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4-2020

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Quarze und Oszillatoren

Quarze und Oszillatoren Revolution und Evolution bei der Frequenzsynthese: Leistungssteigerung, Miniaturisierung und einfacheres Design der PLL/VCO-Technik Im Mittelpunkt des Artikels stehen die Fortschritte, die in den letzten Jahren beim Design von Mikrowellen- Schaltungen erzielt wurden. Analog Devices www.analog.com Die Erzeugung von Frequenzen im Mikrowellenbereich hielt für Ingenieure in den vergangenen Jahren erhebliche Herausforderungen bereit. Es ging nicht ohne fundiertes Wissen in der Analog-, Digital-, Hochfrequenz- und Mikrowellenelektronik, speziell auf dem Gebiet der PLL- und VCO-ICs (Phased-Locked Loop, Voltage Controlled Oscillator) im Zusammenhang mit den Forderungen an abstimmbare Filter und breitbandige Verstärker. Der Artikel beschreibt die Fortschritte, die in den letzten Jahren beim Design von Mikrowellenschaltungen erzielt wurden und die dazu geführt haben, dass die durch geringes Phasenrauschen gekennzeichnete VCOon-Silicon-Technologie heute einen Frequenzbereich von einer Oktave abdecken kann. Im selben IC integrierte Ausgangsteiler ermöglichen die Abdeckung mehrerer Oktaven niedrigerer Frequenzen, und mit Vervielfachern lassen sich mit einem einzigen IC Frequenzen bis zu 32 GHz erzeugen. Fortschritte bei den Fractional-N- PLL-Synthesizern haben den Gesamt-RMS-Jitter bei Mikrowellenfrequenzen auf nur mehr 60 fs gedrückt bei gleichzeitig unendlich hoher Frequenzauflösung und minimalen Störtönen. Breitbandige Filter mit geringer Einfügedämpfung lassen sich mit diesen integrierten PLL/VCO- ICs kombinieren, um die Spektraleigenschaften des gesamten Systems zu verbessern, wodurch die Realisierung von Lokaloszillatoren im Mikrowellen- und Millimeterwellenbereich erheblich vereinfacht wird. Einführung Lokale Oszillatoren (LOs) sind ein entscheidender Bestandteil von modernen Kommunikations-, Automotive-, Industrie- und Messanwendungen. Ob es um das Konvertieren von Signalen aus dem Basisbandin den HF-Bereich auf- oder abwärts, um das Erzeugen von Rampenfrequenzen für Radarsysteme im Kfz-Bereich, um die Materialprüfung oder die Entwicklung von Messinstrumenten für den Bau und die Prüfung von Schaltungen für diese Anwendungen geht – man findet überall LOs. Fortschritte Bild 1: Abstimmbereich des HMC733 in der Schaltungs- und Prozesstechnologie haben dazu beigetragen, die Kosten, die Komplexität und den Flächenbedarf solcher Schaltungen zu verringern. Außerdem machen die modernen integrierten Schaltungen das Design-in von LOs wesentlich einfacher als früher, als noch ein vielfältigerer Mix aus aktiven und passiven Technologien benötigt wurde. In der Vergangenheit kamen in der Mehrzahl der LOs für 2G-Kommunikationsanwendungen (z.B. GSM) noch Integer-N-PLLs wie der ADF4106 von Analog Devices zum Einsatz, zusammen mit einem schmalbandigen T-Package- VCO wie dem VCO190-1846T. Größtenteils waren diese VCOs wegen ihres hohen Gütefaktors (Q) sehr gut geeignet, um die anspruchsvollen Phasenrauschspezifikationen dieses Standards zu erfüllen. Damalige Mobiltelefone unterstützten nur jeweils einen Mobilfunkstandard, und der Standard selbst sah nur begrenzte Datenraten vor (allerdings verhalf die hervorragende Abdeckung der 2G-Netze den 22 hf-praxis 4/2020

REFLECTIONLESS FILTERS Eliminate Stopband Reflections DC to 40 GHz Patented internal load eliminates out of band signals Ideal for non-linear circuits Now available surface mount and tubular SMA case styles The 2015 IEEE MTT-S International Microwave Symposium SEE US AT BOOTH# 2047 (718) 934-4500 sales@minicircuits.com www.minicircuits.com 612 Rev B_P DISTRIBUTORS 612 Reflectionless Filters Rev B_show.indd 1 3/12/20 1:07 PM

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