3-2023
Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik
Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik
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März 3/<strong>2023</strong> Jahrgang 28<br />
HF- und<br />
Mikrowellentechnik<br />
Schnellste und genaueste EMV- und<br />
Funk-Messungen bis 44 GHz<br />
Gauss Instruments, Seite 6<br />
SCHWERPUNKT EMV<br />
ab Seite 12<br />
®
PROPRIETARY TECHNOLOGIES<br />
LTCC Filter<br />
Innovations<br />
The Industry’s Widest Selection<br />
Ultra-High Rejection<br />
LEARN MORE<br />
• Rejection floor down to 100+ dB<br />
• Excellent selectivity<br />
• Built-in shielding<br />
• 1812 package style<br />
• Patent pending<br />
mmWave Passbands<br />
• Passbands to 50+ GHz<br />
• The industry’s widest selection of LTCC<br />
filters optimized for 5G FR2 bands<br />
• Growing selection of models for<br />
Ku- and Ka-band Satcom downlink<br />
• 1812 & 1008 package styles<br />
Substrate Integrated Waveguide<br />
• First commercially available<br />
SIW LTCC filter in the industry<br />
• Narrow bandwidth (~5%)<br />
and good selectivity<br />
• Internally shielded to prevent detuning<br />
• 1210 package style<br />
Integrated Balun-Bandpass Filters<br />
• Combine balun transformer and<br />
bandpass filter in a single device<br />
• Saves space and simplifies board layouts<br />
in ADCs, DACs and other circuits<br />
• 1210, 1008 & 0805 package styles<br />
DISTRIBUTORS
Editorial<br />
Warum zuverlässige Messungen<br />
immer wichtiger werden<br />
Tobias Rieger<br />
Leiter der Abteilung HF- und<br />
Mikrowellentechnik und<br />
Messtechnik bei<br />
Telemeter Electronic<br />
Nicht nur Sendeanlagen emittieren elektromagnetische<br />
Strahlung. Überall dort, wo Spannungen anliegen<br />
oder Ströme fließen, entstehen elektrische oder<br />
magnetische Felder. Darum sind etwa in der industriellen<br />
Produktion die Arbeitgeber verpflichtet, Personen<br />
vor solchen gesundheitsschädlichen Einwirkungen<br />
z.B. durch Sicherheitsabstände zu schützen. Dazu<br />
wird die Feldbelastung gemessen und nach geltenden<br />
Arbeitsschutzstandards bewertet.<br />
Die Belastung durch elektrische, magnetische oder<br />
elektromagnetische Felder lässt sich ausschließlich mit<br />
geeigneten Messgeräten feststellen. Denn Felder können nur<br />
eingeschränkt simuliert oder berechnet werden, da es in der<br />
Praxis meist schwer berechenbare Reflexionen gibt. Auch<br />
Schadstellen in Antennenleitungen können nur durch präzise<br />
Messungen erfasst werden.<br />
Elektrische und magnetische Feldstärke und magnetische<br />
Flussdichte sowie Leistungsdichte sind zu bestimmen.<br />
Normenkonforme Anforderungen wie eine Mittelwertbildung,<br />
Effektiv- und Spitzenwertbildung kommen ebenso hinzu<br />
wie die Forderung nach isotropen (richtungsunabhängig<br />
messenden) Sonden. Und praktische Funktionen wie<br />
Datenspeicher, Alarmfunktion, automatischer Nullabgleich<br />
und eine einfache Bedienung runden den Katalog ab.<br />
Beispielsweise werden nach dem Messen die Feldstärken<br />
der einzelnen Frequenzen bewertet. Moderne Messgeräte<br />
mit passenden Sonden erledigen dies automatisch in einem<br />
breiten Frequenzbereich.<br />
Der Markt bietet hier eine Palette von einfachen bis hin zu<br />
komplexen Geräten. Einfache Geräte zeigen die Belastung in<br />
Prozent vom Grenzwert an und können ohne Kenntnisse von<br />
Feldstärkegrenzwerten und Frequenzen verwendet werden.<br />
Die komplexen Geräte dienen zum breitbandigen Messen<br />
ganzer Frequenzbereiche, helfen beim Auffinden versteckter<br />
Signale, beim zuverlässigen Detektieren sehr kurzer Impulse<br />
oder beim Lokalisieren von Störsignalen.<br />
Was ich mit all dem sagen möchte: Gefahrpotentiale sicher<br />
erkennen, bewerten und negative Auswirkungen auf uns<br />
Menschen nachhaltig ausschließen, ist wichtiger denn je.<br />
Messtechnikexperten leisten hierzu einen entscheidenden<br />
Beitrag.<br />
Technische Beratung und Distribution<br />
Bauteile für<br />
EMV Anwendungen<br />
Breitband-HPAs bis zu 100 W<br />
Hochleistungs-Splitter-Combiner bis zu 100 W<br />
bis zu 80 Testkanäle<br />
Störstrahlungssichere<br />
HF-Verbindungen über<br />
Glasfaser bis 40 GHz<br />
PMX40 RF Power Meter<br />
Frequenzbereich 4 kHz bis 40 GHz<br />
Maximale Videobandbreite (VBW) 195 MHz<br />
Eff ektive Zeitaufl ösung 100 ps<br />
Mess- oder Erfassungsgeschwindigkeit<br />
100.000 Messungen/s<br />
Directional Couplers<br />
Frequenz 0.01 – 6500 MHz<br />
Leistung bis 5000 Watt CW<br />
Combiners<br />
Frequenz 0.01 – 6500 MHz<br />
Leistung bis 2000 Watt CW<br />
municom Vertriebs GmbH<br />
Traunstein · München<br />
EN ISO 9001:2015<br />
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hf-praxis 3/<strong>2023</strong> 3
Inhalt 3/<strong>2023</strong><br />
Die ganze Bandbreite<br />
der HF-und MW-Technik<br />
High Power & Ultra Wideband Components for EMC Tesng<br />
Dual Direconal Coupler<br />
Frequency Range 300MHz 698MHz 1-3GHz 3-9GHz 9-10GHz<br />
Coupling Value 47.6dB typ 41.4dB typ 40dB 40dB 40dB<br />
Coupling Value Accuracy ± 2.0dB ± 1.5dB ± 1.2dB ± 1.2dB ± 1.4dB<br />
Inseron Loss max. 0.05dB 0.05dB 0.1dB 0.2dB 0.2dB<br />
Isolaon, min. 70dB 65dB 56dB 53dB 50dB<br />
Cross Coupled Isolaon, min 80dB 80dB 75dB 70dB 60dB<br />
Primary Return Loss 30dB 30dB 25dB 17dB 17dB<br />
Secondary Return Loss 28dB 28dB 16dB 13dB 6dB<br />
• Power Handling: 500W max.<br />
• Peak Power: 6kW max.<br />
• Direcvity: 15dB typ. (10dB at 10GHz)<br />
• VSWR: 1.25:1 typ.<br />
• Connector Type: N female main line,<br />
SMA female coupled ports<br />
März 3/<strong>2023</strong> Jahrgang 28<br />
HF- und<br />
Schnellste und genaueste EMV- und<br />
Funk-Messungen bis 44 GHz<br />
Gauss Instruments, Seite 6<br />
®<br />
Mikrowellentechnik<br />
Zum Titelbild:<br />
Schnellste und<br />
genaueste EMV- und<br />
Funk-Messungen<br />
bis 44 GHz<br />
Der neue digitale<br />
Messempfänger<br />
TDEMI Ultimate meistert alle<br />
aktuellen und zukünftigen<br />
Anforderungen an die<br />
EMV-Messtechnik. 6<br />
High Frequency Flexible Coaxial Cable Assemlies<br />
→ high performance assemblies with excellent Inseron<br />
Loss, VSWR and Phase Stability<br />
• Frequency Range: DC to 18GHz<br />
• Nominal Impedance: 50Ω<br />
• Shilding Effecveness: >90dB<br />
• Peak Power Handling: 10kW<br />
• Connectors: SMA, 7/16, TNC, SC, N<br />
Typical Aenuaon & Typical Average Power<br />
@ 25°C and Sea Level<br />
Frequency Aenuaon CW Power<br />
0.3 GHz 0.084 dB/m 3300 W<br />
1 GHz 0.145 dB/m 1900 W<br />
2 GHz 0.206 dB/m 1350 W<br />
4 GHz 0.295 dB/m 900 W<br />
6 GHz 0.365 dB/m 750 W<br />
8 GHz 0.425 dB/m 650 W<br />
10 GHz 0.479 dB/m 600 W<br />
12 GHz 0.528 dB/m 580 W<br />
14 GHz 0.574 dB/m 550 W<br />
16 GHz 0.617 dB/m 525 W<br />
18 GHz 0.657 dB/m 450 W<br />
Phase Stability vs Temperature (PPM)<br />
Temperature(°C)<br />
EMC - fl ex 7.8 series<br />
Customized<br />
assemblies<br />
on request<br />
www.tactron.de • info@tactron.de<br />
Zum Verständnis der harmonisierten Normen<br />
der EMV-Richtlinie<br />
Fast alle Hersteller, die elektrische und elektronische Produkte<br />
oder Komponenten für die Verwendung in der Europäischen<br />
Union anbieten, müssen gemäß den Rechtsvorschriften<br />
zur CE-Kennzeichnung die EMV-Richtlinie 2014/30/EU<br />
einhalten. 42<br />
Rubriken:<br />
3 Editorial<br />
4 Inhalt<br />
6 Titelstory<br />
12 Schwerpunkt<br />
EMV<br />
48 Antennen<br />
50 5G/6G und IoT<br />
56 Software<br />
58 Messtechnik<br />
65 Bauelemente und<br />
Baugruppen<br />
70 Verstärker<br />
72 RF & Wireless<br />
78 Impressum<br />
Verstärker für EMV-Tests<br />
richtig auswählen<br />
Die richtige Auswahl des EMV-<br />
Verstärkers ist ein wichtiger Schritt,<br />
TACTRON ELEKTRONIK GmbH & Co. KG<br />
um die geforderten HF-Pegel in<br />
Lochhamer Schlag 5 ▪ D-82166 Gräfelfi ng<br />
guter Qualität zu erreichen. 14<br />
Tel.: +49 (0)89 89 55 69 0 ▪ Fax: +49 (0)89 89 55 69 29<br />
4 4<br />
hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
nRF7002 Companion IC and nRF7002 Development Kit<br />
Nordic Semiconductor announced availability of the nRF7002 companion IC and<br />
nRF7002 Development Kit, enabling developers to easily create innovative, low power<br />
WiFi 6 IoT applications. 78<br />
Bedeutung von Wireless-Koexistenz-<br />
Tests für vernetzte medizinische<br />
Geräte<br />
Unternehmen geben Milliarden von<br />
Dollar für einen schnelleren Zugang zu<br />
Informationen aus, und die Verbraucher<br />
zahlen jedes Jahr mehr für schnellere Geräte.<br />
Die Mobilfunkbetreiber haben diesen Trend<br />
erkannt und sind von reinen Sprachnetzen<br />
zu datenzentrierten Diensten übergegangen,<br />
wobei sie verstärkt auf die gemeinsame<br />
Nutzung von Frequenzen setzen. 36<br />
Visit us at stand 3/310<br />
embedded world<br />
Triaxialverfahren klärt<br />
elektromagnetisches Verhalten<br />
von Kabelschirmen<br />
Seit über 90 Jahren gibt es das Triaxialverfahren<br />
in der Messtechnik. Hintergrund des<br />
Verfahrens: Um die Koexistenz verschiedener<br />
elektronischer Anwendungen in einer<br />
gemeinsamen Umgebung zu gewährleisten,<br />
müssen diese gegen elektromagnetische<br />
Störungen geschützt sein. 28<br />
Stoßspannungsprüfung von<br />
Elektrofahrzeug-DC-Ladestationen<br />
Dieser Artikel beleuchtet eine alte Herausforderung, die<br />
aber in der EMV-Test-Welt weitgehend unbekannt ist. 19<br />
hf-praxis 3/<strong>2023</strong> 5<br />
5
Titelstory<br />
Schnellste und genaueste EMV- und<br />
Funk-Messungen bis 44 GHz<br />
Der neue digitale Messempfänger TDEMI Ultimate meistert alle aktuellen und zukünftigen Anforderungen<br />
an die EMV-Messtechnik.<br />
den Produktnormen durchführen<br />
und deren Grenzwerte einhalten<br />
zu können. Externe Vorverstärker<br />
bedeuten jedoch wiederum<br />
zusätzliche Unsicherheiten,<br />
erzeugen Oberwellen von Eingangssignalen<br />
und können übersteuert<br />
werden.<br />
ADCs, FPGAs und MMICs<br />
kombiniert<br />
Die neue TDEMI-Ultimate-Serie<br />
kombiniert neueste ADC-Technologie<br />
mit leistungsfähigsten<br />
FPGAs und modernsten MMICs<br />
bis 44 GHz. Sie verfügt standardmäßig<br />
über 345 MHz Quasipeak-<br />
Echtzeitbandbreite und kann<br />
auf 685 und 1000 MHz Echtzeitbandbreite<br />
für Quasipeak-<br />
Messungen aufgerüstet werden.<br />
Autoren:<br />
Stephan Braun und Arnd Frech<br />
GAUSS INSTRUMENTS<br />
International GmbH<br />
www.gauss-instruments.com<br />
EMV- und auch Funk-Messungen<br />
stellen sich immer höhere<br />
Anforderungen. So wurde mit<br />
der TDEMI G Serie 2007 erstmalig<br />
eine Echtzeitbandbreite<br />
von 162 MHz mittels patentierter<br />
Technologien eingeführt und im<br />
Rahmen der Eröffnung des neuen<br />
VDE-EMV-Prüflabors 2008<br />
dem Publikum vorgestellt. Dieser<br />
Ansatz des digitalen Messempfängers<br />
wurde in den letzten<br />
Jahren einerseits hinsichtlich der<br />
Echtzeitbandbreite auf 685 MHz<br />
erweitert und andererseits mittels<br />
neuer noch leistungsfähigerer<br />
ADCs, FPGAs sowie neuer<br />
Millimeterwellen-IC sowohl die<br />
Messgenauigkeit als auch der<br />
Spurious-Free-Dynamic-Range<br />
nochmals signifikant erweitert.<br />
Der Einsatz dieser patentierter<br />
Technologien garantiert zum<br />
einen die Einhaltung der Normen<br />
CISPR, ANSI, FCC, MIL-<br />
461, DO-160 usw. und gleichzeitig<br />
eine maximale Messgeschwindigkeit<br />
durch große<br />
Echtzeitbandbreite. Die Patente<br />
umfassen z.B. Technologien zur<br />
Echtzeit-Signalverarbeitung,<br />
lückenlose FFT, Erhöhung der<br />
Dynamik oder auch Spurious-<br />
Unterdrückung.<br />
Was passiert aktuell?<br />
Derzeit wird die CISPR-16-<br />
Normenreihe auf den Frequenzbereich<br />
bis 40 GHz erweitert [3],<br />
von zuvor maximal 18 GHz. Die<br />
Erweiterung umfasst wiederum<br />
neue Anforderungen an Messempfänger.<br />
So müssen diese<br />
auch im Echtzeitmodus über<br />
den gesamten Frequenzbereich<br />
eine Amplitudengenauigkeit von<br />
±2 dB sowie ein VSWR von 3<br />
einhalten. Konventionelle Messempfänger/Spektrumanalyzer<br />
mit YIG-Preselektor erfüllen die<br />
neuen Werte nur eingeschränkt<br />
und das führt dazu, dass zum<br />
einen die Messgeschwindigkeit<br />
sehr begrenzt sowie zum anderen<br />
die Sensitivität zu gering<br />
ist, um ohne externen Vorverstärker<br />
EMV-Messungen nach<br />
Darüber hinaus sind Echtzeitmessungen<br />
von mehreren GHz<br />
mit den Detektoren Peak und<br />
Average möglich. Diese Echtzeitmessungen,<br />
welche selbstverständlich<br />
bei 0 dB Abschwächer-Einstellung<br />
und mehreren<br />
GHz Bandbreite bereits die<br />
Anforderungen der neuesten<br />
CISPR 16-1-1 einhalten, ermöglichen<br />
es, normkonforme EMV-<br />
Messungen höchst präzise und<br />
mit sehr hoher Geschwindigkeit<br />
über sämtliche Winkelpositionen<br />
durchzuführen.<br />
Emissionsmessungen bis 40<br />
GHz, welche in den zukünftigen<br />
Normen bereits spezifiziert werden,<br />
benötigen entsprechende<br />
Messtechnik. Dabei ergeben sich<br />
zum einen Herausforderungen<br />
bezüglich der Messgenauigkeit<br />
und des Rauschbodens sowie der<br />
Genauigkeit bei der Erfassung<br />
der Richtcharakteristiken. Im<br />
Folgenden werden die wesentlichen<br />
Herausforderungen und<br />
Lösungen für zukünftige Emissionsmessungen<br />
oberhalb von<br />
18 und bis 40 GHz vorgestellt.<br />
6 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
Titelstory<br />
CISPR 16-1-1:2019 ANSI C63.2 CISPR 16-1-1/AMD1/FRAG1 ED5<br />
Maximal Abweichung +/- 2.5dB +/- 2dB +/- 2dB<br />
Sinussignale<br />
1-18 GHz<br />
Maximal Abweichung - +/- 2dB +/- 2dB<br />
Sinussignale<br />
18-40 GHz<br />
VSWR 1-18 GHz 2.0:1(10dB), 3:1(0dB) 3:1 2.5:1(10dB), 3:1(0dB)<br />
VSWR 18-40 GHz - 3:1 2.5:1(10dB), 3:1(0dB)<br />
Tabelle 1: Wesentliche Anforderungen der CISPR 16-1-1 und ANSI C63.2<br />
Normative Herausforderungen<br />
Im sog. Commitee Draft (CD)<br />
zur CISPR 16-1-1 „CISPR<br />
16-1-1/AMD1/FRAG1 ED5:<br />
Amendment 1 – Fragment 1:<br />
18-40 GHz Instrumentation“<br />
werden einerseits die Spezifikationen<br />
an den Messempfänger im<br />
Bereich 1...18 GHz mit der aktuellen<br />
ANSI-63.2-Norm harmonisiert<br />
und andererseits gleichzeitig<br />
auf 40 GHz erweitert.<br />
Die wesentlichen Anforderungen<br />
sind in Tabelle 1 dargestellt.<br />
Im Gegensatz zur Bestimmung<br />
der Messunsicherheit mit<br />
Vertrauensbereich ist bei der<br />
CISPR 16-1-1 und in ANSI<br />
die Abweichung so definiert,<br />
dass es sich um die maximal<br />
zulässige Abweichung handelt.<br />
Dies bedeutet, dass ein Messempfänger<br />
in der Praxis in all<br />
jenen Betriebsarten, in welchen<br />
er für voll normkonforme (Full<br />
Compliance) Messungen verwendet<br />
wird, diese maximal<br />
zulässige Abweichung exakt<br />
einhalten muss. Das tatsächliche<br />
Toleranz band für einen Messempfänger<br />
verkleinert sich nochmals<br />
durch die typischen Messun<br />
sicherheiten der Kalibrierlabore<br />
von ca. 0,5 dB, sodass<br />
effektiv die Abweichung nun<br />
deutlich unterhalb von ±1,5 dB<br />
bis 40 GHz sein muss.<br />
Bei konventionellen Empfängern<br />
wird typischerweise bei<br />
der Genauigkeit der Betriebsart<br />
FFT-based meist nicht genauer<br />
spezifiziert, ebenso in vielen<br />
Fällen die Einstellung „0 dB<br />
Abschwächer“. Es wird zudem<br />
typsicherweise darauf hingewiesen,<br />
dass die Spezifikation<br />
nur 16 dB oberhalb des Rauschbodens<br />
verbindlich ist. Weitere<br />
Einschränkungen bzgl. der Genauigkeit<br />
werden außerdem<br />
noch in der Form spezifiziert,<br />
dass der zu messende Bereich<br />
(Span) maximal 1 GHz betragen<br />
darf.<br />
Bei Emissionsmessungen bis<br />
40 GHz ist es aber besonders<br />
vorteilhaft, wenn ein Messempfänger<br />
sehr große Bänder,<br />
idealerweise mehrere GHz in<br />
Echtzeit messen kann. Auch<br />
sollte der Rauschboden möglichst<br />
niedrig sein und die sog.<br />
CISPR Indication Range idealerweise<br />
bereits 6 dB über dem<br />
Rauschboden beginnen. Des<br />
Weiteren sollte eine Messung<br />
mit 0 dB Abschwächer möglich<br />
sein, um einen möglichst niedrigen<br />
Rauschboden zu erhalten.<br />
Die Unterdrückung von Images<br />
sollte auch im Echtzeitmodus<br />
gemäß ANSI erfüllt sein und<br />
darüber hinaus sollten stets die<br />
Anforderungen an die Messgenauigkeit<br />
eingehalten werden.<br />
In Tabelle 2 ist ein Vergleich der<br />
Anforderungen mit den Leistungsdaten<br />
von einem höchstperformanten<br />
konventionellen<br />
Empfänger mit YIG-Preselektor<br />
gegenüber dem TDEMI Ultimate<br />
dargestellt. Die Tabelle<br />
zeigt somit, dass ein konventioneller<br />
Empfänger, sofern<br />
man keinen Realtime-Modus<br />
benutzt und der Abschwächer<br />
auf über 10 dB eingestellt ist,<br />
die Anforderungen der CISPR<br />
16-1-1 nach heutigem Stand<br />
einhält. Auch zukünftig können<br />
bei hochperformanten konventionellen<br />
Empfängern z.B. bei<br />
reduzierter Dynamik weiterhin<br />
die Anforderungen bis 18 GHz<br />
eingehalten werden.<br />
Echtzeitmessungen sind mit konventioneller<br />
Technik nicht normkonform,<br />
da die Unterdrückung<br />
von Spurious nicht ausreichend<br />
ist und auch die Messgenauigkeit<br />
nicht ausreichend ist. Für<br />
Messungen bis 40 GHz können<br />
somit solche Messgeräte nicht<br />
mehr ohne weiteres eingesetzt<br />
werden. Die typische maximale<br />
Abweichung von 3,55 dB überschreitet<br />
die Toleranz von ±2 dB<br />
deutlich.<br />
Diese maximale Abweichung<br />
entsteht dadurch, dass in konventionellen<br />
Empfängern zum<br />
einen der YIG-Preselektor ein<br />
hohes Maß an Messunsicherheit<br />
aufgrund von starker Temperaturabhängigkeit<br />
und Hysterese<br />
aufweist und eine Vielzahl von<br />
analogen Stufen hochempfindlich<br />
auf Temperaturveränderungen<br />
reagiert.<br />
CISPR und ANSI<br />
Anforderungen<br />
Konventioneller High Performance<br />
Empfänger<br />
TDEMI Ultimate<br />
Messgenauigkeit 18<br />
GHz<br />
Messgenauigkeit 40<br />
GHz<br />
VSWR bis 40 GHz<br />
(0dB Abschächer)<br />
VSWR bis 40 GHz<br />
(10dB Abschächer)<br />
+/- 2dB Frequency Response: 1.5 dB<br />
Linearity 0.35 dB<br />
Displaylevel: 0.2 dB (0.1 dB 70dB Dynamik)<br />
Total: 2.05 dB (Abschwächer > 10dB)<br />
+/- 2dB Frequency Response: 3 dB<br />
Linearity 0.35 dB<br />
Displaylevel: 0.2 dB<br />
Total: 3.55 dB (Abschwächer > 10dB)<br />
2.5:1 2.5:1 2.0:1<br />
3.0:1 3.0:1 3.0:1<br />
Total: +/- 2dB<br />
Mit Guardbanding +/- 1.5 dB<br />
(Abschwächer 0-70dB)<br />
Total: +/- 2dB<br />
Mit Guardbanding +/- 1.5 dB<br />
(Abschwächer 0-70dB)<br />
Tabelle 2: Vergleich konventioneller Empfänger vs. TDEMI Ultimate<br />
hf-praxis 3/<strong>2023</strong> 7
Titelstory<br />
Bild 1: TDEMI Ultimate: Messung CISPR-16-1-1-Puls über eine<br />
Echtzeitbandbreite von 1 GHz<br />
Das leistet der neue<br />
TDEMI Ultimate<br />
Beim neuen TDEMI Ultimate<br />
hingegen ist für alle Abschwächereinstellungen<br />
die Genauigkeit<br />
von ±2 dB auch mit Guardbanding<br />
eingehalten. Dies gilt<br />
bei 0 dB und allen weiteren<br />
Abschwächer einstellungen<br />
bereits 6 dB über dem Rauschboden<br />
und sowohl beim Stepped-<br />
Scan-Modus als auch bei der<br />
normkonformen FFT-basierten<br />
Echtzeitmessung. Diese deutlich<br />
verringerte Messunsicherheit<br />
wird beim TDEMI Ultimate<br />
dadurch realisiert, dass ein<br />
Großteil der Signalverarbeitung<br />
volldigitalisiert in Gleitkommaarithmetik<br />
erfolgt. Des Weiteren<br />
werden sehr hochauf lösende<br />
ADCs sowie modernste MMIC<br />
verwendet, welche eine sehr<br />
hohe Langzeitstabilität haben<br />
und eine deutlich geringere<br />
Temperaturempfindlichkeit aufweisen.<br />
Gemäß CISPR 16-1-1 ist für<br />
Messungen mit dem Quasipeak<br />
Detektor von 30 MHz bis<br />
1 GHz eine ZF-Dynamik von<br />
mindestens 43.5 dB erforderlich.<br />
Konventionelle Empfänger<br />
verwenden üblicherweise<br />
Bänder von ca. 30 MHz um die<br />
Dynamik zu erweitern. Dies ist<br />
mit dem Nachteil verbunden,<br />
dass die Messzeit für Band C/D<br />
ca. 1 min dauert. Werden die<br />
Bänder parallel implementiert,<br />
besteht der Nachteil darin, dass<br />
die Sensitivität des Empfängers<br />
reduziert wird. Ein weiterer<br />
Nachteil hierbei sind Stufen<br />
im Rauschboden. In den meisten<br />
Fällen ist die Einhaltung<br />
der CISPR-16-1-1-Pulse nur<br />
mit einer Abschwächereinstellung<br />
von >10 dB bei konventioneller<br />
Technologie möglich,<br />
was allerdings für gestrahlte<br />
Emissionsmessungen bedeutet,<br />
dass zusätzlich externe Vorverstärker<br />
verwendet werden<br />
müssen. Externe Vorverstärker<br />
verfügen allerdings nicht über<br />
genügend Pulsdynamik, so dass<br />
es zu weiteren Einschränkungen<br />
kommen kann.<br />
Beim TDEMI Ultimate wird hingegen<br />
für den Bereich 30 MHz<br />
bis 1 GHz bei einer Echtzeitmessung<br />
ein ZF-Dynamikbereich<br />
von mehr als 50 dB erreicht.<br />
Dies bei einer Abschwächereinstellung<br />
0 dB sowie dem<br />
CISPR-Normimpuls mit einer<br />
Bandbreite von mehr als 1 GHz.<br />
Wird der Normimpuls für Band<br />
C angelegt, so erhöht sich nochmal<br />
die ZF-Dynamik in diesem<br />
Bereich auf ca. 62 dB. Für pulsmodulierte<br />
Signale ist die ZF-<br />
Dynamik ca. 100 dB.<br />
Das Ergebnis einer beispielhaften<br />
Puls-Messung mit dem<br />
TDEMI Ultimate und einem<br />
Kalibrier-Impulsgenerator des<br />
Herstellers Schwarzbeck ist in<br />
Bild 1 gezeigt. Es ist zu erkennen,<br />
dass die ZF-Dynamik für<br />
einen Breitbandpuls von 1 GHz<br />
mehr als 50 dB beträgt und somit<br />
die CISPR 16-1-1 vollständig<br />
in dieser Betriebsart eingehalten<br />
wird.<br />
Normkonforme<br />
MultiGHz-Echtzeitmessung<br />
Bild 2 stellt eine Echtzeitmessung<br />
im Bereich 1...6 GHz dar.<br />
Über diesen spektralen Bereich<br />
sind die unterschiedlichen Funkkanäle<br />
zu erkennen. Dies kann<br />
zum einen für EMV-Messungen<br />
eingesetzt werden, um den Prüfling<br />
bezüglich seiner Richtcharakteristik<br />
zu vermessen. Des<br />
Weiteren sind im Echtzeit modus<br />
auch Funkmessungen möglich.<br />
Dabei können z.B. Parameter<br />
wie Occupied Bandwidth,<br />
Kanal- und Nebenkanalleistung<br />
sowie Pulsbreite und Pulshöhe<br />
von Funksignalen gemäß den<br />
ETSI-Standards erfolgen. In Bild<br />
2 ist auch der zeitliche Verlauf an<br />
einem ausgewählten Frequenzpunkt<br />
dargestellt. Parallel dazu<br />
erfolgt die Messung von Pulspaketen<br />
im Zero-Span mit 50<br />
MHz Kanalbandbreite.<br />
Der Vorteil einer solchen Echtzeitmessung<br />
besteht darin, dass<br />
zum einen fluktuierende Signale<br />
korrekt und zuverlässig gemessen<br />
werden und zum anderen im<br />
Zusammenspiel mit Drehtisch<br />
und Antennenmast Emissionsmessungen<br />
deutlich beschleunigt<br />
werden. EMV-Messungen<br />
oberhalb 1 GHz bedeuten aufgrund<br />
von sehr scharfen Richtcharakteristiken<br />
derzeit einen<br />
sehr hohen Aufwand beim Einsatz<br />
konventioneller Technologie.<br />
Durch den Einsatz der<br />
Echtzeitmessung über mehrere<br />
GHz kann dieser Aufwand signifikant<br />
reduziert und die Messung<br />
nachhaltig beschleunigt werden.<br />
Gleichzeitig verfügt das TDEMI<br />
Ultimate über eine sehr hohe<br />
Messgenauigkeit und über einen<br />
sehr niedrigen Rauschboden der<br />
bei ca. 172 dBm/Hz liegt, sodass<br />
solche Messungen problemlos<br />
ohne externen Vorverstärker<br />
erfolgen können – wie bei der<br />
vorliegenden Messung gezeigt.<br />
Automatisierung<br />
der Emissionsmessungen<br />
Der Einsatz der TDEMI-Technologie<br />
und Messgeräte kann die<br />
Messgeschwindigkeit und Effizienz<br />
existierender Prüfabläufe<br />
somit deutlich erhöhen. Mittels<br />
dem Zusatz-Tool accessTDEMI<br />
ist es außerdem ganz einfach<br />
möglich, die TDEMI Messsysteme<br />
in bereits existierende<br />
Prüfumgebungen mit vorhandener<br />
Fernsteuer-Software und<br />
in Prüfabläufe zu integrieren –<br />
Stichwort Plug&Play.<br />
Es ergeben sich dadurch viele<br />
signifikante Vorteile. Die patentierte<br />
Technologie, welche eine<br />
exakte Übereinstimmung zwischen<br />
klassischem und FFTbasierendem<br />
Messverfahren<br />
Bild 2: Emissionsmessung von Funksignalen im Bereich 1...6 GHz<br />
8 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
Benchtop Echtzeit-Spektrumanalysator<br />
Tragbares HF-Messlabor mit zwei 4K Bildschirmen<br />
∙ 980 MHz RTBW | 10 ns POI | > 4 THz/s Sweep | -170 dBm/Hz DANL (4 dB NF)<br />
∙ 24/7 IQ-Streaming, Speicherung und Wiedergabe (bis zu 120 TB SSD)<br />
∙ RTSA-Suite PRO Software vorinstalliert (Windows oder Linux)<br />
∙ 4 integrierte I/Q Vektor-/Tracking-Generatoren<br />
The world of SPECTRAN® V6 CC<br />
V6 CC V6 CC PRO V6 CC EE<br />
· Range: 10 MHz - 8 GHz<br />
· I/O: 1 x Rx | 0 x Tx<br />
· RTBW RX: 160 MHz<br />
· RTBW TX: -<br />
· Sweep: 730 GHz/s<br />
· IQ POI: 15 ns<br />
· DANL: -165 dBm/Hz<br />
· Range: 10 MHz - 8 GHz<br />
· I/O: 4 x Rx | 2 x Tx<br />
· RTBW RX: 320/490 MHz<br />
· RTBW TX: 320/490 MHz<br />
· Sweep: 1460/2200 GHz/s<br />
· IQ POI: 10/15 ns<br />
· DANL: -170 dBm/Hz<br />
· Range: 10 MHz - 8 GHz<br />
· I/O: 8 x Rx | 4 x Tx<br />
· RTBW RX: 640/980 MHz<br />
· RTBW TX: 640/980 MHz<br />
· Sweep: 2920/4400 GHz/s<br />
· IQ POI: 15/10 ns<br />
· DANL: -170 dBm/Hz<br />
Gewerbegebiet Aaronia AG II<br />
Dorfstraße 10a<br />
54597 Strickscheid, Germany<br />
Tel.: +49 6556 900310<br />
Fax: +49 6556 900319<br />
E-Mail: mail@aaronia.de<br />
aaronia-shop.com/cc<br />
MADE IN GERMANY
Titelstory<br />
Bild 3: Richtcharakteristik eines Kammgenerators 1...1,5 GHz<br />
Bild 4: Richtcharakteristik eines Kammgenerators 3...3,5 GHz<br />
Bild 5: Richtcharakteristik eines Kammgenerators 5,5...6 GHz<br />
garantiert, ermöglicht den Einsatz<br />
des FFT-basierenden Messverfahrens<br />
natürlich auch für<br />
Vor- und Nachmessungen wie<br />
in der Vergangenheit üblicherweise<br />
oftmals durchgeführt, um<br />
Messzeit einzusparen. Durch<br />
schnelle Scans, wie z.B. beim<br />
TDEMI Ultimate, für Quasipeak-Messung<br />
in den CISPR-<br />
Bändern A und B mit jeweils 1 s<br />
Verweildauer, wird die automatisierte<br />
Emissionsmessung mit<br />
und auch ohne Datenreduktion<br />
äußerst effizient und genau. Die<br />
MultiGHz-Echtzeitmessung ist<br />
ebenfalls möglich, um Vor- und<br />
Nachmessung bei den bereits im<br />
Labor etablierten Verfahren 1:1<br />
umzusetzen, die Messung dabei<br />
aber deutlich zu beschleunigen.<br />
Eine weitere Steigerung der<br />
Messgeschwindigkeit ist durch<br />
die Automatisierungssoftware<br />
EMI64k möglich.<br />
Herausforderungen bei<br />
Emissionsmessungen bis 40 GHz<br />
EMI64k unterstützt sämtliche<br />
Betriebsarten und Echtzeitmöglichkeiten<br />
der TDEMI-<br />
Messgeräte. So können auch<br />
die konventionellen und FFTbasierenden<br />
Betriebsarten<br />
wie Receiver und Spectrum-<br />
Analyzer ferngesteuert und<br />
wie gewohnt genutzt werden.<br />
Aufgrund der hohen Messgeschwindigkeit<br />
werden diese<br />
sogar sowohl für kontinuierliches<br />
als auch schrittweises<br />
Drehen des Drehtisches unterstützt.<br />
Die Betriebsarten Spectrogram<br />
(Echtzeit-Messempfänger)<br />
und RT-Analyzer können<br />
sowohl zur Messung eines<br />
Prüflings über der Zeit z.B. zum<br />
Monitoring genutzt werden als<br />
auch in Kombination mit kontinuierlichem<br />
Bewegen von<br />
Drehtisch und Antennenmast.<br />
Entscheidend für die mögliche<br />
Drehgeschwindigkeit sind die<br />
Faktoren der zu erreichenden<br />
Winkelauflösung sowie der<br />
Messzeit pro Spektrum.<br />
Bei einer Emissionsmessung<br />
nach CISPR 32 beispielsweise<br />
und einer Messung von 1 bis 6<br />
GHz mit kontinuierlicher Bewegung<br />
des Drehtisches ergibt sich<br />
für eine Drehgeschwindigkeit<br />
von 1 U/min eine Winkelauflösung<br />
von 0,6°. Die typische<br />
zeitliche Auflösung bei der Verwendung<br />
des TDEMI Ultimate<br />
beträgt ca. 100 ms. Bei einer<br />
typischen Messung von 6 bis 18<br />
GHz ergibt sich für die gleiche<br />
Messung eine Winkelauflösung<br />
von ca. 1,5°.<br />
Verwendet man die Echtzeit-<br />
Betriebsart für den Höhen-Scan<br />
und führt diesen z.B. im Bereich<br />
von 1 bis 4 m innerhalb von 30 s<br />
aus, so erhält man für 1...6 GHz<br />
eine Auflösung von 1 cm und<br />
für 6...18 GHz ca. 2,5 cm. Diese<br />
Auflösungen sind um Faktor 10<br />
höher als mit konventionellen<br />
Messgeräten. Gleichzeitig wird<br />
die Beobachtungszeit um Faktor<br />
100 und mehr verkürzt und<br />
die gesamte Messzeit dabei um<br />
Faktor ca. 10 reduziert.<br />
10 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
Titelstory<br />
Bild 3 veranschaulicht dies<br />
am Beispiel der Richtcharakteristik<br />
eines Kammgenerators<br />
im Bereich 1...1,5 GHz. Die<br />
Winkelauflösung beträgt hier<br />
ca. 0,5°. Man kann anhand der<br />
3D-Richtcharakteristik erkennen,<br />
dass in diesem Fall noch<br />
durchaus eine Winkelauflösung<br />
von 10° mit zusätzlicher Messunsicherheit<br />
die Möglichkeit<br />
bieten würde, die Maxima zu<br />
finden. Zu höheren Frequenzen<br />
hin wird die Richtcharakteristik<br />
ausgeprägter, sodass eine Auflösung<br />
von ca. 4° nötig ist, um<br />
die Maxima zu finden. In Bild<br />
4 ist die Emission des Kammgenerators<br />
nun für 3...3,5 GHz<br />
dargestellt. Zwischen 5,5 und 6<br />
GHz (Bild 5) wiederum zeigt<br />
sich, dass aufgrund der Richtcharakteristik<br />
eine Auflösung<br />
von ca. 1° benötigt wird.<br />
Die genannten Anforderungen<br />
können durch das Zusammenspiel<br />
von EMI64k und TDEMI<br />
Ultimate vollständig erfüllt werden.<br />
Die vollständige hochpräzise<br />
Erfassung von Signalen<br />
und Störungen in Kombination<br />
mit kurzen Messzeiten wird<br />
dabei mit der MultiGHz-Echtzeitmessung<br />
sichergestellt. Die<br />
Kombination des patentierten<br />
normkonformen realtime-FFTbasierenden<br />
Verfahren mit weiteren<br />
technologischen herausragenden<br />
Lösungen wie der<br />
Echtzeitsynchronisation mit<br />
Drehtisch und Antennenmast<br />
setzt wiederum neue Maßstäbe<br />
für EMV-Messungen. Ein weiterer<br />
wesentlicher Vorteil besteht<br />
darin, dass beim Zusammenspiel<br />
von EMI64k und TDEMI<br />
Ultimate sowohl die Messtechnik<br />
als auch das Verfahren die<br />
zukünftigen Normen (CISPR<br />
und ANSI) bereits heute vollständig<br />
einhalten und aufgrund<br />
der hohen Messgenauigkeit und<br />
Dynamik die Qualität der Messung<br />
erheblich gesteigert wird.<br />
Um auch die notwendigen Dokumentationsvorschriften<br />
einzuhalten,<br />
verfügt die EMI64k über<br />
leistungsfähige Methoden zur<br />
Datenreduktion und Erzeugung<br />
von Prüfberichten. Auf Basis der<br />
vorhandenen Messdaten können<br />
jederzeit Ergebnisse z.B. in<br />
Excel oder andere Formate und<br />
Programme übertragen werden.<br />
Es lassen sich mittels Libre Office<br />
oder Microsoft Office auch<br />
eigene Reports automatisiert<br />
erzeugen. Bild 6 zeigt hierzu<br />
die Benutzeroberfläche mit Verwendung<br />
der Markerliste und<br />
3D-Exportfunktion zur Erstellung<br />
von Videos der zuvor aufgenommenen<br />
Prüflingsemission.<br />
Zusammenfassung<br />
Die Erweiterung der CISPR<br />
16-1-1 bis 40 GHz bedeutet neue<br />
Anforderungen an die EMV-<br />
Messtechnik, z.B. eine weiter<br />
reduzierte Messunsicherheit.<br />
Das neue TDEMI Ultimate ist<br />
das erste Messsystem, welches<br />
die Vorteile der Digitalisierung<br />
vollständig nutzt und damit eine<br />
Reihe von Vorteile bietet. Neben<br />
der verbesserten Messgenauigkeit<br />
können mehrere GHz in<br />
Echtzeit gemessen und gleichzeitig<br />
eine hohe Sensitivität und<br />
Dynamik erreicht werden. Unter<br />
1 GHz kann man ab 30 MHz<br />
nun auch mit dem Quasipeak-<br />
Detektor (Option 1000M-UG)<br />
