Microwave Analog Frontend Design - I

M.Sc. Elektrotechnik und Informationstechnik Universität Stuttgart
M.Sc. INFOTECH (Information Technology) Universität Stuttgart

Vorlesung + Übung:
Pfaffenwaldring 47, Campus Stuttgart-Vaihingen, Raum V47.06

Diese Vorlesung vermittelt die Theorie und den Entwurf von Mikro- und Millimeterwellen analoger Sende-/Empfangsfrontends für hochauflösendes Radar und die hochbitratige Funkkommunikation. Ausgehend von Pegelplanrechnungen wird eine Analyse des Einflusses von Nichtidealitäten des analogen Frontends auf die Qualität des Empfangssignales diskutiert. Nach einer Einführung in nichtlineare Transistormodellierung und Schaltungsanalyse im Zeit- und Frequenzbereich wird die Theorie und der Entwurf von Frequenzmultiplizieren und Mischern auf der Basis aktiver monolithisch integrierten Mikro- und Millimeterwellenschaltungen (MMIC) behandelt. Die Vorlesung endet mit einer umfassenden Studie der Gilbertzelle und ihrer Anwendung in zahlreichen funktionalen Stufen analoger Mikrowellenfrontends.

Part 1: Applications of Nonlinear Microwave Circuits 

1. MMIC-based transmit and receive analog frontends for high resolution radar and high data rate communication
2. Link budget calculations
3. Application example: multi-Gigabit wireless communication systems
4. System-level impairments of RF frontend non-idealities on receive signal quality

Part 2: Nonlinear Circuit Analysis 

1. Nonlinear transistor modeling and time domain circuit analysis
2. Nonlinear frequency domain circuit analysis
3. Dynamic IV waveforms as circuit design tool

Part 3: Frequency Multipliers 

1. Frequency multiplier theory, figures of merit and state-of-the-art
2. Even- and odd-order FET multipliers
3. Broadband multiplier techniques
4. Harmonic control in multiplier chains

 Part 4: Mixers Part 1 

1. Mixer theory and figures of merit
2. Diode mixers
3. Passive and Active FET Mixers
4. Single-balanced, double-balanced, IQ, IR mixers

Part 5: Mixers Part 2 

1. The Gilbert cell
2. HBT-based Gilbert cell circuit analysis
3. Applications of Gilbert cells
4. Design measures for speed enhancement