アンテナを集積化したCMOS準ミリ波帯無線通信フロントエンドの研究

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17360167
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 佐々木 守 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 助教授 (70235274)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩田 穆 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 教授 (30263734) ; 吉田 毅 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 助手 (30397989)
• Keywords: ミリ波通信 / 放射型発振器 / CMOS集積回路 / 平衡構造 / マイクロストリップパッチアンテナ / 広帯域通信 / 短距離通信

Research Abstract

本年度は、ミリ波アンテナをIC上に積層するため、極めて小型化できるCMOSミリ波通信システムの実現に向けて、以下のことを実施した。
(1)ICチップ上に積層可能なミリ波パッチアンテナの設計方法を確立するため、3次元電磁界シミュレータを用いて、アンテンの設計パラメータと入力インピーダンスの周波数特性や放射効率などの性能指標との対応関係を明らかにした。
(2)上記アンテナを放射器のみではなく、共振器としても利用する放射型発振器を標準的なCMOS製造技術で実現すべく、上記アンテナの解析結果を用いたyパラメータによる発振条件を導き、回路設計の方法を確立した。
(3)送信だけではなく受信の場合も、上記の放射型発振器を多重使用できるように、超再生検波器として利用する。そのためのゲイン制御方法や受信状態に応じてバイアス電圧を適応化する回路技術を考案した。
(4)以上の内容を実証するため、0.18umCMOS製造技術を用いて、回路設計およびレイアウト設計を行い、評価実験のためのテストチップを、東京大学VDECを利用して製造した(現在納品待ちである)。
(5)テストチップを評価するための測定方法や測定環境を、アンテナ計測装置を基本にして考案した。また、評価ボードの設計に加えて、ICチップ上にパッチアンテナを積層する方法を確立した。
来年度は、テストチップの納品後、評価システムにより通信システムとしての性能評価を行い、シミュレーション結果との比較検討から、考案した超小型ミリ波通信システムおよびその設計方法を実証するべく研究を進める予定である。