About / Advertise
En förutsättning för framtidens radio klarar 0 Hz till 6 GHz
Hur framtidens radio ser ut vet ingen, men en bra gissning är att den kommer att behöva kunna hantera en lång rad överföringstekniker för både lång- och korthållskommunikation.Nu har forskare på KTH framställt en prototyp för en av nyckelkomponenterna: En enda radiokrets som kan ta in signaler från likström upp till 6 GHz.
- Det finns inget 4G, inget initiativ från telekomsidan för nästa generations mobiltelefoni. Men 4G brukar ändå användas som arbetsnamn för framtidens radiokretsar som ska klara alla möjliga standarder.Hur framtidens radio ser ut vet ingen, men en bra gissning är att den kommer att behöva kunna hantera en lång rad överföringstekniker för både lång- och korthållskommunikation.Nu har forskare på KTH framställt en prototyp för en av nyckelkomponenterna: En enda radiokrets som kan ta in signaler från likström upp till 6 GHz.
Det säger Håkan Olsson, professor i radioelektronik på KTH och en av grundarna av Spirea. Utvecklingen kan ses redan nu, där en modern mobiltelefon måste klara GSM för minst tre band samt Bluetooth.
För en 3G-telefon blir kraven ännu högre, helst bör den klara både WCDMA och GSM, förutom allt det andra. Och även wlan knackar på skalet och vill in i mobiltelefonen.
I dag tillgodoser man dessa krav utan någon större finess, genom att helt enkelt ha en radio för varje teknik. Om en enda radio kunde ta in och hantera samtliga protokoll skull man spara in mycket hårdvara. Men det är en tuff uppgift, och många problem måste lösas innan det blir möjligt.
Del av doktorsarbete
På KTH har man tagit ett steg på vägen, genom att konstruera en radio som kan hantera frekvenser hela vägen från likström upp till 5-6 GHz.
- Kretsen består av ett ingångssteg, förstärkare och blandare, och är gjord i en vanlig RFCMOS-process på 0,18 um från UMC, så det rör sig om en lågpriskomponent, poängterar Håkan Olsson.
- Jag gjorde arbetet uppifrån och ner, och började med att studera dagens radiotekniker och vilka systemkrav de ställde, för att komma fram till vilka fundamentala krav som måste ställas på kretsen, säger Adiseno, som realiserade kretsen som en del av sitt doktorsarbete.
Kretsen bjöd på en del praktiska problem under arbetets gång.
- Den första prototypen drabbades av rundgång och började oscillera i stället för att förstärka, men den andra fungerade som den skulle, berättar Adiseno.
Det intressantaste problemet var dock den stora skillnaden mellan det simulerade och det faktiska värdet på bruset för CMOS-radion i höga frekvenser.
- Jag blev förvånad över att skillnaden var så stor, även om kretsen fortfarande fungerade inom ramen för specifikationerna. Bruset för högfrekvent CMOS är fortfarande någonting som man inte helt förstått sig på och kan modellera, konstaterar Adiseno.
Ett protokoll i taget
Kretsen är konstruerad för att hantera ett protokoll i taget, och kan fungera antingen som direktradio eller Low IF (se artikel i Elektroniktidningen nr 10/2003), beroende på val av basband.
Basbandsdelen ingår inte i projektet, och vill man integrera även den till en enda krets för alla protokoll behövs det mycket arbete. En viktig del till detta är programvarustyrd radio (Software Defined Radio, SDR), där allt större del av signalbehandlingen definieras i programvara snarare än i hårdvara.
- Redan i dag styrs allt fler basbandsfunktioner programvarumässigt, något som kan karaktäriseras som programvarustyrd radio, påpekar Håkan Olsson.
Programradio, däremot, där hela signalbehandlingen sker i mjukvara, tror han däremot inte på.
- Programradio innebär att man bara har en antenn och en AD-omvandlare och sköter resten i mjukvara. Det kallar jag science fiction.
Elias Nordling
