Low-Phase<br />

Noise VCXO in einer PLL in Kombination<br />

mit einem Low-Noise Tight Stability<br />

10 MHz OCXO wie z.B. KVGs Low-Phase-<br />

Noise-OCXO-Serie O-30, bekommt man<br />

den Vorteil von beiden Oszillatoren: zum<br />

einen die gute Frequenzstabilität und das<br />

sehr gute trägernahe Phasenrauschen des<br />

10-MHz-OCXOs und für Offset-Frequenzen<br />

oberhalb von 1 kHz die geringe elektrische<br />

Leistung, das kleine Gehäuse und das exzellente<br />

Phasenrauschen des 100-MHz-VCXOs.<br />

Typische Anwendungen sind alle Applikationen,<br />

welche ein extrem niedriges Phasenrauschen<br />

bei hohen Frequenzen und<br />

eine geringe Vibrationsempfindlichkeit<br />

erfordern, wie z.B. Satellitenkommunikation<br />

und mobile Übertragungssysteme oder<br />

Test- und Messgeräte.<br />

■ KVG Quartz Crystal Technology GmbH<br />

info@kvg-gmbh.de, www.kvg-gmbh.de<br />

100-MHz-SMD-TCXO<br />

mit hoher Stabilität und<br />

niedrigem Phasenrauschen<br />

Um der Nachfrage nach immer höheren<br />

Frequenzen bei gleichzeitig verbessertem<br />

Phasenrauschen und sehr guter Temperaturstabilität<br />

gerecht zu werden, hat die KVG<br />

eine neue Produktreihe von TCXOs entwickelt:<br />

Der T-90000-RF-LF in der kleinen<br />

Bauform 9 x 14 mm kann mit Frequenzen<br />

im Bereich von 80 bis 125 MHz spezifiziert<br />

werden. Durch die Verwendung von neu<br />

entwickelten Hochfrequenzquarzen kann<br />

eine Temperaturstabilität der Frequenz von<br />

bis zu ±0,28 ppm im Temperaurbereich von<br />

-40 bis +85 °C realisiert werden. Ein weiterer<br />

Vorteil der verwendeten Quarze ist die<br />

sehr gute Langzeitstabilität, wodurch eine<br />

Gesamtstabilität von ±4,6 ppm über 10 Jahren<br />

garantiert werden kann.<br />

Durch die Kombination einer modernen<br />

Temperaturkompensation 5. Ordnung mit<br />

einer optimierten diskreten Oszillatorschal-<br />

40 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


Quarze und Oszillatoren<br />

tung erreicht der TCXO auch<br />

sehr gute Phasenrauschwerte:<br />

Bei 100 Hz Trägerabstand sind<br />

typisch -120 dBc/Hz möglich,<br />

während der Noisefloor bei -160<br />

dBc/Hz liegt.<br />

Um in verschiedensten Applikationen<br />

eingesetzt werden zu<br />

können, stehen als Ausgangssignal<br />

sowohl HCMOS als auch<br />

ein Sinussignal mit einer Amplitude<br />

von min. 10 dBm zur Verfügung.<br />

Als Versorgungsspannung<br />

sind 5 V als auch 3,3 V möglich.<br />

Typische Anwendungen sind alle<br />

Applikationen, welche eine gute<br />

Stabilität bei hohen Frequenzen<br />

und niedriger Leistungsaufnahme<br />

erfordern, so z.B. mobile<br />

Test- und Messgeräte, aber auch<br />

Anwendungen in der Medizintechnik,<br />

mobile Funk- und Übertragungstechnik<br />

sowie Satellitenkommunikation.<br />

■ KVG Quartz Crystal<br />

Technology GmbH<br />

info@kvg-gmbh.de<br />

www.kvg-gmbh.de<br />

Der Quarz im Oszillator:<br />

Bestimmung des Drive Levels<br />

Um sicherzustellen, dass der Quarzkristall in<br />

seiner Schaltungsumgebung nicht übersteuert<br />

wird, kann es erforderlich sein, seinen Drive<br />

Level zu messen.<br />

Doch wie misst man die Leistung, die auf den<br />

Quarz ausgeübt wird? Der zuverlässigste Weg,<br />

dies zu tun, besteht darin, die Quarzleistung (oft<br />

als Drive Level bezeichnet) mit einer Miniaturstromsonde<br />

zu messen. Eine typische Konfiguration<br />

einer Quarzoszillatorschaltung und<br />

die richtige Position für den Einsatz der Stromsonde<br />

zeigt die Grafik.<br />

Das Quarzleistungsniveau kann wie folgt<br />

bestimmt werden:<br />

• Berechnen Sie die Resonanzlast unter den<br />

ursprünglichen Schaltungsbedingungen unter<br />

Verwendung der Parameter des Quarzes in<br />

der Schaltung unter Verwendung der folgenden<br />

Formel:<br />

Einfügung der Miniaturstromsonde<br />

Miniaturoszillator<br />

mit bestmöglicher<br />

Performance<br />

Taitien Electronics bietet mit<br />

seiner FastXO-Serie hochfrequenter<br />

Quarzoszillatoren eine<br />

Lösung, die den Anforderungen<br />

ultraschneller Kommunikationsgeräte,<br />

hoher Datenübertragungsraten<br />

sowie der immer<br />

schnelleren Produktentwicklungen<br />

seitens der Gerätehersteller<br />

im Bereich 5G und IoT<br />

gerecht wird. Bedingt durch die<br />

• Der Quarzstrom I CSpp wird mit der Stromsonde<br />

gemessen. Beachten Sie, dass der Effektivstrom<br />

I CSRMS über den Spitze-Spitze-Strom<br />

I CSpp berechnet werden muss, um den richtigen<br />

Wert zu erhalten. Für den Drive Level gilt:<br />

immer stärker werdende Nachfrage<br />

nach Miniaturisierung hat<br />

Taitien nun mit dem 2 x 1,6 x<br />

0,7 mm kleinen Typ PZ-U den<br />

bislang kleinsten Oszillator seiner<br />

FastXO-Serie vorgestellt.<br />

Der ultrakleine PZ-U bietet einen<br />

Frequenzbereich von 1 bis 200<br />

MHz und erfüllt die Anforderungen<br />

verschiedenster digitaler<br />

Anwendungen auf dem<br />

Markt wie beispielsweise Wearables,<br />

Smartphones, Spielekonsolen,<br />

IoT-Anwendungen und<br />

mehr. Mit seinen überlegenen<br />

Produkteigenschaften ist der<br />

PZ-U oft die beste Lösung für<br />

anspruchsvolle Hochfrequenzanwendungen<br />

auf kleinstem Raum.<br />

Die Versorgungsspannung kann<br />

3,3, 2,5 oder 1,8 V betragen. Bei<br />

V DD = 1,8 V liegt z.B. ein Frequenzbereich<br />

von 1 bis 125 MHz<br />

vor. Die Frequenzstabilität kann<br />

mit ±15/20/25/50 ppm gewählt<br />

werden. Arbeitstemperaturbereiche<br />

von -40 bis +85 bzw. -40<br />

bis +105 °C sind möglich. Der<br />

Phasenjitter (RMS, 12 kHz bis<br />

20 MHz) wird mit 0,7 ps typ.<br />

angegeben.<br />

Muster sowie Serienmengen<br />

des PZ-U sind in verschiedenen<br />

Frequenzen innerhalb kürzester<br />

Zeit verfügbar, wodurch es dem<br />

Kunden ermöglicht wird, die<br />

Produktentwicklungsphase bis<br />

hin zur Massenproduktion drastisch<br />

zu verkürzen.<br />

■ WDI AG<br />

www.wdi.ag<br />

Autor:<br />

Christian Büchler<br />

Jauch Quartz GmbH<br />

hf-praxis 4/<strong>2020</strong> 41


Messtechnik<br />

eSIM auf dem Weg zum Mainstream<br />

Testen von Embedded-SIM-Karten<br />

Die RSP-Spezifikation unterscheidet<br />

zwei Arten von Geräten,<br />

die festlegen, wer die Kontrolle<br />

über die eSIM hat:<br />

• ein M2M-Gerät, bei dem der<br />

Service-Provider die Kontrolle<br />

über das Netzwerk hat<br />

• ein Consumer-Gerät, auf dem<br />

jeder Endbenutzer die SIM-<br />

Informationen wie den Mobilfunkvertrag<br />

proaktiv aktualisieren<br />

kann<br />

Anritsu Corporation<br />

www.anritsu.com<br />

In den letzten Jahren hat die<br />

Telekommunikationsbranche die<br />

Entstehung eines neuen SIM-<br />

Kartentyps, die Embedded-SIM-<br />

Karte oder eSIM, erlebt. Sie ist<br />

im Wesentlichen eine UICC-<br />

Karte (Universal Integrated<br />

Circuit Card), die auf die Leiterplatte<br />

gelötet wird und nicht<br />

entnommen werden kann.<br />

Die Verwendung von eSIMs<br />

wurde von zwei Arten von<br />

Anwendungen gesteuert, nämlich<br />

kleinere Geräte/Baugrößen<br />

und wasserdichte Wearables<br />

(z.B. Smartwatches), sowie der<br />

Forderung nach einem robusten<br />

Telekommunikationsmodul mit<br />

ständiger Anbindung in Fahrzeugen.<br />

Tablet- und Smartphone-<br />

Anbieter haben ebenfalls damit<br />

begonnen, diese Technik anzuwenden.<br />

Die Aufmachergrafik<br />

zkizziert die Entwicklung der<br />

SIM-Karte über die Jahre.<br />

Remote-Bereitstellung<br />

– Wer hat die<br />

Kontrolle?<br />

Um den Mobilfunkvertrag bzw.<br />

das Abo des Netzbetreibers zu<br />

ändern, wurde von der GSMA<br />

(GSM Association) ein Mechanismus<br />

namens RSP (Remote<br />

SIM Provisioning) definiert.<br />

Dieser ermöglicht das Bearbeiten<br />

von Profilen auf der nicht entnehmbaren<br />

Karte, um folgende<br />

Vorgänge auszuführen: Download,<br />

aktivieren, deaktivieren,<br />

bearbeiten etc.<br />

Bild 1 informiert etwas näher.<br />

Obwohl die eSIM die Hauptanwendung<br />

ist, kann RSP auch<br />

für herausnehmbare UICC-SIMs<br />

mit dem RSP-Applet verwendet<br />

werden. Die dargestellte M2M-<br />

Architektur wird vom Netzbetreiber<br />

gesteuert, d.h., er steuert<br />

das SIM-Profil auf der UICC und<br />

kann als einziger die in der Hardware<br />

befindlichen Informationen<br />

ändern. Dies bietet die höchste<br />

Sicherheit, da das Netzwerk vollständig<br />

vom Mobilfunkbetreiber<br />

(MNO, Mobile Network Operator)<br />

verwaltet wird, der dedizierte<br />

Dienste für eine bestimmte<br />

Hardware bereitstellen kann.<br />

Dies ist bei Autoherstellern der<br />

Fall, die Vereinbarungen mit<br />

MNOs treffen, um die optimale<br />

Servicequalität für ihre Cloud-<br />

Anbindung sicherzustellen. Von<br />

der breiten Öffentlichkeit kann<br />

diese Architektur jedoch als<br />

Bild 1: Gerätetyp für die Remote-SIM-Bereitstellung (vereinfacht)<br />

42 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


Messtechnik<br />

Bild 2: Beispiel eines lokalen Triggers zum Umschalten einer eUICC vom Live zum Testmodus<br />

Fortsetzung einer aggressiven<br />

Verkaufsstrategie der Netzbetreiber<br />

angesehen werden, da<br />

Verbraucher für deren Dienste<br />

im Wesentlichen an einen Betreiber<br />

gebunden sind.<br />

Die zweite Architektur ist das<br />

„Consumer-Gerät“. Dies erlaubt<br />

dem Benutzer, das Profil zu<br />

ändern, wenn er dies wünscht.<br />

Diese Architektur wird von<br />

Geräte- und Softwareherstellern<br />

bevorzugt, die unterschiedliche<br />

Netzpläne anbieten, da auch sie<br />

an den Einnahmen beteiligt werden<br />

können. Sobald der Nutzer<br />

seinen Plan ausgewählt hat, übernimmt<br />

der Mobilfunkbetreiber<br />

die Kontrolle über das Profil.<br />

eSIM-Zertifikate –<br />

entscheidend für die<br />

Sicherheit<br />

Die Möglichkeit, die Parameter<br />

einer SIM-Karte aus der Ferne zu<br />

ändern, führt natürlich zu Sicherheitsbedenken.<br />

Die RSP-M2M-<br />

Architektur wurde jedoch mit<br />

Blick auf die Sicherheit entwickelt.<br />

Sie stützt sich auf die von<br />

der GSMA ausgestellten Vertrauenszertifikate,<br />

um jeden Akteur<br />

in der Kette zu zertifizieren und<br />

damit sicherzustellen, dass keine<br />

Sicherheitsverletzung innerhalb<br />

des aktiven Ökosystems vorliegt.<br />

Der Gerätetest<br />

Es stellt sich die Frage: Wie definiere<br />

ich ein Testprofil und wie<br />

greife ich darauf zu? Da Sicherheit<br />

in der RSP-Architektur von<br />

wesentlicher Bedeutung ist, kann<br />

ein M2M-Gerät keine Verbindung<br />

herstellen, wenn es nicht<br />

über ein von der GSMA zertifiziertes,<br />

aktives Betreibernetz<br />

bereitgestellt wurde.<br />

Diese Architektur ist für Gerätetests<br />

eine Herausforderung, da<br />

sich die Branche auf virtuelle<br />

Dummy-Betreiber verlässt, um<br />

über den gesamten Lebenszyklus<br />

des Geräts hinweg eine Verbindung<br />

zu Testgeräten herzustellen<br />

– unter Verwendung der verschiedenen<br />

Testprofile:<br />

• während der Produktentwicklung,<br />

um den Chipsatz, die HF-<br />

Eigenschaften und Protokolle<br />

zu validieren<br />

• Auf der Konformitätsebene<br />

wird zur Zertifizierung von<br />

Bild 3: eUICC-Prüfstand zur Verifizierung der eUICC und des Prüflings (DUT)<br />

hf-praxis 4/<strong>2020</strong> 43


Messtechnik<br />

Bild 4: GUI zur Steuerung der eUICC: Aktualisieren, Laden, Aktivieren, Deaktivieren, Entfernen...<br />

