Ricercatori del Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) e della NEC Corporation, Giappone, presentano un ricetrasmettitore a 39 GHz con calibrazione integrata per applicazioni di quinta generazione (5G). I vantaggi da ottenere includono comunicazioni di migliore qualità e scalabilità conveniente.

Un team di oltre 20 ricercatori presso Tokyo Tech e NEC Corporation ha dimostrato con successo un ricetrasmettitore a 39 GHz che potrebbe essere utilizzato nella prossima ondata di apparecchiature wireless 5G, comprese le stazioni base, smartphone, tablet e applicazioni Internet of Things (IoT).

Sebbene i gruppi di ricerca, compreso l'attuale team, si siano finora concentrati in gran parte sullo sviluppo di sistemi a 28 GHz, 39 GHz sarà un'altra importante banda di frequenza per realizzare il 5G in molte parti del mondo.

Il nuovo ricetrasmettitore si basa su un design phased array a 64 elementi (4 x 16). La sua calibrazione della fase di guadagno incorporata significa che può migliorare la precisione del beamforming, e quindi ridurre le radiazioni indesiderate e aumentare la potenza del segnale.

Fabbricato in un processo CMOS standard a 65 nanometri, i componenti a basso costo a base di silicio del ricetrasmettitore lo rendono ideale per la produzione di massa, una considerazione chiave per l'implementazione accelerata delle tecnologie 5G.

I ricercatori hanno dimostrato che la calibrazione integrata ha un errore di fase quadratico medio (RMS) molto basso di 0,08°. Questa cifra è un ordine di grandezza inferiore rispetto ai precedenti risultati comparabili. Mentre i ricetrasmettitori sviluppati fino ad oggi in genere soffrono di variazioni di guadagno elevate di oltre 1 dB, il nuovo modello ha una variazione di guadagno massima di soli 0,04 dB sull'intera gamma di sintonia a 360°.

"Siamo rimasti sorpresi di ottenere una variazione di guadagno così bassa quando si utilizza effettivamente la calibrazione basata sul nostro approccio di sfasamento dell'oscillatore locale (LO), "dice capo progetto, Kenichi Okada della Tokyo Tech.

Inoltre, il ricetrasmettitore ha una potenza irradiata isotropica equivalente massima (EIRP) di 53 dBm. Questa è un'indicazione impressionante della potenza di uscita delle 64 antenne, dicono i ricercatori, in particolare per l'implementazione CMOS a basso costo.

Test indoor (in condizioni di camera anecoica), che ha coinvolto un metro, misurazione via etere, ha dimostrato che il ricetrasmettitore supporta la trasmissione wireless di un segnale a 400 MHz con 64QAM.

"Aumentando la scala dell'array, possiamo raggiungere una maggiore distanza di comunicazione, " Afferma Okada. "La sfida sarà quella di sviluppare il ricetrasmettitore per l'utilizzo in smartphone e stazioni base per il 5G e oltre".

Il lavoro è stato presentato al Simposio sui circuiti integrati a radiofrequenza IEEE 2019 (RFIC) a Boston, Massachusetts, NOI, nell'ambito della sessione mattutina (Sessione RTu2E) che si terrà il 4 giugno 2019. L'articolo di questo lavoro "A 39 GHz 64-Element Phased-Array CMOS Transceiver with Built-in Calibration" di Yun Wang et al., ha ricevuto il premio per il miglior lavoro studentesco.