Entwickeln von Sendern und Empfängern
Die Reichweite maximieren
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Verbesserte Empfindlichkeit des Empfängers
Wie die erhöhte Sendeleistung bedeutet eine bessere Empfängerempfindlichkeit fast immer eine größere Stromaufnahme und höhere IC-Kosten. Glücklicherweise sind die Empfangsgeräte in Funksystemen in der Regel an das Stromnetz angeschlossen, z.B. in stationären Geräten, sodass die höhere Stromaufnahme zur Steigerung der Empfängerempfindlichkeit möglicherweise nicht so gravierend ist. Allerdings kann die Kostensteigerung für eine moderate Verbesserung der Empfindlichkeit durchaus deutlich sein – über 30 % für eine nur 3 dB bessere Empfindlichkeit.
Als optimale Lösung für die Steigerung der Reichweite, mit den geringsten Nachteilen durch Kompromisse in der Entwicklung – Zeit, Bauteilkosten, Budget usw. – erweist sich ein Sender mit höherer Leistung (Bild 4). Maxim hat eine neue Familie von Sender-ICs entwickelt, die sich trotz höherer Sendeleistung durch eine niedrige Stromaufnahme auszeichnen.
Sender-ICs mit höherem Wirkungsgrad
Die MAX4146x-Familie ist eine neue, leistungsstarke Sender-IC-Reihe mit niedriger Stromaufnahme, die bis zu 16 dBm Sendeleistung liefern und dennoch mit einer 3-V-Knopfzelle betrieben werden können. Die Sender-ICs haben eine Stromaufnahme, die in den bisher gewohnten Bereichen liegt – z.B. <9 mA bei ASK-Modulation und 15 mA bei FSK-Modulation (FSK, Frequency Shift Keying), jeweils bei 434 MHz und 3,0 V Betriebsspannung – obwohl sie eine Ausgangsleistung von +13 dBm erzeugen. Die Angaben sind typisch im Bereich 300 bis 450 MHz, einschließlich der Anpassschaltung und dem Filter.
Die Sender-ICs sind auch in der Lage, mit einer auf hohe Leistung ausgelegten Anpassschaltung oder mit dem Boost-Modus eine Ausgangsleistung von über +16 dBm zu erreichen, bei einer branchenführend niedrigen Stromaufnahme von unter 26 mA.
Diese neuen Sender-ICs ermöglichen es dem HF-Ingenieur, mehr als 20 m zusätzliche Reichweite zu erzielen, ohne irgendwelche Abstriche gegenüber seinem herkömmlichen batteriebetriebenen Funksystem hinnehmen zu müssen. Durch die Verwendung einer optimierten Anpassschaltung für höhere Leistung und/oder des Boost-Modus können mit einem Sender-IC der neuen MAX4146x-Reihe bis zu 60 m zusätzliche Reichweite erzielt werden. Dies zeigt, dass man kein Weltraumforscher sein muss, um die Reichweite seines Funksystems zu maximieren.
Literatur
[1] Burgess, L.: Path Loss in Remote Keyless Entry Systems. Maxim Integrated, Application Note 3945, 15. Dezember 2006, www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/3945.
[2] Ludwig, R. und Taylor, J.: Voyager Telecommunications. Descanso Design and Performance Summary Series, Article 4, California Institute of Technology, März 2002, https://descanso.jpl.nasa.gov/DPSummary/Descanso4--Voyager_new.pdf.
[3] Stoehr, M.: Radio Link-Budget Calculations for ISM-RF Products. Maxim Integrated, Application Note 5142, 2. November 2011, www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/5142.
[4] Stoehr, M.: Kurzstrecken-Funksysteme professionell entwickeln. Elektronik, 2013, H. 13, S. 28–34.
Der Autor
Martin D. Stoehr
schloss sein Studium an der University of Colorado 1994 mit einem Bachelor in Elektrotechnik und Informationstechnik (BSEE) in den Bereichen Kommunikationssysteme und Steuerungstheorie ab. Seitdem ist er in der Halbleiterindustrie in der Entwicklung von Analog- und Mixed-Signal-ICs tätig.
In den letzten 18 Jahren entwickelte er bei Maxim Integrated verschiedene Baugruppen auf Leiterplatten, von vollautomatischen Prüfstandsystemen über Module zur Bauteilcharakterisierung, Evaluationskits, Referenzdesigns bis hin zu Demonstratoren.
Stoehr wurde 2014 von der Redaktion Elektronik für seinen Fachaufsatz »Kurzstrecken-Funksysteme professionell entwickeln« als »Autor des Jahres« ausgezeichnet [4].
martin.stoehr@maximintegrated.com
- Die Reichweite maximieren
- Blick auf den Empfänger
- Verbesserte Empfindlichkeit des Empfängers