Geräten nach Standard gearbeitet.<br />

• in der Fertigungslinie, um konstante<br />

Qualität zu garantieren<br />

• in Reparaturzentren<br />

Die Verwendung von Live-Zertifikaten<br />

verhindert leider die Verwendung<br />

von Labor-Netzwerksimulatoren.<br />

Eine Lösung, um<br />

sicherzustellen, dass ein Gerät<br />

während dieser Lebenszyklusphasen<br />

getestet werden kann,<br />

ist ein bereitgestelltes Testzertifikat<br />

und Testprofil auf der<br />

eUICC. Damit können Geräte<br />

direkt an Netzwerksimulatoren<br />

angeschlossen werden. Kürzlich<br />

hat eine Arbeitsgruppe der<br />

GSMA das Testprofil definiert,<br />

das in der Test- und Messtechnikbranche<br />

verwendet werden<br />

soll. Auch die Methodik für<br />

die Umstellung auf ein Testprofil<br />

bzw. das Freischalten eines<br />

Testzertifikats wird noch diskutiert.<br />

Eine typische Methode<br />

ist die Verwendung spezieller<br />

Fertigungsgemenge, in denen<br />

Testprofile bereitgestellt werden.<br />

Da dies keine ideale Lösung ist,<br />

wird von der Branche ein standardisierter<br />

Ansatz gefordert.<br />

Eine andere Lösung besteht<br />

darin, den Testmodus lokal über<br />

eine sichere Schnittstelle (AT-<br />

Befehle, SPI, SSH, Adb etc.)<br />

auszulösen.<br />

Bild 2 bringt das Beispiel eines<br />

lokalen Triggers zum Umschalten<br />

einer eUICC vom Live- zum<br />

Test-Modus.<br />

Anritsu/Comprion-<br />

Lösung für M2M- und<br />

Consumer-Geräte<br />

D e r N e t z w e r k s i m u l a t o r<br />

MD8475 von Anritsu und der<br />

eUICC Profile Manager von<br />

Comprion ermöglichen die<br />

funkbasierte (OTA, Over the<br />

Air) Aktualisierung von eUICCs<br />

und ihrer Profile mithilfe eines<br />

simulierten Netzwerks. Der<br />

eUICC Profile Manager simuliert<br />

dabei einen SM-SR und<br />

SM-DP Remote Management<br />

Server (Subscription Manager<br />

Secure Routing und Subscription<br />

Manager Data Preparation)<br />

und steuert den Netzwerksimulator<br />

direkt an.<br />

Bild 3 zeigt einen eUICC-<br />

Prüfstand zur Verifizierung der<br />

eUICC und des Prüflings (DUT).<br />

Verschiedene Netzwerke lassen<br />

sich direkt über die grafische<br />

Benutzeroberfläche konfigurieren.<br />

Man muss kein Experte für<br />

Mobilfunknetze sein, um eine<br />

Verbindung herzustellen. Die<br />

Testszenarien umfassen Profilverwaltungsvorgänge<br />

sowie<br />

Funktionen, die sich auf das<br />

Herunterladen eines neuen Profils<br />

auf die eUICC und die Überprüfung<br />

seines Inhalts beziehen.<br />

Dieser Laborprüfstand wird z.B.<br />

für Konformitätstests für automatische<br />

Notrufe (ERA-Glonass<br />

Gost Kapitel 9) eingesetzt.<br />

Bild 4 zeigt eine GUI zur Steuerung<br />

der eUICC zum Aktualisieren,<br />

Laden, Aktivieren, Deaktivieren,<br />

Entfernen usw.<br />

Der Signaltechnik-Tester<br />

MD8475 ist ein All-in-One-<br />

Basisstationssimulator, der<br />

2G/3G/LTE- und 5G-Anchor<br />

unterstützt, wie auch die Anbindung<br />

an die Cloud, VoLTE und<br />

die Anrufverarbeitung. Er eignet<br />

sich ideal für Validierungszwecke,<br />

wenn alle Ebenen der<br />

Rückverfolgung von der physikalischen<br />

bis zur IP-Schicht<br />

zur Verfügung stehen sollen.<br />

Ein Hauptvorteil von Testnetzen<br />

ist die Möglichkeit, jedes<br />

beliebige Ländernetz für den<br />

Roaming-Test zu konfigurieren.<br />

Dies verringert die Notwendigkeit,<br />

vor Ort zu sein, um den<br />

Wechsel zwischen Betreibern<br />

über die Landesgrenzen hinweg<br />

zu testen.<br />

Fazit<br />

Derzeit gibt es viele nicht standardisierte<br />

Ansätze, um Mobilfunkgeräte<br />

mit M2M-eUICCs<br />

über einen Netzwerksimulator<br />

zu testen. Diese variieren von<br />

eUICC-Anbieter zu Gerätehersteller.<br />

Sobald jedoch das Testprofil<br />

und das Testzertifikat auf<br />

einem Gerät bereitgestellt werden,<br />

kann die standardisierte<br />

Kommunikations-GSMA-RSP-<br />

Verbindung hergestellt werden.<br />

Die Anritsu/Comprion-Lösung<br />

ist das optimale Tool, um die<br />

RSP-Verbindung herzustellen<br />

und diesen Kommunikationskanal<br />

sowie Geräte für verschiedene<br />

Szenarien wie z.B.<br />

Roaming-Vereinbarungen zu<br />

testen. ◄<br />

44 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


Messtechnik<br />

Kompaktes WiFi-Oszilloskop für zuverlässige<br />

Fernmessungen<br />

Plug-In Electronic GmbH<br />

www.plug-in.de<br />

Plug-in Electronic stellt die neuen WiFiScopes aus<br />

dem Hause TiePie Engineering vor. Diese Oszilloskope<br />

sind äußerst robust und bieten höchste<br />

Flexibilität. Zudem verfügen sie über eine galvanische<br />

Isolierung, die genaueste Messergebnisse<br />

– auch über große Distanzen – gewährleistet.<br />

Diese kompakten Oszilloskope bieten hohe Flexibilität,<br />

denn sie können mittels Ethernet-Verbindung<br />

(LAN, WiFi oder WAN) oder über USB<br />

2.0/3.0 verwendet werden. Zudem verfügen die<br />

Geräte über eine integrierte Batterie, die komplett<br />

kabellose Messungen ermöglicht, wodurch<br />

eine kontinuierliche Datenerfassung gewährleistet<br />

ist. Aufgrund der Plug&Play-Funktionalität<br />

können die WiFiScopes direkt mit dem Computer<br />

verbunden werden und sind ohne spezielle Netzwerkkenntnisse<br />

anwendbar und damit äußerst<br />

benutzerfreundlich.<br />

Die WiFi-Oszilloskope sind galvanisch isoliert,<br />

wodurch die Bildung von Masseschleifen, die<br />

zu einer Verfälschung der Messergebnisse führen<br />

können, verhindert wird. Außerdem werden<br />

die Messgeschwindigkeit und die Messauflösung<br />

trotz der galvanischen Isolierung nicht beeinflusst.<br />

Damit bleiben die Messungen genau und<br />

zuverlässig – selbst bei Remote-Messungen über<br />

große Distanzen.<br />

Kombiniert mit der Multikanal-Oszilloskop-Software,<br />

kann das WiFiScope als hochauflösendes<br />

Oszilloskop, präzisen Spektrumanalysator, hoch<br />

performantes Multimeter, sehr schneller Datenlogger<br />

und als Protokollanalysator verwendet<br />

werden. Der Einsatz in verschiedensten Anwendungen<br />

ist somit problemlos möglich.<br />

Produkteigenschaften:<br />

• vollständig massefreie Messungen durch WiFi<br />

(galvanisch isoliert) und Batterieversorgung<br />

• mobile Messungen sind möglich, z.B. auf Transportsystemen<br />

und sich bewegenden Objekten<br />

• LAN- und WAN-Datenerfassung für Messungen<br />

über große Distanzen<br />

• kontinuierliche Datenerfassung in Echtzeit über<br />

WiFi und LAN/WAN<br />

• USB-Messungen für Standalone-Anwendungen<br />

und Hochgeschwindigkeits-Datenerfassung bis<br />

zu 200 MSa/s ◄<br />

Neuer Absorber für die Radar-Technologie<br />

Radar-Signale speziell auch<br />

bei kritischen Einfallswinkeln<br />

zuverlässig zu dämpfen,<br />

stellt in der Regel spezielle<br />

Anforderungen an den verwendeten<br />

Absorber. Telemeter<br />

Electronic bietet genau für<br />

diese Aufgabenstellung nun<br />

eine neuentwickelte Absorberlösung<br />

an. Diese deckt eine<br />

Vielzahl an typischen Radar-<br />

Frequenzen zwischen 75 und<br />

110 GHz breitbandig ab. Bei<br />

dem Absorbermodell MC1002<br />

handelt es sich um einen Folienabsorber,<br />

welcher durch<br />

eine spezielle Oberflächenprägung<br />

eine noppen- bzw.<br />

pyramidenähnliche Oberflächenstruktur<br />

besitzt. Aktuell<br />

ist dieses Material (Dicke ca.<br />

4 mm) als Zuschnitt in den<br />

Abmessungen von 170 x 170<br />

mm bei Telemeter Electronic<br />

erhältlich. Profitiert wird bei<br />

der jeweiligen Anwendung im<br />

Speziellen von der Dämpfung<br />

von ca. 20 dB z.B. im Automotive-Frequenzbereich<br />

75...80<br />

GHz und einer durchschnittlichen<br />

Dämpfung von mehr als<br />

15 dB, im weiteren Frequenzbereich<br />

bis 110 GHz. Zudem<br />

eignen die Absorber sich bei<br />

einer Verwendung auch bei<br />

höheren Frequenzen bis zu 500<br />

GHz sehr gut. Musterstücke<br />

für Vermessung und Qualifizierung<br />

sind kurzfristig erhältlich.<br />

Ergänzend zur Qualifizierung<br />

von Radar-Sensoren bietet<br />

Telemeter Electronic weitere<br />

professionelle Lösungen.<br />

■ Telemeter Electronic<br />

GmbH<br />

www.telemeter.info<br />

hf-praxis 4/<strong>2020</strong> 45


Messtechnik<br />

Neue 8-Kanal- 500MHz- Mixed Signal<br />

Oszilloskope<br />

PSE - Priggen Special<br />

Electronic<br />

priggen@priggen.com<br />

www.pico-technologydeutschland.de<br />

Pico Technology Ltd präsentiert<br />

die neuen Oszilloskope der Serie<br />

PicoScope 6000E mit 8 Kanälen<br />

und 500 MHz Bandbreite,<br />

16 digitalen Kanälen und einer<br />

Auflösung von 8 Bit oder 8, 10<br />

oder 12 Bits (FlexRes). Geliefert<br />

werden die Geräte mit der höchst<br />

komfortablen Anwendungssoftware<br />

PicoScope 6. Diese maximiert<br />

die Vorteile der neuesten<br />

PC-Performance- und Displayfunktionen<br />

und zeigt – unabhängig<br />

von Größe und Auflösung des<br />

Bildschirms – klare, gestochen<br />

scharfe Wellenformen an.<br />

PicoScope 6824E<br />

Das Spitzenmodell PicoScope<br />

6824E ist standardmäßig mit<br />

zwei 5GS/s-Analog/Digital-<br />

Wandlern und einem 4 Gigasample-Aufnahmespeicher<br />

ausgestattet.<br />

Eine Vielzahl integrierter<br />

Werkzeuge sorgt für<br />

die Fehlerbeseitigung in eingebetteten<br />

Systemen. Dazu gehört<br />

Deep Measure, ein Tool, das die<br />

Messergebnisse jedes einzelnen<br />

Systems in bis zu einer Million<br />

Zyklen erfasst.<br />

Die 8 + 16 Kanäle des Oszilloskops<br />

sind vor allem für Techniker<br />

interessant, die komplexe<br />

IoT- und eingebettete Systeme<br />

mit gemischten analogen und<br />

digitalen Elementen auf Fehler<br />

untersuchen, z. B. serielle und<br />

parallele Kommunikation mit<br />

Hochgeschwindigkeits- Niederspannungssignalisierung.<br />

FlexRes-Architektur<br />

Mit der FlexRes-Architektur<br />

können Anwender die Hardware<br />

so konfigurieren, dass<br />

die Abtastrate auf 5 GS/s bei<br />

8-Bit-Auflösung oder auf bis<br />

zu 12-Bit-Auflösung bei einer<br />

Abtastung von 1,25 GS/s optimiert<br />

wird. Für einige Anwendungen,<br />

wie die Erfassung und<br />

Dekodierung schneller Digitalsignale<br />

oder die Suche nach<br />

Verzerrungen in empfindlichen<br />

Analogsignalen, ermöglicht die<br />

flexible Auflösung, dass beide<br />

Messungen mit demselben Oszilloskop<br />

durchgeführt werden können.<br />

Der tiefe Aufnahmespeicher<br />

hat den Vorteil, lang andauernde<br />

Ereignisse unter Beibehaltung<br />

einer hohen Abtastrate zu erfassen.<br />

Dadurch kann das Oszilloskop<br />

seine Bandbreite optimal<br />

ausnutzen. Das PicoScope 6824E<br />

mit einem Standardspeicher von<br />

4 GS kann ein 200 Millisekunden-Signal<br />

bei einer Abtastrate<br />

von 5 GS/s erfassen. Das entspricht<br />

einer Auflösung von<br />

200 Pikosekunden (einem Verhältnis<br />

von 1:1.000.000.000).<br />

Tiefe Aufnahmen können mit<br />

dem mitgelieferten Wellenform-<br />

Puffernavigator untersucht und<br />

mit den Zoom-/Schwenk- Steuerungen<br />

um das maximal Millionenfache<br />

vergrößert werden.<br />

PicoScope 6000E<br />

Die Serie PicoScope 6000E nutzt<br />

die PicoScope 6 - PC-Software<br />

– eine bewährte und beliebte<br />

grafische Benutzeroberfläche<br />

mit mehr als 100.000 Anwendern<br />

weltweit. Anwender können<br />

die Zeit-, Frequenz- und<br />

Digitalbereiche für die Datenanzeige<br />

individuell festlegen.<br />

Neben Maskengrenzprüfungen<br />

und benutzerdefinierten Alarmen<br />

Technische Daten:<br />

• 8 Kanäle plus 16 digitale Hochleistungs- Kanäle (MSO)<br />

• Tiefer Speicher: bis 4 GS<br />

• Auflösung: 8 Bit oder FlexRes: 8 - 12 Bit<br />

• Bandbreite: 500 MHz zum ersten Mal in einem 8-Kanal-<br />

PicoScope<br />

• Neues optionales Zubenör: Branchenführendes Sondenhaltersystem<br />

• Aktualisierungsrate: 300.000 Wellenformen pro Sekunde<br />

• Kostenlose PicoScope 6 und PicoSDK- Software<br />

• Serielle Bus- Dekodierung (23 Protokolle) und Maskenlimitprüfung<br />

• Hochauflösende Zeitstempelung von Wellenformen<br />

• Über zehn Millionen DeepMeasure- Ergebnisse pro Erfassung<br />

• Erweiterte Trigger: Impulsbreite, kleiner Impuls, Fenster,<br />

Logik und Ausfall<br />

46 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


Messtechnik<br />

überzeugt die Software mit einer<br />

Speicher segmentierung von 1<br />

bis 10.000. PicoScope 6 wurde<br />

in 22 Sprachen übersetzt und<br />

kann überall auf der Welt eingesetzt<br />

werden.<br />

Protokolle<br />

Die mit Decodern für 21 serielle<br />

Protokolle und einer parallelen<br />

Bus-Decodierung für digitale<br />

Kanäle ausgestattete Software<br />

PicoScope 6 hält mit der Entwicklung<br />

serieller Kommunikationstechnologien<br />

locker Schritt.<br />

Zu den jüngsten Ergänzungen in<br />

der Liste der unterstützten Protokolle<br />

gehören BroadR-Reach<br />

(100BASE-T1) Automotive<br />

Ethernet, Manchester und DALI.<br />

Weitere Protokolle befinden sich<br />

in der Entwicklung und werden<br />

künftig als kostenlose Updates<br />

bereitgestellt.<br />

Mit einer harmonischen Verzerrung<br />

von mehr als -50 dB bei<br />

1 MHz in allen Modellen und<br />

über 60 dB SFDR (PicoScope<br />

6824E) liefert die Serie Pico-<br />

Scope 6000E die beste Performance<br />

ihrer Klasse. Die Rauschspezifikation<br />

der Basislinie ist im<br />

empfindlichsten Bereich niedriger<br />

als 150 μV eff.<br />

Integrierter<br />

Wellenform- und<br />

Funktionsgenerator<br />

Zwei weitere Vorteile der Pico-<br />

Scope 6000E sind der integrierte,<br />

anwenderdefinierte<br />

200-MS/s-Wellen formgenerator<br />

(AWG) und der 50-MHz-Funktionsgenerator.<br />

Letzterer ist<br />

mit integrierten Funktionen für<br />

Sinus-, Rechtecks-, Dreiecks-,<br />

Gleichspannungs-, ansteigende,<br />

fallende, Sinc-, Gaußsche und<br />

Halbsinus-Wellenformen ausgestattet.<br />

Flexible Halterung<br />

Ebenfalls neu ist das Pico<br />

Sonden halterungssystem. Mit<br />

seinen innovativen flexiblen<br />

„Schwanenhals-Halterungen“<br />

eignet es sich perfekt für den<br />

Einsatz mit den passiven<br />

2,5-mm-Tastköpfen von Pico mit<br />

Federspitzen für alle Oszilloskope<br />

der Serie PicoScope 6000.<br />

Montiert sind die Halterungen<br />

auf einer hochglanzpolierten<br />

Stahlgrundplatte, die mit magnetischen<br />

Leiterplatten- Montagesäulen<br />

mit Isolier-Unterlegscheiben<br />

zum Halten des Prüflings<br />

ausgestattet ist: Eine effiziente<br />

Lösung für das immer wiederkehrende<br />

Problem, die zu prüfende<br />

Leiterplatte festzuhalten<br />

und mehrere Sonden zuverlässig<br />

an einen Prüfling anzuschließen.<br />

Fazit<br />

Die Serie PicoScope 6000E ist<br />

im Markt für Oszilloskope im<br />

mittleren Preissegment ein echter<br />

Durchbruch. Sie bietet neue<br />

Funktionen, die Techniker zur<br />

Fehlerbeseitigung und Validierung<br />

ihrer elektronischen Designs<br />

der nächsten Generation<br />

benötigen.<br />

Zudem liefert sie ein besseres<br />

Preis-Leistungs-Verhältnis als<br />

herkömmliche Tisch-Oszilloskope<br />

und verfügt serienmäßig<br />

über zahlreiche Funktionen, die<br />

bei vergleichbaren Produkten<br />

nur als teure Upgrade-Optionen<br />

erhältlich sind. Zusammen mit<br />

dem neuen Sondenhalterungssystem<br />

und der bewährten Pico-<br />

Scope 6 Software ist diese Serie<br />

einfach unschlagbar. ◄<br />

Validierung von Timing-Lösungen verbessert<br />

Keysight Technologies und Silicon Labs<br />

arbeiten zusammen an der Optimierung<br />

von Timing-Lösungen, die bei der Entwicklung<br />

von System-Level-Designs für<br />

Anwendungen in den Bereichen drahtlose<br />

Kommunikation, digitale Hochgeschwindigkeitstechnik,<br />

medizinische Bildgebung<br />

und Automobiltechnik entscheidend sind.<br />

Das Timing spielt eine Schlüsselrolle für<br />

die reibungslose Übertragung von Daten<br />

in drahtlosen und drahtgebundenen Netzwerken<br />

und hängt von hochgenauen Uhren<br />

ab. Der einfache Zugang zu Tools für die<br />

Validierung von Zeitmessungslösungen<br />

beschleunigt die Entwicklung und Einführung<br />

neuer Technologien.<br />

Keysight und Silicon Labs wollen zusammen<br />

den Zugang zu Phasenrauschmessungen<br />

vereinfachen. Dazu nutzen sie das<br />

Echtzeitoszilloskop der Infiniium UXR-<br />

Serie von Keysight, eine neue Software<br />

zur Analyse des Phasenrauschens und die<br />

leistungsstarken Produkte von Silicon Labs.<br />

Dadurch können Hersteller von Oszillatoren,<br />

digitalen Hochgeschwindigkeitssystemen<br />

und den Frontend-Modulen von<br />

Leistungsverstärkern und weitere Anwender<br />

von Keysights UXR-Oszilloskopen die<br />

Leistung der Taktgeber und Oszillatoren,<br />

die ihren Designs zugrunde liegen, schnell<br />

und kostengünstig charakterisieren.<br />

„Die umfassende Erfahrung von Silicon<br />

Labs bei der Messung und Charakterisierung<br />

von Timing-Signalen mit geringem<br />

Jitter in Kombinationen mit den Hochleistungsoszilloskopen<br />

von Keysight vereinfacht<br />

die Bewertung unserer jitterarmen<br />

Uhren für unsere Kunden erheblich“,<br />

sagte James Wilson, General Manager<br />

für Timing-Produkte bei Silicon Labs.<br />

„Wir sind entschlossen, mit Partnern<br />

wie Keysight zusammenzuarbeiten, um<br />

die Entwicklung von Anwendungen zu<br />

beschleunigen, die Dinge, Informationen<br />

und Menschen miteinander verbinden.“<br />

Die neue Software zur Analyse des Phasenrauschens<br />

ist über die UXR-Oszilloskope<br />

von Keysight erhältlich, die eine hohe<br />

Signaltreue über einen großen Frequenzbereich<br />

bieten. Anwender der verbesserten<br />

Phasenrausch-Messfähigkeit können das<br />

Zeitphasenrauschen und die Jitter-Leistung<br />

des breiten Portfolios von Silicon<br />

Labs, das Oszillatoren, Taktgeneratoren,<br />

Taktsignalpuffer und IEEE 1588-Module<br />

umfasst, leicht bewerten.<br />

■ Keysight Technologies, Inc.<br />

www.keysight.com<br />

hf-praxis 4/<strong>2020</strong> 47


Messtechnik<br />

Verringerte Testkosten und stabilere Messungen mit neuen<br />

Vektor-Netzwerkanalysatoren<br />

Anritsu stellte den ShockLine<br />

USB-Vektor-Netzwerkanalysator<br />

(VNA) MS46131A vor,<br />

den branchenweit ersten modularen<br />

1-Port-VNA, der Messfrequenzen<br />

bis zu 43,5 GHz unterstützt.<br />

Mit den ebenfalls in Serie<br />

erhältlichen 8- und 20-GHz-<br />

Modellen sorgt der MS46131A<br />

für eine kosten- und betriebseffiziente<br />

Messung von Antennen<br />

und anderen 1-Port-5G-<br />

Geräten im Sub-6-GHz- sowie<br />

28- und 39-GHz-Millimeterwellen-Band<br />

(mmWave).<br />

Der MS46131A ist sehr leicht<br />

und kompakt und lässt sich<br />

direkt an das zu prüfende Gerät<br />

(DUT) anschließen, sodass keine<br />

Verbindungskabel erforderlich<br />

sind. Damit verringern sich die<br />

Testkosten und es ergeben sich<br />

stabilere Messungen.<br />

Der MS46131A ist ein modularer<br />

VNA, der für jede Sitzung portweise<br />

konfiguriert werden kann.<br />

Ein einziger PC kann bis zu<br />

zwei 1-Port-Geräte für bequeme<br />

Tests an zwei Standorten steuern.<br />

Die Einheiten lassen sich, je<br />

nach Anzahl der erforderlichen<br />

Port problemlos zwischen den<br />

Testaufbauten bewegen. Die Produktionsbetriebszeit<br />

wird ebenfalls<br />

verbessert, da 1-Port-VNAs<br />

bei Bedarf einfach ausgetauscht<br />

werden können, um die Teststationen<br />

betriebsbereit zu halten.<br />

Neben der USB-Verbindung zum<br />

externen Steuer-PC, auf dem die<br />

ShockLine-Software ausgeführt<br />

wird, benötigt der MS46131A<br />

auch eine 12-V-Stromversorgung.<br />

Ein Vorteil des externen<br />

PCs ist, dass sich die Sicherheit<br />

der Testdaten erhöht, da<br />

alle Messergebnisse auf dem PC<br />

und nicht auf dem VNA gespeichert<br />

werden. Aufgrund dieser<br />

Sicherheitsstufe eignet sich der<br />

MS46131A gut für vertrauliche<br />

Testumgebungen. Analyse und<br />

Dokumentation werden ebenfalls<br />

vereinfacht, da keine Daten aus<br />

dem internen Gerätespeicher<br />

übertragen werden müssen.<br />

VNA für 70 kHz bis 220<br />

GHz mit Single Sweep<br />

Anritsu stellte den Breitband-<br />

Vektor-Netzwerkanalyzer<br />

(VNA) VectorStar ME7838G<br />

vor, den branchenweit ersten<br />

VNA, mit dem sich Messungen<br />

von 70 kHz bis 220 GHz in<br />

einem Single Sweep durchführen<br />

lassen. Der neue Analyzer bietet<br />

eine beispiellose Frequenzabdeckung<br />

und ermöglicht Entwicklern,<br />

Komponenten und Systeme<br />

über einen viel breiteren Frequenzbereich<br />

präziser und effizienter<br />

zu charakterisieren, um<br />

genaue Modelle zu erstellen.<br />

Damit erhöhen sich die Chancen<br />

für bessere Simulationen und<br />

die Zahl der eventuell erforderlichen<br />

Designänderungen verringert<br />

sich.<br />

Der VectorStar VNA bietet die<br />

branchenweit größte Single-<br />

Sweep-Breitbandabdeckung<br />

für eine verbesserte Bauteilecharakterisierung,<br />

da er die<br />

NLTL (Non-Linear Transmission<br />

Line) Millimeterwellen-<br />

Module (mmWave) von Anritsu<br />

verwendet. Dadurch kann die<br />

220-GHz-Testspitze direkt mit<br />

dem mmWave-Modul verbunden<br />

werden, um präzise und<br />

stabile Messungen auf dem<br />

Wafer durchzuführen. Die Einschränkungen<br />

von Koax-Steckverbindern<br />

bei Sub-Terahertz-<br />

Frequenzen lassen sich somit<br />

vermeiden.<br />

D e r 2 2 0 - G H z - M E 7 8 3 8 G<br />

basiert auf der bewährten<br />

VectorStar-Breitband-Plattform<br />

von Anritsu, um in einem einzigen<br />

Sweep über herkömmliche<br />

Grenzen hinauszugehen,<br />

ohne den Waferprober von 110<br />

GHz auf höhere Hohlleiter-<br />

Frequenzbänder umbauen zu<br />

müssen. Aufgrund des Designs<br />

können Entwickler eine Vielzahl<br />

von Schaltkreisen auf demselben<br />

Wafer messen, ohne von<br />

einem Koax-Mikrowellen-VNA<br />

zu einem Koax-mmWave-VNA<br />

oder einem Hohlleiter-mmWave-<br />

VNA wechseln zu müssen. Das<br />

System reduziert die Messdauer<br />

des gesamten Wafers; verbessert<br />

die Messgenauigkeit von Breitbandkomponenten,<br />

indem sich<br />

eine Verkettung von Hohlleiterbändern<br />

erübrigt – und sorgt für<br />

kosteneffiziente Waferprober, da<br />

sich die Anzahl der VNA-Rekonfigurationen<br />

verringert.<br />

Der ME7838G erfüllt die Anforderungen<br />

des Marktes, wenn On-<br />

Wafer-Messungen durchzuführen<br />

sind, die sich bis in die oberen<br />

mmWave-Frequenzbereiche<br />

erstrecken, um eine genauere<br />

Charakterisierung zu ermöglichen.<br />

Das auf der VectorStar-<br />

Technik basierende Breitbandsystem<br />

gibt Entwicklern das<br />

Vertrauen in die von ihnen entworfenen<br />

Systeme, indem es sie<br />

von nahezu Gleichstrom (DC)<br />

bis weit über die Betriebsfrequenz<br />

hinaus charakterisiert, um<br />

eine genauere Modellierung zu<br />

ermöglichen.<br />

■ Anritsu Corporation<br />

www.anritsu.com<br />

48 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


Messtechnik<br />

Vektorielle Netzwerkanalysatoren mit vielen Funktionen<br />

x86-Board-Computer läuft, der<br />

über eine USB-Schnittstelle mit<br />

der Messhardware verbunden ist.<br />

Die S2/S4-Software kann auf<br />

mehreren Computern installiert<br />

werden, die das Messmodul des<br />

Analysators gemeinsam nutzen.<br />

Je nach Modell handelt es sich<br />

um kompakte Module in Halboder<br />

Vollrack-Bauform, die für<br />

den Einsatz im Labor und in<br />

der Produktionsprüfung konzipiert<br />

sind.<br />

terungslösung, die erstmals mit<br />

einem 9- oder einem 20-GHz-<br />

VNA verankert werden kann.<br />

Der hohe Dynamikbereich und<br />

die Richtwirkung von CobaltFx<br />

ermöglichen hochgenaue und<br />

stabile Millimeterwellen-S-<br />

Parameter-Messungen in den<br />

folgenden Frequenzbändern:<br />

18...54 GHz (coaxial), 50...75<br />

GHz (waveguide), 60...90 GHz<br />

(waveguide), 75...110 GHz<br />

(waveguide).<br />

Neu im Sortiment der Meilhaus<br />

Electronic GmbH sind vektorielle<br />

Netzwerkanalysatoren des<br />

US-amerikanischen Herstellers<br />

Copper Mountain Technologies.<br />

Mit den Geräten der<br />

Cobalt-Serie präsentiert CMT<br />

Netzwerkanalysatoren, die mit<br />

folgenden Funktionen ausgestattet<br />

sind: Lineare/logarithmische<br />

Sweeps, Power-Sweeps,<br />

Zeitbereichs- und Gating-Konvertierung,<br />

Frequenzversatzmodus,<br />

Fixture-Simulation (embedding/de-embedding),<br />

16 unabhängige<br />

Kanäle, Marker mit<br />

Markersuchwerkzeugen und<br />

Marker-Mathematik, verschiedene<br />

Konvertierungsalgorithmen<br />

und Grenzwerttests für Bestanden/Nicht-Bestanden-Kriterien<br />

und mehr.<br />

Bei den Geräten der Cobalt-Serie<br />

handelt es sich um 2- und 4-Port-<br />

Netzwerkanalysatoren mit einem<br />

Frequenzbereich von 100 kHz<br />

bis 9 oder 20 GHz. Ausgestattet<br />

sind die Geräte mit einem HF-<br />

Messmodul/Hardware und der<br />

Aplikations-Software (je nach<br />

Variante optionales Zubehör)<br />

S2 (2-Port) oder S4 (4-Port), die<br />

unter Windows oder Linux auf<br />

einem PC, Laptop, Tablet oder<br />

Die VNAs können über ein<br />

Manufacturing Test Plugin in ein<br />

Produktionstestsystem integriert<br />

werden. Die Option einer Zusatzplatine<br />

ist bei allen Cobalt VNA<br />

zum Zeitpunkt der Bestellung<br />

(werkseitig installiert) oder als<br />

Zusatz zu einem späteren Zeitpunkt<br />

erhältlich. Die Modelle<br />

C2409, C2220 und C2420 erlauben<br />

direkten Zugriff auf den<br />

Empfänger für spezielle Anwendungen<br />

mit externem Richtkoppler,<br />

einschließlich Load-Pullund<br />

Hochleistungs-Messungen.<br />

Die Modelle C4209, C4409,<br />

C4220 und C4420 sind kompatibel<br />

zu den Frequenz-Extendern<br />

der CobaltFx Serie. Das<br />

CobaltFx-Frequency-Extension-<br />

System ist eine neuartige Millimeterwellen-Frequenzerwei-<br />

Alle VNAs der Cobalt-Serie<br />

zeichnen sich durch ihr Ultra-<br />

Breitband-Richtkoppler-Design<br />

aus. Dank neuer Präzisionsfertigungsmethoden<br />

sind diese Richtkoppler<br />

sowohl in der Temperatur<br />

als auch über sehr lange<br />

Zeiträume außerordentlich stabil.<br />

Außerdem sorgt der hybride<br />

Dual-Core-DSP + FPGA-Signalverarbeitungs-Engine<br />

in Kombination<br />

mit neuen Frequenzsynthesizer-Technologien<br />

für<br />

beschleunigte Messgeschwindigkeiten,<br />

wodurch die Cobalt-<br />

Geräte zu den fortschrittlichsten<br />

Instrumenten der Branche<br />

gezählt werden können.<br />

■ Meilhaus Electronic GmbH<br />

www.meilhaus.com<br />

Funktionsgeneratoren mit großem Speicher, Signal-Fidelity-Qualität und kleinem Jitter<br />

