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4-2017

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Bauelemente Part # RF

Bauelemente Part # RF RANGE (GHz) LO RANGE (GHz) GAIN (dB) IIP3 (dBm) NF (dB) LTC5590 0.6 – 1.7 0.7 – 1.5 8.7 26.0 9.7 LTC5591 1.3 – 2.3 1.4 – 2.1 8.5 26.2 9.9 LTC5592 1.6 – 2.7 1.7 – 2.5 8.3 27.3 9.8 LTC5593. (3.6GHz) 2.3 – 4.5 2.1 – 4.2 7.6 26.0 11.3 Tabelle 1: Frequenzabdeckung und 3,3-V-Leistung der Mischerfamilie LTC559x Bild 2 zeigt die Rückflussdämpfung am LO-Eingang des LTC5593 unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen. Diese Eigenschaft erübrigt den Einsatz einer externen LO-Buffer-Stufe. Traditionelle Basisstationen haben eine temperaturgesteuerte Umgebung und erfordern, dass Komponenten bis zu +85 °C problemlos arbeiten. Kleinere Zellen und Remote-Radio- Heads sind jedoch eine rauere Umgebung für Komponenten und erfordern einen Betrieb bis zu +105 °C. Die LTC5593- Mischer sind dafür entwickelt und bei +105 °C getestet, um diese Anforderung zu erfüllen. Um die Ausmaße der Lösung zu minimieren, ist die LTC5593- Mischer-Familie in ein kleines QFN-Gehäuse mit 5 mm x 5 mm Kantenlänge und 24 Anschlüssen eingebaut. Die geringen Ausmaße des Gehäuses sind jedoch nur ein Teil der Verkleinerung der Lösung insgesamt. Der hohe Integrationsgrad reduziert die Anzahl der benötigten externen Komponenten auf rund 19, womit Leiterplattenfläche, Komplexität und Kosten minimiert werden. Empfängeranwendung Das Funktionsdiagramm eines LTC5593-Mischers in einem Zweikanal-Empfänger zeigt Bild 3. Unsymmetrische HF- Signale werden verstärkt und gefiltert, bevor sie an die Mischereingänge gelegt werden. Dieses Beispiel zeigt differenzielle ZF- Signalpfade, welche eine ZF- Symmetrieschaltung überflüssig machen. Das OFW-Filter, der ZF-Verstärker und die in den Bandpassfiltern konzentrierten Elemente sind alle differenziell. Mit den dargestellten Werten der Schaltungskomponenten unterstützt dieser Empfänger eine ZF-Bandbreite von 150 MHz. Höhere Bandbreiten können erzielt werden, indem man den Widerstand an den differenziellen Pins verkleinert – bei einer leichten Reduzierung der Verstärkung. 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. Die Gesamtleistung des Mischers befähigt den Empfänger, die Anforderungen an die Empfindlichkeit und Störfestigkeit zu erfüllen. Ein weiteres wichtiges Leistungsziel für Mehrkanal-Empfänger ist die Entkopplung zwischen den Kanälen. Die Kanal- Isolation 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. Leistungsverbrauch und Ausmaße Mit der Weiterentwicklung der Topologien von Mehrband/Multimode-Basisstationen und einer weiter verfeinerten Systemdefinition, die von 4G auf künftige 5-G-Kommunikationsnetze übergeht, bewegen sich auch die Systeme für die drahtlose Infrastruktur hin zu Plattformkonfigurationen, welche die Implementierung von unterschiedlichen Band- oder Mode- Anforderungen mit minimalen Hardware- und Software-Änderungen erlauben. Die Zweifach- Mischer der LTC5593-Familie haben ein gemeinsames Pinout, das es einfach macht, das gleiche Leiterplatten-Layout für alle Bänder zu verwenden. Bild 1: Blockdiagramm eines Zweikanal-Mischers Das kontinuierliche Wachstum der drahtlosen Kommunikation hat auch zum Einsatz von kleineren Zellen, wie Pico- und Femtozellen angespornt. Der Bedarf nach mehr und kleineren Zellen sowie der steigende Einsatz von Remote-Radio-Heads, hat zusätzlich zu Einschränkungen bei den Infrastruktursystemen geführt, wodurch eine höhere Integration und kleinere Ausmaße nötig sind. Da die Anzahl der Zellen anwächst wird auch der Leistungsbedarf immer wichtiger, da die Energiekosten proportional ansteigen. In Remote- Radio-Heads ist andererseits der thermische Stress wegen der passiven Kühlung ein wichtiger Punkt. Das einfache Verkleinern der Lösung ist oft nicht ausreichend, da die verringerten Systemausmaße in einer höheren Leistungsdichte, höheren Sperrschichttemperaturen und potenziell reduzierter Komponenten-Zuverlässigkeit resultieren würden. Deshalb ist es nötig, gleichzeitig mit den Ausmaßen auch den Leistungsbedarf des Systems zu reduzieren. Dieses Ziel ist eine große Herausforderung, weil die HF-Leistung davon nicht beeinträchtigt werden darf. In der Vergangenheit führte das Kombinieren von zwei einzelnen Mischern auf einem Chip zu einem Leistungsverbrauch von insgesamt etwa 2 Watt. Um diesen Leistungsverbrauch zu verringern, wurde die Mischer- Familie LTC5593 für 3,3 V Betriebsspannung ausgelegt und nicht für 5 V. Spezielle Entwicklungstechniken für Nieder- 44 hf-praxis 4/2017

