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Trendsetter HF-Chips
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Fernseher gehen ins Netz
Einen großen Bedarf an HF- und Kommunikations-Chips werden demnächst Unterhaltungselektronik-Geräte oder Settop-Boxen haben: Der Trend in dieser Gerätesparte geht nämlich dahin, dass sich der heimische Fernseher direkt per WLAN ins Internet einklinkt. Das sind dann so genannte „Smart TV“-Geräte. Vereinzelt gibt es schon Fernsehsysteme dieser Kategorie, aber deren Stückzahlen dürften in den nächsten Jahren noch deutlich zulegen.
Als Beispiel für eine Chip-Kategorie, die derartige Aufgaben HF-technisch schafft, dürfen die neuen Snapdragon-Prozessoren von Qualcomm gelten. Sie werden auch auf den Smart-TV-Bereich ausgerichtet sein und neben einer äußerst schnellen Signalverarbeitung vor allem High-Speed-Wi-Fi-Verbindungen bieten können - das direkte Fernsehen aus dem Internet für entsprechend ausgerüstete TV-Geräte oder Settop-Boxen wäre damit auch auf breiter Stückzahl-Ebene Realität.
HF-MEMS: der große Durchbruch steht bevor
Hochfrequenz-taugliche MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) werden in den künftigen Mobilfunk- und Mobil-Computer-Generationen eine wesentliche Rolle spielen. Sie finden hauptsächlich Anwendung beim Umschalten von HF-Stufen oder bei der Ankopplung von Antennen. Denn in den neuen portablen Kleinst-Computern bzw. Smartphones wird kaum noch Platz für verschiedene Antennensysteme in den unterschiedlichen genutzten Frequenzbereichen sein.
Deshalb ist es nötig, eine einzige Antennenstruktur für verschiedene Funkdienste und Frequenzbereiche nutzen zu können. Hierfür braucht man jedoch recht komplexe Anpassungsschaltungen, die beispielsweise Kondensatoren umschalten können. Derartige Aufgaben können mit den kleinen Mini-Schaltern in HF-MEMS erledigt werden, die bis in den hohen Gigahertz-Bereich hinein beispielsweise Kondensator-Arrays umschalten.
Eine bereits kommerziell im Markt verfügbare Technologie aus diesem Bereich ist WiSpry, eine sehr kompakte HF-Antennen-Anpassschaltung für Mobilfunkgeräte. Damit lassen sich die Parameter für das Stehwellenverhältnis oder die Abstrahlcharakteristik je nach den gegebenen aktuellen Hochfrequenzbedingungen optimieren, so dass beispielsweise Feldstärke-Einbrüche oder abgebrochene Funkverbindungen seltener werden.
Da diese Zuverlässigkeitsfaktoren oft entscheidend für den Erfolg einer Funktechnik sind, werden sich auch die Hersteller von Smartphones sehr intensiv mit den neuen MEMS-Produkten befassen. So sehen beispielsweise Marktforscher bis zum Jahr 2015 ein Anwachsen des HF-MEMS-Marktes von derzeit (2012) wenigen Millionen Dollar auf rund 150 Millionen US-Dollar. Einer der anwendungstechnischen Vorreiter ist übrigens die Firma Samsung, die in ihren neuen Smartphone-Generationen bereits Anpassschaltungen mit HF-MEMS einsetzt.
Auch für Oszillator-Baugruppen werden in letzter Zeit verstärkt MEMS entwickelt. Beispiele sind die ganz neuen, digital steuerbaren Oszillatoren (DCXOs, Bild 3) von SiTime (Vertrieb: MSC Vertriebs GmbH). Während herkömmliche VCXOs für die Steuerung der Frequenz eine externe Spannung benötigen, lässt sich bei einem DCXO die Ausgangsfrequenz (hier: bis 220 MHz) rein digital steuern (es wird auch kein D/A-Wandler benötigt, was Bauteile sparen hilft). Dabei wird eine Ziehfähigkeit von ±25 bis ±1600 ppm erreicht, die Frequenzauflösung beträgt 1 ppb (parts per billion). Ihre Linearität soll erheblich besser sein als die der herkömmlichen VCXOs. Überhaupt werden derartige MEMS-Oszillatoren den traditionellen Quarz-Typen gehörig Konkurrenz machen.
Navigation: Parade-Disziplin für hochkarätige HF-Chips
Hochempfindliche HF-Chips zu bauen war immer schon eine Domäne der Navigations-IC-Hersteller. Als ein in diesem Sektor führendes Unternehmen kann CSR (Cambridge Silicon Radio) gelten, das sich vor kurzer Zeit das Know-how von SiRF Technology (zusammen mit dem Team) eingekauft hat. Aus deren Labors stammen beispielsweise die SiRFstar-IV-Chips für die GPS-Navigation.
Ausgerüstet mit diesen ICs, haben erst unlängst Atlantik Elektronik mit dem A2035-H (Hersteller: Maestro Wireless) und die MSC Vertriebs GmbH mit den GPS-Modulen L50 und L30 von Quectel ganz hochempfindliche und extrem miniaturisierte Mini-Baugruppen auf den Markt gebracht. Dank der sehr hohen Empfindlichkeit von -148 dBm bei der ersten Positionserfassung bzw. -163 dBm während des normalen Trackings, 48 PRN-Kanälen und dem integrierten Self-Assisted CGEE (Client Generated Extended Ephemeris) ist das L50-Modul beispielsweise in der Lage, selbst bei schwachen Satellitensignalen eine schnelle und genaue Positionsbestimmung durchzuführen. Bei einem CGEE-Warmstart werden dafür in der Regel weniger als 10 s, bei einem Hot-Start weniger als 1 s benötigt, das Ganze bei sehr geringer Stromaufnahme.
Aus dem GPS-Sektor hat übrigens auch CompoTRON mit dem SIM908 von SIMCom ein entsprechendes stromsparendes Modul herausgebracht, das im GPS-Teil mit einem High-Performance-42-Kanal-Receiver von STE (ST-Ericsson) arbeitet. Er reklamiert für sich im Tracking-Betrieb eine Empfindlichkeit von -160 dBm und beim Kaltstart -143 dBm.
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