Mit überabtastendem Bandpass-Delta-Sigma-Modulator digital erzeugte Hochfrequenzsignale für Mobilfunkkommunikationssysteme

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Manfred Berroth
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 26089108

• Erstellungsjahr: 2010

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Ziel dieses Projektes ist die digitale Erzeugung von Mobilfunksignalen im Frequenzbereich oberhalb von 1 GHz. In der ersten Projektphase wurde hierfür ein Modulator entwickelt, der für Signalfrequenzen bis 1,5 GHz geeignet ist. In der zweiten Projektphase wurde ein Hochmischer entworfen, der den Anforderungen des UMTS Standards im Downlink Betrieb genügt. Für die Charakterisierung des entworfenen Modulators wurde ein Synchronisationsalgorithmus entwickelt und auf einem FPGA-Board implementiert. Die On-Wafer Vermessung erwies sich als sehr aufwändig und unzuverlässig, weshalb ein Aufbau des Chips auf einem HF- Substrat notwendig wurde. Zur vollständigen Vermessung fehlt bisher noch eine Verzögerungsplatine, die die Phasenunterschiede auf den Einzelkanälen ausgleichen soll. Im dritten Teil des Projektes wurde ein Schaltleistungsverstärker in H-Brücken-Topologie entworfen. Bei einer mittleren Ausgangsleistung von 140 mW erreicht dieser eine Effizienz von 50% für den Verstärkerkern. Die Anstiegszeiten des Verstärkers sind sehr kurz und erlauben einen Betrieb bis zu 7,5 Gbit/s. Ein gemeinsamer Aufbau von Modulator mit Verstärker und Ausgangsfilter konnte auf Grund der Probleme mit der Eingangsschnittstelle zum Modulator noch nicht vorgenommen werden.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Concept for a 12-bit Digital Bandpass Delta-Sigma Modulator for Power Amplifier Applications, ESSDERC / ESSCIRC 2008, 15-19. September 2008, Edinburgh, UK, ESSCIRC Fringe P1
  Thomas Alpert, Martin Schmidt, Ingo Dettmann, Thomas Veigel, Markus Grözing, Manfred Berroth
  
• A 1.55 GHz to 2.45 GHz Center Frequency Continuous-Time Bandpass Delta- Sigma Modulator for Frequency Agile Transmitters, Proceedings of 2009 IEEE RFIC Symposium, Paper RMO2C-4, pp.153-156
  M. Schmidt, M. Grözing, S. Heck, I. Dettmann, M. Berroth, D. Wiegner, W. Templ, A. Pascht
  
• A 1.6 GHz Switch Mode Power Amplifier with Continuous-Time Bandpass Delta- Sigma Modulator, Proceedings of IEEE International Midwest Symposium on Circuits and Systems, MWSCAS 2009, Cancun, Mexico, pp. 1051-1054
  Manfred Berroth, Martin Schmidt, Stefan Heck, Alexander Braeckle, Markus Groezing
  
• Continuous-Time Bandpass Delta-Sigma Modulator for a Signal Frequency of 2.2 GHz, German Microwave Conference 2009, March 16-18, 2009, München, Germany, Paper 3A-05
  M. Schmidt, S. Heck, I. Dettmann, M. Grözing, M. Berroth, D. Wiegner, W. Templ
  
• A Switching-Mode Amplifier for Class-S Transmitters for Clock Frequencies up to 7.5 GHz in 0.25 µm SiGe-BiCMOSt, 2010 IEEE RFIC Symposium, May 23-25, 2010, Anaheim, CA, USA, pp. 565-568
  Stefan Heck, Martin Schmidt, Alexander Bräckle, Frieder Schuller, Markus Grözing, Manfred Berroth, Hans Gustat, Christoph Scheytt
  
• Delta Sigma modulators and switching amplifiers for the class S concept, Joint Symposium on Opto- and Microelectronic Devices and Circuits, (SODC 2010), October 4-8, 2010, Berlin, Germany, pp. 111-114
  M. Berroth, M. Schmidt, S. Heck, M. Grözing