Fachbücher für die Praxis Praxiseinstieg in die Spektrumanalyse Joachim Müller, 21 x 28 cm, 198 Seiten, zahlr. überwiegend farbige Abb. Diagramme, Plots ISBN 978-3-88976-164-4, beam-Verlag 2014, 38,- € Art.-Nr.: 118106 Ein verständlicher Einstieg in die Spektrumanalyse - ohne höhere Mathematik, der Schwerpunkt liegt auf der Praxis mit Vermittlung von viel Hintergrundwissen. Hintergrundwissen: • Der Zeit- und Frequenzbereich, Fourier • Der Spektrumanalyzer nach dem Überlagerungsprinzip • Dynamik, DANL und Kompression • Trace-Detektoren, Hüllkurvendetektor, EMV-Detektoren • Die richtige Wahl des Detektors • Moderne Analyzer, FFT, Oszilloskope mit FFT • Auswahl der Fensterung - Gauß, Hamming, Kaiser- Bessel • Die Systemmerkmale und Problemzonen der Spektrumanalyzer • Hochfrequenz- Transistorpraxis Schaltungstechnik, Einsatzprinzipien, Typen und Applikationen Frank Sichla, 17,5 x 25,5 cm, 278 Seiten, zahlr. Abb. und Tabellen ISBN 978-3-88976-153-8, beam-Verlag 2008, 24,- € Art.-Nr.:118070 Das Buch beschreibt die Anwendung von diskreten Transistoren und erläutert die Schaltungstechnik praxisorientiert mit einer Fülle ausgewählter Applikationsschaltungen. Aus dem Inhalt: • Bipolartransistoren • Grundschaltungen • Schaltungstricks • Anpassung • FETs im Überblick • FET-Grundschaltungen • Die Welt der Power-MOS- FETs • Rund um die Kühlung • Transistorschaltungen richtig aufbauen • HF-Kleinsignal- Verstärkerschaltungen • Leis tungsverstärker • Oszillatorschaltungen • Senderschaltungen • Mess- und Prüftechnik Smith-Diagramm Einführung und Praxisleitfaden Joachim Müller, 21 x 28 cm, 117 Seiten, zahlr. Abb. und Diagramme ISBN 978-3-88976-155-2, beam-Verlag 2009, 29,80 € Art.-Nr.: 118082 Das Smith-Diagramm ist bis heute das wichtigste Instrument zur bildlichen Darstellung der Anpassung und zum Verständnis der Vorgänge in HF- Systemen. Dieses Buch bietet eine grundlegende Einführung in den praxisnahen Aufbau und die Handhabung des Diagramms. Aus dem Inhalt: • Der Weg zum Smith-Diagramm • Reflexionsfaktor • Rückflussdämpfung • Praxis mit dem Smith-Diagramm, u.a.: Kompensation von Blindanteilen, Ortslinie über Frequenz, Leitung als Transformator, elektrisch kurze bzw. lange Leitung, S-Parameter und Smith-Diagramm • Leitwert-Smith- Diagramm • Stubs • Anpassung, usw. Praxiseinstieg in die vektorielle Netzwerkanalyse Joachim Müller, 21 x 28 cm, 142 Seiten, zahlr. Abb. und Tabellen ISBN 978-3-88976-159-0, beam-Verlag 2011, 32,- € Art.-Nr.: 118100 Hochwertige vektorielle Netzwerkanalysatoren sind inzwischen leicht zu Bedienen und auf Handheldgröße verkleinert. Fehlt nur noch eine geräteneutrale Anleitung zum erfolgreichen Einstieg in die tägliche Praxis. Dieses Buch stellt die Grundlagen des Messaufbaus anschaulich dar. Aus dem Inhalt: • Hintergründe zur vektoriellen Netzwerkanalyse • S-Parameter, Netzwerkparameter • Der Datenaustausch im Touchstone Fileformat • Grundfunktionen in der Gerätetechnik • Kalibrierung – Festlegung der Messbezugsebene • Messungen an Antennen • Untersuchungen an Leitungen • Messungen an Bauteilen Unser gesamtes Buchprogramm finden Sie unter www.beam-verlag.de oder bestellen Sie über info@beam-verlag.de

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© beam-Verlag Dipl.-Ing. Reinhard Birchel