Hochfrequenz-ICs
Synergie von HF- und Prozessor-Power
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
72 GPU-Kerne und Computational Photography: ganz schön schnell
Den nach eigenen Angaben „weltschnellsten mobilen Prozessor“, der sich auch durch sehr geringe Energieaufnahme auszeichnen soll und deshalb für Smartphones und Tablets, Infotainment- sowie Navigations-Systeme, aber auch für PCs geeignet ist, bringt NVIDIA (www.nvidia.de) auf den Markt. Der Prozessor nennt sich Tegra 4, er wurde bisher unter dem Codenamen Wayne geführt und er beschäftigt 72 GeForce-Kerne, was der sechsfachen GPU-Leistung eines Tegra-3-Prozessors entspricht. Dadurch sind, so der Hersteller, realistischere Spielerlebnisse möglich und höher auflösende Bildschirme ansteuerbar. Technische Basis ist die Quad-Core-Architektur von ARMs Cortex-A15. HF-technisch können die Chips nicht zuletzt mit den Frequenzen des 4G-LTE-Standards für Sprach-und Datenübertragungen dank eines optionalen Chipsatzes zurechtkommen. Der Tegra 4 nimmt laut Hersteller bis zu 45 Prozent weniger Strom als sein Vorgänger Tegra 3 bei durchschnittlicher Nutzung auf, was bei einem Smart-phone bis zu 14 Stunden HD-Video-Wiedergabe möglich machen soll.
Pfiffige Idee: Zu den Schlüsselfunktionen des Tegra 4 zählt unter anderem eine neuartige Architektur für Computational Photography, die automatisch HDR-Fotos und -Videos liefert, indem sie die Rechenleistung der GPU, CPU und des Bildsignalprozessors der Kamera zusammenspannt. Die HDR-Funktion erfasst Bilder, auch solche, die durch den Blitz beleuchtet wurden, auf die gleiche Art und Weise, wie sie vom menschlichen Auge wahrgenommen werden - mit Details in hellen und dunklen Bereichen. Letztlich lassen sich damit Bilder liefern, die auch dem 4K-Standard entsprechen und damit die Spezifikationen der Ultra-High-Definition-Darstellung der neuen Generation erfüllen.
Nahfeld- und Kurzstrecken-Datenfunk
Toshiba (www.toshiba.de) kündigt das branchenweit erste (soweit im Januar 2013 verifizierbar) microUSB-Adaptermodul an, das mit dem Nahfunk-Übertragungsstandard TransferJet arbeitet. Dies ist eine ursprünglich von Sony entwickelte Nahfeld-Funkübertragungstechnik, die über wenige cm hinweg auf einer Frequenz von 4,4 GHz arbeitet und rund 560 Mbit/s (brutto) überträgt (TransferJet-fähige Geräte sollen einen 1-minütigen HD-Film in etwa 3 s übertragen). Das Konzept wird vom TransferJet-Konsortium vermarktet, dem sich mittlerweile 45 Unternehmen (Stand: Januar 2013) angeschlossen haben, darunter auch Toshiba.
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Dessen TJM35420MU (Bild 3) ist nun das erste TransferJet-microUSB-Adaptermodul, das ein HF-Transceiver-IC, einen Koppler, ein HF-Filter, passive Bauelemente und einen USB-Interface-Baustein enthält und das für Android-Smartphones und -Tablets gedacht ist: Die zu übertragende Datei wird auf dem Bildschirm des Geräts ausgewählt und dann automatisch auf das nebenan platzierte, empfangende Gerät übertragen. Das Interesse an TransferJet dürfte übrigens noch weiter steigen, wenn in Kombination damit weitere Datenübertragungsverfahren wie Digital Signage und auch Near-Field-Communication-Konzepte (NFC) hinzukommen. Das Verfahren soll, so Toshiba, künftig in Computer und Konsumelektronikgeräte unterschiedlicher Art integriert werden. Die Zukunft wird dies erweisen müssen.
