Hochfrequenz-Sender für den Mobilfunk

Volldigitaler Hochfrequenz-Sender für den Mobilfunk

Das immer weiter zunehmende Datenratenwachstum führt im Mobilfunkbereich zu einem immer höheren Leistungsbedarf. Zusätzlich zu der erforderlichen elektrischen Leistung zur Betreibung der Basisstationen ist die entstehende Wärmeleistung abzuführen. Der dadurch bereits heute nicht zu vernachlässigende CO2-Ausstoß soll in Zukunft reduzieren werden. Daher werden nach effizienten und flexiblen Lösungen gesucht, um die konventionellen Senderarchitekturen zu ersetzen. Eine mögliche Lösung für einen volldigitalen Sender wird am INT untersucht. Dieser zeichnet sich durch seine hohe Kodiereffizienz und Linearität aus.

Ein Blockschaltbild dieses Senders ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Die Sendeschaltung besteht aus einer digitalen Signalverarbeitung im Basisband, einem digitalen Pulsweiten- und Positionsmodulator (DPWPM) und zur Verstärkung der Ausgangsleistung einem Schaltverstärker (SMPA). Ein Rekonstruktionsfilter entfernt nicht benötigte Harmonische, sodass nur das modulierte HF-Signal übrigbleibt.

Volldigitales Senderkonzept
Volldigitales Senderkonzept

Ein Ziel besteht darin, möglichst viele Komponenten auf einem Chip zu integrieren. Dabei stellen CMOS-Technologien wegen ihres geringen Leistungs- und Flächenverbrauchs eine gute Lösung dar. In der folgenden Abbildung sind die Chipfotografien des DPWPM-Chips und der Schaltverstärkerschaltung dargestellt. Der DPWPM-Chip ist in einer 28 nm CMOS-FDSOI-Technologie gefertigt, während der Schaltverstärker-Chip in einer 65 nm CMOS-Technologie gefertigt ist.

links: DPWPM Chipfoto, rechts: Schaltverstärker Chipfoto
links: DPWPM Chipfoto, rechts: Schaltverstärker Chipfoto

Das Fernziel ist, beide Chips zu integrieren.

Publikationen

  1. 2018

    1. M. Grözing, J. Digel, T. Veigel, R. Bieg, J. Zhang, S. Brandl, M. Schmidt, C. Haslach, D. Markert, and W. Templ, “A RF Pulse-Width and Pulse-Position Modulator IC in 28 nm FDSOI CMOS,” in Nordic Circuits and Systems Conference (NorCAS), Tallin, Estonia, 2018, pp. 1--4.
  2. 2015

    1. J. Digel, M. Grözing, M. Schmidt, M. Berroth, and C. Haslach, “Digital pulse-width pulse-position modulator in 28 nm CMOS for carrier frequencies up to 1 GHz,” in IEEE Radio Frequency Integrated Circuits Symposium (RFIC), Phoenix, AZ, USA, 2015, pp. 99--102.

Ansprechpartner

Dieses Bild zeigt  Markus Grözing
Dr.-Ing.

Markus Grözing

Arbeitsgruppenleiter IC-Entwurf

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