Workshopband als PDF - Mpc.belwue.de

Tabelle 6: Kenndaten des Vorverstärkers.
passung des Eingangs S11 liegt ab 54 GHz unter
-10 dB. Die Reflexion am Ausgang ist im Frequenzbereich
von 57,5 GHz bis 64,5 GHz kleiner -10 dB. Das
Rauschmaß des entworfenen Verstärkers hat sein
Minimum bei 58 GHz mit 7,3 dB. Die Verlustleistung
des Verstärkers liegt bei 36 mW, was einer Stromaufnahme
von 12 mA entspricht. Der Vorverstärker ist
für den Bereich von 0 GHz bis 120 GHz absolut stabil.
Alle Simulationen wurden mit dem Simulator Spectre
von Cadence durchgeführt.
Der Vergleich der erzielten Werte mit den in Tabelle
3 spezifizierten zeigt, dass die Spezifikation vollständig
erfüllt wird. Die Figure-of-Merit für den entworfenen
und simulierten Vorverstärker liegt bei
FoM ≈ 11 GHz/mW und übertrifft damit alle in Tabelle
2 aufgelisteten Vorverstärker.
VII. ZUSAMMENFASSUNG
Für Anwendungen im Frequenzbereich bei 60 GHz
wurde ein Vorverstärker entworfen. Dieser lässt sich
als IP-Block in Transceivern einsetzen. Die Schaltung
und die ermittelten S-Parametern des Layouts wurden
anhand von Simulationen verifiziert. Der Vorverstärker
kann im nächsten Schritt als Chip gefertigt werden.
Die erzielten Kenndaten des Vorverstärkers sind
in Tabelle 6 zusammengefasst. In einer Überarbeitung
des Verstärkers könnte bei geeigneter Anordnung der
Anpassnetzwerke die Chipfläche noch verringert werden.
In einem weiteren Schritt soll der Vorverstärker gefertigt
und auf Waferebene getestet werden. Sollten
sich die Simulationsdaten im Wesentlichen bestätigen,
so stünde ein attraktiver Baustein für stationäre oder
mobile Empfänger im Frequenzbereich um 60 GHz
zur Verfügung.
DANKSAGUNG
Die Autoren bedanken sich beim Fraunhofer-Institut
für Integrierte Schaltungen IIS, Erlangen, für die Ermöglichung
der Masterarbeit, auf der diese Veröffent-
30
Verstärkung S21
21,5 dB
3-dB Bandbreite B 13 GHz
Rauschmaß NF 7,3 dB
S11 < -10 dB Ab 54 GHz
S22 < -10 dB 57,5 bis 64,5 GHz
Verlustleitung PV
36 mW
Figure-of-Merit FoM 11 GHz/mW
Chipfläche mit Pads 370 µm x 580 µm
ENTWURF EINES RAUSCHARMEN VORVERSTÄRKERS
FÜR 60 GHZ IN SiGe:C 0,25 µm
lichung beruht, sowie bei den Mitarbeitern der Abteilung
für integrierte Schaltungen und Systeme (ICS)
für deren Unterstützung.
LITERATURVERZEICHNIS
[1] IEEE 802.15.3c-2009, Part 15.3: "Wireless Medium Access
Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications for
High Rate Wireless Personal Area Networks (WPANs),"
IEEE, 2009.
[2] A. V. Garcia, P. Xia und K. Yong, "60 GHz Technology for
Gbps WLAN and WPAN: From Theory to Practice," 1. Aufl.
John Wiley & Sons, 2011.
[3] F. Ellinger u. a., "A low-power DC-7.8 GHz BiCMOS LNA
for UWB and optical communications," IEEE MTT-S International
Microwave Symposium (IMS), 2004, pp. 13–16.
[4] H. T. Friis, "Noise Figures of Radio Receivers," Proceedings
of the IRE, Juli 1944, pp. 419–422.
[5] D. Grujic et al., "Wide-bandwidth 60 GHz Differential LNA
in SiGe:C Technology," 5th European Conference on Circuits
and Systems for Communications, 2010, pp. 71–74.
[6] C. J. Scheytt et al., "A Low-Power 60 GHz Receiver Front-
End with a Variable-Gain LNA in SiGe BiCMOS Technology,"
Bipolar/BiCMOS Circuits and Technology Meeting,
2010, pp. 192–195.
[7] Y. Sun et al., "A Fully Integrated 60 GHz LNA in SiGe:C
BiCMOS Technology," Proceedings of the Bipolar/BiCMOS
Circuits and Technology Meeting, 2005, pp. 14–17.
[8] M. Gordon und S. P. Voinigescu, "An Inductor-Based 52-
GHz 0.18 µm SiGe HBT Cascode LNA with 22 dB Gain,"
Proceeding of the 30th European Solid-State Circuits Conference,
2004, pp. 287–290.