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4-2017

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Messtechnik CobaltFX,

Messtechnik CobaltFX, ein preiswertes Millimeterwellen- VNA-System Bild 1: CobaltFX-System, bestehend aus C4209 VNA, Frequenz-Extendern und Rechner eine Frequenzerweiterung eines 9-GHz-VNAs auf den Millimeterwellenbereich. Drei dedizierte Hohlleiter-Bänder werden dabei abgedeckt: 50 - 75 GHz, 60-90 GHz und 75-110 GHz. Das System besteht im Wesentlichen aus drei Komponenten: • d e m C 4 2 0 9 U S B V N A (Copper Mountain Technologies) • dem Frequenz-Extender (Farran Technology) und einem • PC oder Laptop. Der C4209 VNA entspringt der Cobalt-VNA-Serie von Copper Mountain und bietet hohe Sweep-Raten (bis zu 10 µs pro Sweep-Punkt) sowie einem Dynamik-Bereich von 162 dB. Gesteuert wird der VNA über USB von PC oder Laptop. Der C4209 arbeitet nahtlos mit den Frequenz-Extendern von Farran Technology (Bild 2), die in kompakten angepassten Gehäusen untergebracht sind. Die Hohlleiter-Ports sind gemäß dem IEEE- Freie Übersetzung des Artikels von Farran Technology, Irland, und Copper Mountain Technologies, USA. Übersetzung: Achim Baier TACTRON ELEKTRONIK www.tactron.de Neue Methoden im hohen GHz- Frequenzbereich stehen in den Startlöchern, um die Anforderungen der nächsten Generation der Datenkommunikation zu erfüllen. Das „Internet der Dinge“ (IoT), WiGig und 5G-Netzwerke nutzen Frequenzen von 60 GHz und höher, um die Anforderung an Bandbreite und Datenraten zu erfüllen. Das erfordert auch, dass die Messtechnik (speziell S-Parameter-Messung) in diesen Frequenzen zur Verfügung steht. Und da immer weitere Anwendungen in diese Frequenzbänder vordringen, entsteht ein großer Bedarf an preiswerten und zuverlässigen Netzwerk- Analysatoren. Diesen Bedarf zu decken, hat Farran Technology (Irland) und Copper Mountain Technologies (USA) dazu veranlasst, gemeinsam CobaltFX zu entwickeln, Bild 2: Frequenz-Extender der FEV-Serie von Farran Technology 76 hf-praxis 4/2017

Messtechnik Bild 3: Messung eines 93,5-GHz-Bandpassfilters mit einer 3 dB BW von 4 GHz, 201 Kalibrierpunkte und 100 Hz IF-Bandbreite 1785-2a Standard ausgeführt und sichern exaktes Alignment und damit Wiederholgenauigkeit, was die Zeiten zwischen System- Kalibrierungen deutlich verlängert. Mitgeliefert wird ein Präzisions-Kalibrierkit mit Short, Offset und Breitband-Abschluss. Das CobaltFX-System unterstützt vollständige 12-Term- Kalibrierung und kann somit komplette 2-Port-S-Parameter- Messungen (Bild 4) durchführen. Daneben sind auch Zeitbereichs-Messungen möglich. Die Gehäuse-Füße können sowohl unten, oben oder an der Seite angebracht werden, damit man komfortabel den Extender an die Mess-Aufgabe anpassen. Der VNA verfügt über verschiedene Sweep-Optionen mit bis zu 16 unabhängigen logischen Kanälen, von denen jeder als eigenes Darstellungsfenster auf dem Bildschirm angezeigt werden kann. Auch komplexere Signal-Verarbeitungs-Systeme lassen sich damit komfortabel untersuchen. Die Messkurven lassen sich speichern und gemeinsam oder getrennt mit Live-Traces untersuchen. Ausgefeilte Operationen wie mathematische Verknüpfungen, „electrical delay“ und Phasenoffsets können auf die Messkurven angewendet werden. Die Firmware ist COM/DCOM-kompatibel, damit steht einer Einbindung in automatisierten Test-Stationen (ATE) nichts im Wege. Zudem ist das System kompatibel mit Labview, Anwender können sich damit vollständig auf die Applikationsentwicklung mit standardisiertem Zugriff konzentrieren. Der Dynamik-Bereich beträgt mindestens 100 dB (Bild 4), typische Werte sind besser als 110 dB, bei einer Trace-Stabilität von ±0,2 dB. Der Damage-Level für RF- bzw. LO-Ports beträgt +10 dBm. Die zugehörigen Kalibrier-Kits garantieren genaue und reproduzierbare Messungen. Die Kits unterstützen TRL und SOLT als Kalibriermethoden und werden natürlich mit den Daten für die Standards ausgeliefert. Anwendungen Die möglichen Anwendungen für das CobaltFX-System sind vielfältig. Antennen-Reichweiten-Messungen mit hohen Anforderungen an Dynamik- Bereich und kurze Sweepzeiten sind möglich und erlauben die Bestimmung von Antennengewinn, Abstrahldiagramm, Wirkungsgrad, Radarquerschnitt von Targets und Directivity. Für das IoT ist die 5G-Technologie eine Schlüsselkomponente, und die Erschließung des Spektrums oberhalb von 50 GHz ist ein essentieller Faktor. Mit dem CobaltFX bietet sich ein kostengünstiges Mess-System für die Untersuchung von Geräten, Materialien und Kanalmodellen (Beam-Forming) an. Kurzreichweitige Wi-Fi-Daten- Verbindungen bei 60 GHz erhöhen die Datenraten enorm und erlauben bandbreiten-hungrige Anwendungen wie 3D-Videound HD-Video-Streaming innerhalb von Gebäuden. Die Entwicklung von Chipsätzen und Antennen gerade im hoch-volumigen Consumer-Bereich erfordert entsprechende erschwingliche Messtechnik, die auch einem weniger elitären Kreis an Anwendern zur Verfügung steht. Heutige und künftige Mobilitätsanforderungen setzen mehr und mehr auf Sensoren, die die Umgebung von Fahrzeugen kontinuierlich überwachen und den Fahrer mit seinen Sinnen unterstützen. Autonome Fahrzeug- Steuerungen sind noch stärker auf Daten angewiesen. Automotive-Radar und verwandte Anwendungen im 77 GHz- Bereich sind aus der modernen Fahrzeugtechnik nicht mehr wegzudenken. All diese Anwendungen erfordern zuverlässige Messtechnik im Millimeterwellen-Bereich. Ob für die Charakterisierung der Peripherie-Elemente (den Augen und Ohren der Systeme), oder für die Charakterisierung der mikroelektronischen Komponenten (Herz und Hirn der Systeme) wie Transistoren oder MMICs, mit dem CobaltFX steht ein zukunftssicheres und erschwingliches System zur Verfügung, das in jedem Mikrowellen-Labor ein Standard-Werkzeug sein kann. ◄ Bild 4: Dynamik-Bereich des mm-Wave-VNA-Systems am Beispiel des 50-75-GHz-Bandes hf-praxis 4/2017 77

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