.

Het kader voor 5G communicatie wordt momenteel wereldwijd ontwikkeld. Een van de grootste uitdagingen bij het mogelijk maken van deze 5G standaard is het tekort aan bandbreedte. De mmWave technologie biedt een zeer grote bandbreedte met een lage verstopping van het spectrum. Tegelijkertijd zijn de geavanceerde CMOS processen snel genoeg om werkzaam te zijn in de mmWave frequentieband. Omwille van de voordelen op het vlak van kost en integratie maakt CMOS volledig geintegreerde mmWave transceivers mogelijk.

Deze thesis behandelt verschillende sub-blokken die 5G mogelijk maken, zoals breedbandige circuits voor mmWave quadrature generatie in de vorm van een twee-traps polyphase filter, vermogenversterker (PA) and zender. Vermogensefficientie is een belangrijk criterium foor draagbare radios and is hoofdzakelijk bepaald door de PA. Niet-lineare PAs kunnen niet gebruikt worden in conventionele zenderarchitecturen. Daarom bestaat er een afweging tussen efficientie en lineariteit in conventionele implementaties. Deze thesis poogde deze lineariteit-efficienctie trade-off te verzwakken op twee niveaus.

Ten eerste, door circuitmethodes te gebruiken zoals breedbandige distortie-cancellation toegepast op een mmWave PA. Dit behaalt een versterking van 22.4dB, peak PAE van 23% en saturated output power van 16.4dBm met 8% PAE bij 6dB back-off. Met <0.8° AM-PM distortie, is de lineariteit aangetoond door een a 3Gb/s 64-QAM signaal te versterken met 7dBm average output power en een EVM te halen van -25.2 dB en >35 dB ACPR.

Ten tweede, door architectuurmethodes te gebruiken zoals bij de mmWave outphasing zender, wat een beloftevolle efficientieverbeterende techniek is. De voorgestelde zender is de eerste toepassing van de outphasing techniek op mmWave, met een 15 % gemiddelde zendefficientie wanneer een 500Mb/s 16-QAM signaal wordt verzonden met 12.5dBm average output power met een EVM van -22dB.

De 5G netwerken zullen sterk afhangen van de lage-GHz frequenties om mobiliteit en bereikbaarheid te leveren. Deze band in het spectrum moet ook een gevarieerd nalatenschap aan standaarden en normen ondersteunen. Daarom moet er bij 5G zenders ook een grote inherente flexibiliteit ingebouwd worden. Om een schaalbare oplossing te bekomen, onderzocht deze thesis het ontwerp van breedbandige volledig digitale 0.9GHz-2.6GHz multimode zenders gebaseerd op het concept van RF-PWM. Het behaalt een EVM beter dan -29dB voor een 802.11g 64-QAM OFDM signaal. Het is ook getest geweest met 40MHz single carrier 64-QAM signalen. De opgemeten ACPR is lager dan -30dB tot 2GHz en mogelijke verbeteringen zijn aangetoond.