Frequency synthesizer and mixer design for 5G (26 GHz) communication systems

Yeni nesil 5G kablosuz mobil iletişim sistemleri, 26 GHz bandı (24.25 - 27.5 GHz) gibi milimetre-dalga frekanslarında bulunan geniş bantlarını kullanarak yüksek veri hızları için artan talepleri karşılamayı amaçlamaktadır. Milimetre-dalga frekanslar-ında artan yol kaybının üstesinden gelmek için yüksek düzeyde yönlendirici ışınlar kullanan yönlendirmeli iletişimler bu frekanslarda çoğalacaktır. Hüzmeleme teknolojisi, yönlendirici iletişimler için yaygın bir şekilde benimsenmeye hazırlanıyor. Hüz-meleyici alıcı-vericiler, yüksek frekanslardan temel banda ve tersi yönde frekans çevrimi gerektirir. Frekans çevirisi, frekans karıştırıcı ve sentezleyiciler kullanılarak gerçekleştirilir. Bu tezde, 5G (26 GHz) hüzmeleyici alıcılar için uygun yüksek doğrusallık aşağı dönüşüm karıştırıcıların tasarımı incelenmiştir. Karıştırıcıler için LO sinyali sağlayan ve alıcı-vericilerde frekans öteleme için gerekli olan frekans sentezleyicilerin tasarımı da incelenmiştir. Bir tam sayı-N 4. derece tip-II Faz Kilitlemeli Döngü için yapı taşları, 26 GHz 5G frekans sentezi uygulamaları için tasarlanmıştır. Tasarımlar, IHP'nin 0,13 $\mu$m SiGe BiCMOS teknolojisi kullanılarak gerçekleştirilir. Sunulan yüksek doğrusallık Gilbert- hücreli aktif aşağı dönüştürme karıştırıcı, güç birleştiriciler ve balunlarla tamamen entegredir ve bu nedenle hüzmeleme uygulamaları için uygundur. Karıştırıcı 2,5 dB'lik düşük bir dönüşüm kaybına sahipken, 2,6 dBm'ye kadar 1 dB'lik giriş sıkıştırma seviyesine ulaşır. Karıştırıcı 19 mW dc güç tüketir ve 3,18 mm$^2$'lik bir alanı kaplar. Faz Kilitlemeli Döngü için önerilen besleme ayrıştırılmış çapraz bağlı HBT VKO, 9,4 GHz'den 11,4 GHz'e \%19'luk bir ayar aralığı elde ederken, 10,5 GHz'lik bir taşıyıcıdan -116 dBc/Hz @ 1 MHz ofset faz gürültüsüne sahip olacak şekilde simüle edilmiştir.