고주파 CMOS 장치를 사용하는 밀리미터 파 고속 무선 전송 시스템의 오실레이터
세계적 수준의 저음 성능 달성

진동 주파수 28GHz 및 오프셋 주파수 1MHz
위상 노이즈 성능 마이너스 113dbc/Hz

토토 사이트. (Hitachi라고 불리는 Furukawa Kazuo/Hightinafter)는 최근 초당 여러 기가비트의 밀리미터 파 고속 무선 전송 시스템을위한 저렴한 CMO를 출시하여 차세대 통신 기술로 주목을 받고 있습니다.*1장치가있는 오실레이터*2의 프로토 타입을 만들었습니다. 프로토 타입 발진기 (중앙 진동 주파수 : 28 Gigahertz)의 성능을 측정했습니다.*3: 1MHz)는 전 세계에서 가장 낮은 소음 성능을 가진 113dBC/Hz에서 마이너스입니다. 이것은 CMOS 장치를 구성하는 MOSFET (금속 산화물 반도체 필드 효과 트랜지스터)의 작동을 제어하는 ​​"전압 진폭 재분배 기술"의 개발을 통해 달성되었습니다.
밀리미터 파 고속 무선 전송 시스템에 사용되는 60GHz 대역은 국제적으로 7 ~ 9GHz의 광범위한 라디오 방송국 라이센스없이 사용할 수있는 주파수로 인식됩니다. 이 밴드를 효과적으로 사용함으로써 데이터의 압축 또는 감압없이 비디오 및 기타 이미지를 무선으로 전송할 수 있으며 실질적인 사용을 위해 연구 개발이 진행 중입니다. CMOS 장치를 사용하는 오실레이터를 사용하는 밀리미터 파 밴드 통신의 저 위상 노이즈를 실현하면 밀리미터 파 고속 무선 전송 시스템의 비용 절감과 통신 거리 증가로 인해 정보 어플라이언스 및 기타 제품의 응용 프로그램을 볼 수 있습니다.
   이 성과는 내무부 및 커뮤니케이션 부의 국가 프로젝트의 일환으로 달성되었습니다.

*1

보완 금속 산화물 반도체 : 구멍을 사용하는 자유 전자 및 PMOS (양성 MOS)를 사용하여 충전을 운반하는 NMOS (음성 MOS)를 결합한 실리콘 기반 반도체 장치 구조의 유형.

*2

오실레이터 : 라디오토토사이트 포에버 캐리어 웨이브가되는 주파수 신호를 생성하기위한 장치.

*3

오프셋 주파수 : 중심 주파수토토사이트 포에버 노이즈 구성 요소가 얼마나 멀리 측정되는지를 정의하는 주파수, 노이즈 구성 요소가 더 멀리 소음 구성 요소가 작다는 주파수.

  여러 기가비트/두 번째 고속 무선 전송 기술은 벽 마운트 초대형 TV와 튜너 사이의 압축되지 않고 고화질 이미지 신호를 허용하며, 대규모 용량 레코딩 장치와 컴퓨터 간의 고속 무선 전송을 가능하게하는 통신 기술로 주목을 받고 있으며, 고속 무선 LAN 시스템의 구성이 점점 높아지고 있습니다. 최근에, 데이터의 압축 또는 감압없이 비디오 데이터를 전송할 수있는 밀리미터 파 주파수 대역을 사용하는 고속 무선 전송 시스템은 무선 전송의 수단으로 주목을 끌고 있습니다.
  지금까지, 갈륨 아르 세나이드를 대표하는 값 비싼 화합물 반도체 장치는 밀리미터 파 주파수에서 작동하는 고주파 회로에 사용되었지만 반도체 소형화 기술의 개선으로 저렴한 비용으로 제조 할 수있는 CMOS 장치의 경우 작동 빈도 성능을 향상시킬 수있게되었습니다. 그러나, 화합물 반도체와 비교하여 전기 신호의 더 높은 감쇠를 갖는 실리콘 기판을 사용하는 CMOS 장치가 무선 전송을 위해 고주파 신호를 형성하는 발진기로 사용될 때, "위상 노이즈"가 증가하여 신호의 불안정한 위상을 초래한다는 문제가있다. 발진기 위상 노이즈는 무선 전송 시스템의 통신 거리를 결정하는 데 중요한 요소이기 때문에 고속 밀리미터 무선 전송 시스템의 적용을 확장하기 위해 발진기의 위상 노이즈를 억제하는 것이 필수적이었습니다.
  이러한 배경으로 인해 토토사이트 는 미세한 CMOS 프로세스를 사용하여 위상 노이즈가 낮은 전압 제어 발진기를 실현하는 "전압 진폭 재분배 기술"을 개발했습니다.
  이번에 개발 된 "전압 진폭 재분배 기술"의 특징은 다음과 같습니다.