Nicht nur im Mobilfunk-Prozessor- und HF-Chip-Business ist Qualcomm tätig, auch in der Kurzstrecken-Datenkommunikation: Qualcomm Atheros, ein Tochterunternehmen der Qualcomm Inc., stellt einen - nach Angaben des Herstellers besonders energieeffizienten - Near-Field-Communication- (NFC-) Baustein vor. Mit ihm können mobile Endgeräte (meist Telefone) kontaktlos über Hand-Distanz hinweg miteinander kommunizieren und Daten austauschen, auch mobiles Bezahlen ist mittlerweile an ausgewählten Verkaufsstandorten oder (dünn gesät) auch in manchem Nahverkehrs-Fahrzeug möglich. NFC ist prinzipiell schon lange bekannt, doch der großflächige Durchbruch fehlt immer noch, weil die Geschäftsmodelle recht kompliziert sind und viele Partner erfordern. Dennoch entwickelt man die Chips weiter in Richtung Stromsparen - so wie der neue Baustein von Qualcomm, der sich QCA1990 nennt und nach Unternehmensangaben das kleinste, energieeffizienteste System on Chip (SoC) für diese Anwendung sein soll, den es derzeit auf dem Markt gibt. Der Chip ist tatsächlich nur halb so groß wie aktuell verfügbare NFC-Chips, und er kann mit dem Qualcomm Atheros WCN36801-Stream, einem Dual-Band 802.11ac-WiFi-/Bluetooth-4.0/FM-Chip, kombiniert werden - zum Einbau in Mobiltelefone.
Hochkarätige Chips für universellen HF-Einsatz
Auch bei den universellen Oszillatorbausteinen und anderen frequenzverarbeitenden Chips gibt es bemerkenswerte Weiterentwicklungen. So präsentiert Texas Instruments einen breitbandigen Frequenz-Synthesizer mit integriertem, spannungsgesteuertem Oszillator (VCO), der (so der Hersteller) das niedrigste Phasenrauschen dieser Baustein-Kategorie aufweisen soll. Der Chip trägt die Typenbezeichnung LMX2581 (Bild 4), und er arbeitet im Frequenzbereich zwischen 50 und 3.760 MHz. Der Pluspunkt dieses breiten Bereiches: Entwickler können mit einem einzigen Frequenz-Synthesizer ein vielfältiges Spektrum unterschiedlicher Anwendungen im Bereich der Mobilfunk-Infrastruktur, der Radarsysteme, der bildgebenden medizinischen Systeme, des Rüstungs- und Aerospace-Sektors sowie in der Prüf- und Messtechnik konzipieren.
Auch sehr interessante Parameter für HF-Designs: Eine sehr hohe Frequenzstabilität von bis zu ±25 ppm und eine geringe Stromaufnahme von 3,6 mA zeichnen die neue, auch für den Automotive-Betriebstemperaturbereich von -40 °C bis +125 °C ausgelegte MEMS-XO-Familie SiT1618 von SiTime (www.sitime.com) aus (Bild 5). Die von MSC (www.msc-ge.com) auf den Markt gebrachten und zu bestehenden Quarz-basierenden XO-Designs kompatiblen neuen MEMS-XOs sind mit 33 Standardfrequenzen im Bereich von 7,3728 MHz bis 48 MHz verfügbar; als Spannungsversorgung werden wahlweise 1,8 V, 2,5 V, 2,8 V, 3,0 V oder 3,3 V benötigt. In 4-Pin-2016-, 2520-, 3225-, 5032- und 7050-Gehäusen angeboten, eignet sich die Oszillator-Familie für den Einsatz in unterschiedlichen medizinischen und industriellen - und nicht nur automobilen - Anwendungen. Eine AEC-Q100-Konformitätserklärung ist auf Anfrage möglich.
Phasenrauschen minimiert: Analog Devices (www.analog.com) hat einen PLL-Synthesizer entwickelt, der bezüglich des Phasenrauschens recht ansehnliche Eigenschaften im Datenblatt stehen hat. Bei dem neuen Synthesizer, Typ ADF4153A, handelt es sich um ein pin- und software-kompatibles Upgrade zu dem verbreitet eingesetzten 4-GHz-Fractional-N-PLL-Baustein ADF4153, bietet aber mit einem PLL-Phasenrauschen von -223 dBc/Hz eine Verbesserung von 3 dB gegenüber diesem früher eingeführten Chip. Weitere Daten sind eine HF-Bandbreite von 4 GHz, ein Betriebsspannungsbereich von 2,7 V bis 3,3 V, Kompatibilität zu 1,8-V-Logik sowie programmierbare HF-Ausgangs-Phasenlagen. Anwendungen ergeben sich von Kommunikations-Infrastrukturen über Pulse-Doppler und FMCW-Radarsysteme, Prüf- und Messausrüstungen, Mikrowellen-Richtfunksysteme, Betriebsfunk-Systeme und VSATs (Very Small Aperture Terminals) bis hin zu Aerospace-Systemen.
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