2015 Fiscal Year Annual Research 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 |
本研究の目的は、準ミリ波帯以上の周波数におけるCMOS無線通信用高周波電圧制御発振器の共振器回路のQ値、能動回路の雑音パラメータに着目し、その位相雑音の劣化原因を明らかにするとともに、それらの改善方法を提案することである。具体的な研究計画として、共振器回路のQ値については(a)MOSバラクタのQ値の劣化要因を明らかにしその改善方法を提案し、(b)インダクタのQ値の劣化要因を明らかにしその改善方法を提案する、また、(c)能動回路の雑音の位相雑音に対する影響を解析することである。
上記の目的・研究計画の(a)に対応する実績として、MOSバラクタのQ値劣化の要因がゲート側と基板側の寄生抵抗に起因する事を明らかにし、それぞれのパラメータがW/Lに対して逆方向の依存性を持つ、つまり最適点があることを示し、さらにゲートの微細化によりQ値が約7倍向上することを確認した。しかしながらトレードオフとしてMOSバラクタの容量可変範囲が約40%低減することも判明した。
(b)に対応する実績として、高周波領域におけるインダクタのQ値の劣化が表皮効果であることを明らかにし、インダクタメタルを3分割したインダクタにより表皮効果が低減できることを示し、インダクタのQ値が約1.3倍向上することを確認した。さらに、発振周波数21～24GHzの発振器および40GHzの発振器において、その位相雑音が3～5dB改善することを示した。
(c)に対応する実績として、バイアス電流の増加と共にフリッカ雑音成分の重畳がおおきくなることを明らかにし、(b)でおこなった分割したインダクタの線間距離を広げることによりフリッカ雑音成分を低減できることを示した
上記の結果より、申請時に計画した目的・研究計画は全て全うできたと考えているが、近接効果等の新たな問題も顕在化し、インダクタの設計としては更なる検討が必要となった。
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