in einem Stück messen. Die<br />
sich daraus ergebenden Möglichkeiten<br />
für Funk- und EMV-<br />
Messungen lassen sich mit der<br />
EMI64k vorteilhaft nutzten,<br />
um Prüfabläufe signifikant zu<br />
vereinfachen und Messzeiten<br />
drastisch zu verkürzen. Die<br />
TDEMI-Messsysteme können<br />
auch mit anderen Automatisierungssoftware-Lösungen<br />
kombiniert<br />
werden, welche z.B. noch<br />
auf die konventionellen Verfahren<br />
setzen. Auch dann sinken<br />
die Prüfzeiten deutlich und die<br />
Messqualität erhöht sich. Selbstverständlich<br />
kann die Technologie<br />
neben EMV-Messungen auch<br />
für zahlreiche weitere Messverfahren<br />
des Funkmessbereichs<br />
eingesetzt werden und bietet<br />
auch bei diesen Messungen die<br />
zuvor beschriebenen Vorteile<br />
und Vereinfachungen.<br />
Literatur<br />
[1] S. Braun und A. Frech: 645<br />
MHz Echtzeitbandbreite für<br />
Full-Compliance-Messungen<br />
mit dem TDEMI X, hf-praxis<br />
3/2016, S. 44ff, www.beam-verlag.de/app/download/24071892/<br />
HF-Praxis+3-2016+III.pdf<br />
Bild 6: EMI64k mit Markerliste und 3D-Exportfunktion<br />
[2] CISPR16-1-1 Ed 3.1, Specification<br />
for radio disturbance<br />
and immunity measuring apparatus<br />
and methods Part 1-1:<br />
Radio disturbance and immunity<br />
measuring apparatus – Measuring<br />
apparatus. International<br />
Electrotechnical Commission,<br />
2010<br />
[3] IEC, CIS/A/1381/CD:2022-<br />
09 - CISPR 16-1-1/AMD1/<br />
FRAG1 ED5 - CISPR 16-1-1/<br />
AMD1/FRAG1 ED5: Amendment<br />
1 - Fragment 1: 18-40 GHz<br />
Instrumentation<br />
[4] MIL 461 G, Requirement<br />
for the control of electromagnetic<br />
interference characterization<br />
of sub systems and equipment,<br />
Department of Defence, 2015<br />
[5] ANSI 63.2 American National<br />
Standard for Electromagnetic<br />
Noise and Field Strength Instrumentation,<br />
10 Hz to 40 GHz<br />
Specifications<br />
[6] ANSI/ISO/IEC 17025 General<br />
Requirements for the competence<br />
of testing and calibration<br />
laboratories<br />
[7] S. Braun und A. Frech:<br />
Anwendung der EMV-Zeitbereichsmesstechnik<br />
für Schienenfahrzeuge<br />
und E-Mobility,<br />
emv 2016 – Internationale Fachmesse<br />
und Kongress für Elektromagnetische<br />
Verträglichkeit,<br />
Düsseldorf, 2016, ausgezeichnet<br />
mit dem BEST PAPER AWARD<br />
2016<br />
[8] Bundesamt für Kommunikation<br />
BAKOM, Abteilung<br />
Konzessionen und Frequenzmanagement<br />
KF, Sektion Elektromagnetische<br />
Verträglichkeit<br />
EMV: Testkonzession und Messungen<br />
adaptive Antennen, September<br />
2020<br />
[9] S. Braun und A. Frech:<br />
Höchste Prüfqualität von EMV-<br />
Messungen durch normgerechte<br />
Messung an allen Frequenzen,<br />
SMT emv-esd, November 2016,<br />
S. 44ff<br />
[10] VDE: Digitalisierung störfrei:<br />
VDE-Institut eröffnet neue<br />
Prüfhalle für Funkentstörung und<br />
EMV, 14.9.2018, www.vde.com/<br />
de/presse/vde-eroeffnet-neueemv-vollabsorber-halle<br />
[11] S. Braun: Using the FFTbased<br />
measuring Instrument<br />
for Radiated EMI Testing, Procedures<br />
and Full Automation,<br />
IEEE EMC Chapter Meeting,<br />
Cedar Park, January 2019<br />
[12] S. Braun and A. Frech:<br />
Real-Time FFT-Based EMI<br />
Measurement for MIL461G,<br />
CISPR and ANSI, Theory and<br />
Practical Application, IEEE<br />
EMC Symposium, New Orleans,<br />
July 2019 ◄<br />
hf-praxis 3/<strong>2023</strong> 11
SCHWERPUNKT<br />
EMV<br />
EMV <strong>2023</strong> in Stuttgart mit über 100 Ausstellern<br />
Mesago Messe Frankfurt<br />
www.messefrankfurt.com<br />
Die Fachmesse für elektromagnetische Verträglichkeit<br />
öffnet vom 28. bis 30.3.<strong>2023</strong><br />
wieder ihre Tore in Stuttgart bei hoher<br />
Ausstellerbeteiligung. Interessierte haben<br />
nun die Möglichkeit, Tickets zu erwerben<br />
oder die Veranstaltung zur Weiterbildung<br />
zu nutzen.<br />
Nach der einzigartigen Summer Edition<br />
der EMV 2022 in Köln findet die diesjährige<br />
Fachmesse in voller Stärke in Stutt gart<br />
statt. Dass die Fachmesse gut ankommt,<br />
zeigt sich bereits in der regen Beteiligung<br />
der Aussteller, die für eine Standflächenerweiterung<br />
sorgte. Weit über 100 Aussteller<br />
werden den gesamten Bereich der EMV<br />
abbilden, darunter Hersteller von EMV-<br />
Messgeräten und EMV-Prüflaboren sowie<br />
Dienstleister als auch Anbieter von Simulations-Software.<br />
Neben den Key-Playern der Branche wie<br />
AMETEK, Rohde & Schwarz, Phoenix<br />
Testlab oder Frankonia, begrüßt die EMV<br />
auch <strong>2023</strong> wieder einige neue Aussteller,<br />
wie 3-EDGE GmbH, Pulsaart by AGC und<br />
AIP GmbH & Co. KG.<br />
Ein aktueller Stand der teilnehmenden Firmen<br />
und deren Produkten können über die<br />
regelmäßig aktualisierte Ausstellerliste eingesehen<br />
werden: e-emv.com/ausstellerliste.<br />
Weitere Programm-Highlights sind ein<br />
Messe-Forum inklusive Produktpräsentationen<br />
der Aussteller und Special Sessions,<br />
darunter eine Keynote zum Thema „Kein<br />
Blackout! Ausbau, Betrieb und Stabilität<br />
der Netze für die Energiewende“ und das<br />
Format „Ask the Experts“, welches sich mit<br />
EMV-Simulationen beschäftigt. Zusätzlich<br />
wird es eine Diskussionsrunde zur Thematik<br />
„Funkschutz und Laden“ sowie ein<br />
Kompaktseminar zum Thema „EMC and<br />
E-Vehicles“ geben. Des Weiteren werden 36<br />
Workshops angeboten, die in dreistündigen<br />
Vorträgen Expertenwissen aus der Industrie<br />
und Wissenschaft vermitteln. ◄<br />
Die Anmeldung zur Messe sowie zu allen<br />
genannten Workshops ist online über<br />
folgenden Link möglich:<br />
e-emv.com/anmelden<br />
12 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
EMV<br />
Schirmzelte sind gerüstet für<br />
jede Messaufgabe<br />
Ihr Partner für<br />
EMV und HF<br />
Messtechnik-Systeme-Komponenten<br />
EMV-<br />
MESSTECHNIK<br />
Absorberräume, GTEM-Zellen<br />
Stromzangen, Feldsonden<br />
Störsimulatoren & ESD<br />
Leistungsverstärker<br />
Messempfänger<br />
Laborsoftware<br />
ANTENNEN-<br />
MESSTECHNIK<br />
Positionierer & Stative<br />
Wireless-Testsysteme<br />
Antennenmessplätze<br />
Antennen<br />
Absorber<br />
Software<br />
Abschirmzelte sind die beste Wahl für Labortests<br />
und Messungen im Frequenzbereich<br />
von 0,03 bis 16 GHz, wenn maximale Flexibilität<br />
bei gleichzeitig hoher Schirmwirkung<br />
(bis zu 95 dB) gefordert ist. Aufgrund ihrer<br />
flexiblen und leichten Bestandteile sind die<br />
Abschirmzelte tragbar und können in kürzester<br />
Zeit auf- und abgebaut werden. Die<br />
kleinen Tischzelte von Telemeter eignen sich<br />
für die Präzisionsmessung von kompakten<br />
Objekten. Große Zelte können für die Messung<br />
sperriger Objekte verwendet werden.<br />
Diese „schlüsselfertigen“ EMV-Lösungen<br />
kombinieren hierbei einzigartige Technologie<br />
und funktionales Design mit höchsten<br />
Qualitätsstandards. So wird jeder Raum im<br />
Unternehmen oder beim Kunden zu einem<br />
potentiellen Messlabor und bietet professionellen<br />
Schutz vor elektromagnetischer<br />
Strahlung. Selbst großvolumige Objekte<br />
wie LKWs und Satelliten können in diesen<br />
EMV-Zelten getestet werden.<br />
Dank des einzigartigen Metallisierungsprozesses<br />
verbinden sich die Metalle mit dem<br />
Polyamid. Somit erreichen die Schirmzelte<br />
eine besonders hohe Abriebfestigkeit, ein<br />
Garant für Langlebigkeit und jahre langen<br />
problemlosen Einsatz.<br />
hf-praxis 3/<strong>2023</strong><br />
Telemeter Electronic GmbH<br />
www.telemeter.info<br />
Damit Anwender sofort und unkompliziert<br />
mit ihrer Messung beginnen können, bietet<br />
Telemeter zwei schlüsselfertige Standardkonfigurationen<br />
zum Vorzugspreis an:<br />
• als Table-Top-Lösung oder als begehbares<br />
Mann-Zelt.<br />
• nutzbarer Innenraum Table-Top:<br />
610 x 1220 x 610 mm (LxBxH)<br />
• nutzbarer Innenraum Mann-Zelt:<br />
2150 x 2150 x 2180 mm (LxBxH)<br />
• Material: Ni/Cu/Ag/Sn-beschichtetes<br />
Nylongewebe (RS)<br />
• Abschirmwirkung: durchschnittlich bis zu<br />
95 dB von 0,03 bis 16 GHz (vermessen<br />
nach Standard IEEE 299/2006)<br />
• Temperaturbereich: -30 bis +90 °C<br />
• reinraumkompatibel nach A300<br />
(Klasse 1.000)<br />
• zahlreiche Zusatzoptionen wie Tür, Fenster,<br />
I/O Panel, Licht, Fußboden, Ventilationssystem,<br />
Kabelkanäle<br />
Sollte eine Standardlösung einmal nicht<br />
passen, erstellen die Experten bei Telemeter<br />
ein maßgeschneidertes Schirmzelt. Sowohl<br />
Größe als auch die Ausstattung des Zeltes<br />
werden gemäß den Anforderungen des<br />
Kunden entworfen. ◄<br />
13<br />
HF- & MIKROWELLEN-<br />
MESSTECHNIK<br />
Puls- & Signalgeneratoren<br />
GNSS - Simulation<br />
Netzwerkanalysatoren<br />
Avionik - Prüfgeräte<br />
Funkmessplätze<br />
EMV-ZUBEHÖR<br />
LWL-Übertragungsstrecken<br />
Abschlusswiderstände<br />
Adapter & HF-Kabel<br />
Netznachbildungen<br />
Dämpfungsglieder<br />
Richtkoppler<br />
Kalibrierkits<br />
Wir stellen aus:<br />
Tel. 089-895 565 0 * Fax 089-895 565 10<br />
Email: info@emco-elektronik.de<br />
Internet: www.emco-elektronik.de
EMV<br />
Verstärker für EMV-Tests richtig auswählen<br />
Die richtige Auswahl des EMV-Verstärkers ist ein wichtiger Schritt, um die geforderten HF-Pegel<br />
in guter Qualität zu erreichen.<br />
In vielen Fällen ist die Norm<br />
ausschlaggebend für die Auswahl<br />
des Verstärkers. Darüber<br />
hinaus hat der Endnutzer oft<br />
besondere Anforderungen. Die<br />
Überlegungen des Endbenutzers<br />
können genauso wichtig sein wie<br />
die Industrienormen, welche in<br />
Bereichen wie Militär, Luftfahrt,<br />
Automobil und Verbraucher verwendet<br />
werden.<br />
Beispiele:<br />
• gestrahlte Störfestigkeit<br />
IEC 61000-4-3: kommerziell,<br />
ISO 11451, ISO 11452-2: Kraftfahrzeuge<br />
• gestrahlte Emissionen<br />
Es sollte beachtet werden,<br />
dass Qualität und Support bei<br />
der Auswahl eines Verstärkers<br />
ebenso wichtig sind wie seine<br />
spezifizierten Eigenschaften.<br />
Weitere Überlegungen<br />
Elektromagnetische Beeinträchtigungen<br />
für ein System können<br />
sowohl natürlich als auch vom<br />
Menschen verursacht sein und<br />
lassen sich in vier Haupttypen<br />
von Tests eingliedern: gestrahlte<br />
Störfestigkeit, gestrahlte Emissionen,<br />
leitungsgebundene Störfestigkeit<br />
und leitungsgebundene<br />
Emissionen. Die Grenzwerte<br />
und Werte, die für diese Tests<br />
verwendet werden, sind in verschiedenen<br />
Normen definiert und<br />
wurden von verschiedenen Organisationen<br />
angenommen. Die<br />
Produkte müssen die Anforderungen<br />
dieser Normen erfüllen.<br />
CISPR 11, 22, 25, 32: kommerziell,<br />
MIL-STD-461, RE102:<br />
militärische Komponenten<br />
• geleitete Störfestigkeit<br />
IEC 61000-4-6: kommerziell,<br />
ISO 11452-4: Automobilindustrie<br />
• geleitete Emissionen<br />
CISPR 11, 22, 25, 32: kommerziell,<br />
MIL-STD-461, CE101,<br />
CE102: militärische Komponenten<br />
Quelle:<br />
Selecting RF/Microwave<br />
Power Amplifiers for EMC<br />
Testing<br />
AR RF/Microwave<br />
Instrumentation,<br />
https://arworld.us/<br />
frei übersetzt und gekürzt von FS<br />
Bild 1: Beispiel für die Ausgangsleistung eines 6-GHz-Festkörperverstärkers im Frequenzbereich<br />
14 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
EMV<br />
Bild 2: Frequenzverhalten eines 8-GHz-TWTAs<br />
Definitionen von<br />
Verstärkerspezifikationen<br />
• Frequenzbereich<br />
Verstärker sind nur spezifiziert<br />
für den Betrieb innerhalb eines<br />
definierten Frequenzbereichs.<br />
Einige Halbleiterverstärker<br />
arbeiten knapp außerhalb dieses<br />
Bereichs mit erheblicher<br />
Leistungsreduktion (Bild 1),<br />
während TWT-Verstärker<br />
bereits vor Erreichen der oberen<br />
spezifizierten Frequenzgrenze<br />
nachlassen und darüber einen<br />
viel härteren Cutoff aufgrund<br />
des Wellenleiters aufweisen<br />
(Bild 2).<br />
• Lineare Ausgangsleistung<br />
Die maximale lineare Ausgangsleistung<br />
setzt keine Kompression<br />
voraus. Sie entsteht an der<br />
Grenze zum Einsatz der Kompression.<br />
• Ausgangsleistung @ 1 dB<br />
Komprimierung<br />
Die vom Verstärker erzeugte<br />
Leistung am 1-dB-Kompressionspunkt<br />
liegt immer mehr oder<br />
weniger über der Nennleistung,<br />
s. Bild 3. Wenn Sie zum Beispiel<br />
eine bestimmte lineare Leistung<br />
benötigen und der Hersteller für<br />
seine Verstärker die Leistung bei<br />
P1dB angibt, müssen Sie Ihren<br />
Verstärker entsprechend der<br />
P1dB-Spezifikation einschätzen.<br />
• Nennleistung<br />
Die Definition variiert je nach<br />
Hersteller. Einige Hersteller<br />
definieren sie als die Ausgangsleistung<br />
für eine bestimmte<br />
Eingangsleistung über den<br />
Betriebsfrequenzbereich, andere<br />
definieren sie als die gesättigte<br />
Ausgangsleistung des Verstärkers.<br />
Denn der 1-dB-Kompressionspunkt<br />
kann als das obere<br />
Ende der linearen Leistung<br />
betrachtet werden. Zudem geben<br />
einige Hersteller die Nennleistung<br />
bei P1dB an, weil es auch<br />
Anwendungen gibt, bei denen<br />
die Linearität nicht kritisch ist.<br />
• Verzerrungen durch<br />
Oberschwingungen<br />
Als Verhältnis der Summe der<br />
Leistungen aller harmonischen<br />
Komponenten zur Leistung der<br />
Grundfrequenz verlangen viele<br />
Testspezifikationen mindestens<br />
-6 dBc. Es ist wichtig, dass der<br />
ausgewählte Verstärker nicht<br />
mehr harmonische Verzerrung<br />
als von der Norm gefordert hat.<br />
Die harmonischen Verzerrungen<br />
sind eine wichtige Leistungsangabe<br />
für Anwendungen, für die<br />
strenge Linearitätsanforderungen<br />
gelten (IEC/EN). Bild 4 zeigt<br />
mögliche Verläufe für 2nd und<br />
3nd Harmonics.<br />
• Verstärkung<br />
Nennwert, Minimal- und Maximalwert<br />
sind denkbar. Die Verstärkung<br />
wird in der S-Parameter-Terminologie<br />
S21 genannt.<br />
• Ebenheit (Flatness)<br />
Schwankungen in der Ebenheit<br />
der Verstärkung über der Frequenz<br />
können bei breitbandigen<br />
Signalen zu Verzerrungen und<br />
bei schmalbandigen Signalen zu<br />
Abweichungen von der erwarteten<br />
Ausgangsleistung führen.<br />
• Wirkungsgrad<br />
Dies ist das Verhältnis zwischen<br />
der Leistung des Ausgangs und<br />
der Gesamtleistungsaufnahme<br />
(Signaleingangsleistung plus<br />
Versorgungsleistung). Obwohl<br />
Klasse-A-Verstärker von Natur<br />
aus weniger effizient als andere<br />
Verstärkerklassen sind, können<br />
bestimmte Techniken die Effizienz<br />
des Verstärkers verbessern.<br />
Hocheffiziente Verstärker sind<br />
nicht nur sparsam, sondern auch<br />
relativ klein.<br />
• Impulsfähigkeiten<br />
Maßstäbe sind die Begrenzungen<br />
der Impulsbreite, der Impulsrate<br />
und des Tastverhältnisses eines<br />
periodischen Signals. Gepulste<br />
SSPAs und TWTs erzeugen eine<br />
höhere Spitzenleistung als CW-<br />
Leistung, aber sie können nur<br />
eine begrenzte Menge an HF-<br />
Leistungsstrom durch den Verstärker<br />
leiten.<br />
Bild 3: Verläufe komprimierter Leistung<br />
Bild 4: Verläufe für die Oberwellen-Unterdrückung<br />
• Modulation (AM, FM, PM)<br />
Es gibt zwar eine Vielzahl von<br />
HF-Modulationen, die in der<br />
Kommunikationswelt verwendet<br />
werden, jedoch gibt es nur ein<br />
paar spezifische Modulationen,<br />
die von EMC-Testnormen verwendet<br />
werden, um die realen<br />
Bedrohungen nachzubilden, wie<br />
z.B. Pulsmodulation (PM) und<br />
Amplitudenmodulation (AM).<br />
Es ist zwingend erforderlich,<br />
dass der Verstärker bei der Prüfung<br />
in der Lage ist, die erforderliche<br />
Modulation originalgetreu<br />
zu reproduzieren, also ohne Veränderung<br />
und ohne fremde Verzerrungen<br />
hinzuzufügen.<br />
• Toleranz der Anpassung<br />
Hier geht es insbesondere um<br />
die Fähigkeit eines Verstärkers,<br />
mit nicht korrekt angepassten<br />
Lasten und damit auch mit unterschiedlichen<br />
Mengen an reflektierter<br />
Leistung umzugehen. Bei<br />
EMV-Anwendungen kann es zu<br />
einer sehr schlechten Anpassung<br />
an 50 Ohm kommen. Während<br />
hf-praxis 3/<strong>2023</strong> 15
EMV<br />
Bild 5: Verläufe von Nennverstärkung und Verstärkung für 1 und 3 dB Kompression<br />
der Tests ist es dann wichtig, den<br />
Verstärker vor Schäden durch<br />
reflektierte Leistung zu schützen.<br />
Erfordernisse an<br />
Ein- und Ausgang<br />
Wieviel Eingangsleistung erforderlich<br />
ist, um die volle Ausgangsleistung<br />
zu erreichen, ist<br />
eine häufige Frage bei der Auswahl<br />
eines Verstärkers. Einige<br />
Hersteller haben eine Eingangsleistung<br />
von 1 mW angegeben.<br />
In diesen Fällen ist zwar<br />
die Nenneingangsleistung zu<br />
1 mW definiert, jedoch liefern<br />
die meisten dieser Verstärker<br />
ihre Nennausgangsleistung mit<br />
weniger als 1 mW Eingangsleistung.<br />
Achten Sie auf die maximale<br />
Eingangsleistung eines<br />
Verstärkers. Sie variiert je nach<br />
Hersteller und möglicherweise<br />
je nach Modellfamilie. Die<br />
Stärke des Eingangssignals hat<br />
einen großen Einfluss auf das<br />
Ausgangssignal. Sie bestimmt<br />
den Betriebsbereich und damit<br />
den Grad der Komprimierung<br />
des Verstärkerausgangs. Sofern<br />
sie nicht im extremen linearen<br />
Bereich betrieben werden, verzerren<br />
Verstärker das Signal<br />
bis zu einem gewissen Grad. Je<br />
höher die Amplitude des Eingangssignals,<br />
desto größer ist das<br />
Risiko der Ausgangskompression.<br />
Am 1-dB-Kompressionspunkt<br />
kommt es zu einer leichten<br />
Abflachung am oberen und<br />
unteren Ende eines Sinussignals<br />
auftreten.<br />
Wird der Verstärker weiter in die<br />
Sättigung getrieben, nimmt die<br />
Verzerrung zu und schließlich<br />
nähert sich das CW-Eingangssignal<br />
einer Rechteckwelle an.<br />
Die 1- und 3-dB-Kompressionspunkte<br />
sind in Bild 5 dargestellt.<br />
Durch die Verzerrung entstehen<br />
unerwünschte Signale bei<br />
harmonischen Frequenzen, die<br />
ein Spektrumanalysator aufdeckt.<br />
Bild 6 zeigt die Auswirkung<br />
der Sättigung eines TWT-<br />
Verstärkers, wobei die Oberschwingung<br />
nur eine etwas<br />
geringere Amplitude hat als das<br />
Grundtonsignal. Diese Situation<br />
verursacht unnötige Probleme<br />
für den Prüfingenieur. Wenn<br />
unter diesem Szenario das EUT<br />
Bild 6: Auswirkung der Sättigung eines TWT-Verstärkers, s. Text<br />
während der Störfestigkeitsprüfung<br />
ausfällt, weiß der Prüfingenieur<br />
nicht, ob die Ursache<br />
des Ausfalls auf die Grundschwingung<br />
oder die Oberschwingung<br />
zurückzuführen ist.<br />
Wenn zusätzliche Oberschwingungen<br />
hohe Amplituden aufweisen,<br />
muss der Prüfer alle<br />
Oberschwingungen auswerten,<br />
um die Ursache des Ausfalls zu<br />
bestimmen. Es ist auch möglich,<br />
dass weder die Grundschwingung<br />
noch eine einzelne<br />
Oberschwingung einen Ausfall<br />
verursacht, sondern eine Kombination<br />
aus der Grundschwingung<br />
und der Oberschwingung oder<br />
mehreren Oberschwingungen.<br />
Die am häufigsten verwendeten<br />
Leistungsmessgeräte und<br />
Feldsonden sind breitbandig,<br />
also anfällig auf obiges Szenario.<br />
Dies kann die Messung der<br />
Verstärkerausgangsleistung oder<br />
des erzeugten Feldes zusätzlich<br />
erschweren.<br />
Von Typen und Klassen<br />
Bei EMV-Verstärkern gibt es<br />
verschiedene Typen, z.B. Solid<br />
State (SS), TWT, CW, Pulse.<br />
Diese arbeiten in verschiedenen<br />
Betriebsklassen, wie Klasse<br />
A und Klasse AB. Klasse-<br />
A- und Klasse-AB- Verstärker<br />
16 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
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EMV<br />
Merkmale Klasse A Klasse AB<br />
Ausgangsverzerrung geringe Verzerrung, höchste Linearität größere Verzerrung, geringere Linearität<br />
Kosten teurer billiger<br />
elektrische Robustheit<br />
Verstärker wird sicher arbeiten unabhängig<br />
von Last-Fehlanpassung<br />
Verstärker reagiert empfindlicher auf Last-<br />
Fehlanpassung, Leistungsbegrenzung sinnvoll<br />
Größe/Gewicht größer/schwerer kleiner/leichter<br />
Konstruktion<br />
mehr Komponenten erforderlich,<br />
um die Wärme abzuleiten<br />
weniger Komponenten erforderlich,<br />
um die Wärme abzuleiten<br />
Wirkungsgrad weniger effizient effizienter<br />
Bias-Schema Ausgangsstrom fließt über 360°<br />
des Eingangssignals<br />
Tabelle 1: Unterschiede zwischen Verstärkern der Klasse A und der Klasse AB<br />
Ausgangsstrom fließt irgendwo zwischen 180° und<br />
360° des Eingangssignals<br />
haben jeweils ihre Stärken und<br />
Schwächen. Verstärker der<br />
Klasse A sind die am robustesten.<br />
Sie bieten das höchste Maß<br />
an Fehlanpassungstoleranz, die<br />
erforderlich ist, wenn erhebliche<br />
HF-Pegel in den Verstärker<br />
reflektiert werden, ein häufiger<br />
Effekt bei vielen EMV-Antennen<br />
und anderen Wandlern. Außerdem<br />
sind Linearität und somit<br />
harmonische Verzerrungen bei<br />
Klasse-A-Verstärkern am besten.<br />
Verstärker der Klasse AB kosten<br />
im Allgemeinen weniger und<br />
sind dank höherer Effizienz<br />
kleiner. Diese Verstärker sind<br />
auch viel besser für den Einsatz<br />
mit angepassten Lasten geeignet.<br />
Die Tabelle 1 gibt einen Überblick<br />
über die Unterschiede zwischen<br />
Verstärkern der Klasse A<br />
und der Klasse AB.<br />
Viele Jahre lang waren Wanderfeldröhren-Verstärker<br />
(Traveling<br />
Wave Amplifier, TWTA)<br />
die einzigen, die bei der EMV-<br />
Empfindlichkeitsprüfung eine<br />
breite Frequenz abdeckung und<br />
hohe Leistung boten. TWTAs<br />
sind in den meisten Fällen<br />
kostengünstigere Lösungen, aber<br />
sie haben auch Nachteile. Aufgrund<br />
ihrer einzigartigen Eigenschaften<br />
können sie in einem<br />
gepulsten Modus verwendet<br />
werden. Dadurch kann die erforderliche<br />
Durchschnittsleistung<br />
gesenkt und die Spitzenleistung<br />
maximiert werden, was zu einer<br />
weiteren Kostensenkung führt.<br />
Allerdings erzeugen TWTAs<br />
hohe Oberwellen, haben ein<br />
stärkeres Grund rauschen, längere<br />
Beschaffungszeiten, längere<br />
Reparaturzeiten und eine geringere<br />
Zuverlässigkeit als Festkörperverstärker.<br />
Einige fortschrittliche<br />
TWTAs kombinieren<br />
mehrere Röhren miteinander, um<br />
den Oberwellengehalt zu reduzieren<br />
und die Gesamtleistung<br />
zu erhöhen.<br />
Eine weitere Lösung, um Oberwellen<br />
zu reduzieren, ist die Verwendung<br />
von Filtern am Verstärkerausgang.<br />
Es ist aber wichtig,<br />
zu bedenken, dass mit Filtern<br />
immer Verluste verbunden sind,<br />
die bei der Festlegung der Verstärkerleistung<br />
berücksichtigt<br />
werden müssen. Das SWR in<br />
Verbindung mit Filtern ist eine<br />
weitere Überlegung.<br />
Die Schwierigkeiten, die mit<br />
Impuls-TWT-Verstärkern verbunden<br />
sind, können durch eine<br />
Alternative umgangen werden:<br />
Festkörper-Impulsverstärker<br />
bieten hohe HF-Leistungs pegel,<br />
die mit denen von TWTAs konkurrieren<br />
können. Moderne<br />
Festkörper-Pulsverstärker bedienen<br />
verschiedene Frequenzbereiche<br />
und Ausgangsleistungen,<br />
um verschiedene Normen und<br />
Benutzeranforderungen zu erfüllen.<br />
Diese Festkörper-Pulsverstärker<br />
bieten höhere Zuverlässigkeit,<br />
bessere Fehlanpassungstoleranz,<br />
eine viel bessere<br />
harmonische Verzerrung und<br />
eine bessere MTBF (Mean Time<br />
Between Failure) als TWTAs.<br />
Bild 7: Struktur eines Zweibandverstärkers<br />
Wenn ein Einbandverstärker für<br />
das gewünschte Frequenzband<br />
nicht verfügbar ist, kann ein<br />
Zweibandverstärker eine attraktive<br />
Lösung sein. Ein Zweibandverstärker<br />
besteht aus zwei Verstärkern,<br />
die in einer Box kombiniert<br />
sind bei einer einzigen<br />
E/A-Schnittstelle, einem HF-<br />
Eingang und -Ausgang und zwei<br />
Bandbreiten, die den beiden Verstärkern<br />
entsprechen (Bild 7). ◄<br />
18 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
EMV<br />
Herausforderungen und Lösungen<br />
Stoßspannungsprüfung<br />
von Elektrofahrzeug-DC-Ladestationen<br />
Dieser Artikel beleuchtet eine alte Herausforderung, die aber in der EMV-Test-Welt weitgehend unbekannt ist.<br />
Entkoppelungsinduktivität versorgt<br />
wird. Daher weist die Norm<br />
niedrigere Werte für die Entkopplungsinduktivität<br />
aus, wenn<br />
der EUT-Nennstrom höher wird.<br />
Obwohl die Norm dieses Problem<br />
erkannt hat und durch die<br />
Reduzierung der Entkopplungsinduktivität<br />
darauf reagiert hat,<br />
wurden trotzdem einige Probleme<br />
aus dem Feld gemeldet,<br />
welche im Jahr 2017 von der<br />
Norm adressiert wurden. Dabei<br />
wurden Methoden zur Vermeidung<br />
von Schwingungen oder<br />
Fehlfunktionen in der Stromversorgung<br />
bei der Anwendung des<br />
Stoßspannungstests über CDN<br />
eingeführt.<br />
EMC PARTNER<br />
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Level-3-DC-Schnellladestationen<br />
können Elektrofahrzeuge<br />
innerhalb von 20...30 min vollständig<br />
aufladen. Daher benötigen<br />
diese eine hohe Spannung<br />
und viel Strom (>480 V und<br />
>100 A).<br />
Während der Prüfung<br />
der Stoßspannung gemäß IEC<br />
61000-4-5 einer solchen Ladestation<br />
für die CE-Qualifizierung<br />
(z.B. gemäß IEC 61851-21-2)<br />
können ungewollte Ausfälle und<br />
Unterbrechungen der DC-Ladevorgänge<br />
verursacht werden, vor<br />
allem durch die Verwendung<br />
der in der Norm IEC 61000-4-5<br />
definierten Koppel- und Entkoppelnetzwerke<br />
(CDNs) für<br />
Ströme bis zu 200 A oder höher.<br />
Dabei wurde festgestellt, dass<br />
ein einzelner Wert der Entkopplungsinduktivität<br />
nicht für den<br />
gesamten Strombereich von 0 bis<br />
200 A verwendet werden kann.<br />
Ein Elektrofahrzeug (EUT),<br />
das beispielsweise direkt mit<br />
400 V DC und 200 A versorgt<br />
wird, erfährt einen bemerklichen<br />
Spannungsabfall, wenn es über<br />
ein CDN mit einer 1,5-mH-<br />
Die Problemstellung:<br />
DC-Ladestationen können beim<br />
Laden einer Batterie trapezförmige<br />
PWM-Stromimpulse verwenden.<br />
In Bild 1 werden eine<br />
hypothetische Ladestation und<br />
ein EUT betrachtet. Die nachfolgenden<br />
theoretischen Parameter<br />
wurden zwecks Simulation<br />
verwendet: U s = 400 V DC<br />
(PWM moduliert: t rise /t fall = 500<br />
µs, t on = 10 ms, t periode = 15 ms, f<br />
= 1 kHz, C s = 5 µF, C EUT = 5 µF,<br />
Z EUT = R EUT = 25 Ohm.<br />
Dafür sind U EUT und I EUT in Bild<br />
2 dargestellt. Die an das EUT<br />
gelegte Spannung weist keinerlei<br />
Über- oder Unterschwingen<br />
auf. Der Leckstrom durch jeden<br />
Filter kondensator ist sehr gering.<br />
Bild 1: Vereinfachtes Modell für Ladestation und EV-Eingangsschaltung<br />
hf-praxis 3/<strong>2023</strong> 19
EMV<br />
zur Behebung resp. Dämpfung<br />
der Unterschwingungen empfehlen<br />
entweder die Reduzierung<br />
des Entkopplungsinduktivitätswertes<br />
(d.h. die Verwendung<br />
eines CDN mit höherem EUT-<br />
Nennstrom) oder die Einführung<br />
eines Dioden-Widerstands-Netzwerks<br />
in das Setup:<br />
1) Verwendung eines CDN-<br />
Modells mit einer aktuellen<br />
Stromfähigkeit, die höher ist als<br />
die vom EUT<br />
2) Platzieren eines Dioden-<br />
Widerstands-Netzwerks zwischen<br />
Ladestation und CDN<br />
Bild 2 a): U EUT ohne zwischengeschaltetes CDN, b): I EUT ohne zwischengeschaltetes CDN<br />
Wie in Bild 3 dargestellt, wird<br />
ein C DN mit L DEC = 1,5 mH pro<br />
Leitung in die Schaltung aus<br />
Bild 1 zwischengeschaltet. Dies<br />
führt zu Verzerrungen der EUT-<br />
Spannung und des Stroms, wie<br />
in Bild 4 dargestellt. Hier ist zu<br />
erkennen, dass sowohl Spannungs-<br />
als auch Stromwellenformen<br />
beginnen, Überschwingungen<br />
und Unterschwingungen<br />
aufzuweisen. Die Einführung<br />
Bild 3: Modell für Ladestation und EV-Eingangsschaltung mit<br />
zwischengeschalteten Entkopplungsinduktivitäten<br />
Bild 4: a) U EUT mit zwischengeschaltetem CDN, b) I EUT mit zwischengeschaltetem CDN<br />
von Entkopplungsinduktivitäten<br />
in den Stromkreis bewirkt eine<br />
positive Spannungsspitze von<br />
415 V statt 400 V und eine negative<br />
Spannungsspitze von -17,25<br />
V, wobei letztere das Potenzial<br />
hat, Fehler zu erzeugen und im<br />
schlimmsten Fall den Ladevorgang<br />
zu unterbrechen. Die negative<br />
Stromspitze aus b) beträgt<br />
-1,38 A und kann wie bei der<br />
Spannung Fehler erzeugen und<br />
zu einer Unterbrechung des<br />
Ladevorgangs führen.<br />
Normansätze<br />
zur Problemlösung:<br />
Die beiden im Änderungsantrag<br />
1/2017 der IEC 61000-4-5 Ed. 3<br />
Zu 1): Die Verwendung eines<br />
CDNs mit höherer EUT-Stromfähigkeit<br />
wurde simuliert. Das<br />
Verringern jeder Entkopplungsspule<br />
von 1,5 auf 0,3 mH hat<br />
zwar die negativen Verzerrungen<br />
reduziert, aber nicht vollständig<br />
aufgehoben. Die Maßnahme<br />
kann durchaus in vielen Fällen<br />
eingesetzt werden. Die flexiblen<br />
CDNs mit wählbaren Strombereiche<br />
von EMC PARTNER<br />
eigenen sich hervorragend für<br />
diese Applikation (Bild 5).<br />
Zu 2): Um maximale Flexibilität<br />
bei der Prüfung unabhängig<br />
von Prüflingscharakteristik und<br />
Setup zu erreichen, empfiehlt<br />
es sich, ein Netzwerk mit freiwählbaren<br />
Widerstandswerten<br />
zu verwenden (Bild 6). Dabei<br />
eignet sich das DC-DC32 Dioden-Widerstands-Netzwerk<br />
mit<br />
einstellbaren Widerständen von<br />
EMC PARTNER bestens für<br />
diese Applikation. Das Netzwerk<br />
ist nur für mit Gleichstrom versorgte<br />
Geräte geeignet und hat<br />
die Aufgabe, die Änderung der<br />
Stromrichtung (negative Spannung<br />
und negativer Strom an<br />
den EUT-Klemmen) an der fallenden<br />
Flanke der PWM-Gleichspannung<br />
zu verhindern. Der<br />
Parallelwiderstand muss hoch<br />
genug sein, um die Rückführung<br />
von Energie zur Stromquelle zu<br />
verhindern und eine mögliche<br />
negative Spannung an den EUT-<br />
Anschlüssen zu beseitigen, aber<br />
niedrig genug, um eine mögliche<br />
Überspannung zu verhindern.<br />
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EMV<br />
Bild 5: Modell für Ladestation und EV-Eingangsschaltung mit zwischengeschalteten CDN-Entkopplungsinduktivitäten<br />
Bild 6: Modell für Ladestation und EV-Eingangsschaltung mit zwischengeschalteten CDN-Entkopplungsinduktivitäten<br />
und Dioden-Widerstands-Netzwerk<br />
Für das in diesem Artikel<br />
betrachtete Beispiel wurde das<br />
Problem Unterschwingung und<br />
somit negativer EUT-Spannung<br />
und -Strom durch das Zwischenschalten<br />
eines Dioden-Widerstands-Netzwerks<br />
mit einem<br />
Widerstand von 100 Ohm zwischen<br />
dem positiven Anschluss<br />
der Stromquelle und der Entkopplungsdrossel<br />
gelöst. Dabei<br />
wurde die Verzerrung aus der<br />
negativen Spannung und dem<br />
negativen Strom vollständig<br />
eliminiert.<br />
Es soll angemerkt werden, dass<br />
bei Widerstandswerten höher als<br />
100 Ohm elektrische Potentialspitzen<br />
von über 600 V gemessen<br />
wurden. Dies erfordert ein<br />
hohes Maß an Isolierung. Es<br />
wird jedoch empfohlen, den<br />
niedrigsten Wert des Parallelwiderstands<br />
zu verwenden, welcher<br />
die Unterschwingungen an<br />
den EUT-Anschlüssen vollständig<br />
eliminiert. ◄<br />
Untersuchung verschiedener<br />
Widerstandswerte<br />
Bezüglich Über-und Unterschwingen<br />
wurden die nachfolgenden<br />
Fälle mit unterschiedlichen<br />
Widerstandswerten<br />
simuliert:<br />
1) Schaltung aus Bild 3 und<br />
Wellenformen aus Bild 4 als<br />
Referenz<br />
2) Schaltung aus Bild 6 mit<br />
Widerstand 20 Ohm<br />
3) Schaltung aus Bild 6 mit<br />
Widerstand 100 Ohm<br />
Im Fall 1) weisen Spannungsund<br />
Stromwellenformen des<br />
EUTs sowohl Überschwingungen<br />
von 431.34 V als auch<br />
Unterschwingungen von -34.82<br />