Als Erweiterung ihrer arbiträren<br />

Funktionsgeneratoren<br />

stellte die Rigol Technologies<br />

EU GmbH mit der Lowcost-Serie<br />

DG2000 eine neue<br />

Gerätefamilie mit einigen<br />

besonderen Eigenschaften und<br />

Funktionen vor. Diese sind<br />

sehr leicht zu bedienen und<br />

als multifunktionale Generatoren<br />

ausgelegt. Sie kombinieren<br />

die Anwendungsfelder<br />

Funktionsgenerator, arbiträrer<br />

Signalgenerator, Pulsgenerator,<br />

Harmonic-Generator und Analog/Digital-Modulation<br />

sowie<br />

eine Frequenz-/Zählerfunktion.<br />

Neben der bisher genutzten<br />

Direct-Digital-Synthesizer-<br />

Technologie, die sehr stabile,<br />

präzise, und minimal verzerrte<br />

Signale liefert, wird durch<br />

die neue, innovative Signal-<br />

Fidelity-Technologie (SiFi)<br />

der Signal-Jitter auf 200 ps<br />

reduziert. Die DG2000-Serie<br />

bietet 50 bis 100 MHz Bandbreite<br />

für Sinus- und Rechtecksignale<br />

und standardmäßig<br />

einen arbiträren Kurvenformspeicher<br />

von 16 Mpts.<br />

Zwei voll funktionsfähige und<br />

unabhängig operierende Analogkanäle<br />

weisen ±1 ppm Frequenzstabilität<br />

und -105 dBc/<br />

Hz Phasenrauschen auf. Ein<br />

arbiträrer Waveform-Editor,<br />

ein Harmonic-Generator 8.<br />

Grades sowie ein Frequenzzähler<br />

(7 Digits/s) mit 240 MHz<br />

Bandbreite sind integriert.<br />

Über das 4,3 Zoll große TFT-<br />

Touch-Farbdisplay sind bis zu<br />

160 integrierte Kurvenformen<br />

mit 16 Bit vertikaler Auflösung<br />

abrufbar. Neben den Modulationsarten<br />

AM, FM, PM, ASK,<br />

FSK, PSK und PWM verfügt<br />

die neue Gerätefamilie über<br />

die Standardschnittstellen USB<br />

Host&Device und als Option<br />

USB-LAN-Adapter.<br />

■ Rigol Technologies Europe<br />

GmbH<br />

info-europe@rigol.com<br />

www.rigol.eu


Messtechnik<br />

Zuwachs für Oszilloskop-Familie<br />

und Erstellung eines solchen<br />

Plots relativ aufwendig ist,<br />

erfreuen sich integrierte Bode-<br />

Plot-Funktionen zunehmender<br />

Beliebtheit. Um nun Daten als<br />

Bode-Plot darzustellen, tasten<br />

die Oszilloskope der SDS2000X-<br />

Plus-Serie – unter Zuhilfenahme<br />

des integrierten Wellenformgenerators<br />

oder eines eigenständiges<br />

Siglent-SDG-Geräts – die<br />

Amplituden- und Phasenantwort<br />

bezüglich der Frequenz passiver<br />

oder aktiver Schaltkreise ab.<br />

Meilhaus Electronic GmbH<br />

www.meilhaus.com<br />

Siglent hat seine 2000er-Oszilloskop-Familie<br />

erweitert. Die<br />

neue Serie heißt SDS2000X Plus<br />

und besteht aus vier Modellen:<br />

einem 2-Kanal Modell mit 100<br />

MHz Bandbreite, das per Software<br />

auf 350MHz erweitert<br />

werden kann, und drei 4-Kanal-<br />

Modellen mit 100/200/350 MHz<br />

Bandbreite. Das 4-Kanal-Modell<br />

mit 350 MHz lässt sich auf<br />

500 MHz aufrüsten, wobei die<br />

maximale Bandbreite auf zwei<br />

unabhängigen Kanälen verfügbar<br />

ist. Standardmäßig in den<br />

X-Plus-Oszilloskopen enthalten<br />

sind folgende Funktionen:<br />

Zonentrigger, Counter, Totalizer,<br />

Maskentest, Historie mit<br />

Suchfunktion, FFT-Analyse mit<br />

bis zu 2 Mio., serielle Bustriggerung<br />

und –Dekodierung für<br />

I2C, UART, SPI, LIN, CAN.<br />

Weitere optionale Funktionen<br />

beinhalten I 2 S-, CAN-FD-, Flex-<br />

Ray- und MIL-Decodierung und<br />

16 digitale Kanäle. In Bezug auf<br />

Bedienbarkeit verhalten sich<br />

die SDS2000X-Plus-Oszilloskope<br />

wie die leistungsstärkeren<br />

Geräte der SDS5000X-Serie und<br />

sind mit einer übersichtlichen<br />

Menüstruktur, einem 10-Zoll-<br />

Touchscreen sowie einer externen<br />

Maus- und Tastatursteuerung<br />

ausgestattet.<br />

Mit der SDS2000X-Plus-Serie<br />

stellt Siglent die dritte Generation<br />

seiner beliebten 2000er-<br />

Oszilloskop-Familie vor. Hervorragende<br />

Bedienbarkeit,<br />

optionale Leistungsanalyse und<br />

Bode-Plot sind die wichtigsten<br />

Merkmale, die nicht zuletzt aufgrund<br />

von Kunden-Feedback<br />

in die Oszilloskope der neuen<br />

Serie integriert wurden. So verfügen<br />

die Geräte über eine 10<br />

Zoll große, multitouch-fähige<br />

Bedienoberfläche und sind mit<br />

einem integrierten Webserver<br />

sowie einer externen Maus- und<br />

Tastatursteuerung ausgestattet.<br />

Die standardmäßig integrierte<br />

Bode-Plot-Funktion bietet die<br />

Möglichkeit einer schnellen<br />

und einfachen Darstellung von<br />

Bode-Diagrammen. Bode-Diagramme<br />

werden unter anderem<br />

in der Elektrotechnik, Regelungstechnik<br />

und Mechatronik<br />

verwendet und beschreiben das<br />

Übertragungsverhalten eines<br />

dynamischen Systems (Frequenzantwort,<br />

Frequenzgang).<br />

Da die manuelle Berechnung<br />

Alle Geräte der SDS2000X-Plus-<br />

Serie sind mit der hausintern<br />

entwickelten SPO-Technologie<br />

mit einer maximalen Wellenform-Erfassungsrate<br />

von bis zu<br />

120.000 Wfm/s (Normalmodus,<br />

bis zu 500.000 Wfm/s im<br />

Sequenzmodus), einer Intensitäts-Grading-Anzeigefunktion<br />

mit 256 Stufen sowie einem<br />

Farbtemperatur-Anzeigemodus<br />

ausgestattet. Die Geräte verwenden<br />

außerdem ein innovatives<br />

digitales Triggersystem<br />

mit hoher Empfindlichkeit<br />

und geringem Jitter. Das Triggersystem<br />

unterstützt mehrere<br />

leistungsstarke Triggermodi,<br />

einschließlich der seriellen<br />

Bus-Triggerung. Mit den Funktionen<br />

Verlaufswellenform-Aufzeichnung,<br />

Sequenzerfassung,<br />

Suchen und Navigieren lassen<br />

sich erweiterte Wellenformaufzeichnungen<br />

erfassen, speichern<br />

und analysieren. Neben einer<br />

umfassenden Auswahl an Messund<br />

Rechenfunktionen bieten die<br />

Oszilloskope der SDS2000X-<br />

Plus-Serie Optionen für einen<br />

50-MHz-Wellenformgenerator<br />

sowie serielle Decodierung,<br />

Maskentest und die oben<br />

genannten Funktionen „Bode-<br />

Plot“ und „Leistungsanalyse“.<br />

Mit der optionalen Leistungsanalyse-Option<br />

werden die Funktionen<br />

der 2000X-Oszilloskope<br />

zusätzlich erweitert, und zwar<br />

um die volle Palette von Leistungsmessungen<br />

und -analysen.<br />

Ein 10-Bit-Erfassungsmodus<br />

ermöglicht die Ausführung<br />

von Anwendungen, die eine<br />

Auflösung von mehr als 8 Bit<br />

erfordern. ◄<br />

50 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


Messtechnik<br />

Vollständige Design- und Test-Lösung für DDR5-Speicher<br />

Keysight Technologies stellte<br />

die weltweit erste Design- und<br />

Test-Workflow-Lösung vor, die<br />

die Produktentwicklungszeit für<br />

DDR5-DRAM-Systeme (Double-Data-Rate<br />

Dynamic Random-Access<br />

Memory) reduziert.<br />

Mit zunehmendem Durchsatz<br />

im Rechenzentrum steigen die<br />

Leistungserwartungen an Server<br />

und Hochleistungsrechner<br />

und damit auch der Bedarf nach<br />

der nächsten Generation von<br />

hochdichtem, ultraschnellem<br />

Speicher bzw. DDR5-DRAM.<br />

Der Betrieb mit der doppelten<br />

Datenrate im Vergleich zu DDR4<br />

führt zu schrumpfenden Spielräumen<br />

bei der Entwicklung und<br />

für einen Hardware-Entwickler<br />

wird es schwierig, die Leiterplatte<br />

(PCB) zu optimieren, um<br />

die Auswirkungen von Jitter,<br />

Reflexionen und Übersprechen<br />

zu minimieren. Stark verzerrte<br />

Signale können mit DFE (Decision<br />

Feedback Equalization),<br />

einem neuen Zusatz für DDR5-<br />

DRAM, wiederhergestellt werden,<br />

was die traditionellen<br />

Mess- und Simulationsansätze<br />

früherer DDR-Generationen<br />

beeinträchtigt.<br />

Die umfassende Design- und<br />

Test-Workflow-Lösung von<br />

Keysight ermöglicht es Hardware-Ingenieuren,<br />

ihr Zeitfenster<br />

für die Markteinführung einzuhalten<br />

und ein leistungsstarkes,<br />

zuverlässiges Endprodukt zu liefern.<br />

Dazu tragen die folgenden<br />

Hauptmerkmale bei:<br />

• neue Verfahren für den Sendertest<br />

messen das Signal-<br />

Augendiagramm nach der<br />

Entzerrung<br />

• neue Loopback-Empfängertests<br />

mit Bitfehlerrate<br />

(BER) zur Überprüfung der<br />

Geräte- und Systemzuverlässigkeit<br />

• Logikanalyse zur Fehlersuche<br />

bei komplexen DDR5-Traffic-<br />

Transaktionen, um die Quelle<br />

der Systeminstabilität zu identifizieren<br />

Vervollständigt wird die Lösung<br />

durch PathWave ADS Memory<br />

Designer für DDR5, eine Simulationsumgebung,<br />

die sich den<br />

aktuellen Herausforderungen der<br />

Entwickler stellt und folgende<br />

Hauptmerkmale aufweist:<br />

• Vorhersage der Leistung, Optimierung<br />

eines Designs und<br />

Durchführung virtueller Sender-Compliance-Tests,<br />

bevor<br />

der erste Hardware-Prototyp<br />

realisiert wird<br />

• verringerte Einrichtungszeit<br />

der Simulation von Stunden<br />

auf Minuten durch neue<br />

Funktionen wie DDR-Komponenten,<br />

intelligente Drähte<br />

und eine intelligente Speichersonde<br />

• erhöhte Simulationsgenauigkeit<br />

für DDR5 durch Darstellung<br />

der Empfängerentzerrung<br />

mit den Modellen des IBIS-<br />

AMI (Algorithmic Modeling<br />

Interface), die speziell für die<br />

Anforderungen von DDR verbessert<br />

wurden.<br />

„DDR5 ist in Sichtweite, und<br />

um sich einen Wettbewerbsvorteil<br />

zu sichern, entwerfen<br />

Unternehmen ihre Produkte der<br />

nächsten Generation so, dass sie<br />

die Vorteile dieser Technologie<br />

voll ausschöpfen können. Entwicklung<br />

für DDR5 bedeutet<br />

jedoch nicht, Schritt für Schritt<br />

zu wiederholen, was bei früheren<br />

Generationen üblich war. Die<br />

Messungen, die zur Validierung<br />

von Speichersystemen benötigt<br />

werden, und die Simulationstechnologie,<br />

die zur Vorhersage<br />

der Leistung von Speichersystemen<br />

benötigt wird, entwickeln<br />

sich weiter“, erklärte Todd Cutler,<br />

Vice-President und General<br />

Manager für Design- und Testsoftware<br />

bei Keysight.<br />

Die Design- und Test-Workflow-<br />

Lösung von Keysight besteht aus<br />

dem folgenden Produktportfolio:<br />

• Modellierung und Simulation<br />

(W2225BP)<br />

• Tastköpfe und Interposer<br />

• Sendertest mit Oszilloskopen<br />

und Compliance-Software<br />

(Infiniium UXR, N6475A)<br />

• Empfänger-Testvorrichtungen<br />

• Empfängertestlösung für<br />

Loopback-Bitfehlerratentests<br />

(M8020A, M80885RCA)<br />

• Logikanalyse (U4164A,<br />

B4661A)<br />

• Stromschienen-Tastköpfe<br />

(N7024A)<br />

■ Keysight Technologies, Inc.<br />

www.keysight.com<br />

Berührungslos Ströme messen und darstellen<br />

Der I-Prober 520 von TTI, der<br />

von Telemeter Electronic vertrieben<br />

wird, ist ein Stromtastkopf<br />

für Oszilloskope. Er ist in<br />

der Lage, Ströme berührungslos<br />

zu messen und anzuzeigen.<br />

Um den Strom einer Leiterbahn<br />

darzustellen, muss man nur die<br />

Prüfspitze auf die Leiterbahn<br />

aufsetzen. Ströme werden mit<br />

einer Bandbreite von bis zu<br />

5 MHz erfasst. Der Messbereich<br />

erstreckt sich von 10 mA<br />

bis hin zu 20 A.Die Prüfspitze<br />

des Tastkopfes entspricht der<br />

Sicherheitsklasse 300 V Cat<br />

II (600 V Cat I) und durch<br />

seinen BNC-Anschluss ist der<br />

I-Prober für jedes Oszilloskop<br />

verwendbar. Eigenschaften<br />

des I-Probers sind galvanisch<br />

getrenntes Messen, geringste<br />

Beeinflussung des Stromkreises,<br />

Messen auf Leiterbahnen<br />

und keine Unterbrechung<br />

des Stromkreises.<br />

■ Telemeter Electronic<br />

GmbH<br />

info@telemeter.de<br />

www.telemeter.info<br />

hf-praxis 4/<strong>2020</strong> 51


Messtechnik<br />

Automatisiertes EMV-Testsystem für beide<br />

5G-Frequenzbereiche<br />

Rohde & Schwarz präsentierte<br />

die erste verfügbare Komplettlösung<br />

zur Messung der Störabstrahlung<br />

von 5G-Komponenten<br />

in beiden Frequenzbereichen<br />

FR1 und FR2. Für diese Lösung<br />

ist die EMV-Testsoftware R&S<br />

ElektraA um Mess- und Kalibrierroutinen<br />

für 5G ergänzt<br />

worden.<br />

Das Testsystem R&S TS8996<br />

RSE deckt bei den Radiated-<br />

Spurious-Emissions-Messungen<br />

(RSE) beide 5G-Frequenzbereiche<br />

FR1 und FR2 voll ab. Das<br />

automatische Testsystem misst<br />

Störungen von 5G-Komponenten<br />

und -Geräten während der<br />

Entwicklung sowie bei Abnahmetests<br />

und führt zusätzlich zu<br />

den RSE-Messungen auch die<br />

erforderlichen EMI-Tests durch.<br />

Für die Messungen nutzt es die<br />

besonders anwenderfreundliche<br />

EMV-Testsoftware R&S ELEK-<br />

TRA, die nun um Mess- und<br />

Kalibierroutinen für 5G ergänzt<br />

wurde.<br />

Im System enthalten ist ein R&S<br />

CMX500 5G Radio Communication<br />

Tester zur Signalerzeugung<br />

sowie der High-end-Messempfänger<br />

R&S ESW44, der ausgezeichnete<br />

HF-Eigenschaften und<br />

eine hohe Messgeschwindigkeit<br />

in Messbereichen bis 44 GHz<br />

bietet. Das Testsystem weist bis<br />

200 GHz eine sehr hohe Empfindlichkeit<br />

von besser -40 dBm/<br />

MHz auf. Diese erfüllt nicht nur<br />

die bestehenden Grenzwerte<br />

der FCC (USA) und der ERC<br />

Recommendation (Europa). Sie<br />

ermöglicht auch die Verwendung<br />

von Early-Pass-Fail-Criteria<br />

sowie Messungen mit großen<br />

Bandbreiten, um die Messzeit<br />

zu verkürzen. Das erreicht keine<br />

Lösung mit Standardkomponenten.<br />

Für Anwender, die bereits<br />

ein RSE-Testsystem von Rohde<br />

& Schwarz im Einsatz haben, ist<br />

ein Upgrade für 5G verfügbar.<br />

Ansteuerung von<br />

Testsystemen<br />

Die EMV-Software R&S Elektra<br />

ist nicht nur nahezu ideal für<br />

die 5G-Testlösung, sondern kann<br />

generell für effiziente automatisierte<br />

Testsysteme mit moderner<br />

Nutzerführung eingesetzt werden.<br />

Mit der Software sind entwicklungsbegleitende<br />

interaktive<br />

Messungen genauso möglich wie<br />

automatisierte Pre-Complianceund<br />

Zertifizierungsprüfungen der<br />

Störaussendungen (EMI), und<br />

das mit festlegbarem Automatisierungsgrad.<br />

Sie eignet sich<br />

für EMV-Zertifizierungen nach<br />

den gängigen kommerziellen<br />

und militärischen Standards<br />

sowie nach den EMV-Standards<br />

der Automobilindustrie.<br />

Auch Testsysteme für geleitete<br />

und gestrahlte Störfestigkeit<br />

(EMS) können damit angesteuert<br />

werden. Die Software<br />

erstellt dazu automatisch die<br />

Testpläne für die verschiedenen<br />

Tests, führt die Kalibrierung und<br />

deren Auswertung durch. Dann<br />

erzeugt der Generator jeweils<br />

das pegelrichtige Signal gemäß<br />

IEC 61000-4-3/-4-6. R&S Elektra<br />

unterstützt alle aktuellen<br />

EMV-Messempfänger und relevanten<br />

Spektrumanalysatoren<br />

des Unternehmens.<br />

■ Rohde & Schwarz<br />

GmbH & Co. KG<br />

www.rohde-schwarz.com<br />

Netzteilserie mit vier „echten“ Ausgängen<br />

A zur Verfügung. Jeder der vier Ausgänge<br />

ist frei einstellbar, genau nach den Vorgaben<br />

des Anwenders. Die Gesamtleistung<br />

der Geräte beträgt 420 W.<br />

Die P-Variante (MX100QP) verfügt<br />

zusätzlich über eine Vielzahl an Schnittstellen<br />

(RS232, USB, LAN/LXI, GPIB<br />

bzw. IEEE488) und ist damit bestens für<br />

automatische Testsysteme geeignet. Das<br />

brillante LC-Display und die eingängige<br />

Benutzerführung machen den Umgang<br />

extrem einfach.<br />

Die brandneuen Labornetzteile der<br />

MXQ(P)-Serie vom Aim-TTI besitzen<br />

vier Ausgänge. Diese lassen sich komplett<br />

unabhängig voneinander einstellen und<br />

betreiben. Für die Messaufgaben stehen je<br />

4 x 35 V und 4 x 3 A, maximal 70 V und 6<br />

Besondere Eigenschaften der MXQ(P)-<br />

Serie sind die doppelte Leistung von einem<br />

einzigen Ausgang (Shared-Power-Modus),<br />

ein geringes Ausgangsrauschen und Welligkeit<br />

durch die lineare Endregelung. Die<br />

Geräte dieser Serie verfügen über eine<br />

hohe Einstellauflösung von bis zu 1 mV<br />

und 0,1 mA, haben 50 Einstellspeicher pro<br />

Ausgang und 50 verknüpfte Speicher. Sie<br />

bieten eine individuelle oder kombinierte<br />

Ein-/Aussteuerung mit programmierbarer<br />

Verzögerungssequenzierung.<br />

■ Telemeter Electronic GmbH<br />

info@telemeter.de<br />

www.telemeter.info<br />

52 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


Messtechnik<br />

Kompaktes Testsystem für leitungsgeführte Störgrößen<br />

Der CDG 7000 ist ein Prüfgenerator<br />

für alle Normen zur Störfestigkeit<br />

gegen leitungsgeführte<br />

Störgrößen, die durch hochfrequente<br />

Felder induziert werden<br />

– einschließlich BCI-Prüfungen<br />

bis Level 4 (ISO 11452-4). Der<br />

CDG 7000 ist eines der sehr<br />

wenigen kombinierten IEC-<br />

61000-4-6-Prüfsysteme, das<br />

sowohl einen RF-Signalgenerator,<br />

einen RF-Leistungsverstärker,<br />

ein 3-Kanal-RF-Voltmeter<br />

und einen Richtkoppler enthält.<br />

Dies alles zu einem attraktiven<br />

Preis.<br />

Der CDG 7000 erzeugt Störungen<br />

gemäß IEC/EN 61000-<br />

4-6 Störfestigkeit gegen leitungsgeführte<br />

Störungen. Die Norm<br />

beschreibt einen Prüfaufbau, bei<br />

dem diese hochfrequenten Störungen<br />

auf einen Prüfling ohne<br />

komplizierten Aufbau mit Antennen,<br />

Feldinstrumentierung und<br />

geschirmten Räumen beeinflusst<br />

werden können. Durch den Einsatz<br />

von Koppelnetzwerken und<br />

Koppelzangen – die das Schlöder<br />

Angebotsportfolio abrunden<br />

– werden Sinuswellen direkt in<br />

Leistungs- und Signalleitungen<br />

induziert. Der Prüfling behält<br />

seinen ursprünglichen Platz in<br />

der Gerätestruktur bei, so dass<br />

das System in seiner Gesamtfunktion<br />

geprüft werden kann.<br />

Das kompakte Gerät beeindruckt<br />

durch seine Leistungsstärke und<br />

Multifunktionalität und ist in drei<br />

verschiedenen Ausführungen<br />

erhältlich. Die Modelgruppe<br />

CDG 7000 umfasst folgende<br />

Modelle: CDG 7000-25, CDG<br />

7000-75, CDG 7000-75-10, die<br />

sich im Wesentlichen durch den<br />

RF-Leistungsverstärker von 25<br />

bis 75 W unterscheiden und mit<br />

Frequenzen von 100 bis 250,<br />

100 bis 400 und 10 bis 400 kHz<br />

erhältlich sind.<br />

Eine einfache Erweiterung mit<br />

einem externen Verstärker über<br />

den zweiten Generatorausgang<br />

ist genauso möglich, wie ein<br />

Eingang für externe Pulsmodulation.<br />

Ein konfigurierbarer<br />

digitaler 8-Kanal-Port, Temperaturmesseingang<br />

zur Überwachung<br />

und Anzeige der BCI-<br />

Injektionssondentemperatur,<br />

USB, LAN und GPIB (Option)<br />

Schnittstellen, runden das Leistungsspektrum<br />

ab.<br />

Das Testsystem wird werksseitig<br />

mit der Anwendungs-Software<br />

Helia 7 Basic bereitgestellt,<br />

welche umfangreiche Berichtsfunktionen<br />

und EUT-Monitoring<br />

ermöglicht. Ein Selbsttest<br />

ist genauso enthalten wie<br />

die Möglichkeit, automatische<br />

Prüfabläufe gemäß unterschiedlicher<br />

Normen zu erstellen. Im<br />

Direct Mode können weitere<br />

verschiedene Tests am Prüfling<br />

durchgeführt werden. Durch den<br />

integrierten SCPI-Befehlssatz<br />

wird eine einfache Integration<br />

in eigene Software-Systeme ermöglicht.<br />

Für BCI-Tests ist optional<br />

die Helia 7 BCI Software<br />

erhältlich, welche entwickelt<br />

wurde, um BCI-Prüfungen zu<br />

steuern, zu analysieren und zu<br />

dokumentieren. Angeboten wird<br />

der CDG 7000 mit einer dreijährigen<br />

Garantie.<br />

■ Schlöder GmbH<br />

info@schloeder-emv.de<br />

www.schloeder-emv.de<br />

HF-Signalgeneratoren mit IQ-Option<br />

Rigol Technologies stellte seine neue,<br />

erweiterte HF-Signalgenerator-Serie<br />

DSG800(A) vor. Die neue Signalquelle<br />

ist als 2,1- oder 3,6-GHz-Modell erhältlich<br />

und richtet sich an Kunden aus den<br />

Bereichen Wireless Communication,<br />

Radar-Test, Audio/Video-Broadcasting,<br />

Ausbildung, Consumer-Electronics usw.<br />

Als Option bieten die Modelle DSA821(A)<br />

und DSA836(A) ab sofort in der (A)-Version<br />

eine IQ-Modulation.<br />

Die umfangreichen Standardspezifikationen<br />

ermöglichen den Einsatz der neuen<br />

Signalgenerator-Serie, bereits ohne zusätzliche<br />

Optionen, in vielen verschiedenen<br />

Anwendungen und bieten preiswert eine<br />

außergewöhnliche Leistung. Hierzu zählen<br />

eine Amplitudentoleranz von


Messtechnik<br />

Entwicklung von Testfunktionalität für Ultra-Wideband-Technologien<br />

Rohde & Schwarz und Decawave<br />

demonstrierten Testlösungen<br />

für die neue Generation<br />

von Decawave Ultra-Wideband-<br />

Produkten in Kombination mit<br />

einem Radio Communication<br />

Tester der neuesten Generation,<br />

dem R&S CMP200. Mit der vorgestellten<br />

Lösung adressieren<br />

