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2020-2021

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Verstärker Blick ins

Verstärker Blick ins Innere des Instrumentenchassis´ Familie AM61: 12-GHz-Module, eingebaut in 19-Zoll-Instrumentenchassis klasse für die exakte Anpassung an die Kundenanforderungen im Portfolio. Aus diesen skalierbaren Design- Plattformen (Familien) entstanden im Laufe der Jahre mehrere tausend völlig individuelle kundenspezifische Verstärkermodelle. Doch nicht nur das: Hervorgerufen durch interessante Kundenwünsche, entstanden in den letzten Jahren neue Design- Plattformen für hohe Leistungsbereiche bis in den kW-Bereich wie auch für Applikationen, die hohe Leistung bei hohen Frequenzen verlangen. • Formfaktor der Neuentwicklung • thermische Belastungsgrenzen bei variablen Bauformen • und diverse sonstige Kriterien Im nachfolgenden Schritt werden State-of-the-Art-Designtools für die Simulation des Design- Konzepts eingesetzt. Nach entsprechenden Iterationsschritten entsteht ein belastbares Design. Kritische Einzelkomponenten werden nach klassischem Verfahren auf Evaluationboards aufgebaut und einzeln vermessen und getestet. Die ersten, teils konkurrierenden Basicboard-Designs werden realisiert, hardware-technisch ausgerüstet und ausführlichen Tests unter Einsatz diverser alternativer Komponenten im Labor unterzogen. Es folgen mit den Prototypen Stresstests unter verschiedensten Kriterien. Das Ziel ist eine Familienplattform von höchster Robustheit und Zuverlässigkeit für die zukünftige Gestaltung vielfacher und anspruchsvoller kundenspezifischer Varianten. Der Einsatz der jeweils modernsten Design- und Simulationssoftware sowie ein entsprechender Entwicklungsschritte von Familien-Design- Plattformen Jeder Entwicklung einer neuen Plattform gehen Grundsatzüberlegungen voraus mit Abwägung der möglichen Verstärkermodifikationsmöglichkeiten unter den Aspekten: • aktuellste Bauteile mit höchster Energiedichte • Einsatz der optimalen FET- Technologie für die neue Plattform: GaN, GaAs, LDMOS... • verfügbares Bauteilspektrum in Frequenz und Leistung • Roadmap • Design-Variationsmöglichkeiten für verschiedene Signalarten • Effizienz Familie AM89: Blockdiagramm einer 5,7-GHz/500-W-Struktur 28 HF-Einkaufsführer 2020/2021

Verstärker moderner Messgerätepark für die Tests sind dabei selbstverständlich. Multifunktionalität durch Flexibilität im Basicdesign – ein Beispiel Wir möchten einen Verstärker der Familie AM96 als extremes Beispiel für die Modifizierbarkeit des Basis-Designs in zwei völlig unterschiedlichen Anwendungen betrachten: 1. Verstärker in CW-Ausführung für die Prüfung von HF- Strukturen Dieser Klasse-AB-Verstärker ist auf dauerhafte Bereitstellung von hoher Leistung bis 1 kW bei 3,9 GHz ausgelegt. Er kann jedoch auch als Pulsverstärker dienen. Hierbei werden die Spezifikationen/technischen Grenzen für das Pulsverhalten durch die bei diesem Aufbau verwendeten diskreten Bauelemente und deren Belastbarkeit bestimmt. Das Kühlkonzept ist selbstverständlich auf die hohen Leistungen ausgelegt – sowohl Luft wie auch Flüssigkeitskühlung sind möglich. Die Spannungsversorgung erfolgt nach Kundenvorgabe. 2. Ausführung als reiner Pulsverstärker für den Betrieb bei einem sehr geringen Duty-Cycle bei 3,9 GHz Für diesen Verstärker wurden extreme Anforderungen an die Pulseigenschaften verlangt. Durch Modifikation des Grund- Designs mit anderen Komponenten und mit einer speziellen Ansteuerungstechnik für die Pulsvoreinstellungen werden ein Puls mit steilen Anstiegsflanken, ein flacher Pulsverlauf über die Pulsdauer sowie ein scharfer Abfall erreicht. Eine weitere Besonderheit: Aus fünf dieser Module entstand nach Kombination der Ausgänge ein 5-kW- Pulsverstärker. Dies ist nur ein Beispiel der vielfältigen Möglichkeiten, wie skalierbare modulare Verstärkerplattformen für sehr unterschiedliche Einsatzbereiche modifiziert werden können. Vorteile auf den Punkt gebracht Welche Vorteile ergeben sich für den Anwender von Design- Plattform-Verstärkerfamilien? Der Vorteil liegt in der Vielfalt von modularen, skalierbaren Typfamilien. Der Anwender kann schnell aus einer Matrixdarstellung der verschiedenen Verstärkerfamilien grob den Typ „eingrenzen“/abschätzen, der seine Bedürfnisse erfüllen kann. Nach Beistellen der Spezifikation seiner speziellen technischen Anforderungen wirkt sich dann für die Herstellung des Beispiele zu Poweramplifier-Familien „kundenspezifischen“ Verstärkers die hohe Individualisierbarkeit des Plattformmodells aus: Skalierung der elektrischen Eigenschaften auf: • exakte Arbeitsfrequenz – schmal- oder breitbandig • Leistung • Verstärkung • Signalverhalten • sowie alle sonstigen gewünschten beeinflussbaren Parameter Integration der modularen mechanischen Optionen wie: • Kühltechnik • Anschluss-/ Verbindungstechnik • Versorgungsspannungen • Bauformen/Verpackungen Weitere Vorteile bietet die modulare Struktur, wenn in Kundensystemen Gruppen von Verstärkern für unterschiedliche Aufgaben jedoch mit gleichem Formfaktor und Abmessungen verbaut sind. Ändern sich plötzlich beim Anwender technische Anforderungen in Systemen, brauchen mit diesem Konzept nur die Verstärker ausgetauscht zu werden, die für die neue Anwendung geforderten abweichenden Eigenschaften besitzen müssen. ◄ HF-Einkaufsführer 2020/2021 29

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