V durch die Einführung der<br />
Entkoppelinduktivitäten auf.<br />
Der EUT-Strom erreicht 17,26<br />
A (positive Spitze, im Verhältnis<br />
zu erwarteten 16 A Dauerpegel)<br />
und -1,39 A (negative<br />
Spitze). Dies kann während des<br />
Tests zu einer Fehlfunktion des<br />
EUTs führen. Im Fall 2) wurde<br />
ein Dioden-Widerstands-Netzwerk<br />
mit R parallel = 20 Ohm eingeführt,<br />
um die Verzerrungen<br />
zu beseitigen. Dies hat dazu<br />
geführt, dass die positiven Verzerrungen<br />
erhöht wurden (460,4<br />
V und 18,51 A), aber dafür wurden<br />
die negativen Verzerrungen<br />
verringert (-20,5 V und -0,81 A).<br />
wobei anzumerken ist, dass die<br />
negativen Verzerrungen immer<br />
noch vorhanden sind. Im Fall<br />
3 wurde R parallel auf 100 Ohm<br />
erhöht, um die Schwingungen<br />
zu beseitigen. Das hat dazu<br />
geführt, dass die Überschwingungen<br />
weiter erhöht wurden,<br />
die Unterschwingungen wurden<br />
jedoch vollständig eliminiert,<br />
wie in der Tabelle ganz<br />
klar zu sehen.<br />
Schlussfolgerung:<br />
Dieser Artikel bietet eine theoretische<br />
Erläuterung der Änderungen<br />
in der Norm IEC 61000-<br />
4-5 Ed. 3. Einige Elektrofahrzeug-Produktnormen<br />
könnten<br />
eine maximale zulässige Flankensteilheit<br />
der Fahrzeugladespannung<br />
von 20 V/ms verlangen.<br />
In diesem Fall sollten die<br />
Schwingungen geringer sein als<br />
die aus dem betrachteten theoretischen<br />
Beispiel (Flankensteilheit<br />
beträgt 800 V/ms).<br />
IMU-MGS und MGE-Generatoren und Zubehör<br />
CDN-M- und CDN-A-Koppel- und Entkoppelnetzwerk<br />
Widerstands-Dioden-Netzwerk<br />
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EMV<br />
Bikonischen Antennen für EMV-Tests<br />
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Viele Jahre lang forderten die<br />
meisten Regulierungs standards<br />
die Verwendung einer Halbwellen-Dipolantenne<br />
für Frequenzen<br />
über 20 MHz. Um<br />
jedoch die Testzeit zu verkürzen,<br />
wurden Breitbandantennen wie<br />
die bikonischen Antennen akzeptiert.<br />
Breitbandantennen reduzieren<br />
im Vergleich zu Halbwellendipolen<br />
die Testzeit, da der Techniker<br />
den Test nicht unterbrechen<br />
muss, um die Dipol elementlänge<br />
für jede gewünschte Frequenz<br />
anzupassen.<br />
Bewähter Allrounder<br />
Die bikonische Antenne gilt<br />
als Standard-Arbeitspferd für<br />
jedes Compliance-Testlabor.<br />
Verwendet in einer Vielzahl von<br />
Anwendungen wie abgestrahlten<br />
Emissionen, Stör festigkeit<br />
und Abschirmwirkung Wirksamkeitsprüfung,<br />
hat sich diese<br />
Antenne als wertvolles Gut<br />
erwiesen. Bikonische Antennen<br />
werden auch für NSA-<br />
Messungen (Normalized Site<br />
Attenuation), Standortevaluierung<br />
(CISPR 16-1-4 SVSVR)<br />
und Spektrumüberwachungsanwendungen<br />
verwendet. In den<br />
letzten Jahren hat die Entwicklung<br />
von bikonischen Antennen<br />
mit höherer Frequenz ihre<br />
Fähigkeiten und Nützlichkeit<br />
erweitert. Dieser Anwendungsleitfaden<br />
erläutert die typischen<br />
Antennen eigenschaften, Spezifikationen<br />
und Anwendungen<br />
von bikonischen Antennen.<br />
Bi konische Antennen haben<br />
mehrere einzigartige Eigenschaften,<br />
die sie von anderen<br />
Antennentypen unterscheiden.<br />
Diese linear polarisierten Antennen<br />
werden typischerweise im<br />
Frequenzbereich von 20 bis<br />
300 MHz für Konformitätstests<br />
verwendet. Bei pro nova gibt<br />
es mehrere Modelle, die diesen<br />
Frequenzbereich abdecken, und<br />
einige Modelle, die bis zu 18<br />
GHz einsetzbar sind.<br />
Geringe Größe und hohe<br />
Bandbreite<br />
Bikonische Antennen ähneln<br />
Dipolantennen, außer dass sie<br />
konisch geformte Elemente<br />
haben. Sie haben auch eine integrierte<br />
Balun-Struktur (Balanced<br />
to Unbalance), welche die Impedanz<br />
der Elemente an die Übertragungsleitung<br />
anpasst. Einige<br />
Baluns sind für eine hohe Leistungsfähigkeit<br />
ausgelegt, die<br />
für Störfestigkeitstests geeignet<br />
ist. In den meisten Fällen<br />
haben diese leichten Antennen<br />
abnehmbare Elemente für eine<br />
einfache Lagerung. Die klappbare<br />
bikonische Antenne verfügt<br />
über Elemente, die auch wie bei<br />
einem Regenschirm geschlossen<br />
werden können, sodass die<br />
Antenne in einem kompakten<br />
Transportkoffer untergebracht<br />
werden kann. Diese Antennentypen<br />
weisen einen breiten Einsatzfrequenzbereich<br />
von 20 MHz<br />
bis 18 GHz auf. Einer der Vorteile<br />
der bikonischen Antenne ist<br />
die breite Frequenzabdeckung<br />
bei kompakter Größe.<br />
SWR bzw. reflektierte<br />
Leistung<br />
Ein Nachteil des bikonischen<br />
Antennen-Designs ist das<br />
schlechte SWR, insbesondere<br />
unter 80 MHz. Dies ist in<br />
der Regel auf die begrenzten<br />
Größen anforderungen in MIL-<br />
STD 462 zurückzuführen und<br />
kann durch die Auswahl eines<br />
größeren Elementsatzes überwunden<br />
werden. Eine weitere<br />
Möglichkeit, diesen Mangel zu<br />
überwinden, besteht darin, im<br />
betroffenen Frequenzbereich ein<br />
zusätzliches Transformationsglied<br />
einzusetzen. Ein 3- oder<br />
6-dB-Dämpfungsglied hingegen<br />
bewirkt nur scheinbar eine<br />
Verbesserung, da es das SWR<br />
am Tx zwar verbessert, jedoch<br />
die in die Antenne gelangende<br />
Leistung reduziert.<br />
Strahlungsmuster<br />
Das Strahlungsdiagramm der<br />
bikonischen Antennen ähnelt<br />
dem eines Halbwellendipols.<br />
Sie haben eine omnidirektionale<br />
Reaktion in der H-Ebene und<br />
eine Achterform in der E-Ebene.<br />
Das H-Ebenen-Strahlbreitenmuster<br />
macht diese Antennen<br />
ideal für Felduntersuchungen<br />
und Spektrumüberwachung.<br />
Spezifikationen und<br />
Anwendungen<br />
Die bikonischen Antennen werden<br />
in einer Vielzahl von Testanwendungen<br />
eingesetzt. Ihre<br />
Form, Leistungsfähigkeit und<br />
Frequenzbereich machen diese<br />
Antenne ideal für Emissionsund<br />
Störfestigkeitstests für MIL-<br />
STD, FCC, CISPR und andere<br />
Testspezifikationen.<br />
Strahlungsdiagramm einer<br />
bikonischen Antenne<br />
24 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
RF-Lambda Europe GmbH ● +49 69 153 29 39 40 ● sales@rflambda.eu
EMV<br />
Emissionsprüfung<br />
Die Prüfung abgestrahlter<br />
Emissionen ist die am häufigsten<br />
durchgeführte Testart für<br />
Konformitäts prüfungen. Dazu<br />
muss die Feldstärke des Prüflings<br />
(EUT) im Allgemeinen<br />
im Bereich von 30 MHz bis 1<br />
GHz gemessen werden. Für den<br />
unteren Teil (30 bis 300 MHz)<br />
wird z.B. die starre bikonische<br />
SAS-540-Antenne empfohlen,<br />
da sie aufgrund ihres einzigartigen<br />
Balun-Designs eine<br />
glattere Reaktion aufweist. Die<br />
bikonische Klappantenne SAS-<br />
542 ist auch eine ausgezeichnete<br />
Wahl, insbesondere für tragbare<br />
Anwendungen.<br />
Immunitätstests<br />
Die Prüfung der Störfestigkeit<br />
erfordert, dass der Prüfling<br />
angemessen funktioniert, wenn<br />
er mit hohen Feldern elektromagnetischer<br />
Energie beaufschlagt<br />
wird. Die bikonische<br />
Hochleistungsantenne SAS-543,<br />
die typischerweise von 80 MHz<br />
bis 1 GHz ausgeführt wird, ist<br />
in der Lage, diese hohen Felder<br />
im Bereich von 20 bis 300 MHz<br />
und 100 V/m von 80 bis 300<br />
MHz zu erzeugen. Durch die<br />
Verwendung größerer Elemente<br />
und/oder Elementerweiterungen<br />
sind noch höhere Felder möglich.<br />
Wirksamkeit der<br />
Abschirmung<br />
Abschirmte Gehäuse sind<br />
Faraday-Käfige oder Metallstrukturen,<br />
die mit einer Masse<br />
verbunden sind und verhindern,<br />
dass HF-Energie in das<br />
Gehäuse eindringt und austritt.<br />
Die Abschirmwirkung dieser<br />
Gehäuse erfordert die Verwendung<br />
von bikonischen Antennen.<br />
Die bikonische Hochfeldantenne<br />
SAS-544 verfügt über<br />
einen ko axial gewickelten Balun<br />
und ist die optimale Lösung für<br />
diese Art von Prüfung. Es kann<br />
genug Energie verarbeiten, um<br />
die Abschirmung effektiv zu<br />
testen.<br />
Bewertung von<br />
Teststandorten<br />
Die Antenne ist unten am Rumpf des Flugzeugs erkennbar<br />
Ein Testgelände ist ein Messgerät<br />
und sollte regelmäßig auf<br />
seine Wirksamkeit hin neu zertifiziert<br />
werden. Die Validierung<br />
von Teststandorten erfordert häufig<br />
den Einsatz von bi konischen<br />
Antennen nach ANSI C63.4.<br />
Die starre bikonische Antenne<br />
SAS-540 ist die empfohlene<br />
bikonische Antenne, um die<br />
Anforderungen an die normierte<br />
Standortdämpfungsmessung<br />
bis zu 300 MHz zu erfüllen,<br />
und Auswertungen über 1 GHz<br />
erfordern auch die Verwendung<br />
einer bikonischen Antenne wie<br />
der SAS-547 für das Verfahren<br />
CISPR 16-1-4 SVSVR. Eine<br />
regelmäßige Leistungsbewertung<br />
von EMV-Prüfstellen wird<br />
empfohlen.<br />
Spektrumüberwachung<br />
Die Frequenzüberwachung oder<br />
Funküberwachung deckt einen<br />
breiten Betriebsbereich ab. Die<br />
bikonische Antenne ist aufgrund<br />
ihres großen Arbeitsbereichs<br />
und ihres omnidirektionalen<br />
Musters ideal für diese Art von<br />
Anwendung.<br />
Zusammenfassung<br />
Die Verwendung einer bikonischen<br />
Antenne für eine Testanwendung<br />
bietet mehrere Vorteile.<br />
Einer der größten ist die kompakte<br />
Größe. Eine vergleichbare<br />
Dipolantenne wäre etwa fünfmal<br />
breiter. Ein weiterer Vorteil ist<br />
die breite Frequenzabdeckung.<br />
Unabhängig davon, ob Sie einen<br />
Standardkonformitätstest durchführen<br />
oder ihn einfach für die<br />
Feldüberwachung verwenden,<br />
zeigen diese Antennen effiziente<br />
Leistungsmerkmale.<br />
Antenne für die Luftfahrt<br />
Eine der vielen „Luftantennen“<br />
im Portfolio von pro nova<br />
ist die MT-253005/NVH 2x2<br />
MIMO. Durch die Bereitstellung<br />
einer Abdeckung von 140°<br />
mit einem Spitzengewinn von<br />
12 dBi und einer hohen Sendeleistung<br />
von bis zu 200 W<br />
bietet diese Sektorantenne eine<br />
großflächige Ab deckung für die<br />
Kommunikation im 900-MHz-<br />
Band (910...930 MHz) und wird<br />
weltweit in luftgestützten Plattformen<br />
für Kommunikations-,<br />
Aufklärungs- und Aufklärungsanwendungen<br />
eingesetzt. Die<br />
vertikale Breite wird mit 15°<br />
angegeben. Die Antenne erfüllt<br />
den Standard MIL-STD-810F.<br />
26 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
EMV<br />
Die militärischen Produkte<br />
von MTI umfassen eine breite<br />
Palette von Breitband-, taktischen<br />
und spezialisierten<br />
Kommunikations antennen,<br />
Antennensystemen und DF-<br />
Arrays, die auf zahlreichen<br />
Luft-, Boden-, Marine- und<br />
U-Boot-Plattformen weltweit<br />
installiert sind.<br />
Die Vivaldi-Antenne<br />
Die von MTI entwickelte und<br />
hergestellte Vivaldi-Antenne<br />
ist eine coplanare Breitband-<br />
Phased-Array-Antenne für 5,5<br />
bis 18 GHz. Die Entwicklerfirma<br />
MTI Wireless Edge, Ltd.<br />
nutzt dabei alle Vorteile der<br />
Vivaldi-Antennenarchitektur,<br />
um eine hochmoderne Antenne<br />
mit mehreren Vorteilen bereitzustellen.<br />
Die Vivaldi-Antenne<br />
bietet eine Breitband-Frequenzabdeckung,<br />
unterstützt eine Sendeleistung<br />
von bis zu 20 W und<br />
bietet eine Abdeckung von bis zu<br />
100°. Gewinn 6 dBi (abhängig<br />
von der Anzahl der Elemente),<br />
Ab messungen: 146 x 60 x 86<br />
mm (10 Elemente).<br />
ein Steuerungssystem gesendet<br />
werden, das die Informationen<br />
speichert und die Bewegung des<br />
Objekts und damit seine zukünftige<br />
Position ableitet.<br />
MTI entwickelt und produziert<br />
Monopuls-Tracking-Antennensysteme<br />
und -arrays. Herkömmliche<br />
Tracking-Systeme<br />
verwendeten 6- und 10-Fuß-<br />
Parabolantennen mit linearer<br />
Polarisation, die in L-, S- und<br />
C-Bändern in der horizontalen<br />
Ebene arbeiteten. Basierend<br />
auf umfangreichen Erfahrungen<br />
in der Entwicklung<br />
von Flachantennen hat MTI<br />
Wireless Edge kürzlich Flachbildschirm-Tracking-Antennen<br />
in verschiedenen Größen<br />
und Polarisationen entwickelt<br />
und geliefert. Heute bietet<br />
MTI mehrere dieser Antennen<br />
nach spezifischen Kundenanforderungen,<br />
die Folgendes<br />
umfassen:<br />
• L-, S-, C- und X-Bänder<br />
• lineare und zirkulare<br />
Polarisationen<br />
• Tracking in zwei Ebenen<br />
vertikal und horizontal<br />
• Verstärkung und Größe<br />
nach spezifischen Kundenanforderungen<br />
◄<br />
Die Antenne hat ein kompaktes<br />
Design, ist modular aufgebaut,<br />
und die Anzahl der Elemente<br />
kann je nach Anwendung, Verstärkung<br />
und Bandbreitenanforderungen<br />
festgelegt werden.<br />
Die Antenne kann in Boden-,<br />
Luft- und Marineumgebungen<br />
für ESM- und Electronic-Warfare-Anwendungen<br />
eingesetzt<br />
werden. Das Radom der Antenne<br />
ist pro Gehäuse so konzipiert,<br />
dass es sich an die erforderliche<br />
Umgebung und Anwendung<br />
anpasst.<br />
Monopuls-Tracking-<br />
Antennensysteme und<br />
-arrays<br />
Der Zweck eines Tracking-<br />
Systems besteht darin, die<br />
Position oder Richtung eines<br />
Objekts nahezu kontinuierlich<br />
zu bestimmen. Ein ideales<br />
Tracking-System würde den<br />
Kontakt aufrechterhalten und<br />
das Azimut, die Höhe und die<br />
Reichweite des Objekts ständig<br />
aktualisieren. Die Ausgabe<br />
des Tracking-Systems kann an<br />
hf-praxis 3/<strong>2023</strong> 27
EMV<br />
Triaxialverfahren klärt elektromagnetisches<br />
Verhalten von Kabelschirmen<br />
Ein Blick zurück:<br />
CoMeT Messaufbau<br />
bda connectivity GmbH<br />
www.bda-connectivity.com<br />
Seit über 90 Jahren gibt es das<br />
Triaxialverfahren in der Messtechnik.<br />
Hintergrund des Verfahrens:<br />
Um die Koexistenz<br />
verschiedener elektronischer<br />
Anwendungen in einer gemeinsamen<br />
Umgebung zu gewährleisten,<br />
müssen diese gegen<br />
elektromagnetische Störungen<br />
geschützt sein. Das elektromagnetische<br />
Verhalten (EMV)<br />
von Kabelschirmen wird dabei<br />
durch den Kopplungswiderstand,<br />
die Schirmdämpfung<br />
und die Kopplungsdämpfung<br />
beschrieben. Zur Qualifizierung<br />
von Kabelschirmen sind<br />
einfache, gut reproduzierbare<br />
Messverfahren erforderlich. Zur<br />
Bestimmung des Kopplungswiderstandes<br />
für Kabelschirme gibt<br />
es das Triaxialverfahren.<br />
Bereits in den frühen 1930er Jahren<br />
wird die Messung des Kopplungswiderstandes<br />
erstmals von<br />
Sergei Alexander Schelkunoff<br />
erwähnt. Eine weitere Beschreibung<br />
des Kopplungswiderstandes<br />
von verschiedenen<br />
Kabelschirmkonstruktionen einschließlich<br />
eines triaxialen Prüfverfahrens<br />
findet sich 1936 bei<br />
Heinz Ochem.<br />
Heinrich Kaden beschreibt in<br />
den 1950er Jahren die elektromagnetischen<br />
Eigenschaften<br />
von Kabeln und Komponenten,<br />
u.a. auch den Kopplungswiderstand.<br />
Über diesen lassen sich<br />
Wirbelströme und Schirmung<br />
in der Nachrichtentechnik spezifizieren.<br />
John Zorzy und R.F.<br />
Mühlenberger beschreiben im<br />
Jahr 1961 die Messung des<br />
Kopplungswiderstandes mit dem<br />
Triaxialverfahren bis 7,5 GHz.<br />
Dabei wird der Kopplungswiderstand<br />
von Kabelschirmen üblicherweise<br />
als längenbezogene<br />
Größe in mOhm/m gemessen.<br />
Mit der Einführung des Kabelfernsehens<br />
kommt die Forderung<br />
auf, anstelle des Kopplungswiderstandes<br />
in mOhm/m die<br />
Schirmdämpfung der hier eingesetzten<br />
koaxialen Kabel (CATV-<br />
CoMeT Mess-Adapter<br />
Triaxiale Zelle<br />
Kabel) als Dezibel-Wert (dB)<br />
bis zu 1 GHz zu messen. Dazu<br />
wird bereits in den 1970er und<br />
80er Jahren das Verfahren mit<br />
Absorberzangen eingeführt (z.B.<br />
Spatz, Hildebrand, Ditscheid u.a.<br />
DKE-UK 412.3).<br />
Lauri Halme entwickelt 1987<br />
die Summenfunktion und die<br />
Kopplungsübertragungsfunktion<br />
von Kabelschirmen. Halme und<br />
Breitenbach erkennen, dass die<br />
Maximalwerte der Resonanzen<br />
im triaxialen Messrohr bei<br />
höheren Frequenzen die Schirmdämpfung<br />
darstellen. Auf dieser<br />
Basis erweitert Otto Breitenbach<br />
ab 1989 zusammen mit Thomas<br />
Hähner das Triaxialverfahren<br />
zur Messung der Schirmdämp-<br />
28 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
EMV<br />
Die CoMeT-„Akteure“: Michael Wollitzer, Thomas Schmid, Bernhard Mund,<br />
Ralf Damm, Roland Neuhauser (v.l.n.r.)<br />
fung im Frequenzbereich ab ca.<br />
30 MHz.<br />
Unter der Leitung von Bernhard<br />
Mund beteiligt sich bda<br />
connectivity (früher bedea Berkenhoff<br />
& Drebes GmbH) an<br />
dieser Erweiterung des Triaxialverfahrens<br />
und führt einige<br />
mechanischen Verbesserungen<br />
gegenüber bis dahin üblichen<br />
Messrohren ein. Dazu gehören<br />
u.a. der abgesetzte Messkopf<br />
sowie Klemmtechniken<br />
zum Anschluss der Prüfobjekte<br />
am nahen und am fernen Ende.<br />
Dadurch wird der Einbau des<br />
Prüfmusters in das Messrohr<br />
wesentlich vereinfacht.<br />
Obwohl das CoMeT Mess-<br />
System bei bda connectivity<br />
zunächst nur für die eigene<br />
Labor anwendung entwickelt<br />
wird, melden sich bald die ersten<br />
Interessenten bei bda connectivity;<br />
u.a. ein namhaftes Prüf- und<br />
Zertifizierungsinstitut und das<br />
Fernmeldetechnische Zentralamt<br />
FTZ der Post. Daraus ergibt sich<br />
die Notwendigkeit der professionellen<br />
Fertigung des Systems<br />
durch einen qualifizierten Hersteller,<br />
der mit Rosenberger<br />
Hochfrequenztechnik GmbH<br />
& Co. KG, Fridolfing, gefunden<br />
wird.<br />
Auf Basis der Prototypen von<br />
bda connectivity wird 1997 in<br />
Zusammenarbeit mit dem Chefkonstrukteur<br />
von Rosenberger,<br />
Herrn Eberhard Rodig, und dem<br />
Entwicklungsleiter bei bda connectivity,<br />
Herrn Bernhard Mund,<br />
die erste Serie des Messrohrs<br />
CoMeT (Coupling Measuring<br />
Tube) bei Rosenberger gefertigt.<br />
Seitdem ist das CoMeT-System<br />
auf weitere Testparameter ausgeweitet,<br />
wie die Kopplungsdämpfung<br />
a c von symmetrischen<br />
Kabeln und Assemblies<br />
oder die EMV-Messung größerer<br />
Komponenten, z.B. Kabel-<br />
Assemblies für elektrische Fahrzeuge<br />
mit der Triaxialen Zelle.<br />
Die verschiedenen triaxialen<br />
Messverfahren für unterschiedliche<br />
Anwendungsbereiche sind<br />
u.a. in internationalen Normen,<br />
wie z.B. IEC 62153-4-n<br />
beschrieben.<br />
Die Präsentation des CoMeT-<br />
Systems 1998 beim IEC General<br />
Meeting in Houston, Texas, stellt<br />
einen Meilenstein für die erfolgreiche<br />
Einführung der Messung<br />
der Schirmdämpfung mit dem<br />
Triaxialverfahren auf internationaler<br />
Ebene dar, gefolgt von<br />
einem weiteren Highlight: der<br />
Aufnahme des Triaxialverfahrens<br />
in den weltweiten Standard<br />
IEC 61196-1 zur Messung der<br />
Schirmdämpfung a S bis zu und<br />
jenseits der 3 GHz (1999).<br />
Weitere Wegbereiter für den<br />
erfolgreichen CoMeT-„Flug“<br />
sind die Beschreibung der Messung<br />
der Kopplungs dämpfung<br />
symmetrischer Kabel mit dem<br />
Triaxialverfahren in IEC 62153-<br />
4-9Ed1 (2000), die Standardisierung<br />
als Messverfahren<br />
für Kopplungswiderstand und<br />
Schirmdämpfung sowie die Einführung<br />
der Schirmungsklassen<br />
für CATV-Kabel nach EN<br />
50117 und IEC 61196. Hersteller<br />
von CATV-Kabeln müssen<br />
dem Zentralamt für Zulassungen<br />
im Fernmeldewesen, (ZZF) die<br />
Schirmungsklassen nachweisen.<br />
Mit dem Rohr-in-Rohr-Verfahren<br />
nach IEC 62153-4-7 werden<br />
die Verfahren zur Messung<br />
von Kopplungswiderstand und<br />
Schirmdämpfung an Kabelschirmen<br />
auf die Messung von<br />
Steckern und konfektionierten<br />
Kabeln ergänzt (2002). 2006<br />
präsentiert Thomas Schmid das<br />
zusammen mit Michael Wollitzer<br />
entwickelte das CoMeT-K-<br />
System zum Messen von EMV-<br />
Durchführungen und EMV-<br />
Dichtungen, genormt als IEC<br />
62153-4-10.<br />
Größere Komponenten wie HV-<br />
Anschlusskabel und Stecker für<br />
Elektrofahrzeuge oder CATV-<br />
Verteiler erfordern die Erweiterung<br />
des CoMeT-Sysstems<br />
auf Triaxiale Zellen nach IEC<br />
62153-4-15 (2010). Mit der<br />
Erweiterung der IEC 62153-4-<br />
9Amd1 zur Messung der Kopplungsdämpfung<br />
ungeschirmter<br />
symmetrischer Kabel wird das<br />
Triaxialverfahren auf internationaler<br />
Ebene als Referenzverfahren<br />
anerkannt (2018).<br />
Unschlagbare Vorteile<br />
Unternehmenssitz bda connectivity in Asslar in Hessen<br />
Vorzüge des Triaxialverfahrens<br />
gegenüber anderen Verfahren<br />
sind u.a. der geschlossene<br />
Messaufbau, die große Messbandbreite<br />
von DC bis zu ca. 9<br />
GHz (CoMeT 40) bzw. 20 GHz<br />
(CoMeT 18) und die hohe Messempfindlichkeit.<br />
Ein wesentlicher<br />
Vorteil ist auch, dass mit<br />
nur einem Messaufbau sowohl<br />
der Kopplungswiderstand als<br />
auch die Schirm- bzw. die Kopplungsdämpfung<br />
gemessen werden<br />
können.<br />
„Wir wünschen uns, dass die<br />
gemeinsamen Aktivitäten beider<br />
Unternehmen noch lange<br />
fortgeführt werden kann, um<br />
die Technologie für weitere<br />
Anwendungen weiterzuentwickeln“,<br />
sagt Bernhard Mund,<br />
verantwortlich für die EMV-<br />
Prüftechnik und Normung bei<br />
bda connectivity. Und Thomas<br />
Schmid, Leiter des EMV-Labors<br />
bei Rosenberger Hochfrequenztechnik,<br />
ergänzt: „Mit zunehmendem<br />
Ausbau der drahtlosen<br />
Technologien, IoT, e-Mobilität<br />
usw. werden die Einsatzmöglichkeiten<br />
des Triaxialverfahrens<br />
eher noch zunehmen“. Und das<br />
wiederum legt die Basis zu vielen<br />
weiteren produktiven Jahren<br />
der Zusammenarbeit. ◄<br />
hf-praxis 3/<strong>2023</strong> 29
EMV<br />
Flexible Lösungen für moderne Messaufgaben<br />
Neue Möglichkeiten mit USB-Echtzeit-Spektrumanalysatoren<br />
Der SPECTRAN V6 RSA500X ist mit einer Echtzeitbandbreite von 80 MHz (optional 120 MHz) sowie einem Vektor-<br />
Signalgenerator ausgestattet. Einen vollständigen Scan von 10 MHz bis 6 GHz (optional 8 GHz) schafft er in 20 ms,<br />
was einer Sweep-Geschwindigkeit von 300 GHz/s (440 GHz/s mit Upgrade) entspricht<br />
Aaronia AG<br />
www.aaronia.de<br />
Die Echtzeit-Spektrumanalyse<br />
beschleunigt und vereinfacht<br />
eine Vielzahl an Messaufgaben<br />
sowie diverse Produktions- und<br />
Forschungsprozesse. Im Laufe<br />
der letzten Jahre sind die Anforderungen<br />
an das Mess-Equipment<br />
aber drastisch gestiegen.<br />
WiFi, Bluetooth, NFC oder<br />
auch der 5G-Standard generieren<br />
immer kürzere Signale bei<br />
immer höheren Taktfrequenzen<br />
in immer breiteren Frequenzbereichen,<br />
und ein Ende ist nicht<br />
absehbar.<br />
Neue Geräte für viele Zwecke<br />
Die Echtzeit-Spektrumanalysatoren<br />
der SPECTRAN V6<br />
X USB-Reihe sind speziell für<br />
Nah- und Fernfeldmessungen,<br />
zum Messen und Lokalisieren<br />
von Störstrahlungsquellen oder<br />
zum Aufspüren und Bewältigen<br />
von EMV-Problemen konzipiert.<br />
Die Echtzeitbandbreite<br />
von maximal 245 MHz sowie<br />
die Sweep-Geschwindigkeit von<br />
>1000 GHz/s des neuen SPEC-<br />
TRAN V6 ermöglichen EMV-<br />
Messungen in Echtzeit. Selbst<br />
extrem kurzzeitige Störsignale<br />
können erfasst, lokalisiert und<br />
somit deren Ursache ermittelt<br />
beziehungsweise beseitigt<br />
werden.<br />
Schlüsselfaktor Software<br />
Ausschlaggebend sind aber<br />
nicht nur die Echtzeitbandbreite<br />
sowie POI und Sweep-<br />
Geschwindigkeit der Hardware<br />
und deren Formfaktor, sondern<br />
auch der Umfang der Analyseund<br />
Zusatz-Software. Mit der<br />
modularen Echtzeit-Spektrumüberwachungs-Software<br />
RTSA-<br />
Suite PRO liefert Aaronia ein<br />
mächtiges Software-Paket zur<br />
Signalaufzeichnung und Datenanalyse.<br />
Die Record&Replay-<br />
Funktion des SPECTRAN V6<br />
erlaubt in Verbindung mit der<br />
RTSA-Suite PRO die Aufzeichnung<br />
und Wiedergabe der vollen<br />
IQ-Bandbreite von bis zu 245<br />
MHz. Auf diese Weise lassen<br />
sich alle Informationen speichern,<br />
die zur Wiederherstellung<br />
eines Signals benötigt werden.<br />
Die Daten werden lokal auf<br />
dem angeschlossenen Computer<br />
abgelegt und lassen sich jederzeit<br />
wieder aufrufen, um ein Signal<br />
detailliert untersuchen zu können.<br />
Die Aufzeichnungsdauer<br />
wird nur noch durch die Kapazität<br />
der verwendeten Speichermedien<br />
begrenzt.<br />
Bedienungskomfort steht bei<br />
Aaronia an vorderster Stelle.<br />
Mit einem einzigartigen modularen<br />
Baukastensystem lassen<br />
sich selbst komplexe Messaufgaben<br />
innerhalb kürzester Zeit<br />
per Drag&Drop konfigurieren.<br />
Durch Zusammenstellen verschiedener<br />
Blöcke entsteht quasi<br />
ein visuelles Abbild des Messaufbaus.<br />
Wer möchte, kann häufig<br />
benötigte Messaufbauten als<br />
fertige „Mission“ speichern und<br />
diese bei Bedarf jederzeit wieder<br />
aufrufen. Wer es einfacher<br />
haben möchte, kann sich auch<br />
vordefinierte „Missions“ von der<br />
Aaronia-Webseite herunterladen,<br />
in die RTSA-Suite PRO einlesen<br />
und sofort mit seinen Messungen<br />
starten. Grundsätzlich ist der<br />
Download kostenlos, es können<br />
jedoch kostenpflichtige Funktionen<br />
in einer solchen Mission<br />
enthalten sein. Bestandskunden<br />
haben die Möglichkeit, die<br />
betreffende Funktion 30 Tage<br />
lang kostenfrei zu testen.<br />
Eine Vielzahl von Blöcken sind<br />
bereits kostenlos in der Basisversion<br />
enthalten. Hierzu gehören<br />
diverse 2D- und 3D-Ansichten,<br />
IQ-Verarbeitung, Trigger, AM/<br />
FM-Dekoder, Filereader und<br />
Filewriter, Remote http oder<br />
Scripts.<br />
Nicht nur für den<br />
SPECTRAN V6<br />
Die RTSA-Suite PRO lässt sich<br />
nicht nur mit Aaronia-Messgeräten<br />
verwenden, sondern ist<br />
kompatibel zu anderen Markengeräten<br />
und erweitert deren<br />
Einsatzspektrum. Wer beispielsweise<br />
per Software-Lizenz seinen<br />
Tektronix-Spektrumanalyzer<br />
um die RTSA-Suite PRO<br />
erweitert, bekommt den Filewriter/Reader<br />
zum Speichern und<br />
Abspielen von Daten kostenlos<br />
mitgeliefert.<br />
30 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
EMV<br />
Die enorme Echtzeitbandbreite von bis zu 245 MHz sowie die hohe Sweep-<br />
Geschwindigkeit des SPECTRAN V6 ermöglichen EMV-Messungen in Echtzeit.<br />
Die gleichzeitige Anzeige mehrerer Grenzwerte erhöht die Geschwindigkeit<br />
der Messung erheblich, da diese nicht mehr einzeln durchgeführt werden<br />
müssen. Der Screenshot zeigt eine gleichzeitige Live-Messung nach EN55015<br />
und EN61800-3 Norm mit visueller Rückmeldung bei Nicht-Einhaltung der<br />
Grenzwerte (Marker in rot)<br />
Die RTSA Suite PRO besteht aus Bausteinen (Blöcken), die in einem<br />
Flussdiagram zu einer Messung (Mission) konfiguriert werden. Danach kann<br />
die Mission gestartet werden. Im Bild leitet der SPECTRAN V6 seine IQ-Daten<br />
an die FFT, die wiederum die Spectra-Daten gleichzeitig an ein Histogramm,<br />
Wasserfall und Spektrum liefert<br />
Das Pre-Processing von Datenströmen<br />
gewinnt immer mehr an<br />
Bedeutung. Aaronias Echtzeit-<br />
Spektrumanalysatoren wandeln<br />
die eintreffenden Informationen<br />
in digitale Signale um und stellen<br />
diese aufbereitet zur Weiterverarbeitung<br />
auf einem Computer<br />
zur Verfügung. Ein unschätzbarer<br />
Vorteil gegenüber Desktop-<br />
Systemen. Ein kleines Kästchen<br />
in Form des SPECTRAN V6 als<br />
USB-Version genügt, um präzise,<br />
jederzeit reproduzierbare<br />
Echtzeitmessungen durchführen<br />
zu können.<br />
Hinzu kommt, dass die in die<br />
relativ großen Desktop-Geräte<br />
eingebauten Bildschirme für<br />
die Echtzeit-Spektrumanalyse<br />
ungeeignet sind. Zu klein und<br />
mit viel zu geringer Auflösung<br />
sind detaillierte Analysen kaum<br />
durchführbar. Ein üblicher PC-<br />
Bildschirm mit >20 Zoll Diagonale,<br />
Full-HD-Auflösung und 65<br />
Mio. Farben ist in Verbindung<br />
mit einem SPECTRAN V6 ist<br />
jedem eingebauten Monitor<br />
weit überlegen. Der Anwender<br />
kann sich so genau den<br />
Monitor aussuchen und an das<br />
Messsystem anschließen, der<br />
seinen Ansprüchen am besten<br />
gerecht wird. Dabei sind kaum<br />
Grenzen gesetzt, denn moderne<br />
Grafikkarten ermöglichen selbst<br />
den Anschluss von einem oder<br />
mehreren 80 Zoll 8k Displays<br />
ist möglich, um jedes noch so<br />
kleine Detail zu visualisieren.<br />
Upgrade-Service<br />
Wie alle Geräte der SPEC-<br />
TRAN-Reihe wurde der SPEC-<br />
TRAN V6 X in Deutschland<br />
entwickelt und hergestellt.<br />
Somit genügt er höchsten Qualitätsstandards.<br />
Doch die Aaronia<br />
AG bietet Kunden nicht nur<br />
Qualität, sondern auch Investitionssicherheit.<br />
Gerade bei derart<br />
hochspezialisierten Produkten<br />
sind die Entwicklungssprünge<br />
innerhalb weniger Jahre immens<br />
und die Leistungsfähigkeit der<br />
Geräte steigert sich oftmals um<br />
ein Vielfaches. Entsprechend<br />
häufig kommt es vor, dass ältere<br />
Geräte für die anfallenden Aufgaben<br />
nicht mehr zeitgemäß<br />
sind, sodass Neuanschaffungen<br />
unumgänglich werden.<br />
In diesem Fall bietet Aaronia<br />
einen exklusiven Trade-in-Service<br />
für seine Produkte. Soll<br />
ein altes Gerät oder die Vorgängerversion<br />
eines Produktes<br />
gegen einen Nachfolger ausgetauscht<br />
werden, werden bis zu<br />
50% des Ursprungspreises auf<br />
das neue Gerät angerechnet.<br />
Dazu ist lediglich das entsprechende<br />
Altgerät inklusive der<br />
Originalrechnung einzusenden.<br />
Dieses Angebot bezieht sich auf<br />
alle aktiven Komponenten, wie<br />
Messgeräte oder Verstärker.<br />
Die Echtzeit-Spektrumanalysatoren<br />
von Aaronia sind die<br />
flexiblen, modularen Lösungen<br />
für jeden Anwendungsfall. Sie<br />
werden als mobile oder stationäre<br />
Komplettsysteme ebenso<br />
angeboten wie als USB-Geräte<br />
oder integrierte Lösungen die<br />
unter den Monitor kommen. ◄<br />
ABSCHIRMUNG VON KUNSTSTOFF<br />
DURCH METALLISIERUNG<br />
EMV- und ESD-Schutz von Geräten, Baugruppen und Gehäusen<br />
Ihre Vorteile:<br />
• Hohe Schirmdämpfungen bei 100 kHz bis 10 GHz<br />
• Einzelstück- bis Serienfertigung für Spritzguss, 3D-Druck, Gießharze,<br />
Frästeile, etc.<br />
• Anwendbar auf vielen Kunststoffen, GFK, CFK, Glas,...<br />
• Sehr gute Haftfähigkeit auf Oberflächen<br />
• RoHS- und REACH-konform, ohne chemische Oberflächenvorbereitung<br />
• Beratung und Begleitung bei Entwicklungen<br />
Wir bieten:<br />
• Zinkbeschichtung im Lichtbogenspritzverfahren<br />
• Kupfer oder Aluminium als PVD-Bedampfung<br />
EUKATEC Europe GmbH | Alsweder Landstraße 10 | D - 32339 Espelkamp<br />
Tel. +49 (0) 5743 93193-0 | Fax: +49 (0) 5743 93193-09 | info@eukatec.com<br />
www.eukatec.com<br />
hf-praxis 3/<strong>2023</strong> 31
EMV<br />
Kundenspezifische Schirmboxen<br />
In Forschungs- und Entwicklungslaboratorien<br />
sowie bei<br />
Test-, Kalibrierungs- und Herstellungsprozessen<br />
von elektronischen<br />
Produkten ist häufig<br />
eine geschirmte Umgebung<br />
erforderlich, um störende Emissionen<br />
oder Interferenzen mit<br />
unerwünschten Funksignalen zu<br />
verhindern. Aber nicht immer ist<br />
eine Schirmkammer wirtschaftlich<br />
oder sinnvoll einsetzbar.<br />
MTS Systemtechnik fertigt<br />
seit über 25 Jahren Schirmboxen<br />
für die HF-Technik. Die<br />
erste Anwendung war dabei im<br />
Bereich des Mobilfunks, jedoch<br />
sind im Laufe der Zeit immer<br />
mehr Anwendungsbereiche hinzugekommen.<br />
Ein Trend dabei<br />
ist, dass Kunden nur noch selten<br />
eine Lösung „von der Stange“<br />
für ihre Prüfanwendung gebrauchen<br />
können, sondern zunehmend<br />
Schirmboxen nachfragen,<br />
die entsprechend individuellen<br />
Anforderungen gefertigt werden<br />