beide Unternehmen Hersteller,<br />

die Wireless-Produkte, basierend<br />

auf der UWB-Technologie planen,<br />

welche präzise Standortbestimmungen<br />

(Location Based<br />

Services, LBS) ermöglichen.<br />

Der Messtechnikexperte Rohde<br />

& Schwarz und der UWB-Technologiespezialist<br />

Decawave<br />

haben gemeinsam Messtechnikfunktionen<br />

zum Testen von<br />

UWB-Funktionalität in Chipsets<br />

und Komplettgeräten für<br />

Fertigungslinien entwickelt.<br />

Dabei steuerte Decawave sein<br />

Knowhow hinsichtlich der<br />

erforderlichen Teststrategie und<br />

Testverfahren bei, sowie den<br />

Decawave-Chip DW3000 als<br />

Testobjekt. Rohde & Schwarz<br />

hat seinen R&S CMP200<br />

Radio Communication Tester<br />

um UWB-Testfunktionalität<br />

erweitert. Damit ist der R&S<br />

CMP200 die einzige Testlösung<br />

auf dem Markt, die HF-Tests<br />

für die Entwicklung und Produktion<br />

sowohl für 5G FR2 als<br />

auch für UWB-Funktionen zur<br />

Verfügung stellt.<br />

Die UWB-Technologie basiert<br />

auf den IEEE-Normen 802.15.4a<br />

und 802.15.4z und ermöglicht<br />

zentimetergenaue Standortmessungen<br />

bei Entfernungen bis<br />

zu 75 m. UWB bietet darüber<br />

hinaus eine sichere Datenkommunikation<br />

mit Übertragungsraten<br />

bis zu 27 Mbps bei sehr<br />

geringem Stromverbrauch. Die<br />

UWB-Technologie eignet sich<br />

damit ideal für die Implementierung<br />

latenzarmer, hochpräziser,<br />

zuverlässiger und sicherer<br />

Lokalisierungsdienste im näheren<br />

Umfeld. Sie eröffnet neue<br />

Möglichkeiten in den Bereichen<br />

Mobilfunk, Automotive, IoTund<br />

Industry 4.0-Anwendungen.<br />

Dank ihrer sehr hohen Bandbreite<br />

und sehr niedrigen spektralen<br />

Leistungsdichte können<br />

UWB-Signale das Spektrum<br />

zusammen mit anderen Schmalund<br />

Breitbandsystemen nutzen,<br />

ohne Störungen zu verursachen.<br />

Die Normen 802.15.4a/z decken<br />

mehrere Frequenzbänder ab.<br />

Decawave ist Gründungsmitglied<br />

der UWB Alliance und<br />

liefert bereits Produkte, die Frequenzen<br />

von 3,5 bis 6,5 GHz<br />

nutzen. Mittlerweile konzentriert<br />

sich das Interesse jedoch<br />

auf das Highband mit definierten<br />

Kanälen zwischen 5,8 und 10,6<br />

GHz. Das Highband unterstützt<br />

die Übertragung höherer<br />

Leistungen und ermöglicht somit<br />

größere Reichweiten. Das Chipset<br />

DW3000 soll auf den UWB-<br />

Kanälen 5 und 9 im Highband<br />

mit einer Bandbreite von 500<br />

MHz arbeiten.<br />

Der R&S CMP200 Radio Communication<br />

Tester erfüllt im<br />

Standalone-Modus die HF-<br />

Testanforderungen für Geräte,<br />

die im Frequenzbereich von 6<br />

bis 20 GHz arbeiten. Zusammen<br />

mit dem R&S CMPHEAD30<br />

Remote RadioHead erweitert<br />

sich der Einsatzbereich auf<br />

die wichtigen 5G FR2-Bänder<br />

von 28 bis 39 GHz. Der R&S<br />

CMP200 von Rohde & Schwarz<br />

stellt damit als einziges Messgerät<br />

auf dem Markt Tests für<br />

Entwicklung und Produktion<br />

sowohl für UWB- als auch für<br />

5G FR2-Technologien in einem<br />

einzigen Gerät zur Verfügung.<br />

■ Rohde & Schwarz<br />

GmbH & Co. KG<br />

www.rohde-schwarz.com<br />

Fachbücher für die Praxis<br />

Hochfrequenz-<br />

Transistorpraxis<br />

Schaltungstechnik, Einsatzprinzipien, Typen und<br />

Applikationen<br />

Frank Sichla, 17,5 x 25,5 cm, 278 Seiten,<br />

zahlr. Abb. und Tabellen ISBN 978-3-88976-153-8,<br />

beam-Verlag 2008, 24,- €<br />

Art.-Nr.:118070<br />

Obwohl heute integrierte Schaltungen die Elektronik<br />

dominieren, haben diskrete Transistoren besonders im<br />

HF-Bereich noch immer hohe Bedeutung, denn es gibt<br />

einfach zu viele Problemstellungen, für die einzig und<br />

allein sie die optimale Lösung darstellen.<br />

Diskrete Transistoren sind keineswegs „out“, sondern<br />

machen nach wie vor Fortschritte. Mit neusten Technologien<br />

werden immer höhere Frequenzen erschlossen<br />

sowie erstaunlich geringe Rauschfaktoren erzielt.<br />

Dieses Buch beschreibt die Anwendung der Bipolar- und<br />

Feldeffekttransistoren im HF-Bereich, indem es die<br />

Schaltungstechnik praxisorientiert erläutert und mit<br />

einer Fülle von ausgewählten Applikationsschaltungen<br />

für Einsteiger als auch erfahrene Praktiker illustriert.<br />

Aus dem Inhalt:<br />

• Bipolartransistoren<br />

• Die „Bipo“-Grundschaltungen<br />

• Die beliebtesten Schaltungstricks<br />

• „Bipo“-Leistungsverstärker<br />

• FETs im Überblick<br />

• FET-Grundschaltungen<br />

• SFETs, MESFETs und Dualgate-MOSFETs<br />

• Die Welt der Power-MOSFETs<br />

• Rund um die Kühlung<br />

• Transistorschaltungen richtig aufbauen<br />

• Kleinsignal-Verstärkerschaltungen<br />

• HF-Leistungsverstärker<br />

• Oszillatorschaltungen<br />

• Senderschaltungen<br />

• Mess- und Prüftechnik<br />

Unser gesamtes Buchprogramm finden Sie unter www.beam-verlag.de<br />

oder bestellen Sie über info@beam-verlag.de


Messtechnik<br />

Direktionaler Antennenkoppler für TCAS-Transponder<br />

VIAVI Solutions (ehem. Aeroflex/IFR) präsentierte<br />

den Antennenkoppler für TCAS/<br />

Transponder-Richtantennen. Das Modell<br />

TC-201A kommt bei gerichteten TCASund<br />

kombinierten TCAS/Transponder-<br />

Antennen zum Einsatz, um das HF-Signal<br />

beim Testen des TCAS- oder Transponder-<br />

Systems abzuschirmen. In Verbdingung mit<br />

den Prüfgeräten IFR6000, IFR6015 oder<br />

APM-424(V)5 unterstützt der TC-201A<br />

Wartungstests unter Flugbedingungen,<br />

ohne die Flugsicherung oder in der Nähe<br />

befindliche Flugzeuge zu beeinträchtigen.<br />

Leistungsmerkmale des TC-201A sind:<br />

• passend für beide Antennenarten<br />

( Phasen- und Amplitudenantennen)<br />

• zuverlässig, FAR Part 43, Anhang F,<br />

ERP- und MTL-Tests unter den Bedingungen<br />

von Mehrwegeausbreitung<br />

• bietet eine Isolation von >20 dB<br />

• bietet eine ordnungsgemäße Abschirmung<br />

für alle Transponder- und ADS-<br />

B-Leistungstests<br />

• optional erhältlicher Stützpfosten für<br />

Unterbodenantennen<br />

• integrierter Lagewahlschalter zum<br />

Durchführen von Vierquadrantentests<br />

• TCAS-Lagegenauigkeit


Messtechnik<br />

Testlösungen für Bluetooth LE bis Version 5.2<br />

Die Bluetooth-Tester der R&S<br />

CMW-Plattform unterstützen<br />

bereits die Power-Control-Testroutinen<br />

der neuen Bluetooth-<br />

Low-Energy-Version 5.2. Außerdem<br />

lassen sich nur mit diesen<br />

Messgeräten alle spezifizierten<br />

HF-Tests bis Bluetooth LE 5.0<br />

über die Luftschnittstelle messen.<br />

Das ist einzigartig und<br />

bereits bei Bluetooth SIG zur<br />

Spezifizierung für einen neuen<br />

Bluetooth LE Test Mode eingereicht.<br />

Die Bluetooth SIG (Special<br />

Interest Group) hat Ende 2019<br />

erste Spezifikationen für BLE<br />

5.2 verabschiedet. Das betrifft<br />

zunächst neue Power-Control-<br />

Funktionen. Rohde & Schwarz<br />

hat dafür bereits die spezifizierten<br />

Tests in die Bluetooth-<br />

Testsoftware seiner Wireless<br />

Tester der R&S CMW-Plattform<br />

integriert. Mit Bluetooth LE 5.2<br />

sollen darüber hinaus erweiterte<br />

Audio-Funktionen ähnlich wie<br />

bei Bluetooth Classic zur Verfügung<br />

stehen. Sobald die Spezifikationen<br />

hierzu abgeschlossen<br />

sind, wird Rohde & Schwarz<br />

den Funktionsumfang seiner<br />

Bluetooth-Tester entsprechend<br />

erweitern.<br />

Der neue Bluetooth-LE-<br />

Testmode<br />

Darüber hinaus stellt Rohde &<br />

Schwarz den neuen Bluetooth-<br />

LE-Testmode für Bluetooth LE<br />

5.0 vor. Mit ihm können Hersteller,<br />

ähnlich wie bei Bluetooth<br />

Classic, alle HF- und Pre-<br />

Conformance-Tests an ihren<br />

Bluetooth-LE-Komponenten<br />

über die Luftschnittstelle (OTA)<br />

durchführen.<br />

Das vereinfacht das Testen<br />

erheblich, weil dafür keine<br />

zusätzliche Steuerleitung wie<br />

beim Direct Test Mode (DTM)<br />

notwendig ist. Dabei sind die<br />

Messzeiten ähnlich kurz wie<br />

beim DTM. Die OTA-Testverfahren<br />

sind bereits bei der Bluetooth<br />

SIG zur Spezifizierung<br />

eines neuen Bluetooth-LE-Testmode<br />

eingereicht.<br />

Der neue Testmode basiert auf<br />

den Mobilfunktestern der R&S<br />

CMW-Plattform von Rohde &<br />

Schwarz und eignet sich für<br />

Messungen in der Entwicklung,<br />

in Testkammern und in der Produktion.<br />

Als zusätzliches Highlight<br />

für Entwickler misst der<br />

R&S CMW bei Bluetooth-LE-<br />

Empfängern, neben der vorgeschriebenen<br />

PER (Packet Error<br />

Rate), auch die BER (Bit Error<br />

Rate) einer Übertragung.<br />

Für alle Bluetooth-HF-<br />

Conformance-Tests<br />

Darüber hinaus sind mit einem<br />

R&S CMW alle Bluetooth-HF-<br />

Conformance-Tests durchführbar,<br />

von Bluetooth Classic über<br />

Bluetooth LE bis hin zu ersten<br />

Tests gemäß Bluetooth 5.2. Mit<br />

ihm sind auch eine Vielzahl von<br />

Audiotests an Bluetooth-BR/<br />

EDR-Verbindungen (Basic Rate/<br />

Enhanced Data Rate) möglich.<br />

Wenn noch andere<br />

Funktechniken im<br />

Einsatz sind<br />

Die Wireless Tester R&S<br />

CMW500, R&S CMW290<br />

und R&S CMW270 bieten<br />

sich außerdem an, wenn damit<br />

zusätzlich andere Funktechniken<br />

geprüft werden sollen. Mit 160<br />

MHz Messbandbreite sind zum<br />

Beispiel WLAN-HF-Tests aller<br />

IEEE 802.11a/b/g/n/ac Standards<br />

einschließlich 802.11ax möglich.<br />

Zudem können damit HF-Tests<br />

an ZigBee-Komponenten für den<br />

Smart-Home-Bereich durchgeführt<br />

werden.<br />

■ Rohde & Schwarz<br />

GmbH & Co. KG<br />

www.rohde-schwarz.com<br />

Fachbücher für die<br />

Praxis<br />

Dezibel-Praxis<br />

Richtig rechnen mit dB, dBm, dBµ,<br />

dBi, dBc und dBHz<br />

Frank Sichla, 17,5 x 25,5 cm, 94 S., 82 Abb.,<br />

zahlreiche Tabellen und Diagramme;120<br />

Aufgaben zur Selbstkontrolle, mit Lösungen.<br />

ISBN 978-88976-056-2, 2007, 12,80 €<br />

Art.-Nr.:118064<br />

Das Dezibel ist in der Nachrichtentechnik<br />

zwar fest etabliert, erscheint aber<br />

oft noch geheimnisvoll. Will man genauer<br />

wissen, was dahinter steckt, kann man<br />

zu mathematiklastigen und trockenen<br />

Lehrbüchern greifen. Darin stehen viele<br />

Dinge, die man in der Funkpraxis gar<br />

nicht braucht und die eher verwirren.<br />

Andererseits vermisst man gerade die<br />

„Spezialitäten“, denen man schon immer<br />

auf den Grund gehen wollte.<br />

Der Autor dieses Buches hat dieses<br />

Dilemma erkannt und bietet daher hier<br />

eine frische, leicht verständliche und<br />

mit 120 Aufgaben und Lösungen überaus<br />

praxisgerechte Präsentation des<br />

Verhältnismaßes „dB“ mit all seinen<br />

Facetten.<br />

Unser gesamtes Buchprogramm finden Sie unter www.beam-verlag.de<br />

oder bestellen Sie über info@beam-verlag.de


K N O W - H O W V E R B I N D E T<br />

Kabel und Stecker<br />

Verbindungs lösungen für autonome<br />

Flugsysteme<br />

EMV, WÄRME­<br />

ABLEITUNG UND<br />

ABSORPTION<br />

SETZEN SIE AUF<br />

QUALITÄT<br />

Elastomer- und Schaumstoffabsorber<br />

Europäische Produktion<br />

Kurzfristige Verfügbarkeit<br />

Kundenspezifisches Design<br />

oder Plattenware<br />

Rosenberger bietet für den stark wachsenden<br />

Markt unbemannter autonomer Flugsysteme<br />

wie z.B. Drohnen (UAV, Unmanned Aerial<br />

Vehicles) eine Vielzahl hervorragend geeigneter<br />

Verbindungslösungen und -systeme.<br />

Steckverbinder zur Übertragung sehr hoher<br />

Datenraten (bis zu 20 Gbps) zur exakten<br />

Positionsbestimmung und Objekterkennung<br />

in GPS- oder LiDAR (Light Detection and<br />

Ranging)-Systemen oder für Systeme zur<br />

unterbrechungs- und fehlerfreien Signalübertragung<br />

zwischen Sender und Empfänger<br />

bilden die Hauptgruppen dieser Verbindungslösungen.<br />

Weitere Steckverbindersysteme<br />

für Echtzeit-Datenübertragung, z.B.<br />

bei Kameraanwendungen, oder zur Signalerfassung,<br />

-berechnung und -umsetzung im<br />

Konfektionierte Kabel mit<br />

NEX10-Stecker<br />

Microlab hat sein Produktspektrum im<br />

Bereich der konfektionierten Kabel der<br />

hf-praxis 4/<strong>2020</strong><br />

Mainboard für sicheren und stabilen Flug.<br />

Wasserdichte, temperaturbeständige und<br />

selbst-findende Magnetsteckverbinder für<br />

Ladeanwendungen sind ebenfalls verfügbar.<br />

Das Portfolio für Drohnen-Applikationen<br />

umfasst in der Automobilindustrie<br />

bewährte Serien wie FAKRA, Mini-SMP,<br />

H-MTD, RosenbergerHSD, HFM, SMA und<br />

RoPD. Die Steckverbinder zeichnen sich aus<br />

durch sehr kleine Abmessungen, geringes<br />

Gewicht, hohe Zuverlässigkeit, eine hohe<br />

Anzahl von Steckzyklen und sind für Datenübertragungsraten<br />

bis zu 20 Gbps geeignet.<br />

■ Rosenberger Hochfrequenztechnik<br />

GmbH & Co. KG<br />

www.rosenberger.com<br />

JA-Serie erweitert und bietet diese nun<br />

auch mit geraden NEX10-Steckverbindern<br />

an.<br />

Die robusten NEX10-Kabel eignen sich<br />

für einen Frequenzbereich von DC bis<br />

6 GHz und sind für den Einsatz im Außenbereich<br />

nach IP67 spezifiziert. Die Kabel<br />

sind in den Konfigurationen „NEX10- auf<br />

NEX10- Steckverbinder“ und „NEX10-<br />

auf 4.3-10-Steckverbinder“ sowie in Längen<br />

von 1 und 2 m erhältlich. Die mögliche<br />

Durchgangsleistung beträgt bis 300<br />

W bei einem sehr niedrigen PIM-Wert.<br />

■ municom GmbH<br />

www.municom.de<br />

57<br />

-EA1 & -EA4<br />

Frequenzbereich ab 1 GHz (EA1)<br />

bzw. 4 GHz (EA4)<br />

Urethan oder Silikon<br />

Temperaturbereich von ­40°C bis 170°C<br />

(Urethanversion bis 120°C)<br />

Standardabmessung 305mm x 305mm<br />

MLA<br />

Multilayer Breitbandabsorber<br />

Frequenzbereich ab 0,8GHz<br />

Reflectivity­Level ­17db oder besser<br />

Temperaturbereich bis 90°C<br />

Standardabmessung 610mm x 610mm<br />

Hohe Straße 3<br />

61231 Bad Nauheim<br />

T +49 (0)6032 9636­0<br />

F +49 (0)6032 9636­49<br />

info@electronic­service.de<br />

www.electronic­service.de<br />

ELECTRONIC<br />

SERVICE GmbH


Bauelemente<br />

Sicherheitszertifizierte Kondensatoren<br />

Die Firma Prosperity Dielectric<br />

Co., LTD. (PDC) kündigte<br />

ihre neuen sicherheitszertifizierten<br />

Kondensatoren der<br />

Serie FH und FK an. Diese<br />

Kondensatoren wurden für die<br />

Stör festigkeit gegen Überspannungen<br />

oder Blitze entwickelt.<br />

Die Kondensatoren der FK-<br />

Serie sind Klasse-X1/Y2-konform<br />

und die Kondensatoren<br />

der FH-Serie sind Klasse-X2-<br />

konform.<br />

Die Kondensatoren werden aus<br />

umweltfreundlichen Materialien<br />

ohne Blei oder Cadmium<br />

hergestellt. Die Anschlüsse<br />

bestehen aus plattiertem Nickel<br />

und reinem Zinn, um die Auslaugbeständigkeit<br />

beim Löten<br />

zu gewährleisten. Auf Anfrage<br />

sind Ausführungen mit Knickschutz,<br />

Lichtbogenschutz<br />

und AECQ200-Zertifizierung<br />

erhältlich.<br />

Die Produkte zeichnen sich<br />

durch eine hohe Zuverlässigkeit<br />

und Stabilität aus. Sie<br />

haben eine geringe Größe<br />

und eine hohe Kapazität. Alle<br />

Kondensatoren besitzen die<br />

Sicherheitsstandardzulassung<br />

IEC60384-14/UL 60384 durch<br />

den TÜV, sind RoHs konform<br />

und frei von Halogen.<br />

Im Allgemeinen werden die<br />

Kondensatoren in elektronischen<br />

Anwendungen eingesetzt,<br />

die eine Blitzfestigkeit<br />

erfordern, beispielsweise in<br />

Kommunikationsgeräten wie<br />

Telefone, Telefaxe, ISDN-<br />

Anlagen und Modems sowie<br />

im Automotive-Bereich.<br />

■ Endrich<br />

www.endrich.de<br />

Abschlusswiderstände<br />

für LTE-LAA-<br />

Anwendungen<br />

Die Abschlusswiderstände der<br />

Serie TK-200 von Microlab<br />

zeichnen sich durch eine extrem<br />

große Bandbreite aus und eignen<br />

sich besonders für LTE-LAA-<br />

Anwendungen, wo es auf sehr<br />

niedrige PIM-Werte (Passive<br />

Intermodulation) ankommt. Ein<br />

typischer Einsatzbereich sind<br />

kleine LAA-Funkzellen. Die<br />

Abschlusswiderstände können<br />

in Verbindung mit einem 2x2-,<br />

3x3- oder 4x4-Hybrid-Combiner<br />

von Microlab genutzt werden,<br />

um sehr niedrige PIM-Werte<br />

zu erreichen. Die Stecker sind<br />

schwarz eloxiert und eignen<br />

sich für den Einsatz im Außenbereich.<br />

In Kombination mit<br />

einem Wetterschutz erfüllen<br />

sie die Anforderungen einer<br />

Salzsprühnebelprüfung über 30<br />

Tage gemäß ASTM B117. von<br />

Microlab<br />

■ municom GmbH<br />

www.municom.de<br />

Neuer platzsparender<br />

GPS-Splitter<br />

Die Minimierung des Rack-Einbauraumes<br />

war ein Schlüsselfaktor<br />

für ViaLite bei der Entwicklung<br />

des neuen integrierten lokalen<br />

GPS-Splitters, der nur 1HE<br />

hoch ist. Das System ist dazu<br />

geeignet, Timing- / Synchronisationssignale<br />

ohne Systemverlust<br />

über 8 bis 32 Glasfaserverbindungen<br />

in einzelne oder mehrere<br />

Stockwerke oder Räume<br />

zu leiten.<br />

Das Gerät eignet sich beinahe<br />

ideal für Anwendungen, bei<br />

denen die GPS/GNSS-Signale<br />

innerhalb eines einzelnen lokalen<br />

Bereichs aufgefächert werden<br />

müssen. Es kann optische<br />

Signale von bis zu vier Antennen<br />

empfangen. Der einfach zu<br />

installierende GPS-Splitter ist<br />

mit den Optionen 1x8, 2x8, 4x8,<br />

1x16 und 2x16 erhältlich und<br />

verfügt über einen Frequenzbereich<br />

von 1 bis 1,8 GHz. Die<br />

integrierte SNMP- Steuerung ist<br />

ebenso enthalten wie doppelt redundante<br />

Netzteile, für die eine<br />

Garantie von fünf Jahren gilt.<br />

Anwendungsgebiete sind<br />

Rechenzentren, Bankinstitute,<br />

wissenschaftliche Forschungseinrichtungen,<br />

zellulare Testumgebungen,<br />

ortsfeste Satellitenfunkstationen<br />

und Teleports,<br />

Öl- und Gasplattformen sowie<br />

Big Data.<br />

■ EMCO Elektronik GmbH<br />

info@emco-elektronik.de<br />

www.emco-elektronik.de<br />

SMD-Diplexer für DC<br />

bis 1,3 GHz<br />

Der SMD-Diplexer SDP-1R3G+<br />

von Mini-Circuits trennt Signale<br />

in einem Frequenzbereich von<br />

DC bis 1300 MHz in einen<br />

unteren Bereich von DC bis 600<br />

MHz und einen oberen Bereich<br />

von 710 bis 1300 MHz. Die Isolation<br />

zwischen den beiden Frequenzbereichen<br />

liegt bei mindestens<br />

33 dB und typisch bei 40 dB.<br />

Die Einfügedämpfung liegt bei<br />

maximal 1,2 dB in jedem Band<br />

und typisch bei nur 0,8 dB.<br />

Der 50-Ohm-Diplexer wird in<br />

einem kleinen abgeschirmten<br />

Gehäuse geliefert, das nur 22,1<br />

x 20,32 x 6,35 mm groß ist. Der<br />

Diplexer eignet sich nahezu<br />

ideal, um dicht beieinander liegende<br />

Empfänger und Sender<br />

zu isolieren. Der RoHS-kompatible<br />

Diplexer eignet sich für<br />

Eingangssignale mit bis zu 6 W<br />

bei Zimmertemperatur (25 °C)<br />

und eine Betriebstemperatur von<br />

-40 bis +85 °C.<br />

■ municom GmbH<br />

www.municom.de<br />

HF-Abschluss bis 22<br />

GHz<br />

In vielen neuen Anwendungen,<br />

speziell im Bereich Luft- und<br />

Raumfahrt, werden hochwertige<br />

Komponenten für einen<br />

hohen Frequenzbereich benötigt.<br />

Gleichzeitig besteht der Wunsch<br />

nach immer höherer Leistung bei<br />

kleinstmöglicher Bauform. Es ist<br />

der Firma Telemeter Electronic<br />

gelungen, eine neue Serie an<br />

HF-Abschlüssen im Frequenzbereich<br />

bis 22 GHz zu entwickeln.<br />

Aktuell stehen drei verschiedene<br />

Modelle mit einer Leistung von<br />

5 W bei 22 GHz, 10 W bei 18<br />

GHz sowie 20 W bei 15 GHz<br />

zur Verfügung.<br />

Diese Dummy Loads überzeugen<br />

durch besondere Merkmale<br />

wie die uneingeschränkte Leistung<br />

durch BeO Substrat in<br />

Dickfilmtechnologie, bemerkenswerte<br />

Baugrößen von 1,7 x<br />

1,7 x 0,38 mm (22 GHz Modell)<br />

bis 3,17 x 3,17 x 0,635 mm (15<br />

GHz Modell). Das Stehwellenverhältnis<br />

beträgt maximal 1,25.<br />

Beim Kauf der Abschlüsse<br />

erfolgt eine Lieferung als<br />

Tape&Reel für SMT-Bestückung.<br />

Zudem sind die HF-<br />

Abschlüsse von hoher Qualität<br />

„Made in Europe“. Telemeter<br />

Electronic bietet neben diesen<br />

Modellen auch eine breite Auswahl<br />

an weiteren HF-Abschlüssen,<br />

z.B. für 5G-Applikationen.<br />

■ Telemeter Electronic GmbH<br />

info@telemeter.de<br />

www.telemeter.info<br />

58 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


Bauelemente<br />

Hochpräzise Chip-Dämpfungselemente für<br />

Wireless-Anwendungen<br />

Mobil und drahtlos vernetzt:<br />

Die Anzahl mobiler Endgeräte<br />

und die damit einhergehende<br />

Menge an Daten steigt seit Jahren<br />

deutlich an! Diese kabellos<br />

übertragenen Signale müssen<br />

empfangen, moduliert und verarbeitet<br />

werden. In Kommunikationssystemen,<br />

Übertragungsleitungen<br />

