High-Voltage RF Switch-Based Antenna Tuning Circuits in CMOS Technologies

Hochvolt-HF-Schalter für Antennenabstimmschaltungen in CMOS-Technologien

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:29-opus4-199332
  • The main and diversity antennas of modern cellular user equipment are integrated into the chassis of the device. Due to the limited space inside the device and high complexity of front-end electronics, the integrated antennas have small form factor, which leads to low radiation efficiency and high mismatch losses. The performance of the antennas is optimized with aperture tuning techniques. Commercial aperture tuners in modern cellular user equipment are based on high-voltage RF switches in bulk- or SOI-CMOS technologies. The focus of this research is put on the analysis of the second and third order nonlinear products caused by the RF switch, the influence of the substrate capacitance andThe main and diversity antennas of modern cellular user equipment are integrated into the chassis of the device. Due to the limited space inside the device and high complexity of front-end electronics, the integrated antennas have small form factor, which leads to low radiation efficiency and high mismatch losses. The performance of the antennas is optimized with aperture tuning techniques. Commercial aperture tuners in modern cellular user equipment are based on high-voltage RF switches in bulk- or SOI-CMOS technologies. The focus of this research is put on the analysis of the second and third order nonlinear products caused by the RF switch, the influence of the substrate capacitance and the hardware characterization of antenna tuning ICs. Additionally, the functionality of the RF switch is extended and novel RF switch-based tuning ICs in CMOS technologies are investigated. All theoretical findings are verified either with measurements of the designed ICs or on the application level using a hardware demonstrator.show moreshow less
  • Die Haupt- und Diversity-Antennen moderner zellularer Endgeräte sind in das Gehäuse des Geräts integriert. Aufgrund begrenzter Platzverhältnisse im Gerät und der hohen Komplexität des Front Ends haben integrierte Antennen einen kleinen Formfaktor, was zu einer geringen Strahlungseffizienz und hohen Fehlanpassung der Antenne führt. Die Effizienz der Antenne kann mit Abstimmung der Apertur optimiert werden. Kommerzielle Apertur Tuner basieren auf Hochspannung-HF-Schaltern in Bulk- oder SOI-CMOS-Technologie. Die Forschungsarbeit konzentriert sich auf die Analyse der durch den HF-Schalter verursachten Nichtlinearitäten zweiter und dritter Ordnung, den Einfluss der Substratkapazität sowie derDie Haupt- und Diversity-Antennen moderner zellularer Endgeräte sind in das Gehäuse des Geräts integriert. Aufgrund begrenzter Platzverhältnisse im Gerät und der hohen Komplexität des Front Ends haben integrierte Antennen einen kleinen Formfaktor, was zu einer geringen Strahlungseffizienz und hohen Fehlanpassung der Antenne führt. Die Effizienz der Antenne kann mit Abstimmung der Apertur optimiert werden. Kommerzielle Apertur Tuner basieren auf Hochspannung-HF-Schaltern in Bulk- oder SOI-CMOS-Technologie. Die Forschungsarbeit konzentriert sich auf die Analyse der durch den HF-Schalter verursachten Nichtlinearitäten zweiter und dritter Ordnung, den Einfluss der Substratkapazität sowie der Hardware-Charakterisierung von Antennentuner-ICs. Darüber hinaus wird die Funktionalität des HF-Schalters erweitert und neuartige Antennentuner-ICs basierend auf HF-Schalter in CMOS-Technologie untersucht. Alle theoretischen Erkenntnisse werden mit Messungen der entworfenen Chips oder auf Applikationsebene verifiziert.show moreshow less

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Metadaten
Author:Oguzhan ÖzdamarORCiD
Persistent identifiers - URN:urn:nbn:de:bvb:29-opus4-199332
Persistent identifiers - DOI:https://doi.org/10.25593/978-3-96147-562-9
ISBN:978-3-96147-562-9
Series (Volume number):FAU Studien aus der Elektrotechnik (16)
Publisher:FAU University Press
Place:Erlangen
Referee:Robert Weigel, Thomas Ußmüller
Advisor:Robert Weigel
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of publication:2022
Date of online publication (Embargo Date):2022/07/31
Publishing Institution:FAU University Press
Granting institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Technische Fakultät
Acceptance date of the thesis:2022/05/09
Release Date:2022/08/02
Tag:CMOS-Technologie; Frequenzabstimmung; Nichtlinearität; Planare Antenne
RF front-end; antenna tuning; aperture tuning; c-tuner; harmonics; high-voltage RF switch; inverted-f antenna; nonlinearity
SWD-Keyword:CMOS-Schaltung; Abstimmung (Frequenz); Halbleiterschalter; Nichtlineares Phänomen; Streifenleiterantenne; Transistor; Tuner
Length/size:xxi, 158 Seiten
Notes:
Parallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN: 978-3-96147-561-2
Institutes:Technische Fakultät
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
open_access (DINI-Set):open_access
Collections:Universität Erlangen-Nürnberg / FAU University Press
Licence (German):Creative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
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