Transceiver berbasis CMOS untuk aplikasi di luar 5G pada 300 GHz
Electronics

Transceiver berbasis CMOS untuk aplikasi di luar 5G pada 300 GHz


Kredit: ISSCC 2021

Para ilmuwan di Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) dan NTT Corporation (NTT) telah mengembangkan transceiver berbasis CMOS baru untuk komunikasi nirkabel pada pita 300 GHz, memungkinkan aplikasi di luar 5G di masa depan. Desain mereka mengatasi tantangan pengoperasian teknologi CMOS pada batas praktisnya dan mewakili sistem array bertahap CMOS pita lebar pertama yang beroperasi pada frekuensi tinggi tersebut.

Komunikasi pada frekuensi yang lebih tinggi adalah tujuan dalam elektronika karena para peneliti berusaha untuk mencapai kecepatan data yang lebih tinggi dan untuk memanfaatkan bagian spektrum elektromagnetik yang kurang digunakan. Banyak aplikasi di luar 5G, serta standar IEEE802.15.3d untuk komunikasi nirkabel, memerlukan pemancar dan penerima yang mampu beroperasi mendekati atau di atas 300 GHz.

Teknologi CMOS saat ini tidak sepenuhnya cocok untuk frekuensi tinggi seperti itu. Dekat 300 GHz, amplifikasi menjadi sangat sulit. Meskipun beberapa transceiver berbasis CMOS untuk 300 GHz telah diusulkan, mereka kekurangan daya keluaran yang cukup, hanya dapat beroperasi dalam kondisi garis pandang langsung, atau memerlukan area sirkuit yang besar untuk diterapkan.

Untuk mengatasi masalah ini, tim ilmuwan dari Tokyo Tech, bekerja sama dengan NTT, mengusulkan desain inovatif untuk transceiver berbasis CMOS 300 GHz (Gambar 1). Pekerjaan mereka akan dipresentasikan dalam Intisari Makalah Teknis di IEEE ISSCC (Konferensi Sirkuit Solid-State Internasional) 2021.

Didorong ke batas: Transceiver berbasis CMOS untuk aplikasi di luar 5G pada 300 GHz

Kredit: ISSCC 2021

Salah satu fitur utama dari desain yang diusulkan adalah desain dua arah; sebagian besar rangkaian, termasuk mixer, antena, dan osilator lokal, dibagi antara penerima dan pemancar (Gambar 2). Ini berarti keseluruhan kompleksitas sirkuit dan total luas sirkuit yang diperlukan jauh lebih rendah daripada implementasi searah.

Aspek penting lainnya adalah penggunaan empat antena dalam konfigurasi array bertahap. Solusi yang ada untuk pemancar CMOS 300 GHz menggunakan elemen radiasi tunggal, yang membatasi penguatan antena dan daya keluaran sistem. Keuntungan tambahan adalah kapabilitas beamforming dari array bertahap, yang memungkinkan perangkat menyesuaikan fase relatif sinyal antena untuk membuat pola radiasi gabungan dengan arah kustom. Antena yang digunakan adalah antena Vivaldi yang ditumpuk, yang dapat diukir langsung ke PCB, sehingga mudah dibuat.

Transceiver yang diusulkan menggunakan mixer subharmonic, yang kompatibel dengan operasi dua arah dan membutuhkan osilator lokal dengan frekuensi yang relatif lebih rendah. Namun, jenis pencampuran ini menghasilkan daya keluaran yang rendah, yang membuat tim menggunakan teknik lama namun fungsional untuk meningkatkannya. Profesor Kenichi Okada dari Tokyo Tech, yang memimpin penelitian ini, menjelaskan: “Penahapan ulang adalah metode yang umumnya digunakan untuk meningkatkan efisiensi penguat daya dengan mengaktifkan operasinya pada daya keluaran yang mendekati titik di mana mereka tidak lagi berperilaku linier — yaitu, tanpa distorsi. Dalam pekerjaan kami, kami menggunakan pendekatan ini untuk meningkatkan daya keluaran yang ditransmisikan dengan mengoperasikan mixer pada daya keluaran jenuhnya. ” Fitur penting lainnya dari transceiver baru ini adalah pembatalan umpan osilator lokal yang sangat baik (“kebocoran” dari osilator lokal melalui mixer dan ke output) dan frekuensi gambar (jenis gangguan umum untuk metode penerimaan yang digunakan).

Seluruh transceiver diimplementasikan di area sekecil 4,17 mm2. Ini mencapai tingkat maksimum 26 Gbaud untuk transmisi dan 18 Gbaud untuk penerimaan, melebihi solusi yang paling canggih. Bersemangat dengan hasilnya, Okada berkata, “Pekerjaan kami mendemonstrasikan implementasi pertama dari sistem array bertahap CMOS pita lebar yang beroperasi pada frekuensi lebih tinggi dari 200 GHz.”


Beamforming transceiver 39 GHz yang lebih akurat dan berbiaya rendah untuk komunikasi 5G


Informasi lebih lanjut:
Transceiver Array Bertahap Pita 300GHz Menggunakan Bi-Directional Outphasing dan Arsitektur Hartley dalam CMOS 65nm, Konferensi Sirkuit Solid-State Internasional IEEE 2021 (ISSCC 2021) isscc.org/

Disediakan oleh Institut Teknologi Tokyo

Kutipan: Didorong hingga batasnya: Transceiver berbasis CMOS untuk aplikasi di luar 5G pada 300 GHz (2021, 5 Februari) diambil 5 Februari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-02-limit-cmos-based-transceiver -5g-application.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Togel Hongkong