Herzlich Willkommen beim beam-Verlag in Marburg, dem Fachverlag für anspruchsvolle Elektronik-Literatur.


Wir freuen uns, Sie auf unserem ePaper-Kiosk begrüßen zu können.

Aufrufe
vor 5 Jahren

2-2019

  • Text
  • Komponenten
  • Technik
  • Radio
  • Filter
  • Oszillatoren
  • Quarze
  • Emv
  • Messtechnik
  • Bauelemente
  • Amplifier
  • Wireless
Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Bauelemente wickler und

Bauelemente wickler und Systemarchitekten die Flexibilität, die Komplexität ihrer Systems zu erhöhen, ohne dass dabei die HF-Eingangsstufen zum Engpass in der Entwicklung werden. In TDD-Systemen (Time Division Duplex) befindet sich eine Schaltfunktion an der Antennenschnittstelle. So lässt sich der Empfängereingang vor übertragener Signalleistung isolieren und schützen. Die Schaltfunktion kann in Systemen mit relativ niedriger Leistung (Bild 1) direkt an der Antennenschnittstelle oder – bei Anwendungen mit höherer Leistung – im Empfangspfad verwendet werden (Bild 2), um einen einwandfreien Abschluss am Duplexer sicherzustellen. Mit einem Shunt an den Ausgängen des Schalters lässt sich dabei die Isolation verbessern. PIN-Dioden als HF-Leistungsschalter waren aufgrund ihrer niedrigen Einfügungsdämpfung und der Fähigkeit, hohe Leistungen handhaben zu können, die bevorzugte Lösung. Allerdings benötigen PIN- Dioden hohe Vorspannungen sowie hohe Ströme und machen dadurch Probleme bei der Ent­ Bild 2: LNA-Schutzschalter Erfolg ermöglicht. Eine ähnliche Integration mit den Zielen, die Leistungsaufnahme zu senken, ein verbessertes Wärmemanagement zu ermöglichen, sowie die Baugrößen und damit auch die Kosten zu senken, ist im Bereich der Eingangsstufe (Frontend) dieser Systeme noch immer erforderlich, um mehr MIMO- Kanäle unterzubringen. pherieschaltungen entfallen und die Leistungsaufnahme wird auf ein vernachlässigbares Maß gesenkt. Mit ADIs neuen Hochleistungs-Switches in Siliziumtechnologie erhalten HF-Ent­ MIMO, TDD und PIN MIMO-Architekturen ermöglichen bei Funktionsblöcken, wie zum Beispiel Verstärkern und Switches, entspanntere HF- Leistungsanforderungen. Mit steigender Anzahl paralleler Transceiver-Kanäle erhöht sich jedoch die Komplexität der Peripherieschaltungen, und es entsteht ein entsprechend höherer Energieverbrauch. Die neuen Hochleistungsschalter von Analog Devices in Siliziumtechnologie sind so aufgebaut, dass sie HF-Frontend-Entwicklungen vereinfachen. Beim Einsatz der Siliziumschalter können Peri­ Bild 3: PIN-Dioden-Schalter 44 hf-praxis 2/2019

