Frequency synthesizer and mixer design for 5G (26 GHz) communication systems
5G (26 GHz) iletişim sistemleri için frekans sentezleyici ve karıştırıcı tasarımı
- Tez No: 643495
- Danışmanlar: PROF. DR. YAŞAR GÜRBÜZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 115
Özet
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.
Özet (Çeviri)
Next generation 5G wireless mobile communications systems aim to address the increased demands for high data rates by utilizing the large bandwidths available at mmWave frequencies such as the 26 GHz band (24.25 – 27.5 GHz). Directive communications using highly directive beams will become proliferated at these frequencies in order to overcome the increased path loss at mmWave frequencies. Beamforming technology is poised to find widespread adoption for directive communications. Beamforming transceivers require frequency translation from high frequencies to baseband and vice-versa. The frequency translation is performed using mixers and frequency synthesizers. In this thesis, the design of high linearity downconversion mixers suitable for 5G (26 GHz) beamforming receivers is investigated. The design of frequency synthesizers that provide the LO signal for mixers and are required for frequency translation in transceivers is also investigated. The building blocks for an integer-N 4th order type-II PLL is designed for 26 GHz 5G frequency synthesis applications. The designs are realized using IHP's 0.13 $\mu$m SiGe BiCMOS technology. The presented high linearity Gilbert-cell active downconversion mixer is fully integrated with power combiners and baluns and hence is suitable for beamforming applications. The mixer achieves an input 1-dB compression level of up to 2.6 dBm while featuring a low conversion loss of 2.5 dB. The mixer consumes 19 mW dc power and occupies an area of 3.18 mm$^2$. The proposed bias decoupled cross coupled HBT VCO for the PLL is simulated to have a phase noise of -116 dBc/Hz @ 1 MHz offset from a 10.5 GHz carrier while achieving a tuning range of 19\% from 9.4 GHz to 11.4 GHz. The PLL has a simulated phase noise of -98 dBc/Hz @ 1MHz offset from a 10.5 GHz carrier and an estimated RMS phase jitter of 301 fs.
Benzer Tezler
- High isolation double-balanced down-converter mixer combinedwith active balun and frequency synthesizer in SiGe BiCMOS for5G applications
5G uygulamalari için SiGe BiCMOS'ta aktif balun ile birleştirilmiş yüksek izolasyonlu double-balanced frekans düşürücü karistiricisi ve frekans sentezleyici
AJTEN FEJZULLAHU
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAŞAR GÜRBÜZ
- Radar uygulamaları için frekans sentezleyici tasarımı ve gerçekleştirilmesi
Design and implementation of frequency synthesizer for radar applications
TARIK ÜNLER
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LEVENT SEYFİ
- DDC tabanlı kanallaştırıcı tasarımı
Digital down conversion based channelizer design
OĞUZHAN KOŞAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MÜRVET KIRCI
- 2.4-2.7 GHz radyo-röle alt band çevirici tasarımı ve gerçekleştirilmesi
Design and realization of a 2.4-2.7 GHz radiolink down-converter
H.BÜLENT YAĞCI
Yüksek Lisans
Türkçe
1992
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF. DR. OSMAN PALAMUTÇUOĞULLARI
- Design and realization of mixed element broadband bandpass filters
Karma elemanlı genişbant bant geçiren süzgeçlerin tasarımı ve gerçekleştirilmesi
İRFAN OKŞAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
PROF.DR. NEVZAT YILDIRIM