Design of Lumped-Component Programmable Delay Elements for Ultra-Wideband...

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Design  of  Lumped-Component  Programmable  Delay  Elements  for  Ultra-Wideband  Beamforming

作者:Naga  Rajesh  and  Shanthi  Pavan

摘要:We  introduce  a  ladder  filter  based  programmable  time  delay  element  for  beamforming  in  Ultra-Wideband  (UWB)  systems.  When  compared  to  conventional  methods  based  on  the  tapped  delay  line  architecture,  our  technique  achieves  lower  power  dissipation,  better  area  efficiency,  and  finer  delay  and  gain  resolution  more  efficiently.  The  proposed  architecture  is  more  scalable,  has  better  parasitic  absorption  capability  and  highly  programmable  with  delay  and  gain  resolution  dependent  only  on  transconductor  resolution.  A  prototype  delay  line  designed  for  the  3.1-10.6  GHz  UWB  range  achieves  a  delay  range  of  80  ps  with  0.5  ps  resolution  and  a  gain  range  of  -30  dB  to  +10  dB  with  0.15  dB  step.  Fabricated  in  a  0.25  μm  SiGe  BiCMOS  process,  the  delay  element  occupies  an  active  area  of  1  mm2  and  consumes  47  mW  from  a  2.5  V  supply.  A  four  antenna  beamforming  system  using  the  delay  element  can  achieve  scanning  range  of  ±  51°  with  resolution  of  0.86  °  for  antenna  spacing  of  10  mm.








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