Chips CMOS em uma placa de avaliação de 18 mm x 163,5 mm. Crédito:Atsushi Shirane, Kenichi Okada
Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Tóquio (Tokyo Tech) e NEC Corporation, Japão, apresentam um transceptor de 39 GHz com calibração embutida para aplicações de quinta geração (5G). As vantagens a serem obtidas incluem comunicações de melhor qualidade, bem como escalabilidade econômica.
Uma equipe de mais de 20 pesquisadores da Tokyo Tech e NEC Corporation demonstrou com sucesso um transceptor de 39 GHz que poderia ser usado na próxima onda de equipamentos sem fio 5G, incluindo estações base, smartphones, tablets e aplicativos da Internet das Coisas (IoT).
Embora grupos de pesquisa, incluindo a equipe atual, tenham até agora focado amplamente no desenvolvimento de sistemas de 28 GHz, 39 GHz será outra banda de frequência importante para a realização de 5G em muitas partes do mundo.
O novo transceptor é baseado em um design de phased array de 64 elementos (4 x 16). Sua calibração de fase de ganho integrada significa que ele pode melhorar a precisão da formação de feixes, e, assim, reduzir a radiação indesejada e aumentar a intensidade do sinal.
Fabricado em um processo CMOS padrão de 65 nanômetros, os componentes de silício de baixo custo do transceptor o tornam ideal para produção em massa - uma consideração importante para a implementação acelerada de tecnologias 5G.
Os pesquisadores mostraram que a calibração embutida tem um erro de fase de raiz quadrada média (RMS) muito baixo de 0,08 °. Este número é uma ordem de magnitude inferior aos resultados comparáveis anteriores. Embora os transceptores desenvolvidos até o momento normalmente sofram de alta variação de ganho de mais de 1 dB, o novo modelo tem uma variação máxima de ganho de apenas 0,04 dB em toda a faixa de sintonia de 360 °.
O transceptor, com base em um design de phased array de 64 elementos, ocupa uma área de chip de 12 mm 2 . Crédito:IEEE
"Ficamos surpresos ao alcançar uma variação de ganho tão baixa quando realmente usamos a calibração com base em nossa abordagem de deslocamento de fase do oscilador local (LO), "diz o líder do projeto, Kenichi Okada da Tokyo Tech.
Além disso, o transceptor tem uma potência isotrópica irradiada equivalente máxima (EIRP) de 53 dBm. Esta é uma indicação impressionante da potência de saída das 64 antenas, os pesquisadores dizem, particularmente para implementação de CMOS de baixo custo.
Teste interno (sob condições de câmara anecóica), que envolveu um metro, medição over-the-air, demonstrou que o transceptor oferece suporte à transmissão sem fio de um sinal de 400 MHz com 64QAM.
"Aumentando a escala da matriz, podemos alcançar uma maior distância de comunicação, "Okada diz." O desafio será desenvolver o transceptor para uso em smartphones e estações base para 5G e além. "
O trabalho está sendo apresentado no Simpósio IEEE de Circuitos Integrados de Rádio Frequência (RFIC) 2019 em Boston, Massachusetts, NÓS, como parte da sessão da manhã (Sessão RTu2E) a ser realizada em 4 de junho de 2019. O artigo deste trabalho "Um transceptor CMOS de matriz de fases de 64 elementos de 39 GHz com calibração integrada" por Yun Wang et al., recebeu o prêmio de melhor trabalho de estudante.
