Generierung und Verteilung von Broadcast-Signalen für den Test von Car-Multimediakomponenten. Martin Becker, Becker Nachrichtentechnik GmbH

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1 Generierung und Verteilung von Broadcast-Signalen für den Test von Car-Multimediakomponenten Martin Becker, Becker Nachrichtentechnik GmbH

2 Becker Nachrichtentechnik GmbH 1996 Firmengründung Dienstleister für Hardwareentwicklungen von HF-Baugruppen und Geräten Überführung in Ing.-Büro Becker GmbH Erweiterung des Dienstleistungsspektrums auf elektrische und mechanische Konstruktionen. Entwicklung und Herstellung eigener Produkte Umfirmierung in Becker Nachrichtentechnik GmbH Erweiterung um eine Abteilung für Softwareentwicklung und die Erstellung von Gerätefirmware. 2

3 Becker Nachrichtentechnik GmbH heute Hersteller von Geräten Breitbandverstärker HF-Signalverteilungen HF-Schaltfelder und Matrizen Funkfeldnachbildungen Mitarbeiter 20 Mitarbeiter Dienstleister für Produktentwicklung Von der Idee bis zur Serienreife alles aus einer Hand Wachstum ca % (letzte drei Jahre) 3

4 Broadcastsignale AM / FM analoge Funk- und Hörfunksignale GNSS Satellitennavigationssignale DAB digitaler Hörfunk XM-Radio Satellitenradio DVB-T digitales, terrestrisches Fernsehen 4

5 Broadcastsignale 5

6 Anforderungen an HF-Signalverteilungen Hohe Übertragungsbandbreite Im Pegel verlustfrei Hohe Aussteuerbarkeit Geringes Eigenrauschen Hohe Linearität Modularer Aufbau 6

7 Hohe Übertragungsbandbreite Sämtliche Broadcastsignale werden im Frequenzmultiplex über ein Kabel übertragen. Kosteneinsparung bei HF-Kabeln und deren Installation Platzeinsparung 7

8 Hohe Aussteuerbarkeit und Linearität Linearität Nichtlinearitäten verursachen in Signalverteilungen unerwünschte Frequenzprodukte. Aussteuerbarkeit Wert, bei dem die Leistung des Ausgangssignals um n db von der idealen, linearen Kennlinie abweicht. Er wird oft als 1dB Kompressionspunkt angegeben. 8

9 Linearität Die nichtlineare Funktion des Netzwerkes lässt sich durch folgendes Polynom annähern: u OUT t = v 0 u 0 + v 1 u 1 t + v 2 u 2 t 2 + v 3 u 3 t 3 + Mit sinusförmiger Erregung lässt die Gleichung auf die folgende Darstellung bringen. u OUT t = v 0 u 0 + v 1 u 1 cos ωt + v 2 u 22 cos 2 ωt + + u n v nn cos n ωt Gleichspannungsanteil Quadratischer Anteil (2.Ordnung) Anteil n-ter Ordnung 9

10 Linearität Bei Aussteuerung mit zwei harmonischen Signalen unterschiedlicher Frequenz entstehen Frequenzprodukte. Die Formelsammlung im Kapitel Additionstheorem verrät: cos α cosβ = 0,5 [cos α β + cos α + β ] Es entstehen Kombinationsfrequenzen zweiter Ordnung: f1 ± f2 Kennlinienanteile 3. Ordnung (v3*u3^3) lassen die Kombinationsfrequenzen 2 f1 f2 und 2 f2 f1 entstehen. Die Frequenzprodukte 2. und 3. Ordnung werden auch als Intermodulationsprodukte IM2 und IM3 bezeichnet. 10

11 Einfluss von Nichtlinearität auf Digitale Modulationsarten In Empfangsanlagen und bei komplexen Modulationsarten (Multicarrier) sind mehr als nur zwei Signale enthalten. Durch Nichtlinearitäten entstehen hier unerwünschte Störprodukte in den Nachbarkanälen. Messroutinen in den Signalanalysatoren integrieren die Signalanteile über die Bandbreite in den Nutz- und Nachbarkanälen. Das Verhältnis der Leistungen im Nutz- und den Nachbarkanälen bestimmen den ACPR (Adjacent Channel Power Rejection) Wert. 11

