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Wie das WaveForm Engineering bei HF-Leistungsverstärkern hilft

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Wer nichtlineare Komponenten auf die Strom-Charakteristik hin untersuchen will, kann auf das sogenannte WaveForm Enginieering zurückgreifen. Wir zeigen, was sich dahinter verbirgt.

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Vom Messtechnik-Hersteller Mesuro entwickelte Messeinheit lässt sich in einem Netzwerkanalysator (VNA) einbinden.
Vom Messtechnik-Hersteller Mesuro entwickelte Messeinheit lässt sich in einem Netzwerkanalysator (VNA) einbinden.
(Bild: Electro Rent)

Die Entwickler von Hochfrequenz-Leistungsverstärkern verlassen sich seit vielen Jahren bei der Entwicklung von nichtlinearen Komponenten auf die Strom-Spannungscharakteristik, S-Parameter sowie auf das Load-Pull-, AM-AM- und AM-PM-Verhalten, die Skalarleistung und das Ausgangsspektrum.

Erst vor kurzem haben Unternehmen das sogenannte WaveForm Engineering entwickelt, um sowohl die messtechnische als auch die mathematische Analyse zu verbessern. Solche Analysen sind wichtig, weil sich mit ihnen alle Entwicklungsstufen optimieren lassen. Dazu gehören beispielsweise die Transistor-Optimierung, die Schaltungsentwicklung und der Systemintegration.

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Das „Cardiff Model Lite“ beschreibt die dritte Ordnung, welche eine Erweiterung der S-Parameter beim Groß-Signalverhalten erlaubt. Diese Verhaltensmodellformulierung nutzt polyharmonische Verzerrungen (PHD) und basiert auf dem Prinzip der Überlagerung von harmonischen Schwingungen: Leistung und Oberwellen (h).

Das Cardiff Model Lite

Um das „Cardiff Model Lite“ zu extrahieren, wird das Testobjekt (DUT) mit einem Grundton angesteuert. Gleichzeitig wird es mit einem kleinen Signal der jeweiligen harmonischen Frequenz stimuliert. Die interne und hinsichtlich der Phase unabhängig steuerbare Quelle des Netzwerkanalysators wird als Stimulus genutzt. Die Phase des Generators wird verändert, wobei mit mindestens sechs verschiedenen Phasen gemessen werden muss, damit das Modell das Verhalten richtig voraussagen kann.

Dieser Störprozess kann auf beiden Seiten des Testobjekts erfolgen. Bei Testobjekten, die nicht an die Standard-Impedanz von 50 Ohm angepasst sind, wird ein Cardiff Model mit einem Verhaltensmodell erzeugt. Dazu bedient man sich der Load-Pull-Datenanalyse. Die „Cardiff-Model-Einheit“ erweitert einen vorhandenen Netzwerkanalysator (VNA) und die modellierten Ergebnisse werden in ADS oder in die Simulationsumgebung Microwave Office extrahiert.

Messtechnik mieten

Die im Beitrag vorgestellte „Cardiff-Model-Einheit“ gibt es bei Electro Rent zu mieten.

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