Bauelemente Bauteil Frequenz Einfügungsdämpfung Isolation P AVRG P PEAK Gehäuse ADRF5130 0,7 bis 3,5 GHz 0,6 (0,7) dB bei 2,7 (3,8) GHz 45 dB bei 3,8 GHz 20 W 44 W 4 × 4 mm ADRF5132 0,7 bis 5 GHz 0,6 (0,65, 0,9) dB 45 dB bei 3,8 3,2 W 20 (10) W 3 × 3 mm bei 2,7 (3,8, 5) GHz und 5 GHz bei 3,8 (5) GHz ADRF5160 0,7 bis 4 GHz 0,8 (0,9) dB bei 2,7 (3,8) GHz 48 dB bei 3,8 GHz 40 W 88 W 5 × 5 mm Tabelle 1: Die neue Hochleistungs-Siliziumschalter-Familie von Analog Devices wicklung von massiven MIMO- Systemen. Bild 3 zeigt eine typische Schaltung für einen PIN-Dioden-Schalter und die zugehörige Peripherie. Drei diskrete Dioden werden durch ihre Bias-T-Schaltungen vorgespannt und über eine Hochvolt-Schnittstellenschaltung gesteuert. ADRV9008 & ADRV9009 Die neuen Hochleistungs-Siliziumschalter von ADI eignen sich für massive MIMO-Entwicklungen besser. Sie arbeiten mit einer Versorgungsspannung von 5 V und einem Biasstrom von unter 1 mA. Außerdem kommen sie ohne externe Bauteile oder Schnittstellenschaltungen aus. Bild 4 zeigt die interne Schaltungsarchitektur. Ein FET- Schaltkreis arbeitet mit niedrigem Bias-Strom und geringen Versorgungsspannungen, was die Leistungsaufnahme auf vernachlässigbare Werte bringt und das Wärmemanagement auf Systemebene erleichtert. Neben der einfachen Handhabbarkeit erzielt diese Architektur eine bessere Isolation, da sich mehre Shunt Arme in den HF-Signalpfaden befinden. Das Aufmacherfoto erlaubt den direkten optischen Vergleich eines PIN-Dioden-Schalters mit einem von ADIs neuen Siliziumschalter auf einer einseitigen Leiterplatte. Zu sehen ist, dass der Siliziumschalter nur etwa ein Zehntel so viel Platz benötigt wie die PIN-Dioden-Lösung. Darüber hinaus kommt der Siliziumschalter mit weniger Leistung und ohne Hochleistungswiderstände aus. ADIs Hochleistungs-Siliziumschalter können HF-Spitzenleistungen von bis zu 80 W handhaben. Dies ist genug, um das Spitzen/Durchschnitts-Leistungsverhältnis (Peak-to-Average Power Ratio) einschließlich Reserve für massive MIMO- Systeme abzudecken. Tabelle 1 gibt einen Überblick über die neue Hochleistungs-Siliziumschalterfamilie, die Analog Devices für unterschiedliche Leistungen und in verschiedenen Gehäusen anbietet. Alle gelisteten Bauteile bieten die Vorteile der Siliziumtechnologie und erzielen gegenüber alternativen Lösungen einen höheren ESD-Schutz sowie eine geringere Abweichung zwischen Bauteilen. Ausblick Massive MIMO-Systeme werden sich kontinuierlich weiterentwickeln, und es wird einen steigenden Bedarf an Lösungen mit noch höherer Integrationsdichte geben. Die neue Hochleistungs-Silizium-Schaltertechno­ logie von Analog Devices eignet sich bestens für MCM-Entwicklungen (Multichip Module) und die Integration mit LNAs, um eine komplette Einchip-Lösung für TDD-Empfänger-Frontends anzubieten. Analog Devices wird auch neue Schaltkreise für noch höhere Frequenzen entwickeln und bei ähnlichen Lösungen für 5G-Systeme in Millimeterwellentechnik vorangehen. Schaltungsentwickler und Systemarchitekten werden von den Vorteilen von ADIs neuen Siliziumschaltern auch in anderen Anwendungen, wie beispielsweise Phased Array Systeme, profitieren, während das Unternehmen sein Produktportfolio mit Hochleistungs- Siliziumschaltern in Richtung X-Band-Frequenzen und höhere, häufig genutzte Frequenzbänder erweitert. ◄ Der Autor Bild 4: Siliziumschalter ADRV9008/ADRV9009 Bilge Bayrakci (bilge. bayrakci@analog.com) ist Marketing und Produktmanager für HF- und MW-Control-Produkte bei Analog Devices. Seinen Master of Science in Electrical Engineering (MSEE) hat er von der Istanbul Technical University erhalten. Bayrakci hat über 20 Jahre Erfahrung in der Halbleiterindustrie und arbeitet seit 2009 bei Analog Devices. hf-praxis 2/2019 45

hf-praxis

PC & Industrie

© beam-Verlag Dipl.-Ing. Reinhard Birchel