Aus Forschung und
Aus Forschung und Technik Low-power Beamforming-Transceiver- Chipset für drahtlose 60 GHz/Multi-Gbit- Nachrichtenübertragung Imec´s Low power, Multi-Gbit, 60-GHz-Modul, der einen 4O-nm- Kleinleistungschip mit einem Vierfach-Antennenarray verbindet. Imec stellte, gemeinsam mit Panasonic Corporation, anlässlich der ISSCC2O13 ein 60-GHz-Transceiver- Chipset mit niedriger Leistungsaufnahme vor, das hohe Bitgeschwindigkeiten über kurze Distanzen erreicht. Imec erhöhte das Link-Budget des Systems vor allem durch die Einführung von Beamforming in die Architektur des Funkgerätes. Dieses Multi-Gbit 60-GHz-Chipset ebnet den Weg in Richtung zu zu kleinen, preiswerten, Kleinleistungslösungen für hohe Datenraten mit batteriebetriebenen Consumergeräten wie Smartphones und Tablets. Direkte Umwandlung Das Prototypen-Chipset besteht einem Empfänger- und einem Senderchip. Sie basieren auf dem Prinzip der direkten Umwandlung, die mit einer auf dem Chip befindlichen Phased-array- Architektur kombiniert wird. Dies macht sie geeignet für die Implementierung in digitaler 40-nm-CMOS-Low-power- Technologie, die eine preiswerte Produktion für den Massenmarkt ermöglicht. Die Empfänger- und Senderchips sind für vier Antennenpfade ausgelegt, aber sie sind leicht zu auf mehr Pfade zu erweitern, da das Beamforming im analogen Basisband und nicht im HF-Bereich erfolgt. Die Chip- Größe konnte durch die Verwendung von lumped components und sehr kompakten mm-Wellen-CMOS-Layouttechniken selbst bei 60 GHz klein gehalten werden. Der Senderchip verbraucht 584 mW, der Empfängerchip 400 mW bei 1,1 V Versorgungsspannung. Das Chipset wird mit einer Vierer-Antennengruppe in einem kompakten Modul integriert und in einem drahtlosen Link demonstriert. Mit QPSK- Modulation wird eine Bitgeschwindigkeit von 2,31 Gbps erreicht, mit QAM 16 werden 4,62 Gbps erzielt. Es traten keine Bitfehler auf, wenn Pakete mit 32.768 Symbolen über einem Abstand von 3,6 m mit QPSK-Modulation und von 0,7 m mit QAM-16- Modulation übertragen wurden. Dank des Beamformings wird ein 3-dB-Scan-Winkel um 120° mit 11 dBi Antennenverstärkung erreicht. Die imec Empfänger- und Senderchips sind für den IEEE802.11ad Standard bestimmt. Das Empfänger- und Senderchipset wurde mit einem Basisbandchip IEEE-802.11ad PHY/MAC geprüft, das von Panasonic entwickelt wurde. Die Beamforming-Funktionalität wurde auch bei diesen Systemtests verifiziert. ■ IMEC www.imec.be 6 hf-praxis 7/2013
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