Integrierte Hochfrequenzschaltungen in SiGe BiCMOS-Technologien für die breitbandige Datenübertragung im D-Band

Maiwald, Tim

• Verlag: Cuvillier Verlag
• Jahr: 2023
• eBook-ISBN:
  9783736968912
• ISBN drucken:
  9783736978911
• Auflage: 1

Mit der Einführung des Mobilfunkstandards der 5. Generation (5G) halten mm-Wellen- und Sub-THz Systeme Einzug in den Mainstream der drahtlosen kommerziellen Kommunikationstechnik. Da Frequenzbänder jenseits von 100 GHz (wie z. B. innerhalb desD-Bandes von 110-170 GHz) neuartige und kompakte Systeme, sowie die effiziente Nutzung großer Gesamtbandbreiten von mehreren 10 GHz ermöglichen, genießen sie derzeit in Forschung und Entwicklung ein gesteigertes Interesse. Mit den für die 6. Mobilfunkgeneration (6G) prognostizierten Datenraten in der Größenordnung mehrerer 100 Gbit/s erwachsen damit auch neue technische Herausforderungen und dementsprechende Lösungsansätze.Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Entwurf und der Charakterisierung breitbandiger Hochfrequenzkomponenten für Sender und Empfänger im D-Band unter Einsatz aktueller SiGe BiCMOS Technologien. Neben der einführenden Betrachtungtheoretischer und technologischer Möglichkeiten wird eine (teil-)automatisierte Designmethodik eingeführt, welche zur Unterstützung des Schaltungsentwurfs in dieser Arbeit verwendet wurde. Letzteres gilt insbesondere für den Einsatz und die Optimierung passiver, leitungsbasierter Komponenten, wie Anpassnetzwerke und Koppler. Diese eignen sich dank kleiner Wellenlängen oberhalb von 100 GHz für die Chipintegration und weiseninhärent breitbandige Eigenschaften auf.

Inhaltsverzeichnis

• Kurzfassung
• Abstract
• 1 Einleitung
• 1.1. Überblick zum Stand der Technik
• 1.2. Motivation, Einordnung und Aufbau der Arbeit
• 2 Voraussetzungen für den Entwurf von Kommunikationssystemen über 100 GHz
• 2.1. Grundlegende Nachrichtentechnische Hintergründe und Herausforderungen
• 2.2. Spezielle Herausforderungen drahtloser Systeme über 100 GHz
• 2.3. Einführende Betrachtungen zum Entwurfintegrierter Schaltungen über 100 GHz mit Infineons SiGe BiCMOS-Technologien
• 3 Systematischer Entwurf passiver Komponenten fürbreitbandige Schaltungen im D-Band
• 3.1. Designautomatisierung passiverHF-Komponenten
• 3.2. Entwurf breitbandiger Schaltungen mittels Mikrostreifenleitungen
• 3.3. Entwurf breitbandiger Schaltungskomponenten basierend auf gekoppelten Leitungen
• 3.4. Beispiele für die Implementierung integrierter Komponenten mit gekoppelten Leitungen
• 4 Entwurf eines Empfänger-Front-Ends für eindual-polarisiertes Antenna-In-Package-System
• 4.1. Systemkonzept und Vorbetrachtung
• 4.2. Entwurf eines rauscharmen und breitbandigen D-Band Verstärkers
• 4.3. Entwurf eines breitbandigen und rauscharmen D-Band Abwärtsmischers
• 4.4. Aufbau des dual polarisierten D-Band Empfängers
• 5 Komponentenentwurf breitbandiger D-Band Modulatorenund Sender
• 5.1. Entwurf eines breitbandigen und Koppler-basierten Phasenschiebers
• 5.2. Entwurf eines breitbandigen D-Band Leistungsverstärkers
• 5.3. Entwurf eines Vektoraddtions-basierten16-QAM RF-DACs
• 6 Zusammenfassung und Ausblick
• Anhang A
• Anhang B
• Abkürzungsverzeichnis
• Literatur
• Tabellen und Abbildungen
• Danksagung
• Eigene Veröffentlichungen