Een internationaal consor-tium van bedrijven en onder-zoekinstellingen heeft een volledig geïntegreerde 122 GHz radarsensor ontwikkeld in 130 nm SiGe-BiCMOS technologie van IHP Microelectronics. Het op een oppervlak gemonteerde pakketje meet 8 x 8 mm. Het bevat een gecombineerde signaalchip van silicium-germanium (SiGe) en twee antennes voor zenden en ontvangen. Het prototype is een door-braak in miniaturisering, goedkoop en met een hoge resolutie millimeter golfsensor voor het meten van afstand en snelheid.
Siliciumtechnologie heeft een enorme sprong vooruit gemaakt op het gebied van hoogfrequente signalen. Momenteel kunnen alle RF-componenten tot 120 GHz van silicium worden gemaakt. Monolithische integratie van digitale processor, data converter en mm golfcircuits op dezelfde chip maken het mogelijk om elektronica van een complete mm golfsensor te fabriceren voor minder dan een euro. Ook resulteren mm golflengtes in meer mm grote antennes, die op de chip geïntegreerd worden. Daarmee kunnen complete miniatuur mm golfsensorsystemen worden gerealiseerd in een pakketje.
Techniek
Het eerste prototype van een geïntegreerde sensor kwam afgelopen juli tot stand. De sensor is gebaseerd op een gecombineerde signaalchip, ver-vaardigd in 0,13 µm SiGe BiCMOS technologie in IHP. De transceiver bestaat uit een 120 GHz spanningsgestuurde oscillator, diverse versterkers, een IQ-mixer en filters. Extra circuits zijn ingebouwd voor een zelftest, zoals spanningscontrole en de frequentie meetunit. Bepaalde onderdelen worden digitaal gecontroleerd met behulp van een SPI interface.
De chip zit in een keramische behuizing met een flip chip technologie. De antennes voor zenden en ontvangen zijn geïntegreerd in de behuizing. Er hoeft alleen een DC voeding en breedbandsignaal worden aangesloten. De antennes zitten op een dunne, flexibele polyamide laag. De metalen grondplaat van de keramische behuizing werkt als reflector voor de antennes en zorgt voor een signaalrichting omhoog, naar de printplaat. De sensor met een afmeting van 8 mm x 8 mm kan op moederborden worden gesoldeerd.
Om de functionaliteit te controleren, werd een testsysteem geproduceerd. Dit maakt het meten van een Doppler signaal mogelijk als een bewegend object wordt gedetecteerd.
Toepassingen
Lage kosten en miniaturisering van de mm golf sensorsystemen maken een grote variatie mogelijk van applicaties voor afstandmeting zoals industriële controles (afstand, snelheid, soort materiaal), openbare en private veiligheid (bewegingsdetectie, zelfs achter behang), autotechniek (metingen aan de wielophanging, voetganger veiligheid), vervanging van ultrasoon sensoren en nog veel meer.
