Sammanfattning:
|
Den snabba utvecklingen inom integrerade kretsar, chips, kan knappast ha undgått någon. Det är tack vare denna som dagens datorer, TV-spel, mobiltelefoner och annan hemelektronik har så hög prestanda. Genom att transistorernas dimensioner gjorts allt mindre ryms allt fler funktioner på ett chip, och dessutom är de mindre transistorerna snabbare. Genom de allt större volymerna blir priset per chip trots hög prestanda mycket lågt, detta så länge man använder standardteknologin CMOS. Det är viktigt att undvika chip med dyra specialteknologier i konsumentelektronik. I många av dagens mobiltelefoner, trådlösa datornätverk, GPS-navigatörer, mm. används CMOS teknologi inte bara för den digitala delen, "datorn", utan även för att behandla högfrekventa antennsignaler på flera GigaHertz. I de senaste CMOS-teknologierna är transistorerna så snabba att de kan användas för radiokommunikation i millimetervågområdet, dvs. radiovågorna är bara några millimeter långa. Till exempel finns det ett frekvensband vid 60GHz som kan användas för trådlös kommunikation. Detta frekvensband är mycket brett, vilket möjliggör mycket snabbare kommunikation än dagens trådlösa nätverk. Den korta våglängden gör att antennerna kan göras mycket små, någon millimeter. Tyvärr blir även räckvidden för radiokommunikationen liten med den lilla antennen, något som förvärras av att det är svårt att bygga sändare med hög uteffekt på så hög frekvens med hög verkningsgrad. Verkningsgraden anger hur mycket effektförbrukning sändaren behöver konsumera för att kunna skicka ut en given effekt och en hög verkningsgrad är speciellt viktig för batteridrivna radiokretsar. Projektet avser att undersöka millimetervågsändare med hög verkningsgrad i CMOS teknologi. En radiosändare innehåller känsliga analoga delar som oscillatorn, frekvensblandaren och effektförstärkaren. I oscillatorn genereras en så kallad lokaloscillatorsignal (LO) som används av frekvensblandaren för att blanda upp basband signalen (informationen som ska sändas) till en högre frekvens, varefter den förstärks i effektförstärkaren. Eftersom radiokretsen för sändare blivit all mer komplicerade finns det många olika sätt att bygga upp den och här har man god hjälp av utvecklingen inom integrerade kretsar som ju gör att allt fler funktioner ryms på ett enda chip! Vi kommer nu att gå vidare med att fortsätta studera och fördjupa oss i funktionen hos dessa tämligen komplexa kretsar. Vad gäller oscillatorn är en speciell utmaning hur man kan uppnå stort avstämningsområde vid hög frekvens utan att samtidigt försaka brusprestanda. Här gäller det att förstå de fundamentala begränsningarna. I frekvensblandaren gäller det uppnå tillräcklig förstärkning från basband signalen till bärvågsfrekvensen och samtidigt uppnå hög isolation mellan in och utgångarna, stort arbetsområde och låg effekt. Effektförstärkarens prestanda är avgörande för sändarens totala verkningsgrad. Det finns som synes många frågeställningar på såväl block- som systemnivå, och målet är att öka insikten i dessa för att kunna konstruera kretsar som är optimalt anpassade för användning i en millimetervågssändare med hög verkningsgrad.
|