(1) 전압 진폭 값은 위상 노이즈를 줄이기 위해 MOSFET의 게이트 및 배수 단자에 개별적으로 분산됩니다

 "전압 진폭 재분배 기술"을 사용하면 발진기가 FET (전기장)를 생성하는 데 사용될 수있는 MOSFET의 게이트 및 배수 단자가 가능합니다.*4; (2) 출력 터미널의 신호 대 노이즈 비율*5를 증가시키는 것이 효과적입니다 (3) 진동 파형에 나타나는 왜곡을 억제한다.
 그러나 출력 단자토토사이트 포에버 S/N 비율을 자세히 분석했을 때 S/N 비율을 향상시키기위한 설정 값이 출력 전력이 아니라 FET의 게이트 터미널토토사이트 포에버 전압 스윙의 크기 (출력 전류의 크기)임을 확인했습니다. 또한 배수 단자의 전압 진폭이 출력의 S/N 비율에 직접 영향을 미치지 않기 때문에 진폭이 감소하더라도 위상 노이즈에 부정적인 영향을 미치지 않습니다.
  이러한 결과를 기반으로, 전압 진폭 재분배 기술을 사용하여 배수 단자의 전압 진폭을 줄임으로써 선형 영역을 달성 할 수 있습니다.*6작동이 억제되었습니다. 이를 통해 진동 파형의 Q 값 감소 및 왜곡을 억제 할 수 있습니다. 동시에, 게이트 터미널토토사이트 포에버 전압 스윙을 증가시킴으로써 S/N 비율도 향상되었다. 이러한 기술을 적용함으로써 기존 전압 제어 발진기토토사이트 포에버 보이는 위상 노이즈의 악화가 제거되어 위상 노이즈를 줄일 수 있습니다.

*4

Q 값 : 공명 특성의 선명도를 나타내는 매개 변수이며, 공명의 피크 주파수의 비율과 전압 크기가 1/√2 인 주파수 너비의 비율로 주어집니다.

*5

S/N 비율 : 신호/노이즈 비율. 신호 대 잡음비를 증가시키기 위해서는 출력 신호 전력의 증가가 필요합니다. 따라서, 기존의 발진기토토사이트 포에버, 출력 신호 전력을 증가시키기 위해 회로는 출력 FET의 배수 단자의 전압 진폭을 증가 시키도록 구성된다. 그러나, 배수 단자의 전압 진폭을 증가 시키면 동시에 진동 파형의 왜곡이 발생하고, FET가 선형 영역토토사이트 포에버 작동하는 한 사이클 내토토사이트 포에버 시간이 더 증가한다. 선형 도메인 작동토토사이트 포에버 FET의 저전력 저항은 공진기의 공진 임피던스의 변화를 초래하여 Q 값의 분해를 유발합니다. 결과적으로, 출력 전력의 증가와 기존 구조의 발진기와의 고조파 왜곡 감소를 동시에 만족시키는 것은 어려웠다.

*6

선형 영역 : 비 포화 영역 또는 삼각 영역으로도 알려져 있습니다. 배수구토토사이트 포에버 전압 변화와 관련하여 배수 전류가 선형으로 변하는 작동 영역. 이러한 이유로, 배수 전류가 배수 단자의 전압 변동을 따르는 작동으로 인해 출력 저항이 낮다.

(2) 전압 진폭 재분배 기술에 적합한 공진기 개발

우리는 지정된 진동 주파수토토사이트 포에버 전압 진폭 값을 게이트 터미널 및 배수 단자에 개별적으로 분산시킬 수있는 공진기 회로를 개발했습니다. 일반적으로, 발진기 공진기는 하나의 인덕터 (COIL)와 하나의 커패시터 (커패시터)로 구성된 1 개의 말단 쌍 회로로 구성되지만, 이번에 개발 된 프로토 타입토토사이트 포에버는 배수 말단 및 게이트 터미널토토사이트 포에버 개별 전압 진폭을 설정하기 위해 2 개의 인덕터 및 2 개의 인종자로 구성된 2 개의 말단 쌍 회로를 설정합니다.

  "전압 진폭 재분배 기술"의 효과를 입증하기 위해 130NM CMOS 프로세스를 사용하여 회로를 도입했습니다.*7또한 세계 최고 수준의 마이너스 187.4dbc/Hz를 달성했습니다. 또한, 발진기의 핵심토토사이트 포에버 전력 소비가 12MW임을 확인했다.
  60GHz 대역토토사이트 포에버 주파수 사용토토사이트 포에버 국제 표준화가 현재 진행 중이며, 고속 60GHz 대역 무선 전송 시스템을 사용하는 다양한 정보 가전 제품이 향후 각 가정에 나타날 것으로 예상됩니다. 이번에 만든 28GHz 밴드 공진기는 주파수를 두 배로 늘릴 수있는 승수를 추가하여 60GHz 대역 응용 분야토토사이트 포에버 쉽게 채택 할 수 있습니다.
  이번에 개발 된 기술은 밀리미터 파 고속 무선 전송 시스템의 통신 거리를 동시에 증가시키고 전력을 줄일 수 있기 때문에 미래의 시스템 성능 향상에 기여할 것으로 예상됩니다.

*7

FOM : 서로 거래되는 진동 주파수, 위상 노이즈, 전력 소비 및 주파수 변조 범위의 함수로 도출됩니다.

  이 기술은 2008 년 2 월 3 일부터 미국 샌프란시스코토토사이트 포에버 개최 된 International Solid-State Circuits Conference (ISSCC)토토사이트 포에버 2 월 6 일 (현지 시간)에 발표 될 예정입니다.

연락처 정보

토토 사이트. Central Research Institute 계획 사무소 [담당 : Kinoshita]
280 Higashi-Keigakubo 1-Chome, Kokubunji City, 도쿄 185-8601
전화 : 042-327-7777 (Direct)

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