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Abgleich in 6,4 µs

Und so funktioniert der automatische Antennenabgleich (Bild 4): Der Ausgangszweig schließt die Antenne, eine Kapazitätsbank sowie die verschiedenen parasitären Elemente von Gehäuse, Bondpads und Bondwires ein. Dabei kann der Ausgangsblock als RLC-Parallelschwingkreis modelliert werden. Damit beträgt im Resonanzfall die Phasenverschiebung zwischen dem Kollektorausgangsstrom und der differenziellen Spannung an den Kollektoren insgesamt 180°. Da die Phasenverschiebung zwischen dem Strom am Kollektor und der Basisspannung der Ausgangstransistoren konstant ist, wird die Spannung mit der Kollektorspannung verglichen. Die dazu verwendeten Phasenschieber weisen über den Bereich von 300 MHz bis 1000 MHz eine Phasenverschiebung von 90° auf. Der Gleichspannungsanteil, der bei einer Fehlanpassung am Mischerausgang entsteht, wird mit einem Komparator überwacht. Der Ausgangswert des Komparators (ein Kontrollwort mit vier Bit Länge) regelt die Kapazitätsbank so lange nach, bis die Ausgangsspannung am Mischer den Wert Null erreicht. In diesem Fall ist der Schaltkreis inklusive aller parasitären Elemente optimal auf die Resonanz abgestimmt. Dieser Abgleich dauert maximal 6,4 µs und erfolgt zu Beginn jedes Sendezyklus’, um sich den geänderten Umgebungseinflüssen optimal anpassen zu können.

Um Schwingungen der Regelung zu vermeiden, muss die Differenz der beiden Schwellwerte zwischen dem Up- und dem Down-Impuls des Komparators immer größer sein als die maximal mögliche Fehlerspannung. Der Zählerstand im Komparator ist auf den Wert »7« voreingestellt, mit dem der Abgleichalgorithmus nach jedem Reset-Zyklus startet. Um undefinierte Betriebszustände bei einem sehr geringen Eingangspegel zu vermeiden, überwacht ein Leveldetektor die Spannung. Fällt der Eingangspegel unter die Arbeitsschwelle des Limiters, wird die Regelung ausgeschaltet. Dazu wird der Zähler auf den Vorgabewert gesetzt.

Der Vorteil dieser Technik: Sie erlaubt die Integration von Multibandanwendungen sowohl im 868-MHz- Band als auch im amerikanischen Band bei 915 MHz. Diese Anwendungen können mit nur einem einzigen Design sowohl auf Board- als auch auf Chip-Ebene abgedeckt werden. Dies gilt ebenfalls für die Bänder bei 315 MHz und 433 MHz.

Die ISM-ICs von Integration Associates arbeiten bis zu einer Entfernung von 300 m und weiter (in Abhängigkeit von Datenrate, Frequenzhub und dem verwendeten Antennendesign). Die Übertragungsgeschwindigkeiten betragen bis zu 256 KBit/s. Die Versorgungsspannung kann zwischen 2,2 V und 5,4 V liegen. Der Stromverbrauch im Sendebetrieb liegt bei etwa 12 mA, abhängig von der Sendeleistung und der Sendefrequenz. Im Standby-Modus sinkt der Verbrauch auf 0,3 µA ab. Die ICs werden im TSSOP-Gehäuse mit 16 Kontakten geliefert.

Typische Anwendungsgebiete sind Zwei-Wege-Funkverbindungen mit hohem Datenaufkommen, Fernbedienungen, Sicherheits- und Alarmsysteme, PC-Zubehör, Spielzeuge, Automotive-Applikationen wie Remote-Keyless-Entry sowie industrielle Anwendungen wie Telemetrie oder Erfassen von Patientendaten.

Integration Associates/ Compotron
Telefon 089/53 88 66 0
www.compotron.com

Literatur

[1] Wireless Communications; Theodore S. Rappaport, Practice Hall PTR, 2002
[2] Taschenbuch der Hochfrequenz, Auflage 5; Meike, Gundlach, Springer Verlag, 1992
[3] Antenna Selection Guide for the IA4220 and IA4320 ISM Band FSK Transmitter/Receiver Chipset (Quelle: pdf>http://www.integration.com/docs/IA_ISM-AN1.pdf)
[4] Datasheet IA4221 Universal ISM Band FSK Transmitter (Quelle: http://www.integration.com/docs/IA4221-DS.pdf)
[5] html[6>http://regtp.gekko.de/enid/noemL/Short-Range-Devices_dt.html
[6] Digitale Modulationsverfahren; Rudolf Mäusel; Hüthig Verlag Heidelberg, 1995

Autor

Stefan Staudt ist Produktmanager ISM beim Distributor CompoTRON

Ralf Higgelke, DESIGN&ELEKTRONIK

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