Tool-Tipp Wie lässt sich die HF-Signalkette simulieren?

Autor / Redakteur: Thomas Tzscheetzsch * / Kristin Rinortner

Mit ADISimRF bietet Analog Devices ein kostenloses Werkzeug an, mit dem der Entwickler eine Aussage über verschiedene Parameter einer HF-Signalkette treffen kann, bevor sie aufgebaut ist. Am Beispiel eines IQ-Modulators mit direkter Aufwärtswandlung (engl. Zero IF IQ upconverter) soll das Programm kurz erläutert werden.

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Bild 1: Beispiel Signalkette in ADISimRF
Bild 1: Beispiel Signalkette in ADISimRF
(Bilder: Analog Devices)

Nach dem Herunterladen des Programms (ADISimRF in die Suchmaske auf www.analog.com eingeben) und der Installation können Beispiele geladen werden, u.a. besagter Direkt-Konverter.

Parametereingabe

Nach dem Aufruf des Beispiels befindet sich der Anwender im Tabellenmodus (Bild 1). Hier werden die Eingaben der Parameter wie Eingangssignalstärke und Signalbandbreite getätigt (1). Diese Daten werden während der Auswahl und Parametrierung der Bauteile in den jeweiligen Stufen (engl. Stage) herangezogen, um Warnungen zu erzeugen. Eine solche Warnung färbt den Zellenhintergrund rot, typische Warnungen entstehen z.B. beim Verletzen der Grenzen von „P1dB Backoff“ oder „Peak Backoff“. Eine weitere, sehr wichtige Eingabe, ist die Festlegung, ob es sich um eine Sende- oder Empfangsschaltung handelt (3).

Im weiteren Verlauf wird die Signalkette Stück für Stück aufgebaut. Hierzu gibt es in jeder Stufe Drop-Down-Felder; im ersten Feld findet die Auswahl der Bauteilfunktion statt, im zweiten wird das zu verwendende Bauteil ausgewählt. Bei manchen Bauteilen sind mehrere Funktionen integriert (siehe Stufe 5 und 6). So besteht der ADL5240 aus einem Verstärkerblock und einem programmierbaren Dämpfungsglied. In so einem Fall muss das Bauteil auf zwei Stufen aufgeteilt werden.

In den weißen Feldern jeder Stufe werden Parameter frei eingegeben – je nach Anwendungsfall. Hierzu zählt z.B. die Ausgangsfrequenz der jeweiligen Stufe. Nach dieser Eingabe übernimmt das Programm alle weiteren Werte automatisch, zumindest für die in der Datenbank enthaltenen Bauteile.

Dies gilt nicht, wenn als Bauteil ein sogenanntes „Temp Part“ ausgewählt wurde. Das Programm schlägt jedoch mögliche und sinnvolle Daten vor, wenn die Bauteilfunktion im obersten Feld angegeben wird. Auch die Anpassung der Impedanzen zwischen den Stufen erfolgt automatisch, wenn es das Bauteil erlaubt. Ist eine Fehlanpassung zwischen zwei angrenzenden Stufen gegeben, wird ein Skalar der Fehlanpassung berechnet und die kaskadierte Verstärkung, die Ausgangsleistung und die Ausgangsspannung angepasst.

Nähere Informationen zu den Bauteilen kann man über den Reiter „Device Selection“ (5) oder über das Internet abrufen.

Analyse

Nach der Eingabe einer Stufe wird die Ausgabe der Analyseparameter aktualisiert (2). Hierbei werden alle wesentlichen Parameter einer HF-Signalkette angeben, wie z.B. Ausgangsleistung, Rauschzahl, OIP3, IIP3, Verlustleistung, um nur einige zu nennen. Auch in jeder Stufe gibt es reine Ausgabefelder, diese sind grau hinterlegt und können nicht direkt modifiziert werden. Stellt man jedoch im Eingabefeld für die Eingangsleistung (1) einen anderen Wert ein, werden die entsprechenden Felder für die Ausgangsleistung in den jeweiligen Stufen aktualisiert. Zur Analyse lassen sich wichtige Daten auch grafisch darstellen – über den Reiter „Chart“ kommt man zu dieser grafischen Darstellung.

Hilfsmittel

Im Menü des Programms sind in den Rubriken „Reference Data“ und „Tools“ noch ein paar nützliche Hilfsmittel versteckt. In ersterer sind einige Tabellen abgelegt, wie z.B. für die Umrechnung von dBm in W, Verstärkung in dB oder einfach nützliche physikalische Konstanten. Unter Tools findet man einen Rechner für die Umrechnung verschiedener Einheiten

Mit diesen Hilfsmitteln und Analysefunktionen kann der Anwender Schritt für Schritt die Signalkette optimieren und so ein optimales Ergebnis in relativ kurzer Zeit erzielen.

* Thomas Tzscheetzsch arbeitet als Senior Field Application Engineer bei Analog Devices in München.

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