und Funkanwendungen<br />

sind Dämpfungsglieder (engl.<br />

Attenuators) weitverbreitet. Entweder<br />

werden sie verwendet,<br />

um die Amplitude eines Quellsignals<br />

auf ein gewünschtes<br />

Niveau abzusenken, die Leistung<br />

zu mindern und so Messungen<br />

überhaupt zu ermöglichen oder<br />

das Messgerät vor Signalpegeln<br />

zu schützen, die es beschädigen<br />

könnten. Zudem werden Dämpfungsglieder<br />

eingesetzt, um die<br />

Impedanzanpassung zu verbessern<br />

und Rauschen zu verringern.<br />

Im Gegensatz zu frequenzabhängigen<br />

Elementen, wie Hochpass,<br />

Tiefpass oder Bandpass,<br />

verfügen Dämpfungsglieder in<br />

einem weiten Frequenzbereich<br />

über eine konstante Dämpfung.<br />

Die PAT1220-Dämpfungselemente<br />

eignen sich nahezu ideal<br />

für Hochfrequenzanwendungen,<br />

denn sie besitzen hervorragende<br />

Frequenzmerkmale und ein SWR<br />

(Standing Wave Ratio) von typischerweise<br />

kleiner 1,3 und somit<br />

einer geringen Reflexion (wenige<br />

Prozent) in einem Bereich von<br />

DC bis 10 GHz.<br />

Zur Herstellung der<br />

Dünnschicht-Widerstandselemente<br />

setzt Susumu seine Kompetenzen<br />

in der Dünnschichttechnologie<br />

ein. Reine Metall-<br />

Dünnschichten werden über<br />

das Keramik-Substrat gesputtert<br />

und anschließend strukturiert.<br />

Diese Dünnschichtmetallisierung<br />

sorgt für sehr stabile Eigenschaften<br />

über Temperatur und<br />

Zeit. Zudem besitzen die Chip-<br />

Dämpfungsglieder nur eine<br />

geringe parasitäre Induktivität<br />

und Kapazität.<br />

Die Surface-Mount-Dämpfungsglieder<br />

der PAT-Serie sind in<br />

den Größen von 0510, 0816,<br />

1220, 1632 und 3042 erhältlich.<br />

Wobei die PAT0510S die<br />

kleinsten und leichtesten Dünnschicht-Chip-Dämpfungsglieder<br />

auf dem Markt sind. Durch ihr<br />

Design und die kompakte Bauform,<br />

eignen sie sich für drahtlose<br />

Kommunikationsgeräte<br />

wie Smartphones, Tablet-PCs<br />

und Laptops sowie für LTE-<br />

RF-Messungen. Zudem sind die<br />

Chip-Dämpfungsglieder bleifrei<br />

und RoHs-konform.<br />

■ Susumu Deutschland GmbH<br />

www.susumu.de<br />

Fachbuch „Trilogie der induktiven Bauelemente“<br />

Würth Elektronik veröffentlichte<br />

die fünfte Auflage<br />

des Fachbuchs „Trilogie der<br />

induktiven Bauelemente“. Der<br />

Schwerpunkt des praxisorientierten<br />

Werks liegt auf Applikationsschaltungen<br />

und der<br />

Auswahl von passiven Bauelementen<br />

sowie Layout-Empfehlungen<br />

unter Berücksichtigung<br />

von EMV-Gesichtspunkten.<br />

Inhaltsübersicht<br />

Die Trilogie ist wie folgt gegliedert:<br />

„Grundlagen“ – hier<br />

geben die wichtigsten Gesetze<br />

und Grundlagen der induktiven<br />

Bauelemente, Ersatzschaltbilder<br />

und Simulationsmodelle<br />

dem Leser einen Überblick. Im<br />

Abschnitt „Bauelemente“ werden<br />

induktive Bauelemente mit<br />

ihren besonderen Eigenschaften<br />

und Einsatzbereichen vorgestellt:<br />

EMV-Komponenten,<br />

Induktivitäten, Transformatoren,<br />

HF-Komponenten, Überspannungsschutz,<br />

Abschirmmaterialien<br />

und Kondensatoren.<br />

Im Abschnitt „Anwendungen“<br />

findet der Leser schließlich<br />

einen umfassenden Überblick<br />

über die Prinzipien von Filterschaltungen,<br />

und zahlreichen<br />

industriellen Anwendungen, die<br />

anhand von Originalbeispielen<br />

ausführlich erläutert werden.<br />

Neben den wichtigen Grundlagen<br />

der induktiven Bauelemente<br />

wird in dieser abermals<br />

überarbeiteten Auflage auch<br />

das Thema „Simulation“ vertieft.<br />

Die Theorie aus anderen<br />

Abschnitten ist zur besseren<br />

Verständlichkeit nun in diesem<br />

Kapitel zusammengeführt.<br />

Dazu gehören Filtergrundlagen,<br />

die um Anwendungen in<br />

höheren Frequenzbereichen<br />

erweitert wurden, Transformatorenersatzschaltkreise,<br />

Ethernet-<br />

und Power-over-Ethernet-<br />

Anschlüsse, Grundlagen des<br />

Schaltnetzteils und der drahtlosen<br />

Leistungsübertragung<br />

sowie RF-Basics.<br />

„Induktive Bauelemente, ob<br />

nun zur Spannungswandlung,<br />

Filterung oder zum Sicherstellen<br />

der EMV, sind alles andere<br />

als trivial und bereiten vielen<br />

Entwicklern Kopfzerbrechen.<br />

Diese weitverbreitete Unsicherheit<br />

und der häufig fehlende<br />

praktische Ansatz in der<br />

Ausbildung zur Auswahl und<br />

Verwendung von induktiven<br />

Bauelementen war für uns der<br />

Anlass, ein Fachbuch zu schreiben.<br />

Der große Erfolg und die<br />

immense Beliebtheit unseres<br />

Applikationshandbuchs für<br />

induktiven Bauelemente zeigen,<br />

dass wir hier richtig lagen“,<br />

freut sich Autor Alexander Gerfer,<br />

CTO der Würth Elektronik<br />

eiSos Gruppe.<br />

„Verschiedene Kapitel haben<br />

wir erweitert oder neue hinzugefügt,<br />

um der wachsenden<br />

Bedeutung von Themen wie<br />

der drahtlosen Energieübertragung,<br />

RF, Energy Harvesting<br />

und den neuen SiC- und GaN-<br />

Schalttransistoren (Siliziumkarbid,<br />

Galliumnitrid) Raum<br />

zu geben. Zusätzlich werden<br />

Informationen zu Skin- und<br />

Proximity-Effekt sowie AC-<br />

Verlusten bereitgestellt.“<br />

■ Würth Elektronik eiSos<br />

GmbH & Co. KG<br />

www.we-online.de<br />

hf-praxis 4/<strong>2020</strong> 59


Bauelemente<br />

Vierwege-Leistungsteiler<br />

für 18 bis 50<br />

GHz<br />

Das Modell ZC4PD-V1854+<br />

von Mini-Circuits ist ein Vierwege-Leistungsteiler<br />

mit 0°<br />

Phasenversatz und einem breiten<br />

Frequenzbereich von 18 bis<br />

50 GHz. Der 50-Ohm-DC-Pass-<br />

Splitter/Combiner verarbeitet<br />

bis zu 16 W Eingangsleistung<br />

als Leistungsteiler mit geringem<br />

Einfügungsverlust und<br />

ausgezeichneter Amplitudenund<br />

Phasenunsymmetrie. Die<br />

typische Einfügungsdämpfung<br />

(über den theoretischen 6 dB)<br />

beträgt 1,1 dB von 18 bis 40 GHz<br />

und 1,6 dB von 40 bis 50 GHz<br />

mit einer typischen Isolation von<br />

29 dB von 18 bis 40 GHz und<br />

30 dB von 40 bis 50 GHz. Die<br />

typische Phasenunsymmetrie<br />

beträgt 1,8° von 18 bis 40 GHz<br />

und 3,4° von 40 bis 50 GHz. Die<br />

typische Amplitudenunsymmetrie<br />

beträgt 0,09 dB von 18 bis<br />

40 GHz und 0,12 dB von 40 bis<br />

50 GHz. Das Vollband-SWR an<br />

allen Ports wird mit 1,16 oder<br />

besser angegeben. Der RoHSkonforme<br />

Splitter/Combiner<br />

lässt bis zu 368 mA Gleichstrom<br />

durch. Er misst 51,82 × 25,4 ×<br />

12,7 mm (2,04 × 1 × 0,5 Zoll)<br />

und wird mit 2,4-mm-Koaxialbuchsen<br />

geliefert. Der Splitter/<br />

Combiner ist für Betriebstemperaturen<br />

von -55 bis +100 °C<br />

ausgelegt.<br />

MMIC-Transformator<br />

für Signale mit 10 bis<br />

24 GHz<br />

Das Modell MTY2-243-D+<br />

von Mini-Circuits ist ein Miniatur-GaAs-MMIC-2:1-Impedanztransformator<br />

für den Einsatz<br />

von 10 bis 24 GHz. Der<br />

50-Ohm-Balun-Transformator<br />

wird durch einen Heteroübergangs-Bipolartransistor-Prozess<br />

(HBT) hergestellt. Er verarbeitet<br />

eine Eingangsleistung von bis<br />

zu 1,25 W (31 dBm) bei geringem<br />

Einfügungsverlust und<br />

minimaler Amplitude und Phasenunsymmetrie.<br />

Der typische<br />

Einfügungsverlust beträgt 1 dB<br />

von 10 bis 20 GHz und 1,3 dB<br />

von 20 bis 24 GHz. Die typische<br />

Amplitudenunsymmetrie beträgt<br />

0,7 dB oder besser von 10 bis 20<br />

GHz und 0,4 dB von 20 bis 24<br />

GHz. Die typische Phasenunsymmetrie<br />

beträgt 6,4° oder besser<br />

von 10 bis 20 GHz und 2,9°<br />

von 20 bis 24 GHz. Der RoHSkonforme<br />

2:1-Transformator<br />

ist gut geeignet, um Platz auf<br />

Leiterplatten für Kommunikations-,<br />

Radar- und Testgeräteanwendungen<br />

zu sparen. Er ist für<br />

Betriebstemperaturen von -40<br />

bis +85 °C ausgelegt.<br />

Winziges LTCC-Filter<br />

für DC bis 6 GHz<br />

Das LFCW-6000+ von Mini-Circuits<br />

ist ein LTCC-Tiefpassfilter<br />

mit niedriger Temperaturabhängigkeit<br />

und einem Durchlassbereich<br />

von DC bis 6 GHz. Der<br />

typische Einfügungsverlust im<br />

Durchlassbereich beträgt 1,6<br />

dB bei einem typischen SWR<br />

von 1,5. Die Sperrbandunterdrückung<br />

beträgt 42 dB oder mehr<br />

von 8,2 bis 14 GHz, typischerweise<br />

35 dB von 14 bis 18 GHz<br />

und typischerweise 15 dB von 18<br />

bis 26,5 GHz. Das Stoppband-<br />

SWR beträgt typischerweise<br />

20 von 8,2 bis 26,5 GHz. Das<br />

RoHS-konforme Filter ist nahezu<br />

ideal für Telekommunikations-,<br />

Test-, Militär- und Satellitenkommunikationsanwendungen<br />

(Satcom) geeignet und verarbeitet<br />

eine Eingangsleistung von bis<br />

zu 3 W. Es wird in einem Miniatur-Keramikgehäuse<br />

0603 mit<br />

den Maßen 1,6 × 0,8 × 0,6 mm<br />

(0,063 × 0,032 × 0,024 Zoll)<br />

geliefert. Der 50-Ohm-Tiefpass<br />

ist für Betriebstemperaturen von<br />

-55 bis +100 °C ausgelegt.<br />

SPDT-Switch schaltet<br />

DC bis 4,5 GHz<br />

Der M3SWA-250DRBD+ von<br />

Mini-Circuits ist ein einpoliger<br />

GaAs-MMIC-Absorptionsschalter-Chip<br />

mit Doppelfunktion<br />

(SPDT) und internem Treiber<br />

für Gleichstrom- bis 4,5-GHz-<br />

Signale. Der winzige Switch<br />

eignet sich gut für Kommunikations-,<br />

Verteidigungs- und<br />

Testanwendungen und zeichnet<br />

sich durch schnelle Schaltgeschwindigkeit,<br />

hohe Linearität<br />

und hohe Isolation aus.<br />

Die typische Einschaltzeit (von<br />

50% bis 90% HF) beträgt typischerweise<br />

14,4 ns, während<br />

die typische Ausschaltzeit (von<br />

50% bis 10% HF) mit 11,3 ns<br />

angegeben wird. Anstiegs- und<br />

Abfallzeiten betragen typischerweise<br />

4,6 ns.<br />

Der Einfügungsverlust ist typischerweise<br />

0,6 dB von 10 MHz<br />

bis 2 GHz, 0,7 dB von 2 bis 4<br />

GHz und 1,4 dB von 4 bis 4,5<br />

GHz. Die Isolation zwischen<br />

den Ausgangsports beträgt typischerweise<br />

59 dB oder mehr von<br />

10 MHz bis 1 GHz, 49 dB von<br />

1 bis 2 GHz, 39 dB von 2 bis 4<br />

GHz und 32 dB von 4 bis 4,5<br />

GHz. Die Isolation zwischen<br />

dem gemeinsamen Port und den<br />

Ausgangsports beträgt normalerweise<br />

36 dB oder mehr über<br />

die gesamte Bandbreite. Der<br />

1-dB-Eingangsleistungspunkt<br />

des Schalters (P1dB) beträgt<br />

19,2 dBm von 10 bis 100 MHz<br />

und 23,8 dBm oder mehr über<br />

den Rest des Frequenzbereichs.<br />

Der RoHS-konforme Schalter<br />

arbeitet mit +/-5 V Versorgungsspannungen<br />

und wird in<br />

Form eines Chips für Betriebstemperaturen<br />

von -55 bis +100<br />

°C geliefert.<br />

LTCC-Bandpassfilter<br />

für 9,7 bis 11,95 GHz<br />

Das Modell BFCN-1052+ von<br />

Mini-Circuits ist ein LTCC-<br />

Bandpassfilter in Niedrigtemperatur-Cofired-Ceramic-Technik<br />

(LTCC) mit einem Durchlassbereich<br />

von 9,7 bis 11,95 GHz. Der<br />

Einfügungsverlust im Durchlassbereich<br />

beträgt typischerweise<br />

1,6 dB bei einem typischen<br />

SWR von 1,9.<br />

Das untere Stoppband erstreckt<br />

sich von DC bis 8,4 GHz mit<br />

einer typischen Unterdrückung<br />

von 38 dB von DC bis 8,1 GHz<br />

und 32 dB von 8,1 bis 8,4 GHz.<br />

Das obere Stoppband erstreckt<br />

sich über 14 bis 44 GHz mit einer<br />

typischen Unterdrückung von 28<br />

dB von 14 bis 28,5 GHz und 25<br />

dB von 28,5 bis 44 GHz. Optimal<br />

eignet sich das Bauteil für<br />

die Unterdrückung von Oberschwingungen<br />

in Schaltkreisen<br />

mit hoher Dichte in Empfängern,<br />

Sendern und Testgeräten.<br />

Das RoHS-konforme Filter misst<br />

nur 3,2 × 1,6 × 0,94 mm (0,126<br />

× 0,063 × 0,037 Zoll) und hat<br />

ein Gehäuse mit umlaufenden<br />

Anschlüssen. Es kann Eingangsleistungen<br />

bis 2 W verarbeiten<br />

und hat einen Betriebstemperaturbereich<br />

von -55 bis +100 °C.<br />

60 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


Bauelemente<br />

Absorptiver<br />

Attenuator-Die für DC<br />

bis 43,5 GHz<br />

Die Dämpfungsglieder der KAT-<br />

1-D+ Serie von Mini-Circuits<br />

umfassen Modelle mit festen<br />

Werten von 0 bis 10 dB in Schritten<br />

von 1 dB sowie Dämpfungswerten<br />

von 12, 15, 20 und 30 dB<br />

für Breitbandanwendungen von<br />

DC bis 43,5 GHz. Die RoHSkonformen<br />

Dämpfungsglieder<br />

eignen sich gut für Millimeterwellenanwendungen<br />

einschließlich<br />

drahtlosen Kommunikationsschaltungen<br />

und -systemen<br />

der fünften Mobilfunk-Generation<br />

(5G). Sie verfügen über<br />

eine zusammenhängende Grundebene,<br />

um die Installation<br />

zu vereinfachen. Das Modell<br />

KAT-1-D+ ist beispielsweise<br />

ein 1-dB/50-Ohm-Dämpfungsglied,<br />

dessen typische Dämpfung<br />

um maximal ±0,1 dB von<br />

Gleichstrom bis 26,5 GHz und<br />

um maximal ±0,3 dB von 26,5<br />

bis 43,5 GHz schwanken kann.<br />

Das typische SWR beträgt 1,1<br />

von DC bis 26,5 GHz und 1,3<br />

von 26,5 bis 43,5 GHz. Jedes<br />

Dämpfungsglied ist für Eingangsleistungspegel<br />

bis 2 W bei<br />

Betriebstemperaturen von -40<br />

bis +85 °C ausgelegt.<br />

Monolithischer<br />

Verstärker-Chip für<br />

50 MHz bis 8 GHz<br />

Das Modell PHA-83W-D+ von<br />

Mini-Circuits ist ein monolithischer<br />

Verstärker-Chip mit<br />

hohem Dynamikbereich für<br />

Breitband-50-Ohm-Anwendungen<br />

mit Signalfrequenzen<br />

von 50 MHz bis 8 GHz. Basierend<br />

auf der pseudomorphen<br />

GaAs-Halbleitertechnologie<br />

mit hoher Elektronenmobilität<br />

(PHEMT), liefert der RoHSkompatible<br />

Verstärker eine<br />

typische Kleinsignalverstärkung<br />

von 15,7 dB, die über den Einsatzfrequenzbereich<br />

innerhalb<br />

von ±1,4 dB flach ist. Der hohe<br />

Dynamikbereich ist durch einen<br />

typischen Schnittpunkt dritter<br />

Ordnung (IP3) von 35,5 dBm<br />

und eine typische Ausgangsleistung<br />

bei 1-dB-Komprimierung<br />

(P1dB) von 23,3 dBm gekennzeichnet.<br />

Die Rauschzahl beträgt<br />

3,3 dB oder besser von 50 MHz<br />

bis 4 GHz und 5,1 dB oder besser<br />

von 4 bis 8 GHz. Mit seiner<br />

guten Eingangs- und Ausgangsrückflussdämpfung<br />

und der elektrostatischen<br />

Entladungsleistung<br />

(ESD) der Klasse 1B eignet sich<br />

der PHEMT-Verstärker-Chip gut<br />

für terrestrische drahtlose Kommunikations-,<br />

Satelliten- und<br />

Radaranwendungen. Der monolitische<br />

Verstärker misst 892 ×<br />

767 µm und ist 100 µm dick. Er<br />

ist für Betriebstemperaturen von<br />

-40 bis +85 °C ausgelegt.<br />

Handformbares<br />

18-GHz-Kabel mit<br />

Anschlüssen<br />

Das Produkt 141-7SBSM+<br />

ist 7 Zoll lang und gehört zu<br />

einer Kabelbaugruppe, die auf<br />

dem Hand-Flex-Koaxialkabel<br />

von Mini-Circuits basiert und<br />

in verschiedenen Längen für<br />

unterschiedliche Anforderungen<br />

erhältlich ist. Es ist handformbar<br />

ohne Spezialwerkzeug und<br />

ein nahezu idealer Ersatz für<br />

speziell gebogene halbsteife<br />

Kabelbaugruppen mit einem<br />

Durchmesser von 0,141 Zoll in<br />

50-Ohm-Anwendungen von DC<br />

bis 18 GHz.<br />

Es verfügt über eine mit Zinn<br />

getränkte äußere Abschirmung<br />

aus Kupfergeflecht zur Minimierung<br />

von Signallecks, ein verlustarmes<br />

PTFE-Dielektrikum,<br />

einen SMA-Stecker (mit Anti-<br />

Drehmoment-Mutter) an einem<br />

Ende und eine SMA-Buchse am<br />

anderen Ende. Die z.B. 7 Zoll<br />

lange Kabelbaugruppe hat einen<br />

Mindestbiegeradius von 8 mm<br />

und eignet sich somit auch für<br />

eng anliegende Verbindungen.<br />

Bei Raumtemperatur ist eine<br />

maximale Leistung von 546 W<br />

bei 0,5 GHz, 156 W bei 6 GHz<br />

und 90 W bei 18 GHz übertragbar.<br />

Der typische Einfügungsverlust<br />

beträgt 0,19 dB oder<br />

weniger von DC bis 8 GHz und<br />

0,37 dB oder weniger über den<br />

gesamten Frequenzbereich von<br />

DC bis 18 GHz. Die Rückflussdämpfung<br />

ist 31 dB oder besser<br />

von DC bis 18 GHz. Das RoHSkonforme<br />

Kabel hat einen Betriebstemperaturbereich<br />

von -55<br />

bis +105 °C.<br />

■ Mini-Circuits<br />

sales@minicircuits.com<br />

www.minicircuits.com<br />

Mit einem Klick<br />

schnell informiert!<br />

• Jetzt NEU: Unser e-paper-Kiosk<br />

für noch schnelleren Zugriff auf<br />

die aktuellen Hefte<br />

• Unsere Fachzeitschriften und<br />

Einkaufsführer im Archiv als<br />

Download<br />

• Aktuelle Produkt-News und<br />

ausgewählte Fachartikel aus<br />

der Elektronik-Branche<br />

• Direkt-Links zu den Herstellern<br />

• umfangreiches<br />

Fachartikel-Archiv<br />

• Optimiert für mobile Endgeräte<br />

• Komplettes Archiv der beliebten<br />

Kolumne „Das letzte Wort des<br />

Herrn B“ aus PC & Industrie<br />

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Sie uns auf:<br />

www.beam-verlag.de<br />

hf-praxis 4/<strong>2020</strong> 61


Verstärker<br />

MMIC-Verstärker für DC bis 6<br />

GHz<br />

Kompakter Verstärker für 2,5<br />

kHz bis 500 MHz<br />

Class-AB-Verstärker für 0,6<br />

bis 6 GHz<br />

Der PSA-39+ von Mini-Circuits ist ein<br />

rauscharmer und stromsparender Verstärker<br />

mit hoher Verstärkung für einen Frequenzbereich<br />

von DC bis 6 GHz. Das Bauteil wurde<br />

speziell für Anwendungen entwickelt, bei<br />

denen es auf einen geringen Platzbedarf auf<br />

dichtbestückten Baugruppen ankommt. Der<br />

GaAs-MMIC-Verstärker ist in einem sehr<br />

kleinen SOT-363-Gehäuse untergebracht<br />

und bietet eine Verstärkung von typisch 23<br />

dB bei 100 MHz, 21,3 dB bei 1 GHz, 15,7<br />

dB bei 3 GHz und 10,2 dB bei 6 GHz. Der<br />

Rauschfaktor liegt bei typisch 2,2 dB bei 100<br />

MHz und 1 GHz, bzw. 2,5 dB bei 3 GHz<br />

und 3,3 dB bei 6 GHz. Die Ausgangsleistung<br />

reicht von 10,7 dBm bei 100 MHz bis 10<br />

dBm bei 3 GHz bzw. 7 dBm bei 6 GHz. Der<br />

RoHS-konforme Verstärker benötigt eine<br />

5-V-DC-Versorgung mit 32 mA maximal.<br />

■ municom GmbH<br />

www.municom.de<br />

Der Verstärker ZHL-6A-N+ von Mini-Circuits<br />

zeichnet sich durch einen Frequenzbereich<br />

von 2,5 kHz bis 500 MHz, eine Verstärkung<br />

von 25 dB und eine hohe Linearität<br />

von +/-1,2 dB über die gesamte Bandbreite<br />

aus. Diese Bandbreite ist ideal für Anwendungen<br />

wie UHF TV, Kommunikationssysteme<br />

und Testsysteme. Der Verstärker bietet<br />

einen großen Dynamikbereich mit einem<br />

Rauschfaktor von typisch 9,5 dB und einer<br />

Ausgangsleistung von 22 dBm. Die Stromversorgung<br />

erfolgt über 24 V DC bei 0,35 A.<br />

Der Verstärker ist einem robusten 95,25 x<br />

50,8 x 20,32 mm großen Gehäuse untergebracht<br />

und mit N-, SMA- oder BNC-Buchsen<br />

erhältlich. Der Betriebstemperaturbereich<br />

reicht von -20 bis +65 °C.<br />

■ municom GmbH<br />

www.municom.de<br />

Der Class-AB-Verstärker ZHL-5W-63-S+<br />

von Mini-Circuits eignet sich für einen Frequenzbereich<br />

von 0,6 bis 6 GHz und bietet<br />

eine hohe Verstärkung von 45 dB mit einer<br />

Linearität von +/-3,5 dB. Der GaN-basierte<br />

Verstärker ist in einem 184,15 x 109,98<br />

x 84.84 mm großen Aluminiumgehäuse<br />

untergebracht und verfügt über SMA-Koaxial-Buchsen.<br />

Der Verstärker ist ideal für<br />

Anwendungen aus den Bereichen mobile<br />

Kommunikation, Satellitenkommunikation<br />

sowie Test- und Messtechnik geeignet und<br />

erfordert eine Stromversorgung mit 28 V<br />

DC und einem Nennstrom von 3 A. Optional<br />

ist ein passender Kühlkörper erhältlich.<br />

Der Betriebstemperaturbereich liegt<br />

zwischen 0 und 60 °C.<br />

■ municom GmbH<br />

www.municom.de<br />

Fachbücher für die<br />

Praxis<br />

Smith-Diagramm<br />

Einführung und Praxisleitfaden<br />

Joachim Müller, 21 x 28 cm, 117 Seiten, zahlreiche,<br />

teilweise farbige Abbildungen, beam-Verlag 2009, ISBN<br />

978-3-88976-155-2, Art.-Nr.: 118082, 29,80 €<br />

Das Smith-Diagramm ist bis heute das wichtigste Instrument<br />

zur bildlichen Darstellung der Anpassung und<br />

zum Verständnis der Vorgänge in HF-Systemen. In der<br />

einschlägigen Fachliteratur findet man zwar viele Stellen<br />

zum Smith-Diagramm, sie erfordern aber meist erhebliche<br />

mathematische Kenntnisse: Eine grundlegende Einführung<br />

sucht man vergeblich. Diese Lücke schließt dieses Buch<br />

als praxisnahe Einführung in den Aufbau und die Handhabung<br />

des Diagramms. Mathematikkenntnisse die zu einer<br />

elektrotechnischen Ausbildung gehören, reichen dabei aus.<br />

Aus dem Inhalt:<br />

Der Weg zum Smith-Diagramm - Komplexe Zahlen -<br />

Reflexion bei Einzelimpulsen und kontinuierlichen<br />

Sinussignalen - Reflexionsfaktor - Rückflussdämpfung,<br />

VSWR, Kreisdiagramme; Reflexionsdiagramm - Schmidt-<br />

Buschbeck-Diagramm - CarterDiagramm - Praxis mit<br />

dem Smith-Diagramm; Kompensation von Blindanteilen,<br />

Ortslinie über Frequenz - Leitung als Transformator,<br />

elektrisch kurze bzw. lange Leitung, S-Parameter und<br />

