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 3 Jahren

8-2020

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

Messtechnik Messsystem

Messtechnik Messsystem für 5G-MIMO- und Weltraum-Anwendungen mehrere Ports mit Zwischenfrequenz-Bandbreiten im 5 GHz- Bereich kohärent zu analysieren. Komplettierung bald abgeschlossen Das FBH konzentriert sich nun darauf, das System zu integrieren und voll funktionsfähig zu machen, um die erwartete Systemleistung zu erreichen. Nach und nach werden immer komplexere MIMO-Messungen möglich sein. Noch 2020 soll eine Luftschnittstelle hinzukommen, die Over-the-Air- Messungen für 3D-integrierte Antennen ermöglicht. Dieses Messsystem wird nun für die kommenden Jahre Eckpfeiler und zentrales „Arbeitspferd“ am FBH sein, mit dem MMIC- Verstärker charakterisiert und MIMO-Evaluierungen durchgeführt werden. Zudem ermöglicht es weitere Forschungen im Bereich von Breitband-Messtechniken. Nicht nur dem FBH und seinen Kunden bietet dieses 5G-MIMO- Messsystem einzigartige Messmöglichkeiten, sondern auch den Partnerinstituten, die sich in der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) zusammengeschlossen haben. „Dieses System repräsentiert genau das, worum es in der FMD geht, und es sorgt dafür, dass die mikroelektronische Forschung in Deutschland Zugang zu modernster Ausrüstung hat“, erklärt Dr. Andreas Grimm, Technologiepark-Manager der FMD. „Ausstattungen wie diese sind entscheidend, um bei der Entwicklung künftiger anspruchsvoller Anwendungen international eine Rolle spielen zu können und so die deutsche und europäische Mikroelektronikindustrie dabei zu unterstützen, wettbewerbsfähig zu bleiben.“ Am Berliner Ferdinand-Braun- Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) wurde ein spezielles 5G-MIMO- Messsystem zur Charakterisierung von Multiple-Input/ Multiple-Output-Hardware für 5G-Telekommunikations- und Raumfahrtanwendungen installiert. Die Inbetriebnahme der nun gelieferten Breitband-Downconverter-Einheit ist ein wichtiger Meilenstein beim Aufbau dieses einzigartigen Messsystems. Die große Bandbreite, die Vielzahl von Ports und die Fähigkeit zur phasenrichtigen Vektorkalibrierung machen das System weltweit einzigartig. Die Investition wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) gefördert. Beispiellose Messmöglichkeiten Das System ist auf eine kohärente Charakterisierung an 16 Ports im Frequenzbereich bis 67 GHz ausgelegt; dabei können Signale mit einer Modulationsbandbreite von mehr als 2 GHz verarbeitet werden. Zum System gehört auch die Vektorkalibrierung der Schnittstelle zum Testobjekt – beispielsweise ein integrierter Mikrowellenverstärker auf dem Halbleiter-Wafer oder ein ganzes Verstärkermodul. Dank der herausragenden Eigenschaften ist das Messsystem nahezu ideal geeignet, um Komponenten mit mehreren integrierten Verstärkern zu charakterisieren. Auch komplexe Kreuzmodulationen, wie sie bei Komponenten von modernen Strahlformungsanwendungen in der Telekommunikation und im Weltraum auftreten, können so vermessen werden. Blick zurück Als 2017 mit der Konzeption des Messsystems begonnen wurde, gab es keine Hardware auf dem Markt, die die Anforderungen des Mikrowellen-Messtechnik-Teams am FBH erfüllte. Daher wurde ein Gesamtsystem entworfen, das auf den damals modernsten Teilkomponenten verschiedener Anbieter basierte. Im Verlauf der Planungen wurden mehrere alternative Methoden für die Abwärtsmischung von Breitbandsignalen evaluiert, da besonders die geforderte Bandbreite und Dynamik des Systems schwer zu erreichen sind. In enger Abstimmung mit Keysight Technologies fiel die Wahl schließlich auf speziell angepasste, vektorielle Netzwerkanalysatoren, die auf der hochentwickelten, gut etablierten PNA-X-Plattform des Unternehmens basieren. Umfangreiche Modifikationen Die PNA-X-Einheiten sind mit modifizierten Breitbandmischern und besonders breitbandigen Ausgängen für die Zwischenfrequenz ausgestattet. Auch der gemeinsame Betrieb von mehreren Lokaloszillatoren ist möglich. „Die umfangreichen Modifikationen wurden exakt auf unsere speziellen Anforderungen zugeschnitten“, erklärt Dr. Olof Bengtsson, Leiter des RF Power Labs am FBH. „All dies wäre ohne das Knowhow und das Engagement des Keysight-Teams nicht möglich gewesen.“ Kombiniert mit externen Digitalisierern weiterer Anbieter, ermöglichen es die PNA- X-Empfänger des Systems, ■ Ferdinand-Braun-Institut Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik www.fbh-berlin.de 34 hf-praxis 8/2020