müssen.<br />
sondern kann das Schirmgehäuse<br />
auch wahlweise aus Stahl oder<br />
Aluminium herstellen. Für die<br />
Dämpfung der Signalwellen<br />
werden die Boxen auf Wunsch<br />
auch mit Absorbern für unterschiedliche<br />
Frequenzbereiche<br />
ausgekleidet. Alternativ ist eine<br />
ESD-gerechte Auskleidung möglich.<br />
Wird eine gezielte Wärmeabfuhr<br />
benötigt, erhalten die<br />
Schirmgehäuse auf Anfrage<br />
auch Wabenkamine mit geeigneten<br />
Lüftern. Durch ein optionales<br />
abgeschirmtes Fenster<br />
wird es möglich, auch während<br />
des Testens in die Schirmbox<br />
zu schauen. Ist es hingegen notwendig,<br />
während einer Prüfung<br />
einen Touchscreen auf dem Prüfling<br />
zu bedienen, wird statt eines<br />
Fensters ein durchsichtiges flexibles<br />
Schirmgeflecht mit einem<br />
kapazitiven Bedienungsstift integriert.<br />
Um das Einkoppeln von HF<br />
aus der Umgebung über die<br />
Anschlussleitungen in die<br />
Schirmbox hinein zu verhindern,<br />
müssen die Schnittstellen<br />
unbedingt mit geeigneten Filtern<br />
ausgestattet werden. Die<br />
Filtermodule für LAN, USB,<br />
HDMI, VGA, Audio und Versorgungsspannung<br />
bedämpfen<br />
in der Regel die Mobilfunkbereiche<br />
ab 500 MHz. Ungefiltert<br />
bleiben nur die HF-Anschlüsse<br />
(SMA, N oder BNC), weil angeschlossene<br />
HF-Kabel meist ausreichend<br />
geschirmt sind. Bei den<br />
Sub-D-Schnittstellen werden<br />
MTS Systemtechnik GmbH<br />
info@mts-systemtechnik.de<br />
www.mts-systemtechnik.de<br />
Genau auf diese Anfragen kann<br />
MTS Systemtechnik reagieren,<br />
sogar wenn nur eine einzelne<br />
Schirmbox gefragt ist. Dabei ist<br />
man nicht nur in der Lage, bei<br />
dem Format und den Schnittstellen<br />
Wünsche zu berücksichtigen,<br />
32 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
EMV<br />
28. – 30.03.<strong>2023</strong><br />
STUTTGART<br />
Creating<br />
a compatible<br />
future.<br />
optionale Aufsteckfilter verwendet,<br />
die bei Bedarf leicht geändert<br />
werden können. Weiterhin<br />
sind auch optische Schnittstellen<br />
und Durchführungen für Flüssigkeiten<br />
und Gase in den Schirmboxen<br />
möglich.<br />
Die Empfindlichkeit mobiler<br />
Geräte ist in den letzten Jahren<br />
drastisch gestiegen. 4Goder<br />
5G-Geräte können bis zu<br />
-130 dBm erkennen, NB-IoT-<br />
Anwendungen sogar bis zu<br />
-145 dBm. Um diese Technologien<br />
unter definierten Bedingungen<br />
zu testen, sind sehr hohe<br />
HF-Abschirmungen erforderlich.<br />
MTS-Racksysteme sind<br />
in dem Fall eine Lösung, die<br />
durchgängig etwa 120 dB bietet.<br />
Hauptmerkmale sind ein<br />
Gehäuse in Schalenbauweise,<br />
gefilterte Schnittstellen, angepasste<br />
HF-Verkabelung und die<br />
komplette Installation in und an<br />
der Anlage.<br />
Die Herstellung der Schirmboxen<br />
erfolgt bei MTS Systemtechnik<br />
in eigenen CNC-Fertigungszentren<br />
und in eigener<br />
Elektronikfertigung. Neben den<br />
Schirmboxen produziert man<br />
HF-dichte Aluminiumgehäuse,<br />
die geeignet sind für den Einbau<br />
von z.B. Stripline-Schaltungen,<br />
Keramiksubstraten, Hybridoder<br />
LSI-Schaltungen etc. Sie<br />
bestehen aus einem vollgefrästen<br />
Gehäusekörper und einem<br />
verschraubbaren Aluminiumdeckel.<br />
Die Abmessungen können<br />
aus bestehenden Größen<br />
gewählt oder auch individuell<br />
gefertigt werden. Auch passende<br />
Einbaustecker und sonstige HF-<br />
Komponenten bis hin zu konfektionierten<br />
HF-Kabeln können bei<br />
uns bezogen werden. ◄<br />
Treffpunkt für die EMV-Branche<br />
Getreu dem Motto «Creating a compatible<br />
future» bietet die EMV Messe mit praxisorientierten<br />
Workshops einen einzigartigen<br />
Marktüberblick, gezielten Wissenstransfer<br />
und frische Impulse für die tägliche Arbeit<br />
im Bereich der elektromagnetischen Verträglichkeit.<br />
e-emc.com | #emv<strong>2023</strong><br />
hf-praxis 3/<strong>2023</strong> 33<br />
Messe Frankfurt Group
EMV<br />
EMV-Lösung für die Vorabkonformitätsanalyse<br />
Intelligente Messfunktionen und eine einfache Bedieneroberfläche bieten die Echtzeit-Spektrumanalysatoren<br />
RSA3000N und RSA5000N von Rigol.<br />
Elektromagnetische Verträglichkeit<br />
hat sich in den letzten 23<br />
Jahren zu einem der wichtigsten<br />
Themen entwickelt.<br />
EMV-Maßnahmen sind<br />
unumgänglich<br />
EMV-Maßnahmen sind nicht<br />
nur zwingend erforderlich, um<br />
die Funktionalität der Eigenentwicklung<br />
und den Schutz<br />
der Umwelt vor Elektrosmog<br />
zu gewährleisten, sondern eine<br />
Neuentwicklung muss auch in<br />
einem Prüflabor nach genormten<br />
Standards getestet werden, um<br />
das CE-Zeichen für den Verkauf<br />
des neuen Produktes zu<br />
erhalten. Ohne die Einhaltung<br />
der vorgegebenen Grenzwerte<br />
kann/darf man ein Produkt nicht<br />
vertreiben. Eine Nachentwicklung<br />
hat meistenteils zur Folge,<br />
dass nicht nur ein zweiter Gang<br />
in das EMV-Labor finanziert<br />
werden muss, sondern verursacht<br />
auch weitere Mehrkosten<br />
und einen nicht einkalkulierten<br />
zusätzlichen Zeitaufwand. Um<br />
dieses Szenario zu vermeiden,<br />
sind erste EMV- Analysen und<br />
-Maßnahmen bereits in einem<br />
sehr frühen Entwicklungsstadium<br />
notwendig und über<br />
die gesamte Entwicklung einschließlich<br />
Vorabkonformitätsprüfungen<br />
durchzuführen.<br />
Lt. einer Umfrage beziffern sich<br />
EMV-Aktivitäten während einer<br />
Entwicklung auf etwa 3...5%<br />
der gesamten Entwicklungskosten.<br />
Wenn diese Aktivitäten<br />
allerdings ausbleiben und<br />
eine Abnahme nicht bestanden<br />
wird, können sich die Kosten<br />
der Nachentwicklung auf bis zu<br />
50% bis 100% der eigentlichen<br />
Kosten belaufen.<br />
Lösung mit<br />
Spektrumanalysatoren<br />
Für die EMV-Analyse und<br />
Vorabkonformitätskontrolle<br />
bietet Rigol speziell für die Entwicklung<br />
seit Jahren eine Lösung<br />
mit den Spektrumanalysatoren<br />
der Serie DSA800 (einschließlich<br />
6-dB-Filter und Quasi-<br />
Spitzenwertdetektor) und der<br />
PC-Software S1210 sowie den<br />
Nahfeldsondensatz NFP-3 an.<br />
Diese Lösung wurde jetzt für<br />
die RSA3000N/RSA5000N-<br />
Serie noch einmal erweitert<br />
und optimiert. Somit lässt sich<br />
die EMV-Analyse noch einmal<br />
erheblich vereinfachen und bietet<br />
zusätzlich noch erweiterte<br />
Analyse möglichkeiten mit an.<br />
Die Spektrumanalysatoren werden<br />
in den Frequenzbereichen<br />
ab 9 kHz bis 1,5 bzw. 6,5 GHz<br />
angeboten. Die N-Versionen<br />
haben außerdem Standarisiert<br />
die Funktion „Vektor-Netzwerkanalyse“<br />
enthalten.<br />
ME vs. SA<br />
Während der Konformitätsprüfung<br />
(Emission, Absorbtion,<br />
Bild 1: Scantabelle<br />
leitungsgebunden, Abstrahlung)<br />
wird generell ein Messempfänger<br />
(ME) eingesetzt. Ein<br />
ME hat allerdings den Nachteil,<br />
dass dieser erstens sehr teuer<br />
und zweitens ausschließlich im<br />
Bereich EMV eingesetzt werden<br />
kann. Ein Spektrum-Analyzer<br />
(SA) hingegen misst schneller<br />
und kann für unterschiedliche<br />
Applikationen eingesetzt<br />
werden und ist deutlich preisgünstiger.<br />
Ein ME hat allerdings<br />
in der EMV-Messung deutliche<br />
Vorteile gegenüber einem SA.<br />
Durch die Vorabselektion kann<br />
beim ME der Dynamikbereich<br />
für jede Teilmessung separat eingestellt<br />
werden. Außerdem wird<br />
die gewünschte Frequenzauflösung<br />
(meist RBW/2) in einem<br />
ME ohne weiteres erreicht. Um<br />
diese Nachteile des SA zu kompensieren,<br />
ist in der EMI-Lösung<br />
von Rigol die Grundeinstellung<br />
der wichtigsten Frequenzbänder<br />
inklusive dessen geforderter 6<br />
dB RBW vorab in einer Scan-<br />
Tabelle in Einzelbereichen<br />
(Ranges) hinterlegt. Alle Parameter<br />
kann man pro Bereich<br />
separat nach den eigenen Wünschen<br />
anpassen.<br />
Zum Beispiel kann man pro<br />
Bereich bis zu 10.000 Messpunkte<br />
verwenden, wobei die<br />
Grundeinstellung der Messpunkte<br />
sich auf eine Frequenzauflösung<br />
von RBW/2 bezieht.<br />
Für eine höhere Auflösung lassen<br />
34 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
EMV<br />
Bild 2: Darstellung der Messung, der Messmeter (rechts) und der Signal<br />
Tabelle (unten)<br />
sich auch unterschiedliche<br />
Ranges miteinander kombinieren,<br />
um ggf. eine noch höhere<br />
Frequenzauflösung zu erzielen.<br />
Pro Range kann auch der integrierte<br />
Vorverstärker (Option)<br />
und die interne Dämpfung<br />
variiert werden. D.h. durch die<br />
Verknüpfung von unterschiedlichen<br />
Bereichen lässt sich der<br />
Dynamik bereich der kompletten<br />
Messung erweitern, ohne die<br />
Messung selber zu unterbrechen.<br />
Somit lassen sich diese<br />
beiden Schwachstellen des SA<br />
gegenüber der ME kompensieren.<br />
Bei der RSA-EMI-Lösung<br />
lassen sich nicht nur die 6-dB-<br />
Filter 200 Hz, 9 kHz und 120<br />
kHz einstellen, sondern auch<br />
bis 1 MHz.<br />
Integration von Limits<br />
nach Standards<br />
Nachdem der gewünschte<br />
Frequenzbereich ausgewählt<br />
wurde, kann man in dem abgelegten<br />
Speicher das (oder die)<br />
Limit(s) des gewünschten Standards<br />
(z.B. EN55022, Class B,<br />
AV oder/und QP) laden und auf<br />
der voll logarithmischen Darstellung<br />
anzeigen. Jedem Limit<br />
kann eine Messkurve zugewiesen<br />
werden. D.h. man kann<br />
für jedes Pass/Fail-Limit eine<br />
Messkurve mit einer separaten<br />
Detektoreinstellung aktivieren.<br />
Unterschiedliche Messkurven<br />
lassen sich auch gleichzeitig<br />
vermessen. Bei einem Limit<br />
kann man einen zusätzlichen<br />
Sicherheitsabstand zuschalten,<br />
der in der Pass/Fail-Betrachtung<br />
berücksichtigt wird. Gerade in<br />
der Vorab konformitätsprüfung<br />
sollte darauf geachtet werden,<br />
mindestens 5...6 dB unter dem<br />
definierten Limit zu liegen,<br />
um zu gewährleisten, dass die<br />
Konformitätsprüfung bestanden<br />
wird.<br />
Erweiterung/zusätzliche<br />
Detektoren/Korrekturen<br />
Mit einer zusätzlichen Erweiterung<br />
können bis zu drei Messanzeigen<br />
mit unterschiedlichen<br />
Detektoren und separaten Grenzwerten<br />
eingesetzt werden. Hier<br />
kann man z.B. den Spitzenwertdetektor<br />
für das erste „Meter“,<br />
den QP-Detektor für das zweite<br />
„Meter“ und den neuen CISPR-<br />
Average-Detektor (C-AV) als<br />
Drittes einstellen. Die jeweiligen<br />
Mess-Meter kann man dann auf<br />
den gewünschten Peak setzen.<br />
Die Meter messen kontinuierlich.<br />
D.h., hier kann z.B. bei<br />
einem erhöhten Peak-Wert das<br />
Design nachgearbeitet und sofort<br />
der Einfluss auf diesem Wert dargestellt<br />
werden. Eine Verbesserung<br />
lässt sich hier umgehend<br />
anzeigen. Dadurch, dass drei<br />
unterschiedliche Detektoren für<br />
die Anzeige gleichzeitig eingesetzt<br />
werden können, lässt sich<br />
neben der Peak-Messung (worst<br />
case) auch eine Aussage über<br />
die Wiederholrate (QP) und die<br />
Bewertung von gepulsten sinusförmigen<br />
Signalen mit niedriger<br />
Wiederholrate (C-AV) durchführen.<br />
Die Meter lassen sich<br />
mit dem gerade ausgewählten<br />
Signalpuls koppeln und ohne<br />
weitere Feinabstimmung der<br />
Meterfrequenz für diesen nutzen.<br />
Alternativ könnten die Meter an<br />
einen Marker gekoppelt werden.<br />
Im Analysator lassen sich auch<br />
für Zusatzkomponenten (z.B.<br />
Netznachbildung, Transientenbegrenzer,<br />
externe Dämpfung<br />
usw.) Korrekturwerte eingeben<br />
und als *.csv-Datei ab speichern.<br />
Diese können auch im PC<br />
erzeugt und in das Gerät geladen<br />
werden.<br />
Messung<br />
Für die Messung lassen sich<br />
unterschiedliche Konditionen<br />
einstellen. Zum einen können der<br />
oder die Messverläufe mit einem<br />
oder unterschiedlichen Detektoren<br />
gleichzeitig aufgenommen<br />
werden. Alternativ kann man<br />
auch nur den Messverlauf mit<br />
dem Peakdetektor erfassen. Je<br />
nach Einstellung wird dann die<br />
Signaltabelle abgearbeitet. D.h.,<br />
hierbei werden die erfassten und<br />
dargestellten Signalspitzen mit<br />
den bewerteten Detektoren QP<br />
und C-AV vermessen, verglichen<br />
und dargestellt.<br />
Bei dieser Messung werden die<br />
wesentlichen Informationen in<br />
deutlich kürzerer Zeit vermessen<br />
und dargestellt im Vergleich zur<br />
Aufzeichnung eines kompletten<br />
Messverlaufs mit z.B. mit dem<br />
QP-Detektor. Die Anzahl der<br />
Messwerte in der Signaltabelle<br />
kann man beliebig definieren.<br />
Um eine Detailansicht über einen<br />
Spitzenwert zu erhalten, kann<br />
man einen Teilbereich vergrößert<br />
darstellen und danach wieder zur<br />
Ursprungsansicht zurückkehren.<br />
Dokumentation<br />
Im RSA5065N können die Messungen<br />
auf unterschiedliche Varianten<br />
abgespeichert werden. Z.B.<br />
lässt sich der komplette Signalverlauf<br />
als *.csv-Datei abspeichern<br />
oder es lässt sich als *.pfd<br />
oder im HTML-Format ein Testbericht<br />
inklusive der Einstellung,<br />
der verwendeten Limits, der<br />
Abbildung des Graphen und der<br />
Meters sowie die Signaltabelle<br />
in dem Analyzer oder auf einem<br />
externen USB-Stick ablegen. Bei<br />
dem Testbericht kann man die<br />
Kopfzeile nach Bedarf mit z.B.<br />
dem Temperaturwert, dem Testort<br />
oder der Testperson bearbeiten.<br />
Zusammenfassung<br />
Rigol bietet mit der neuen<br />
EMV-Lösung in RSA3000N/<br />
RSA5000N eine neue Dimension<br />
der Vorabkonformitätsprüfung<br />
an. Durch die zusätzliche<br />
Meter-Messmethode lassen sich<br />
bereits Spitzenwerte in einem sehr<br />
frühen Design-Stadium ermitteln<br />
und verbessern. Durch diese Testlösung<br />
erübrigt sich eine PC-Testsoftware.<br />
Falls die Analyse am PC<br />
gewünscht wird, lässt sich diese<br />
über Web-Control auf dem PC<br />
durchführen. Die EMV-Analyse<br />
wird außerdem durch die angenehme<br />
Bedienung des Gerätes<br />
(Touchscreen oder Bedienerpanel<br />
sowie USB-Maus oder USB-<br />
Tastatur) deutlich vereinfacht.<br />
Zusätzlich eröffnen die Echtzeitkapazitäten<br />
(Echtzeit ist als Standard<br />
integriert) der RSA-Serie<br />
noch einmal einen erweiterten<br />
Einblick in der EMV-Analyse.<br />
Rigol Technologies<br />
Europe GmbH<br />
www.rigol.eu<br />
Bild 3: Darstellung eines vergrößerten Signals in der Zoomdarstellung<br />
hf-praxis 3/<strong>2023</strong> 35
EMV<br />
Bedeutung von Wireless-Koexistenz-Tests<br />
für vernetzte medizinische Geräte<br />
Regulierungsbehörden wie die<br />
FCC und der Europäische Rat<br />
willigen ein.<br />
Impression von der Messung einer leitungsgebundenen EMV-Störung<br />
Autor:<br />
David Schaefer,<br />
Technical Manager<br />
Element Materials Technology<br />
www.element.com/de<br />
Unternehmen geben Milliarden<br />
von Dollar für einen schnelleren<br />
Zugang zu Informationen<br />
aus, und die Verbraucher zahlen<br />
jedes Jahr mehr für schnellere<br />
Geräte. Die Mobilfunkbetreiber<br />
haben diesen Trend erkannt und<br />
sind von reinen Sprachnetzen zu<br />
datenzentrierten Diensten übergegangen,<br />
wobei sie verstärkt<br />
auf die gemeinsame Nutzung<br />
von Frequenzen setzen.<br />
Inflation der Funktechnologien<br />
Die erste erkennbare Version<br />
von WiFi wurde 1999 eingeführt,<br />
und zwischen 1999 und<br />
2008 wurden etwa 2 Milliarden<br />
Bluetooth-Geräte verkauft,<br />
jedoch allein in 2021 4 Milliarden<br />
Geräte. Inzwischen gibt es<br />
WiFi-Zugangspunkte in Flugzeugen,<br />
Hundehalsbänder mit<br />
GPS und Zahnbürsten mit Bluetooth-Konnektivität.<br />
Funkgeräte<br />
sind überall: Es gibt mehr<br />
Nutzer, mehr Geräte und eine<br />
größere Sättigung der Frequenzbänder.<br />
Nun werden auch mehrere Funktechnologien<br />
in einem Gerät<br />
kombiniert. Viele Mobiltelefone<br />
verfügen heute über sieben<br />
Funktechnologien: Bluetooth,<br />
WiFi, GNSS (Global Navigation<br />
Satellite System), drahtlose<br />
Energieübertragung und<br />
Nahfeldkommunikation sowie<br />
Ultrabreitband für die Standorterkennung<br />
und natürlich 4Goder<br />
5G-Mobilfunk.<br />
Das Funkspektrum ist mehr denn<br />
je eine wertvolle Ressource, die<br />
von allen Anwendungen gemeinsam<br />
genutzt werden muss, weshalb<br />
eine effiziente Frequenznutzung<br />
von entscheidender<br />
Bedeutung ist. Technologien wie<br />
intelligente Antennensysteme<br />
und orthogonales Frequenzmultiplexing<br />
(OFDM) wurden daher<br />
entwickelt. Optimierungen wie<br />
der kognitive Funk, der so programmiert<br />
ist, dass er die am<br />
wenigsten überlasteten Kanäle<br />
in der Nähe auswählt, um Interferenzen<br />
zu minimieren, werden<br />
von Branchenverbänden wie<br />
der WiFi Alliance gefordert und<br />
Risiken und Herausforderungen<br />
für medizinische Geräte<br />
Vernetzte medizinische Geräte<br />
überwachen den Gesundheitszustand<br />
von Patienten, machen<br />
wichtige Gesundheitsinformationen<br />
zugänglich, wenn sie<br />
benötigt werden, und tragen oft<br />
dazu bei, Leben zu retten, aber<br />
sie sind auf einen ordnungsgemäßen<br />
Betrieb in ihrer elektromagnetischen<br />
Umgebung angewiesen.<br />
Leider kommt es im<br />
Gesundheitswesen jedes Jahr<br />
zu Tausenden von Vorfällen mit<br />
elektromagnetischen Störungen<br />
(EMI).<br />
Die US Food and Drug Administration<br />
(FDA) verfügt über eine<br />
Datenbank namens MAUDE<br />
(Manufacturer and User Facility<br />
Device Experience), in der Fehlfunktionen<br />
medizinischer Geräte<br />
erfasst werden. Sie enthält derzeit<br />
mehr als 250.000 Berichte<br />
über Probleme im Zusammenhang<br />
mit EMV, und zwischen<br />
2010 und 2019 gab es Berichte<br />
über mehr als 170 Todesfälle mit<br />
EMV-Ursachen. Zwar ist es nicht<br />
möglich, festzustellen, wieviele<br />
dieser Vorfälle speziell mit der<br />
drahtlosen Koexistenz zusammenhängen,<br />
aber diese Zahlen<br />
geben natürlich Anlass zur Sorge<br />
über die Angemessenheit der<br />
Tests von drahtlosen Geräten.<br />
Wie medizinische Technologien<br />
Funkbänder nutzen<br />
Zunehmend werden drahtlose<br />
Technologien für Funktionen,<br />
die für das Wohlbefinden der<br />
Patienten entscheidend sind,<br />
eingesetzt. Sie nutzen dabei<br />
eine Vielzahl von Frequenzbändern.<br />
Einige dieser Bänder<br />
sind ausschließlich für medizinische<br />
Geräte bestimmt, viele<br />
werden jedoch auch von anderen<br />
Anwendungen oder Einrichtungen<br />
genutzt:<br />
36 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
EMV<br />
• induktiver Funk, der normalerweise<br />
unter 200 kHz liegt<br />
• Medical Device Radiocommunication<br />
Service (MedRadio),<br />
typischerweise 401…406<br />
MHz, einschließlich medizinischer<br />
Mikropower<br />
• Kommunikationsdienst für<br />
medizinische Implantate<br />
(MICS), typischerweise<br />
401…406 MHz<br />
• militärische und wissenschaftlichen<br />
Geräte in ISM-<br />
Bereichen<br />
• Medical Body Area Networks<br />
(MBANs), grenzen an<br />
das 2,4-GHz-ISM-Band und<br />
ermöglichen die Kommunikation<br />
mehrerer Sensoren am<br />
Körper mit einer Steuereinheit<br />
• Wireless Medical Telemetry<br />
Service (WMTS) in einem<br />
geschützten Band, das wie die<br />
MBANs auch für Sensoren verwendet<br />
wird, aber in der Regel<br />
nur für die Intensivpflege in<br />
Gesundheitseinrichtungen<br />
Viele der von medizinischen<br />
Geräten genutzten Frequenzbänder<br />
werden auch vom Militär<br />
genutzt, so dass die Hardware<br />
kognitiv lesbar sein muss, um<br />
der militärischen Kommunikation<br />
Vorrang zu geben. Es gibt<br />
Ausnahmen, z.B. sind medizinische<br />
Micropower-Netzwerke<br />
(MMN) eine Untergruppe von<br />
MedRadio speziell für implantierte<br />
Nervenstimulatoren.<br />
Einige Bänder, die von der Medizintechnik<br />
genutzt werden,<br />
sind überhaupt nicht beschränkt.<br />
WiFi ist in medizinischen Einrichtungen<br />
praktisch allgegenwärtig.<br />
Die meisten davon verwenden<br />
ein sicheres Netzwerk,<br />
um Patientendaten sowohl intern<br />
als auch an andere Einrichtungen<br />
zu übertragen. MRT-, Röntgenund<br />
andere Screening- oder<br />
Diagnose-Geräte können Bilder<br />
oder Daten über das sichere<br />
WiFi-Netzwerk übertragen, und<br />
dieses es kann auch der Verfolgung<br />
von Patienten- oder Personalbewegungen<br />
in der Einrichtung<br />
dienen.<br />
Standardtechnologien wie WiFi<br />
haben Vor- und Nachteile: Die<br />
weite Verbreitung von WiFi<br />
erleichtert die Interoperabilität,<br />
und eine bewährte Technologie<br />
in einem neuen medizinischen<br />
Gerät verkürzt die Entwicklungszeit.<br />
Allerdings haben<br />
WiFi-Technologien in der Regel<br />
eine schlechte Produktunterstützung,<br />
veralten relativ schnell und<br />
arbeiten auf überfüllten Bändern<br />
(2,4 und 5 GHz).<br />
Es gibt einen neuen Anwendungsfall,<br />
das Bluetooth Health<br />
Device Profile, speziell für die<br />
Übertragung von medizinischen<br />
Daten, etwa bei Bestandsverfolgung,<br />
Sensoren und Blutzuckermessung.<br />
Eine neue Anwendung<br />
nutzt 2,4-GHz-Bluetooth, um<br />
ein Wecksignal an ein Implantat<br />
zu senden, das dann induktiv<br />
oder per MedRadio Daten überträgt.<br />
Außerdem wird ZigBee,<br />
ein Mesh-Networking-Protokoll,<br />
für Echtzeit-Überwachungssysteme<br />
verwendet, ähnlich wie<br />
MBANs.<br />
RFID ist auch in medizinischen<br />
Einrichtungen weitverbreitet,<br />
deckt mehrere nichtlizenzierte<br />
Bänder ab und wird in erster<br />
Linie zur Nachverfolgung eingesetzt:<br />
Von millionenschweren<br />
Geräten bis hin zu einzelnen<br />
Medikamentendosen kann alles<br />
mit RFID nachverfolgt werden.<br />
Die Mobilfunktechnologie hat<br />
bei medizinischen Anwendungen<br />
mit ähnlichen Hürden zu kämpfen<br />
wie WiFi. Sie wird für die<br />
Datenübertragung, Schrittzähler<br />
und sogar einige diagnostische<br />
Bildgebungsverfahren verwendet.<br />
Die hohen Bandbreiten von<br />
5G führen auch zu einer verstärkten<br />
Erforschung der Mobilfunktechnologie<br />
in der Medizin,<br />
z.B. in der Roboterchirurgie oder<br />
in Krankenwagen, die direkt und<br />
kontinuierlich mit einem Krankenhaus<br />
verbunden sind.<br />
Ein entscheidender Vorteil all<br />
dieser Technologien und ein<br />
wesentlicher Grund, warum sie<br />
jetzt so gefragt sind, ist die drahtlose<br />
Mobilität. Gesundheitsdienstleister<br />
und Patienten müssen<br />
sich frei bewegen können,<br />
sei es auf der ganzen Welt oder<br />
von einem Raum zum anderen,<br />
ohne den Zugang zu ihren Daten<br />
zu verlieren. Diese Anwendung<br />
der Funktechnologie ist nicht<br />
nur bequem, sondern kann auch<br />
zu besseren Gesundheitsergebnissen<br />
führen, da die Kommunikation<br />
schneller erfolgt und<br />
geografische Barrieren für den<br />
Zugang zur besten Versorgung<br />
abgebaut werden.<br />
Bei all ihren Vorteilen stellen<br />
Funkgeräte jedoch auch eine<br />
besondere Herausforderung<br />
dar, da medizinische Geräte<br />
die drahtlose Kommunikation<br />
in einem überfüllten Spektrum<br />
meistern müssen.<br />
„Es ist ein weitverbreiteter Irrglaube, dass die von der IEC<br />
entwickelten Standard-EMV-Tests ausreichen.“<br />
Verringerung des Störungsrisikos<br />
durch Koexistenz-Tests<br />
Je mehr Nutzer auf einem einzigen<br />
Band, desto größer das<br />
Risiko von Interferenzen. Inzwischen<br />
gibt es Milliarden von<br />
WiFi-, Bluetooth- und Mobilfunk-Geräten.<br />
Ihre Hersteller<br />
müssen die Risiken beherrschen<br />
und proaktiv daran arbeiten,<br />
Interferenzen in ihren Produkten<br />
zu verhindern, da diese für Verbraucherprodukte<br />
unangenehm<br />
sein, für medizinische Geräte<br />
aber viel schwerwiegendere Folgen<br />
haben können.<br />
Zwar sind die Risiken für den<br />
ordnungsgemäßen Betrieb von<br />
sicherheitskritischen Geräten<br />
bekannt, aber die Methoden<br />
zu ihrer Quantifizierung unterschiedlich<br />
und nicht umfassend.<br />
Dieser Mangel zeigt, wie wichtig<br />
eine umfassende Prüfung<br />
der drahtlosen Koexistenz von<br />
Medizinprodukten ist.<br />
Die Koexistenz-Prüfung ist ein<br />
Teilbereich der elektromagnetischen<br />
Verträglichkeitsprüfung<br />
(EMV) speziell für Funkprodukte,<br />
der sich auf die grundlegende<br />
Sicherheit und die<br />
wesentliche drahtlose Leistung<br />
konzentriert. Dabei wird festgestellt,<br />
ob ein Gerät in der Lage<br />
ist, drahtlose Kommunikation in<br />
Gegenwart von In-Band- oder<br />
Out-of-Band-Funkgeräten ohne<br />
Probleme zu gewährleisten.<br />
Es ist ein weitverbreiteter Irrglaube,<br />
dass die von der IEC entwickelten<br />
Standard-EMV-Tests<br />
ausreichen, um das Risiko von<br />
Störungen durch nahegelegene<br />
drahtlose Quellen zu mindern.<br />
Die spezifischen Ausschlussbänder,<br />
die Teil der meisten<br />
Normen sind, schließen jedoch<br />
die Bewertung von In-Band-<br />
Interferenzen aus, und bei den<br />
Standard-EMV-Tests gibt es<br />
keine Möglichkeit, das Risiko<br />
von Interferenzen durch andere<br />
Nutzer desselben Frequenzbandes,<br />
z.B. durch andere drahtlose<br />
medizinische Geräte in der<br />
Nähe, zu quantifizieren. Die<br />
EMV-Prüfung nach den üblichen<br />
Normen kann daher die Koexistenz<br />
aufgrund von Ausschlussbändern<br />
und den gewählten<br />
Modulationsarten nicht direkt<br />
berücksichtigen.<br />
Ein weiterer wichtiger Faktor<br />
ist die Tatsache, dass Störungen<br />
innerhalb des Frequenzbandes<br />
mit größerer Wahrscheinlichkeit<br />
problematisch für Geräte<br />
sind, die über einen langen Zeitraum<br />
im selben Band betrieben<br />
werden. Drahtlose Produkte<br />
im Gesundheitswesen, z.B. in<br />
einem Krankenhaus, werden<br />
wahrscheinlich über sehr lange<br />
Zeiträume gleichzeitig betrieben.<br />
Im Jahr 2007 gab die FDA einen<br />
Leitfaden heraus, in dem auch<br />
die Koexistenz von drahtlosen<br />
Geräten berücksichtigt wurde.<br />
Darin wurde eine Risikoanalyse<br />
empfohlen, die ein wichtiger<br />
Bestandteil jeder Bewertung von<br />
drahtlosen oder medizinischen<br />
Geräten im Hinblick auf deren<br />
Konformität ist. Obwohl es sich<br />
bei der Veröffentlichung dieses<br />
Dokuments um eine Empfehlung<br />
handelte, verlangt die<br />
FDA nun für fast jedes Produkt,<br />
das drahtlose Technologie<br />
einsetzt, eine Bewertung der<br />
Koexistenz. In der EU enthält<br />
die Funkausrüstungsrichtlinie<br />
einige Normen im Amtsblatt,<br />
die ähnliche Anforderungen wie<br />
die Koexistenz-Prüfung stellen,<br />
aber sie sind nicht umfassend.<br />
Tests wie Empfängersperre,<br />
hf-praxis 3/<strong>2023</strong> 37
EMV<br />
Nachbarkanalselektivität und<br />
Adaptivität ähneln den Koexistenz-Tests,<br />
aber sie verwenden<br />
entweder CW oder Additives<br />
Weißes Gaußsches Rauschen<br />
anstelle eines repräsentativen<br />
realen Signals. Außerdem konzentrieren<br />
sich diese Tests nur<br />
auf die Leistung des Funkgeräts<br />
und nicht auf die Leistung des<br />
Hosts. Wenn ein Funkgerät in<br />
einen Host eingebaut wird, z.B.<br />
in ein medizinisches Gerät, kann<br />
sich die Funkleistung in einer<br />
Weise ändern, die von diesen<br />
Tests nicht erfasst wird.<br />
So erfolgt die<br />
Koexistenz-Prüfung<br />
In der Vergangenheit führten<br />
einige Labors Koexistenz-Prüfungen<br />
durch, indem sie handelsübliche<br />
Funkgeräte und<br />
medizinische Geräte kauften und<br />
sie zusammen in einem abgeschirmten<br />
Raum in der Nähe des<br />
spezifischen Geräts, das Gegenstand<br />
der Prüfung war, betrieben.<br />
Diese Art von Tests hat jedoch<br />
ihre Grenzen. Einige Geräte, wie<br />
z.B. Mobiltelefone, können während<br />
des Betriebs zwischen mehreren<br />
Bändern wechseln, und die<br />
Techniker, die diese Tests durchführten,<br />
hatten keine Möglichkeit<br />
zu kontrollieren, welches<br />
Band oder welche Bänder diese<br />
handelsüblichen Geräte während<br />
des Tests nutzten. Dies bedeutete,<br />
dass die Wiederholbarkeit<br />
in einigen Fällen unmöglich war.<br />
Darüber hinaus ließen sich die<br />
Testergebnisse nur auf die bei<br />
den Tests verwendeten Standardgeräte<br />
zuverlässig anwenden<br />
und waren nicht unbedingt auf<br />
andere Gerätetypen übertragbar,<br />
die eine ähnliche Funktechnologie<br />
verwendeten. Dies würde<br />
ein unbekanntes Risiko darstellen,<br />
wenn neue Geräte auf den<br />
Markt kämen.<br />
Derzeit wird empfohlen, die<br />
Kompatibilität der Geräte in der<br />
vorgesehenen elektromagnetischen<br />
Umgebung anhand der<br />
folgenden Schritte gründlich zu<br />
testen und sicherzustellen:<br />
• Bestimmung von Fehlermodi<br />
und Schwellenwerten für die<br />
drahtlose Kommunikation, die<br />
aufgrund von Interferenzen<br />
auftreten, unter Verwendung<br />
von Normen für medizinische<br />
Geräte, die für die jeweilige<br />
Anwendung und Geografie<br />
relevant sind<br />
• Erfüllung von ANSI C63.27 für<br />
Gleichkanal- und Nachbarkanal-Interferenzen<br />
• Ergänzung durch zusätzliche<br />
Tests, wenn neue Technologien<br />
auf den Markt kommen und<br />
neue Bedrohungen auftauchen<br />
Was ist ANSI C63.27?<br />
Das American National Standards<br />
Institute (USA) entwickelt<br />
Normen für EMV- und<br />
Funk-Prüfungen, und C63 ist<br />
ein Ausschuss davon. Die Norm<br />
C63.27 wurde 2017 veröffentlicht<br />
und bietet eine Methode zur<br />
Bewertung der Koexistenz von<br />
Geräten, wobei der Schwerpunkt<br />
auf der Risikominimierung liegt.<br />
Diese Norm gibt keine Bestanden/Nichtbestanden-Parameter<br />
vor, sondern bietet stattdessen<br />
eine Prüfanleitung und zeigt auf,<br />
wie das Risiko von Störungen<br />
durch andere Funkgeräte zu<br />
bewerten ist. C63.27 ist nicht<br />
ausschließlich für medizinische<br />
Geräte gedacht, es handelt sich<br />
um eine allgemeine Prüfmethode,<br />
aber der Schwerpunkt bei<br />
der Umsetzung liegt auf medizinischen<br />
Geräten.<br />
C63.27 stellt Methoden zur<br />
Bewertung von Geräten bereit,<br />
legt fest, dass mehrere LTE- und<br />
WiFi-Signale simuliert werden<br />
müssen, um sie während<br />
der Prüfung als Störsignale zu<br />
verwenden, und befasst sich<br />
mit der funktionalen Funkleistung<br />
bzw. mit der Frage, welche<br />
Funktion ein Funkgerät im<br />
Endgerät erfüllt. Die Norm enthält<br />
drei Stufen der Spezifität<br />
für die Bewertung eines Geräts.<br />
Stufe drei ist die am wenigsten<br />
strenge, bei der die wenigsten<br />
Signale getestet werden und die<br />
nur sehr allgemeine Erkenntnisse<br />
für Geräte liefert, bei denen Leistungsfehler<br />
zwar unerwünscht<br />
sind, aber keine schwerwiegenden<br />
Folgen haben werden.<br />
Stufe eins ist die strengste und<br />
wird für Geräte verwendet, bei<br />
denen ein Mangel an Koexistenz<br />
unannehmbare Folgen<br />
haben kann.<br />
In C63.27 sind vier Prüfverfahren<br />
beschrieben. Die Wahl<br />
der Prüfmethode obliegt dem<br />
Anwender der Norm und sollte<br />
in Zusammenarbeit mit dem von<br />
ihm gewählten Prüflabor getroffen<br />
werden. Die vier Methoden<br />
sind:<br />
• leitungsgebundene<br />
Methode<br />
Sie wird durchgeführt, indem die<br />
beabsichtigten und unbeabsichtigten<br />
Signale kombiniert und<br />
anstelle der Antenne an einen<br />
Anschluss angeschlossen werden.<br />
Diese Methode schließt die<br />
Antenne selbst von der Prüfung<br />
aus und ist die am besten wiederholbare,<br />
aber am wenigsten<br />
realistische Prüfmethode.<br />
„Die EMV-Prüfung nach den üblichen Normen kann<br />
daher die Koexistenz aufgrund von Ausschlussbändern<br />
und den gewählten Modulationsarten nicht direkt<br />
berücksichtigen.“<br />
• Kammer/Hybrid-Methode<br />
Das zu prüfende Gerät und<br />
das Gerät, das Signale erzeugt,<br />
befinden sich jeweils in einer<br />
separaten Kammer, um zu kontrollieren,<br />
wie das zu prüfende<br />
