Rekonfigurierbare Transceiver für mehrere Standards und Frequenzbänder

Rekonfigurierbare Transceiver vereinen mehrere Standards und Frequenzbänder in einem System und verringern damit die Chipfläche und die Kosten. Diese Arbeit befasst sich mit der Analyse, dem Entwurf und der Erprobung eines HF-Frontends eines Senders und Empfängers, das sowohl Kommunikation mit IEEE 802.11a/g als auch Lokalisierung mit FMCW-Radar unterstützt. Um die Zuverlässigkeit des Systems weiter zu erhöhen, kann das System optional um ein HF-MIMO-Modul erweitert werden.
Das Systemkonzept ist durch die Anforderungen der Anwendungsfälle und der Architektur der Direktumsetzung gegeben. Dieses entspricht einem linearen HF-Frontend für die Frequenzbereiche um 2.4GHz und zwischen 4.6GHz und 6GHz mit komplexem Basisband sowie eine Frequenzsynthese zur Erzeugung orthogonaler und frequenzmodulierter Träger.
Das HF-Frontend wurde in zwei Varianten, die sich in der Implementierung der Frequenzumsetzung und der Empfängerarchitektur unterscheiden, entworfen und in einer 180nm BiCMOS Technologie realisiert. Der eine Empfänger zeichnet sich durch ein geringes Rauschmaß von 4.7dB und ein IM2 unter -60dB aus. Die Vorteile des zweiten Empfängers liegen in einer hohen verfügbaren Eingangsleistung im Kompressionspunkt von 21.5dBm sowie in einem Spannungsmischgewinn von 35dB. Beide Sender haben einen ausgangsseitigen Kompressionspunkt über -11dBm. Die Messergebnisse belegen die Funktionalität der beiden Entwürfe und bestätigen die Konformität mit IEEE 802.11a/g.
Eine Detailstudie eines linearen Leistungsverstärker belegt, dass die dort vorgestellte Theorie den eingangsseiten Kompressionspunkt mittels einer durchdachten Auslegung des Biasnetzwerks um 2dB und die Power-Added-Efficiency um 7% erhöht.
Für das HF-MIMO-Erweiterungsmodul wurde eine Detailstudie eines HF-Amplitudenstellglieds in einer 28nm CMOS Technologie durchgeführt. Das HF-Amplitudenstellglied basiert auf einem geregelten VGA. Der Vorteil des VGAs zeigt sich in der geringen Phasendrehung über den Stellbereich von 3.5°. Die Regelung erweitert den VGA um eine Eingangsleistungsanpassung von SDD11,dB = -12dB und eine lineare Verstärkung über den Stellbereich.