Messtechnik HF-Signalgenerator der nächsten Generation Die neue Serie von Signalgeneratoren der Firma Siglent besteht aus zwei Versionen und ist mit einer maximalen Ausgangsfrequenz von bis zu 6 GHz erhältlich. Der SSG5000X ist ein klassischer analoger HF- Generator mit interessantem Preis/Leistungs-Verhältnis. Die zweite Version der Serie heißt SSG5000X-V. Das V im Namen steht für Vektor-Signalgenerator. Die V-Version verfügt über eine interne IQ-Modulation mit einer HF-Modulationsbandbreite von bis zu 150 MHz sowie über eine Playback-Funktion für Arbiträrsignale. Die durchdacht implementierte Menüstruktur ermöglicht es, schnell und einfach, komplexe Signaltypen zu erzeugen. Die SSG5000X-Generatoren sind flexible und leistungsstarke HF-Signalquellen, welche das fehlende Teil zur Lösung des HF-Test-Puzzles in Entwicklung, Ausbildung oder in der Fertigung sein können. Sie sind ein weiterer Schritt in Siglents Bestreben, ein komplettes Angebot an HF-Prüflösungen anbieten zu können. Die neue Geräteserie SSG50000X ist in der Lage, Analog- und Vektorsignale bis zu einer maximalen Frequenz von 4 oder 6 GHz zu erzeugen. Damit ist Siglent nun in der Lage, den gesamten Sub-6-GHz-Bereich zu adressieren. Dazu gehört auch das neueste neudefinierte NR-5G-Band (FR1) zwischen 3,4 und 3,7 GHz. Ein Blick auf die Bannerspezifikationen gibt bereits einen Hinweis auf die herausragende Leistungsfähigkeit des Generators. Die Spezifikation des Phasenrauschens ist -120 dBc @1 GHz/20 kHz Offset, der geregelte maximale Ausgangspegel reicht bis zu 20 dBm (einstellbar bis 26 dBm), der minimale Ausgangspegel ist -130 dBm (einstellbar bis -140 dBm). Mit dem optionalen OCXO-Modul ist es möglich, die Temperaturstabilität enorm zu verbessern. Dies ist besonders wichtig für präzise Tests und im Fertigungsbereich. Die Basisausführung des SSG5000X ist mit einem 5-Zoll- Touchdisplay ausgestattet. Die Front- und die Menüstruktur des Displays sind leicht zu bedienen und übersichtlich gestaltet, sodass die Einarbeitung nur wenige Minuten dauert. Wie fast alle zuletzt eingeführten Siglent-Geräte verfügt auch der SSG5000X über einen Webserver zur einfachen Fernsteuerung über Ethernet. Der analoge HF- Generator bietet alle analogen Modulationsarten einschließlich Pulsmodulation als Standard. Verschiedene Arten von Frequenz- oder Amplitudensweeps können eingestellt und kombiniert werden. Die BNC-Buchsen „Signal Valid“ und „Trigger In/Out“ auf der Rückseite ermöglichen eine problemlose und einfache Implementierung in automatisierte Testsysteme. Alle Geräte unterstützen den Anschluss und Kontrolle eines externen USB-Leistungsmessers. Hiermit kann z.B. der Verlust des Signalpfads zwischen dem HF-Ausgang des Generators und dem DUT kompensiert werden. Für anspruchsvolle Anwendungen wie z.B. Empfängertests, bei denen komplexe modulierte Signale benötigt werden, ist die Vektorsignalquelle SSG5000X- V die richtige Wahl. Es gibt mehrere Möglichkeiten, IQ-modulierte Signale zu definieren und erzeugen. Der benutzerdefinierte Modus ermöglicht eine schnelle Einrichtung von Standardmodulationsschemata wie ASK, FSK, PSK und QAM mit einer Symbolrate von bis zu 120 Msps. Diese Art von Signal wird häufig für Inband-Blockierung (modulierter Störer) verwendet. Für den Fall, dass „Mehrträger-Signale“, wie OFDM-modulierte Signale, wie sie in digitalem Rundfunk-, drahtlosen oder zellularen Telekommunikationssystemen verwendet werden, benötigt werden, ist der leistungsstarke ARB- Modus die Lösung und bietet die notwendige Flexibilität. Der SSG5000X-V hat eine Auswahl gängiger Standardsignale wie NR-5G, LTE, WLAN, WCDMA, GSM und Bluetooth implementiert. Wenn diese nicht exakt das sind, was benötigt wird, können kundenspezifische ARB-Dateien erstellt, hochgeladen und wiedergegeben werden. Additives Weißes Gauß‘sches Rauschen (AWGN) kann im Gerät erzeugt und direkt dem gewünschten Signal hinzugefügt werden. Dies ist ebenfalls eine wichtige Funktion beim Spezifizieren von Empfängern. Über die auf der Rückseite befindlichen BNC-Anschlüsse können differentielle I- und Q-Basisbandsignale ausgegeben werden. Zusätzlich hat Siglent I- und Q-Basisband-Eingänge hinzugefügt, um auch externe IQ-Modulation zu unterstützen. Daher ist es möglich, den Generator in allen Phasen der Entwicklung von Sendern - oder Empfängern zu verwenden. Der Mehrtonmodus macht es einfach, Zwei- oder Mehrtonsignale zu erzeugen. Im zugehörigen Menü müssen nur die Anzahl der Töne und der Abstand zwischen den Tönen gewählt werden. Mehrtonsignale werden häufig für Audiomessungen, nichtlineare Verzerrungstests von Verstärkern und Empfängern sowie für Boden- und Satellitenkommunikationstests verwendet. Die 4-GHz-Geräte SSG5040X(-V) lassen sich per Software-Lizenz auf 6 GHz aufrüsten. Damit wird die Investition gesichert und der Generator kann zusammen mit den Anforderungen wachsen. Punktum: Mit dem arbiträren Funktionsgenerator SDG6000X und dessen IQ-Option, dem HF- Generator SSG3000X(-IQE) der Einstiegsklasse und mit dem neuen SSG5000X(-V) ist Siglent nun in der Lage, drei passende Teile zur Lösung des RF- Design-Puzzles hinzuzufügen. ■ Siglent Technologies Germany GmbH www.siglenteu.com hf-praxis 8/2020 35

hf-praxis

PC & Industrie

© beam-Verlag Dipl.-Ing. Reinhard Birchel