12 Frequenzspektrum eines Mehrtontests 12

13 Verzerrungsarme Übertragung Die Verteilung analoger und digitaler Signale stellt hohe Ansprüche an Aussteuerbarkeit und Linearität von Verteilerkomponenten. Hohe Aussteuerbarkeit bietet Reserven gegenüber Signalbegrenzungen. Hohe Linearitätseigenschaften verhindern die Entstehung von unerwünschten Intermodulationsprodukten. Dadurch wird die verzerrungsarme Übertragung von analogen und digitalen Signalen gewährleistet. 13

14 Im Pegel verlustfrei Aktive, im Pegel verlustfreie Verteileinheiten Ausgleich von Kabeldämpfungen Einsparung von externer Verstärker inklusive der Stromversorgungen Einsparung von Verkabelungsaufwand 14

15 Geringes Eigenrauschen Eigenrauschen von aktiven HF-Verteilungen wird durch die Rauschzahl (Noise Figure) gekennzeichnet. Hohes Eigenrauschen reduziert den Dynamikbereich für analoge und digitale Signale. Die Folge ist die Reduzierung des Störabstandes von analogen und ein Ansteigen der Bitfehlerrate (BER) von digitalen Signalen. 15

16 Dynamik + Geringes Eigenrauschen in Kombination mit guten Linearitäts- und Aussteuereigenschaften bieten einen hohen Dynamikbereich für die verzerrungsarme Übertragung von Multi HF Signalen. 16

17 Modularität / Komponentenvielfalt Für die Realisierung von kleinen und großen Verteilungen sind sowohl Geräte als auch Modulbauformen sinnvoll Geräte und Module verfügen über gleichwertige HF-Eigenschaften Die modulare Bauweise bietet geringe Wartungs- und Instandhaltungszeiten (MTTR). 17

18 Signalverteiler der WSDU Serie Professionelle 50 Ohm Technologie Hohe Bandbreite Im Pegel verlustfrei Hohe Aussteuerbarkeit Beste Linearitätseigenschaften Geringes Eigenrauschen Geräte- und Modulbauform 18

19 Technische Daten Geräte- und Modulausführung verfügen über gleichwertige HF-Eigenschaften. Bandbreite 100 khz 4000 MHz Verstärkung typ. 2,5 db NF typ. 8 db OPIP3 typ GHz P1dB typ. +8,5 1 GHz O-O Entkopplung typ. 28 db HF Monitoring Port geeignet für alle Broadcaststandards Ausgleich von HF-Kabeldämpfungen Geringes Eigenrauschen Verzerrungsarme Übertragung digitaler und analoger Signale Aussteuerreserven für Multistandard Signalübertragung Vermeidung des gegenseitigen Einflusses angeschlossener Prüflinge Wartung ohne Betriebsunterbrechung 19

20 + die sinnvolle Ergänzung: WSCU8X1R aktiver 8X1 Signalcombiner kombiniert bis zu 8 Signalquellen (Generatoren) 100 khz 4000 MHz geeignet für alle Broadcaststandards und GNSS Navigationssignale 20

21 Generatorverteilung zum Test von Multimediakomponenten Generatoren FM 87,5 108 MHz DAB MHz DAB-L MHz Sirius MHz WSCU8X1R Wideband Signal Combiner Unit 100 khz 4000 MHz WSDU1X8 Wideband Signal Distribution Unit 100 khz 4000 MHz 21

22 Fernsteuerbare 8X8 HF Schaltmatrix Wahlfreies, nicht blockierendes Schalten von acht Signalgeneratoren auf acht Prüflinge. Jedem Prüfling können mehrere Signalquellen zugewiesen werden. 100 khz 4000 MHz Steuerung über LAN-Schnittstelle 22

23 Verteilanlage für Antennen- und Generatorsignale MBAC Einkopplung von Antennensignalen AM/FM, DAB, DVB-T, GNSS WSCU8X1R Einkopplung von Generatoren 100 khz 4000 MHz WSDU1X8 Verteilung auf Arbeitsplätze 100 khz 4000 MHz FDMX Adaption zu den Prüflingen AM/FM, DAB, DVB-T, GNSS 23

24 FDMX Die Verbindung zu den Prüflingen (DUTs) Adaptierung an Carmultimedia Geräte 2x AM/FM, DAB3, DVB-T, GNSS und SAT Signalisierung von Phantomspeisespannungen FDMX-PT: Variante für automatisierte Tests von Phantomspeisespannungen der DUTs 24

25 Innovative RF Solutions für jeden Anwendungsfall 25