High-Performance RF-ASICs

Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS

Professionelle, industrielle Anwendungen erfordern häufig kundenspezifische Lösungen, da kommerziell verfügbare ICs die Anforderungen hinsichtlich Formfaktor, elektrischer Eigenschaften oder Funktionalität nicht erreichen.

In diesem Bereich entwickeln wir, basierend auf modernen Verbindungshalbleitern und SiGe-Bipolar-Technologien, integrierte Lösungen mit höchster Performance.

Lösungen

Breitband-IQ-Modulator

Breitband IQ

Die Messgerätetechnik stellt extrem hohe Anforderungen an die eingesetzten Komponenten, die von kommerziell erhältlichen Bauelementen oft nicht erfüllt werden. Für den Messgerätehersteller Rohde & Schwarz wurden breitbandige IQ-Modulator-ASICs entwickelt, die den Ansprüchen hinsichtlich Frequenzbereich, Modulationsbandbreite, Linearität und Rauschen genügen.

Neben den 1-GHz- und 4-GHz-Modulatoren in GaAs-MESFET-Technologie wurde nun auch ein 8-GHz-Chip basierend auf einer GaAs-HEMT-Technologie realisiert. Dieser Chip kommt in dem High-End Vektorsignalgenerator R&S SMU200A zum Einsatz und stellt eine Schlüsselkomponente dieses Signalgenerators dar. Der IQ-Modulator-Chip arbeitet im Frequenzbereich von 200 MHz bis 8 GHz.

Das Projekt wurde in enger Zusammenarbeit mit Rohde & Schwarz von der Durchführung erster Studien bis zur Serieneinführung abgewickelt. Es umfasste neben dem eigentlichen IC-Entwurf auch die Auswahl geeigneter Halbleiter-Technologien, ein kundenspezifisches Packaging sowie die Implementierung der Serientests. Das Fraunhofer IIS koordiniert die Produktion der IQ-Modulatoren, so dass Rohde & Schwarz exklusiv mit den getesteten Bauteilen beliefert werden kann.

 

Wireless Tracking WITRACK

WITRACK

Das 3D-Lokalisierungssystem WITRACK kann Objekte lokalisieren, wo satellitengestützte Systeme wie GPS aufgrund der ungenügenden Genauigkeit nicht mehr eingesetzt werden können. Alle zu beobachtenden Objekte tragen dazu autonome, miniaturisierte Sender. Der zu beobachtende Bereich, wie beispielsweise ein Fußballstadion, wird mit einer speziellen Empfänger-Infrastruktur ausgestattet. Der miniaturisierte Sender basiert auf zwei vom Fraunhofer IIS entwickelten ASICs in SiGe-BiCMOS-Technologie. Ein integrierter, konfigurierbarer 200-MHz-Burst-Controller steuert den Sender und generiert die digitalen Basisband-Signale.

Der hochintegrierte, breitbandige 2,4-GHz-RF-Sender setzt das Basisband auf die Sendefrequenz um und stellt das Sendesignal direkt an der Antenne bereit. Dieser RF-ASIC besteht aus Basisband-DA-Umsetzern, IQ-Modulator und dem Leistungsverstärker, sowie einer vollständig integrierten PLL mit VCO.

 

Linearisierung von Leistungsverstärkern

Linearisierung

Das Fraunhofer IIS arbeitete erfolgreich im BMBF-Forschungsprojekt »Linearisierung von HF Leistungsverstärkern für digitale Mobilfunksysteme der dritten Generation«. Der Schwerpunkt der Arbeiten lag bei einem Linearisierungssystem für UMTS-Basisstationen, basierend auf dem Prinzip der Adaptiven Analogen Vorverzerrung.

Messungen mit einem W-CDMA-Signal ergaben eine Unterdrückung der Nachbarkanalleistung bis auf -55 dBc. Um eine möglichst hohe Integration des Linearisierungssystems zu erreichen, wurde der gesamte HF-Teil auf einem einzigen GaAs-HBT-Chip realisiert. Im Rahmen dieser Aktivitäten entstand ein Demonstrator, der die Leistungsfähigkeit dieses Linearisierungsverfahrens für UMTS und weitere Anwendungen aufzeigte.