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3 Untersuchung von Antennenmodulen in Ziegelarchitektur
Der Chipsatz besteht aus Mischer, Filter und Verstärker, und bei der Auswahl der Halbleiterbaulelemente
sind vor allem folgende Aspekte zu beachten:
• Effizienz,
• Gewinn/Konversionsgewinn,
• Physikalische Abmessungen,
• Ausgangsleistung/Kompressionspunkt,
• Rauschzahl,
• Nutzbarer Frequenzbereich.
Je nach Anwendungsfall kann ein Chipsatz sehr gut oder gar nicht für eine aktive Antenne geeignet
sein. Gerade bei hohen Frequenzen und damit verbundener hoher Integrationsdichte können Platzund
Kühlbedarf kritischer als elektrische Eigenschaften sein. Der HF-Chipsatz für die Sendeantennen
in [35, 41] bestand aus einem subharmonisch gepumpten Mischer vom Typ HMC264 [179],
einem Ringresonator als Spiegelfrequenzfilter (engl. image rejection - IR) und einem Verstärker
vom Typ CHA2098 [180]. Der Mischer mit integriertem Verdoppler und Verstärker ermöglicht eine
LO-Signalzuführung mit niedrigen Leistungspegeln und nur der halben Frequenz, was die LO-
Versorgung und den Entwurf des benötigten LO-Netzwerkes vereinfacht.
Dieser Chipsatz hat sich als gute Kombination erwiesen, kann jedoch noch optimiert werden. Wünschenswert
für den Betrieb ist neben den oben erwähnten Aspekten ein ähnliches Kompressionsverhalten
beider Halbleiterkomponenten. Dies ist selbstverständlich auch von der Einfügedämpfung
des IR-Filters abhängig.
Eine Recherche über die Komponenten mehrerer Halbleiterhersteller, bei der der Fokus stets auf
Bauteile für eine Sendeantenne bei 30 GHz lag, hat ergeben, dass der Verstärker vom Typ AMMC-
6232 [181] besser geeignet ist als der CHA2098. Die entscheidenden Parameter der Komponenten
sind in Tabelle 3.3 zusammengefasst.
Tabelle 3.3: Eigenschaften der potenziellen Komponenten für den HF-Chipsatz.
MMIC Hersteller f 1 f 2 g P 1dB U D I D U G A
[GHz] [GHz] [dB] [dBm] [V] [mA] [V] [mm 2 ]
HMC264 Hittite 20 32 -10 3 3..4 30 SB 1,28
AMMC-6232 Avago 18 32 27 19 3..5 135 -0,95 1,60
CHA2098 UMS 20 40 19 16 3,5 150 -0,15 1,62
Die Frequenzen f 1 und f 2 kennzeichnen die untere und obere operative Frequenzgrenze, g ist der
durchschnittliche Gewinn bzw. Konversionsgewinn in diesem Frequenzbereich und P 1dB der 1 dB-
Kompressionspunkt bezogen auf das Eingangssignal. Ebenfalls angegeben sind die drain-Spannung
U D und der drain-Strom I D . Der Mischer benötigt keine externe gate-Spannung U G zum Einstellen
eines Arbeitspunktes (engl. self-biased - SB). Die letzte Spalte beinhaltet den Flächenbedarf des
MMIC ohne Berücksichtigung von Bonddrähten und evtl. benötigten Chipkondensatoren. Die Höhe
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