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7-2012

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HF-Praxis 7/2012

Applikation Stabile

Applikation Stabile Leistungsregelung für HF-Applikationen In der Empfangstechnik ist die AGC (Automatic Gain Control) zum Ausgleich von Feldstärkeschwankungen sehr gut bekannt; in der Sendetechnik verwendet man die ALC (Automatic Level Control) in erster Linie zum Schutz von Endstufen. Die Bausteine ADL5330 und AD8318 ermöglichen den einfachen Aufbau solcher Schaltungen. Bild 1: Neben den beiden Bausteinen und einem Richtkoppler benötigt man kaum weitere Komponenten Quelle: Stable, Closed-Loop Automatic Power Control for RF Applications, Analog Devices Circuit Note CN-0050 Der ADL5330 ist ein temperaturstabiler Voltage Controlled Variable Gain Amplifier (VGA, spannungsgesteuerter Verstärker), der AD8318 ist ein sogenannter Log Amp Detector mit hoher Temperaturstabilität für Messzwecke. Die beiden Bausteine passen sehr gut zusammen, da sie etwa gleich stabil sind und auf Basis einer Linearin-Dezibel-Übertragungsfunktion arbeiten. Zur Schaltung Obwohl der ADL5330 allein schon eine gute Leistungssteuerung ermöglicht, kann mit dem AD8318 zusammen eine noch bessere Wirkung erzielt werden. Dazu wird er in die Gegenkopplung des VGAs eingefügt. Wie Bild 1 zeigt, benötigt man dabei kaum Zusatzaufwand. Die Ausgangsleistung kann nun in einem weiten Eingangsleistungsbereich auch weitgehend unabhängig von der Temperatur stabilgehalten werden. Als Steuergröße für den Log Amp muss man einen Teil der Ausgangsleistung auskoppeln. Hierzu wird ein kleiner Richtkoppler eingesetzt. Ein Attenuator (hier 23 dB) sorgt schließlich für den richtigen Level. Der AD8318 beginnt, ab -0,5 dBm bei 900 MHz korrekt zu arbeiten. Die Referenzgröße (Setpoint Voltage) stellt ein Digital-Analog-Wandler bereit. Die Spannung am Ausgang VOUT kann nun als Fehler-Korrekturgröße aufgefasst werden. Sie korrigiert die Verstärkung des ADL5330. Daher muss sich der Pegel an dessen Ausgang immer gemäß der Setpoint Voltage einstellen. Über den DAC ist also eine komfortable Einstellung der gewünschten stabilen Ausgangsleistung möglich. Der AD8318 ist für 1 MHz bis 8 GHz ausgelegt. Sein Arbeitsbereich geht über 60 dB bei 0,5 dB temperaturbedingter Toleranz. Die Spannung VOUT kann von null Volt bis VPSx reichen. Um die Steuerung zu optimieren, kann ein Spannungsteiler, wie im Schaltbild zu erkennen, Bild 2: Ausgangsleistung des ADL5330 und Fehler in dB 38 hf-praxis 7/2012

Applikation Bild 3: Oszillogramm von Ein- und Ausgangssignalen Bild 4: Oszillogramm von Setpoint Voltage und Ausgangssignal vorgesehen werden. Hier wird Übereinstimmung mit dem 0...1,4-V-Bereich des ADL5330 hergestellt. Der Kondensator 220 pF am Pin CLPF integriert das Fehlersignal. Eigenschaften der Schaltung In Bild 2 ist die Übertragungsfunktion dargestellt. Die Eingangsleistung beträgt konstant -1,5 dBm. Das „Bündel“ aus drei Linien zeigt den Fehler bei verschiedenen Temperaturen. Die zwischen 0,7 und 2 V kontinuierlich fallende Linie ist die Ausgangsleistung. Bis etwa 1,15 V verstärkt die Schaltung demnach, danach erfolgt eine Dämpfung. Die Änderung der Ausgangsleistung in dBm und die Änderung der Setpoint Voltage sind indirekt proportional. Der Zusammenhang bleibt über 60 dB gewahrt. Der Fehler ist im Bereich 0,7....1,9 V sehr gering. In einem Bereich von 40 dB bleibt er unter ±0,5 dB. Wie wirkt sich die Regelung auf die Signalform aus? Hierzu informiert das Oszillogramm in Bild 3. Der Schaltung wurde ein 100-MHz-Sinussignal mit 50% AM zugeführt. Am Ausgang des ADL5330 ist die Modulation nicht mehr enthalten. Der Pegel entspricht 1,5 V Setpoint Voltage. In Bild 4 wird schließlich gezeigt, wie die Schaltung auf einen Impuls am Eingang Setpoint Voltage reagiert. Nach der Abfallflanke auf 1 V reagiert die Schaltung nicht unmittelbar und schwingt sich danach auf den neuen Wert ein. Diese Verzögerung wird vom Integrationskondensator bestimmt. Anders beim Zurückschalten: Hier ist ein praktisch unverzögertes Reagieren ohne Abklingphase zu verzeichnen. Schlussbemerkungen Die Schaltung verlangt eine nach HF-technischen Gesichtspunkten gestaltete Multilayer-Platine. Der Hersteller gibt in seinen Tutorials MT-031 und MT-101 Hinweise. An der Unterseite der Bausteine befindet sich ein Paddle, das direkt auf Masse zu löten ist. Man kann die Schaltung wie gezeigt für eine einstellbare Ausgangsleistung bei konstanter oder wenig schwankender Eingangsleistung nutzen oder zum Ausgleich von Eingangspegelschwankungen. Das Eingangssignal sollte ein Continous-Wave- Signal sein (unmoduliert). Der AD8318 kann bei Einschränkung der Dynamik durch den AD3817 (dann 50 dB) oder den AD8319 (dann 45 dB) ersetzt werden. Für eine feste Ausgangsleistung genügt letzterer allemal, denn der Log Amp Detector erhält dann auch ein konstantes Eingangssignal. Der ADL5330 lässt sich durch den AD8368 ersetzen. Dieser Baustein ist gut für Empfangszwecke bis 800 THERM-A-GAP von MHz geeignet und bietet 34 dB Regelbereich. ■ Analog Devices www.analog.com TM HCS10 - sehr geringe Verdrückungskräfte - Härte: 4 (Shore 00) - verfügbare Dicken: 0,25 mm bis 5,0 mm - Wärmeleitfähigkeit: 1 W/m-K - Temperaturbereich: -55 °C bis +200 °C - Trägermaterial: Glasfaser oder Aluminiumfolie - selbstklebende Version verfügbar - UL 94 V-0-getestet - RoHS-/REACH-kompatibel Hohe Straße 3, 61231 Bad Nauheim Fon: 06032 9636-0, Fax: 06032 9636-49 E-Mail: info@electronic-service.de http://www.electronic-service.de hf-praxis 7/2012 39

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