Flexibler Modulator und Digitalverstärker-MMIC für den energieeffizienten Betrieb einer digitalen Sendekette im GHz-Bereich

Beschreibung

Schaltverstärker für Mikrowellenanwendungen bieten anders als analoge Verstärker ein hohes Potenzial, um Energie einzusparen. Sie sind zudem weniger empfindlich gegenüber Bauteiltoleranzen und deutlich flexibler, etwa in Form von maximaler Frequenzagilität und Reduktion von Volumen und Gewicht. Diese Vorzüge konnten in der Praxis bislang nicht genutzt werden: Bisherige Konzepte erreichten die für moderne Kommunikationssysteme notwendige Signalqualität nicht oder waren ineffizienter als analoge Lösungen. Die erzielten Ergebnisse bringen entscheidende Verbesserungen. Die Arbeit widmet sich der gesamten digitalen Sendekette. Sie liefert signifikante Beiträge zum Modulator und zum Verstärker, betrachtet dabei aber auch die Anforderungen an das Ausgangsfilter. Das digitale Verstärkerkonzept wird für den Frequenzbereich um 1 GHz ertüchtigt – für Anforderungen, die sich beispielsweise für Basisstationen der modernen Mobilkommunikation eignen. Die Sendekette ist für das Basisbandsignal vollständig transparent. Änderungen an der Basisbandmodulation oder den Empfängern sind nicht notwendig. Der primäre Fokus liegt auf der Entwicklung eines neuartigen Modulationsverfahrens für digitale Mikrowellenleistungsverstärker. In einem zweiten Kernbeitrag wird der digitale Verstärker adressiert und anschließend mit einem ebenfalls neu entwickelten Verstärker-MMIC eine vollständige Sendekette aufgebaut und vermessen. Mit nur minimalen Anpassungen in der Konfiguration wird ein Outphasing-Modul betrieben, das aus zwei Single-Ended-Verstärkermodulen zusammengesetzt ist. Dies demonstriert die Flexibilität des Modulators. Viele weitere Verstärkerarten lassen sich allein durch Softwareanpassungen erschließen.
Schaltverstärker für Mikrowellenanwendungen bieten anders als analoge Verstärker ein hohes Potenzial, um Energie einzusparen. Sie sind zudem weniger empfindlich gegenüber Bauteiltoleranzen und deutlich flexibler, etwa in Form von maximaler Frequenzagilität und Reduktion von Volumen und Gewicht. Diese Vorzüge konnten in der Praxis bislang nicht genutzt werden: Bisherige Konzepte erreichten die für moderne Kommunikationssysteme notwendige Signalqualität nicht oder waren ineffizienter als analoge Lösungen. Die erzielten Ergebnisse bringen entscheidende Verbesserungen. Die Arbeit widmet sich der gesamten digitalen Sendekette. Sie liefert signifikante Beiträge zum Modulator und zum Verstärker, betrachtet dabei aber auch die Anforderungen an das Ausgangsfilter. Das digitale Verstärkerkonzept wird für den Frequenzbereich um 1 GHz ertüchtigt – für Anforderungen, die sich beispielsweise für Basisstationen der modernen Mobilkommunikation eignen. Die Sendekette ist für das Basisbandsignal vollständig transparent. Änderungen an der Basisbandmodulation oder den Empfängern sind nicht notwendig. Der primäre Fokus liegt auf der Entwicklung eines neuartigen Modulationsverfahrens für digitale Mikrowellenleistungsverstärker. In einem zweiten Kernbeitrag wird der digitale Verstärker adressiert und anschließend mit einem ebenfalls neu entwickelten Verstärker-MMIC eine vollständige Sendekette aufgebaut und vermessen. Mit nur minimalen Anpassungen in der Konfiguration wird ein Outphasing-Modul betrieben, das aus zwei Single-Ended-Verstärkermodulen zusammengesetzt ist. Dies demonstriert die Flexibilität des Modulators. Viele weitere Verstärkerarten lassen sich allein durch Softwareanpassungen erschließen.

Autor*in

Florian Hühn

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