Flexible HF-ICs für die Drahtlossensorik

In einer gemeinsamen Arbeit mit dem IHF und dem INES der Uni Stuttgart waren die Aufgaben des antragstellenden INT während der ersten Phase des FFlexCom-Projekts die Entwicklung eines Breitband-Leistungsverstärkers und eines rauscharmen Verstärkers auf dünnem Substrat. Im Rahmen diese Projektes wurde ein SiGe-BiCMOS-Differenzverstärker mit 3-Pfaden bei 5-6 GHz und ein rauscharmer Verstärker in einer 0,25 μm BiCMOS-Technologie entwickelt und hergestellt. Beide Verstärker verwenden einen gedünnten Si-Chip, um ihn in flexible elektronische Foliensysteme eingebetten zu können. Auf der Wafer- und Systemebene werden mehrere wichtige HF-Leistungsparameter der Verstärker mit unterschiedlichen Substratdicken ausgewertet.

In diesem Projekt wird ein 5,5 GHz phasenmuxbasierter O-QPSK-Sender (Offset Quadrature Phase Shift Keying) für Bildanwendungen mit digitalen Videoschnittstellen bis zu 16 Bit bei einer Gesamtdatenrate von ~ 171,8 Mbit/s vorgestellt. Die O-QPSK-Senderstruktur wurde implementiert, um die Anzahl der HF-Bausteine und folglich den Stromverbrauch zu reduzieren. Dadurch kann das System auch in mobilen biomedizinischen Anwendungen eingesetzt werden.

Das O-QPSK-Modulationssignal wird mit Hilfe eines IQ-Teilers durch zwei erzeugt. Eine der vier Quadraturphasen wird dann entsprechend den 2-Bit-Basisbanddaten über den 4x1-NAND-MUX ausgewählt. In Kombination mit einem Klasse-D-1-Leistungsverstärker (PA) wird ein voll integrierter O-QPSK-Sender realisiert. Durch die Begrenzung der Phasenverschiebung auf jeweils maximal 90° treten geringere Amplitudenschwankungen auf, so dass die Linearitätsanforderungen an den PA geringer sind. Der gesamte Chip, einschließlich des On-Chip-Transformators, nimmt 2,4 mm x 1,3 mm ein und wurde in der ST 130 nm BiCMOS9MW Technologie entwickelt.