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12-2017

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

HF- und

HF- und Mikrowellentechnik Schwerpunkt in diesem Heft: Aktive Bauelemente Passive Hochleistungs-Zweifachmischer erfüllen die Herausforderungen der 5G-MIMO-Empfänger Ständig steigende Datenraten haben die Kapazität der heutigen 4G-Kommunikationsnetze an ihre Grenzen gebracht. Die 5G-Netzwerke der nächsten Generation müssen ihre Kapazität um mehr als das Zehnfache steigern, um mit dem künftigen Bedarf Schritt zu halten. Obwohl der 5G-Standard noch nicht endgültig festgelegt ist, stimmen fast alle Marktteilnehmer darin überein, dass die Bandbreite auf mindestens 100 MHz (von derzeit 20 MHz Spektrum) steigen muss, einige fordern sogar bis zu 200 MHz. Wenn das geschieht, wird das Frequenzspektrum auf bis zu 3,6 GHz und noch höher ansteigen. Um diese Anforderung erfüllen zu können, bietet der passive, abwärts wandelnde Zweifach- Mischer LTC5593 von Linear Technology exzellente Linearität und einen hervorragenden Dynamikbereich bei 3,6 GHz. Er unterstützt dabei mehr als 200 MHz kontinuierliche Signalbandbreite, wie sie für einen besonders robusten MIMO- Empfänger benötigt werden. Die MIMO-Technik hat ihre Nützlichkeit, durch eine deutliche Erhöhung von Durchsatz und Empfang der Netto-Datenrate in Systemen wie Wi-Fi und 4G-Netzwerken, bei begrenzter Spektrum-Bandbreite, bereits bewiesen. Da 5G-Systeme auf höhere Frequenzen übergehen bietet der LTC5593 von 2,3 bis 4,5 GHz einen kontinuierlichen 50-Ohm-Abschluss und unterstützt damit Mehrbandempfänger mit den 2,6-GHz- und 3,6-GHz-Bändern. Für niederfrequentere Bänder sind weitere Mischer wie der LTC5590, LTC5591 und LTC5592 erhältlich. Die Mischer zeichnen sich durch hohe Wandlungsverstärkung, kleine Rauschzahl NF und große Linearität bei geringem DC-Leistungsbedarf aus. Die Hochleistungs-Zweifach- Mischer-Familie LTC5593 eignet sich ideal für MIMO- Empfänger in der drahtlosen Infrastruktur, wie z.B. in einem RRH (Remote Radio Head). Solche Systeme sind extrem kompakt und in wettergeschützten Gehäusen eingebaut, eigenständig und stellen durch den hohen Elektronik-Anteil besondere Anforderungen beezüglich geringer Größe und thermischen Management dar. Die Zweikanal-Lösung reduziert die Komponentenanzahl, vereinfacht das Routen der LO-Signale und verkleinert die Leiterplattenfläche. Zusätzlich enthält jeder LTC5593 integrierte HFund LO-Symmetrieschaltungen (Balun), doppelt abgeglichene Mischer, LO-Buffer-Verstärker und differenzielle ZF-Verstärker, was weiterhin Ausmaße, Komplexität und Kosten der Gesamtlösung reduziert. Höhere Bandbreiten können erzielt werden, indem man den Widerstand an den differenziellen Pins verkleinert. Besonders selektive OFW-Filter werden in vielen MIMO-Empfängern verwendet, um unerwünschte Störungen (spurs) und Rauschen am Mischerausgang zu blockieren. Die 8-dB-Mischverstärkung kompensiert die hohen Einfügeverluste dieser Filter und reduziert ihren Einfluss auf das Grundrauschen des Systems. Durch die hohe Leistung des Mischers ist der Empfänger in der Lage, Anforderungen an die Empfindlichkeit und Störfestigkeit zu erfüllen. E i n w e i t e r e s w i c h t i g e s Leistungsziel für Mehrkanal- Empfänger ist die Entkopplung zwischen den Kanälen. Die Kanal-Entkopplung ist der ZF-Pegel am nicht getriebenen Ausgang des Kanals im Verhältnis zum ZF-Pegel am getrieben Ausgang des Kanals. Dieser Parameter ist üblicherweise um 10 dB besser als die Antennen- Isolation spezifiziert, um eine Verringerung der Systemleistung zu verhindern. Basierend auf seinem präzisen IC-Design erzielt der LTC5593 44 dB Kanalisolation bei 3,6 GHz und 52 dB bei 2,6 GHz, was die meisten Anforderungen vieler Mehrkanalapplikationen zufrieden stellt. ■ Analog Devices, Power by Linear www.linear.com Den kompletten Artikel finden sie im Zeitschriftenarchiv unter www.beam-verlag.de/ zeitschriftenarchiv-2017/ in Heft 4/2017, S. 42 8 hf-praxis 12/2017

