60GHz帯CMOSフェーズドアレイ送信機

摘要

A 60-GHz band phased array transmitter is developed based on standard 90-nm CMOS process and beam steering function is demonstrated using a transmitter module with a 1 × 6 array antenna. The transmitter includes a phase locked oscillator and 6 RF circuits which consist of an orthogonal modulator, a high gain amplifier, and a power amplifier. Each of RF circuits connects to each antenna directly. An RF signal phase is changed every 90-degree by switching paths of a baseband signal which are delivered to the orthogonal modulator. Each of the RF circuits typically exhibits a power of 0 dBm at 1-dB compression point, a conversion gain of 15 dB, and a 3-dB bandwidth of 600MHz. The phase noise is -80 dBc / Hz at 1MHz offset. The beam steering from 0 to 60 degree is observed. The chip size is 5 mm × 2.5 mm. The circuit consumes 960 mW at 1.0 V supply.%60GHz帯フェーズドアレイ送信機を標準90nm CMOSプロセス技術を用いて開発し、1×6アレイアンテナへ接続してビームステアリングの実証を行った。送信機は位相同期発振器と6つのRF回路（直交変調器、高利得増幅器、送信増幅器）から構成され、各RF回路は6つの各アンテナへ接続される。直交変調器へ入力されるベースバンド信号の経路を切換えることで、RF信号の位相を90°ステップで制御できる位相制御回路を開発した。各RF回路の性能は、PldBが0dBm、変換利得が15dB、3dB帯域が600MHzであった。ローカル信号の1MFz七離れの位相雑音は-80dBc／Hzであった。送信機をアンテナへ接続した送信モジュールにおいて、放射角が0°から60°までビームステアリング特性を観測した。送信機チップのサイズは5mm×2.5mmであり、消費電力は電源電圧1.0Vで960mWであった。