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5-2012

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Mikrowellen-Komponenten

Mikrowellen-Komponenten Bild 2: Die Einfügedämpfung des MCA-35LH+ wird bei 2,2 GHz minimal. Bild 3: Isolationswerte des MCA-35LH+ über der Frequenz Bild 4: Rückflussdämpfung für die Eingänge des MCA-35LH+ Bild 5: Rückflussdämpfung am IF-Port des MCA-35LH+ niveau. Dann sind LO- und IF- Port perfekt isoliert. Wenn indes das LO-Signal von T1 an den Anschlüssen der Teiltransformatoren in Amplitude und Phase perfekt 1:1 aufgeteilt ist, dann sind LO- und RF-Port bestmöglich entkoppelt. Das RF-Signal wird mit jeder Halbwelle umgeschaltet und erscheint so am IF- Port. Mithilfe der Fourier-Analyse lässt sich zeigen, dass das ursprüngliche RF-Signal am IF- Anschluss nicht erscheint. Somit wird eine bestmögliche und sehr hohe Entkopplung aller Ports erreicht, was die Einsatzmöglichkeiten dieses Mischertyps maximiert. Konstruktionsdetails des Mischers Für Frequenzen unter 5 GHz nutzt man sehr oft Transformatoren mit Ferritkernen als Baluns. Die Herstellung solcher Baluns ist jedoch mit recht viel Handarbeit verbunden. Mithilfe der LTCC-Technologie lässt sich dies vermeiden. T1 und T2 werden so realisiert. Der Dioden-Chip hat zudem minimale Abmessungen und einen geringen Preis. Es ergeben sich folgende Vorteile: • geringe Größe (0,25´´ x 0,3 ´´x 0,2´´) • weniger Schritte bei der Herstellung • hohe Reproduktionsgenauigkeit • leichte Massenherstellung möglich • geringe Kosten Leistungsfähigkeit des Mischers In der Tabelle werden die Daten für zwei der neuen Mischer bei einer LO-Leistung von je 10 dBm aufgelistet. Für den MCA- 35LH+ und die gleiche LO-Leistung zeigt Bild 2 den typischen Verlauf der Einfügedämpfung, Bild 3 die Verläufe der Entkopp- Bild 6: Intercept-Punkt dritter Ordnung für den MCA-35LH+ lungswerte, Bild 4 die Verläufe der Rückflussdämpfung für die Eingänge, Bild 5 den Verlauf der Rückflussdämpfung am IF- Port und Bild 6 den typischen Verlauf des Intercept-Punkts dritter Ordnung. Das Modell MCA-50LH+ ist für 1 bis 5 GHz spezifiziert und hat eine optimierte Performance für den Bereich 3 bis 4,5 GHz. Die IF-Bandbreite beträgt 10 bis 1.500 MHz. Auch hier stellen 10 dBm die optimale Oszillatorleistung dar. Somit wurde gezeigt, dass diese kostengünstigen und kleinen Mischer für weite Anwendungsbereiche geeignet sind.◄ 18 hf-praxis 5/2012

Mikrowellen-Komponenten Varactorgesteuerter Phasenschieber für PCS-Basisstationen Dieser Beitrag stellt einen High- Performance- Phasenschieber für den Einsatz im Personal Communications Service (PSC) mit einer Low-Cost- Kapazitätsdiode und einem 90°-Hybridkoppler vor. Aktuelle Leistungsverstärker in Basisstationen nutzen Kompensationstechniken zur Verminderung von Verzerrungen. Die diversen, gut bekannten Kompensationstechniken beruhen alle auf dem gleichen Prinzip der Phasen- und Amplitudensteuerung. Daher nutzen sie auch fast alle die gleichen Bauelemente in dieser Stufe, nämlich spannungsgesteuerte Dämpfungsglieder und Phasenschieber. Die Qualität dieser Bauelemente bestimmt im Wesentlichen die Leistungsfähigkeit der Kompensationsstufe. Der ideale Pha- Bild 1: Ein typisches Phasenschieber-Design senschieber bewirkt linear zur Steuerspannung eine Phasenverschiebung bis zu 360° bei 0 dB Änderung im Signalpegel. Das ideale Dämpfungsglied wiederum bewirkt eine spannungslineare Dämpfung ohne Phasenbeeinflussung. Hier wird ein High-Performance- Phasenschieber für den Einsatz in PCS-Basisstationen beschrieben (Personal Communications Service, 1.850...1.990 MHz). Dieser nutzt die Low-Cost- Kapazitätsdiode SMV1245- 011 und den 90°-Hybridkoppler HY19-12. Das PCS-Band wurde gewählt, da gerade diese vielen Basisstationen effiziente Lösungen zu geringen Kosten erfordern. Es ist aber auch möglich, das Konzept in anderen Applikationen einzusetzen. steuerbaren RC-Glieder gelegt. Diese sind identisch, somit wird bei jedem Teil der gleiche Phasenversatz bewirkt. Die entstehenden reflektierten Signale P REF /2 bilden dann zusammen das Ausgangssignal. Dort am Ausgang liegen sie in Phase. Jedoch die im Eingang auftretenden zurückkommenden Signale haben 180° Phasenversatz und löschen sich somit aus. Die Phasenverschiebung, die sich insgesamt zwischen P IN und P OUT einstellt, entspricht der auf der „Reflexionsstrecke“ durch jeden Varactor bewirkten. Die kleinen Vektoren im Bild zeigen die Phasenverhältnisse in Eingang und Ausgang. Ein mit Kapazitätsdioden abgeschlossener Zirkulator kann also dazu dienen, hin- und zurücklaufende Wellen zu trennen (wie ein Richtkoppler) und eine Phasenverschiebung zu erzeugen. Allerdings ist diese Lösung recht kostspielig. Doch obwohl die Schaltung zwei Kapazitätsdioden benötigt, bietet sie doch die Möglichkeit der Modifizierung in Richtung Low-Cost. Die Varactor-Komponenten im Bild agieren als ideale (verlustlose) reaktive Lasten mit einem Reflexionskoeffizienten zwischen 1 und somit mit null Grad Phasenbeeinflussung und -1 und somit Phaseninversion. Dies entspricht Leerlauf bzw. null Picofarad Varactor-Kapazität und Kurzschluss bzw. unendlich großer Varactor-Kapazität. In Bild 2 sind Zwischenzustände auch für eine ideale Induktivität dargestellt. In Bild 3 ist nun das Quelle: Skyworks-Applikationsbericht A Varactor Controlled Phase Shifter for PCS Base Station Applications Grundlagen der Phasenschieber Eine typische Phasenschieber- Architektur unter Nutzung eines Quadraturkopplers, also eines 90°-Hybridkopplers, wird in Bild 1 gezeigt. Das Eingangssignal wird durch den Phaasenschieber geteilt, und die beiden resultierenden Teile P INC /2 werden an die Bild 2: Abhängigkeit der Phasenverschiebung bei der Reflexion an einer idealen Kapazität und Induktivität bei 1,95 GHz (S11: Reflexion am Tor 1 bei Abschluss am Tor 2) hf-praxis 5/2012 19

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