Gerät den Signalen ausgesetzt<br />
ist. Dabei können Kanaleffekte<br />
berücksichtigt werden und die<br />
Antenne wird mit einbezogen.<br />
• Radiated-anechoic-Methode<br />
Das zu prüfende Gerät wird in<br />
einer Kammer mit beabsichtigten<br />
und unbeabsichtigten Signalemittenten<br />
platziert. Dadurch wird<br />
eine Umgebung geschaffen, die<br />
nicht unbedingt der Einsatzumgebung<br />
entspricht, aber Umgebungsvariablen<br />
ausschließt, die<br />
die Wiederholbarkeit verringern<br />
würden.<br />
• offene Labormethode<br />
mit Strahlung<br />
Diese Methode kommt ohne<br />
Kammern oder Abschirmungen<br />
aus und versucht in der Regel,<br />
die Umgebung im Einsatz nachzubilden.<br />
Diese Prüfung kann<br />
durch Umgebungssignale beeinflusst<br />
werden.<br />
Die allgemeinen Methoden in<br />
der Norm gelten für jede Art<br />
von Funkgerät, aber die Norm<br />
ist dazu gedacht, die Leistung<br />
des Endgeräts als Ganzes zu<br />
testen, nicht nur die Funkmodule<br />
innerhalb des Geräts. Ein<br />
und dasselbe Funkmodul kann<br />
sowohl in einem medizinischen<br />
Gerät als auch in einem Unterhaltungsgerät<br />
verwendet werden,<br />
aber die Funktionalität, die<br />
Ausfallschwellen und die potenziellen<br />
Fehler sind in diesen verschiedenen<br />
Anwendungen sehr<br />
unterschiedlich.<br />
Nicht alle medizinischen Produkte,<br />
die ein Funkgerät enthalten,<br />
müssen zwangsläufig nach<br />
C63.27 geprüft werden, aber es<br />
muss eine Risikoanalyse erfolgen,<br />
um potenzielle Auswirkungen<br />
und Fehlermöglichkeiten<br />
zu bewerten. AAMI TIR69:2017<br />
ist ein technischer Informationsbericht,<br />
der ein Verfahren zur<br />
Bewertung und Kategorisierung<br />
der mit den Funkfunktionen<br />
eines Medizinprodukts verbundenen<br />
Risiken bietet. Wenn die<br />
Risikobewertung ergibt, dass die<br />
Drahtlostechnologie des Geräts<br />
kein signifikantes Risiko darstellt,<br />
kann der Hersteller auf die<br />
Prüfung der drahtlosen Koexistenz<br />
verzichten. C63.27 bietet<br />
eine umfassendere Risikobewertung<br />
und schreibt Tests für die<br />
grundlegende Sicherheit und die<br />
wesentliche Leistung vor.<br />
Erstellung eines Testplans<br />
C63.27 schreibt vor, dass der<br />
Hersteller vor der Prüfung einen<br />
Prüfplan erstellen muss, der die<br />
wichtigsten Leistungsindikatoren,<br />
die beabsichtigte funktionale<br />
drahtlose Leistung und<br />
die Art und Weise ihrer Überwachung<br />
enthält. Der Hersteller<br />
muss Informationen über<br />
die zu verwendenden Testmethoden,<br />
die für das Gerät vorgesehenen<br />
Signale und die zu<br />
testenden Störsignale bereitstellen.<br />
Ein verbreiteter Irrtum<br />
ist, dass das Testlabor diese<br />
Entscheidungen treffen wird.<br />
38 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
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der Prüfanforderungen<br />
behilflich sein und Anleitungen<br />
geben, aber letztlich sind die<br />
Hersteller nicht für die Entwicklung<br />
der Risikoanalyse<br />
und die Festlegung der während<br />
der Prüfung zu überwachenden<br />
Parameter verantwortlich. Um<br />
geeignete Koexistenzparame-<br />
ter zu bestimmen, müssen sie<br />
aber genau wissen, welche HF-<br />
Signale ihr Gerät stören können,<br />
je nachdem, wann, wo und wie<br />
es eingesetzt wird. Da es nur<br />
eine begrenzte Anzahl von Frequenzen<br />
gibt, wurden verschiedene<br />
Methoden entwickelt, um<br />
dieselben Frequenzen auf verschiedene<br />
Weise zu nutzen:<br />
• FDMA (Frequency-Division<br />
Multiple Access)<br />
• TDMA (Time-Division<br />
Multiple Access)<br />
• CDMA (Code-Multiplex<br />
Multiple Access)<br />
CDMA beispielsweise ermöglicht<br />
es einem Sender, über<br />
den gesamten Frequenzbereich<br />
gleichzeitig zu senden, weist<br />
aber jedem Sender einen Code<br />
zu, um zu verhindern, dass die<br />
Informationen verwürfelt werden.<br />
Ziel der Koexistenz-Prüfung ist<br />
es, festzustellen, ob ein bestimmtes<br />
Gerät unter Berücksichtigung<br />
seiner Ausgangsleistung zuverlässig<br />
in seinem vorgesehenen<br />
Frequenzband betrieben werden<br />
kann, ohne dass es zu Störungen<br />
kommt, sei es aus demselben<br />
Band oder aus benachbarten<br />
Bändern. Bei den Tests<br />
werden vor allem drei Werte<br />
berücksichtigt:<br />
• maximaler Trennungsabstand<br />
• maximales Tastverhältnis der<br />
Störsignale<br />
• maximaler Frequenzabstand<br />
der Signale im<br />
Nachbarkanal/-band<br />
Interferenzen können in verschiedenen<br />
Formen auftreten:<br />
• angrenzende Interferenz<br />
Wenn zwei Kanäle nahe genug<br />
beieinander liegen, kann es zu<br />
Überschneidungen zwischen<br />
ihnen kommen, wodurch sich<br />
die Gesamtsignalqualität in beiden<br />
Bändern verringert.<br />
„Die Norm C63.27 bietet eine umfassendere<br />
Risikobewertung und schreibt Tests für die grundlegende<br />
Sicherheit und die wesentliche Leistung vor.“<br />
• Ko-Kanal-Interferenz<br />
Wenn zwei verschiedene Sender,<br />
die denselben Kanal verwenden,<br />
von demselben Gerät empfangen<br />
werden können, entsteht Übersprechen.<br />
• harmonische Interferenz<br />
Außerhalb des Bandes liegende<br />
Sender können manchmal bewirken,<br />
dass ein harmonisches<br />
Signal in einem anderen Band<br />
auftaucht.<br />
Mit einem gut durchdachten<br />
Testplan helfen die Testdaten<br />
bei der Bestimmung wichtiger<br />
Koexistenz-Parameter für das<br />
Gerät und bilden die Grundlage<br />
für eine angemessene Risikoanalyse.<br />
Die Hersteller sind in<br />
der Lage, sowohl den Punkt<br />
zu bewerten, an dem die wichtigsten<br />
Leistungsindikatoren des<br />
Geräts abzunehmen beginnen,<br />
als auch den Punkt, an dem das<br />
Gerät nicht mehr funktionsfähig<br />
ist. Diese Werte können zur<br />
Berechnung der Mindestsignalstärke,<br />
des Mindestabstands zu<br />
anderen Sendern und anderer<br />
technischer und sicherheitsrelevanter<br />
Parameter herangezogen<br />
werden.<br />
Expertenbeobachtungen<br />
aus dem Prüflabor<br />
Viele medizinische Geräte verwenden<br />
handelsübliche Bluetooth-,<br />
Mobilfunk- und WiFi-<br />
Technologien. Glücklicherweise<br />
verfügen diese etablierten Technologien<br />
bereits über bestimmte<br />
Schutzmechanismen gegen Interferenzen,<br />
wie z.B. kognitiver<br />
Funk. Dadurch werden einige<br />
Risiken reduziert, die sonst bei<br />
speziell angefertigten Funkgeräten<br />
getestet werden müssten. Hersteller<br />
können einige Änderungen<br />
an handelsüblichen Funkmodulen<br />
oder -systemen vornehmen,<br />
um deren Leistung in medizinischen<br />
Geräten zu verbessern,<br />
z.B. Änderung der Frequenzbänder,<br />
Anpassung der Funkempfindlichkeit<br />
oder Verbesserung der<br />
Antennenleistung, aber die handelsübliche<br />
Technologie kann in<br />
der Regel nicht wesentlich verändert<br />
werden. Dennoch können<br />
die Testergebnisse als Benchmark<br />
für zukünftige Modulkäufe und<br />
zur Anpassung der Funkparameter<br />
verwendet werden.<br />
Bestehende Mobilfunktechnologien<br />
haben den zusätzlichen Vorteil<br />
einer höheren Sendeleistung,<br />
mehrerer Frequenzbänder und<br />
des Frequenzduplexverfahrens,<br />
bei dem Senden und Empfangen<br />
auf getrennten Kanälen erfolgen.<br />
Diese Funktionen können dazu<br />
beitragen, dass unbeabsichtigte<br />
Signale das beabsichtigte Signal<br />
nicht beeinträchtigen.<br />
Bei speziell angefertigten Funkgeräten<br />
müssen die Hersteller<br />
eine Art von Kollisionsvermeidungsprogramm<br />
einbauen. Sie<br />
müssen auch auf die Firmware<br />
oder Software achten, die das<br />
Funkgerät steuert. Bei Tests<br />
wurde in Bluetooth- oder WiFi-<br />
Geräten Firmware gefunden, die<br />
unbeabsichtigt die kognitiven<br />
Funkfunktionen oder die Funktionen<br />
zur Kollisionsvermeidung<br />
aufhebt und so die Störungsresistenz<br />
des Geräts verringert.<br />
Die Zukunft<br />
der drahtlosen Koexistenz<br />
Die zweite Ausgabe der ANSI<br />
wurde Mitte 2022 veröffentlicht.<br />
Zu den wichtigsten Änderungen<br />
gehören weitere Klarstellungen<br />
zu den Störsignalparametern und<br />
zusätzliche Tests für LTE-LAA-<br />
Geräte. Auch die Anforderungen<br />
an die Tier-One-Tests wurden<br />
aktualisiert, da nun zusätzliche<br />
Tests für diese Kategorie erforderlich<br />
sind. Die neue Version der<br />
Norm enthält auch einen neuen<br />
Anhang F, in dem die Parameter<br />
für die Abschätzung der Koexistenz-Wahrscheinlichkeit<br />
festgelegt<br />
sind. Dies ist ein wichtiger<br />
Bestandteil des Risiko-Managements.<br />
Es ist wichtig, dass Hersteller<br />
und ihre Prüfpartner bei<br />
der Erstellung ihrer Prüfpläne<br />
mit der aktualisierten Fassung<br />
dieser Norm vertraut sind.<br />
C63.27 bietet zwar allgemeine<br />
Methoden für die Prüfung der<br />
Koexistenz, enthält aber derzeit<br />
nur Anleitungen für eine<br />
begrenzte Anzahl von Technologien<br />
und Frequenzbändern. Künftige<br />
Aktualisierungen der Norm<br />
werden sich wahrscheinlich mit<br />
einigen dieser Einschränkungen<br />
befassen, aber Hersteller und Testexperten<br />
müssen damit rechnen,<br />
dass nicht alle möglichen Situationen<br />
berücksichtigt wurden.<br />
In dem Maße, wie sich neue<br />
Technologien entwickeln und<br />
sich die Nutzung von Funkbändern<br />
ändert, müssen auch die<br />
Geräte, die auf diese Technologien<br />
angewiesen sind, Koexistenz-Prüfungen<br />
unterzogen<br />
werden. Neue Bänder werden<br />
für verschiedene Anwendungen<br />
geöffnet, etwa kürzlich der Citizens<br />
Broadcast Radio Service<br />
„Die zweite Ausgabe der ANSI wurde Mitte 2022<br />
veröffentlicht. Zu den wichtigsten Änderungen gehören<br />
weitere Klarstellungen zu den Störsignalparametern und<br />
zusätzliche Tests für LTE-LAA-Geräte.“<br />
(CBRS). Auch stimmte die FCC<br />
dafür, das 6-GHz-Band für die<br />
unlizenzierte Nutzung zu öffnen,<br />
und inzwischen sind viele<br />
5G-Bänder in Gebrauch.<br />
Angesichts der rasanten technologischen<br />
Entwicklung, der sich<br />
ständig ändernden Vorschriften<br />
für Funkgeräte und der hohen<br />
Risiken, die mit medizinischen<br />
Technologien verbunden sind,<br />
müssen die Hersteller die Anforderungen<br />
und bewährten Verfahren<br />
für ihre Produkte genau verstehen<br />
und einen zuverlässigen,<br />
gut informierten und kommunikativen<br />
Prüfpartner haben, der sie<br />
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40 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
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muss, um die gebührende<br />
Sorgfalt nachzuweisen. Aus der<br />
Erfahrung heraus schätzt man,<br />
dass vier von fünf Herstellern<br />
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der Grundlage der veralteten<br />
Anforderungen der früheren<br />
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die Konformitätsvermutung zu<br />
erlangen, ist es entscheidend, zu<br />
wissen, welche Richtlinie einzuhalten<br />
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Normen sie unterstützen.<br />
Wie man die EMV-Richtlinie<br />
einhält<br />
Der Konformitätsprozess sollte<br />
immer mit einer vollständigen<br />
Risikoanalyse beginnen. Viele der<br />
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die Anwendung einer geeigneten<br />
harmonisierten Norm abgedeckt.<br />
Da jedoch nicht unbedingt alle<br />
Gefährdungen abgedeckt werden,<br />
reicht die Anwendung einer<br />
harmonisierten Norm allein nicht<br />
immer aus, um die Einhaltung der<br />
EMV-Richtlinie oder der EMV-<br />
Anforderungen der Funkanlagenrichtlinie<br />
(RED) nachzuweisen.<br />
Die Risikobewertung ermöglicht<br />
es dem Hersteller, die Risiken mit<br />
der jeweils geeigneten harmonisierten<br />
Norm abzugleichen und<br />
festzustellen, welche zusätzlichen<br />
Prüfungen für nicht abgedeckte<br />
Risiken erforderlich sein könnten.<br />
Mit harmonisierten Normen<br />
auf dem Laufenden bleiben<br />
Für einen Best-Practice-Ansatz<br />
kann der Leitfaden der Europäischen<br />
Kommission zur EMV-<br />
Richtlinie 2014/30/EU zur<br />
Harmonisierung der Rechtsvorschriften<br />
der Mitgliedstaaten<br />
über die elektromagnetische<br />
Verträglichkeit ein nützliches<br />
Instrument sein, um Unklarheiten<br />
zu vermeiden, insbesondere<br />
in Bezug auf zusätzliche<br />
Pflichten, die nach der vorherigen<br />
Richtlinie möglicherweise<br />
nicht erforderlich waren.<br />
Die EMV-Richtlinie 2014/30/<br />
EU wurde im Amtsblatt der<br />
Europäischen Union veröffentlicht.<br />
In Artikel 14 wird darauf<br />
hingewiesen, dass der Hersteller<br />
sich dafür entscheiden kann, die<br />
Anwendung des EU-Baumusterprüfverfahrens<br />
(Anhang III) auf<br />
einige Aspekte der grundlegenden<br />
Anforderungen zu beschränken,<br />
sofern für andere Aspekte<br />
der grundlegenden Anforderungen<br />
das Verfahren der internen<br />
Fertigungskontrolle (Anhang II)<br />
angewendet wird.<br />
Wie wird das Risiko<br />
eines Versagens gemindert?<br />
Stellt der Hersteller eine nicht<br />
abgedeckte Gefahr fest, ergibt<br />
sich die Frage, welche Maßnahmen<br />
zur Risikominderung<br />
erforderlich sind. Dies bedeutet,<br />
dass entweder in anderen Normen<br />
nach einer geeigneten Prüfung<br />
gesucht wird, die angepasst<br />
werden kann, oder eine völlig<br />
neue für das Produkt geeignete<br />
Prüfung entwickelt wird. Diese<br />
zusätzliche Prüfung kann dann<br />
in der technischen Dokumentation,<br />
auch technisches Dossier<br />
genannt, festgehalten werden,<br />
die der EU-Konformitätserklärung<br />
beigefügt wird.<br />
Es ist wichtig, sich daran zu erinnern,<br />
dass die Richtlinie nichttechnisch<br />
ist. Im Falle der EMV<br />
besteht die wesentliche Anforderung<br />
darin, dass die Geräte<br />
nach dem Stand der Technik so<br />
konzipiert und hergestellt werden<br />
müssen, dass sichergestellt<br />
ist, dass<br />
a) die erzeugten elektromagnetischen<br />
Störungen nicht den Wert<br />
Autor:<br />
James Daniels,<br />
General Manager<br />
Connected Technologies<br />
Element Materials Technology<br />
www.element.com/de<br />
Der Hersteller ist verpflichtet,<br />
die am besten geeignete(n)<br />
harmonisierte(n) Norm(en) auszuwählen<br />
und anzuwenden und<br />
festzustellen, ob die Norm für<br />
das Produkt und seine Umgebung<br />
vollständig angemessen ist<br />
oder ob das Produkt zusätzliche<br />
Prüfungen erfordert, bevor es in<br />
Verkehr gebracht werden kann.<br />
EMC-Test einer Baugruppe für 5G<br />
42 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
EMV<br />
Impression von einem reflexionsfreien Raum<br />
Eine Antenne wird in einen reflexionsfreien Testraum geschoben<br />
überschreiten, bei dem Funkund<br />
Telekommunikationsgeräte<br />
oder andere Geräte nicht bestimmungsgemäß<br />
betrieben werden<br />
können und<br />
b) sie eine Störfestigkeit gegen<br />
elektromagnetische Störungen<br />
aufweisen, die bei ihrer bestimmungsgemäßen<br />
Verwendung zu<br />
erwarten ist, sodass sie sich ohne<br />
unzumutbare Beeinträchtigung<br />
der bestimmungsgemäßen Verwendung<br />
betreiben lassen.<br />
Kombination harmonisierter<br />
Normen mit einer<br />
Risikobewertung<br />
Harmonisierte Normen sind ein<br />
bequemer Weg, um die Risikominderung<br />
zu unterstützen, aber es<br />
ist möglich, eine harmonisierte<br />
Norm einzuhalten und trotzdem<br />
die grundlegenden Anforderungen<br />
der Richtlinie nicht<br />
zu erfüllen.<br />
Dem Hersteller wird ein hohes<br />
Maß an Flexibilität und Autonomie<br />
eingeräumt, einschließlich<br />
der Möglichkeit eigener Tests<br />
zum Nachweis der Konformität,<br />
was bedeutet, dass eine gründliche<br />
EMV-Risikobewertung<br />
unerlässlich ist. Hersteller müssen<br />
die vorgesehene Betriebsumgebung<br />
des Produkts vollständig<br />
überprüfen und verstehen und<br />
dabei sowohl die Leistungsanforderungen<br />
des Endnutzers als<br />
auch die elektromagnetische<br />
Umgebung berücksichtigen,<br />
um die geeigneten Prüfungen<br />
und Grenzwerte zu bestimmen.<br />
Nur durch die Bewertung dieser<br />
Faktoren ist es möglich, die<br />
richtigen Tests zu bestimmen,<br />
um die Gebrauchstauglichkeit<br />
des Produkts zu gewährleisten.<br />
Potenzieller Gebrauch<br />
und Missbrauch des Produkts<br />
Bei der Bewertung der vorgesehenen<br />
EMV-Umgebung ist<br />
es wichtig, die mögliche Verwendung<br />
und den möglichen<br />
Missbrauch des Produkts zu<br />
berücksichtigen. So gehen harmonisierte<br />
Normen in der Regel<br />
von einer elektromagnetischen<br />
Umgebung aus, wie z.B. Haushalt,<br />
Industrie oder Medizin.<br />
Man kann beispielsweise davon<br />
ausgehen, dass ein Laptop in<br />
einer Heim- oder Büroumgebung<br />
verwendet wird.<br />
Wenn der Endnutzer jedoch<br />
beschließt, das Gerät an einem<br />
anderen Ort (z.B. im Zug) oder<br />
auf eine andere Weise als vorgesehen<br />
zu verwenden (z.B.<br />
als Diagnosewerkzeug in einer<br />
Fabrik), dann ist die EMV-<br />
Umgebung eine ganz andere,<br />
und es sollten zusätzliche oder<br />
verstärkte Prüfungen in Betracht<br />
gezogen werden. Es ergeben<br />
sich Fragen wie: Womit könnte<br />
das Produkt interferieren? Was<br />
könnte das Produkt stören?<br />
Tests zur Beantwortung dieser<br />
Fragen erfolgen oft in anderen<br />
Phasen des Entwurfs- und Fertigungsprozesses<br />
intern. Dennoch<br />
ist es von entscheidender Bedeutung,<br />
dass der Hersteller weiß,<br />
wie er diese Tests anwenden und<br />
nutzen kann, um die Richtlinie<br />
einzuhalten. Er muss sich dabei<br />
gegebenenfalls von Experten<br />
unterstützen lassen.<br />
Weitere EU-Produktrichtlinien<br />
Es ist auch wichtig zu bedenken,<br />
welche anderen Prüfungen<br />
und europäischen Normen, die<br />
nicht die EMV betreffen, erforderlich<br />
sein könnten. Denken<br />
Sie daran, dass es in der Richtlinie<br />
um Funktionalität geht. Sie<br />
bewertet nicht die Sicherheit,<br />
einschließlich der elektromagnetischen<br />
Sicherheit. Diese wird<br />
von anderen CE-Kennzeichnungsrichtlinien<br />
wie der Niederspannungsrichtlinie<br />
(LVD), der<br />
Maschinensicherheitsrichtlinie<br />
und der Medizinprodukterichtlinie<br />
abgedeckt.<br />
Wird ein Produkt um drahtlose<br />
Funktionen erweitert, erhält der<br />
Prüfprozess eine weitere Dimension,<br />
da das Produkt nun offiziell<br />
als „Funkgerät“ gilt und entsprechend<br />
behandelt werden muss.<br />
Transportable Prüfkammer im Einsatz<br />
Die Konformität mit der Funkausrüstungsrichtlinie<br />
(RED)<br />
muss nachgewiesen werden,<br />
nicht mit der EMV-Richtlinie<br />
2014/30/EU, wobei die Funkstandards<br />
Vorrang haben und<br />
die Prüfung komplexer machen.<br />
Profitieren von der frühzeitigen<br />
Berücksichtigung der Normen<br />
Der kosteneffizienteste Ansatz<br />
für die EMI-EMV-Prüfung und<br />
-Zertifizierung besteht immer<br />
darin, die Prüfung gemäß der<br />
EMV-Richtlinie 2014/30/EU so<br />
früh wie möglich im Entwicklungszyklus<br />
zu berücksichtigen.<br />
Darüber hinaus kann die Zusammenfassung<br />
der Prüfungen in<br />
einem einzigen Programm dem<br />
Hersteller erhebliche Vorteile<br />
bringen, da Zeit und Kosten<br />
reduziert werden und das Produkt<br />
schneller auf den Markt<br />
gebracht werden kann. ◄<br />
hf-praxis 3/<strong>2023</strong> 43
EMV<br />
Produktsicherheits- und EMV-Prüfungen nach<br />
internationalen Standards<br />
Die Element Materials Technology<br />
Straubing GmbH bietet<br />
Prüfdienstleistungen nach internationalen<br />
Standards und ab<br />
sofort auch CB-Prüfungen und<br />
-Zertifizierungen zur Sicherheit<br />
elektrischer Betriebsmittel und<br />
elektromagnetischen Verträglichkeit<br />
(EMV) an. Die Prüfberichte<br />
im CB-Verfahren werden<br />
in mehr als 50 Ländern anerkannt,<br />
wodurch Zulassung und<br />
Marktzugang erheblich erleichtert<br />
werden.<br />
Als Certified Body Testing Laboratory<br />
(CBTL) werden die Prüfberichte<br />
von Element Straubing<br />
in den Mitgliedsländern des<br />
sogenannten IECEE CB-Verfahrens<br />
anerkannt, darunter die<br />
meisten europäischen Länder,<br />
die USA, Kanada, Brasilien,<br />
China, Indien, Australien, Japan,<br />
Südafrika und die Vereinigten<br />
Arabischen Emirate.<br />
„Wir freuen uns, dass wir mit der<br />
Anerkennung als CB-Prüflabor<br />
unseren Kunden Zeit und Kosten<br />
ersparen, wenn sie ihre Produkte<br />
auf den wichtigsten Märkten<br />
Element Materials Technology<br />
www.element.com/de<br />
weltweit anbieten wollen“, sagt<br />
Standortleiter Christian Kiermeier.<br />
„Mit dem neuen Service<br />
erweitern wir unser bisheriges<br />
Dienstleistungsspektrum für<br />
international orientierte Unternehmen.<br />
Zugleich betont die<br />
Ausweitung den hohen Stellenwert,<br />
den der Standort Straubing<br />
innerhalb der Element-Gruppe<br />
einnimmt.“<br />
Dabei umfasst die Anerkennung<br />
von Element Straubing im CB<br />
Verfahren EMV-Prüfungen nach<br />
internationalen Normen wie<br />
CISPR 14, CISPR 32 und IEC<br />
61326-1 für Haushalts-, Multimedia-<br />
sowie elektrische Messund<br />
Laborgeräte. EMV-Prüfungen<br />
für medizinische Geräte<br />
gemäß IEC 60601-1-2 und Invitro-Diagnosegeräte<br />
nach IEC<br />
61326-2-6 können ebenfalls im<br />
Rahmen des CB-Verfahrens<br />
durchgeführt werden.<br />
Bezüglich der Sicherheit elektrischer<br />
Betriebsmittel umfasst<br />
der Geltungsbereich der Anerkennung<br />
Prüfungen von Einrichtungen<br />
für Audio/Video-,<br />
Informations- und Kommunikationstechnik<br />
gemäß IEC 62368-1<br />
sowie elektrische Mess-, Steuer-,<br />
Regel- und Laborgeräte nach<br />
IEC 61010-1. ◄<br />
44 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
EMV<br />
Bis zu zwölf Messinstrumente in einem Gehäuse<br />
SI Scientific Instruments GmbH<br />
www.si-gmbh.de<br />
Die nächste Generation software-konfigurierbarer<br />
Messtechnik<br />
bietet sowohl mehr<br />
Leistung als auch Flexibilität.<br />
Mit dem Januar-Update vereint<br />
Moku:Pro jetzt bis zu zwölf<br />
leistungsstarke Messinstrumente<br />
in nur einem Gehäuse, u.a.<br />
Oszilloskop, Lock-In-Verstärker,<br />
PID-Regler, Phasenmesser,<br />
Signalgenerator, Datenlogger,<br />
Spektrumanalysator.<br />
Der integrierte Signalgenerator<br />
fungiert neu auch als modulierbarer<br />
Rauschgenerator, insbesondere<br />
für Störsimulationen<br />
und andere EMV-Messungen.<br />
Dank der jeweils vier Ein- und<br />
Ausgangsports lassen sich im<br />
Multi-Instrument-Modus auf<br />
derselben Hardware vier Instrumente<br />
gleichzeitig betreiben und<br />
intern vernetzen, um individuelle<br />
Signalverarbeitungsketten<br />
zu erstellen.<br />
Moku Cloud Compile ermöglicht<br />
zusätzlich die Programmierung<br />
und Implementierung<br />
eigener DSV-Algorithmen auf<br />
dem FPGA. Moku:Pro unterstützt<br />
Hochgeschwindigkeits-<br />
Datenerfassung, -verarbeitung<br />
und -visualisierung, Signalerzeugung<br />
sowie Echtzeit-Steuerungsanwendungen.<br />
Durch frequenzabhängige<br />
Signalmischung mehrerer ADCs<br />
im innovativen Hybrid-Frontend<br />
mit patentierter Mischtechnologie<br />
(5 GSa/s, 10 Bit und 10<br />
MSa/s, 18 Bit) bietet Moku:Pro<br />
außergewöhnlich niedrige Rauschleistung<br />
von 10 Hz bis 600<br />
MHz. ◄<br />
Reflexionsarme Messkabine<br />
TDK RF Solutions<br />
www.tdk.com<br />
Die Mess- und Testkammer<br />
CAC-S von TDK RF Solutions<br />
ist ein reflexionsarmer<br />
Raum für Messungen zwischen<br />
26 MHz und 18 GHz.<br />
Sie verwendet eine einzigartige<br />
EMV-Absorber-Installationstechnik,<br />
die vollständig<br />
ausgekleidete doppellagige<br />
Ferritkacheln und Absorber<br />
der Serie IP-045 umfasst.<br />
Die Ferritkacheln werden auf<br />
dielektrischen Platten montiert,<br />
um den Frequenzbereich<br />
von 26 MHz bis 1 GHz abzudecken.<br />
Durch die Installation<br />
von Widerstandsabsorbern<br />
der Serie IP-045 von TDK in<br />
ausgewählten Bereichen von<br />
Decke und Wänden kann der<br />
Frequenzbereich auf bis zu 18<br />
GHz erweitert werden. Diese<br />
Kammer hat platzsparende<br />
Eigenschaften und kann in<br />
den meisten Industriegebäuden<br />
und Bürobereichen errichtet<br />
werden.<br />
Die CAC-S ermöglicht dem<br />
Benutzer die Durchführung<br />
von Störfestigkeitsmessungen<br />
in voller Übereinstimmung mit<br />
der Norm IEC 1000-4-3 und<br />
ist vorkonform mit EN 50147-<br />
2, ANSI C63.4 und CISPR<br />
22 für gestrahlte Emissionen.<br />
Sie ermöglicht die Durchführung<br />
von 3-m-Emissionsmessungen<br />
bei einer festen<br />
Empfangsantennen höhe im<br />
Frequenzbereich von 30 MHz<br />
bis 18 GHz.<br />
Diese reflexionsarme Kammer<br />
misst 7,5 m (L) x 3 m (B) x 3 m<br />
(H) und ist nahezu ideal geeignet<br />
für kleine Prüfgeräte. ◄<br />
Maßgeschneiderte<br />
MESSKAMMERN<br />
für jede Aufgabe<br />
• Für pre-compliance Messungen<br />
• Mobile Schirm- und<br />
Absorberkammern<br />
• Kundenspezifisch nach Ihren<br />
Anforderungen<br />
„EMV <strong>2023</strong>“ in Stuttgart<br />
Besuchen Sie uns vom 28. – 30. März<br />
Halle C2, Stand 301<br />
info@telemeter.de · www.telemeter.info<br />
Wir liefern Lösungen…<br />
hf-praxis 3/<strong>2023</strong> 45
EMV<br />
Neuartiges Test-Set für Prüfungen gemäß DO-160<br />
AE Techron‘s neues CIS-25<br />
Test-Set – die Komplettlösung<br />
zum Testen nach Luftfahrtindustrie-Standards<br />
gemäß DO-160<br />
Abschnitt 18 & 19, Boeing,<br />
Airbus und MIL STD 461 – ist<br />
ab sofort erhältlich. Das CIS-<br />
25 Test-Set umfasst ein EMV-<br />
Testsystem von AE Techron,<br />
alle erforderlichen Zubehörteile,<br />
Kabel und Anschlüsse und<br />
hat einen sicheren und robusten<br />
Aufbau im Rack-Format. Eine<br />
zweistündige Expertenberatung<br />
durch Patrick G. Andre, Spezialist<br />
für elektromagnetische Verträglichkeit,<br />
ist ebenfalls im Lieferumfang<br />
enthalten.<br />
Der CIS-25-Lieferumfang:<br />
• DSR 100-25 Dropout, Surge,<br />
Ripple Simulator und AC/<br />
DC-Spannungsquelle<br />
• T 1000 Störtransformator<br />
für magnetische Felder<br />
• T 2000 Störtransformator<br />
für leitungsgebunde NF<br />
• T 3700 Störtransformator<br />
für elektrische Felder<br />
• CR 600 „Flatter“-Relais<br />
Zubehörteil<br />
• 2 h Expertenberatung<br />
• robustes Racksystem zur<br />
sicheren Aufbewahrung<br />
• alle erforderlichen Kabel<br />
und Steckverbinder<br />
Das im CIS-25 Test-Set enthaltene<br />
Testsystem DSR 100-<br />
25 erfüllt die Anforderungen<br />
gemäß DO-160, kann aber auch<br />
für eine Vielzahl anderer EMV-<br />
Tests Anwendung finden.<br />
Larry Shank, Geschäftsführer<br />
von AE Techron, erklärt: „Das<br />
Testsystem der DSR-Serie hat<br />
Leistungsreserven. Jedes unserer<br />
Modelle der DSR-Serie liefert<br />
Dauergleichstrom gemäß Nennwert<br />
und ist – wie in Abschnitt<br />
16 der DO-160 gefordert – bis<br />
zu 200 ms in der Lage, die vierfache<br />
Nennleistung für In-Rush-<br />
Tests bereitzustellen. Zusätzlich<br />
enthält das DSR 100-25-System<br />
die vollständige Datenbank an<br />
Teststandards des Funktionsgenerators<br />
Modell 3110A, welche<br />
das CIS-25 Test-Set für viele<br />
andere Tests befähigt.“<br />
Die im CIS-25 Test-Set enthaltene<br />
Ausrüstung ist einfach einzurichten<br />
und zu verwenden. Wie<br />
alle Produkte von AE Techron ist<br />
das komplette Set äußerst robust<br />
& zuverlässig und wird dem<br />
Benutzer jahrelang störungsfreie<br />
Dienste leisten.<br />
EMCO Elektronik GmbH<br />
info@emco-elektronik.de<br />
www.emco-elektronik.de<br />
PRÂNA – ein Novum zur EMV <strong>2023</strong><br />
EMCOs langjähriger Partner<br />
PRÂNA R&D mit Sitz<br />
in Frankreich ist bekannt für<br />
qualitativ hochwertige HF-<br />
Leistungsverstärker in Klasse-<br />
A-Betrieb. Priorität bei der<br />
aktuellen Produktentwicklung<br />
legt PRÂNA R&D in die<br />
Neuentwicklung einer völlig<br />
neuartigen Verstärkerserie zur<br />
Komplettierung des aktuellen<br />
Portfolios. Ziel ist es, bis zur<br />
EMV-Messe im März <strong>2023</strong><br />
in Stuttgart die neue Serie als<br />
Novum vorstellen zu können.<br />
Selbstgesteckte Entwicklungsziele<br />
für die neue Verstärkerfamilie<br />
sind:<br />
• kontinuierlicher Frequenzbereich<br />
von 700 MHz bis 6<br />
GHz ohne Bandumschaltung<br />
• äußerst lineare Verstärkung<br />
von Ausgangsleistungen bis<br />
zu 450 W CW<br />
• Klasse-A-Betrieb für höchste<br />
Ansprüche<br />
• kompaktes Design<br />
Aktuelle Planungen lassen hoffen,<br />
dass das erste Modell der<br />
neuen Verstärkerfamilie im<br />
4-HE-Rack-Einschub bereits<br />
zur EMV-Messe am Stand von<br />
PRÂNA R&D interessierten<br />
Kunden präsentiert werden<br />
kann. Bei EMCO freut man<br />
sich darauf, Interessenten am<br />
Messestand C2-405 der Partnerfirma<br />
PRÂNA R&D in<br />
direkter Nachbarschaft zum<br />
eigenen Messestand C2-308<br />
während der EMV <strong>2023</strong> vom<br />
28. bis 30. März <strong>2023</strong> in Stuttgart<br />
begrüßen zu dürfen.<br />
EMCO Elektronik GmbH<br />
info@emco-elektronik.de<br />
www.emco-elektronik.de<br />
46 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
DC TO mmWAVE<br />
Every Block<br />
Covered<br />
Components for the Entire Signal Chain<br />
The Industry’s Broadest Portfolio of Technologies<br />
• MMIC – Active (pHEMT, HBT) & Passive (IPD)<br />
• LTCC up to mmWave<br />
• Solid State Power Amplifiers for ISM RF<br />
& Microwave Energy<br />
• 9 Different Filter Technologies<br />
• Core & Wire<br />
• Waveguides<br />
DISTRIBUTORS
Antennen<br />
Hocheffiziente Antennen<br />
für kleine WiFi6(E)-Geräte<br />
Antenova, Ltd, der in Großbritannien<br />
ansässige Hersteller von<br />
Antennen und HF-Antennenmodulen<br />
für IoT und M2M, kündigte<br />
drei Antennen für WiFi6 und<br />
WiFi6E an: eine oberflächenmontierte<br />
Antenne, eine flexible<br />
Antenne und eine externe<br />
Antenne. Alle drei Antennen<br />
nutzen die Bänder 2,4, 5 und 6<br />
GHz und unterstützen die IEEE-<br />
Standards 802.11a/b/g/j/n/ac/ax.<br />
Die SMD-Antenne<br />
namens Billi, Teilenummer<br />
SR43W078, misst 15 x 6 x 1 mm<br />
und benötigt nur 1 mm Abstand<br />
auf der Leiterplatte. Dies macht<br />
sie zu einer außergewöhnlich<br />
flachen Antennenlösung<br />
für schlanke Geräte mit wenig<br />
Platz für die Antenne. In Tests<br />
zeigte diese Antenne einen sehr<br />
hohen Wirkungsgrad über alle<br />
drei Bänder. Sie eignet sich für<br />
Pick&Place-Fertigungsprozesse.<br />
Die FPC-Antenne<br />
mit dem Namen Lotti, Teilenummer<br />
SRF3W077, ist eine flexible<br />
Antenne mit den Maßen 30 x 8 x<br />
0,15 mm. Sie verfügt über eine<br />
selbstklebende Befestigung zur<br />
einfachen Integration in kleine<br />
Designs. Diese Antenne benötigt<br />
keine Groundplane auf der Leiterplatte<br />
und zeigte in Tests auch<br />
einen sehr hohen Wirkungsgrad.<br />
und bietet eine wasserdichte<br />
Variante. Diese Antenne lässt<br />
sich einfach zu einem Design<br />
hinzufügen, da kein passendes<br />
Netzwerk erforderlich ist.<br />
Das neue WiFi6E<br />
bringt schnellere Netzwerke mit<br />
größerer Kapazität, die bessere<br />
Online-Erlebnisse bieten und<br />
die gleichzeitige Kommunikation<br />
mit vielen Endpunkten mit<br />
erhöhter Sicherheit unterstützen.<br />
Mit Wi-Fi6E fühlen sich drahtlose<br />
Netzwerke im Büro und im<br />
Smart Home so schnell an wie<br />
Ethernet.<br />
WiFi6E fügt die zusätzlichen<br />
Kanäle des weniger überlasteten<br />
6-GHz-Funkbands hinzu, um<br />
noch mehr Daten zu übertragen.<br />
Es bietet die Geschwindigkeiten,<br />
die für die Unterstützung von<br />
4K- und 8K-Video, Netzwerkspielen,<br />
Smart-TV und Videoanrufen<br />
erforderlich sind, und kann<br />
viele verbundene IoT-Geräte<br />
in großem Umfang unterstützen.<br />
WiFi6E wird 5G-Mobilfunkdienste<br />
ergänzen und wird<br />
