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4-2022

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Quarze und Oszillatoren

Quarze und Oszillatoren IoT-Sensoren: Lösungen mit Realtime-Clock-Modulen niedrigen Stromverbrauch von lediglich 160 nA. Der eingebettete präzise, hochauflösende Temperatursensor, kombiniert mit einem programmierbaren Interrupt für die Temperaturfenstererkennung, integriert die Funktion des Zeitstempel für Temperaturalarmereignisse. Drei Hauptkomponenten machen den intelligenten Sensor aus: • einfacher Sensor, der Daten aus einer Umgebung erfasst • Mikroprozessor, der die Ausgabe des Sensors verarbeitet • Kommunikationsfunktionen, die es dem Sensor ermöglichen, die Ausgabe des Mikroprozessors zu übermitteln, um Maßnahmen zu ergreifen Heutzutage werden in Smart- Building/Factory/City-Applikationen und bei vernetzten Personen eine Reihe von intelligenten Sensoren eingesetzt, um Daten für Erkenntnisse und Entscheidungen zu sammeln. In der Regel ermöglicht eine integrierte drahtlose Kommunikationsfunktion die Datenerfassung über ein globales Netzwerk (Internet) und definiert damit verbundene intelligente Sensoren als IoT-Anwendungen. In unserer vernetzten Welt kann die Nicolas Moser Technical Marketing Manager Micro Crystal AG www.microcrystal.com Co-Autor: Axel Gensler Line Manager Timing SE Spezial Electronic www.spezial.com Bedeutung einer ständigen Verbindung zum Internet als eine offensichtliche absolute Voraussetzung für IoT-Anwendungen angesehen werden. Obwohl das erste Wort des Akronyms IoT „Internet“ lautet, müssen nicht alle IoT-Geräte mit dem Internet verbunden sein, zumindest nicht immer. Normalerweise kommuniziert eine Reihe von Geräten in einem Haus oder einer Fabrik über einen nicht-IP-basierten Bus (zum Beispiel ZigBee) mit einem Router – und der Router allein sorgt für die Präsenz des Edge im Internet, ermöglicht die Kommunikation mit dem Remote-Cloud Server des Systems. Kleine Sensoren profitieren vom Wegfall des Overheads eines leistungsstarken IP-basierten Netzwerks. Die wichtigsten Anforderungen an IoT-Geräte sind eine schnelle Installation ohne aufwendige Verkabelung, sowie einfach, wartungsarme Lösung. Für die Benutzer sind zudem Größe und Batterielebensdauer ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal für IoT-Geräte. Ein Produkt, das klein ist und zwischen den Ladevorgängen länger hält, ist begehrenswerter und wird sich in einem immer stärker umkämpften Markt durchsetzen. Neben der Wahl der Batterietechnologie ist die Verwendung von Power-Management-Schaltungen (PMC) der Schlüssel, um sicherzustellen, dass der Produktentwickler zwischen einer kleineren Batterie und einer längeren Batterielebensdauer wählen kann. Das Echtzeituhrmodul (RTC) fungiert als PMC. Es kann den Mikroprozessor aufwecken, um periodische Sensormessungen durchzuführen, und den Mikrocontroller abschalten, wenn keine Aufgabe erforderlich ist, was zu erheblichen Energieeinsparungen führt. Der extrem niedrige Ruhestrom in der Größenordnung von einigen zehn Nanoampere, der von den heutigen RTC-Modulen erreicht wird, ermöglicht eine deutlich längere Batterielebensdauer. Die genaue Zeitmessung garantiert einen zeitgesteuerten Betrieb, ohne dass eine häufige Synchronisierung und Verbindung zum Server erforderlich ist. Timer, Alarme und die Erkennung externer Ereignisse können in der Anwendung aktiv sein, während der Mikrocontroller im Energiesparmodus gehalten wird. Mit der höchsten Genauigkeit aller temperaturkompensierten RTCs von ±2,5 ppm (±0,22 s/ Tag) über den industriellen Temperaturbereich hat der neue RV- 3032-C7 von Micro Crystal (Vertrieb durch SE Spezial-Electronic GmbH) zudem einen extrem Da die meisten batteriebetriebenen Geräte aus Gründen der Tragbarkeit sehr klein sein müssen, werden die RTC-Module von Micro Crystal in einem kleinen DFN-Gehäuse von nur 3,2 x 1,5 x 0,8 mm untergebracht. Bei den in sich geschlossenen Lösungen, die den KHz-resonator und den RTC-Schaltkreis integrieren, wird der Schutz gegen Druckschwankungen, Feuchtigkeit oder externe chemische Verunreinigungen, die die Oszillatorstabilität beeinträchtigen könnten, durch eine perfekte Versiegelung des Keramikgehäuses mit einem Metalldeckel unter Vakuum gewährleistet. Die hohe Zeitgenauigkeit von nur einer halben Minute Abweichung pro Jahr macht eine Oszillatorentwicklung und -anpassung sowie eine Kalibrierung der Uhr während der Fertigung überflüssig und vermeidet häufige Zeitanpassungen über Jahre hinweg. Die Auswahl und Verwendung einer einsatzbereiten RTC- Modul-Lösung im Design reduziert den technischen Aufwand und das Risiko bei der Entwicklung Ihres nächsten Produkts. Mit seiner Produktlinie von Echtzeituhrmodulen beherrscht Micro Crystal die Kunst des Timings, um extreme Anforderungen in Bezug auf Größe, Stromverbrauch und Leistung zu erfüllen und Ingenieure bei der Entwicklung der nächsten Generationen von IoT- und anderen intelligenten Produkten zu unterstützen und unterstützt bei der Miniaturisierung des Endproduktes. Drahtlose, batteriebetriebene Geräte mit langer Lebensdauer können an Orten eingesetzt werden, an denen dies bisher nicht möglich war. ◄ 30 hf-praxis 4/2022