Marktübersicht Aktive Bauelemente ® Hochintegrierte Rx/Tx-Wandler ermöglichen zuverlässigereMobilfunk- Infrastrukturen von 800 MHz bis 4000 MHz in ein massebezogenes, unsymmetrisches ZF-Ausgangssignal mit einer Frequenz von 140 MHz umzuwandeln. Wie aus dem funktionellen Blockdiagramm (Bild 1) zu entnehmen ist, enthält der hochintegrierte Baustein u.a.: WWW.AARONIA.DE HIGH RANGE DRONE DETECTION SYSTEM • zwei Spannungsverstärker • drei Leistungsdetektoren 270 90 Die neuen Rx/Tx-Wandler HMC8100 (Rx) und HMC8200 (Tx) von Analog Devices bieten Mikrowellen- und Millimeterwellen- Mobilfunkbetreibern sowie den Herstellern von Telekommunikationsausrüstungen eine einzigartige Kombination aus einer breiten Palette von Funktionen, die eine entscheidende Verbesserungen der Zuverlässigkeit, der Kosten sowie eine Verkürzung der Time-to-market ermöglichen. Sie können dadurch mehrere diskrete Bauteile ersetzen und empfehlen sich als eine aus einer Hand beziehbare, leistungsfähige Lösung für Mikrowellen-Backhaul-Anwendungen. Da das Design durch den reduzierten Bauteileaufwand einfacher wird, können Hersteller jetzt schneller mit ihren Produkten auf den Markt kommen. Die deutliche Reduzierung der Leiterplattenfläche und der Leistungsaufnahme wirkt sich positiv auf die Zuverlässigkeit aus und senkt die System- und Betriebskosten. Die resultierenden Telekommunikations-Ausrüstungen sind außerdem im Feld verlässlicher, was den Mobilfunk- Betreibern die Möglichkeit gibt, ihren Endkunden qualitativ hochwertige Telefoniedienste anzubieten Von den Produktseiten von Analog Devices können Datenblätter heruntergeladen sowie Muster und Evaluation Boards bestellt werden: http://www. analog.com/HMC8100 bzw. http:www.analog.com/HMC8200. Der Chipsatz besteht aus dem Empfänger- und dem Senderchip. Der ZF-Empfängerchip HMC8100 Seine Aufgabe ist es, die von der Antenne kommenden HF-Eingangssignale im Bereich • einen programmierbaren AGC-Block (Automatic Gain Control) und • integrierte Bandpassfilter mit Bandbreiten von 14 MHz, 28 MHz, 56 MHz und 112 MHz. Der HMC8100 unterstützt alle gängigen Mikrowellen-Frequenzbänder von 6 bis 42 GHz. Der ZF-Senderchip HMC8200 Er wandelt industriestandardgemäße ZF- Eingangssignale von 300 MHz bis 400 MHz in ein massebezogenes HF-Ausgangssignal zwischen 800 und 4000 MHz um. Bei ZF- Eingangsleistungen von -31 dBm bis +4 dBm bietet der HMC8200 eine intern in 1-dB-Schritten bis 35 dB digital einstellbare Verstärkung, während ein analoger Spannungsverstärker für eine kontinuierliche Regelung der Sende-Ausgangsleistung zwischen -20 dBm und +5 dBm sorgt. Der ZF-Sender ist in einem kompakten 5 x 5 mm LFCSP-Gehäuse untergebracht und reduziert die Design-Komplexität traditioneller Mikrowellen-Funkgeräte. Er unterstützt komplexe Modulationsverfahren bis zu 1024 QAM. Auch beim HMC8200 sind drei Leistungsdetektoren in den Baustein integriert: • Der erste Detektor (LOG_IF) kann zur Überwachung der ZF-Eingangsleistung verwendet werden. • Der zweite Detektor (SLPD_OUT) ist ein „Square Law“-Leistungsdetektor, der die in den Mischer eingespeiste Leistung überwacht. • Der dritte Leistungsdetektor (LOG_RF) wird zur Kontrolle der Ausgangsleistung eingesetzt. Damit ist eine sehr feine Einstellung der Ausgangsleistung möglich. ■ Analog Devices www.analog.com RF Detection System with 24/7 recording and automatic signal-classification in real-time High Range, 5km and more Detects the UAV & Operator Passive & Fully Automatic Optional Countermeasures Telefon: +49 6556 93033 Mail: mail@aaronia.de Web: www.aaronia.de MADE IN GERMANY hf-praxis 12/2017 9 9

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