voraussichtlich zum Standard in<br />
Gesundheits-, Bildungs-, Sportund<br />
Unterhaltungsmärkten, in<br />
denen Netzwerke eine große<br />
Anzahl gleichzeitiger Benutzer<br />
haben.<br />
Diese Antennen<br />
eignen sich gut für leistungsstarke<br />
drahtlose Geräte, die<br />
Mobilität mit hohem Durchsatz<br />
kombinieren, beispielsweise<br />
Router und USB- Dongles,<br />
Spielekonsolen und Settop-<br />
Boxen, Überwachungskameras,<br />
vernetzte IoT-Geräte und MIMO-<br />
Systeme. Die Lotti- und Nitida-<br />
Antennen werden direkt an eine<br />
Leiterplatte angeschlossen, was<br />
eine einfachere Integration und<br />
einen kürzeren Designzyklus<br />
ermöglicht.<br />
Der aufkommende WiFi7-Standard<br />
wird auch das 6-GHz-Band<br />
nutzen, sodass Hersteller, die<br />
sich jetzt für eine dieser Antennen<br />
entscheiden, in der Lage<br />
sind, in Zukunft blitzschnelle<br />
WiFi7-Geschwindigkeiten zu<br />
liefern. ◄<br />
Antenova, Ltd.<br />
www.antenova.com<br />
Die dritte neue Antenne<br />
ist Nitida, Teilenummer<br />
SRE3W084, eine Antenne für<br />
die externe Montage. Sie wird<br />
mit einem SMA-Stecker geliefert<br />
48 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
AVA-0233LN+<br />
Wideband<br />
MMIC LNA<br />
Voltage Variable Gain Control<br />
LEARN MORE<br />
• 2 to 30 GHz<br />
• 2.4 dB Noise Figure<br />
• 16.3 ±1 dB Gain<br />
• Gain control up to 30 dB<br />
• 5x5mm QFN<br />
DISTRIBUTORS
5G/6G und IoT<br />
Lösungen für Design und Aufbau<br />
Energieeffiziente O-RAN-Applikationen, Teil 1<br />
Um erfolgreich und kosteneffizient zu sein, müssen Open Source für Funkgeräte und optimierte<br />
5G-Technologiegeräte verfügbar sein. In diesem zweiteiligen Artikel wird eine dieser Lösungen<br />
für die Entwicklung und den Aufbau einer energieeffizienten Lösung vorgestellt.<br />
Bild 1: Vereinfachtes Blockdiagramm einer Kleinzelle<br />
Autor:<br />
Brad Brannon<br />
Analog Devices, Inc.<br />
www.analog.com<br />
Die O-RAN Alliance wurde als<br />
Beschleuniger geschaffen, um<br />
die Wireless-Community so<br />
umzugestalten, dass neue Kanäle<br />
für Sendeempfänger möglich<br />
sind und Innovationen geschaffen<br />
werden, um die Spezifikationen<br />
des 3GPP (Third Generation<br />
Partnership Project) Projekts<br />
im 5G zu erfüllen [1].<br />
Herausforderungen bei 5G<br />
Es gibt mehrere Techniken, die<br />
Funk- und Netzwerkingenieure<br />
einsetzen, um diese Ziele zu erreichen.<br />
Neben der Verlagerung von<br />
Datendiensten an den Rand des<br />
Netzes trägt der Einsatz von Massive<br />
MIMO- und Kleinzellentechnologie<br />
zur Steigerung der Kapazität<br />
und des Durchsatzes bei. Bei<br />
der Massive-MIMO-Technologie<br />
werden zahlreiche Sendeempfänger<br />
in einem Array eingesetzt,<br />
um nicht nur die Kapazität, sondern<br />
auch die Abdeckung eines<br />
zentralen Standorts zu erhöhen.<br />
Wie beim Vorgänger, der<br />
Makrozelle, würde ein Massive-<br />
MIMO-Sende empfänger eine<br />
relativ breite Abdeckung um<br />
diesen Standort herum bieten.<br />
Massive-MIMO-Sendeempfänger<br />
werden jedoch auf höheren<br />
Frequenzen, in der Regel 2,6<br />
GHz und höher, eingesetzt, die<br />
Gebäude nicht sehr gut durchdringen.<br />
Zur Versorgung von<br />
Innenräumen und anderen schwer<br />
abdeckbaren Außenbereichen<br />
werden deshalb kleine Zellen eingesetzt.<br />
Angesichts der Vielzahl<br />
von Innen- und Außenstandorten,<br />
die von Haushalten über Unter-<br />
50 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
5G/6G und IoT<br />
Liefer kette zu verbessern und um<br />
neue Möglichkeiten zur Monetarisierung<br />
dieser drahtlosen Netze<br />
zu bieten.<br />
„Die O-RAN Alliance wurde von<br />
den Netz-Betreibern gegründet,<br />
um die Anforderungen klar zu<br />
definieren und ein Ökosystem<br />
für die Lieferkette aufzubauen,<br />
mit dem die Ziele erreicht werden<br />
können. Um diese Ziele zu<br />
erreichen, wird die Arbeit der<br />
O-RAN Alliance die Prinzipien<br />
von Offenheit und Intelligenz<br />
verkörpern.“ [3] Daher konzentrieren<br />
sich ihre Aktivitäten<br />
auf die Definition der von 3GPP<br />
spezifizierten physikalischen<br />
Schnittstellen, damit diese standardisiert<br />
und in der gesamten<br />
Branche als interoperable White-<br />
Box-Lösungen implementiert<br />
werden können.<br />
Darüber hinaus definiert O-RAN<br />
auch die Hardware-Anforderungen<br />
und stellt Referenz-Designs<br />
für die O-CU, O-DU und O-RU<br />
(Open Centralized Unit, Open<br />
Distributed Unit bzw. Open<br />
Radio Unit, wie von O-RAN<br />
definiert) bereit. Zusammen<br />
ermöglichen sie die Standardisierung<br />
von Fronthaul- und<br />
Basisbandprozessoren, um die<br />
Lösungskosten weiter zu senken<br />
und können mit anderen integrierten<br />
5G-Geräten definieren,<br />
was kleine Zellen leisten sollen,<br />
und die Umsetzung dieser Standards<br />
zu ermöglichen.<br />
Bild 2: ADRV9029-Transceiver<br />
nehmensinstallationen bis hin zu<br />
kommerziellen Einkaufszentren<br />
und sogar Arenen reichen, wird<br />
die Nutzung von Kleinzellen<br />
für den Erfolg von 5G entscheidend<br />
sein.<br />
Angesichts der großen Anzahl<br />
von Kleinzellen und der Vielfalt,<br />
der in einem Netz erforderlichen<br />
Installationen, müssen diese<br />
kostengünstig zu installieren<br />
und zu betreiben sein; dies wird<br />
ein Schlüsselfaktor für 5G sein.<br />
Verfügbare Technologien<br />
In den letzten Jahren haben<br />
sich mehrere Technologien in<br />
eine Richtung entwickelt, die<br />
Lösungen für 5G ermöglicht.<br />
Erstens hat das Mooresche<br />
Gesetz im Bereich des Basisbands<br />
nicht nur zu einer weiteren<br />
Senkung der Siliziumkosten<br />
pro Kommunikationskanal<br />
geführt, sondern auch dazu, dass<br />
komplexere Funktionen in die<br />
Funktechnologie integriert werden<br />
können. Es ist jetzt möglich,<br />
viele der erforderlichen Steuerungsalgorithmen<br />
direkt in den<br />
Sendeempfänger zu integrieren,<br />
einschließlich Funktionen<br />
wie die digitale Vorverzerrung<br />
(DPD). Viele weitere Möglichkeiten<br />
ergeben sich, wenn neue<br />
Generationen von Funkgeräten<br />
verfügbar werden. Zweitens<br />
arbeiten Industrieallianzen<br />
wie O-RAN2 in der gesamten<br />
Mobilfunkbranche daran, Skaleneffekte<br />
zu erzielen, um nicht<br />
nur die Kosten zu senken, sondern<br />
auch die Sicherheit in der<br />
Drittens hat sich die Funktechnologie<br />
in den letzten Jahren<br />
rasant weiterentwickelt. Hochleistungsfähige<br />
Sendeempfänger<br />
sind jetzt in verschiedenen<br />
Formaten erhältlich, die die<br />
vom 3GPP Projekt in der 38.104<br />
Spezifikation und verwandten<br />
Dokumenten geforderten Leistungsstandards<br />
erfüllen [1].<br />
Diese sind hochintegriert und<br />
umfassen nicht nur die analogen<br />
und HF-Komponenten, sondern<br />
auch kritische Algorithmen wie<br />
DPD und Crest-Faktor-Reduktion.<br />
Während diese Funksystem<br />
mit Fineline-CMOS-Technologie<br />
hergestellt werden, erfolgten<br />
andere Evolutionen in der HF-<br />
Eingangs- und Sendestufe durch<br />
kostengünstige Prozesse (SiGe,<br />
SOI, GaN, GaAs etc.).<br />
hf-praxis 3/<strong>2023</strong> 51
5G/6G und IoT<br />
Bild 3: ADRF5545A-Zweikanal-TDD-Empfänger-Frontend<br />
Systemübersicht<br />
Bild 1 zeigt ein typisches 4T4R-<br />
Blockdiagramm (vier Sender und<br />
vier Empfänger) einer 5G-Kleinzelle.<br />
Es sind viele Permutationen<br />
möglich, darunter 2T2R<br />
und eine Reihe von Leistungsklassen<br />
von 24 dBm und höher.<br />
Bild 5: Empfänger-NF in Abhängigkeit vom Eingangspegel<br />
Dieses Blockdiagramm bildet<br />
die Grundlage für den weiteren<br />
Verlauf dieser Diskussion, wobei<br />
der Schwerpunkt auf Geräten der<br />
5G-Technologie liegt, die leicht<br />
für Band- und Leistungspegelvariationen<br />
innerhalb der O-RU<br />
skaliert werden können.<br />
Schlüsselelemente<br />
für Sendeempfänger<br />
Im Laufe des letzten Jahrzehnts<br />
hat sich der integrierte Transceiver<br />
zu einer Hochleistungsplattform<br />
entwickelt. Die ADI-<br />
RadioVerse-Familie umfasst<br />
eine breite Palette an integrierten<br />
Transceivern, die eine belegbare<br />
Bandbreite von bis zu 200 MHz<br />
unterstützen und fortschrittliche<br />
Funktionen wie DPD integrieren.<br />
Zusammengenommen erfüllt<br />
diese Produktfamilie nicht nur<br />
die Anforderungen von Geräten<br />
mit 5G-Technologie, sondern<br />
unterstützt auch weiterhin<br />
LTE- und Multicarrier-GSM-<br />
HF-Anforderungen. Während<br />
neue Generationen dieser Geräte<br />
ständig in der Entwicklung sind,<br />
ist eine der neuesten in Bild 2<br />
zu sehen, der ADRV9029, eine<br />
4T4R-Konfiguration. Weitere<br />
Produkte sind erhältlich, darunter<br />
Bauelemente mit und ohne<br />
integrierte DPD und andere<br />
Konfigurationen, einschließlich<br />
2T2R.<br />
Jeder RadioVerse-Baustein enthält<br />
alles, was zum Aufbau eines<br />
kompletten Sendeempfängers<br />
erforderlich ist, mit Ausnahme<br />
des LNA und der PA. Während<br />
die RadioVerse-Produkte alle<br />
breitbandig bis zu 6 GHz sind,<br />
sind LNAs und PAs dies nicht<br />
und müssen mit dem Radio-<br />
Verse-IC gepaart werden.<br />
Beispiel für einen<br />
Empfangszweig<br />
Kombiniert man den ADRV9029<br />
mit dem ADRF5545A, wie in<br />
Bild 3 gezeigt, lässt sich leicht<br />
ein 2-Chip-Empfänger aufbauen.<br />
Der ADRF5515 ist pin-kompatibel<br />
und kann ebenfalls verwendet<br />
werden. Zusammen mit einigen<br />
wenigen anderen passiven<br />
Bauelementen kann so ein sehr<br />
kompaktes, leistungsfähiges<br />
Empfängerdesign entstehen,<br />
wie in der Signalkette in Bild 4<br />
dargestellt. Der entscheidende<br />
Vorteil dieser Architektur ist der<br />
hohe Integrationsgrad, der nicht<br />
nur zu einer sehr kostengünstigen<br />
Implementierung, sondern<br />
auch zu einer möglichst geringen<br />
Verlustleistung führt [4].<br />
Die Architektur der Radio-<br />
Verse-Familie eliminiert viele<br />
Elemente, die typischerweise<br />
mit einem klassischen Empfängerdesign<br />
verbunden sind,<br />
einschließlich eines Teils der<br />
HF-Verstärkung, Filterung und<br />
Integration eines Großteils der<br />
verbleibenden Funkfunktionalität,<br />
einschließlich Kanalfilter<br />
(analog und digital) und Basisbandverstärker.<br />
Dabei handelt<br />
es sich in der Regel um einige<br />
der größten und leistungsstärksten<br />
Komponenten im System.<br />
Wie in Bild 4 gezeigt, besteht<br />
die Kleinzellen-Empfängergruppe<br />
aus einem Zirkulator<br />
(für TDD-Anwendungen), einem<br />
ADRF5545A, einem SAW/<br />
BAW-Filter (Surface Acoustic<br />
Wave/Bulk Acoustic Wave)<br />
oder einem Monoblockfilter,<br />
einem Balun und einem Transceiver.<br />
Zusätzliche Verstärker<br />
oder VGAs sind angesichts des<br />
guten Rauschverhaltens und des<br />
niedrigen Eingangs-1-dB-Kompressionspunkts<br />
des ADRV9029<br />
und anderer Mitglieder der RadioVerse-Familie<br />
nicht erforderlich.<br />
Mit dieser Signalkette ist<br />
es möglich, für das gesamte<br />
System von der Antenne bis zu<br />
den Bits Rauschwerte von nur<br />
2 dB zu erreichen. Trotz integriertem<br />
HF-Frontend-Modul<br />
(FEM) werden viele Designs<br />
auch von einem diskret aufgebauten<br />
Design profitieren.<br />
Geht man von einem Verlust<br />
vor dem LNA von etwa 0,5 dB<br />
aus, und beträgt der Verlust des<br />
Bandfilters 1 dB, so sollte die<br />
nominale Rauschzahl für die<br />
gesamte Empfängersignalkette<br />
etwa 2 dB betragen. Bei 0 dB<br />
S/R beträgt die Referenzempfindlichkeit<br />
etwa -104,3 dBm für<br />
einen G-FR1-A1-1-5G-Träger<br />
(etwa 5 MHz). Dies sollte mehr<br />
als ausreichend sein, um selbst<br />
die in Abschnitt 7.2.2 der in der<br />
Spezifikation 38.104 dargelegten<br />
Anforderungen an die Weitbereichsabdeckung<br />
mit Spielraum<br />
zu erfüllen, und mehr als genug<br />
für lokale Bereiche/Kleinzellen<br />
(-93,7 dBm, s. Tabelle 1).<br />
Zusätzlich erfordert der 38.104<br />
Abschnitt 7.4.1, dass der Empfänger<br />
bei -52 dBm (Wide Area)<br />
ACS-Blocking nicht mehr als<br />
52 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
5G/6G und IoT<br />
Bild 4: Empfängersignalkette im Detail<br />
Bild 6: Detail der Sendersignalkette<br />
6 dB zurückregelt. Ausgehend<br />
von der in Bild 5 gezeigten NF in<br />
Abhängigkeit vom Eingangspegel<br />
tritt bei -52 dBm nur sehr<br />
wenig zusätzliches Rauschen<br />
auf als bei niedrigeren Pegeln.<br />
Tatsächlich steigt das Grundrauschen<br />
erst kurz nach -40 dBm<br />
nach oben an, was ideal für das<br />
lokale ACS ist, das eine Toleranz<br />
von -44 dBm erfordert.<br />
Die allgemeinen Sperrfilteranforderungen<br />
(Abschnitt 7.4.2)<br />
verlangen, dass, wenn ein<br />
Aggressor von -35 dBm (lokaler<br />
hf-praxis 3/<strong>2023</strong><br />
Bereich) auf den Empfänger<br />
innerhalb des interessierenden<br />
Bandes mit einem Offset von<br />
±7,5 MHz angewendet wird,<br />
nicht mehr als 6 dB Abweichung<br />
zulässig sind. Aus Bild 5, das die<br />
Performance der Signalkette von<br />
Analog Devices demonstriert,<br />
geht hervor, dass der Rückgang<br />
nur etwa 0,9 dB beträgt.<br />
Schmalbandiges Blocking ist<br />
ein CW-ähnlicher Einfluss mit<br />
etwas geringerer Leistung, stellt<br />
aber ebenfalls kein Problem dar.<br />
Eine vielleicht interessantere<br />
Herausforderung ist das Außerband-Blocking<br />
aus Abschnitt<br />
7.5.2. Hier wird ein Signal von<br />
Fernbereich (dBm) Mittelbereich (dBm) Lokaler Bereich (dBm)<br />
5 MHz BW/15 kHz –101.7 –96.7 –93.7<br />
20 MHz BW/15 kHz –95.3 –90.3 –87.3<br />
50 MHz BW/30 kHz –95.6 –90.6 –87.6<br />
100 MHz BW/30 kHz –95.6 –90.6 –87.6<br />
Tabelle 1: 38.104-Empfängerklassifikationen<br />
53
5G/6G und IoT<br />
Bild 7: Typisches PA-Spektrum mit und ohne DPD und einer totalen HF<br />
von 26 dBm<br />
Bild 8: Typisches PA-Spektrum mit und ohne DPD und einer totalen HF<br />
von 37 dBm<br />
-15 dBm an den Antenneneingang<br />
eingespeist. Bei einer kleinen<br />
Zelle mit weniger als 200<br />
MHz kommt dieses Signal dem<br />
Bandrand am nächsten, nämlich<br />
bei 20 MHz. Der Test erfordert<br />
einen Sweep von 1 MHz bis zu<br />
12,75 GHz, wobei ein Band von<br />
20 MHz Breite bei der Betriebsfrequenz<br />
ausgeschlossen wird.<br />
Hier wirken sich mehrere Faktoren<br />
zum Vorteil der Signalkette<br />
aus. Erstens hat der Zirkulator<br />
eine endliche Bandbreite und<br />
wird viele Signale außerhalb des<br />
Bandes unterdrücken, aber im<br />
Band spielt er keine große Rolle.<br />
Zweitens bietet der nach dem<br />
ADRF5545A gezeigte Filter eine<br />
gewisse Filterung. Schließlich ist<br />
eine der nützlichsten Eigenschaften<br />
der Transceiver-Familie von<br />
ADI die integrierte Außerband-<br />
Unterdrückung, s. Applikationsschrift<br />
AN-1354.<br />
Zusammen filtern diese Blöcke<br />
den -15-dBm-Aggressor außerhalb<br />
des Bandes auf -40 bis -45<br />
dBm bis zum 20-MHz-Band.<br />
Weiter draußen wird eine noch<br />
größere Unterdrückung angenommen.<br />
Bild 5 zeigt, dass<br />
bei diesem Pegel eine nur sehr<br />
geringe Dämpfung zu erwarten<br />
ist.<br />
Das größere Problem könnte<br />
in der Linearität des Frontend-<br />
Moduls liegen. Bei diesem Pegel<br />
wäre mit einem erheblichen IM3<br />
zu rechnen. Je nach gewähltem<br />
FEM kann es wünschenswert<br />
sein, den Bandselektionsfilter<br />
vor den zweiten LNA zu setzen,<br />
um ihn vor Außerbandsignalen<br />
zu schützen, die in der Regel<br />
große IM-Produkte erzeugen.<br />
Bei diesen FEM-Typen ist es<br />
nicht möglich, ein Filter zwischen<br />
den Stufen zu platzieren,<br />
daher wird eine alternative<br />
Option implementiert.<br />
Um die Auswirkung von Intermodulationsprodukten<br />
bei<br />
großen Außerband-Blockern zu<br />
begrenzen, enthält ein typisches<br />
FEM Bypass-Schalter für die<br />
zweite Stufe, um die Verstärkung<br />
zu reduzieren und diese Stufe<br />
vor Nichtlinearität zu bewahren,<br />
vgl. Bild 3. Das Umschalten<br />
der LNA-Verstärkung reduziert<br />
das SNR der Signalkette<br />
um 1 dB und trägt dazu bei,<br />
den gesamten Dynamikbereich<br />
zu erhalten, indem die durch<br />
diese großen Blocker verursachte<br />
Intermodulationsverzerrung<br />
begrenzt wird. Insgesamt<br />
würde dies im ungünstigsten Fall<br />
zu einem NF von etwa 5,7 dB<br />
führen, was immer noch innerhalb<br />
der Anforderungen an die<br />
Referenzempfindlichkeit für<br />
lokale Bereiche (kleine Zellen)<br />
liegt. Die verbleibende Filterung<br />
erfolgt durch einen Antennenfilter,<br />
und die Unterdrückung kann<br />
auf der Grundlage des Niederpegel-Kompressionspunkts<br />
und<br />
des IP3 des Empfänger-FEM<br />
bestimmt werden.<br />
Beispiel Sendersignalkette<br />
Wenn der ADRV9029 mit einem<br />
geeigneten HF-Ansteuerverstärker<br />
oder RFVGA und einer<br />
geeigneten PA kombiniert wird,<br />
kann eine kompakte Indoor-<br />
Picocell, Outdoor-Picocell oder<br />
Outdoor-Microzelle [5] leicht<br />
aufgebaut werden. Mit nur wenigen<br />
weiteren passiven Komponenten<br />
können diese Baugruppen<br />
der 5G-Technologie zu einem<br />
sehr kompakten und effizienten<br />
Senderdesign kombiniert werden,<br />
wie es Bild 6 zeigt. Der<br />
Hauptvorteil dieser Architektur<br />
ist der hohe Integrationsgrad, der<br />
nicht nur zu einer sehr kostengünstigen<br />
Implementierung,<br />
sondern auch zu einer möglichst<br />
geringen Verlustleistung<br />
führt. Wie in Bild 6 zu sehen ist,<br />
besteht die Kleinzellensender-<br />
Linie aus Zirkulator, PA, Filter<br />
und Transceiver. Der Koppler<br />
am Ausgang des PA wird zur<br />
Überwachung der Ausgangsverzerrung<br />
verwendet.<br />
Einige ADI-Transceiver verfügen<br />
über eine vollintegrierte<br />
DPD, die mit einer inkrementellen<br />
Leistung von maximal<br />
350 mW arbeitet. Sie reduziert<br />
die Anzahl der SERDES-Leitungen<br />
auf dem externen Basisband-Chip<br />
um die Hälfte, da die<br />
SERDES-Leitungen des Beobachtungsempfängers<br />
vollständig<br />
entfallen und die Nutzlast<br />
des Senders reduziert wird. Eine<br />
äquivalente DPD in einem FPGA<br />
hat typischerweise eine zehnfach<br />
höhere Leistungsaufnahme und<br />
ist für kleine Zellen mit geringem<br />
Stromverbrauch und Massive<br />
MIMO nicht effektiv.<br />
Bild 7 und 8 zeigen Beispiele für<br />
den Einsatz der DPD von ADI<br />
in Kleinzellenanwendungen mit<br />
geringer und mittlerer Leistung.<br />
Der gezeigte Stimulus gilt für<br />
fünf benachbarte 20-MHz-LTE-<br />
Träger mit insgesamt 100 MHz.<br />
LTE erfordert in der Regel ein<br />
Minimum von 45 dB ACLR,<br />
wobei bei den meisten Implementierungen<br />
mehr als dieser<br />
Wert erreicht werden dürfte. ◄<br />
Der Autor:<br />
Brad Brannon arbeitet seit<br />
37 Jahren bei ADI, nachdem<br />
er seinen Abschluss an der<br />
North Carolina State University<br />
gemacht hat. Bei<br />
ADI hatte er Positionen<br />
in den Bereichen Design,<br />
Test, Anwendungen und<br />
Systemtechnik inne. Derzeit<br />
entwickelt Brad Brannon<br />
Referenzdesigns für<br />
O-RAN und unterstützt die<br />
Kunden. Brad hat mehrere<br />
Artikel und Applikationsschriften<br />
zu Themen verfasst,<br />
die die Taktung von Datenkonvertern,<br />
die Entwicklung<br />
von Funkgeräten und das<br />
Testen von ADCs umfassen.<br />
Sie können ihn unter<br />
brad.brannon@analog.com<br />
erreichen.<br />
54 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
Microchip is…<br />
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Microcontrollers ‹<br />
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Security ‹<br />
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• Automotive<br />
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The Microchip name and logo and the Microchip logo<br />
are registered trademarks of Microchip Technology<br />
Incorporated in the U.S.A. and other countries. All other<br />
trademarks are the property of their registered owners.<br />
© <strong>2023</strong> Microchip Technology Inc. All rights reserved.<br />
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Software<br />
Software-Tools unterstützen die Prüfung von PCI Express 6.0<br />
Teledyne LeCroy<br />
www.teledynelecroy.com<br />
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Teledyne LeCroy kündigte die Unterstützung<br />
für den elektrischen Test und die Validierung<br />
von PCI Express 6.0 mit der vollautomatischen<br />
Testsoftware QPHY-PCIE6-TX-RX<br />
sowie den Software-Paketen SDAIII-PCIE6<br />
und SDAIII-PAMx zur Charakterisierung<br />
und Fehlersuche an.<br />
Hintergrund: Das Wachstum neuer Technologien<br />
einschließlich Künstlicher Intelligenz/Maschinenlernen<br />
(AI/ML) und High-<br />
Performance-Computing (HPC) erhöht die<br />
Nachfrage nach schnellem Zugriff auf große<br />
Datenmengen. Um diese wachsende Nachfrage<br />
zu unterstützen, wird die nächste Generation<br />
von PCI Express, PCIe 6.0, Multi-<br />
Level-Signalisierung (PAM4) verwenden,<br />
um die Datenübertragungsgeschwindigkeit<br />
gegenüber den 32 GT/s von PCIe 5.0 zu verdoppeln.<br />
Während dies dazu beiträgt, den<br />
Bedarf an schnellem Datenzugriff zu befriedigen,<br />
wird der neue Multi-Level-Signalisierungsansatz<br />
erhebliche neue Testkomplexitäten<br />
für Systementwickler schaffen.<br />
Die neue vollautomatische Testsoftware<br />
QPHY-PCIE6-TX-RX von Teledyne LeCroy<br />
sowie die SDAIII-PCIE6- und SDAIII-<br />
PAMx, die zusammen mit einem Teledyne<br />
LeCroy LabMaster 10 Zi-A Oszilloskop und<br />
der SDAIII-CompleteLinQ Software zur<br />
Analyse serieller Daten verwendet werden,<br />
bieten PCIe-Entwicklern die Werkzeuge, die<br />
sie zum Testen und Debuggen komplexer<br />
PCIe 6.0 Geräte benötigen. Diese neue<br />
Lösung kann Folgendes:<br />
• Berechnung und Anzeige des Jitters in drei<br />
einzigartigen Übergangsgruppierungen<br />
• Messung der Einstellungen für die Senderentzerrung<br />
(Tx EQ) mit Ergebnissen und<br />
Methoden, die mit den aktuellen SigTest<br />
AC Fit-Methoden übereinstimmen<br />
• Bereitstellung von anpassbaren Setups für<br />
die Messung von voreingestellten Cursors<br />
und Wellenformen unter Verwendung einzigartiger<br />
Tools für die Senderentzerrung<br />
• Messung des Signal/Verzerrungs-Verhältnisses<br />
(SNDR) mit robuster Oszilloskop-<br />
Rauschkompensation und leistungsstarken<br />
Signalanalyse-Wellenform-Ansichten ◄<br />
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Florenz, Italien<br />
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Radix 3D-druckbares<br />
dielektrisches Material<br />
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mit einer Dielektrizitätskonstante<br />
von 2,8 und<br />
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Mikrowellenfrequenzen.<br />
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geringem Verlust bei 24 GHz für den<br />
3D-Druck<br />
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sehr detaillierte Strukturen<br />
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herkömmlichen Herstellungsverfahren<br />
nicht möglich sind<br />
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3D-Schaltungen<br />
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Designs in einem Ein-Material-System<br />
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das die Herstellung komplexer Teile zur<br />
Endnutzung ermöglicht<br />
TYPISCHE ANWENDUNGEN<br />
• Gradient Index (GRIN) oder Linsen mit<br />
variabler Dielektrizitätskonstante<br />
• 3D-Antennensysteme<br />
• Impedanzanpassungsstrukturen<br />
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Radomen und anderen<br />
Komponenten<br />
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Simulations-Software zur Signalintegrität<br />
für Hardware-Ingenieure<br />
Von der Idee<br />
bis zum Service.<br />
Hochfrequenztechnik,<br />
Elektronik und Mechanik.<br />
Individuell & kundenspezifisch.<br />
Keysight Technologies stellte den Electrical<br />
Performance Scan (EP-Scan) vor, ein neues<br />
digitales Hochgeschwindigkeits-Simulations-Tool,<br />
das eine schnelle Signalintegritätsanalyse<br />
(SI) für Hardware-Ingenieure<br />
und Leiterplatten-Designer unterstützt.<br />
Nach der Fertigstellung eines PCB-Designs<br />
übergeben Hardware-Ingenieure das Design<br />
an SI-Spezialisten, um seine Leistungsfähigkeit<br />
zu validieren, bevor der Prototyp<br />
erstellt wird. SI-Spezialisten führen Simulationen<br />
an einer großen Anzahl von Netzen<br />
durch, die Tage bis Wochen dauern können.<br />
Daher können die Hardware-Ingenieure nur<br />
schwer vorhersagen, wie viel Zeit die Analyse<br />
in Anspruch nehmen wird, um Fehler<br />
oder Leistungsprobleme im Design zu finden.<br />
Die Ungewissheit über die Länge der<br />
SI-Analysephase stellt einen Engpass im<br />
Entwicklungszyklus dar und verzögert die<br />
Markteinführung.<br />
EP-Scan behebt Engpässe bei der SI-Analyse,<br />
indem es Hardware-Entwicklern Diagnosewerkzeuge<br />
an die Hand gibt, mit denen<br />
sie Designs frühzeitig korrigieren und Entwicklungszeitpläne<br />
einhalten können. Als<br />
eigenständiges Softwareprodukt führt EP-<br />
Scan elektromagnetische Simulationen von<br />
Signalnetzen durch und erstellt Berichte<br />
über SI-Metriken wie Kanalrückfluss und<br />
Einfügedämpfung. Darüber hinaus automatisiert<br />
EP-Scan Leistungsvergleiche zwischen<br />
verschiedenen Versionen eines Designs und<br />
erstellt Simulationsberichte, die die Verifizierung<br />
vor dem Bau teurer physischer Prototypen<br />
beschleunigen.<br />
„Unser Ziel mit EP-Scan ist es, den PCB-<br />
Design-Verifizierungsprozess nach ‚links‘<br />
zu verlagern, indem wir die frühzeitige<br />
Simulation nutzen, um Fehler zu erkennen<br />
und zu korrigieren. Das gibt Hardware-Entwicklern<br />
die Gewissheit, voranzukommen<br />
und beim ersten Durchlauf erfolgreich zu<br />
sein“, sagt Tim Wang-Lee, Ph.D., Product<br />
Marketing Manager bei Keysight. „Ich bin<br />
stolz darauf, dass EP-Scan den Ingenieuren<br />
hilft, mehr Zeit mit Analysen zu verbringen,<br />
um Erkenntnisse zu gewinnen, die Ergebnisse<br />
zur Nachverfolgung des Fortschritts<br />
zu dokumentieren und Routinetests zu automatisieren.<br />
EP-Scan unterstützt Hardware-<br />
Ingenieure, indem es ihre Produktivität<br />
maximiert.“<br />
EP-Scan benötigt als Eingaben nur die<br />
Layout-Geometrie und die Informationen<br />
über den Substrataufbau des PCB-Designs.<br />
Nachdem die Ingenieure die gewünschten<br />
zu untersuchenden Netze spezifiziert haben,<br />
meldet EP-Scan Simulationsergebnisse,<br />
einschließlich der charakteristischen Impedanz<br />
und Verzögerung von Leiterbahnen,<br />
Rückflussdämpfung, Einfügedämpfung und<br />
Impedanz-Zeitbereichsreflektometrie (TDR).<br />
Durch die Analyse gängiger Fertigungsformate<br />
wie z.B. ODB++ zeigt EP-Scan den<br />
Ingenieuren die Leistung ihres Designs so,<br />
wie sie bei der Fertigung aussehen würde.<br />
EP-Scan ermöglicht es Hardware-Ingenieuren,<br />
Designs schnell zu validieren und<br />
Layout-Probleme vor der endgültigen Verifizierung<br />
zu identifizieren, was die Zeit bis<br />
zur Markteinführung verkürzt und zu mehr<br />
erfolgreichen PCB-Designs beitragen kann.<br />
Keysight Technologies<br />
Deutschland GmbH<br />
www.keysight.com<br />
// Mobilfunk- & EMV-<br />
Messtechnik<br />
// Schirmboxsysteme<br />
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von HF-Signalen<br />
// Mechanik, Präzisionsfrästeile<br />
& Gehäuse<br />
// HF-Komponenten<br />
// Distribution von IMS<br />
Connector Systems<br />
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// HF geschirmte Gehäuse<br />
// Abschirmboxen<br />
// Relaisschaltfelder<br />
// Gefilterte Schnittstellen<br />
// HF-Komponenten und Kabel<br />
// Matrixsysteme<br />
// Air Interface Emulation<br />
i e<br />
K o m m e n S<br />
u n d t r e f f e n S<br />
mts-systemtechnik.de<br />
i e<br />
28. - 30. März 23<br />
Stuttgart<br />
C2.311<br />
u n d t r e f f e n S i e u n s h i e r<br />
i e<br />
u n s h i e r<br />
/ / K o m m e n S<br />
hf-praxis 3/<strong>2023</strong> 57
Messtechnik<br />
Schnelle und zuverlässige Lichtdetektion<br />
HAMAMATSU PHOTONICS hat ein Avalanche-Photodioden-Array (APD) mit der Bezeichnung<br />
„Gain Stabilized Si APD S16430-01CR“ für den industriellen LiDAR-Einsatz entwickelt.<br />
besteht aus mehreren Kanälen<br />
auf demselben Chip, von denen<br />
jeder in der Lage ist, optische<br />
Signale zu multiplizieren, wenn<br />
eine Spannung angelegt wird.<br />
Ihr Multiplikationsfaktor oder<br />
ihre Verstärkung muss jedoch<br />
an Temperaturänderungen angepasst<br />
werden. Um die Anpassung<br />
automatisch vornehmen zu<br />
können, hat Hamamatsu einen<br />
Temperatursensor integriert. So<br />
sind benutzerfreundliche und<br />
kostengünstige APD-Module<br />
mit eingebautem Mikrocontroller,<br />
Temperatursensor und TIA<br />
zur Einstellung des Multiplikationsfaktors<br />
entstanden. Diese<br />
werden bei Hamamatsu entwickelt,<br />
hergestellt und vermarktet.<br />
Optimiertes Design<br />
Gain-stabilized Si APD S16430-01CR<br />
Hamamatsu Photonics<br />
Deutschland GmbH<br />
www.hamamatsu.de<br />
LiDAR wird als die Schlüsseltechnologie<br />
der Zukunft<br />
gehandelt. Sie ist die Grundlage<br />
für vollautomatisierte<br />
Prozesse, beispielsweise automatisierte<br />
Logistik, automatisierte<br />
Produktionsprozesse<br />
oder autonomes Fahren.<br />
Hamamatsu bietet hierfür<br />
seine neuen Avalanche-Photodioden-Arrays<br />
an. Bei diesen<br />
Produkten handelt es sich um<br />
ein 16-Kanal-APD-Array für<br />
die Erkennung verschiedener<br />
Lichtpegel (serieller Ausgang)<br />
für den industriellen LiDAR-<br />
Einsatz. Der S13645-01CR<br />
ist ein kompaktes optisches<br />
Gerät, das ein 16-Element-Si-<br />
APD-Array und einen Vorverstärker<br />
integriert. Er verfügt<br />
über eine eingebaute DC-<br />
Rückkopplungsschaltung zur<br />
Reduzierung von Hintergrundlichteinflüssen.<br />
Außerdem bietet<br />
er hervorragende Rausch- und<br />
Frequenzeigenschaften. Beim<br />
S13645-01CR kann der Ausgang<br />
von einem beliebigen, in<br />
der Auswahl logik spezifizierten<br />
Kanal bezogen werden.<br />
APD-Array<br />
Im Vergleich zu gewöhnlichen<br />
Fotodioden haben APDs eine<br />
eingebaute Verstärkung und<br />
können schwaches Licht besser<br />
erkennen. Deshalb eignen<br />
sie sich besonders gut, um die<br />
Entfernung von weit entfernten<br />
Objekten zu messen. Mit diesen<br />
Eigenschaften gehören sie zu den<br />
wichtigsten optischen Sensoren<br />
für LiDAR. Ein APD-Array<br />
Hamamatsu hat eine einzigartige<br />
Opto-Halbleiter-Fertigungstechnologie<br />
entwickelt,<br />
mit der es möglich ist, einen<br />
Self-Bias-Generator (SBG) auf<br />
einem Halbleitersubstrat herzustellen.<br />
Das SBG wurde in<br />
dem gleichen Gehäuse mit dem<br />
APD-Array untergebracht. Der<br />
SBG, welcher an eine Konstantstromquelle<br />
angeschlossen ist,<br />
ermöglicht eine Stabilisierung<br />
des Multiplikationsfaktors. Das<br />
vereinfacht das Systemdesign<br />
und verringert die Kosten, da<br />
ein externer Mikrocontroller<br />
und Temperatursensor überflüssig<br />
werden. Ein weiterer Vorteil<br />
ist, dass der Transimpedanzverstärker<br />
(TIA) in der Signalverarbeitungsschaltung<br />
ebenfalls im<br />
selben Gehäuse untergebracht<br />
ist. Das TIA ist ein Signalverarbeitungsschaltkreis,<br />
der maßgeblich<br />
für die Verstärkung des<br />
Signals benutzt wird und hierdurch<br />
die Leistung des APD-<br />
Arrays maximiert.<br />
Die Verwendung dieses APD-<br />
Arrays als optischer Sensor<br />
für LiDAR kann die Kosten<br />
für LiDAR-Module, erheblich<br />
senken. Darüber hinaus wurde<br />
das TIA-Design so modifiziert,<br />
58 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
Messtechnik<br />
