Frequency Synthesizer for Advanced Wireless Systems: Challenge of Frequency Synthesis by New Principle Analog Sine Function Circuit
Project/Area Number |
22K18815
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Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Review Section |
Medium-sized Section 21:Electrical and electronic engineering and related fields
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Research Institution | Ritsumeikan University |
Principal Investigator |
野坂 秀之 立命館大学, 理工学部, 教授 (60524121)
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Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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Keywords | 周波数シンセサイザ / DDS / アナログ / スプリアス / 正弦関数 / 無線 / 正弦 |
Outline of Research at the Start |
超柔軟な無線リンクを実現するために、高速に周波数切換可能でかつ携帯端末に搭載可能な低消費電力の周波数シンセサイザ技術を確立する。従来必要だった正弦関数データを記憶したROMを含む大規模なデジタル回路を代替する、新原理に基づく革新的なアナログ回路技術を確立し低電力化を図る。本技術により、他チャネルの伝搬環境のモニタリングが可能となり、適応的にチャネルを選択して無線リンクを維持できるようになるため、途切れずに会話や動画を楽しめる快適で豊かな生活を実現できる。高度化する要求性能のため消費電力が増大する大規模デジタル回路の根源的な課題を解く汎用技術の確立を目指す。
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Outline of Annual Research Achievements |
ダイレクトデジタルシンセサイザ(DDS)において、位相情報を振幅情報に変換するリードオンリーメモリ(ROM)の機能を新原理に基づくアナログ技術で代替する新回路を提案した。具体的には、差動増幅器の透過特性がtanh関数に近似できることを利用し、ランプ波電圧を入力して、360度に相当する擬似正弦電圧を生成・出力する新回路を提案した。従来、差動増幅器により180度に相当する擬似正弦電圧を生成する回路は報告されていたが、本回路は360度に相当する擬似正弦電圧の生成が可能であるため、デジタル演算による補数発生回路が不要になり、DDSを大幅に低消費電力化できる。個別部品の組み合わせにより提案するDDS回路の原理確認ボードを実現し、DDS動作を実証した。原理確認ボードでは、アキュムレータ出力のスプリアスレベルが-2.8dBであったのに対して、DDS出力のスプリアスレベルを概ね-50dB程度まで低く抑えることができ、新原理に基づくアナログ技術の基本動作を検証することができた。今回、スプリアスレベルを-50dB程度に低減できたことは、擬似正弦関数回路の精度が十分に高いことを意味する。さらに、予備実験では、基準電圧発生回路を信号発生用DACのレプリカ回路で生成する回路構成とした。この工夫により、プロセス・電源電圧・環境温度(PVT)が変動した場合に信号と基準電圧が同方向に変動し、これらの変動が後段の差動増幅回路で相殺することになる。従って、PVT変動を補償する回路技術についても本予備実験にて実証できた。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画通り、正弦関数回路のトランジスタレベルの具体化を行い、個別部品による動作検証ボードを作成し、動作原理を実証した。また、計画通り、PVT変動を相殺する補償技術の確立まで進捗した。
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Strategy for Future Research Activity |
2023年度以降は、2022年度に具体化した回路を集積化する。回路試作はアカデミック向けシャトルサービスを利用することを想定する。回路設計と集積回路試作を行い、数値目標の実証により新原理に基づく高速周波数切換可能な周波数シンセサイザ技術の確立を行う。以上により、本研究課題が、超柔軟な無線リンクを実現できることを明らかにする。
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Report
(1 results)
Research Products
(4 results)