異種機能集積による無線送信回路の広帯域化に関する研究

集成不同类型功能的宽带无线传输电路研究

• 批准号: 12J05783
• 负责人: 白根 篤史
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J05783/
• 关键词: 集積回路; 無線通信; CMOS; 異種機能集積; パワーアンプ; 低消費電力; 昇圧回路; 変調回路; 広帯域; MEMS; 可変インダクタ

最終年度である本年は、異種機能集積技術を用いることで広帯域化を含む高機能化を実現する無線トランシーバを設計し、その試作評価を通して有効性を確認した。昨年度は、無線送信回路の高機能化について研究を進めてきた。本年度は、送信回路単体からさらに無線トランシーバにまで発展させることにより、さらなる高性能化、そして高機能化を実現した。具体的には、本無線トランシーバは、バッテリーレスで動作し、さらに周波数利用効率の高い無線通信を行うことが可能である。バッテリーを搭載せずに無線トランシーバを動作させるため、送信回路および受信回路の消費電力は極めて低くしなければならない。従来トレードオフ関係にある消費電力と周波数利用効率を、同時に向上させるため、昨年度提案した送信回路をさらに進化させた直交バックスキャタリング送信回路を提案した。直交バックスキャタリングは、異種機能集積技術をもとに考案した技術であり、従来のバックスキャタリング技術の低消費電力に加えて、直交変調を可能にすることで、周波数利用効率を向上させる。以上の無線トランシーバを、実際にSi CMOS 65nmプロセスを用いて試作し、提案技術の有効性を確認した。試作した無線トランシーバは、送信回路において、113μWの消費電力で32QAM変調という非常に周波数効率の高い変調方式を実現した。そのときの、データレートは2.5Mbpsであり、無線通信の評価指標である1bitあたり通信するのに必要なエネルギーは45pJ/bit、また周波数利用効率を示す1Hzあたりの通信容量は3.3bps/Hzである。この結果は、100μW程度という低い消費電力の無線トランシーバの周波数効率としては、非常に高いものであり、半導体のオリンピックとも呼ばれる国際固体素子回路会議 (ISSCC 2015) において発表を行った。

Finally, this year, heterogeneous function integration technology is used, and the localization, including high functionality, is implemented. Last year, the wireless transmission loop and high functionality research progress. This year, the transmission circuit unit has been expanded to include high performance and high functionality. Specifically, this wireless communication system operates with high frequency utilization and is possible. The power consumption of the transmission circuit and the reception circuit is extremely low. Power consumption, frequency utilization, transmission loop evolution, transmission loop evolution Direct current modulation is possible, and cycle efficiency is improved. The above wireless communication technology has been tested and the effectiveness of the proposed technology has been confirmed. Try to realize the high modulation mode of wireless transmission, transmission loop, 113μW consumption power, 32QAM modulation, very high frequency modulation The wireless communication evaluation index is 1 bit, the necessary communication output is 45pJ/bit, the frequency utilization is 1 Hz, and the communication capacity is 3.3 bps/Hz. The results of this study are as follows: 100μW level, low power consumption, frequency efficiency, very high power consumption, semiconductor power consumption, and the International Solid State Subcircuit Conference (ISSCC 2015).

项目成果

A Multi-Band Quadrature Clock Generator With High-Pass-Filtered Pulse Injection Technique

• DOI: 10.1109/lmwc.2013.2239634
• 发表时间: 2013-01
• 期刊: IEEE Microwave and Wireless Components Letters
• 影响因子: 3
• 作者: Sang-yeop Lee;Tatsuya Kamimura;S. Yonezawa;Atsushi Shirane;Shunsuke Ikeda;Hiroyuki Ito;Noboru Ishihara-Noboru-I

An 8-ch, 20-V Output CMOS Switching Driver with 3.3-V Power Supply for Integrated MEMS Devices Controlling

• DOI: 10.7567/ssdm.2013.ps-5-1
• 发表时间: 2013
• 期刊: The Japan Society of Applied Physics
• 作者: M. Takayasu;A. Shirane;Sang-yeop Lee;D. Yamane;Hiroyuki Ito;X. Mi;H. Inoue;F. Nakazawa;S. Ueda;N. Ishihara;K. Masu

5.8GHz RF-Powered Transceiver with a 113 μ W 32-QAM Transmitter Employing the IF-based Quadrature Backscattering Technique

具有 113 μW 32-QAM 发射器的 5.8GHz 射频供电收发器，采用基于 IF 的正交反向散射技术

• 发表时间: 2015
• 作者: Atsushi Shirane;Haowei Tan;Yiming Fang;Taiki Ibe;Ito Hiroyuki;Noboru Ishihara;Kazuya Masu
• 通讯作者: Kazuya Masu

Planar Solenoidal Inductor in Radio Frequency Micro-Electro-Mechanical Systems Technology for Variable Inductor with Wide Tunable Range and High Quality Factor

• DOI: 10.1143/jjap.51.05ee02
• 发表时间: 2012-05-01
• 期刊: JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS
• 影响因子: 1.5
• 作者: Shirane, Atsushi;Ito, Hiroyuki;Masu, Kazuya
• 通讯作者: Masu, Kazuya

An RF Energy Harvesting Power Management Circuit for Appropriate Duty-Cycled Operation

用于适当占空比操作的射频能量收集电源管理电路

• DOI: 10.7567/jjap.54.04de11
• 发表时间: 2015
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Atsushi Shirane;Hiroyuki Ito;Noboru Ishihara;and Kazuya Masu
• 通讯作者: and Kazuya Masu