Fast In­te­gra­ted Cir­cuits for Wi­re­li­ne Com­mu­ni­ca­ti­ons

Mobilkommunikation, drahtlose Netzwerke und die RFID-Technik sind beispielhafte Anwendungen der Funkkommunikation, die Eingang in den Alltag gefunden haben und auch in Zukunft an Bedeutung gewinnen werden.
Der Entwurf von elektronischen Schaltungen für hohe Frequenzen erfordert ein gutes Systemverständnis im Hinblick auf die typischen Sende-/Empfangsarchitekturen für die Funkkommunikation, deren Komponenten und Signaleigenschaften. Überdies ist ein gutes Verständnis des Schaltungsentwurfs integrierter Schaltungen und eine genaue Höchstfrequenz-Modellierung von passiven und aktiven Bauelementen notwendig.
Ziel der Vorlesung ist es, ein Verständnis des methodischen Entwurfs integrierter, elektronischer Schaltungen für die drahtlose Kommunikation zu vermitteln. Ein Teil der Übungen wird selbständig in Teamarbeit als CAD-Übung unter Nutzung moderner Chip-Entwurfssoftware durchgeführt.

Mobile communications, wireless networks, and RFID technology are application examples of wireless communications. Wireless communications has found widespread use in everyday life and will become even more important in the future.
The design of electronic circuits for radio frequencies requires a good system knowledge with respect to typical transmitter and receiver architectures in wireless communications, components, and radio signal properties. Furthermore a thorough understanding of integrated circuit design as well as precise high-frequency modeling of passive and active devices are required.
Goal of the lecture is to convey a methodical approach to the design of integrated circuits for wireless communications. A part of the exercises will pertain to calculation of circuit design problems another will be performed in small teams as a hands-on exercise using modern IC design software.

Die Vorlesung vermittelt den methodischen Entwurf von integrierten Schaltungen für die drahtlose Kommunikaation. Ein Teil der Übungen wird als CAD-Übung unter Nutzung moderner Chip-Entwurfssoftware durchgeführt. Die Vorlesung baut auf die Pflichtvorlesung "Schaltungstechnik" bzw. "Circuit and System Design" auf.

Die folgenden Themen werden behandelt:

• Sende-/Empfangs-Architekturen f. die drahtlose Kommunikation

• Systemtheoretische Grundlagen
  - Signale und Rauschen
  - Modulation und Demodulation
  - Übertragungsverhalten von Funksystemen

• Halbleitertechnologien und integrierte HF-Bauelemente

• Verstärker (low-noise amplifier, variable gain amplifier, power amplifier)

• Mischer

• Oszillatoren

• Frequenzsynthesizer-PLLs

The lecture deals with analysis and design of radio frequency integrated circuits for wireless communication systems. A part of the exercises will be performed using modern chip design CAD tools. The lecture is based on the compulsory lectures "Schaltungstechnik" rsp. "Circuit and System Design".

The following topics will be addressed:

• Transmitter and receiver architectures for wireless communications

• System Theory Basics
  - Signals and noise
  - Modulation and demodulation
  - Transmission properties of wireless communcations systems

• Semiconductor technologies and integrated high-frequency devices

• Amplifiers (low-noise and variable-gain amplifiers)

• Mixers

• Oscillators

• Frequency synthesizer PLLs

Die Studierenden sind nach Besuch der Vorlesung in der Lage,

• Architekturen und Schaltungen von drahtlosen Kommunikationssystemen zu beschreiben

• wesentliche Übertragungseigenschaften von Funksystemen zu beschreiben und zu berechnen

• Entwurfsmethoden anzuwenden, um integrierte Schaltungskomponenten für Funksysteme zu entwerfen

The students will be able

• to describe architectures and circuits of wireless communication systems

• to describe and calculate fundamental signal transmission properties of wireless systems

• to apply design methods to design components of radio frequency ICs

• Vorlesung mit Powerpoint-Präsentation und handschriftlichen Herleitungen auf Tablet und Beamer
• Übung zum Teil als handschriftliche Rechenübung mit Tablet und Beamer, zum Teil als Praxisübung mit IC-Entwurf mittels moderner Chip-Entwurfssoftware

• Lecture with Powerpoint presentation and handwritten mathematical derivations using tablet and beamer
• Exercises partly as handwritten calculation exercises using tablet and beamer and partly as practical IC design exercises using modern IC design software

Vorlesung Schaltungstechnik bzw. Circuit and System Design

Lecture Schaltungstechnik rsp. Circuit and System Design

Keine / None

Mündliche Prüfung / oral exam

Deutsch und Englisch / German and English

Folien zur Vorlesungen und Übung werden über PAUL zur Verfügung gestellt.

Lecture and exercise slides will be made available through PAUL system.

• Behzad Razavi “RF Microelectronics”, Prentice Hall, 2011

• Thomas Lee “The Design of CMOS Radio-Frequency Integrated Circuits”, Cambridge University Press 2003