2014 Fiscal Year Research-status Report
準ミリ波帯以上の高周波領域における電圧制御LC発振器の低位相雑音化の研究
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25420338
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| Research Institution | Okayama Prefectural University |
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Principal Investigator |
伊藤 信之 岡山県立大学, 情報工学部, 教授 (10598519)
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2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 電圧制御発振器 / 位相雑音 / MOSバラクタ / インダクタ / 表皮効果 / 準ミリ波 / ミリ波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度の研究成果により、ストライプ形状のインダクタを用いた電圧制御発振器の位相雑音特性の向上が確認されたため、今年度は、(1)ミリ波領域および昨年度と異なる回路形式の場合における位相雑音特性向上の確認、(2) インダクタ自体のQ値向上の確認、(3)三次元的なストライプ形状の検討、(4)ストライプ形状のスペース幅依存性の検討、を目標とした。
(1)のミリ波領域および昨年度と異なる回路形式の場合における位相雑音特性向上の確認については、昨年度と同一形状のストライプ形状のインダクタ（一辺50um）を用いた23GHzのPMOS発振器、25GHzのNMOS発振器および、更に小型のストライプ形状のインダクタ（一辺20um）を用いた40GHzのPMOS発振器を設計・試作・評価した結果、通常構造のインダクタを用いた電圧制御発振器に対して1MHz離調における位相雑音特性として、それぞれ3.6dB、1.9dB、3.0dBの位相雑音の改善を確認した。(2)のインダクタ自体のQ値向上の確認については、ストライプ形状のインダクタと通常構造のインダクタを単体で評価できるパターンを設計・試作し、Q値の代替として表皮効果が顕在化するコーナー周波数を評価した結果、ストライプ形状のインダクタのコーナー周波数は通常構造のインダクタに対して約1.5倍高周波化されていることを確認した。(3)の三次元的なストライプ形状の検討については、三次元ストライプ構造のインダクタを用いた電圧制御発振器の設計・試作を行ったが、現在評価中である。(4)のストライプ形状のスペース幅依存性については、スペース幅を2～4umとしたストライプ構造のインダクタを用いた電圧制御発振器の設計・試作を行ったが、こちらも現在評価中である。
なお、(1)および(2)の結果は、2014年アジアパシフィックマイクロ波会議において口頭発表を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
採択時の平成26年度目標は、平成25年度に設計した電圧制御発振器回路の試作・評価であったが、既に平成25年度中に設計・試作・評価を完了しその効果を確認できたため、平成26年度期初に平成26年度～平成27年度の目標として、(1)ミリ波領域および昨年度と異なる回路形式の場合における位相雑音特性向上の確認、(2) インダクタ自体のQ値向上の確認、(3)三次元的なストライプ形状の検討、(4)ストライプ形状のスペース幅依存性、を設定した。それぞれの進行状況については、「研究実績の概要」に記したとおりであるが、達成度という観点より以下にまとめる。
(1)のミリ波領域および昨年度と異なる回路形式の場合における位相雑音特性向上の確認については、ミリ波領域および三種類の準ミリ波領域の電圧制御発振器回路において位相雑音特性の向上を確認し学会発表を行った。したがって、この項の達成度は100%である。(2)のインダクタ自体のQ値向上の確認については、インダクタ自体の表皮効果が顕在化するコーナー周波数を評価した結果、ストライプ形状のインダクタが通常構造のインダクタに対して、そのコーナー周波数が高周波化していることを確認し学会発表を行った。したがって、この項の達成度も100%である。(3)の三次元的なストライプ形状の検討については、現在、設計・試作を終了しているが評価中であり、達成度としては70%である。(4)のストライプ形状のスペース幅依存性については、現在、設計・試作を終了しているが評価中であり、達成度としては70%である。
以上の事から、平成26年度期初に平成26年度～平成27年度の目標として立案した内容としての達成度は85%ということになるが、採択時の全体目標に対しては既に大きく上回り100%以上であるため、計画以上に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ストライプ形状のインダクタを用いた電圧制御発振器の位相雑音の向上が確認され、さらに、ミリ波領域および異なる回路形式の場合における位相雑音特性向上の確認、インダクタ単体のコーナー周波数の高周波化の確認も終了しているため、ストライプ形状のインダクタを用いた電圧制御発振器の位相雑音特性向上については普遍的な位相雑音特性の改善方法であると確信している。
一方、更なる改善方法を探索するために、現在、評価・解析中である、三次元的なストライプ形状インダクタを用いた位相雑音の改善、ストライプ形状のスペース幅依存性による位相雑音の改善度の解析を行うことで、高周波電圧制御発振器の設計手法の確立につなげていく予定である。
また、インダクタと同じように表皮効果が顕在化する、メタルフィンガーキャパシタの形状依存性の評価・解析も併せて行う予定である。
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| Causes of Carryover |
本年度の支出予定項目は、ミリ波領域対応のシグナルアナライザ、オンウェーハプローブ（消耗品）の購入であったが、シグナルアナライザの値引交渉、オンウェーハプローブの消耗が想定より少なく買い替えが不要であったこと等による。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
翌年度分として請求した助成金と合わせた使用計画としては、オンウェーハプローブの購入、成果を発表するための学会出張費・参加費等を計画している。
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