Smith-Diagramm - Leitwert-Smith-Diagramm - Darstellung<br />

von Leitwerten im Smith-Diagramm, Parallelschaltung von<br />

Bauelementen - Grundelemente unter der Lupe - Ortslinien<br />

von Induktivitäten und Kapazitäten, das Bauelement<br />

Leitung – Stubs - Anpassung mit dem L-Glied - Hilfsmittel<br />

für die Arbeit mit dem Smith-Diagramm - Software<br />

- Messtechnik<br />

Unser gesamtes Buchprogramm finden Sie unter www.beam-verlag.de<br />

oder bestellen Sie über info@beam-verlag.de<br />

62<br />

hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


Verstärker<br />

Verstärker für EMV-Messungen in<br />

Klasse-A oder Klasse-AB?<br />

Ihr Partner für<br />

EMV und HF<br />

Messtechnik-Systeme-Komponenten<br />

EMV-<br />

MESSTECHNIK<br />

Absorberräume, GTEM-Zellen<br />

Stromzangen, Feldsonden<br />

Störsimulatoren & ESD<br />

Leistungsverstärker<br />

Messempfänger<br />

Laborsoftware<br />

Verstärker der Klasse-AB haben gegenüber<br />

Verstärkern der Klasse-A ein paar<br />

interessante Eigenschaften. Im Allgemeinen<br />

sind die Kosten eines Klasse-AB Verstärkers<br />

niedriger und die bauliche Größe,<br />

das Gewicht und die Betriebskosten sind<br />

typischerweise geringer. Klasse-AB-Verstärker<br />

sind gut für die Verwendung von<br />

angepassten Lasten geeignet, jedoch ist ein<br />

EMV-Verstärker keine klassische Sendeeinrichtung<br />

in den freien Raum. Direkt vor der<br />

Antenne steht ein EUT. Das kann zu erheblichen<br />

Fehlanpassungen führen, bei denen<br />

ein AB-Verstärker leicht „in die Knie“ geht<br />

und abschaltet.<br />

Toleriert Fehlanpassungen<br />

Prâna-Klasse-A-Verstärker toleriert Fehlanpassungen:<br />

Prâna-Verstärker bis ca. 500 W<br />

CW-Ausgangsleistung halten die Ausgangsleistung<br />

auch unter unbestimmten Lastzuständen<br />

(z.B. Kurzschluss/Leerlauf) konstant.<br />

Aufgrund der thermischen Abhängigkeit<br />

wird bei höheren Ausgangsleistungen<br />

die abgegebene Ausgangsleistung ab einem<br />

vordefinierten SWR-Wert begrenzt. Bei<br />

einem SWR von 3 wird bereits 25 % der Vorwärtsleistung<br />

zusätzlich als Rückwärtsleistung<br />

in den Verstärkerausgang eingespeist.<br />

Dieser Kraftakt entsteht leicht bei typischen<br />

EMV-Messungen und kann von Prâna-<br />

Klasse-A- Verstärkern problemlos bewältigt<br />

werden.<br />

Wichtiger Vorteil<br />

Ein weiterer wichtiger Vorteil von Klasse-A-<br />

Verstärkern ist die extrem hohe Linearität, da<br />

der Arbeitspunkt des Verstärkers in der Mitte<br />

der linearen Kennlinie liegt. Harmonische<br />

Frequenzen verfälschen die tatsächliche Feldstärke<br />

am EUT und vergrößern die Fehler<br />

bei Immunitätsmessungen. Prâna Klasse-A-<br />

Verstärker garantieren eine Unterdrückung<br />

von Oberwellen von mehr als 20 dB selbst<br />

unter 1-dB-Kompression, was zu einer einzigartigen<br />

Reinheit des EMV-Sendesignals<br />

führt und Messfehler minimiert.<br />

Bei EMV-Messungen kommt es nicht auf<br />

Gewicht und Größe des Verstärkers an.<br />

Selbst die Verstärkerausgangsleistung ist<br />

nicht das entscheidende Vergleichskriterium.<br />

Vielmehr entscheidet die Fehlanpassungstoleranz<br />

zwischen dem Erreichen oder<br />

dem Versagen der erforderlichen Leistungsoder<br />

Feldebene. Ein Mischsignal mit Oberwellen<br />

entspricht nicht den Anforderungen<br />

einer normgerechten EMV-Immunitätsmessung.<br />

Hohe Linearität ist daher ebenfalls ein<br />

dringend zu beachtendes Kriterium bei der<br />

Wahl eines EMV-Messverstärkers.<br />

■ EMCO Elektronik GmbH<br />

info@emco-elektronik.de<br />

www.emco-elektronik.de<br />

POSITIONING - TIMING -<br />

NAVIGATION<br />

GPS/GNSS Simulatoren<br />

Störsignal-Simulatoren<br />

Enterprise NTP Server<br />

HF- & MIKROWELLEN-<br />

MESSTECHNIK<br />

Puls- & Signalgeneratoren<br />

Feldmessung<br />

Netzwerkanalysatoren<br />

Spektrumanalysatoren<br />

Leistungsmessköpfe<br />

HF-Schaltfelder<br />

Taktgeber Oszillatoren<br />

PTB Masterclocks<br />

HF- & MIKROWELLEN-<br />

KOMPONENTEN<br />

Hohlleiterkomponenten bis 325 GHz<br />

HF-Komponenten bis 100 GHz<br />

RF-over-Fiber<br />

Kalibrierkits<br />

Subsystem<br />

Verstärker<br />

Schalter<br />

Tel. 089-895 565 0 * Fax 089-895 565 10<br />

hf-praxis 4/<strong>2020</strong> 63<br />

Email: info@emco-elektronik.de 63<br />

Internet: www.emco-elektronik.de


Verstärker<br />

Hochleistungsverstärker mit interessanten<br />

Features<br />

Modell 7548:<br />

Über 12 kW Spitzenleistung<br />

für 40 ms und 5,5 kW Spitzenleistung<br />

ohne Unterbrechung in<br />

1 Ohm Last, 40-ms-Impulse von<br />

bis zu 105 Ap in 1-Ohm-Last,<br />

Bandbreite von DC bis 50 kHz<br />

bei Nennleistung, Gleichstrom<br />

auf 100 kHz bei reduzierter Leistung.<br />

Mit mehreren miteinander<br />

verbundenen Verstärkern ist eine<br />

kontinuierliche Systemleistung<br />

von maximal 800 Vp-p und 170<br />

App möglich.<br />

Modell 7228:<br />

AC Power @ 20 kHz: 1 kW<br />

RMS, Hochleitungsanwendungen,<br />

bis 200 kHz Smallsignal,<br />

8 Vp-p bis 1 MHz, DC<br />

Power: 16 A @ 13,5 V<br />

Modell 7796:<br />

• sehr rauscharm, DC-fähig,<br />

0...100 V AC Stromquelle<br />

• Betriebsarten: Stromquelle<br />

oder Spannungsquelle<br />

Die Linear-Verstärker von<br />

AETechron zeichnen sich durch<br />

eine hohe Leistungsfähigkeit<br />

und Bandbreite aus. Die Geräte<br />

reproduzieren die am Eingang<br />

angelegte Signalform auf das<br />

vom Anwender gewünschte<br />

Spannungs- oder Stromniveau.<br />

Die Geräte sind sind seriell und<br />

parallel stapelbar, isoliert und<br />

leistungsstark bis zu 4 kVA pro<br />

Phase.<br />

Eigenschaften:<br />

• bis zu 180 Vpk<br />

• bis zu 1 kW pro Verstärker<br />

• Bandbreite bis zu 1 MHz<br />

(Kleinsignale)<br />

• AC- und DC-Signalreproduktion<br />

• Vierquadranten-Operation<br />

Serie 7xxx: Special<br />

Die Geräte sind seriell und parallel<br />

stapelbar, isoliert und leistungsstark<br />

bis zu 20 kVA pro<br />

Phase.<br />

• bis zu 200 Vpk<br />

• bis zu 5 kW pro Verstärker<br />

• Bandbreite bis zu 150 kHz<br />

(Kleinsignale)<br />

• AC- und DC-Signalreproduktion<br />

• Vierquadranten-Operation<br />

Modell 7224:<br />

AC Power @ 20 kHz: 900 W<br />

RMS, Hochleitungsanwendungen,<br />

bis 100 kHz Smallsignal:<br />

8 Vp-p bis 400 kHz, DC<br />

Power: 16 A @ 13,5 V DC<br />

Modell 7226:<br />

AC Power @ 20 kHz: 900 W<br />

RMS, Hochleitungsanwendungen,<br />

bis 150 kHz Smallsignal:<br />

8 Vp-p bis 600 kHz, DC<br />

Power: 16 A @ 13,5 V DC<br />

Modell 7794:<br />

• 60 A kontinuierlich bei 13,8 V<br />

• 200 A Einschaltstromfähigkeit<br />

• 150 kHz Kleinsignalbandbreite<br />

• ±95 V DC fähig<br />

• 41 V/µs Anstiegsrate<br />

Exodus Advanced Communications<br />

ist ein multinationaler<br />

HF-Kommunikationsausrüster,<br />

der sowohl kommerzielle als<br />

auch staatliche Stellen und<br />

deren verbundene Unternehmen<br />

weltweit bedient. Exodus<br />

stellte das Verstärkersystem<br />

AMP2034A vor. Der Ultrabreitband-Halbleiterverstärker<br />

leistet min. 20 W von 20 MHz<br />

bis 6 GHz.<br />

• 5 kVA kontinuierlich<br />

• Gleichstrom bis 30 kHz;<br />

Gleichstrom auf 150 kHz bei<br />

reduzierter Leistung<br />

• kann zu größeren, leistungsfähigeren<br />

Systemen kombiniert<br />

werden<br />

• Einphasen-Wechselstrom mit<br />

DC-Offset-fähigen Systemen<br />

von 0 bis 200 V AC oder 0 bis<br />

300 V AC<br />

• Dreiphasen-Wechselstrom mit<br />

DC-Offset fähigen Systemen<br />

von 208 V AC, 400 V AC oder<br />

bis zu 500 V AC L-L<br />

• 3 mOhm Ausgangsimpedanz<br />

■ EMCO Elektronik GmbH<br />

info@emco-elektronik.de<br />

www.emco-elektronik.de<br />

Breitband-Leistungsverstärker in Klasse AB<br />

Dieser kompakte Klasse-<br />

AB-Leistungsverstärker<br />

verfügt über ein Breitband-<br />

GaN-Design mit integrierten<br />

Schutzschaltungen für hohe<br />

Zuverlässigkeit und Robustheit<br />

integriert in einem 2HE/19-<br />

Zoll-Gehäuse.<br />

Das Modell AMP2034A ist<br />

mit optionaler, digitaler Steuerung<br />

und Überwachung sowie<br />

lokalen/Remote-Schnittstellen<br />

verfügbar.<br />

■ EMCO Elektronik GmbH<br />

info@emco-elektronik.de<br />

www.emco-elektronik.de<br />

64 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


Funkchips- und module<br />

Langlebiges Mesh-Network-Modul mit<br />

einfacher Integration<br />

Ein innovatives Wireless-Protokoll vereinfacht<br />

den Aufbau von großen, autonomen<br />

und dynamischen IoT-Netzwerken. Das<br />

NeoMesh von tekmoduls neuem Partner<br />

NeoCortec beruht auf dem bewährten Mesh-<br />

Protokoll und verspricht eine einfache Integration<br />

neuer Netzwerkknoten. Das Konzept<br />

wurde außerdem für den Embedded<br />

Award 2018 nomiert. Zusammen mit dem<br />

IoT-Modul NC2400 von NeoCortec können<br />

Sie eine große Zahl unterschiedlichster<br />

Applikationen realisieren. Es ist eines von<br />

drei vorkonfigurierten wireless-Modulen,<br />

von denen jedes in Netzwerken als komplett<br />

autonomer Knoten fungiert. Außerdem<br />

zeichnen sich die NeoCortec-Module<br />

durch ihre ultra-kompakte Bauweise, ihre<br />

Langlebigkeit sowie Kosteneffizienz aus.<br />

Technische Highlights und<br />

Applikationen<br />

Das neue NC2400 von NeoCortec ist im<br />

Kontext eines mesh networks ein komplettes<br />

System in einem einzigen Modul. Sie müssen<br />

es lediglich mit Strom versorgen und<br />

benötigen eine zusätzliche Antenne und<br />

schon haben Sie ein voll funktionsfähiges<br />

Wireless Mesh Network-node! Dabei eignet<br />

sich das NC2400 hervorragend für das<br />

2,4-GHz-Band. Außerdem erfüllt das Modul<br />

die meisten nationalen Voraussetzungen für<br />

einen weltweiten Einsatz.<br />

Weitere Features:<br />

• NeoMesh Protocol Stack optimiert für<br />

Ultra-Lowpower<br />

• Generic Application Layer kann konfiguriert<br />

werden<br />

• kleiner Formfactor für einfache Integration<br />

• Betriebsspannung 2...3,6 V<br />

• pre certified für ETSI, FCC & IC<br />

Außerdem gibt es vielseitige Anwendungsmöglichkeiten,<br />

etwa in fortschrittlichsten,<br />

automatischen Ablese- und Zähler-Infrastrukturen<br />

oder in einem Wireless-Sensor-<br />

Netzwerk. Weitere Applikationen sind beispielsweise<br />

Home Control & Building Automation,<br />

Industrial Automation, Alarm und<br />

Security sowie Agrakultur.<br />

■ tekmodul GmbH<br />

info@tekmodul.de<br />

www.tekmodul.de<br />

Fachbücher für die<br />

Praxis<br />

Praxiseinstieg in die<br />

Spektrumanalyse<br />

Joachim Müller,<br />

21 x 28 cm, 198 Seiten,<br />

zahlr. überwiegend farbige Abb.<br />

Diagramme, Plots<br />

ISBN 978-3-88976-164-4,<br />

beam-Verlag 2014, 38,- €<br />

Art.-Nr.: 118106<br />

Ein verständlicher Einstieg in die<br />

Spektrumanalyse - ohne höhere<br />

Mathematik, der Schwerpunkt liegt<br />

auf der Praxis mit Vermittlung von<br />

viel Hintergrundwissen.<br />

Hintergrundwissen:<br />

• Der Zeit- und Frequenzbereich,<br />

Fourier<br />

• Der Spektrumanalyzer nach dem<br />

Überlagerungsprinzip<br />

• Dynamik, DANL und Kompression<br />

• Trace-Detektoren, Hüllkurvendetektor,<br />

EMV-Detektoren<br />

• Die richtige Wahl des Detektors<br />

• Moderne Analyzer, FFT, Oszilloskope<br />

mit FFT<br />

• Auswahl der Fensterung - Gauß,<br />

Hamming, Kaiser-Bessel<br />

• Die Systemmerkmale und Problemzonen<br />

der Spektrumanalyzer<br />

• Korrekturfaktoren, äquivalente<br />

Rauschbandbreite, Pegelkorrektur<br />

• Panorama-Monitor versus Spektrumanalyzer<br />

• EMV-Messung, Spektrumanalyzer<br />

versus Messempfänger<br />

Messpraxis:<br />

• Rauschmessungen nach der<br />

Y-Methode, Rauschfaktor, Rauschmaß<br />

• Einseitenbandrauschen, Phasenrauschen<br />

• Signal/Rauschverhältnis, SNR,<br />

S/N, C/N<br />

• Verzerrungen und 1 dB-Kompressionspunkt<br />

• Übersteuerung 1.Mischer - Gegenmaßnahmen<br />

• Intermodulationsmessungen<br />

• Interceptpoint, SHI, THI, TOI<br />

• CW-Signale knapp über dem<br />

Rauschteppich<br />

• Exakte Frequenzmessung (Frequenzzählerfunktion)<br />

• Messung breitbandiger Signale<br />

• Kanalleistungsmessung, Nachbarkanalleistungsmessung<br />

• Betriebsart Zero-Span<br />

• Messung in 75-Ohm-Systemen<br />

• Amplituden- und Phasenmodulation<br />

(AM, FM, WM, ASK, FSK)<br />

• Impulsmodulation, Puls-Desensitation<br />

• Messungen mit dem Trackingenerator<br />

(skalare Netzwerkanalyse)<br />

• Tools auf dem PC oder App’s fürs<br />

Smart-Phone<br />

Unser gesamtes Buchprogramm finden Sie unter www.beam-verlag.de<br />

oder bestellen Sie über info@beam-verlag.de


Funkchips und -module<br />

Robuste und einfach zu verwendende Funkmodule<br />

Unitronic GmbH<br />

www.unitronic.de<br />

Die Unitronic GmbH setzt in<br />

aktuellen Kundenprojekten weiterhin<br />

auf das Funkmodulportfolio<br />

von Radiocrafts. Speziell<br />

im Industriebereich hat sich die<br />

RC232-Produktreihe, die eine<br />

Vielzahl von Frequenzen von<br />

169 MHz bis 2,4GHz unterstützt,<br />

laut des Entwicklungsdienstleisters<br />

bestens bewährt und wird<br />

langfristig weiter von Unitronic<br />

vertrieben.<br />

Low- & Highpower<br />

Radiocrafts bietet HF-Module<br />

für die drahtlose Vernetzung in<br />

den unterschiedlichen, weltweit<br />

verfügbaren ISM-Bändern im<br />

Bereich 169 MHz, 433 MHz,<br />

868/915 MHz und 2,4 GHz. Um<br />

den Anforderungen der verschiedensten<br />

Applikationen gerecht<br />

zu werden bietet Radiocrafts<br />

sowohl Lowpower-Module für<br />

batteriebetriebene Anwendungen<br />

als auch Highpower-Module zur<br />

Erzielung von hohen Reichweiten<br />

über mehrere Kilometer.<br />

Robustes<br />

Netzwerkprotokoll<br />

Das Protokoll RC232 von Radiocrafts<br />

wurde entwickelt, um<br />

einen einfachen und effektiven<br />

seriellen Datenaustausch bei der<br />

Verwendung der ISM-Bänder<br />

zu ermöglichen. Das RC232-<br />

Protokoll ist in die Radiocrafts<br />

RF-Module eingebettet und ermöglicht<br />

Stern- (Point-to-Multipoint)<br />

und Point-to-Point-Verbindungen<br />

aufzubauen. Ideal ist<br />

das RC232-Protokoll für Kabelersatzlösungen<br />

geeignet. Mit<br />

den optional verfügbaren Highpower<br />

Modulen sind auch hohe<br />

Reichweiten realisierbar.<br />

„RC232 ist das benutzerfreundlichste<br />

und einfachste Netzwerkprotokoll<br />

für die bidirektionale<br />

drahtlose Übertragung von<br />

einem Sender zu einem Empfänger.<br />

Dazu ist es vollkommen<br />

transparent, das heißt die Daten,<br />

die auf der Senderseite eingegeben<br />

werden, werden auf der<br />

Empfängerseite nach einer kleinen<br />

Verzögerung genau gleich<br />

angezeigt“, so Stephan Kundt,<br />

Senior Softwareingenieur bei<br />

Unitronic.<br />

Verschiedene<br />

Netzwerktopographien<br />

konfigurierbar<br />

In einer Point-to-Point-Konfiguration<br />

dient das RC232-Protokoll<br />

als drahtlose Verbindung<br />

auf einer seriellen UART- (oder<br />

RS232/485-) Kommunikationsleitung.<br />

„Der Anwendungsentwickler<br />

muss nicht wissen wie<br />

die Funkverbindung im Detail<br />

funktioniert, solange die maximale<br />

Datenrate eingehalten wird<br />

und die Latenzzeit der Übertragung<br />

bewältigt werden kann“,<br />

so Kundt. In einer Point-to-<br />

Multipoint-Konfiguration wird<br />

das RC232-Protokoll zum Aufbau<br />

eines Sternnetzes mit einer<br />

einfachen Adressierungsfunktionalität<br />

verwendet. Die RC232-<br />

Module können mit einer einfach<br />

zu bedienenden UART-Schnittstelle<br />

gesteuert werden und parametriert<br />

werden.<br />

Beispiel: Sensoren in<br />

der Agrarwirtschaft<br />

Landwirtschaftliche Sensoren<br />

werden beispielsweise zur Überwachung<br />

der Bodenfeuchtigkeit<br />

verwendet. Diese entscheiden<br />

darüber, wie und wann Bewässerungssysteme<br />

eingesetzt werden,<br />

aber auch andere Umweltmessungen<br />

wie Temperatur,<br />

Sonnenlicht und verschiedene<br />

Gase werden überwacht. Der<br />

überwachte Bereich kann von<br />

großen Außenfeldern, bei denen<br />

eine weiträumige Kommunikationsübertragung<br />

von entscheidender<br />

Bedeutung ist, bis hin<br />

zu kleinen Innengewächshäusern<br />

reichen.<br />

Die Sensoren müssen per Funk<br />

angebunden und batteriebetrieben<br />

sein, da eine Verkabelung<br />

normalerweise nicht möglich<br />

bzw. sehr aufwändig ist. Die<br />

größte Reichweite wird mit der<br />

niedrigstmöglichen Frequenz<br />

unterstützt, kombiniert mit Highpower<br />

und Ultra-Narrowband,<br />

die in den Radiocrafts RC12xxund<br />

RC17xx-Plattformen verfügbar<br />

sind. ◄<br />

Die Vorteile zusammengefasst:<br />

• Breitbandmodule für kostengünstige Anwendungen<br />

• Point-to-Point/Point-to-Multipoint-Protokoll (RC232)<br />

• 169 MHz, 433 MHz, 868/915 MHz und 2.4 GHz<br />

• transparente UART-Datenschnittstelle<br />

• Hochleistungsmodule für erweiterte Reichweite verfügbar<br />

• Datenrate: 1,2 bis 100 kbps<br />

• kompakte Größe (12,7 x 25,4 x 3,5 mm)<br />

• abgeschirmtes Modul für SMD<br />

• pin-kompatible Varianten für EU, USA, Indien, weltweit<br />

• keine externen Komponenten notwendig, nur Stromversorgung<br />

und Antenne<br />

• bis zu 4 km Reichweite (LOS)<br />

• Sleep-Modus für geringeren Stromverbrauch<br />

66 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


Funkchips- und module<br />

Neue Funklösungen für IoT-Anwendungen<br />

Semtech stellte mit LoRa Edge<br />

ein Portfolio neuer Lösungen<br />

vor, um IoT-Anwendungen zu<br />

vereinfachen und zu beschleunigen:<br />

• Die erste LoRa-Edge-Plattform<br />

dient zur Geolokalisierung,<br />

um IoT-Geräte für das<br />

Asset Management grundlegend<br />

zu verändern.<br />

• Die Plattform integriert einen<br />

äußerst stromsparenden LoRa-<br />

Transceiver sowie GNSS- und<br />

WLAN-Scan-Techniken<br />

• Die Kombination von LoRa-<br />

Edge-Lösungen und cloudbasierter<br />

Geolokalisierung<br />

ermöglicht eine einzigartige<br />

Systemarchitektur, die ein<br />

ausgewogenes Verhältnis<br />

zwischen Standortgenauigkeit<br />

und geringem Stromverbrauch<br />

bietet.<br />

Semtech stellte damit eine neue,<br />

äußerst vielseitige, stromsparende<br />

und software-definierte<br />

LoRa-basierte Plattform vor,<br />

die zahlreiche Anwendungen<br />

für das Asset Management im<br />

Innen- und Außenbereich ermöglicht<br />

und auf die Branchen<br />

Industrie, Gebäude, Wohnen,<br />

Landwirtschaft, Transport und<br />

Logistik abzielt. Das erste Produkt<br />

dieser Serie ist eine Geolokalisierungslösung,<br />

die die<br />

Entwicklung von IoT-Geräten<br />

für das Asset Management<br />

revolutioniert. Sie bietet stromsparende<br />

WLAN- und GNSS-<br />

Scan-Funktionen zusammen<br />

mit einer benutzerfreundlichen<br />

und kostengünstigen LoRa-<br />

Cloud-Geolokalisierung sowie<br />

Dienste zur Geräteverwaltung,<br />

um die Kosten und die Komplexität<br />

beim Orten und Überwachen<br />

von IoT-Assets deutlich<br />

zu reduzieren.<br />

Laut Cisco werden in den nächsten<br />

zehn Jahren voraussichtlich<br />

500 Mrd. Geräte mit dem Internet<br />

verbunden, da Unternehmen<br />

ihre Geschäftsstrategie noch stärker<br />

in Richtung IoT verlegen.<br />

Die meisten dieser IoT-Geräte<br />

erfordern irgendeine Form von<br />

Ortungsmöglichkeit – entweder<br />

bei der Installation oder während<br />

ihrer gesamten Lebensdauer. Mit<br />

der Geolokalisierungsplattform<br />

LoRa Edge können Anbieter die<br />

Lokalisierungsfunktionen von<br />

LoRa sowie die GNSS- und<br />

WLAN-Scanfunktionen über<br />

eine Einchip-Lösung nutzen<br />

und Kunden ein hervorragendes<br />

Lokalisierungstool für die jeweilige<br />

Anwendung auswählen.<br />

Durch den Verzicht auf GNSSund<br />

WLAN-Komponenten verringert<br />

LoRa Edge die Kosten<br />

für die Stückliste und die Komplexität<br />

beim Design und der<br />

Beschaffung erheblich. Durch<br />

das Hinzufügen von LoRa-<br />

Cloud-Geolokalisierung, die eine<br />

benutzerfreundliche und kostengünstige<br />

TDOA-, GNSS- und<br />

WLAN-basierte Standortberechnung<br />

in der Cloud ermöglicht,<br />

um den Strombedarf der Geräte<br />

drastisch zu senken und die Effizienz<br />

des Asset Managements<br />

zu verbessern, können Kunden<br />

mit LoRa Edge ihre Gesamtbetriebskosten<br />

besser verwalten<br />

und zahlen nur, wenn ein Asset<br />

lokalisiert werden muss. Die<br />

hervorragende Schlüsselbereitstellung<br />

bei der Fertigung und<br />

ein sicherer Verbindungsprozess<br />

vereinfachen die Entwicklung<br />

von IoT-Lösungen, die den<br />

hohen Sicherheitserwartungen<br />

der Kunden entsprechen.<br />

Mehrzweck-Funk-Frontend<br />

• 150...2700 MHz kontinuierlicher<br />

Frequenz-Synthesizer-<br />

Bereich<br />

• GPS/BeiDou-Scannen<br />

