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.
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.
Das Fernziel ist, beide Chips zu integrieren.
Publikationen
2023
- M. Wittlinger, M. Grözing, und M. Berroth, „Switching Mode Power Amplifier for Fully Digital RF Transmitter at 3.6 GHz in 22 nm FD-SOI CMOS“, in Conference on Ph.D. Research in Microelectronics and Electronics (PRIME), 2023, S. 5--8.
2022
- J. Tonn, T. Veigel, M. Wittlinger, M. Grözing, und M. Berroth, „Real-Time Processing and Delta-Sigma Modulation on FPGA for Switching Mode RF Amplifiers“, in German Microwave Conference (GeMiC), 2022, S. 184--187.
- M. Wittlinger, M. Grözing, und M. Berroth, „Switching Mode Power Amplifier Concept Combining Pulse-Width, Pulse-Position and Conductance Modulation“, in Kleinheubacher Tagung, U.R.S.I. Landesausschuss in der Bundesrepublik Deutschland e.V, 2022, S. KH2022-C-1–3.
2020
- R. Bieg, M. Grözing, M. Schmidt, und M. Berroth, „Switching Mode Power Amplifier Concept Combining Multi-Level and Pulse-Width Modulation“, in German Microwave Conference (GeMiC), Cottbus, Germany, 2020, S. 264--267.
2018
- R. Bieg, M. Schmidt, M. Grözing, und M. Berroth, „A Novel Multi-level CMOS Switching Mode Amplifier for Mobile Communication Signals“, in Conference on Ph.D. Research in Microelectronics and Electronics (PRIME), Prague, Czech Republic, 2018, S. 149–152.
- M. Grözing, „Analoge Verzögerungsregelschleife für die digitale HF-Pulsweitenmodulation im Frequenzbereich von 170MHz bis 2,8GHz in 28nm FDSOI CMOS“, in Workshop Analogschaltungen, presented at 20. Workshop Analogschaltungen, Freiburg, Germany, 2018.
- M. Grözing, J. Digel, T. Veigel, R. Bieg, J. Zhang, S. Brandl, M. Schmidt, C. Haslach, D. Markert, und 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, S. 1--4.
2017
- R. Bieg, M. Schmidt, M. Grözing, und M. Berroth, „A 6 V CMOS Switching Mode Amplifier for Continuous-Wave Signals from DC to 3 GHz“, in IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS), Baltimore, MD, USA, 2017, S. 1338--1341.
2015
- R. Bieg, M. Schmidt, und M. Berroth, „A CMOS switching mode amplifier with 3 V output swing for continuous-wave frequencies up to 4 GHz“, in Asia-Pacific Microwave Conference (APMC), Nanjing, China, 2015, S. 1--3.
- J. Digel, M. Grözing, M. Schmidt, M. Berroth, und 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, S. 99--102.
Weiterführende Informationen
- DFG-Projekt
Hochfrequente Mehrstufen-Schaltverstärker im pulspositions- und pulsweitenmodulierten Betrieb zur effizienten Leistungsverstärkung von breitbandigen Mobilfunksignalen - DFG-Projekt
Hocheffiziente CMOS-Schaltverstärkerstufen im Mikrowellenbereich
Kontakt
Manuel Wittlinger
M. Sc.Wissenschaftlicher Mitarbeiter