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12-2017

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Bauelemente Bild 10: Das

Bauelemente Bild 10: Das achtpolige Gehäuse des MMICs PHA-202+ verträgt eine hohe Verlustleistung Bild 13: Verstärkung und PAE über der Ausgangsleistung bei 1 GHz Bild 11: Der Power-Transistor MAGe-102425-300 von Macom kombiniert GaN- und Silizium-Technologie für hohe Performance zum geringen Preis besonders geringe Leistungsaufnahme ausgelegt wurden. Der AD9695 unterstützt Kommunikationsanwendungen, bei denen eine Direktabtastung (direct sampling) mit hoher Bandbreite bis 2 GHz gewünscht wird. Weiterhin ist der AD9695 optimiert für eine hohe Abtastrate, exzellente Linearität und geringe Betriebsleistung bei kleinem Gehäuse. Auch eine integrierte Korrekturlogik für einen möglichen Ausgangssignalfehler (output error correction logic) fehlt nicht. Die ADC-Datenausgänge sind intern mit vier digitalen Down- Mischern (digital downconverters DDCs) über einen Multiplexer verbunden. Jeder DDC besteht aus verschiedenen Signalverarbeitungsstufen. In erster Linie zählt ein 48-Bit- Bild 12: Der GaN-HF-Tansistor QPD1004 mit 50 Ohm Eingangsimpedanz Frequenztranslator (numerically controlled oscillator NCO) dazu. Weitere Funktionen erleichtern z.B. die automatische Verstärkungseinstellung (automatic gain control AGC) in Kommunikationsempfängern. Flexible Power-down-Möglichkeiten ermöglichen den Strom sparenden Betrieb. Die Einstellung erfolgt über ein serielles Dreidraht-Interface (3-wire serial port interface SPI) bzw. das PDWN/STBY-Pin. Der AD9695 steht im bleifrei lötbaren 64-Lead-LFCSP-Gehäuse zur Verfügung und lässt sich im Sperrschicht-Temperaturbereich von -40 bis +105 °C betreiben. Dieses Produkt ist durch mehrere Patente geschützt. Datenraten bis 16 Gbps werden unterstützt. Die möglichen Anwendungen sind vielseitig und reichen von digitalen Multiband/Multimode- Empfängern über die Bereiche 3G/4G, TD-SCDMA, WCDMA, GSM und LTE zu ultrabreitbandigen Satellitenempfängern und Messgeräten, wie Oszilloskopen, Spectrumanalyzers und Networkanalyzers. Ein Entwicklungs- Board (Bild 9) erleichtert den Einsatz. Die wichtigsten Kenndaten: • 1,6 W Gesamtleistung bei 1300 MSPS (800 mW/ADC- Kanal) • SNR = 65,6 dBFS bei 172 MHz (1,59 V Eingangsbereich) • SFDR = 78 dBFS bei 172,3 MHz (1,59 V Eingangsbereich) • Rauschdichte -153,9 dBFS/ Hz (1,59 V Eingangsbereich) • Eingangsbereich flexibel zwischen 1,36 und 2,04 V Monolithischer Verstärker mit sehr hohem Dynamikbereich Für den Frequenzbereich von 0,03 bis 2,7 GHz ausgelegt ist der monolitische Mikrowellen- IC (monolithic microwave integrated circuit, MMIC) PHA- 202+ von Mini-Circuits. Hervorstechendstes Merkmal ist jedoch der sehr hohe Dynamikbereich (ultra high dynamic range), der nach oben durch einen hohen Fusionsfieber in der Chipbranche Ein Zeichen für den Wandel ist die Konsolidierung der Branche. Schon seit Jahren jagt ein Milliarden-Deal den nächsten. Die Halbleiterhersteller reduzieren so ihre Kosten bzw. erhöhen ihre Profitabilität, verbreitern aber auch ihr Produktportfolio. Der Grund ist recht simpel: Unternehmen, die sich bisher hauptsächlich am mittlerweile gesättigten PC- und Smartphone-Markt getummelt hatten, müssen zunehmend Wachstumssegmente wie das Internet der Dinge (IoT), Industrieanwendungen, elektronische Automotive-Anwendungen oder die Datenspeicherung adressieren. Und das bei immer kürzeren Zyklen. So hat der US- Konzern Analog Devices vor kurzem seinen Mitbewerber Linear Technology für etwa 15 Milliarden Dollar übernommen. Linear galt schon seit längerer Zeit aufgrund seiner lukrativen Geschäfte als attraktiver Übernahmekandidat. Dieses Halbleiterunternehmen erwirtschaftete einerseits hohe Margen, und andererseits sind seine Ingenieure werden wegen ihrer Kreativität geschätzt. 24 hf-praxis 12/2017

