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    <completedYear>2024</completedYear>
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    <completedDate>2024-11-16</completedDate>
    <publishedDate>--</publishedDate>
    <thesisDateAccepted>2024-10-10</thesisDateAccepted>
    <title language="eng">61 GHz ultra-low-power chipset in 130-nm SiGe BiCMOS technology for CW radar applications</title>
    <title language="deu">61 GHz Extrem Leistungseffizienter Chipsatz in 130-nm SiGe BiCMOS Technologie für Dauerstrichradars</title>
    <abstract language="eng">Advances in the semiconductor technology and RF integrated circuits have been the main driver in broadening the diverse field of applications for CW radars. High performance millimeter-wave chipsets are proven essential and viable for realizing complex sensors. Nevertheless, the supply voltage and dc power consumption requirements remain a major impediment to achieve battery-powered operation and energy-efficient scalable MIMO solutions. This thesis presents the system- and circuit-level design considerations, implementation, and demonstration of a low-voltage and ultra-low-power chipset at 61 GHz to take the unprecedented step for enabling highly efficient radar sensors. A system-level study is conducted initially to link a medical radar application to circuit-level specifications. Novel building block circuits have been introduced to operate with the reduced supply voltage and current without compromising the target performance and functionality. The developed blocks are used to realize fully integrated VCO and TRX chips that are fabricated in IHP SG13G2 130-nm SiGe BiCMOS technology and verified individually on-wafer. The presented ultra-low-power chipset is employed in a radar demonstrator board and validated in laboratory environment for human vital signs detection. In addition, two methods are proposed to undertake the dc offset problem and are verified with measurements. The millimeter-wave chipset established by this work stands out with the reduced supply voltage and minimized dc power consumption compared to the state of the art. The scalable aspects of the proposed chipset support energy-efficient, battery-powered, and portable MIMO operation which are promising highlights for many future applications.</abstract>
    <abstract language="deu">Die Fortschritte in der Halbleitertechnologie und bei den integrierten RF-Schaltungen sind die Hauptantriebskraft für die stete Ausweitung der bereits vielfältigen Anwendungsbereiche von CW Radaren. Leistungsstarke Milli-meterwellen-Chipsätze haben sich als unverzichtbar für die Realisierung komplexer Sensoren erwiesen. Dennoch sind die Anforderungen an die Versorgungsspannung und Stromverbrauch eine große Hürde, um energieeffiziente, skalierbare MIMO-Lösungen mit Batteriebetrieb zu realisieren. In dieser Arbeit werden die Designüberlegungen auf System- und Schaltungsebene, die Implementierung und Demonstration eines Low-Voltage und Ultra-Low-Power Chipsatzes bei 61 GHz vorgestellt, was einen beispiellosen Schritt zur Ermöglichung hocheffizienter Radarsensoren darstellt. Zunächst wird eine Studie auf Systemebene durchgeführt, um einen medizinischen Anwendungsfall für Radare mit Spezifikationen auf Schaltungsebene zu verbinden. Neuartige Schaltungsbausteine werden eingeführt, die mit reduzierter Versorgungsspannung und geringem Arbeitsstrom arbeiten, ohne die angestrebte Leistung und Funktionalität zu beeinträchtigen. Die entwickelten Blöcke werden verwendet, um voll integrierte VCO- und TRX Chips in der 130-nm-SiGe-BiCMOS-Technologie SG13G2 des IHP zu realisieren, welche durch Messungen auf Wafer-Ebene verifiziert werden. Zusätzlich wird der vorgestellte Ultra-Low-Power-Chipsatz mit Hilfe einer Radar-Demonstrator-Platine in Laborumgebung für die Erkennung menschlicher Lebenszeichen validiert. Um das Problem des Gleichstrom-Offsets zu lösen, werden zwei Methoden vorgeschlagen und durch Messungen verifiziert. Der in dieser Arbeit entwickelte Millimeterwellen-Chipsatz zeichnet sich durch reduzierte Versorgungsspannung und minimierten Stromverbrauch im Vergleich zum Stand der Technik aus. Die Skalierbarkeit des vorgeschlagenen Chipsatzes ermöglicht einen energieeffizienten, batteriebetriebenen und portablen MIMO-Betrieb, was einen vielversprechenden Aspekt für viele zukünftige Anwendungen darstellt.</abstract>
    <identifier type="doi">10.26127/BTUOpen-6871</identifier>
    <identifier type="urn">urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-68715</identifier>
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    <licence>Keine Lizenz vergeben. Es gilt das deutsche Urheberrecht.</licence>
    <author>Batuhan Sütbaş</author>
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      <value>Continuous-wave radar</value>
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      <value>Dauerstrichradar</value>
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      <value>Silizium-Germanium</value>
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      <value>Dauerstrichradar</value>
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    <thesisPublisher>BTU  Cottbus - Senftenberg</thesisPublisher>
    <thesisGrantor>BTU Cottbus - Senftenberg</thesisGrantor>
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