• passives WLAN-Scannen<br />

Stromsparender LoRa/(G)FSK<br />

HF-Transceiver<br />

• weltweite Unterstützung von<br />

Frequenzbändern im Bereich<br />

150...960 MHz<br />

• Hochleistungs-Verstärkerpfad<br />

mit 22 dBm<br />

• hocheffizienter Verstärkerpfad<br />

mit 15 dBm<br />

• vollständig kompatibel zum<br />

LoRaWAN-Standard<br />

Verschlüsselungs-Engine<br />

• Hardware-Unterstützung für<br />

AES-128-basierte Ver-/Entschlüsselungsalgorithmen<br />

• Handling von Geräteparametern<br />

wie DevEUI und JoinEUI<br />

• schützt vertrauliche Informationen<br />

wie Verschlüsselungsschlüssel<br />

• speichert NwkKey, AppKey,<br />

wie im LoRaWAN-Standard<br />

definiert<br />

■ Semtech Corporation<br />

www.semtech.com<br />

WiFi6-Funkmodul mit 2x2 MIMO und Dualbode-Bluetooth 5.1<br />

Geradezu ideal für den Aufbau<br />

drahtloser Hochgeschwindigkeitsverbindungen<br />

in der Automobiltechnik<br />

geeignet ist das<br />

neue bei SE Spezial-Electronic<br />

erhältliche WiFi6-Funkmodul<br />

JODY-W3 von u-blox. Durch<br />

die gleichzeitige Nutzung der<br />

beiden WLAN-Frequenzbereiche<br />

2,4 und 5 GHz und die<br />

parallele Unterstützung von<br />

WiFi und Bluetooth 5.1 ermöglicht<br />

das nur 13,8 x 19,8 mm<br />

große IEEE 802.11ax-konforme<br />

Modul eine hocheffiziente stabile<br />

Datenübertragung. Mittels<br />

PCIe oder SDIO lassen sich mit<br />

Linux- und Android-Systemen<br />

Transferraten von bis zu 1,2<br />

Gbit/s erzielen. Drei simultane<br />

Betriebsmodi – Access Point<br />

(AP) mit bis zu 32 Stationen,<br />

Station (STA) und WiFi Direct<br />

(P2P) – eröffnen Entwicklern<br />

dabei völlig neue Möglichkeiten<br />

hinsichtlich der Implementierung<br />

von Over-the-Air-<br />

Updates, der drahtlosen Fahrzeugdiagnose,<br />

der Interaktion<br />

mit der Ladeinfrastruktur von<br />

Elektrofahrzeugen und in<br />

punkto Karten-Updates. Das<br />

den WLAN-Sicherheitsstandard<br />

WPA3 unterstützende, zu<br />

den u-blox-Modulen JODY-<br />

W1 und JODY-W2 pinkompatible<br />

JODY-W3-Modul entspricht<br />

den Anforderungen<br />

der AEC-Q100 Klasse 2. Die<br />

Anwendungsbereiche reichen<br />

von Videostreaming und Bildschirmspiegelung<br />

über Backup-Kameras<br />

und Cloud-Applikationen<br />

bis hin zu schlüssellosen<br />

Zugangssystemen und<br />

zur Diagnose und Wartung von<br />

Fahrzeugsystemen.<br />

■ SE Spezial-Electronic<br />

GmbH<br />

www.spezial.com<br />

hf-praxis 4/<strong>2020</strong> 67


Funkchips und -module<br />

Ultrakompaktes NB-IoT-Modul<br />

Das IoT-Modul BC65 von Quectel ist ein<br />

High-Performance/Multiband-Modul für<br />

NB-IoT, das sich vor allem durch seinen<br />

extrem niedrigen Stromverbrauch auszeichnet.<br />

Gleichzeitig besticht es mit seinen<br />

äußerst kompakten Maßen von lediglich<br />

17,7 × 15,8 × 2,2 mm und eignet sich<br />

damit nahezu perfekt für Applikationen<br />

mit begrenzten Abmessungen. Durch<br />

sein Hardwaredesign ist es mit weiteren<br />

Quectel-Modulen pinkompatibel. Dazu<br />

zählen das M66 (GSM/GPRS) sowie die<br />

NB-IoT-Module BC66 und BC68. Das<br />

BC65 stellt eine flexible und skalierbare<br />

Plattform für die Migration von GSM/<br />

GPRS hin zu NB-IoT-Netzwerken bereit.<br />

Das BC65 beinhaltet zudem einen Bluetooth<br />

4.2 BLE-Transceiver samt Protokollunterstützung<br />

für viele Anwendungsfälle.<br />

Ausstattung und Applikationen<br />

Das ultrakompakte NB-IoT-Modul BC65<br />

ist als LCC-SMT-Package ausgeführt und<br />

ist dadurch perfekt für langlebige, robuste<br />

Designs geeignet. Es stehen zahlreiche<br />

externe Interfaces zur Verfügung, die mittels<br />

OpenCPU angesteuert werden können.<br />

Einzigartig ist der spezielle PSM_ENIT-<br />

Eingang. Er ermöglicht das einfache „Aufwecken“<br />

des Moduls aus dem stromsparenden<br />

PSM Mode über eine Flanke am<br />

Eingang.<br />

Dank des kompakten Formfaktors, des sehr<br />

geringen Stromverbrauches und des großen<br />

Einsatztemperaturbereiches von -25 bis<br />

+75 °C ist das BC65 die beste Wahl beispielsweise<br />

für IoT-Anwendungen in den<br />

Bereichen smart metering, asset tracking,<br />

smart city, precision agriculture oder consumer<br />

devices.<br />

Key Features im Überblick:<br />

• kompaktes NB-IoT-Modul mit Bluetooth<br />

4.2 (BLE) Features<br />

• leistungssparendes Design sichert Ultra-<br />

Lowpower-Betrieb<br />

• Build-in eSIM reserved<br />

• Multibandfähigkeit und externe Interfaces<br />

erlauben verschiedenste Applikationen<br />

• kompatibel mit Quectel NB-IoT/GSM/<br />

GPRS Modules<br />

■ tekmodul GmbH<br />

info@tekmodul.de<br />

www.tekmodul.de<br />

2,4-GHz-Verstärker-Chip verspricht höhere Reichweite bei<br />

längerer Batterielebensdauer<br />

Das 2,4-GHz-Frontendmodul (FEM)<br />

nRF21540 von Nordic Semiconductor ist ein<br />

Plug&Play-Range-Extender, der zusammen<br />

mit den Multiprotokoll-SoCs der nRF52-<br />

und nRF53-Serien oder anderen Funkkomponenten<br />

die Reichweite erhöht und<br />

für eine robustere Verbindung sorgt. Dabei<br />

benötigt er nur ein Minimum an externen<br />

Komponenten.<br />

Durch den integrierten Leis tungsverstärker<br />

ausgangsseitig und den Lownoise-Verstärker<br />

eingangsseitig verbessert das FEM die<br />

Robustheit der Verbindung der Lowpower/<br />

Shortrange-Wireless-Lösungen von Nordic.<br />

In Kombination mit einem SoC der<br />

nRF52-Serie liegen die Ausgangsleistung<br />

bei 21 dBm, die Empfangsverstärkung<br />

liegt bei 13 dB und der Rauschabstand bei<br />

2,5 dB. Somit ergibt sich insgesamt ein<br />

höheres Link-Budget für eine bis zu 16x<br />

höhere Reichweite. Beispielsweise mit<br />

einem nRF52840 SoC, der Bluetooth Low<br />

Energy mit 1 Mbps ausführt, verbessert der<br />

nRF21540 die Empfangsempfindlichkeit um<br />

5 dBm auf -100 dBm. Zusammen mit der<br />

erhöhten Ausgangsleistung steigt das Link-<br />

Budget somit um 18 dBm.<br />

Die Sendeleistung des nRF21540 ist dynamisch<br />

regelbar. Sie lässt sich in feinen<br />

Abstufungen einstellen. Da die maximale<br />

Ausgangsleistung 1 dBm über dem im 2,4<br />

GHz Band zulässigen Wert liegt, steht genug<br />

Spielraum zur Verfügung, um Verluste im<br />

Signalweg bis zur Antenne zu kompensieren<br />

und dennoch die erlaubten 20 dBm ab<br />

Antennenabstrahlung voll auszuschöpfen –<br />

und dies unabhängig der zur Verfügung stehenden<br />

Protokolle, wie Bluetooth, ZigBee,<br />

Thread, ANT, Gazell oder kundeneigenen<br />

Varianten. Wird eine Funkverbindung ohne<br />

FEM in störungsanfälligen Umgebungen<br />

oder an der Grenze des Link-Budgets der<br />

Wireless-SoCs betrieben, so steigt die Fehlerrate<br />

der Übertragungen, was zu wiederholten<br />

Sendeversuchen und somit einem<br />

höheren Energieverbrauch führt. Der Einsatz<br />

eines nRF21540 kann die Energiebilanz<br />

der gesamten Anwendung trotz seiner<br />

zusätzlichen Leistung verringern, da weniger<br />

Übertragungsversuche benötigt werden, bis<br />

die Datenpakete erfolgreich übermittelt sind.<br />

Der Betriebstemperaturbereich des<br />

nRF21540 reicht von -40 bis +105 °C.<br />

Damit kann er auch in Industrieapplikationen,<br />

z.B. in professionellen Beleuchtungsanwendungen,<br />

mit den SoCs nRF52833 und<br />

nRF5340 von Nordic eingesetzt werden,<br />

die ebenfalls für hohe Temperaturen ausgelegt<br />

sind. Weitere Zielapplikationen des<br />

nRF21540 sind Asset-Tracking, ferngesteuertes<br />

Spielzeug, Drohnen, Agrartechnik,<br />

Audio- und Smart-Home- Anwendungen.<br />

Um die Nutzung mit den SoCs der nRF52-<br />

und nRF53-Serien noch weiter zu vereinfachen,<br />

wird Nordic den Treiber-Support für<br />

künftige Releases der Software Development<br />

Kits (SDK) nRF5, nRF5 für Thread<br />

und Zigbee sowie das nRF Connect SDK<br />

ausrollen. Der nRF21540 ist unter www.<br />

rutronik24.com verfügbar.<br />

■ Rutronik<br />

www.rutronik.com<br />

68 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


Next Generation Wi-Fi: 6 GHz is on the Horizon<br />

Figure 1: The U.S. FCC’s proposed division of the 6 GHz band into four sub-bands<br />

Author:<br />

Wesley J. Boyd, Senior<br />

Director of Marketing<br />

Skyworks Solutions<br />

www.skyworksinc.com<br />

The push to open the 6 GHz band<br />

(5.925-7.125 GHz) to unlicensed<br />

use is being driven by explosive<br />

growth in consumers’ data needs,<br />

particularly from applications<br />

such as video streaming and<br />

video on-demand. The demand<br />

for data is being further bolstered<br />

by social media applications,<br />

audio platforms, and smart home<br />

devices. In addition, new and<br />

burgeoning applications such as<br />

virtual reality (VR) and augmented<br />

reality (AR) will continue to<br />

drive significant data demand<br />

into the future.<br />

But what exactly is the 6 GHz<br />

band? What is it currently used<br />

for, and how does it benefit consumers?<br />

Perhaps more importantly,<br />

how will the emergence<br />

of Wi-Fi 6 - whose certification<br />

program from the Wi-Fi Alliance<br />

that launched in September 2019<br />

- affect the use and performance<br />

of the 6 GHz band? This article<br />

aims to answer these questions.<br />

Wi-Fi 6 GHz Band –<br />

State of the Union<br />

The 6 GHz band is intended to<br />

significantly bolster available<br />

bandwidth when compared to<br />

existing Wi-Fi, improving both<br />

the quality of service and supporting<br />

consumers’ insatiable<br />

demand for more data. The new<br />

spectrum represents a bandwidth<br />

increase of over 150 percent<br />

compared to the 2.4 GHz and<br />

5 GHz spectrum used today.<br />

The Wi-Fi Alliance, tasked<br />

with selecting features from<br />

the 802.11ax standard and certifying<br />

interoperable 802.11ax<br />

products, is branding these new<br />

11ax devices as “Wi-Fi CER-<br />

TIFIED 6”. Although Wi-Fi 6<br />

devices can operate presently in<br />

either 2.4 or 5 GHz bands – or<br />

6 GHz in the future – the IEEE<br />

802.11 working group has stipulated<br />

that only Wi-Fi 6 devices<br />

can be permitted to operate in<br />

the 6 GHz band. To avoid confusion,<br />

the Wi-Fi Alliance has<br />

recently branded Wi-Fi 6 devices<br />

operating in the 6 GHz band as<br />

“Wi-Fi 6E”. Offloading slower<br />

Wi-Fi speeds to the 2.4 GHz<br />

and 5 GHz bands should ensure<br />

faster, higher- quality throughput<br />

for Wi-Fi 6E devices operating<br />

in the 6 GHz band.<br />

In the U.S., FCC commissioners<br />

and FCC Chairman Ajit<br />

Pai voted unanimously in October<br />

2018 to release up to 1.2<br />

GHz more Wi-Fi (unlicensed)<br />

spectrum in and around the 6<br />

GHz band. Since then, the central<br />

debate around 6 GHz is<br />

whether new Wi-Fi operations<br />

in the band could interfere with<br />

its existing users, which include<br />

public safety, utilities support,<br />

and wireless backhaul. As such,<br />

the use and operating rules of the<br />

6 GHz band have yet to be fully<br />

ratified by the FCC.<br />

Chairman Pai has acknowledged<br />

that the release of 1200<br />

MHz within the 6 GHz band<br />

for unlicensed Wi-Fi use is a<br />

historic event: a large chunk<br />

of bandwidth, free, for public<br />

consumption. The FCC’s current<br />

plan is to divide the 6 GHz<br />

band into four sub-bands (Fig.<br />

1): U-NII-5 (5.925-6.425 GHz),<br />

U-NII-6 (6.425-6.525 GHz),<br />

U-NII-7 (6.525-6.875 GHz),<br />

and U-NII-8 (6.875-7.125 GHz).<br />

The FCC also plans to regulate<br />

unlicensed use in the 6 GHz<br />

band. For access points, they<br />

have recommended a two- class<br />

approach, differentiating between<br />

low-power indoor access<br />

points operating at 24 dBm, and<br />

standard-power access point<br />

devices operating at 30 dBm.<br />

Standard-power access points<br />

will be required to use a database<br />

lookup scheme before<br />

hf-praxis 4/<strong>2020</strong> 69


RF & Wireless<br />

transmitting to avoid causing<br />

interference with fixed wireless<br />

incumbents. Low-power indoor<br />

access points will only be permitted<br />

to operate indoors and<br />

will not be required to use the<br />

database lookup scheme.<br />

In addition, the FCC has proposed<br />

that client devices be permitted<br />

to operate in the 6 GHz band,<br />

but that their power be limited<br />

to 18 dBm to avoid interfering<br />

with fixed wireless incumbents<br />

in the band. Industry groups<br />

have requested an additional<br />

class to be added: a very low<br />

power access point operating<br />

at 14 dBm. This class of device<br />

would be used as a mobile hotspot,<br />

for example.<br />

The greatest opportunity for<br />

component and product designers<br />

presented by the 6 GHz<br />

band also represents one of its<br />

most significant challenges –<br />

the very introduction of a third<br />

6 GHz radio, in addition to the<br />

2.4 GHz and 5 GHz radios currently<br />

being used for Wi-Fi<br />

applications. A third radio is<br />

good news for semiconductor<br />

suppliers, as it means more content<br />

opportunity (new radios,<br />

filters, power amplifiers), and<br />

consumer product makers as<br />

they create fresh devices that<br />

will take advantage of the new<br />

spectrum. However, when you<br />

concurrently operate 2.4 GHz,<br />

5 GHz, and 6 GHz radios in the<br />

same product such as a router,<br />

the system complexity increases<br />

significantly. Additionally,<br />

thermal challenges escalate as<br />

industrial designs forconsumer<br />

electronics are trending toward<br />

smaller, more compact designs.<br />

6 GHz Band Regulation<br />

in the U.S.<br />

Skyworks’ experts are working<br />

in partnership with other members<br />

of the Wi-Fi Alliance, providing<br />

guidance in support of<br />

comments on FCC proceedings<br />

regarding the 6 GHz band.<br />

So far, the most significant<br />

enhancements of Wi-Fi 6 and<br />

Wi-Fi 6E (over Wi-Fi 5, or<br />

802.11ac, implemented in 2014)<br />

are the introduction of Orthogonal<br />

Frequency Division Multiple<br />

Access (OFDMA) and<br />

the enhancement of multiuser,<br />

multiple input multiple output<br />

(MU-MIMO).<br />

OFDMA is a modulation scheme<br />

intended to reduce latency, boost<br />

capacity, and improve efficiency<br />

by allowing as many as 30 users<br />

to simultaneously share a channel.<br />

It also borrows a page from<br />

the cellular world and uses a<br />

scheduler to tell users exactly<br />

when they should transmit their<br />

data to avoid collisions.<br />

Introduced in 2015, MU-MIMO<br />

only worked for outgoing signals<br />

from the router (downlink);<br />

Wi-Fi 6 will allow routers to<br />

handle incoming signals from<br />

multiple devices (uplink), as<br />

well.<br />

To differentiate between the two,<br />

and understand how they complement<br />

each other, picture data<br />

transfer as cars on a highway.<br />

OFDMA, aimed mostly at boosting<br />

low-bandwidth applications,<br />

raises the highway’s speed limit<br />

and increases speed by reducing<br />

collisions; MU-MIMO, aimed<br />

mainly at high-bandwidth applications,<br />

would be represented as<br />

additional lanes being added to<br />

the highway.<br />

What does that mean in<br />

terms of speed?<br />

Wi-Fi 6 is over two- and-a-half<br />

times faster than Wi-Fi 5 and will<br />

offer better performance for connected<br />

devices (Table 1). FCC<br />

Chairman Pai told guests at the<br />

Wi-Fi World Congress in May<br />

2019 that the economic value<br />

created by Wi-Fi in the U.S. is<br />

projected to double by 2023 reaching<br />

nearly $1 trillion.<br />

That said, FCC regulators must<br />

address several yet-to-be-decided<br />

considerations that could<br />

deeply impact how the 6 GHz<br />

band is deployed. These include<br />

maximum allowed transmit<br />

power and automated frequency<br />

coordination (AFC). AFC is a<br />

database lookup mechanism<br />

intended to protect incumbent<br />

users within the 6 GHz spectrum.<br />

What AFC means for users is that<br />

the FCC is seeking to impose<br />

different sets of rules on each<br />

of the 6 GHz sub- bands. While<br />

the details are not set in stone,<br />

currently, U-NII-6 and U-NII-8<br />

(Fig. 1) have similar rule sets that<br />

make them available for usage<br />

only for indoor applications, with<br />

Table 1: Comparing Wi-Fi5, Wi-Fi6, and 802.11be Standards<br />

70 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


RF & Wireless<br />

output power limits of 24 dBm<br />

(250mW) conducted and 30 dBm<br />

(1W) radiated. For U-NII-5 and<br />

U-NII-7, AFC will be required<br />

whether it’s an indoor or outdoor<br />

application. Output power limits<br />

in these bands will be 30dBm<br />

conducted and 36dBm radiated.<br />

Objectively speaking, such a<br />

database is a positive development<br />

to preserve the integrity of<br />

the incumbent users of the 6 GHz<br />

spectrum. However, it may take<br />

several years to develop, test, and<br />

certify before AFC is ready for<br />

consumer and enterprise class<br />

products. Implementing rules<br />

prior to AFC deployment with<br />

fewer restrictions and higher<br />

transmit powers will lead to an<br />

improved consumer experience,<br />

enabling them to better leverage<br />

this new available bandwidth.<br />

Still, it’s not yet been confirmed<br />

who will create this database,<br />

or when it is going to become<br />

operational, leading to potential<br />

delays in use of the U-NII-5<br />

and U-NII-7 bands, which are<br />

estimated to account for up to<br />

three- quarters of usable frequency<br />

in the 6 GHz band. The<br />

FCC is expected to address these<br />

concerns in a Report And Order<br />

(R&O) document estimated to be<br />

available in early <strong>2020</strong>.<br />

Conclusions<br />

Release of the 6 GHz band for<br />

unlicensed Wi-Fi use is an unprecedented<br />

move by the FCC —<br />

1200 MHz of spectrum available<br />

for public consumption. The<br />

benefits of this extended bandwidth<br />

have the potential to be<br />

tremendous. Not only will it be<br />

a boon for consumers’ ever-growing<br />

need for more data, but it<br />

has the potential to enable new<br />

applications which have yet to be<br />

imagined. Benefits could range<br />

from increased efficiency, workforce<br />

productivity, and new market<br />

opportunities - driving economic<br />

growth and employment<br />

possibilities.<br />

However, to best serve both end<br />

users and product developers,<br />

it is important that there be no<br />

delays in the FCC’s schedule,<br />

since the ripple effects of delays<br />

impact both product developers<br />

and consumers. Additionally,<br />

it is hoped that regulators will<br />

align their stance on automated<br />

frequency coordination, so<br />

the AFC requirements provide<br />

a positive experience for consumers’<br />

indoor and outdoor<br />

applications. It is vital that early<br />

deployments, prior to AFC availability,<br />

be allowed to transmit<br />

at high enough<br />

output powers to provide strong<br />

quality of service. Tangible benefits<br />

for first movers in the new<br />

spectrum certainly exist given<br />

the market opportunity being<br />

driven by consumer demand for<br />

ever-increasing data rates.<br />

The usefulness and utility of the<br />

6 GHz band will be immediately<br />

available once regulations are<br />

defined. Adoption will not be<br />

hindered by limited rollouts or<br />

incomplete infrastructure.<br />

Indeed, 6 GHz test gear is<br />

already available and the first<br />

6 GHz Wi-Fi-capable smartphones<br />

will be available in <strong>2020</strong>.<br />

As a leader in all major wireless<br />

technologies, Skyworks has built<br />

its expertise across successive<br />

Wi-Fi standards and has developed<br />

solutions that address the<br />

unique challenges and complexities<br />

of each generation. Skyworks<br />

is prepared for this next<br />

evolution of Wi-Fi with high<br />

volume production of its suite<br />

of integrated front-end semiconductor<br />

solutions to ensure<br />

customers are poised to capture<br />

this significant market opportunity<br />

and the economic prosperity<br />

associated with Connecting<br />

Everyone and Everything, All<br />

the Time.<br />

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Praxis<br />

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Joachim Müller<br />

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Ein Blick in den Inhalt zeigt, in welcher Breite<br />

