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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

研究課題

研究課題/領域番号 14F04701
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関大阪大学

研究代表者

永妻 忠夫  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (00452417)

研究分担者 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
研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2015年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2014年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードテラヘルツ / 無線通信 / 共鳴トンネルダイオード
研究実績の概要

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。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] A 50 to 146 GHz Power Amplifier Based on Magnetic Transformers and Distributed Gain Cells2015

    • 著者名/発表者名
      P. Pahl, S. Wagner, H. Massler, S. Diebold, A. Leuther, I. Kallfass, T. Zwick
    • 雑誌名

      IEEE Microw. Wireless Comp. Lett.

      巻: 25 号: 9 ページ: 615-617

    • DOI

      10.1109/lmwc.2015.2456639

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A Novel 1x4 Coupler for Compact and High-Gain Power Amplifier MMICs Around 250 GHz2015

    • 著者名/発表者名
      S. Diebold, S. Wagner, H. Massler, P. Pahl, A. Leuther, A. Tessmann, T. Zwick, and I. Kallfass
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques

      巻: 63 号: 3 ページ: 999-1006

    • DOI

      10.1109/tmtt.2015.2396492

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Miniaturized Unit Cell for Ultra-Broadband Active Millimeter-Wave Frequency Multiplication2014

    • 著者名/発表者名
      U. J. Lewark, S. Diebold, S. Wagner, A. Tessmann, A. Leuther, T. Zwick, and I. Kallfass
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques

      巻: 62 号: 6 ページ: 1343-1351

    • DOI

      10.1109/tmtt.2014.2318272

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      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
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      福岡・九州大学
    • 年月日
      2016-03-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Packaging of THz Circuits using a HDPE Lens and an Impedance-Matched Carrier Substrate2015

    • 著者名/発表者名
      S. Diebold, S. Nakai, K. Nishio, K. Tsuruda, T. Mukai, M. Fujita and T. Nagatsuma
    • 学会等名
      Asia-Pacific Microwave Conference (APMC 2015)
    • 発表場所
      Nanjing, China
    • 年月日
      2015-12-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Resonant Tunneling Diode Receivers for 300-GHz-band Wireless Communications2015

    • 著者名/発表者名
      K. Nishio, S. Diebold, S. Nakai, K. Tsuruda, T. Mukai, J. Kim, M. Fujita and T. Nagatsuma
    • 学会等名
      URSI-Japan Radio Science Meeting (2015 URSI-JRSM)
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-09-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Recent Progress in Millimeter and Terahertz Wave Integrated Circuit Technologies for Communications and Sensing Applications2015

    • 著者名/発表者名
      S. Diebold, S. Nakai, K. Tsuruda, T. Mukai, M. Fujita, T. Nagatsuma
    • 学会等名
      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
    • 発表場所
      北海道・釧路
    • 年月日
      2015-07-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Recent Progress in Terahertz Integrated Circuit Technologies for Communications2015

    • 著者名/発表者名
      S. Diebold, K. Tsuruda, T. Mukai, M. Fujita, T. Nagatsuma
    • 学会等名
      Recent Progress in Terahertz Integrated Circuit Technologies for Communications (MTSA 2015)
    • 発表場所
      沖縄
    • 年月日
      2015-06-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Terahertz Resonant Tunneling Diode Systems for Next Generation Wireless Communication2015

    • 著者名/発表者名
      S. Diebold, K. Tsuruda, J. Kim, T. Mukai, M. Fujita, and T. Nagatsuma
    • 学会等名
      The 2015 International Meeting for Future of Electron Devices (IMFEDK 2015)
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2015-06-04 – 2015-06-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Terahertz Resonant Tunneling Diode Systems for Next Generation Wireless Communication2015

    • 著者名/発表者名
      S. Diebold, K. Tsuruda, J. Kim, T. Mukai, M. Fujita, T. Nagatsuma
    • 学会等名
      IEEE Int. Meeting Future Electron Devices Kansai (IMFEDK 2015)
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2015-06-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      中井駿佑, S. Diebold, 鶴田一魁, 向井俊和, 冨士田誠之, 永妻忠夫
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      立命館大学, 草津
    • 年月日
      2015-03-10 – 2015-03-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Maximizing Output Power from Resonant Tunneling Diodes2015

    • 著者名/発表者名
      S. Diebold, K. Tsuruda, J. Kim, T. Mukai, M. Fujita, and T. Nagatsuma
    • 学会等名
      Optical Terahertz Science & Technology Conference (OTST2015)
    • 発表場所
      San Dieogo, USA
    • 年月日
      2015-03-05 – 2015-03-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Low Noise Amplifier MMICs for 325 GHz Radiometric Applications2014

    • 著者名/発表者名
      S. Diebold, J. Kuhn, A. Hulsmann, A. Leuther, K. Dahlberg, P. Jukkala, M. Kantanen, I. Kallfass, T. Zwick, and T. Narhi
    • 学会等名
      Asia-Pacific Microwave Conference (APMC2014)
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2014-11-04 – 2014-11-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Design and evaluation of realizable and compact low-impedance transmission lines for two top-metal-layer semiconductor processes2014

    • 著者名/発表者名
      P. Pahl, S. Diebold, S. Krause, H. Gulan, M. Pauli, H. Massler, A. Leuther, I. Kallfass, and T. Zwick
    • 学会等名
      Asia-Pacific Microwave Conference (APMC2014)
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2014-11-04 – 2014-11-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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