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 5 Jahren

12-2018

  • Text
  • Komponenten
  • Technik
  • Radio
  • Filter
  • Oszillatoren
  • Quarze
  • Emv
  • Wireless
  • Messtechnik
  • Bauelemente
  • Antenna
  • Software
  • Amplifier
  • Frequency
Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

HF-Technik Bild 5c:

HF-Technik Bild 5c: Kombination über Balun Angesichts dieser Einschränkungen ist es von Vorteil, UWB- Doherty-Verstärker zu kombinieren, um eine vollständige UHF-Bandbreitenabdeckung bei akzeptablen Wirkungsgraden zu erreichen. Später dazu mehr. Wie bei der klassischen Doherty- Architektur kann ein asymmetrischer Ansatz auch in UWB- Doherty-Verstärkern verwendet werden, um die Leistung und den Wirkungsgrad zu verbessern. Bild 3b beschreibt, wie sich mit einem α von 0,4 der Wirkungsgrad erhöht und die Effizienzantwort ebenfalls flacher ist als für das symmetrische UWB-Design. Die theoretische Bandbreite, die mit diesem Ansatz erzielt werden kann, entspricht jedoch nur 50% derjenigen, die mit einem symmetrischen Design erzielt werden kann. In realen Anwendungen kann also mit UWB-Doherty- Technik nicht das gesamte UHF- Spektrum abgedeckt werden. Ist das UHF-Spektrum jedoch in drei Unterbänder aufgeteilt, z.B. 470-600 MHz, 600-700 MHz und 700-800 MHz, lässt sich ein höherer Wirkungsgrad erzielen, da die Doherty-Architektur für Oberwellen zweiter Ordnung weniger anfällig ist. Die Ausgangsanpassung verbessert sich, wenn das abgedeckte Spektrum niedriger ist. Ampleon bietet für diesen Ansatz ein Entwicklungsboard auf Basis des Transistors BLF888D, das 45% Wirkungsgrad bei einer durchschnittlichen Leistung von 130 W über das Unterband 470-600 MHz ermöglicht. Die obigen Ausführungen veranschaulichen den Kompromiss zwischen Wirkungsgrad und Bandbreite, wenn neueste UWD-Techniken zum Einsatz kommen. Diese Wahl wird in verschiedenen Regionen durch die Anforderungen an den Sender (Größe, Kosten und Stromverbrauch) und die Anforderungen der Endnutzer beeinflusst – ebenfalls aufgrund der Kosten und Größe. Da sich Vorgaben und Richtlinien ständig ändern, verändert sich auch das Design, da die Behörden vor Ort die zukünftige Nutzung des UHF- Spektrums überprüfen. Kombination von UWD-Verstärkern Wenn die Anforderungen an die Leistung und den Wirkungsgrad vorschreiben, dass das UHF- Spektrum in Teilbänder aufgeteilt werden muss, müssen Verstärkerausgänge kombiniert werden. Bei UHF-Lösungen kommen drei wesentliche Kombinationstechniken zum Einsatz: Wilkinson-Kombinierer, Balun und 90°-Koppler – jeweils mit ihren eigenen Vor- und Nachteilen. In diesem Abschnitt konzentrieren wir uns auf den 90°-Koppler und den Balun und untersuchen deren Leistungsfähigkeit, wenn Oberwellen zweiter Ordnung isoliert werden sollen – ein wesentliches Leistungsmerkmal jedes Kopplungsbausteins. Balun: Ein idealer Balun bietet: • Symmetrisch-zu-unsymmetrisch-Umwandlung oder umgekehrt • Impedanztransformation bei Grundfrequenzen (optional) • Auslöschung geradzahliger Oberwellen in Richtung der Last (verhindert Reflexionen geradzahliger Oberwellen vom Kanalfilter) • Ein „offen“ für geradzahlige Oberwellen am Eingang des Baluns Ein Balun ist zwar der am häufigsten verwendete Kombinie- 30 hf-praxis 12/2018

HF-Technik Bild 6a: 90°-Koppler und Reflexion der zweiten Oberwelle grüner Pfeil = direkter Pfad ohne Reflexion der zweiten Oberwelle roter Pfeil = 90°-Pfad rer in UHF-Breitbandverstärkern – er weist aber erhebliche Einschränkungen bei UWB- Doherty-Verstärkern auf. Harmonische Resonanzen zweiter Ordnung können Interferenzen im gleichen Frequenzband verursachen, was zu erheblichen Leistungs- und Wirkungsgradverlusten in einigen Kanälen führt. Obwohl dies den Einsatz von Baluns in Doherty-Designs, die das gesamte UHF-Band abdecken, ausschließt, können sie verwendet werden, wenn das UHF-Band in Teilbänder unterteilt ist (Bild 5c, wobei 120 MHz Bandbreite erreichbar sind). Bild 6b: 90°-Kopplernetzwerk roter Pfeil = Reflexion der zweiten Oberwelle in Richtung eines Verstärkers 90°-Koppler: Heutzutage ist der mit UWD- Verstärkern verwendete Kombinierer meist ein 90°-Koppler, ein Baustein mit vier Toren, der entweder zum gleichmäßigen Teilen eines Eingangssignals mit einer resultierenden 90°-Phasenverschiebung zwischen den Ausgangstoren oder zum Kombinieren zweier Signale verwendet wird, während zwischen den Toren eine hohe Isolation aufrechterhalten wird. Diese Konfiguration stellt einen hohen Grad an Isolation zwischen den zwei Ausgangstoren und den zwei Eingangstoren ohne unerwünschte Wechselwirkung sicher. Die Eigenschaften des Kopplers sind derart, dass der direkte Pfad (0-Pfad) die Reflexionen der zweiten Oberwelle isoliert und der 90°-Pfad diese Reflexionen durchlässt. Dies bedeutet, dass nur ein Verstärker eine Reflexion der Oberwelle erhält (Bild 6a). Werden mehr 90°-Koppler verwendet (Bild 6b: drei Koppler), erhält nur ein Transistor von vier die volle Reflexion. ◄ Fachbücher für die Praxis 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 In den letzten Jahren ist es der Industrie gelungen, hochwertige vektorielle Netzwerkanalysatoren vom schwergewichtigen Gehäuse bis auf Handheldgröße zu verkleinern. Doch dem nicht genug: Durch ausgefeilte Software wurden einfache Bedienkonzepte bei steigender Funktionalität erreicht. Auch für den Funkamateur wird neuerdings die Welt der Netzwerkanalyse durch Selbstbauprojekte, deren Umfang und Funktionalität den Profigeräten sehr nahe kommen, erschlossen. Damit sind die Voraussetzungen für die Anwendung der vektoriellen Netzwerkanalyse im Feldeinsatz aus Sicht der verfügbaren Gerätetechnik geschaffen. Fehlte noch die geräteneutrale Anleitung zum erfolgreichen Einstieg in die tägliche Praxis. Das in Hard- und Software vom Entwickler mit viel Engagement optimal durchkonstruierte Gerät büßt alle seinen hervorragenden Eigenschaften ein, wenn sich beim Messaufbau grundlegende Fehlerquellen einschleichen. Dieses Buch beschäftigt sich mit den Grundlagen des Messaufbaus, unabhängig vom eingesetzten Gerät, um den Praxiseinstieg zu meistern. Unser gesamtes Buchprogramm finden Sie unter www.beam-verlag.de oder bestellen Sie über info@beam-verlag.de hf-praxis 12/2018 31

hf-praxis

PC & Industrie

© beam-Verlag Dipl.-Ing. Reinhard Birchel