das Thema behandelt wird:<br />

• Verbindung zum Messobjekt über passive und<br />

aktive Messköpfe<br />

• Das Vertikalsystem – Frontend und Analog-<br />

Digital-Converter<br />

• Das Horizontalsystem – Sampling und Akquisition<br />

• Trigger-System<br />

• Frequenzanalyse-Funktion – FFT<br />

• Praxis-Demonstationen: Untersuchung von<br />

Taktsignalen, Demonstration Aliasing, Einfluss<br />

der Tastkopfimpedanz<br />

• Einstellungen der Dezimation, Rekonstruktion,<br />

Interpolation<br />

• Die „Sünden“ beim Masseanschluss<br />

• EMV-Messung an einem Schaltnetzteil<br />

• Messung der Kanalleistung<br />

Weitere Themen für die praktischen Anwendungs-Demos<br />

sind u.a.: Abgleich passiver<br />

Tastköpfe, Demonstration der Blindzeit, Demonstration<br />

FFT, Ratgeber Spektrumdarstellung,<br />

Dezimation, Interpolation, Samplerate,<br />

Ratgeber: Gekonnt triggern.<br />

Im Anhang des Werks findet sich eine umfassende<br />

Zusammenstellung der verwendeten<br />

Formeln und Diagramme.<br />

Unser gesamtes Buchprogramm finden Sie unter<br />

www.beam-verlag.de<br />

oder bestellen Sie über info@beam-verlag.de<br />

hf-praxis 4/<strong>2020</strong> 71


RF & Wireless<br />

GCF and<br />

PTCRB<br />

Approval<br />

of 5G NR<br />

Standalone<br />

Mode Test<br />

Anritsu Corporation<br />

announcd<br />

that its joint collaboration<br />

with<br />

Samsung Electronics’<br />

System LSI Business on 5G<br />

New Radio (NR) Standalone mode<br />

(SA) has achieved approval of key test<br />

scenarios by the Global certification<br />

Forum (GCF) and PCS Type Certification<br />

Review Board (PTCRB). These<br />

tests are defined by 3GPP TS38.521,<br />

TS38.523, and have been verified with<br />

Samsung’s 5G New Radio (NR) Exynos<br />

modem on Anritsu ME7873NR RF<br />

Conformance Test System (TP250) and<br />

ME7834NR Protocol Conformance test<br />

platform (TP251).<br />

ME7873NR is an automated system for<br />

3GPP TS38.521/TS38.533-defined 5G<br />

NR RF/RRM tests. It supports both 5G<br />

NR SA and NSA modes, when combined<br />

with Anritsu’s CATR Anechoic Chamber<br />

MA8172A it covers all 5G frequency<br />

bands, including FR1 (Sub-6 GHz)<br />

and FR2 (mmWave). A flexible system<br />

configuration allows customization of<br />

the ME7873NR for specific measurement<br />

conditions. An easy 5G upgrade<br />

path from the LTE-Advanced RF Conformance<br />

Test System ME7873LA is<br />

available to create a cost-effective RF<br />

test system that meets emerging required<br />

test conditions and protects investments<br />

made by existing customers.<br />

The Protocol Conformance test system<br />

ME7834NR is a test platform for 3GPPbased<br />

Protocol Conformance Test (PCT)<br />

and Carrier Acceptance Testing (CAT)<br />

of mobile devices incorporating Multiple<br />

Radio Access Technologies (RAT).<br />

It supports 5G NR in both Standalone<br />

(SA) and Non-Standalone (NSA) mode,<br />

in addition to LTE, LTE-Advanced<br />

(LTE-A), LTE-A Pro, and W-CDMA.<br />

When combined with Anritsu’s new<br />

OTA chamber MA8171A and RF converters,<br />

the ME7834NR covers the sub-6<br />

GHz and millimeter wave (mmWave)<br />

5G frequency bands.<br />

■ Anritsu Corporation<br />

www.anritsu.com<br />

High-Linearity Power<br />

Amplifier for Band-3 Small<br />

Cells<br />

RFMW announced design and sales support<br />

for a high-linearity, two-stage power amplifier<br />

in a low-cost surface-mount package.<br />

The Qorvo QPA9903, with on-chip bias<br />

control circuit, is suitable for small cell base<br />

station applications over the 1805...1880<br />

MHz frequency range (Band 3). Providing<br />

32 dB gain and 36 dBm P3dB, the QPA9903<br />

achieves ?50 dBc, DPD corrected ACPR at<br />

28 dBm output power. Internally I/O matched<br />

to 50 ohms and available in a 5 x 5<br />

mm surface mount package, this device also<br />

serves m-MIMO and DAS systems.<br />

■ RFMW<br />

info@rfmw.com<br />

www.rfmw.com<br />

High-Linearity Matched<br />

Amplifier Supports Small Cell<br />

RFMW announced design and sales support<br />

for an internally matched amplifier<br />

from Qorvo. The Qorvo QPA9418 spans<br />

a frequency range of 1805 to 1880 MHz<br />

with an output power 27 dBm for small<br />

cell base stations, booster amplifiers and<br />

repeaters. The QPA9418 offers high linearity<br />

of -50 dBc ACPR and high gain of 31<br />

dB while drawing 420 mA of current from<br />

a 4.5 V supply. Available in a 14-pin, 7 x 7<br />

mm plastic package.<br />

■ RFMW<br />

info@rfmw.com<br />

www.rfmw.com<br />

New Waveguide Antennas<br />

Include Probe, Corner<br />

Reflector, Sector, Dual<br />

Polarized Types and More<br />

Pasternack has expanded its offering of<br />

mmWave waveguide antennas to address<br />

the growing number of 5G and other highfrequency<br />

applications.<br />

Pasternack’s line of millimeter-wave, waveguide<br />

antennas has added 54 new models<br />

and now covers broad operating frequency<br />

ranges from 1.7 to 220 GHz, provides nominal<br />

gain ranging from 0 dBi to 40 dBi, and<br />

features a variety of different waveguide<br />

sizes.<br />

Five new categories of high frequency<br />

waveguide antennas are now available to<br />

address point-to-point and point-to-multipoint<br />

wireless applications, including probe<br />

waveguide antennas to 170 GHz with 6.5<br />

dBi of gain, dual polarized waveguide antennas<br />

to 110 GHz with 13-20 dBi of gain, corner<br />

reflector antennas with .02 m2-16,000<br />

m2 radar cross sections, sector waveguide<br />

antennas to 40 GHz with 6dBi of gain<br />

as well as a series of waveguide antenna<br />

mounting fixtures designed to work with<br />

UG383/U,UG385/U, UG387/U, UG595/U,<br />

UG599/U and UG1530/U flanges.<br />

In addition to introducing four entirely<br />

new categories of waveguide antennas,<br />

Pasternack has also added 19 models to<br />

their existing categories of scalar feed horn<br />

and omni-directional waveguide antennas.<br />

All of Pasternack’s waveguide antennas<br />

are REACH and RoHS compliant and<br />

constructed with the highest quality materials<br />

and workmanship available. Pasternack’s<br />

new mmwave waveguide antennas are instock<br />

and ready for immediate shipment<br />

with no minimum order quantity required.<br />

■ Pasternack<br />

www.infiniteelectronics.com<br />

2 to 20 GHz Amplifier Offers<br />

10 W<br />

RFMW announces design and sales support<br />

for a wideband amplifier. The Qorvo<br />

TGA2962, GaN on SiC amplifier provides<br />

72 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


RF & Wireless<br />

10 W of saturated output power<br />

with 13 dB large signal gain from<br />

2 to 20 GHz. With 22 % poweradded<br />

efficiency at 22 V drain<br />

bias, RF ports are matched to<br />

50 ohms and include integrated<br />

DC blocking capacitors and a RF<br />

choke. The TGA2962 is ideally<br />

suited for wideband communications<br />

systems, electronic warfare,<br />

test instrumentation, and<br />

radar applications, across both<br />

military and commercial markets<br />

where this combination of<br />

wideband power, gain and efficiency<br />

provides system designers<br />

the flexibility to improve<br />

system performance while reducing<br />

size and cost. Offered in<br />

a 3.24 x 3.24 mm DIE package.<br />

■ RFMW, www.rfmw.com<br />

mmWave 5G<br />

Infrastructure<br />

Isolators<br />

RFMW announced design<br />

and sales support for coaxial,<br />

mmWave, 5G isolators<br />

from DiTom Microwave. The<br />

D3I3743 isolator covers 5G<br />

infrastructure frequencies from<br />

37 to 43 GHz with 14 dB of isolation.<br />

A single-junction design,<br />

insertion loss is only 1.2 dB<br />

maximum, preserving precious<br />

power in the mmWave bands.<br />

Average power handing is 5<br />

W (2 W reflected power). The<br />

D3I3743 is offered with 2.92 mm<br />

(K) female connectors having a<br />

maximum SWR of 1.35 and are<br />

available with any combination<br />

of male or female connectors<br />

on the input/output. With operating<br />

temperatures from -20 to<br />

+65 °C, these isolators are suitable<br />

for in-box applications or<br />

bench-top testing applications.<br />

The isolator body measures 0.5<br />

x 0.7 in. and weighs only 0.9<br />

ounces. RFMW offers a range<br />

of DiTom isolators from 26.5<br />

to 43.5 GHz in both narrow and<br />

wide-band frequency ranges.<br />

■ RFMW, www.rfmw.com<br />

65 V LDMOS<br />

Transistor Offers<br />

2 kW<br />

RFMW announced design and<br />

sales support for a high-power<br />

transistor from Ampleon. The<br />

ART2K0PE power LDMOS<br />

transistor provides 2 kW of<br />

pulsed RF energy for ISM applications<br />

in the HF to 400 MHz<br />

band. Offering 28.5 dB of gain<br />

and drain efficiency of 73%,<br />

this transistor supports plasma<br />

generators, MRI systems, CO 2<br />

lasers and particle accelerators.<br />

Other uses are found in radio and<br />

VHF TV broadcast transmitters<br />

as well as HF communications<br />

and Radar systems in the Aerospace<br />

industry. High breakdown<br />

voltage enables class E operation<br />

up to 50 V V DS while the<br />

ART2K0PE is qualified up to<br />

a maximum V DS of 65 V. The<br />

device is characterized from 30<br />

to 65 V. Integrated dual sided<br />

ESD protection enables class C<br />

operation and complete switch<br />

off of the transistor. Capable of<br />

withstanding load mismatches<br />

corresponding to a SWR of 65.<br />

■ RFMW<br />

info@rfmw.com<br />

www.rfmw.com<br />

28 GHz Power Divider<br />

goes SMT<br />

RFMW announced availability<br />

of a portfolio of devices designed<br />

for use in next generation<br />

mmWave radio applications.<br />

Created by Knowles – DLI, the<br />

portfolio includes filters, broadband<br />

couplers and Wilkinson<br />

power dividers for n257, n258,<br />

n260 and n261 bands supporting<br />

mmWave 5G designs. The ceramic<br />

substrate product line utilizes<br />

patented materials exhibiting<br />

excellent temperature stability<br />

and high K factor. Combined,<br />

these characteristics enable off<br />

the shelf solutions with small<br />

size with high performance.<br />

For example, the PDW06984<br />

power divider operates from<br />

25 to 32 GHz with a maximum<br />

excess insertion loss of 0.7 dB<br />

while consuming just 2.5 mm 2<br />

of board space. With excellent<br />

repeatability, the couplers are<br />

ideal for ultra-compact phased<br />

array antenna applications. Evaluation<br />

boards are available for<br />

qualifying programs.<br />

■ RFMW, www.rfmw.com<br />

High-Linearity Power<br />

Amplifier for Band-3<br />

Small Cells<br />

RFMW announces design and<br />

sales support for a high-linearity,<br />

two-stage power amplifier<br />

in a low-cost surface-mount<br />

package. The Qorvo QPA9903,<br />

with on-chip bias control circuit,<br />

is suitable for small cell base station<br />

applications over the 1805<br />

– 1880 MHz frequency range<br />

(Band 3). Providing 32 dB gain<br />

and 36 dBm P3dB, the QPA9903<br />

achieves 50 dBc, DPD corrected<br />

ACPR at +28 dBm output power.<br />

Internally I/O matched to 50<br />

ohms and available in a 5 x 5<br />

mm surface mount package, this<br />

device also serves m-MIMO and<br />

DAS systems.<br />

■ RFMW<br />

info@rfmw.com<br />

www.rfmw.com<br />

6th Generation, 650 V SiC Schottky Diodes from Wolfspeed available<br />

Richardson RFPD, Inc. announced today<br />

the availability and full design support<br />

capabilities for the 6th generation family<br />

of SiC Schottky diodes from Wolfspeed,<br />

a Cree Company.<br />

The C6D family of 650 V SiC Schottky<br />

diodes is based on Wolfspeed’s innovative,<br />

robust and reliable 150 mm SiC wafer technology.<br />

The latest C6D technology offers<br />

low forward voltage drop (VF = 1.27 V @<br />

25°C) that has a significant impact on the<br />

reduction of conduction losses. This further<br />

enables high system level efficiency<br />

and power density in the most demanding<br />

power conversion applications, including<br />

power factor correction (PFC) and highvoltage<br />

DC/DC converters.<br />

To find more information or to purchase<br />

these products today online, please visit<br />

the Wolfspeed C6D 650V Schottky Diodes<br />

webpage. The devices are also available<br />

by calling 1-800-737-6937 (within North<br />

America); or please find your local sales<br />

engineer (worldwide) at Local Sales Support.<br />

To learn about additional products<br />

from Wolfspeed, please visit the Wolfspeed<br />

storefront webpage.<br />

■ Richardson RFPD<br />

www.richardsonrfpd.com<br />

hf-praxis 4/<strong>2020</strong> 73


RF & Wireless<br />

WiFi6 Module Series<br />

Cellular IoT Platform<br />

u-blox has announced the JODY-W3<br />

series, multiradio modules featuring<br />

WiFi6 with 2 x 2 MIMO and dual-mode<br />

Bluetooth 5.1. Supporting the latest<br />

IEEE 802.11ax standard, also known<br />

as WiFi6, JODY-W3 is designed for<br />

the increasing number of wireless highspeed<br />

connections that will be required<br />

in the vehicle. This ranges from ultra-<br />

HD video infotainment streaming and<br />

screen mirroring, to wireless back-up<br />

cameras and cloud connectivity as well<br />

as vehicle systems maintenance and<br />

diagnostics. Bluetooth 5.1 provides<br />

direction finding along with long range,<br />

enabling applications such as keyless<br />

entry systems.<br />

JODY-W3 operates simultaneously at<br />

2.4 and 5 GHz to enable the highest<br />

possible performance in terms of data<br />

rates. The new WiFi6 standard also<br />

allows for a higher density of devices<br />

and less data congestion, precisely the<br />

environment found in the vehicle. Concurrent<br />

dual WiFi together with Bluetooth<br />

ensure that optimal data transfer<br />

is achieved while maintaining stable<br />

and clear telephony links. Naturally,<br />

WiFi6 is backwards compatible with<br />

previous standards, enabling continued<br />

interoperability with legacy hardware.<br />

The JODY-W3 module series also provides<br />

simultaneous operation modes<br />

supporting Access Point (AP), with<br />

up to 32 stations, Station (STA) and<br />

Wi-Fi Direct (P2P). This opens up new<br />

approaches to the implementation of<br />

over-the-air (OTA) updates, wireless<br />

vehicle diagnostics, interaction with<br />

electric vehicle charging infrastructure,<br />

and map updates. Security support for<br />

WPA3 is also implemented, delivering<br />

more robust authentication and increased<br />

cryptographic strength.<br />

Offered in a compact 13.8 x 19.8 mm<br />

form factor, this new series is compatible<br />

with u-blox JODY-W1 and JODY-<br />

W2 modules. The module is automotive<br />

grade, conforming to AEC-Q100<br />

Grade 2.<br />

■ u-blox AG<br />

info@u-blox.com<br />

www.u-blox.com<br />

Nordic Semiconductor announced that U.S.<br />

embedded design consultant, Signetik, is<br />

using the Nordic multi-mode LTE-M/NB-<br />

IoT with GPS Nordic nRF9160 Systemin-Package<br />

(SiP) at the heart of its newlylaunched<br />

SigCell pre-certified, batterypowered<br />

cellular IoT-based module platform.<br />

SigCell is designed to remove both the delay<br />

in time-to-market and commercial risk of<br />

developing a sensor-to-cloud IoT solution<br />

with both basic and big data AI analysis and<br />

machine learning capabilities. Signetik says<br />

the SigCell platform offers a vast range of<br />

environmental sensing and imaging processing<br />

capabilities that include (but are not<br />

limited to): temperature, humidity, movement,<br />

sound, light, rain, gun shot, and visual<br />

tracking. Typical battery-life is quoted at 2<br />

to 5 years in most applications depending<br />

on duty cycle.<br />

The Signetik SigCell platform uses the Nordic<br />

nRF9160 SiP’s 64MHz Arm Cortex-M33<br />

processor supported by 1 MB of Flash and<br />

256 KB of RAM memory to perform sensor<br />

data acquisition, edge computing, and<br />

even basic AI data analysis to avoid the<br />

financial and energy cost of sending large<br />

amounts of data to the cloud. Only if big<br />

data AI is required would collected IoT data<br />

be transferred. In addition to a wide range<br />

of IoT-targeted short- and long-range wireless<br />

module platforms and add-ons, Signetik<br />

offers a full range of embedded design services<br />

ranging from PCBs and RF antenna<br />

design, to smartphone and web application<br />

design, data server design, as well as server<br />

monitoring.<br />

■ Signetik<br />

www.signetik.com<br />

■ Nordic Semiconductor ASA<br />

www.nordicsemi.com<br />

UBNT Parabolic Adapter and<br />

Antenna Kits<br />

KP Performance Antennas has just debuted<br />

a new UBNT parabolic adapter and antenna<br />

kits ideal for the WISP industry. KP’s new<br />

UBNT parabolic adapter and antenna kits<br />

connect the Ubiquiti: PrismStation 5AC,<br />

IsoStation 5AC and IsoStation M5 to the<br />

KP 2-foot and 1-foot 5 GHz ProLine parabolic<br />

antennas. This allows the radios to be<br />

used with KP’s ProLine parabolic antenna<br />

to provide high gain and reduced interference<br />

in point-to-point links. Other benefits<br />

of this adapter and antenna kits include<br />

adjustable polarization, ease of installation<br />

and reduced install costs.<br />

■ KP Performance Antennas<br />

www.kp-performance.com<br />

Automatic LTE-V2X Device<br />

Evaluations to Increase<br />

Productivity<br />

Anritsu Corporation announced two new<br />

software options for its Universal Wireless<br />

Test Set MT8870A to measure RF characteristics<br />

of 3GPP-compliant LTE-V2X (PC5)<br />

devices. The new software options are LTE-<br />

V2X Tx Measurement MX887068A and<br />

LTE-V2X Waveforms MV887068A and<br />

offer the industry‘s fastest, fully automatic,<br />

non-signaling based LTE-V2X TRx tests.<br />

Customers already using the MT8870A can<br />

extend its functionality simply by installing<br />

the software, with no need to invest in new<br />

equipment. With four TRX measurement<br />

modules installed in the MT8870A, four<br />

DUTs (devices under test) can be connected<br />

and measured simultaneously. Different<br />

wireless systems can also be measured in<br />

parallel, cutting measurement time and the<br />

74 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


RF & Wireless<br />

space taken up by test equipment. The new<br />

software expands the capabilities of the Universal<br />

Wireless Test Set MT8870A, which is<br />

designed for mass-production test of multistandard<br />

wireless systems. In addition to<br />

LTE-V2X and IEEE 802.11p (DSRC) for<br />

automotive solutions, the test set also supports<br />

the latest 5G sub-6 GHz, LTE, NB-IoT,<br />

Cat-M, WLAN and Bluetooth standards.<br />

■ Anritsu Corporation<br />

www.anritsu.com<br />

Stress Relief Contacts<br />

protect Microstrip Circuits<br />

RFMW announced design and sales support<br />

for microwave stress relief contacts. The<br />

Anritsu S110-3 sliding contact is designed<br />

to slip over the pin of glass bead interfaces<br />

in microstrip or hybrid circuit housings. This<br />

minimizes the danger of solder connection<br />

or bond wire breakage during thermal and<br />

mechanical movement of the housing and<br />

microcircuit. The S110-3 fits 15 mil (0.38<br />

mm), glass-feedthrough, center conductors<br />

for connection to microstrip or coplanar<br />

waveguide designs on Duroid substrates.<br />

Operational to 40 GHz, they are made of<br />

heat-treated BeCu with a bondable gold<br />

over nickel plating.<br />

■ RFMW<br />

info@rfmw.com<br />

www.rfmw.com<br />

New SatCom Software<br />

Reference Design<br />

Richardson RFPD, Inc. announced their<br />

full support for a new reference design<br />

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

CGHV1F025S-AMP4 reference design is a<br />

balanced amplifier that combines two unmatched<br />

surface mount transistors to provide<br />

over 50 W of power from 4.4 to 5 GHz. The<br />

design goal of the CGHV1F025S-AMP4<br />

was to create an application circuit for tactical<br />

radio capable of operating under a constant<br />

amplitude signal such as offset QPSK<br />

(OQPSK). It utilizes the CGHV1F025S,<br />

a 25 W RF power transistor housed in a plastic<br />

package DFN package for surface mount<br />

applications. Breakout paths are available<br />

on the board to operate a single device for<br />

applications requiring lower output power.<br />

With measured EVM less than 3 % under 6<br />

dB PAPR OQPSK signal, the design meets<br />

harsh linearity requirements for troposcatter<br />

tactical radio. It is also suitable for satellite<br />

communications (SatCom) and radio links<br />

applications.<br />

■ Richardson RFPD<br />

www.richardsonrfpd.com<br />

GaN-on-SiC Transistor for<br />

ISM Applications at 2450 MHz<br />

Richardson RFPD, Inc. announced the availability<br />

and full design support capabilities<br />

for a new RF power GaN transistor from<br />

NXP Semiconductors. The MRF24G300HS<br />

is a 300 W CW GaN transistor designed<br />

for industrial, scientific and medical (ISM)<br />

applications at 2450 MHz. It offers 73 %<br />

drain efficiency at 2450 MHz, and the highpower<br />

density of GaN enables the device to<br />

reach high-output power in a small footprint.<br />

The device is suitable for use in CW, pulse,<br />

cycling and linear applications, including<br />

industrial heating, welding and heat sealing,<br />

plasma generation, lighting, scientific<br />

instrumentation, microwave ablation and<br />

diathermy. This high-gain, high-efficiency<br />

device is easy to use and provides long life<br />

in even the most demanding environments.<br />

Additional key features include:<br />

• Device can be used in a single-ended or<br />

push-pull configuration<br />

• Input-matched for simplified input circuitry<br />

• Qualified up to 55 V<br />

• Available in NI-780S-4L package<br />

• Test fixture is also available<br />

■ Richardson RFPD<br />

www.richardsonrfpd.com<br />

Ultra-Low Phase Noise<br />

VCXO<br />

Euroquartz has launched a new ultralow<br />

phase noise voltage-controlled crystal<br />

oscillator (VCXO) from US manufacturer<br />

Greenray Industries. The new<br />

surface mount devices also offer low<br />

g-sensitivity performance making them<br />

ideal for use where vibration conditions<br />

are encountered.<br />

Greenray’s new N623-1 VCXO offers<br />

nominal 100 MHz frequency sinewave<br />

output from a 9 x 14 mm SMD<br />

package with typical phase noise performance<br />

ranging from -85 dBc/Hz at<br />

10 Hz frequency offset up to -175 dBc/<br />

Hz at 1 MHz frequency offset. Phase<br />

noise is a critical characteristic in many<br />

applications including communications<br />

and digital systems as well as high performance<br />

radar installations. The new<br />

N623-1’s low-g sensitivity performance<br />

ensures that phase noise performance is<br />

maintained under vibration conditions<br />

enabling their use as stable reference<br />

sources in communications, aerospace<br />

and defence systems and applications.<br />

Additional specifications include supply<br />

voltage of 5 V DC, current requirement<br />

of 30 mA, typical load of 50<br />

ohms, power level at 25 °C of 12 dBm<br />

typical and operating temperature range<br />

from -40 to +85 °C. Frequency variation<br />

over the full operational temperature<br />

range is ±15 ppm while frequency<br />

versus supply voltage is ±1 ppm for<br />

±0.25 V change. Ageing characteristic<br />

over 1 year is less than 1 ppm. Other<br />

frequencies and options are available<br />

to special order. Environmental specifications<br />

include random vibration to<br />

MIL-STD-202, Meth 204, Cond A and<br />

mechanical shock per MIL-STD-202,<br />

Meth 213, Cond C.<br />

■ Euroquartz, Ltd.<br />

sales@euroquartz.co.uk<br />

www.euroquartz.co.uk<br />

hf-praxis 4/<strong>2020</strong> 75


The 2015 IEEE MTT-S<br />

International Microwave Symposium<br />

SEE US AT<br />

BOOTH#<br />

2047<br />

www.minicircuits.com (718) 934-4500 sales@minicircuits.com<br />

DISTRIBUTORS<br />

614 Rev A_P.indd 1


Technology for Every Application!<br />

FILTERS<br />

from DC to 86 GHz<br />

LTCC<br />

Lumped L-C<br />

Ceramic Resonator<br />

Reflectionless Filters<br />

Suspended Substrate<br />

Microstrip<br />

Alumina<br />

Cavity<br />

Waveguide<br />

614 Rev A_P<br />

3/6/20 4:02 PM


Aktuelles<br />

Feldversuche für Car2X auf Basis von<br />

Software Defined Radio<br />

Becker Nachrichtentechnik und<br />

das Fraunhofer Heinrich-Hertz-<br />

Institut (HHI) in Berlin entwickeln<br />

zusammen eine optimierte<br />

Lösung um Car2X-Feldversuche<br />

durchzuführen. Dabei stellt<br />

Becker Nachrichtentechnik sein<br />

optimiertes HF-Frontend TDD-<br />

FE5G88 zur Verfügung, während<br />

sich das HHI auf die SDR-<br />

Technologie und die Integration<br />

ins Gesamtsystem konzentriert.<br />

Die SDR-Lösung erlaubt ein<br />

Maximum an Flexibilität bei<br />

der Implementierung auch der<br />

neuesten Features aus der andauernden<br />

Standardisierung von<br />

3GPP, während das dedizierte<br />

Frontend sicherstellt, dass die<br />

Lösung auch in realistischer<br />

Umgebung mit Interferenz und<br />

starker Ausbreitungsdämpfung<br />

voll funktionsfähig bleibt.<br />

In Empfangsrichtung hat das<br />

Frontend-Modul eine hohe<br />

Selektivität zur Unterdrückung<br />

von Störern bei gleichzeitig<br />

hoher Empfangsempfindlichkeit.<br />

In Senderichtung wird ausreichen<br />

Sendeleistung bereitgestellt<br />

um auch größere Entfernungen<br />

zu überbrücken.<br />

Der Fokus der SDR-Implementierung<br />

zielt auf das Kommunikationsprotokoll<br />

PC5 (sidelink<br />

mode4) nach 3GPP Release 14.<br />

Es ermöglicht die direkte Kommunikation<br />

zwischen Endgeräten<br />

ohne weitere Infrastruktur,<br />

und ermöglicht damit auch den<br />

Einsatz in ländlichen Gebieten<br />

und überall wo kein Mobilfunknetz<br />

in ausreichender Qualität<br />

zur Verfügung steht. Durch die<br />

Implementierung von gezielten<br />

Verbesserungen im „physical<br />

layer“ (PHY) kann das Fraunhofer<br />

HHI gezielt die Übertragung<br />

analysieren und verbessern.<br />

Die kompakte Gesamtlösung<br />

wird damit als robustes Kernelement<br />

dem deutschen Projekt<br />

5G-NetMobil zur Verfügung stehen,<br />

in dem vielfältige Anwendungsfälle<br />

untersucht werden<br />

sollen. So soll u.a. High Density<br />

Platooning (HDPL), also<br />

ein Konvoi von mehreren Lastkraftwagen,<br />

realisiert werden,<br />

bei dem ein Fahrer nur das erste<br />

Fahrzeug steuert, während die<br />

folgenden Fahrzeuge über die<br />

Car2X-Kommunikation präzise<br />

im Konvoi gehalten werden.<br />

Die Kombination von SDR<br />

und dediziertem Frontend wird<br />

den Anwendern der Versuchsanordnungen<br />

erlauben, sich auf die<br />

Applikation zu konzentrieren,<br />

ohne sich mit lästigen Funkausbreitungsproblemen<br />

beschäftigen<br />

zu müssen.<br />

Software Defined Radio ist eine<br />

ideale Technologie im Bereich<br />

der Entwicklung von modernen<br />

Funksystemen, ist aber ohne<br />

dediziertes Radio-Frontend nur<br />

in der Laborumgebung sinnvoll<br />

nutzbar, wo Interferenz durch<br />

andere Funksysteme ausreichend<br />

abgeschottet werden kann.<br />

In der Realität muss ein Funksystem<br />

aber auch in der Nähe<br />

von Mobilfunkmasten und in<br />

Anwesenheit von vielen anderen<br />

Radiosystemen zuverlässig<br />

funktionieren.<br />

■ Becker Nachrichtentechnik<br />

GmbH<br />

www.becker-rf.com<br />

Fliegende Simulatoren<br />

Atlantic Microwave, bekannt für seine<br />

innovativen Ansätze für SatCom-Off-Air-<br />

Tests, hat den Erstflug seines Produkts<br />

„DSS Satellite Simulator“ an Bord einer<br />

Drohne mit acht Rotoren offiziell bestätigt.<br />

Dies ist nicht nur ein erster Satellitensimulator<br />

in der Luft, sondern es ist auch<br />

das erste Mal in der Geschichte, dass ein<br />

unbemanntes Luftfahrzeug (UAV) für eine<br />

solche Aufgabe eingesetzt wurde. Satellitensimulatoren<br />

ermöglichen HF-Tests von<br />

mobilen Satellitenkommunikations- systemen<br />

ohne Verkabelung, in der Halle, auf<br />

dem Rollfeld oder im Hafen. Diese Simulatoren<br />

sind sowohl im Uplink- als auch im<br />

Downlink-Band mit doppelt polarisierten<br />

Hornantennen ausgestattet. Für jede Frequenzumwandlung<br />

gibt es einen separaten<br />

Abschwächer, der die Einstellung der<br />

Signalpegel ermöglicht.<br />

In der Drohnen-Satellitensimulator-(DSS)-<br />

Serie wird das DSS so gesteuert, dass es<br />

vor dem Testen mit der Schiffsantenne in<br />

der Luft ausgerichtet wird. Durch anschließendes<br />

Manövrieren der Drohne kann der<br />

Bediener auf einfache Weise die Satellitenverfolgung<br />

des Terminals testen.<br />

■ EMCO Elektronik GmbH<br />

info@emco-elektronik.de<br />

www.emco-elektronik.de<br />

78 hf-praxis 4/<strong>2020</strong>


Anleitung zur Handhabung der Schnellsteckverbindungen (“Push-On”) der Serien N,<br />

TNC und 7/16. Sie koppeln in Sekunden an die Standardbuchse des gleichen Typs.<br />

1. Verwandeln Sie ihr Standard-Kabel mit<br />

N-Stecker in ein “Push-On”-Kabel mit<br />

Hilfe des “Push-On”-Adapters.<br />

2. Fassen Sie den Adapter fest am Rändel<br />

der Schiebemutter an.<br />

3. Setzen Sie den Adapter auf die Buchse<br />

des Gegenstücks auf und bewegen Sie die<br />

Schiebemutter ganz nach vorne. Die Feststellmutter<br />

muss dabei gelöst sein.<br />

4.Lassen Sie die Schiebemutter zurückrutschen,<br />

sie verriegelt dann automatisch. Die Verbindung<br />

ist hergestellt, in Sekunden und sicher, und die<br />

Verbindung ist komplett verriegelt.<br />

5. Zum Lösen der Verbindung bewegen Sie die<br />

Schiebemutter nach vorne. Um zu verhindern,<br />

dass die Mutter wieder zurückrutscht, setzen Sie<br />

Ihre Finger dabei auf der Feststellmutter auf.<br />

6. Sichergestellt durch Ihre Finger auf der<br />

Feststellmutter kann die Schiebemutter nicht<br />

zurückrutschen, und Sie können den Schnellstecker<br />

jetzt wieder abziehen.<br />

Anleitung zur Handhabung der Schnellsteckverbindungen (“Push-On”) SMA male und SMA female.<br />

Diese Schnellsteckverbindungen können mit jedem standardmäßigen SMA verbunden werden.<br />

1. Verwandeln Sie ihr Standard-Kabel mit<br />

SMA Stecker in ein “Push-On”-Stecker-Kabel<br />

durch Aufschrauben des “Push-On-m”-Adapters.<br />

2. Aus Ihrem Standard-Kabel ist jetzt ein<br />

SMA-Stecker-Schnellverbindungs-Kabel<br />

geworden.<br />

3. Stecken Sie den SMA Schnellstecker auf<br />

die standardmäßige SMA Buchse des Gegenstücks<br />

auf. Die Verbindung ist in Sekunden<br />

hergestellt.<br />

4. Um die Verbindung zu lösen, ziehen Sie<br />

den Schnellstecker einfach ab.<br />

Unsere Kontaktdaten:<br />

www.spectrum-et.com<br />

Email: sales@spectrum-et.com<br />

Tel.: +49-89-3548-040<br />

Fax: +49-89-3548-0490<br />

1. Verwandeln Sie ihr Standard-Kabel mit<br />

SMA Stecker in ein “Push-On”-Buchse-<br />

Kabel durch Aufschrauben des “Push-Onf<br />

”-Adapters.<br />

2. Aus Ihrem Standard-Kabel ist jetzt ein<br />

SMA-Buchse-Schnellverbindungs-Kabel<br />

geworden.<br />

3. Stecken Sie die SMA Schnellverbindungs-Buchse<br />

auf den standardmäßigen SMA<br />

Stecker des Gegenstücks auf. Die Verbindung<br />

ist in Sekunden hergestellt.<br />

4. Um die Verbindung zu lösen, ziehen Sie<br />

die Schnellverbindungs-Buchse einfach<br />

ab.


5<br />

0<br />

MEMS Switches.<br />

Ultra-low insertion loss - High-Linearity: >85dBm IP3 - From DC to > 30GHz<br />

High-power handling: >100W (CW) - Hot-switch Capable<br />

Replace both Electro-Mechanical and Solid-State RF Switches<br />

High Power RF Switching<br />

Six Channel SPST<br />

25 W/Channel CW<br />

DC to 3.0 GHz<br />

6.0mm x 6.0mm BGA<br />

Embedded Controller<br />

DC to X-Band<br />

SP4T DC to 12 GHz<br />

25 W/Channel CW<br />

4.0mm x 4.0mm LGA<br />

Embedded control<br />

w. V Boost<br />

Applications<br />

Tunable Filters<br />

High Power RF Front-End<br />

Antenna Tuning<br />

RF Switch Matrix<br />

Applications<br />

Data Acquisition<br />

Test & Measurement<br />

Wireless Infrastructure<br />

RF EM Relay Replacement<br />

Six Channel SPST<br />

High Power HF (25 W)<br />

6.0mm x 6.0mm BGA<br />

SP4T DC to 18 GHz<br />

25 W/Channel CW<br />

2.6mm x 2.6mm CSP<br />

1<br />

MM3100 and MM3130 are high power 6-channel SPST micromechanical<br />

switches developed in Menlo Micro´s Ideal Switch<br />

fabrication process. Each switch provides ultra low on-state<br />

insertion loss and high off-state isolation from DC to 3 GHz<br />

with greater than 3 billion switching cycles.<br />

Ideal for replacing RF electro-mechanical relays, as well as<br />

RF/microwave solid-state switches in applications where<br />

linearity and low insertion loss are critical.<br />

Learn More:<br />

www.menlomicro.com<br />

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2<br />

RF_FLYER_MWC19_Final<br />

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25<br />

95<br />

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Weitere Informationen erhalten Sie über –><br />

HEILBRONN<br />

HAMBURG<br />

MÜNCHEN<br />

RF_FLYER_MWC19_Final<br />

Berliner Platz 12 • 74072 Heilbronn<br />

Tel. (07131) 7810-0 • Fax (07131) 7810-20<br />

Gutenbergring 41 • 22848 Norderstedt<br />

Tel. (040) 514817-0 • Fax (040) 514817-20<br />

Streiflacher Str. 7 • 82110 Germering<br />

Tel. (089) 894 606-0 • Fax (089) 894 606-20<br />

75<br />

GLOBES<br />

RF_FLYER_MWC19_Final<br />

25<br />

Friday, February 15, 2019 2:44:17 PM<br />

E L E K T R O N I K<br />

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hf-welt@globes.de<br />

www.globes.de<br />

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