Frequenzsynthesizer liefert Signal mit 10 MHz bis 4 GHz Das Modul HSM4001B von Holzworth Instrumentation ist ein Frequenzsynthesizer, der von 10 MHz bis 4 GHz arbeitet. Diese Mikrowellen-CW-Quelle ist auf einer nicht-PLL-basierten Plattform aufgebaut. Das Digital-Analog-Hybrid-Design bietet eine hervorragende Phasenrauschleistung und eine Störantwort, die die phasenkohärente Natur dieser Digital-Analog-Hybrid- Signalquellen ergänzen. Er liefert eine Ausgangsleistung von -70 bis 20 dBm und hat ein Phasenrauschen von -122 dBc/Hz bei 4 GHz. Dieses Gerät erezugt Oberwellen von -40 dBc und Störpegel von -70 dBc. Es hat eine Schaltgeschwindigkeit von weniger als 6 µs mit Phasenspeicher und einem Onboard- Präzisions-OCXO 100 MHz. Das Modul kann direkt über den SPI- Bus, die Holzworth-GUI, eine vorinstallierte Lookup-Tabelle, LabVIEW, MAT- LAB, C++, C# usw. gesteuert werden. Das HSM4001B-Modul eignet sich nahezu ideal für Elektronik-Design, Fertigungstests und OEM-Systemintegration. Weitere Daten: Versorgungsspannung 25 V, SWR 1,15 bis 1,7, Impedanz 50 Ohm, Betriebstemperatur -40 bis 75 °C. ■ Holzworth Instrumentation www.holzworth.com Kostengünstiger, leistungsstarker, weltraumtauglicher Master-Quarzoszillator Der Spectratime LNMO von Orolia ist ein Space Qualified Crystal Oscillator mit Quarze und Oszillatoren einer Frequenz von 10 MHz (Frequenzen von 5 bis 40 MHz auf Anfrage erhältlich). Er erzeugt ein Ausgangssignal von 7 dBm mit einem SSB-Phasenrauschen von -140 dBc/Hz @ 1 kHz Offset und mit einer Frequenzstabilität von ±10 -9 über einen weiten Temperaturbereich. Der Oszillator hat eine Standard-Aufwärmzeit von 10 min und eine schnelle Aufwärmzeit von 5 min. Er hat eine Radtoleranz von bis zu 100 krad, erzeugt Störsignale von maximal -120 dBc und Oberwellen von maximal -40 dBc. Dieser Oszillator benötigt eine DC-Versorgung von 12/15 V, verbraucht weniger als 2,5 W im Betrieb und 4 W beim Aufwärmen. Der Spectratime LNMO ist in einem kompakten Gehäuse von 50 x 50 x 30 mm mit lötbaren Pins und/oder SMA-Anschlüssen erhältlich. Es ist nahezu ideal für den Einsatz in Navigation, GNSS/GPS-Empfängern, Abwärts- und Aufwärtswandlern, Transpondern, FGU, Bordrechner, Synthesizer, SAR und Weltraumanwendungen. Weitere Daten: Frequenzstabilität 1 ppb, Betriebstemperatur -30 bis 70 °C, Langzeitstabilität ±30 ppb ±10 ppb pro Jahr, Kurzzeitstabilität 0,001 ppb ■ Orolie www.orolie.com Zuwachs für MEMS-Oszillator-Familie Der SiT3901 DCXO ist das jüngste Mitglied der SiTime µPower MEMS-Oszillator-Familie (Vertrieb durch SE Spezial-Electronic), die auf strom- und platzsparende Wearable-, Hearable-, IoT- und mobile Anwendungen ausgerichtet ist. Er ist der wohl weltweit kleinste, stromsparendste und leichteste digital gesteuerte Oszillator (DCXO). Dieser MEMS-basierte DCXO hat einen ultraweiten Ziehbereich von bis zu 15 %. Im Vergleich zu Quarzoszillatoren verbraucht er bis zu 90% weniger Strom und benötigt 90 % weniger Platz auf der Platine. Dieser DCXO ist robust gegenüber analogem Rauschen und kann eine Frequenz dynamisch variieren, um sie an die Resonanzfrequenz des Empfängers anzupassen. Nahezu ideal ist das neue Produkt für die Anwendung in drahtlosen Ladesystemen: ■ SE-Spezial-Electronic www.spezial.com FREQUENCY CONTROL PRODUCTS High-End Produkte vom Technologieführer. Seit über 70 Jahren „Made in Germany” Waibstadter Strasse 2 - 4 74924 Neckarbischofsheim Telefon: +49 7263 648-0 Fax: +49 7263 6196 Email: info@kvg-gmbh.de www.kvg-gmbh.de hf-praxis 4/2022 31 31

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