– Nu är vi kaxiga nog att säga att det finns en utvecklingsplattform. Vi ska använda den för att driva samarbetsprojekt med våra kunder, säger det börsnoterade företagets vd Stefan Svedberg.

Utvecklingsplattformen består av en andra generationens radiokrets, en FPGA med integrerade AD- och DA-omvandlare plus algoritmer för att styra och forma antennloben.

Ett lämpligt paket kan vara fyra radiokretsar med två kanaler vardera vilket ger åtta kanaler i upplänken och åtta i nedlänken.

Men vi backar tio år då grundarna Per Olof Brandt, med erfarenhet från bland annat ­Ericsson, och Markus Törmänen på LTH, började funderade kring millimetervågsområdet där det fanns gott om spektrum men få användare.

Radar och radiolänk är två tillämpningar som länge nyttjat millimetervågsområdet men volymerna har varit förhållandevis små eftersom tekniken varit dyr.

När det kommer till mobil­kommunikation är det två tillämpningar som tagit fart de senaste åren. Det är dels som avlastning för de lägre frekvensbanden i riktigt stora städer som Tokyo och Shanghai, och dels som fast uppkoppling som alternativ till fiber, ofta förkortat FWA.

– Det säljs 100 till 150 miljoner telefoner med millimetervåg i år, det är en riktig marknad. Men, det går inte mycket trafik över all den här utrustningen.

Orsaken är att tekniken inte lever upp till förväntningarna.

Millimetervågsdelen i mobilerna är känslig för var ­handen är placerad liksom andra för­ändringar i omgivningen och rörelser, vilket gör att uppkopplingarna snabbt byter tillbaka till lägre frekvensband som är robustare.

– Vi har byggt ett företag på antagandet att analog lobformning inte kommer att fungera, att det behövs digital lobformning, säger Stefan Svedberg.

I och med att signalen dämpas mycket mer på millimetervågsområdet används alltid ­antenner med riktverkan, loben är ”ihopklämd” och riktad åt det håll man vill kommunicera vilket ger högre förstärkning.

Det går att skapa riktverkan genom att placera ett antal bredstrålande antenner i en matris med lämpliga avstånd. Lösningen är normalt analog och statisk där fasskillnaden mellan antennelementen bestämmer form och riktning på antennloben.

Grundarna av BeammWave kom på att det borde gå att göra fasstyrningen digital – då kan man dela upp antennmatrisen och lägga ut antennelementen var för sig i terminalerna.

År 2016 fick de första patentet godkänt och 2019 började de bygga BeammWave som är en lek med orden beamforming och mmWave.

För att kunna demonstrera lösningen praktiskt behövdes dels algoritmer som snurrar på någon form av beräkningsenhet, dels en radiokrets att koppla till antennelementen.

Digital lobstyrning har dock rykte om sig att vara dyr och effekttörstig. Varje antennelement kräver förutom upp- och nedkonverterare även AD- och DA-omvandlare med god upplösning och snabb sampling. Vilket drar mycket ström och kostar pengar.

– Det är det problemet som vi löst.

Exakt hur det går till får vi inte veta men lösningen använder färre bitar och samplar inte med full hastighet hela tiden.

För att kunderna ska kunna testa konceptet har företaget tagit fram en rf-krets med både ­sändar- och mottagarkedja. Kretsen är inte större än 1×1 mm. Den finns också i en version med antenner vilket ökar storleken till 3×3 mm.

– 2021 gjorde vi en första tape-out av radiokretsen och 2022 en andra. Nu har vi ett bra fungerande radiokisel som duger till precis alla prototyper och konceptverifieringar. Vi kör 5G-trafik över det och kan bevisa digital beamforming.

Kretsen är helt analog och innehåller två sändarkedjor och två mottagarkedjor ­inklusive lokaloscillator, blandare, lågbrus­förstärkare och effektförstärkare. Den levererar och tar emot IQ-signaler.

Det enda som behöver adderas är antenner och AD/DA-omvandlare plus beräknings­kapacitet. Det senare innebär en system-FPGA i Zynq-familjen från AMD-Xilinx med integrerade AD- och DA-omvandlare som kan kopplas till maximalt fyra radiokretsar vilket ger 8×8 kanaler.

– Det är ett jättebra verktyg för oss, vi använder det både för egen utveckling och när vi går in i samarbetsprojekt.

Det handlar om allt från att prova antenner, testa ett basband till hela konceptet. Beroende på uppgift laddas lämpliga algoritmer in i FPGA:n.

En stor fördel med den digitala styrningen är att de analoga IQ-signaler som går mellan FPGA:an och radiokretsen inte är mer än 400 MHz. I analoga lösningar är det många gigahertz även innan uppkonvertering ­vilket gör att avståndet måste hållas mycket kort.

– Vi kan slänga ut våra i stort sett lite hur som helst, det är en av fördelarna med byggsättet, säger Stefan Svedberg.

Dessutom kan en digital lösning reagera mycket snabbt på förändringar i omgivningen eftersom man har tillgång till signalen från alla antennelement och dessutom i digital form.

– Vi är nere på millisekundnivå, vi kan reagera omedelbart och på små förändringar.

Företaget har aktivt satsat på att patentera tekniken. Hittills finns 36 ansökningar varav nio är godkända. För att hålla nere kostnaderna har företaget ett eget patentombud och dessutom ansöker man inte automatiskt om patent i alla regioner för att kostnaderna ska bli rimliga.

– Patent kan också vara en framtida inkomstkälla.

Bolaget försöker också få in sin teknik i mobilstandardiseringen som görs av branschorganisationen 3GPP.

– Den delegat vi har där har 15 års erfarenhet därifrån, det är något vi nyttjar.

Samtidigt är tekniken inte begränsad till millimetervågsområdet på 24 GHz eller mer. Även på lägre frekvenser kan lobformning göra nytta.

– Man pratar om centimetervågsområdet, 7–14 GHz, som intressant för 6G.

Artikeln är tidigare publicerad i magasinet Elektroniktidningen. Prenumerera kostnadsfritt!

Företaget har tagit in 101,5 miljoner kronor sedan start och har idag 25 anställda med elva nationaliteter. Bolaget fick i mellandagarna sin första affär då man sålde en utvecklingsplattform till Molex och tecknade ett utvecklingsavtal.

Foto: Jenny Leyman. Från vänster: Deepak Yadav, Jorge Deza Concor och Daniel Bakic