Glossar:<br />
APD, Avalanche-Fotodiode:<br />
Hierbei handelt es sich um<br />
Fotodioden mit einer internen<br />
Verstärkung. Die Verstärkung<br />
wird durch das<br />
Anlegen einer Sperrspannung<br />
erzeugt. Die APDs<br />
zeichnen sich durch ein<br />
hohes Signal/Rausch-Verhältnis,<br />
ein schnelles Zeitverhalten,<br />
hohe Empfindlichkeit<br />
und einen niedrigen<br />
Dunkelstrom aus.<br />
Crosstalk (Übersprechen):<br />
Phänomen, bei dem, wenn<br />
Licht nur in einen Kanal<br />
eines optischen Sensorarrays<br />
eindringt, ein unerwünschtes<br />
Signal von anderen<br />
benachbarten Kanälen<br />
ausgegeben wird<br />
LiDAR, Light Detection and<br />
Ranging (Lichterkennung<br />
und Entfernungsmessung):<br />
LiDAR ist eine Fernerkundungstechnologie,<br />
bei der<br />
die Entfernung eines entfernten<br />
Objekts gemessen<br />
wird, indem ein Laserstrahl<br />
auf das Zielobjekt gestrahlt<br />
und das reflektierte Licht<br />
mit einem optischen Sensor<br />
erfasst wird.<br />
SBG:<br />
Schaltung zur Stabilisierung<br />
des Multiplikationsfaktors<br />
des optischen Signals<br />
Si-APD, Silizium-APD,<br />
Si-APD-Array:<br />
Das Silizium-APD-Array ist<br />
ein Sensor, der aus mehreren<br />
Silizium-APDs besteht,<br />
die in einem gemeinsamen<br />
Gehäuse angeordnet sind.<br />
TIA, Transimpedanzverstärkter:<br />
stromgesteuerte Spannungsquelle,<br />
als Verstärker, der<br />
einen Eingangsstrom in eine<br />
proportionale Ausgangsspannung<br />
umwandelt, wird<br />
auch als Strom/Spannungs-<br />
Wandler bezeichnet<br />
Typische Anwendung dieses APD-Arrays<br />
dass die Reaktionsgeschwindigkeit<br />
im Vergleich zu konventionellen<br />
APD-Arrays mit<br />
eingebautem TIA um das Dreifache<br />
erhöht wird. Gleichzeitig<br />
werden Schwankungen im Ausgangssignal<br />
unterdrückt und der<br />
Crosstalk der zu falschen Erkennungen<br />
führen kann, minimiert.<br />
In den kommenden Jahren<br />
werden wir den Verkauf dieses<br />
APD-Arrays ausweiten und neue<br />
Anwendungen entwickeln.<br />
Die wichtigsten Merkmale im<br />
Überblick<br />
• Alles in einem Gerät<br />
• weniger Bauelemente: benötigt<br />
keinen Mikro controller<br />
und keinen Temperatursensor<br />
• Stabilisierung des<br />
Multiplikationsfaktors<br />
• Leistungsoptimierung durch<br />
integrierten TIA<br />
• minimiert Crosstalk<br />
• dreimal schnellere<br />
Reaktions zeit: optische Pulsbreite<br />
von 1 ns<br />
• höhere Messgenauigkeit<br />
Minimierung von Crosstalk<br />
Dieses APD-Array wurde bereits<br />
auf der CEATEC 2022 vorgestellt,<br />
Asiens größter internationaler<br />
Messe für Informationstechnologie<br />
und Elektronik, die<br />
vier Tage lang in Japan stattfand.<br />
Muster dieses APD-Arrays sind<br />
bereits verfügbar. Hersteller von<br />
LiDAR-Modulen können diese<br />
KONFEKTIONIERTE<br />
KOAXIALKABEL<br />
WiMo liefert konfektionierte<br />
Koaxialkabel – Made in Germany!<br />
Wettbewerbsfähige<br />
Preise<br />
“Mit WiMo haben Sie einen starken<br />
Partner an der Seite, der es Ihnen einfach<br />
macht, gemeinsam Geschäfte zu machen!”<br />
Volkmar Junge<br />
Geschäftsführender Gesellschafter<br />
Kurzfristige<br />
flexible Lösungen<br />
WiMo Antennen und Elektronik GmbH<br />
Am Gäxwald 14, 76863 Herxheim<br />
info@wimo.com | www.wimo.com<br />
bei Hamamatsu anfordern. Die<br />
Massenproduktion soll im April<br />
<strong>2023</strong> beginnen. ◄<br />
MADE IN<br />
GERMANY<br />
In Klein- und<br />
Großmengen<br />
hf-praxis 3/<strong>2023</strong> 59
Messtechnik<br />
Dreikanal-Netzgerät liefert bis zu 222 W<br />
Ein großer Vorteil der linearen DC-Stromversorgung<br />
DP2031 ist ein sehr reines<br />
Ausgangssignal, das jegliche Störung der<br />
Last minimiert. In der Bandbreite von 20<br />
Hz bis 20 MHz beträgt der DP2000-Welligkeits-<br />
und Rauschindex weniger als 350<br />
µV effektiv oder 2 mV Spitze-Spitze. Das<br />
DP2000 hat außerdem eine Einschwingzeit<br />
von weniger als 50 µs, sodass es mit wechselnden<br />
Lasten gut zurechtkommt.<br />
Im Kleinstrom-Messbereich führt das<br />
DP2031 µA-Messungen mit einer Genauigkeit<br />
von 28 µA und einer Auflösung von<br />
1 µA durch. Auch Stromänderungen von<br />
Mikroampere zu Ampere bewältigt das<br />
DP2031 mühelos.<br />
Die Geräte der DP2000-Serie von Rigol<br />
sind programmbierbare lineare DC-Versorgungen.<br />
Das neue Modell DP2031 ist<br />
neben den grundlegenden Funktionen wie<br />
geringe Restwelligkeit, geringes Rauschen,<br />
schnelle Einschwingzeit und hohe Abtastrate<br />
mit drei vollständig isolierten Kanälen<br />
ausgestattet. Das Modell DP2031 bietet<br />
die Ausgangsbereiche 32 V/3 A, 32 V/3 A<br />
und 6 V/5 A (optional 10 A) sowie hochauflösende<br />
Messungen bis 1 µA. Die Gesamtleistung<br />
beträgt maximal 222 W. Spannung,<br />
Strom und Leistung lassen sich nicht nur<br />
numerisch, sondern auch als Signalkurve<br />
darstellen. Die Stromversorgung DP2031<br />
verfügt über einen großen Touchscreen, die<br />
Möglichkeit einer internen Seriell-/Parallelschaltung<br />
von Kanal 1 und 2, Schutzfunktionen<br />
(OVP, OCP, OTP) sowie die gängigen<br />
Schnittstellen LAN/Ethernet, USB, Digital-<br />
I/O, RS232, optional GPIB. Das Labornetzgerät<br />
ist damit optimal für eine Vielzahl von<br />
Desktop- und Test-Anforderungen gerüstet.<br />
Mit dem DP2031 der DP2000-Serie legt<br />
Rigol ein hochpräzises und programmierbares<br />
Linearnetzgerät vor, das mit drei vollständig<br />
isolierten Kanälen ausgestattet ist.<br />
Die Netzgeräte der Serie DP2000 vereinen<br />
neue Hochgeschwindigkeits- und Hochpräzisionstechnologien<br />
und sind flexible<br />
Prüf- und Analysegeräte für Gleichstromanwendungen.<br />
Die Standard-Arbiträrsignalfunktion des<br />
DP2031 wurde um das Tausendfache verbessert,<br />
die Verweildauer des Signals beträgt<br />
nur 1 ms. Damit lassen sich sehr schnell<br />
Batteriekonfigurationstests für IoT- und<br />
tragbare Elektronik emulieren.<br />
Die DP2000-Serie lässt sich über Standard-<br />
SCPI-Befehle und dank einer Programmsteuerungszeit<br />
von weniger als 10 ms einfach<br />
und schnell steuern. Auf der Rückseite<br />
der Netzteile befinden sich drei Ausgänge<br />
sowie Sense-Schnittstellen, um sicherzustellen,<br />
dass die Last die gleiche genaue Spannung<br />
erhält. Die Geräte sind außerdem mit<br />
den gängigen Schnittstellen LAN/Ethernet,<br />
USB, Digital-I/O, RS232, optional GPIB<br />
ausgestattet.<br />
Meilhaus Electronic GmbH<br />
www.meilhaus.com<br />
Leistungsteiler für 16 Wege und Signale bis 6 GHz<br />
Der rack-montierbare 16-Wege-Leistungs-<br />
Splitter ZT-16HPS-63-W-S von Mini-<br />
Circuits bleibt auch bei hoher Eingangsleistung<br />
kühl. Er wurde für den Einsatz<br />
von 0,7 bis 6 GHz entwickelt und ist für<br />
eine maximale Eingangsleistung von 100<br />
W von 0,7 bis 3,6 GHz und 50 W von 3,6<br />
bis 6 GHz ausgelegt. Die typische Einfügungsdämpfung<br />
über das gesamte Band<br />
beträgt 14 dB.<br />
Mini-Circuits<br />
www.minicircuits.com<br />
Der 50-Ohm-Leistungsteiler eignet sich<br />
gut für Lebensdauer- und Zuverlässigkeitstests<br />
und verfügt über eine N-Eingangsbuchse<br />
und 16 SMA-Ausgangsbuchsen,<br />
wobei die Isolierung zwischen den Ausgängen<br />
23 dB beträgt. ◄<br />
60 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
Messtechnik<br />
Testsystem für zuverlässige Magnetfeldmessungen<br />
Das kompakte Testsystem MGA 1033 ist zur<br />
Messung und Prüfung von Magnetfeldern in<br />
einem Frequenzbereich von DC bis 250 kHz<br />
geeignet. Das Gerät beinhaltet drei Module<br />
und vereint einen Signalgenerator (ca. 1 Hz<br />
... 250 kHz), einen Leistungsverstärker (800<br />
W Ausgangsleistung, DC bis 1 MHz Bandbreite)<br />
und einen Spektrumanalysator (16<br />
Bit, 1 MS/s Abtastrate) in einem Gehäuse.<br />
Jedes dieser Module funktioniert im Single-Modus<br />
und kann über die mitgelieferte<br />
Anwendungs-Software PC-gesteuert werden.<br />
Die Bedienung der Software ist intuitiv<br />
und für die Integration von neuen oder<br />
modifizierten Normen vorbereitet. Durch<br />
den Hochleistungsverstärker können die in<br />
zahlreichen Militär- und Automotive-Normen<br />
geforderten hohen Feldstärken mühelos<br />
erreicht werden.<br />
Ein umfangreiches Zubehör erlaubt weitere<br />
Anwendungsmöglichkeiten des Testsystems.<br />
In Kombination mit z.B. einer triaxialen<br />
Helmholtzspule von Schlöder können<br />
Feldstärken von 1 kA/m im Frequenz bereich<br />
von DC bis 1 kHz erzeugt werden. Diese<br />
Prüfung erfolgt äußerst komfortabel, da die<br />
Felder durch den triaxialen Aufbau vollautomatisch<br />
in drei Raumachsen erzeugt werden,<br />
ohne dass der Prüfling gedreht werden muss.<br />
In Kombination mit dem Hall-Sensor können<br />
zusätzlich DC-Magnetfelder, die von<br />
Standardspulen bzw. Spulen mit hoher<br />
Feldstärke bis zu 4 kA/m erzeugt werden,<br />
gemessen werden. Und durch die Kombination<br />
der Geräte und das umfangreiche Zubehör,<br />
wie Spulen, Sensoren, Adapter, Koppeleinrichtungen<br />
ergeben sich für das Testsystem<br />
Einsatzmöglichkeiten, die über reine<br />
Magnetfeldmessungen weit hinausgehen.<br />
Schlöder GmbH<br />
www.schloeder-emv.de<br />
hf-praxis 3/<strong>2023</strong><br />
61
Messtechnik<br />
Upgrades für Phasenrausch- und VCO-Messplätze<br />
ermöglicht. Darüber hinaus<br />
unterstützt die aktualisierte Benutzeroberfläche<br />
Multitouch-<br />
Befehle wie zum Beispiel Zoomen.<br />
Bei sehr rauscharmen<br />
Oszillatoren, bei denen das Phasenrauschen<br />
bei größeren Offsets<br />
weitgehend ins thermische Rauschen<br />
übergeht, wird eine mögliche<br />
zu starke Rauschunterdrückung<br />
(cross-spectral collapse)<br />
nun verhindert.<br />
Rohde & Schwarz<br />
GmbH & Co. KG<br />
www.rohde-schwarz.com<br />
Rohde & Schwarz bietet ab<br />
sofort noch mehr Performance<br />
für die Phasenrauschanalyse<br />
und Messung spannungsgesteuerter<br />
Oszillatoren (VCOs).<br />
Sowohl der R&S FSWP Highend-Phasenrausch-<br />
und VCO-<br />
Messplatz mit integriertem<br />
Signal- und Spektrumanalysator<br />
als auch der spezialisierte R&S<br />
FSPN Phasenrausch- und VCO-<br />
Messplatz wurden aufgerüstet.<br />
Diese parallelen Upgrades von<br />
Hard- und Software verbessern<br />
die marktführende Performance<br />
weiter: Der Rauschpegel und die<br />
Messzeiten wurden reduziert<br />
und die Genauigkeit nochmals<br />
gesteigert. Beide Geräte verfügen<br />
über Funktionen zur Aufzeichnung<br />
von Messsequenzen<br />
(SCPI-Recorder), die in dieser<br />
Geräteklasse einzigartig sind.<br />
Die neue Hardware-Basis, die<br />
von beiden Geräten genutzt wird,<br />
umfasst überarbeitete DC-Quellen<br />
mit reduzierten Rauschpegeln,<br />
sodass die marktführende<br />
Empfindlichkeit weiter verbessert<br />
wird. Die Benutzer werden<br />
auch den neuen kapazitiven<br />
Bildschirm mit höherer Farbintensität<br />
und besserer Entspiegelung<br />
zu schätzen wissen, der in<br />
jedem Arbeitsumfeld eine noch<br />
hellere und klarere Darstellung<br />
Insbesondere im Produktionseinsatz<br />
trägt die höhere Geschwindigkeit<br />
der VCO-Messungen<br />
zur Senkung der Testkosten bei.<br />
Mit dem neuvorgestellten SCPI-<br />
Befehls-Recorder implementiert<br />
Rohde & Schwarz erstmals in<br />
einem Phasenrausch-Messgerät<br />
eine Funktion zur Aufzeichnung<br />
von manuell vom Benutzer eingestellten<br />
Messabläufen. Mit<br />
dem Befehls-Recorder können<br />
Ingenieure somit sehr einfach<br />
wiederholbare Messsequenzen<br />
erstellen, einschließlich der zum<br />
korrekten Betrieb notwendigen<br />
Synchronisation.<br />
Die aktualisierten R&S FSPN<br />
und R&S FSWP Phasenrauschund<br />
VCO-Messplätze sind ab<br />
sofort bei Rohde & Schwarz<br />
erhältlich. Weitere Informationen<br />
finden sich unter www.<br />
rohde-schwarz.com/_256174.<br />
html. ◄<br />
USB-SP4T-Schalter steuert Signale mit 0,1 bis 67 GHz<br />
Mini-Circuits<br />
www.minicircuits.com<br />
Das Modell USB-1SP4T-A673<br />
von Mini-Circuits ist ein einpoliger,<br />
vierpoliger (SP4T)<br />
Absorptionsschalter, der mit<br />
einer Schaltgeschwindigkeit<br />
von 2 ms alle Signale mit Frequenzen<br />
von 0,1 bis 67 GHz<br />
steuert. Die typische Einfügungsdämpfung<br />
beträgt 5,8 dB<br />
bis 40 GHz und 9,8 dB bis 67<br />
GHz. Die Isolierung zwischen<br />
den Anschlüssen beträgt typischerweise<br />
35 dB bis 60 GHz<br />
und 30 dB bis 67 GHz. Der<br />
Schalter mit USB-Anschluss,<br />
1,85-mm-Buchsen und integriertem<br />
Mikrocontroller misst<br />
nur 4,874 × 0,984 Zoll (123,8<br />
× 25 mm) und kann eine Eingangsleistung<br />
von bis zu 22<br />
dBm verarbeiten. ◄<br />
62 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
Messtechnik<br />
Tragbarer Spektrum-Analyzer<br />
für universelle HF-Tests<br />
Der Analyzer verfügt über ein<br />
robustes 10-Zoll-Display mit<br />
IK08-Zertifizierung und einer<br />
Auflösung von 1280 x 800<br />
Pixeln, das die Messergebnisse<br />
in großen und klaren Formaten<br />
anzeigt. Allgemeine Funktionen<br />
sind jederzeit zugänglich.<br />
Die Seitenmenüs lassen sich<br />
einklappen, um die grafischen<br />
Ergebnisse größer darzustellen.<br />
Der MS2070A misst 290<br />
x 212 x 96 mm und wiegt 3,8<br />
kg. Seine kompakte Größe und<br />
sein geringes Gewicht erleichtern<br />
den Transport zu entfernten<br />
Standorten.<br />
Anritsu Company stellte den<br />
tragbaren Spektrum-Analyzer<br />
Field Master MS2070A vor,<br />
der die Leistungsfähigkeit und<br />
praxiserprobte, robuste Plattform<br />
der Field-Master-Reihe<br />
von Anritsu zu einem günstigen<br />
Preis bietet. Der MS2070A ist<br />
mit allen erforderlichen Funktionen<br />
bis 3 GHz ausgestattet<br />
und führt genaue, zuverlässige<br />
HF-Messungen in allgemeinen<br />
Feld-, Labor- und Fertigungsumgebungen<br />
durch.<br />
Anritsu Corporation<br />
www.anritsu.com<br />
Highlights<br />
Mit einem Dynamikbereich von<br />
>105 dB bei 2,4 GHz, einem<br />
typischen DANL mit optional<br />
integriertem Vorverstärker von<br />
-167 dBm, gepaart mit einem<br />
TOI (Third Order Intercept) von<br />
11 dBm und einer Pegelgenauigkeit<br />
von ±0,5 dB kann der Handheld-Analyzer<br />
eine Vielzahl von<br />
Signalen analysieren.<br />
Der MS2070A ist für die Standard-Sweep-Spektrumanalyse<br />
bis 3 GHz ausgelegt. Er bietet<br />
Sweep-Geschwindigkeiten von<br />
bis zu 32 GHz/s in gängigen<br />
störungsarmen Konfigurationen.<br />
Eine Reihe „intelligenter“ Messungen,<br />
einschließlich belegter<br />
Bandbreite (OBW), Kanal leistung<br />
und Nachbarkanal leistung (ACP),<br />
gehören zum Standard des Field<br />
Master MS2070A.<br />
Umfangreiche<br />
Standardfunktionen<br />
Der Field Master MS2070A bietet<br />
viele Funktionen, die normalerweise<br />
in höher preisigen<br />
Geräten zu finden sind. Eine<br />
Nullspanne zeigt TDD- und<br />
gepulste Signale mit einer<br />
schmalen Auflösungsbandbreite<br />
(RBW) von 10 Hz bis 5 MHz für<br />
genaue Messungen der Leistung<br />
über der Zeit an. Spektrogramme<br />
sind ebenfalls Standard für die<br />
genaue Erkennung intermittierender<br />
Störer.<br />
Bis zu sechs Messkurven mit<br />
verschiedenen Detektoren lassen<br />
sich gleichzeitig einstellen.<br />
Für jede Kurve kann auch eine<br />
Mittelwertbildung vorgenommen<br />
werden. Es stehen bis zu<br />
zwölf Marker zur Verfügung,<br />
um Signale von Interesse hervorzuheben<br />
und ihre zeitlichen<br />
Veränderungen im Verhältnis<br />
zu sich selbst und zu anderen<br />
Signalen überwachen zu können.<br />
Bei neuen Störsignalen<br />
oder Signalverlusten werden<br />
automatisch Warnmeldungen<br />
generiert. Für die langfristige<br />
Spektrumsüberwachung verfügt<br />
der MS2070A standardmäßig<br />
über obere/untere, Hüllkurvenund<br />
Alarmgrenzen.<br />
Entwickelt<br />
für raue Umgebungen<br />
Der Field Master MS2070A ist<br />
ein robustes, batteriebetriebenes<br />
Gerät, das in der mitgelieferten<br />
Tragetasche die Schutzart IP52<br />
erfüllt. Ein 5-W-HF-Eingangsschutz<br />
schützt das Gerät vor versehentlicher<br />
Überlastung.<br />
Ethernet- und USB-C-Schnittstellen<br />
gehören zur Standardausstattung.<br />
Optional ist eine<br />
WiFi-802.11b/g/a/n-Schnittstelle<br />
erhältlich, um eine Verbindung<br />
zu WLAN-Routern für<br />
das Herunter laden digitaler Karten<br />
und automatische Software-<br />
Updates herzustellen.<br />
Einsatz im Feld und Labor<br />
Der Field Master MS2070A<br />
eignet sich für eine Vielzahl<br />
von Anwendungen im Feld.<br />
Er kann grundlegende Sendertests<br />
als auch eine Störungssuche<br />
durchführen. Betreiber<br />
von Mobilfunknetzen können<br />
den MS2070A auch mit einem<br />
PIM-Stick für das PIM-Hunting<br />
konfigurieren. In Laborund<br />
Fertigungsumgebungen, in<br />
denen Tragbarkeit und Platzbedarf<br />
eine Rolle spielen, kann<br />
der MS2070A für Standard-HF-<br />
Messungen eingesetzt werden. ◄<br />
CelsiStrip ®<br />
Thermoetikette registriert<br />
Maximalwerte durch<br />
Dauerschwärzung<br />
Diverse Bereiche von<br />
+40 bis +260°C<br />
GRATIS Musterset von celsi@spirig.com<br />
Kostenloser Versand DE/AT ab Bestellwert<br />
EUR 200 (verzollt, exkl. MwSt)<br />
www.spirig.com<br />
hf-praxis 3/<strong>2023</strong> 63
Messtechnik<br />
Aaronia-Produkte ab sofort bei Meilhaus<br />
Electronic erhältlich<br />
245 MHz RTBW (Real-Time Bandwidth)<br />
im Sortiment. Mit einer Sweep-Geschwindigkeit<br />
von über 1 THz/s setzen die Geräte<br />
der Serie SPECTRAN-V6-X neue Maßstäbe<br />
in der USB-Kompaktklasse. Sie sind<br />
Hochleistungs-Echtzeit-Spektrumanalysatoren.<br />
Um eine noch höhere Echtzeitbandbreite<br />
zu erreichen, lassen sich beliebig<br />
viele Geräte kaskadieren. Durch den Einsatz<br />
von vier SPECTRAN-V6-X-Geräten<br />
wird bereits eine Echtzeitbandbreite von 1<br />
GHz erreicht. Das stapelbare Aluminiumgehäuse<br />
erleichtert den parallelen Einsatz<br />
mehrerer Einheiten.<br />
Ab sofort bei Meilhaus Electronic erhältlich<br />
sind Produkte des deutschen Herstellers<br />
Aaronia. Die Aaronia AG ist auf<br />
Mess-, Ortungs- und Überwachungstechnik<br />
spezialisiert und entwickelt, fertigt, testet<br />
und produziert ihre Produkte ausnahmslos<br />
in Deutschland.<br />
Meilhaus Electronic GmbH<br />
www.meilhaus.com<br />
Der Fokus liegt auf Spektrumanalysatoren<br />
auf Basis patentierter Echtzeit/Sweep-<br />
Spektrum-Analyse-Prozesse. Dazu kommen<br />
Messgeräte und Technologien aus dem<br />
Bereich der Nieder- und Hochfrequenz-<br />
Messtechnik wie Mess- und Peil-Antennen<br />
und Abschirmung von nieder- und hochfrequenten<br />
Feldern jeglicher Art.<br />
Mit dem SPECTRAN-V6-X hat Meilhaus<br />
Electronic nun einen für bis 6 bzw. 8 GHz<br />
geeigneten USB-3.0-Spektrumanalysator<br />
mit dualem USB-True-I/Q-Streaming bis<br />
Im Lieferumfang der SPECTRAN-V6-X-<br />
Serie ist die von Aaronia entwickelte Software<br />
RTSA-Suite PRO enthalten. Sie ist<br />
exakt auf die Hardware zugeschnitten und<br />
unterstützt auch die Nutzung mehrerer<br />
SPECTRAN-V6-X-Geräte. Die Aaronia<br />
RTSA-Suite-PRO funktioniert nach einem<br />
„modularen“ Blockprinzip. Sie besteht aus<br />
dem Hauptprogramm und einer Vielzahl<br />
verschiedener „Blöcke“. Kostenlos in der<br />
Basisversion verfügbar sind diverse 2Dund<br />
3D-Ansichten, IQ-Verarbeitung, Trigger,<br />
AM/FM-Decoder, File-Reader, File-<br />
Writer, Remote-HTTP, Scripts etc. Optional<br />
können jederzeit weitere Blöcke dazu<br />
erworben werden. ◄<br />
OTA-HF-Testgehäusemit >100 dB Isolation<br />
Die geschirmten HF-Testgehäuse der<br />
dbSAFE-ARMOR-Serie von DVTEST<br />
sind kostengünstige Lösungen für OTA-<br />
Tests im mmWave-Spektrum (300 MHz<br />
bis 90 GHz).<br />
Eigenschaften:<br />
• für 5G, LTE-AP, 5G IoT, 5G FR1/FR2<br />
Testumgebungen<br />
• fortschrittliche Doppelwandtechnologie<br />
• vollständig reflexionsfreie<br />
Testumgebung<br />
• kompakte HF-Testgehäuse<br />
in diversen Gehäusegrößen<br />
• direkte Fernfeld- oder Nahfeldmessungen<br />
• Rack-Optionen, um Instrumente<br />
direkt zu integrieren<br />
• individuelle Anschlussfelder, Filter<br />
und Schnittstellen<br />
• anpassbares kundenspezifisches<br />
Gehäuse-Design<br />
• präzise Azimut-über-Elevation-<br />
Positionierer<br />
DVTEST bietet hochwertige Schirmboxen,<br />
Positionierer, Softwarelösungen<br />
und thermische Testsysteme in individuellen<br />
Ausstattungen, Größen, Frequenzbereichen,<br />
Schirmungen und spezifischen<br />
Anwendungen exklusiv über die EMCO<br />
Elektronik an.<br />
EMCO Elektronik GmbH<br />
www.emco-elektronik.de<br />
64 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
KNOW-HOW VERBINDET<br />
LTCC-Thru-Link für 23 GHz<br />
Bauelemente und Baugruppen<br />
LTCC-Hochpassfilter<br />
reicht bis 47 GHz<br />
EMV, WÄRME<br />
ABLEITUNG UND<br />
ABSORPTION<br />
SETZEN SIE AUF<br />
QUALITÄT<br />
Das Modell TPCW-233+ von Mini-Circuits<br />
ist ein Thru-Link aus Niedertemperatur-Keramik<br />
(LTCC) und reduziert<br />
die Einfügedämpfung auf 0,9 dB oder<br />
weniger von DC bis 23 GHz. Es dient<br />
als kompakter Platzhalter für LTCC-Filter<br />
auf Leiterplatten und bewältigt bis zu<br />
9 W Eingangsleistung; dies bei einem<br />
Miniaturgehäuse von 0603. Die 50-Ohm-<br />
Leitung hat eine typische Gruppenverzögerung<br />
von 50 ps über einen weiten Temperaturbereich<br />
von -55 bis +125 °C mit<br />
Wrap-around-Anschlüssen für hervorragende<br />
Lötbarkeit.<br />
Koaxiales Bandpassfilter<br />
isoliert Signale mit 22 bis 23 GHz<br />
Das Hochpassfilter HFCV-2002+ von<br />
Mini-Circuits wurde aus Niedertemperatur-Keramik<br />
(LTCC) gefertigt und verfügt<br />
über eine Bandbreite von 47 GHz mit<br />
einem Sperrbereich von DC bis 15 GHz<br />
und einem Durchlassbereich, der kurz<br />
dahinter beginnt.<br />
Die Einfügungsdämpfung im Sperrbereich<br />
beträgt 17,8 dB oder mehr bis 15<br />
GHz, während die Durchlassdämpfung<br />
1 dB von 19,6 bis 26,5 GHz, 1,6 dB von<br />
26,6 bis 38 GHz und 2,2 dB von 38 bis<br />
47 GHz beträgt. Das 50-Ohm-Filter für<br />
die Oberflächenmontage eignet sich für<br />
Millimeterwellen-Funkgeräte und Testsysteme<br />
und kann bis zu 1 W Eingangsleistung<br />
verarbeiten.<br />
30-dB-Dämpfungsglied<br />
arbeitet bis 8 GHz<br />
Elastomer- und Schaumstoffabsorber<br />
Europäische Produktion<br />
Kurzfristige Verfügbarkeit<br />
Kundenspezifisches Design<br />
oder Plattenware<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 />
Die koaxialen Bandpassfilter der Serie<br />
ZVBP von Mini-Circuits decken Durchlassbereiche<br />
bis 36 GHz, Sperrbereiche<br />
bis 57 GHz und Bandbreiten von nur 0,5%<br />
ab. Das Modell ZVBP-K22R5G+ hat beispielsweise<br />
eine typische Einfügungsdämpfung<br />
von 1 dB für einen Durchlassbereich<br />
von 22 bis 23 GHz.<br />
Die untere Sperrband-Unterdrückung<br />
beträgt typischerweise 25 dB von DC<br />
bis 21,4 GHz und die obere Sperrband-<br />
Unterdrückung beträgt 23 dB oder mehr<br />
von 23,6 bis 40 GHz. Das Filter ist für<br />
eine maximale Eingangsleistung von 5<br />
W geeignet und mit 2,92-mm-Buchsen<br />
ausgestattet.<br />
hf-praxis 3/<strong>2023</strong><br />
Das koaxiale Präzisions-Dämpfungsglied<br />
BW-30N250W+ von Mini-Circuits bietet<br />
eine 30-dB-Dämpfung von DC bis 8 GHz<br />
mit einer typischen Dämpfungsebenheit<br />
von ±0,4 dB. Es kann bis zu 250 W Eingangsleistung<br />
verarbeiten und besitzt dazu<br />
einen Typ-N-Eingangsstecker und eine<br />
Typ-N-Ausgangsbuchse.<br />
Das typische SWR ist mit 1,18 oder besser<br />
von DC bis 6 GHz niedrig und sinkt auf<br />
typisch 1,1 im Bereich von 6 bis 8 GHz.<br />
Diese Baugruppe ist somit nahezu ideal für<br />
Testanwendungen geeignet. Der Betriebstemperaturbereich<br />
von -55 bis +125 °C<br />
unterstützt eine vielfältige Einsetzbarkeit.<br />
Mini-Circuits<br />
www.minicircuits.com<br />
65<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 und Baugruppen<br />
Siliziumkondensatoren<br />
mit bahnbrechenden Verbesserungen<br />
Empower Semiconductor<br />
www.empowersemi.com<br />
Empower Semiconductor (Vertrieb<br />
durch SE Spezial-Electronic<br />
GmbH) hat seine E-CAP-Familie<br />
von Siliziumkondensatoren mit<br />
neuen Technologien erweitert,<br />
die weitere Durchbrüche bei<br />
Dichte und Leistung bieten. Die<br />
neuesten E-CAP-Technologien<br />
von Empower Semiconductor<br />
stellen die branchenweit leistungsstärkste,<br />
kleinste und am<br />
besten konfigurierbare Kondensatortechnologie-Plattform<br />
dar.<br />
Hintergrund: Der exponentielle<br />
Anstieg der Datenmenge,<br />
treibt den Energieverbrauch<br />
von Rechenzentren und Kommunikationsnetzwerken<br />
bis<br />
2030 auf 17% des weltweiten<br />
Strombedarfs, was die Umweltverschmutzung,<br />
den Kohlendioxidausstoß<br />
und die Kosten dramatisch<br />
erhöht. Empower Semiconductor<br />
wurde mit dem Ziel<br />
gegründet, „den Energie-Fußabdruck<br />
der digitalen Wirtschaft zu<br />
minimieren“, indem neuartige,<br />
vollintegrierte Power-Management-Lösungen<br />
entwickelt werden,<br />
die sowohl die Leistung<br />
steigern als auch den Stromverbrauch<br />
von energiehungrigen,<br />
datenintensiven Anwendungen<br />
reduzieren.<br />
Herkömmliche Stromversorgungslösungen<br />
erfordern Dutzende<br />
von diskreten Komponenten<br />
mit großem Platzbedarf und<br />
komplexen Designs und liefern<br />
Strom ineffizient mit schlechten<br />
Reaktionszeiten und Ungenauigkeiten.<br />
Die patentierte IVR-Technologie<br />
von Empower Semiconductor<br />
integriert Dutzende von<br />
Komponenten in einen einzigen<br />
IC, was die Effizienz erhöht, den<br />
Platzbedarf um das Zehnfache<br />
verringert und die Stromversorgung<br />
mit beispielloser Einfachheit,<br />
Geschwindigkeit und<br />
Genauigkeit und ohne diskrete<br />
Komponenten ermöglicht.<br />
Der Kondensator, der zur Energiespeicherung,<br />
Filterung, Glättung<br />
und Abstimmung verwendet<br />
wird, ist eines der grundlegendsten<br />
elektronischen Bauteile.<br />
Die Entwicklung von Kondensatoren<br />
hat jedoch nicht mit<br />
dem dramatischen Tempo der<br />
Veränderungen in der Welt der<br />
Halbleiter Schritt gehalten, und<br />
selbst führende Technologien<br />
wie MLCCs stoßen allmählich<br />
an ihre Grenzen. Dies gilt insbesondere<br />
für datenintensive,<br />
energiehungrige Anwendungen<br />
der nächsten Generation, wenn<br />
es um Kriterien wie Größe, Leistung,<br />
Effizienz, Stabilität, Flexibilität<br />
und Zuverlässigkeit geht.<br />
Durch die Integration mehrerer<br />
diskreter Kapazitäten in ein einziges<br />
Solid-State-Bauelement ist<br />
E-CAP die weltweit dünnste,<br />
kompakteste und flexibelste<br />
Kondensatorlösung. Die Technologie<br />
vereint eine Kondensatordichte,<br />
die mehr als fünfmal so<br />
hoch ist wie die von führenden<br />
keramischen Vielschichtkondensatoren<br />
(MLCCs), mit verbesserten<br />
äquivalenten Serieninduktivitäts-<br />
und äquivalenten Serienwiderstandseigenschaften,<br />
die<br />
Parasitika drastisch reduzieren.<br />
Die neuesten E-CAP-Lösungen<br />
wurden unter Verwendung der<br />
fortschrittlichsten Trench-Kondensatortechnologie<br />
entwickelt<br />
und bieten Dichten von 1,1 µF/<br />
mm², was mehr als doppelt so<br />
hoch ist wie die Dichte alternativer<br />
Siliziumkondensator-Technologien.<br />
Zusätzlich zur Dichte<br />
können Dicken von unter 50 µm<br />
in der Gesamthöhe erreicht werden.<br />
Aufeinander abgestimmte<br />
Kapazitätswerte von 75 pF bis<br />
5 µF (@ 2 V) können in einen<br />
einzigen Chip integriert werden,<br />
um kundenspezifische integrierte<br />
Kondensatoranordnungen<br />
zu schaffen, während sich die<br />
Formfaktoren an die Platz- und<br />
Höhenbeschränkungen einer<br />
bestimmten Anwendung anpassen<br />
lassen. Packaging-Optionen<br />
auf der Basis von Bumps, Pads<br />
und Pillars ermöglichen es den<br />
Entwicklern, die beste Lösung<br />
auf der Grundlage spezifischer<br />
Systembeschränkungen zu<br />
wählen.<br />
„E-CAP bietet eine herausragende<br />
HF-Entkopplungslösung<br />
mit einer viel kleineren Grundfläche<br />
und Bauteilanzahl als<br />
herkömmliche MLCC-basierte<br />
66 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
Bauelemente und Baugruppen<br />
Lösungen. Diese Technologie<br />
bietet neue Optionen für<br />
anspruchsvolle Anwendungen<br />
in den Bereichen IoT, Wearables,<br />
Mobile und Prozessoren,<br />
bei denen Größe, Leistung und<br />
Flexibilität entscheidend sind.<br />
Die neuesten Verbesserungen<br />
bei Dichte und Leistung machen<br />
E-CAP ideal für datenintensive<br />
Systeme der nächsten Generation,<br />
die Hochfrequenzbetrieb<br />
und maximale Effizienz bei<br />
kleinstmöglichen Formfaktoren<br />
erfordern.“<br />
Mit E-CAP können Entwickler<br />
HF-Entkopplungskondensatoren<br />
auf einem einzigen Chip zusammenfassen<br />
und so die Anzahl<br />
der Komponenten, die BoM-<br />
Kosten und die potenziellen<br />
Fehlerpunkte drastisch reduzieren.<br />
Obwohl die E-CAPs eine<br />
geringere Nennkapazität haben,<br />
führen ihr exzellenter Frequenzgang<br />
und ihre ESL im Vergleich<br />
zu MLCCs zu einer geringeren<br />
Impedanz bei hohen Frequenzen.<br />
Und im Gegensatz zu MLCCs,<br />
bei denen mehrere Bauelemente<br />
benötigt werden, um den Abbau<br />
von Spannung, Temperatur und<br />
Alterung zu berücksichtigen,<br />
ist bei E-CAP kein AC- oder<br />
DC-Bias-De-Rating erforderlich.<br />
Damit entfällt die Notwendigkeit,<br />
die Kapazitätsanforderungen<br />
zu hoch zu spezifizieren,<br />
um dem De-Rating Rechnung zu<br />
tragen. ◄<br />
NEW 3 GHz & Beyond Products!<br />
• Enables DOCSIS 4.0 & full duplex requirements<br />
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Broadband / CATV<br />
Systems.<br />
2.5 GHz BW, 2/3&4<br />
way power splitters<br />
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50 & 75 Ω<br />
applications.<br />
50 Ω & 75 Ω<br />
supporting a wide<br />
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ratios of 1:1, 1:2,<br />
1:4, 1:8, 1:16.<br />
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0.060~5mm single<br />
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hf-praxis 3/<strong>2023</strong> 67
DC TO 86 GHz<br />
Filter<br />
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Selection and Solutions<br />
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Cavity<br />
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Ceramic Resonator<br />
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LTCC<br />
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of mmWave LTCC filters<br />
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stopband rejection up to<br />
100 dB<br />
Microstrip<br />
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with 4 to 40% fractional<br />
bandwidth<br />
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MMIC Reflectionless<br />
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and internally terminates<br />
stopband signals<br />
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amplifiers, mixers, multipliers,<br />
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filter technologies<br />
Rectangular<br />
Waveguide<br />
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WR-28 interfaces<br />
• Passbands up to 87 GHz<br />
• High stopband rejection,<br />
40 dB<br />
Suspended<br />
Substrate<br />
• Ultra-wide passbands<br />
up to 26 GHz<br />
• Wide stopbands<br />
up to 40 GHz<br />
• High Q<br />
Thin Film on Alumina<br />
• Passbands from<br />
DC to 40 GHz<br />
• High rejection with<br />
wide passband<br />
• Miniature SMT package
Verstärker<br />
HF-Leistungsverstärker für 80...1000 MHz<br />
EXODUS Advanced Communications<br />
ist ein multinationaler<br />
HF-Kommunikationsausrüster,<br />
der sowohl kommerzielle als auch<br />
staatliche Stellen und deren verbundene<br />