Bauelemente Bild 14: Für sehr hohe Signalfrequenzen eignet sich der MGFG5H3001 von Mitsubishi Interceptpunkt IP3 von typisch 46,1 dBm bei 1 GHz gekennzeichnet ist. Die Verstärkung wird mit typisch 17 dB bei 1 GHz angegeben. Auch die für 1-dB-Kompression erforderliche Ausgangsleistung ist mit typisch 30,4 dBm bei 1 GHz hoch für einen solchen Medium- Power-Verstärker auf Basis von E-PHEMT-Technologie. Die Außenbeschaltung ist minimal, die Ports sind intern angepasst, und das Gehäuse misst 5 x 6 mm (Bild 10). 300-W-HF-Leistungstransistor im Plastikgehäuse Der GaN-Power-Transistor MAGe-102425-300 von Macom (Bild 11) wurde für HF-Energie-Applikationen entwickelt. Die GaN-on-Silicon-Technologie der Generation 4 verbindet Kosteneffizienz, hohe Leistung und hohe Transitfrequenz. Dieser neue Transistor durchbricht in punkto Performance und Power- Effizienz die Beschränkungen bei der LDMOS-Technologie bei einem äquivalenten Preis. Es eröffnen sich zahlreiche kommerzielle Applikationen einschließlich Mikrowellenöfen, Automotive-Zündung, Beleuchtungssysteme und ISM, wie z.B. HF-Plasma-Beleuchtung, Materialtrocknung oder Bluttemperierung. 300 W Ausgangsleistung bei 70% Wirkungsgrad bei 2,45 GHz sind möglich, damit hat dieser Transistor die wesentliche technische Anforderung Bild 15: Der interne Aufbau des Power Amplifiers SKY66288-11 für 5150 bis 5925 MHz für eine nächste Generation von Leistungsverstärkern erfüllt. Input-Matched Transistor für 30...1200 MHz Von Qorvo kommt der GaN- HF-Tansistor QPD1004 (Bild 12), der sich u.a. durch eine P3dB-Ausgangsleistung von 25 W auszeichnet. Sein Eingang ist bereits für Leistungsanpassung an 50 Ohm ausgelegt. Das diskrete Bauteil in GaN-on-SiC-Technologie ist ein HEMT (high-electron-mobility transistor) für Signale mit Frequenzen zwischen 30 und 1200 MHz und Betriebsspannungen bis 50 V. Dieses Bauelement hat ein 6 x 5 mm messendes DFN- Gehäuse. Typische Applikationen liegen in den Bereichen militärisches und kommerzielles Radar, mobile Kommunikation, aktive Antennen, Basisstationen und Jammer. Die wichtigsten Kenndaten • Ausgangsleistung P3dB: 40 W bei 1 GHz • lineare Verstärkung: typisch 20,8 dB bei 1 GHz • PAE3dB (power-added efficiency): typisch 73,2% bei 1 GHz • CW- und Puls-fähig Bild 13 informiert näher zu Verstärkung und PAE als Funktion der Ausgangsleistung. GaN-HEMT-MMIC für die Satellitentechnik im Ka-Band Für Satellite-Earth-Stationen ist der Baustein MGFG5H3001 von Mitsubishi vorgesehen (Bild 14). Der MMIC zeichnet sich durch hohe mögliche Ausgangsleistung und geringe Verzerrungen bei Frequenzen im Ka- Band (26...40 GHz) aus. 8 W kann der auf GaN basierende HEMT liefern. Das bezeichnet der Hersteller als Industry Top-Level und verweist dazu noch auf das kleine Format des Transistors. Er wird in Satellitennetzwerken für eine Kommunikation mit hoher Geschwindigkeit sorgen. Das Ka-Band bietet eine Alternative für Einsatzfälle, in denen Frequenzen im C-Band (4...8 GHz) oder Ku- Band (12...18 GHz) weniger gut geeignet sind. Hocheffizienter 4-W-Leistungsverstärker Von Skyworks kommt eine Serie hocheffizienter 4-W-Leistungsverstärker für verschiedene Frequenzbereiche. Diese pinkompatible Familie unterstützt alle 3GPP-Bänder (3rd Generation Partnership Project 3GPP). Stellvertretend sei der Power Amplifier SKY66288-11 für 5150 bis 5925 MHz vorgestellt. Bild 15 zeigt den internen Blockaufbau. Der SKY66288-11 ist ein, ein- wie ausgangsseitig, intern an 50 Ohm angepasster kleiner PA (power amplifier) mit hoher Verstärkung und guter Linearität. Das Gehäuse misst 5 x 5 x 1,3 mm. Der PA ist für den Einsatz im unlizenzierten Spektrum für LTE-Advanced-Small-Cell- Basisstationen vorgesehen. Eine interne aktive Biasing-Schaltung sorgt dabei für eine optimale Performance in Abhängigkeit von Temperatur, Betriebsspannung und Signalverhältnissen. Die wichtigsten Kenndaten • PAE 25% bei 28 dBm • Linearität 28 dBm mit

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