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次世代テラヘルツ無線システムの構築に向けた送受信集積回路技術の研究

Research Project

Project/Area Number 14F04701
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Electron device/Electronic equipment
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

永妻 忠夫  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (00452417)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) DIEBOLD SEBASTIAN  大阪大学, 基礎工学研究科, 外国人特別研究員
DIEBOLD Sebastian  大阪大学, 基礎工学研究科, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywordsテラヘルツ / 無線通信 / 共鳴トンネルダイオード
Outline of Annual Research Achievements

次世代テラヘルツ無線技術として、共鳴トンネルダイオード(Resonant Tunneling Diode: RTD)を用いた送受信集積回路の実現を目指し、以下の項目について系統的な研究を行ない、所期の目標を達成した。
(1)回路素子のモデリング:RTDのDCバイアス電圧に対する回路モデルと伝送線路のモデルを構築し、実際のRTDと伝送線の測定結果と比較することにより、DCバイアスに応じた、送信(発振器)と受信(検出器)動作ならびに伝送線の周波数特性を正確に記述することに成功した。
(2)強度変調(OOK)方式を利用したRTD送受信回路の開発:上記モデルを用いて、送受信の高効率化(送信器の放射特性の向上と受信器の感度向上)を目指し、ボータイアンテナとRTDを集積化した回路を開発した。
(3)位相変調、多値変調方式を利用したRTD送受信回路の開発:RTDを2素子用い、ひとつを発振器、もうひとつをミキサ(アップ・ダウンコンバータ)として動作させる独自の集積回路を開発した。
(4)送受信モジュールの開発:高速化(伝送速度の向上)を目指し、インピーダンス整合に注力して、実装基板(コネクタを含む)にRTD回路チップを搭載したモジュールを開発した。また、モジュールの低コスト化のためにHDPEレンズを採用した。
(5)システムデモンストレーション:2台のRTD送受信モジュールを用いて、6Gbit/s(エラーフリー)、10Gbit/s(FECレート)の通信速度を達成し、これまでの記録を大幅に更新した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2016 2015 2014

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] A 50 to 146 GHz Power Amplifier Based on Magnetic Transformers and Distributed Gain Cells2015

    • Author(s)
      P. Pahl, S. Wagner, H. Massler, S. Diebold, A. Leuther, I. Kallfass, T. Zwick
    • Journal Title

      IEEE Microw. Wireless Comp. Lett.

      Volume: 25 Issue: 9 Pages: 615-617

    • DOI

      10.1109/lmwc.2015.2456639

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A Novel 1x4 Coupler for Compact and High-Gain Power Amplifier MMICs Around 250 GHz2015

    • Author(s)
      S. Diebold, S. Wagner, H. Massler, P. Pahl, A. Leuther, A. Tessmann, T. Zwick, and I. Kallfass
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques

      Volume: 63 Issue: 3 Pages: 999-1006

    • DOI

      10.1109/tmtt.2015.2396492

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Miniaturized Unit Cell for Ultra-Broadband Active Millimeter-Wave Frequency Multiplication2014

    • Author(s)
      U. J. Lewark, S. Diebold, S. Wagner, A. Tessmann, A. Leuther, T. Zwick, and I. Kallfass
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques

      Volume: 62 Issue: 6 Pages: 1343-1351

    • DOI

      10.1109/tmtt.2014.2318272

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 共鳴トンネルダイオードを用いた300GHz発振器の高出力化設計2016

    • Author(s)
      西尾恒亮, Sebastian Diebold, 鶴田一魁, 向井俊和, Jaeyoung Kim, 冨士田誠之, 永妻忠夫
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
    • Place of Presentation
      福岡・九州大学
    • Year and Date
      2016-03-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Packaging of THz Circuits using a HDPE Lens and an Impedance-Matched Carrier Substrate2015

    • Author(s)
      S. Diebold, S. Nakai, K. Nishio, K. Tsuruda, T. Mukai, M. Fujita and T. Nagatsuma
    • Organizer
      Asia-Pacific Microwave Conference (APMC 2015)
    • Place of Presentation
      Nanjing, China
    • Year and Date
      2015-12-06
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Resonant Tunneling Diode Receivers for 300-GHz-band Wireless Communications2015

    • Author(s)
      K. Nishio, S. Diebold, S. Nakai, K. Tsuruda, T. Mukai, J. Kim, M. Fujita and T. Nagatsuma
    • Organizer
      URSI-Japan Radio Science Meeting (2015 URSI-JRSM)
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-09-03
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Recent Progress in Millimeter and Terahertz Wave Integrated Circuit Technologies for Communications and Sensing Applications2015

    • Author(s)
      S. Diebold, S. Nakai, K. Tsuruda, T. Mukai, M. Fujita, T. Nagatsuma
    • Organizer
      電子情報通信学会マイクロ波ミリ波フォトニクス研究会
    • Place of Presentation
      北海道・釧路
    • Year and Date
      2015-07-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Recent Progress in Terahertz Integrated Circuit Technologies for Communications2015

    • Author(s)
      S. Diebold, K. Tsuruda, T. Mukai, M. Fujita, T. Nagatsuma
    • Organizer
      Recent Progress in Terahertz Integrated Circuit Technologies for Communications (MTSA 2015)
    • Place of Presentation
      沖縄
    • Year and Date
      2015-06-30
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Terahertz Resonant Tunneling Diode Systems for Next Generation Wireless Communication2015

    • Author(s)
      S. Diebold, K. Tsuruda, J. Kim, T. Mukai, M. Fujita, and T. Nagatsuma
    • Organizer
      The 2015 International Meeting for Future of Electron Devices (IMFEDK 2015)
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2015-06-04 – 2015-06-05
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Terahertz Resonant Tunneling Diode Systems for Next Generation Wireless Communication2015

    • Author(s)
      S. Diebold, K. Tsuruda, J. Kim, T. Mukai, M. Fujita, T. Nagatsuma
    • Organizer
      IEEE Int. Meeting Future Electron Devices Kansai (IMFEDK 2015)
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2015-06-04
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ダイポールアンテナを集積化した共鳴 トンネルダイオードの広帯域 動作2015

    • Author(s)
      中井駿佑, S. Diebold, 鶴田一魁, 向井俊和, 冨士田誠之, 永妻忠夫
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
    • Place of Presentation
      立命館大学, 草津
    • Year and Date
      2015-03-10 – 2015-03-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Maximizing Output Power from Resonant Tunneling Diodes2015

    • Author(s)
      S. Diebold, K. Tsuruda, J. Kim, T. Mukai, M. Fujita, and T. Nagatsuma
    • Organizer
      Optical Terahertz Science & Technology Conference (OTST2015)
    • Place of Presentation
      San Dieogo, USA
    • Year and Date
      2015-03-05 – 2015-03-08
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Low Noise Amplifier MMICs for 325 GHz Radiometric Applications2014

    • Author(s)
      S. Diebold, J. Kuhn, A. Hulsmann, A. Leuther, K. Dahlberg, P. Jukkala, M. Kantanen, I. Kallfass, T. Zwick, and T. Narhi
    • Organizer
      Asia-Pacific Microwave Conference (APMC2014)
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2014-11-04 – 2014-11-07
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Design and evaluation of realizable and compact low-impedance transmission lines for two top-metal-layer semiconductor processes2014

    • Author(s)
      P. Pahl, S. Diebold, S. Krause, H. Gulan, M. Pauli, H. Massler, A. Leuther, I. Kallfass, and T. Zwick
    • Organizer
      Asia-Pacific Microwave Conference (APMC2014)
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2014-11-04 – 2014-11-07
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

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Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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