Un sintetizador de frecuencia FMCW de banda K que utiliza un VCO de inductor conmutado Q-Boosted en SiGe BiCMOS para aplicaciones de radar de 77 GHz
Autores: Chen, Zhe; Hou, Debin; Chen, Ji-Xin; Yan, Pinpin; Bao, Lei; Hong, Zheying; Zheng, Yuanye
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Un sintetizador de frecuencia FMCW de banda K que utiliza un VCO de inductor conmutado Q-Boosted en SiGe BiCMOS para aplicaciones de radar de 77 GHz
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Sistema de radar FMCW
Circuito generador de chirp
Lazo de bloqueo de fase
Tecnología SiGe BiCMOS
Topología de VCO
N fraccional.
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
En este artículo se presenta un lazo de fase fraccional-N (PLL) con bloque de circuito integrado de generación de chirp para un sistema de radar de onda continua modulada en frecuencia (FMCW) de 76~81 GHz. Gracias a la topología del oscilador controlado por voltaje de inductor conmutado (VCO), la linealidad, el ruido de fase, el ancho de banda de chirp y la tasa de chirp del sintetizador FMCW pueden optimizarse para las aplicaciones de radar de corto alcance (SRR) y radar de largo alcance (LRR), con el interruptor en estados ON/OFF, respectivamente, de acuerdo a diferentes requisitos y consideraciones. De esta manera, el sintetizador FMCW propuesto muestra una mejora en el ruido de fase para el estado de apagado del interruptor, bueno para aplicaciones LRR, en comparación con los VCO convencionales de varactor único o VCO de banco de capacitores. La pérdida de conmutación en el estado de encendido se reduce aún más con la técnica de aumento de Q, lo que ayuda al sintetizador FMCW a obtener simultáneamente un amplio ancho de banda de chirp, tasas de modulación pronunciadas y buen ruido de fase para aplicaciones SRR. El sintetizador FMCW está fabricado en tecnología SiGe BiCMOS de 0.13 um, ocupa un área de 1.7 x 1.9 mm y consume 330 mW de una fuente de voltaje de 3.3 V. Los resultados medidos muestran que el sintetizador FMCW puede cubrir 25.3~27 GHz (con un triplicador de frecuencia para cubrir completamente la banda de 76~81 GHz), mostrando un rendimiento optimizado en ruido de fase, ancho de banda de chirp, linealidad y tasas de modulación. El ruido de fase de la banda K medido es -110.5 dBc/Hz para el estado de apagado del interruptor, y -106 dBc/Hz para el estado de encendido del interruptor a 1 MHz de desviación. El error de frecuencia cuadrático medio (RMS) normalizado es de 518 kHz para una tasa de chirp de +/-14.6 MHz/s y 1.44 MHz para una tasa de chirp de +/-39 MHz/s para la banda de 77 GHz. Además, el generador de forma de onda integrado ofrece plena programabilidad en tasa de chirp, duración y ancho de banda, lo que soporta generaciones de chirp de múltiples pendientes. Con un triplicador de frecuencia, el chip es adecuado para el sistema de radar FMCW de 76~81 GHz.
Descripción
En este artículo se presenta un lazo de fase fraccional-N (PLL) con bloque de circuito integrado de generación de chirp para un sistema de radar de onda continua modulada en frecuencia (FMCW) de 76~81 GHz. Gracias a la topología del oscilador controlado por voltaje de inductor conmutado (VCO), la linealidad, el ruido de fase, el ancho de banda de chirp y la tasa de chirp del sintetizador FMCW pueden optimizarse para las aplicaciones de radar de corto alcance (SRR) y radar de largo alcance (LRR), con el interruptor en estados ON/OFF, respectivamente, de acuerdo a diferentes requisitos y consideraciones. De esta manera, el sintetizador FMCW propuesto muestra una mejora en el ruido de fase para el estado de apagado del interruptor, bueno para aplicaciones LRR, en comparación con los VCO convencionales de varactor único o VCO de banco de capacitores. La pérdida de conmutación en el estado de encendido se reduce aún más con la técnica de aumento de Q, lo que ayuda al sintetizador FMCW a obtener simultáneamente un amplio ancho de banda de chirp, tasas de modulación pronunciadas y buen ruido de fase para aplicaciones SRR. El sintetizador FMCW está fabricado en tecnología SiGe BiCMOS de 0.13 um, ocupa un área de 1.7 x 1.9 mm y consume 330 mW de una fuente de voltaje de 3.3 V. Los resultados medidos muestran que el sintetizador FMCW puede cubrir 25.3~27 GHz (con un triplicador de frecuencia para cubrir completamente la banda de 76~81 GHz), mostrando un rendimiento optimizado en ruido de fase, ancho de banda de chirp, linealidad y tasas de modulación. El ruido de fase de la banda K medido es -110.5 dBc/Hz para el estado de apagado del interruptor, y -106 dBc/Hz para el estado de encendido del interruptor a 1 MHz de desviación. El error de frecuencia cuadrático medio (RMS) normalizado es de 518 kHz para una tasa de chirp de +/-14.6 MHz/s y 1.44 MHz para una tasa de chirp de +/-39 MHz/s para la banda de 77 GHz. Además, el generador de forma de onda integrado ofrece plena programabilidad en tasa de chirp, duración y ancho de banda, lo que soporta generaciones de chirp de múltiples pendientes. Con un triplicador de frecuencia, el chip es adecuado para el sistema de radar FMCW de 76~81 GHz.