Unternehmen weltweit<br />
bedient. EXODUS präsentierte<br />
nun den HF-Leistungsverstärker<br />
AMP2071A-LC; Dank der hauseigenen<br />
Quite-Cool-Technologie<br />
wird der AMP2071A-LC zum<br />
wahren Kraftpaket bei kleinstem<br />
Formfaktor.<br />
Die Kenndaten überzeugen:<br />
>750 W CW @ 80...1000 MHz<br />
bei 58 dB Verstärkung mit hervorragender<br />
Welligkeit. Ferner<br />
wird das System intern überwacht<br />
und bietet dem Anwender<br />
direkten Zugriff auf Vorwärts- &<br />
Rückwärts leitung, SWR sowie<br />
Spannungs-, Strom- und Temperaturdaten<br />
des Systems über das<br />
große LC-Display oder modernste<br />
PC-Schnittstellen für optimale<br />
Zuverlässigkeit und Robustheit.<br />
Das „Kraftpaket“ wird serienmäßig<br />
in einem 19-Zoll-Einschub<br />
mit 5 HE und einem Gesamtgewicht<br />
von
Verstärker<br />
Die größte Auswahl an<br />
HF-Verstärkern<br />
ab Lager lieferbar von<br />
Modularer Verstärker für das 27-MHz-ISM-Band<br />
Mini-Circuits<br />
www.minicircuits.com<br />
Der Halbleiterverstärker RFE-<br />
24M30M1K7X+ von Mini-<br />
Circuits liefert 1,7 kW Ausgangsleistung<br />
bei 27,12 MHz.<br />
Mit einer Verstärkung von 25<br />
dB bei einer Kompression von<br />
3 dB und einem Wirkungsgrad<br />
von 80% eignet er sich<br />
nahezu ideal für Anwendungen<br />
im ISM-Band (Industrial-<br />
Scientific-Medical) und bringt<br />
10-W-Eingangs signale (40<br />
dBm) auf 1,7 kW am Ausgang.<br />
Der wassergekühlte Verstärker<br />
verfügt über einen SMA-<br />
Eingangsanschluss und einen<br />
Typ-N-Ausgangsanschluss. Er<br />
misst 176 × 96 × 85 mm und<br />
verfügt über eine eingebaute<br />
Temperatur- und Stromüberwachung<br />
sowie eine Notabschaltung.<br />
◄<br />
Frequenzen DC bis 87 GHz<br />
Verstärkung von 10 bis 60 dB<br />
P1dB von 2 mW bis 100 Watt<br />
Rauschzahl ab 0,8 dB<br />
Breitbandverstärker<br />
Gain Blocks<br />
Ultra breitbandige<br />
Verstärker<br />
Leistungsverstärker<br />
Frequenzumsetzende Solid-State-<br />
Power-Amplifiers<br />
Die Genesis-Serie von<br />
Advantech Wireless Technologies<br />
bietet Solid-State-Power-<br />
Amplifiers (SSPAs)/Block-<br />
Up-Converters (SSPBs), die<br />
Eingangssignale mit einer Frequenz<br />
von 950 bis 1700 MHz<br />
auf eine Ausgangsfrequenz von<br />
13,75 bis 14,5 GHz umsetzen.<br />
Sie liefern eine Ausgangsleistung<br />
von bis zu 250 W mit<br />
einer einstellbaren Verstärkung<br />
von mehr als 75 dB (0,1-dB-<br />
Schritte).<br />
Advantech Wireless<br />
Technologies<br />
www.advantech.com<br />
Diese SSPAs/SSPBs haben ein<br />
Phasenrauschen von -107 dBc/<br />
Hz @ 1 MHz Offset, Störpegel<br />
von -65 dBc und Oberwellen<br />
von -50 dBc. Sie sind soft-failfähig<br />
und verfügen über eine<br />
interne/externe Referenz mit<br />
Auto-Sense. Sie sind redundant<br />
und ohne externen Controller<br />
einsatzbereit und verfügen<br />
über einen vollausgestatteten<br />
integrierten Webserver.<br />
Diese SSPAs/SSPBs unterstützen<br />
die Über wachung<br />
der vorwärts gerichteten und<br />
reflektierten Leistung und<br />
verfügen über eine echte<br />
RMS-Leistungserkennung.<br />
Die SSPAs/SSPBs der Serie<br />
Genesis können über eine<br />
sichere SNMPv3-Schnittstelle<br />
gesteuert werden. Sie verfügen<br />
über einen kalibrierten<br />
RF-Probenausgang und eine<br />
vor Ort austauschbare Lüfterbaugruppe.<br />
Diese SSPA/SSPBs sind in<br />
wetterfesten Gehäusen mit<br />
den Abmessungen 467 x<br />
254 x 206 mm erhältlich und<br />
verfügen über einen N-Typ-<br />
Eingangsanschluss und eine<br />
WR75-Hohlleiter-Ausgangsschnittstelle.<br />
Sie benötigen<br />
eine Wechselstromversorgung<br />
und verbrauchen weniger als<br />
1,5 kW. ◄<br />
High Power Verstärker<br />
Rauscharme Verstärker<br />
Laborverstärker<br />
Begrenzerverstärker<br />
High Rel Verstärker<br />
USB gesteuerte<br />
Verstärker<br />
Aktive HF-Produkte von Pasternack<br />
LNAs und Leistungsverstärker<br />
variable PIN-Diodenabschwächer<br />
USB-kontrollierte Abschwächer<br />
Frequenzteiler, -Vervielfacher<br />
PIN-Dioden-Limiter<br />
HF-Leistungs-Detektoren<br />
koaxiale Mikrowellenmischer<br />
kalibrierte Rauschquellen<br />
koaxiale 1- bis 12-fach Schalter<br />
abstimmbare SMD-Oszillatoren<br />
USB-kontrollierte Synthesizer<br />
MRC GIGACOMP GmbH & Co. KG<br />
info@mrc-gigacomp.de<br />
www.mrc-gigacomp.de<br />
Tel. +49 89 4161599-40, Fax -45<br />
hf-praxis 3/<strong>2023</strong> 71
One Box Solution for FR1 Base Station,<br />
Small Cell & RF Component Test<br />
channel mode divides the R&S<br />
PVT360A in up to eight separate<br />
virtual instruments, each with<br />
independent output signals and<br />
input measurements. The generator<br />
and analyzer are shared<br />
across the virtual instru-ments,<br />
with optimized resource scheduling<br />
for all calculations and<br />
processing.<br />
Rohde & Schwarz<br />
GmbH & Co. KG<br />
www.rohde-schwarz.com<br />
For high-speed, high-throughput<br />
testing of all forms of 5G FR1<br />
base stations and small cells<br />
as well as for RF components<br />
characterization or production,<br />
Rohde & Schwarz introduces<br />
the new R&S PVT360A performance<br />
vector tester. Within a<br />
minimal footprint, the compact<br />
single box instrument provides<br />
maximum performance with its<br />
signal generation and analysis<br />
capabilities. Demanding requirements<br />
of the test environment<br />
such as minimum Error Vector<br />
Magnitude (EVM) in test signals<br />
and high test throughput are all<br />
fulfilled. The optional second<br />
generator and analyzer support<br />
multiport component tests, true<br />
MIMO testing or simply double<br />
the test capacity.<br />
Rohde & Schwarz introduces<br />
the new R&S PVT360A performance<br />
vector tester, a VSG/<br />
VSA single box tester optimized<br />
for FR1 base station, small cell<br />
and RF component testing in<br />
production and characterization<br />
environments. It meets the<br />
increasingly demanding requirements<br />
for 5G NR FR1 base<br />
station and small cell tests,<br />
resulting from additions to the<br />
original 3GPP Release 15 specification<br />
in Releases 16 and<br />
17. The instrument’s frequency<br />
range from 400 MHz to 8 GHz<br />
covers not just all 5G FR1 requirements,<br />
but also the extension<br />
to unlicensed frequency bands<br />
in the USA to 7.125 GHz. The<br />
500 MHz maximum signal bandwidth<br />
far exceeds the 5G FR1<br />
maximum of 100 MHz, supporting<br />
out of band and adjacent<br />
channel leakage ratio (ACLR)<br />
measurements.<br />
For maximum test throughput,<br />
two independent signal generators<br />
and analyzers enable fast<br />
parallel measurements; the twin<br />
channels each support eight<br />
parallel full-duplex test ports.<br />
For each channel, the output<br />
test signal can be broadcast to<br />
all eight ports. For input, ports<br />
are fast-switched in less than<br />
10 microseconds for sequential<br />
analysis of either parallel or multiport<br />
devices. Transmitter and<br />
receiver tests can be carried out<br />
in parallel; the R&S PVT360A<br />
optimizes test sequences to minimize<br />
any idle time between result<br />
processing. With the second<br />
channel installed, users can run<br />
True MIMO 2x2 tests with the<br />
signal paths tested in parallel, not<br />
sequentially. The optional smart<br />
For most production test requirements,<br />
standard compliant waveforms<br />
for 5G NR release 15, 16<br />
and 17 (plus WLAN standards up<br />
to 8 GHz) support all typical base<br />
station transmitter and receiver<br />
tests such as EVM, output power<br />
or frequency error. In particular<br />
for component characterization<br />
applications, with developers<br />
searching for the highest possible<br />
performance, the low EVM<br />
of the R&S PVT360A signal<br />
generator provides high precision<br />
test signals for minimal<br />
measurement uncertainty. If<br />
additional signals are required,<br />
customized waveforms may be<br />
created using WinIQSIM2, the<br />
PC-based waveform creation<br />
program. For additional analysis<br />
the R&S®VSE Vector Signal<br />
Explorer PC-based signal analyzer<br />
software is utilized.<br />
To cover the full range of requirements<br />
in the extremely pricesensitive<br />
market for production<br />
test with a single instrument,<br />
the R&S PVT360A option concept<br />
supports setups from a single<br />
generator and analyzer with<br />
eight test ports for frequencies<br />
from 400 MHz to 6 GHz and a<br />
bandwidth of 250 MHz, up to<br />
the complete twin channel configuration<br />
each with the full frequency<br />
and bandwidth ranges<br />
of 8 GHz and 500 MHz. All<br />
updates are by keycode, and can<br />
be installed instantly. ◄<br />
72 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
RF & Wireless<br />
Radiation Tolerant TCXO<br />
Euroquartz, Ltd.<br />
www.euroquartz.co.uk<br />
Frequency control specialist,<br />
Euroquartz has introduced a<br />
new range of radiation tolerant<br />
temperature-compensated crystal<br />
oscillators (TCXO) from<br />
Greenray Industries Inc. that<br />
offer excellent performance<br />
in high shock and vibration<br />
environments.<br />
Housed in a rugged, radiation<br />
tolerant, stainless steel<br />
and nickel-plated package,<br />
the new T1276 TCXOs offer<br />
frequencies between 2.5 and<br />
120 MHz over a temperature<br />
range from -55 to +125 °C.<br />
Ultra-low acceleration sensitivity<br />
is less than 0.07 ppb/g<br />
making these oscillators ideal<br />
for use in a wide range of applications<br />
including high orbit<br />
transponders, low orbit nano/<br />
micro satellites, RF telemetry<br />
systems, multiband terminals<br />
and upconverters.<br />
The 24-pin DIP package<br />
measures 20.3 x 12.7 x 8.9 mm<br />
and offers protection from total<br />
ionising doses up to 200krad<br />
(Si). Additional specifications<br />
include SEL and SET free to<br />
100 MeV cm²/mg, choice of<br />
3.3 and 5 V DC power supply<br />
requirement and CMOS or<br />
sinewave output. Frequency<br />
stability ranges from ±0.3 ppm<br />
over 0 to 50 °C to ±7 ppm over<br />
the full operating temperature<br />
range. Ageing is ±1 ppm in<br />
first year and ±3 ppm over 10<br />
years. Typical phase noise performance<br />
ranges from -90 dBc/<br />
Hz at 10 Hz frequency offset<br />
to -160 dBc/Hz at 1 MHz frequency<br />
offset.<br />
The new T1276 TCXO range<br />
complements the existing<br />
T1254 product line and can be<br />
supplied with MIL-PRF-55310<br />
Level B or S screening. ◄<br />
Next-Generation RF Solutions<br />
for Mission Critical Systems<br />
The Industry’s Most Reliable, High-Performance GaN & GaAs Solutions<br />
Description<br />
5-Bit DSA with VVA<br />
Frequency<br />
Range<br />
(GHz)<br />
DC-20<br />
Psat<br />
(dBm)<br />
22 (input<br />
power)<br />
Gain<br />
(dB)<br />
Supply<br />
Voltage<br />
(V)<br />
Part<br />
Number<br />
N/A -5 QPC1008<br />
GaN on SiC Transistor 1.2-1.4 59 18 65 QPD1028/L<br />
Power Amplifier 1-6 42.7 24 22 QPA0106<br />
Spatium® SSPA 2-20 53.4 10.4 18 QPB0220N<br />
T/R Module 8.5-10.5 32.5 20.5 1.8, 20 QPF5002<br />
T/R Module 8.5-10.5 27.5 23.5 6, 3 QPM5811<br />
Qorvo ® offers customers the most advanced combination of power and performance with its industry<br />
leading GaN power amplifiers and its new portfolio of high-performance GaAs MMICs that cover the<br />
entire RF signal chain. Qorvo’s RF solutions set the standard for reliability, efficiency and design flexibility,<br />
and is a trusted and preferred supplier to the DoD and leading defense contractors around the globe. As<br />
the industry’s only MRL 10 GaN supplier, customers can depend on Qorvo solutions to support mission<br />
critical applications that operate in the harshest environments on land, sea, air and space. At Qorvo we<br />
deliver RF and mmWave products to connect, protect and power the world around us.<br />
To hf-praxis learn more, 3/<strong>2023</strong> visit qorvo.com or connect with our distribution partner RFMW at rfmw.com/qorvo.<br />
73<br />
© 02-<strong>2023</strong> Qorvo US, Inc. | QORVO and SPATIUM are trademarks of Qorvo US, Inc.
RF & Wireless<br />
New Power Dividers<br />
RF-Lambda Europe GmbH has announced a few series of new power dividers.<br />
Coaxial 20 W 2-Way 18...55 GHz:<br />
RFLT2W1854G<br />
Coaxial 20 W 8-Way 18...40 GHz:<br />
RFLT8W1840G<br />
Coaxial 400 W 2-Way Power<br />
Divider 2.75...3.75 GHz<br />
This 2-Way power divider covers a frequency<br />
range from 16 to 55 GHz with a<br />
forward power of 20 W, insertion loss of<br />
0.5 dB and a typical isolation of 17 dB.<br />
Hermetic Seal including 100% leak testing<br />
available as per MIL-STD-883.<br />
Coaxial 1 W 8-Way DC...70 GHz:<br />
RFLT8WDC70G<br />
This 8-Way power divider covers a frequency<br />
range from DC to 70 GHz with a<br />
forward power of 1 W insertion loss of 23<br />
dB and a typical isolation of 11 dB. Hermetic<br />
Seal including 100% leak testing<br />
available as per MIL-STD-883.<br />
This 8-Way power divider covers a frequency<br />
range from 18 to 40 GHz with a<br />
forward power of 20 W, insertion loss of<br />
2.5 dB and a typical isolation of 18 dB.<br />
Hermetic Seal including 100% leak testing<br />
available as per MIL-STD-883.<br />
Hermetically Sealed 30 W Coaxial<br />
2-Way 4...18 GHz<br />
RFLT2W4G18G-HB – this 2-Way power<br />
divider covers a frequency range of 4 to<br />
18 GHz with a forward power of 30 W,<br />
insertion loss of 0.6 dB and a typical isolation<br />
of 21 dB.<br />
The RFLT2W275G375G is a 2-Way power<br />
divider, and covers a frequency range from<br />
2.75 to 3.75 GHz with a forward power<br />
of 400 W, insertion loss of 20.3 dB and a<br />
typical isolation of 20 dB. Hermetic Seal<br />
including 100% leak testing available as<br />
per MIL-STD-883.<br />
Applications<br />
Typical applications for all products above<br />
include Wireless Infrastructure, Military<br />
and Aerospace Applications, Test Instrumentation,<br />
Radar Systems, 5G Wireless<br />
Communications, Microwave Radio Systems,<br />
TR Modules, Research and Development,<br />
and Cellular Base Stations. Furthermore<br />
Military and Aerospace Applications,<br />
and Test Instrumentation.<br />
RF-Lambda Europe GmbH<br />
www.rflambda.eu<br />
DC Passing 75 Ohm Power<br />
Dividers<br />
Developed for a provider of<br />
high-speed satellite broadband<br />
services, these units pass the<br />
DC signal through one port only<br />
(DC passing port is marked on<br />
the unit) while the DC signal is<br />
blocked on all other ports. Model<br />
series 179-179-XXX are 75 Ohm<br />
Wilkinson power dividers featuring<br />
20 dB minimum isolation.<br />
Available in 2, 4 and 8-way con-<br />
figurations these units are ideal<br />
for antenna, mobile internet, test,<br />
and WiFi applications.<br />
The operating frequency range is<br />
900...2150 MHz, average power<br />
rating is 10 W, operating temperature<br />
range is -55 to +85 °C and<br />
the RF connectors are F female.<br />
Amplitude balance is ±0.3 dB<br />
maximum and SWR is 1.4 maximum<br />
for the 2- and 4-way configurations.<br />
Amplitude balance<br />
is ±0.5 dB maximum and SWR<br />
is 1.5 maximum for the 8-way<br />
configuration. Solutions featuring<br />
75 Ohm BNC and N RF<br />
connectors are also available.<br />
Model 179-179-002 is pictured.<br />
BroadWave Technologies, Inc.<br />
www.broadwavetechnologies.com<br />
3500...4500 MHz VCO<br />
Crystek‘s CVCO55CW-<br />
3500-4500 VCO (Voltage Controlled<br />
Oscillator) operates from<br />
3500 to 4500 MHz with a control<br />
voltage range of 0.5 to 14<br />
V. This VCO features typical<br />
phase noise of -85 dBc/Hz @<br />
10 kHz offset and -105 dBc/Hz<br />
@ 100 kHz offset, with excellent<br />
linearity. Output power is<br />
typically 3 dBm. Engineered<br />
and manufactured in the USA,<br />
the model CVCO55CW- 3500-<br />
4500 is packaged in the industry-standard<br />
0.5 x 0.5 in. SMD<br />
package. Input voltage is 5<br />
V, with a typical current consumption<br />
of 30 mA. Pulling<br />
and Pushing are minimized to<br />
20 MHz pk-pk and 5 MHz/V,<br />
respectively. Second harmonic<br />
suppression is 15 dBc typical.<br />
The CVCO55CW-3500-4500 is<br />
ideal for use in applications such<br />
as digital radio equipment, fixed<br />
wireless access, satellite communications<br />
systems, and base<br />
stations. Family datasheets are<br />
available for download at www.<br />
crystek.com.<br />
Crystek Corporation<br />
www.crystek.com<br />
74 hf-praxis 3/<strong>2023</strong>
RF & Wireless<br />
RFMW Introduces New Products<br />
Single-pole Double-throw<br />
Reflective RF Switch<br />
tions such as CO 2 lasers, plasma<br />
generators, particle accelerators,<br />
broadcast transmitters, UHF<br />
radars, and many more. Ampleon<br />
has also released a 65 V driver<br />
at 35 W with the same ruggedness<br />
to support the ART2K0FE.<br />
a broadband logarithmic voltage<br />
detector is provided for application<br />
feedback.<br />
High-reliability, Low-loss,<br />
SP2T RF Switch<br />
Resistors and<br />
Terminations for SMT<br />
High Linearity<br />
RF Driver Amplifier<br />
The F2977 is a 50 ohms single-pole<br />
double-throw (SP2T)<br />
reflective RF switch featuring<br />
high linearity and wide bandwidth.<br />
This device is optimized<br />
from 30 MHz to 6 GHz to support<br />
a multitude of wireless RF<br />
applications. The F2977 uses a<br />
single positive supply voltage<br />
of either 3.3 or 5 V and is compatible<br />
with either 1.8 V or 3.3<br />
V control logic.<br />
Advanced Rugged<br />
Transistor for Frequencies<br />
Up to 400 MHz<br />
The F1471 is a high linearity<br />
RF Driver Amplifier designed<br />
to operate within the 400 MHz<br />
to 4,2 GHz frequency band. Utilizing<br />
a single 5 V power supply<br />
and only 130 mA of I CQ , the<br />
F1471 provides 17 dB of gain<br />
and 28.5 dBm OP1dB.<br />
FEM for WiFi 6 & 6E<br />
Systems<br />
The F2934 is a high reliability,<br />
low insertion loss, 50 ohms SP2T<br />
absorptive RF switch designed<br />
for a multitude of wireless and<br />
other RF applications. The device<br />
covers a broad frequency range<br />
from 50 to 6000 MHz. In addition<br />
to providing low insertion<br />
loss, the F2934 delivers high<br />
linearity and high isolation performance<br />
while providing a 50<br />
ohms termination to the unused<br />
RF input port.<br />
Doherty Amplifier Module<br />
for Massive MIMO<br />
The HC-Series Outriggers<br />
Resistors and Terminations are<br />
designed for surface mount<br />
(SMT) applications, manufactured<br />
using robust thick film<br />
process technology, are lead<br />
free and RoHS compliant. The<br />
products are screened based on<br />
MIL-PRF-55342 to ensure long<br />
term reliability. Flight units come<br />
with 100% group A screening<br />
with optional Group B and C<br />
qualification.<br />
Solid State,<br />
Spatial Combining<br />
Amplifier<br />
RFMW’s RF Power Business<br />
Development Manager, Tim<br />
Daniels, recommends Ampleon’s<br />
ART2K0FE Advanced Rugged<br />
Transistor (ART) for industrial,<br />
scientific, and medical applications<br />
between HF and 400<br />
MHz. It is an unmatched 65 V<br />
LDMOS transistor that has a<br />
high breakdown voltage, providing<br />
excellent SWR ruggedness<br />
of 65:1. High gain and efficiency<br />
at high frequencies are achieved<br />
with low output capacitance.<br />
The ART2K0FE is designed for<br />
broadband operation, and highpower<br />
applications up to 2 kW<br />
and offered in an industry-standard<br />
package, air-cavity ceramic<br />
SOT539AN for easy integration.<br />
Additionally, the ART2K0FE<br />
is already successfully implemented<br />
in various ISM applica-<br />
The Qorvo QPF4658 is an integrated<br />
front end module (FEM)<br />
designed for WiFi 6 & 6E<br />
(802.11ax) systems. The small<br />
form factor and integrated matching<br />
minimizes layout area in<br />
the application. Performance is<br />
focused on optimizing the PA<br />
for a 5 V supply voltage that<br />
conserves power consumption<br />
while maintaining the highest<br />
linear output power and leading<br />
edge throughput. This is<br />
done across a wide bandwidth<br />
enabling operation in all channels<br />
from UNII5-8 (5.9 to 7.1<br />
GHz). Integrated die level filtering<br />
for 2nd and 3rd harmonics<br />
as well as 2.4 GHz rejection for<br />
DBDC operation are included. A<br />
coupler with RF output as well as<br />
The Qorvo QPA3908 is a fully<br />
integrated two-stage Doherty<br />
power amplifier module designed<br />
for massive MIMO<br />
applications with 8 W RMS at<br />
the device output covering frequency<br />
range from 3.7 to 3.98<br />
GHz. The module is 50 ohms<br />
input and output and requires<br />
minimal external components.<br />
The module is also compact<br />
and offers a much smaller footprint<br />
than traditional discrete<br />
component solutions. The<br />
QPA3908 incorporates a driver<br />
and Doherty final stage delivering<br />
high power added efficiency<br />
for the entire module at 8<br />
W average power.<br />
An excellent alternative to traveling<br />
wave tube amplifiers,<br />
Qorvo’s Spatium QPB1111 is<br />
a solid state, spatial combining<br />
amplifier with an operating range<br />
of 34...36 GHz while achieving<br />
a minimum of 54 dBm (250<br />
W) of instantaneous saturated<br />
power. With its maximum performance<br />
in gain, efficiency, signal<br />
flatness, and RF output power,<br />
this Spatium is the ideal building<br />
block for millimeter-wave<br />
sub-systems with wide-ranging<br />
applications.<br />
RFMW<br />
www.rfmw.com<br />
hf-praxis 3/<strong>2023</strong> 75
RF & Wireless<br />
Waveguide Mixers, Detectors and Couplers<br />
Pasternack, an Infinite Electronics brand, has<br />
introduced a selection of in-stock, waveguide<br />
mixers, detectors and couplers. They are<br />
made for a variety of applications, including<br />
5G, 6G, test and measurement, research and<br />
development, electronic warfare and more.<br />
Pasternack’s waveguide mixers, waveguide<br />
detectors and waveguide couplers ship from<br />
an ISO 9001:2015-certified facility and<br />
feature rugged designs constructed from<br />
the highest quality materials to stand up to<br />
years of use.<br />
The new couplers provide coupling values<br />
from 20 dB to 50 dB, waveguide sizes ranging<br />
from WR-28 to WR-229, and integrated<br />
connectorized designs with SMA,<br />
N-type and 2.92 mm female connectors.<br />
Pasternack’s new waveguide mixers provide<br />
low conversion loss ranges from 8 dB<br />
to 12 dB with 13 dBm LO drive. They also<br />
cover broadband frequencies from 26.5 to<br />
110 GHz and LO-RF at 28 dB typical. The<br />
waveguide detectors are engineered with<br />
high levels of video sensitivity that range<br />
from 750 to 1500 mV/mW with wide dynamic<br />
range from -55 to +10 dBm and maximum<br />
input power of 17 dBm.<br />
Line of Negative-Slope Equalizers<br />
Pasternack, has just introduced an innovative<br />
series of in-stock, negative-slope equalizers<br />
for broadband applications, including electronic<br />
warfare, electronic countermeasures,<br />
microwave radio and more. Pasternack’s new<br />
negative-slope equalizers feature impressive<br />
performance with high reliability, low<br />
SWR and excellent linearity. They provide<br />
low insertion loss ranging from 0.5 to 1.2<br />
dB and wide coverage over octave bandwidths<br />
from 1 to 26.5 GHz.<br />
76<br />
These negative-slope equalizers are engineered<br />
for resilience with rugged, militarygrade,<br />
compact coaxial package designs<br />
and operating temperatures ranging from 0<br />
to +90 °C. A maximum input power handling<br />
of 150 mW allows users to securely<br />
transmit greater amounts of power without<br />
worrying about overloading and damaging<br />
antenna ports.<br />
New Waveguide Horn Antennas<br />
Pasternack has also introduced an innovative<br />
series of in-stock, waveguide horn<br />
antennas that can be used in a wide variety<br />
of wireless applications. Pasternack’s new<br />
line of waveguide horn antennas provide<br />
wide frequency coverage from 1.7 to 40<br />
GHz and with a low SWR of less than 1.3.<br />
They demonstrate highly efficient radiofrequency<br />
power transmission.<br />
These waveguide horn antennas feature<br />
beam width options from 11 to 55.2 as<br />
well as high gain from 10 to 20 dBi for<br />
transmitting greater power to receivers.<br />
Additional options and features include a<br />
wide variety of flange designations along<br />
with resilient designs made from highgrade<br />
aluminum with corrosion-resistant<br />
power coating.<br />
“Our new series of waveguide horn antennas<br />
delivers high gain and precise directivity<br />
and can operate over a wide range of<br />
frequencies, making them ideal for a variety<br />
of applications involving communications,<br />
as reference antennas or for microwave<br />
links,” said Kevin Hietpas, Antenna<br />
Product Manager.<br />
Pasternack<br />
Infinite Electronics<br />
www.infiniteelectronics.com
RF & Wireless<br />
GaN MMIC Power Amplifiers and Transistor<br />
for C-Band Radar Systems<br />
Richardson RFPD<br />
www.richardsonrfpd.com<br />
Richardson RFPD, Inc., an Arrow Electronics<br />
company, announced the availability<br />
and full design support capabilities for three<br />
gallium nitride RF devices from Wolfspeed.<br />
The CMPA5259050S and CMPA5259080S<br />
are 50 W and 80 W, respectively, 5...5.9<br />
GHz GaN MMIC power amplifiers featuring<br />
a two-stage reactively matched amplifier<br />
design approach that enables high power<br />
and power added efficiency to be achieved in<br />
a 5 x 5 mm surface mount (QFN) package.<br />
Additional key features (CMPA5259050S/<br />
CMPA5259080S) of the power amplifiers<br />
include:<br />
• typical power added efficiency >48%/>50%<br />
• small signal gain 29 dB/27 dB<br />
• typical P SAT 110 W/65 W<br />
• operation up to 40 V/28 V<br />
• high breakdown voltage<br />
• high temperature operation<br />
These devices are ideally suited for civil and<br />
military pulsed radar amplifier applications,<br />
including phased array radar. For traditional<br />
radar systems, the CMPA5259050S<br />
and CMPA5259080S power amplifiers<br />
can also be used as a driver stage for the<br />
CGHV59350F.<br />
The CGHV59350F is 350 W, 5.2...5.9 GHz,<br />
50-ohm input/output matched, GaN on SiC<br />
HEMT designed with high efficiency, high<br />
gain, and wide bandwidth capabilities. It is<br />
supplied in a ceramic/metal flange package.<br />
Additional key features of the transistor<br />
include:<br />
• typical output power 470 W<br />
• power gain 10.7 dB<br />
• typical PAE 60%<br />
• pulsed amplitude droop > Learn more: rfmw.com/dielectric<br />
Contact us today to explore a range of catalog and<br />
custom design options: sales@rfmw.com<br />
hf-praxis 3/<strong>2023</strong> 77
RF & Wireless<br />
nRF7002 Companion IC<br />
and nRF7002 Development Kit<br />
hf-Praxis<br />
ISSN 1614-743X<br />
Fachzeitschrift<br />
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 />
Nordic Semiconductor<br />
announced availability of the<br />
nRF7002 companion IC and<br />
nRF7002 Development Kit,<br />
enabling developers to easily<br />
create innovative, low power<br />
WiFi 6 IoT applications. The<br />
nRF7002 complements Nordic’s<br />
cellular IoT and multiprotocol<br />
wireless solutions. By using the<br />
new IC, developers can leverage<br />
Wi-Fi 6’s higher throughput and<br />
ubiquitous domestic and industrial<br />
infrastructure when developing<br />
IoT applications. Design<br />
support through Nordic’s unified<br />
software development kit, nRF<br />
Connect SDK, and the nRF7002<br />
DK make it easier and quicker<br />
to launch new products.<br />
The IC is the first in Nordic’s WiFi<br />
product family and is a low power<br />
WiFi 6 companion IC providing<br />
seamless dual band (2.4 and 5<br />
GHz) connectivity. The nRF7002<br />
IC can be used together with<br />
Nordic’s award-winning nRF52<br />
and nRF53 Series multiprotocol<br />
Systems-on-Chip (SoCs) and the<br />
nRF9160 cellular IoT (LTE-M/<br />
NB-IoT) System-in-Package<br />
(SiP), but can equally be used<br />
in conjunction with non-Nordic<br />
host devices. The DK makes it<br />
easy for developers to get started<br />
on nRF7002-based IoT projects.<br />
Nordic Semiconductor<br />
www.nordicsemi.com<br />
WiFi 6 brings significant benefits<br />
to IoT applications including<br />
power efficiency gains for battery<br />
powered WiFi operation, and<br />
management of large IoT networks<br />
comprising hundreds of<br />
devices. The nRF7002 brings low<br />
power and secure WiFi to the IoT.<br />
The dualband IC complies with<br />
Station (STA), Soft Access Point<br />
(AP), and WiFi Direct operation,<br />
and meets the IEEE 802.11b, a,<br />
g, n (“WiFi 4”), ac (“5”), and ax<br />
(“6”) WiFi standards. The product<br />
also offers excellent coexistence<br />
with Bluetooth LE, Thread, and<br />
Zigbee. The nRF7002 supports<br />
Target Wake Time (TWT) a key<br />
WiFi 6 power saving feature.<br />
Interfacing with a host processor<br />
is done via Serial Peripheral<br />
Interface (SPI) or Quad SPI<br />
(QSPI). The IC offers a single<br />
spatial stream, 20 MHz channel<br />
bandwidth, 64 QAM (MCS7),<br />
OFDMA, up to 86 Mbps PHY<br />
throughput, and BSS coloring.<br />
In addition to its suitability for<br />
general IoT applications and<br />
Matter, the nRF7002 is the ideal<br />
choice for implementing low<br />
power SSID-based Wi-Fi locationing<br />
when used together with<br />
Nordic’s nRF9160 SiP and the<br />
company’s nRF Cloud Location<br />
Services. SSID-based WiFi locationing<br />
supplements GNSS- or<br />
cell-based locationing by providing<br />
accurate positioning indoors<br />
and in places with a high density<br />
of WiFi access points.<br />
The introduction of the nRF7002<br />
is accompanied by the launch of<br />
the nRF7002 DK, a development<br />
kit for the WiFi 6 companion IC.<br />
The DK includes an nRF7002 IC<br />
and features an nRF5340 multiprotocol<br />
SoC as a host processor<br />
for the nRF7002. The nRF5340<br />
embeds a 128 MHz Arm Cortex-<br />
M33 application processor and a<br />
64 MHz high efficiency network<br />
processor. The DK supports the<br />
development of low-power WiFi<br />
applications and enables WiFi 6<br />
features like OFDMA, Beamforming,<br />
and TWT. The DK includes:<br />
Arduino connectors; two<br />
programmable buttons; a WiFi<br />
dual-band antenna and a Bluetooth<br />
LE antenna, and current<br />
measurement pins.<br />
Together with the DK, developing<br />
nRF7002-based designs is<br />
made simpler by the support for<br />
the IC in the nRF Connect SDK,<br />
Nordic’s scalable and unified<br />
software development kit for<br />
building products based on the<br />
company’s wireless devices. With<br />
the nRF7002 IC, nRF7002 DK,<br />
and nRF Connect SDK, developers<br />
can quickly and easily add<br />
WiFi connectivity to their products,<br />
allowing them to connect<br />
to the Internet and communicate<br />
with other devices over a WiFi<br />
network. Example applications<br />
for the nRF7002 DK are included<br />
with nRF Connect SDK. ◄<br />
• Redaktion:<br />
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Bonifatius GmbH,<br />
Paderborn<br />
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Erwähnte Firmen- und Produktnamen sind zum Teil eingetragene Warenzeichen der jeweiligen Hersteller. Irrtum und Änderung vorbehalten. © <strong>2023</strong> Meilhaus Electronic.
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