Taktgeber

Der Pocket-Oszillator – eine Signalquelle im Hosentaschenformat

| Autor / Redakteur: Niels Hagen * / Thomas Kuther

Die Oszillatoren der RFPRO33-Familie: Sie sind in einem traditionellen Dämpfungsglied-Gehäuse mit SMA-Anschlüssen untergebracht.
Die Oszillatoren der RFPRO33-Familie: Sie sind in einem traditionellen Dämpfungsglied-Gehäuse mit SMA-Anschlüssen untergebracht. (Bild: WDI)

Eine portable HF-Quelle mit geringem Phasenrauschen erschließt neue Möglichkeiten im Labor- und Entwicklungsumfeld, für die bisher unhandliche und teure Messapparaturen nötig waren.

Vor noch nicht allzu langer Zeit war der Einsatz einer 1-GHz-Signalquelle mit geringem Phasenrauschen ausgesprochen kostspielig, so dass ihre Verwendung auf hochwertige Anwendungen beschränkt blieb, bei denen die hohen Kosten für den Einsatz dieser Technik vertretbar waren. Dem Marktbedarf entsprechend, entwickelten die meisten Hersteller von hochfrequenten Oszillatoren meist SAW-basierte 1-GHz-Oszillatoren in SMD-Bauformen als eine mögliche Lösung. Derartige SMD-Oszillatoren sind jedoch grundsätzlich für den Einbau in Endprodukte in Serienstückzahlen bestimmt und daher fehlen ihnen wichtige Eigenschaften, insbesondere im „Handling“ des Produktes, um auch im Labor- und Entwicklungsumfeld schnell und einfach eingesetzt werden zu können.

Auf der Suche nach einer „steckbaren“ 1-GHz-HF-Quelle

Somit war das Ziel, eine Art „steckbare“ 1-GHz-HF-Quelle zu entwickeln, um auch die besonderen Anforderungen im Labor-und Entwicklungsumfeld zu erfüllen. Eine erste Lösung bestand darin, die traditionelle 1-GHz-Quelle in einem handlichen Gehäuse von ausreichender Größe zu integrieren und mit einem SMA-Steckanschluss zu versehen. Auch wenn dies ein sinnvoller erster Schritt in der Produktentwicklung war, so bestand jedoch die wirkliche Herausforderung im Entwurf eines Quarzoszillators, der klein genug ist, um in ein kompaktes sowie auch robustes Gehäuse zu passen und dabei zugleich die anspruchsvollen Phasenrauscheigenschaften einer traditionellen 1-GHz-HF-Quelle zu erhalten.

Geringes Phasenrauschen – hohe Reichweite

Mit einer Lösung, die diese Eckdaten in Bezug auf Größe und Leistung erfüllt, können die Vorteile einer rauscharmen Signalquellensteuerung auch von zahlreichen anderen Anwendungen genutzt werden. Besonders in funkbasierten Designs ist diese Entwicklung von Bedeutung, da sich durch geringe Phasenrauschwerte unmittelbar größere Kommunikationsdistanzen erzielen lassen. Derartige Oszillatoren eignen sich für eine Vielzahl von Anwendungen:

  • Evaluationsplatinen,
  • Vorführung von messtechnischen Apparaturen,
  • allgemeine Laboranwendungen.

Evaluationsplatinen:

Einige Hersteller von Halbleitern bieten DDS-Chips (Direct Digital Synthesis) an, die einen 1-GHz-Taktgeber mit geringem Phasenrauschen benötigen. Die Evaluierungsplatinen für diese DDS-Chips werden üblicherweise mit einer Anschlussmöglichkeit für eine externe 1-GHz-Quelle geliefert. Bei einer solchen Anordnung wird einfach ein Ende des 1-GHz-Oszillators direkt an die Evaluierungsplatine und das andere an eine „saubere“ +3,3-V-Stromversorgung angeschlossen. Mit diesen Inline-Oszillatoren kann der Nutzer den nicht so „sauberen“ internen Phasenregelkreis (PLL) des DDS umgehen, so dass der Ausgang des störungsfreien Dynamikbereichs (SFDR) des DDS und die Phasenrauschleistung schnell getestet werden können. Mithilfe eines kompakten, steckbaren 1-GHz-Oszillators lassen sich außerdem Langzeittests durchführen, ohne dabei einen teuren HF-Generator einzusetzen.

Vorführung messtechnischer Apparaturen:

Ein Vertriebsmitarbeiter, dem die neue Technologie steckbarer HF-Quellen mit geringem Phasenrauschen zur Verfügung steht, kann sie zur Vorführung von Oszilloskopen, Spektrumanalysatoren und anderen Systemen anstelle eines schweren Signalgenerators nutzen, denn die 1-GHz-Quelle lässt sich einfach in der „Hosentasche“ mitführen.

Die heutigen Modelle können einen Grundrauschpegel von –167 dBc/Hz erzielen; damit lässt sich der tatsächliche Dynamikbereich des Messgerätes gut demonstrieren. Üblicherweise werden bisher sog. Signal-/Meldeplatinen zum Vorführen von Messgeräten verwendet, tatsächlich kann aber mit dem kompakten 1-GHz-Oszillator eine bessere Signalqualität erreicht werden.

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