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5-2022

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

HF-Technik Diskussion

HF-Technik Diskussion zur HF-Signalkette (Teil 2) Wesentliche Bausteine Diskrete und integrierte Komponenten stellen funktionale Bausteine dar, die in den HF-Signalpfaden in vielen Applikationen zum Einsatz kommen. Autor: Anton Patyuchenko Analog Devices Inc. www.analog.com Um die gewünschte Performance zu erzielen, muss ein HF-Systemingenieur ein solides Wissen über eine breite Palette an HF- Komponenten haben, deren Auswahl die Gesamtperformance der kompletten HF-Signalkette in der endgültigen Applikation bestimmt. Hier nun wird ein kurzer Überblick über die wichtigsten verschiedenen Funktionsgruppen gegeben, die in einem typischen HF-Signalpfad verwendet werden, wie es der Aufmacher allgemein als Blockschaltbild darstellt. Wir beschränken uns auf die gebräuchlichsten ICs und stützen uns dabei auf die Klassifizierungskriterien, die für die Definition des Signalpfads auf Systemebene relevant sind. Diese Klassifizierung umfasst HF-Verstärker, Frequenzgenerations-ICs, Frequenzvervielfacher und -teiler, Mischer, Filter und Schalter sowie Dämpfungs- und Detektorkomponenten. HF-Verstärker Ein optimales Verstärker-Design ist immer ein Kompromiss zwischen Verstärkung, Rauschen, Bandbreite, Effizienz, Linearität und weiteren Parametern. Anhand dieser Hauptklassifizierungskriterien können wir zwischen verschiedenen Verstärkertypen unterscheiden. Rauscharme Verstärker (Low Noise Amplifiers, LNAs) sind für geringe Signalpegel vorgesehen. Die Rauschzahl (NF) eines guten LNAs kann weniger als 1 dB im Sub-GHz-Bereich und einige dB bei höheren Frequenzen betragen. Da die Gesamtrauschzahl einer Signalkette von ihren ersten Stufen dominiert wird, werden LNAs häufig direkt am Eingang eines Empfängers eingesetzt. Im Gegensatz dazu werden Leistungsverstärker (Power Amplifiers, PAs) normalerweise in den Ausgangsstufen eines Sendesignalpfads eingesetzt. Sie sind für einen hohen Wirkungsgrad und meist hohe Linearität optimiert. Verstärker mit hohem IP3 und geringem NF bieten einen hohen Dynamikbereich. Ein anderer Verstärkertyp ist darauf hin optimiert, Signale mit hohem Verhältnis von Spitzen- zu Durchschnittsleistung zu verarbeiten. In Kommunikationssystemen, die auf vektormodulierten Signalen beruhen, ermöglichen Verstärker mit hoher Linearität beispielsweise die Minimierung von Signalverzerrungen, was für das Erreichen niedriger Bitfehlerraten entscheidend ist. Verstärker mit variabler Verstärkung (Variable Gain Amplifiers, VGAs) adressieren Applikationen mit einem breiten Bereich von Signalpegeln. VGAs gleichen Veränderungen des Signalpegels durch flexible Regelung aus, um etwa ein Sendesignal zu steuern oder die empfangene Signalamplitude anzupassen. 12 hf-praxis 5/2022

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