About / Advertise
Shaofang Gong vill skapa en ny metodik för rf
Elektronik- och mikrovågskonstruktion är skilda världar, med egna regler och metoder för konstruktion. Emellan dem finns frekvensområdet 1-10 gigahertz, ett område dit allt mer av rf-tekniken har avancerat. Ett svårt område, som kräver mycket erfarenhet och experimenterande för elektronikkonstruktören. Så skulle det inte behöva vara, anser Shaofang Gong, professor på Campus Norrköping, Linköpings universitet.
Elektronik- och mikrovågskonstruktion är skilda världar, med egna regler och metoder för konstruktion. Emellan dem finns frekvensområdet 1-10 gigahertz, ett område dit allt mer av rf-tekniken har avancerat. Ett svårt område, som kräver mycket erfarenhet och experimenterande för elektronikkonstruktören. Så skulle det inte behöva vara, anser Shaofang Gong, professor på Campus Norrköping, Linköpings universitet.
| Shaofang Gong studerade mikroelektronik 1978-1982 på Fudan-universitetet i Shanghai. Efter examen arbetade han på en radiofabrik i Shanghai i fyra år. 1986 blev han doktorand på Linköpings Tekniska Högskola. Efter doktorsexamen 1990 fick han jobb på IMC, Acreos föregångare, i Linköping där han arbetade med höghastighetselektronik. 1999 bildades Bluetronics som ett avknoppningsbolag till Acreo. Shaofang Gong var teknisk chef. Bluetronics skulle bygga Bluetooth- och wlan-moduler, men misslyckades med sin andra finansieringsrunda 2001. 2002 fick Shaofang Gong en professur i kommunikationselektronik på Campus Norrköping, Linköpings Universitet. Han leder i dag en forskargrupp med fyra doktorander. |
- Över 1 GHz måste man ta hänsyn till saker som vågutbredning, parasiter, överhörning, olinjäritet... Impedansmatchning mellan olika delar blir jätteviktigt, fortsätter han.
Att traditionella byggsätt inte längre fungerar i området 1-10 GHz är i och för sig ingen nyhet. Problemen måste vara överkomliga, eftersom det i dag finns Bluetoothkretsar på 2,4 GHz i var och varannan mobiltelefon, wlan för 2,4 GHz börjar bli vanligt, och det tillverkas wlan-kretsar för 5 GHz.
- Men i dag finns det bara ett fåtal företag som tillverkar Bluetoothkretsar. De är specialister på just Bluetooth, oftast är de inte alls lika bra på till exempel wlan. Och har du sett många färdiga produkter för wlan med 5 GHz? Det har inte jag, påpekar Shaofang Gong.
Inga problem över 10 GHz
Det ironiska är att det inte är något problem att bygga utrustning för över 10 GHz. Här finns det en mogen konstruktionsmetodik för bland annat radar. Problemet med mikrovågstekniken är att den ofta använder dyra komponenter av material som galliumarsenid och keramiksubstrat, och att konstruktionssättet är anpassat efter våglängden. Ju större våglängd, desto större blir komponenterna, och under 10 GHz börjar miniatyriseringen bli ett problem.
Det är därför det låga mikrovågsområdet har blivit ett svårt område som kräver eftertraktad specialistkompetens och erfarenhet. Men enligt Shaofang Gong finns det ingen anledning till att det behöver vara så. Om man bara hade en konstruktionsmetodik anpassad till 1-10 GHz-området som var lika väl beprövad och mogen som traditionell elektronik- och mikrovågsmetodiken, skulle 1-2 personer kunna göra det utvecklingsjobb som idag kan kräva ett helt utvecklingsteam på 40 personer.
- Om man har designmetodiken kan en mikrovågsradio vara ett rutinarbete, men idag är det inte det.
Shaofang Gong och hans doktorander har börjat fila på hur en sådan metodik skulle kunna se ut. Ett exempel är hur man hanterar induktanser och kapacitanser. I traditionell elektronikkonstruktion använder man komponenter som anses vara punktformiga, så kallad "lumped electronics".
- Med kiselteknik kan man bygga väldigt små transistorer, men en induktor blir ganska stor. Passiva komponenter tar i dag upp en stor del av ytan på en krets, och de är inte punktformiga.
Ledare blir kondensatorer
Inom mikrovågskonstruktion räknar man i stället med ledarnas inneboende kapacitans och induktans, och anpassar deras längd efter behov, "distributed microstrips". Här har man egentligen ingen distinktion mellan vad som är kretsen och vad som är byggsättet.
Forskargruppen har provat att bygga bland annat lågbrusförstärkare och bandpassfilter, två viktiga komponenter i den analoga radiodelen, för 5 GHz med båda byggsätten. Man kom fram till att trots att felmarginalen för konstruktionsdelarna var desamma blev felvariationen för den färdiga delen betydligt större med "lumped elements" än med "distributed microstrips". Bägge fungerade, men i produktion skulle man få betydligt fler kasserade kretsar med traditionell elektronikkonstruktion.
- För bandpassfiltret får man med "distributed microstrips" dessutom väldigt lite variation just för passbandet, som är den viktigaste egenskapen, påpekar Shaofang Gong.
Han har nu skickat in en ansökan om 1,5 miljoner årligen över tre år till Vetenskapsrådet för att kunna utveckla en konstruktionsmetodik för det låga mikrovågsområdet. Men han är lite bekymrad över att man ska tycka att forskningen är för teknisk.
- Vetenskapsrådet ger framför allt pengar till grundforskning, men om man läser deras instruktioner står det klart att de även ansvarar för finansiering av teknisk forskning. Rådet måste ha balans mellan grundforskning och tillämpad forskning.
Elias Nordling
