Väitös mikro- ja nanoelektroniikkasuunnittelun alalta, M.Sc. Md Najmussadat

Väitöskirjan nimi: Design and characterization of integrated millimeter-wave radio front-end circuits for high-speed wireless communication and radiometric receivers

Väittelijä: Md Najmussadat
Vastaväittäjä: Prof. Timo Rahkonen, Oulun yliopisto
Kustos: Prof. Kari Halonen, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu

Tässä väitöskirjassa tutkitaan integroitujen millimetriaaltoisten etupäiden suunnittelua ja karakterisointia 130 nm SiGe BiCMOS -teknologiassa. Tutkimus kohdistuu langattoman viestinnän ja radiometristen vastaanottimien sovelluksiin taajuusalueella 200–300 GHz. 

Tutkimuksen tarkoituksena oli osoittaa, että piipohjaiset monoliittiset mikroaaltopiirit (MMIC) voivat täyttää alaterahertsijärjestelmien tiukat suorituskykyvaatimukset ja samalla tarjota kompaktin, skaalautuvan ja kustannustehokkaan vaihtoehdon III–V-puolijohteisiin perustuville ratkaisuille. 

Työ on erittäin merkityksellinen 6G-viestinnän, vaiheohjattujen antennijärjestelmien ja radiometristen kuvantamistekniikoiden tutkimuksessa, joissa tarvitaan suurivahvistuksisia, tehokkaita ja integroitavia piirejä. 

Keskeisiä tuloksia ovat: 

1. E-kaistan Doherty-tehovahvistin, jolla on parannettu hyötysuhde osakuormituksessa,
2. 240 GHz:n seitsemänportainen pienikohinainen vahvistin, jonka vahvistus on 28 dB,
3. neliteisesti yhdistetty tehovahvistin, jolla on alan huipputason suorituskyky noin 250 GHz:ssä,
4. 220–240 GHz:n vaiheensiirtoketju, jonka vahvistus on 18 dB ja vaiheensäätö 360°, sekä
5. 240 GHz:n radiometrinen vastaanottoetupää, jossa on integroitu antenni, vahvistimet, sekoitin ja detektori. 

Päätelmänä on, että SiGe BiCMOS on käyttökelpoinen alaterahertsietupäiden integrointialusta, joka mahdollistaa suorituskyvyltään III–V-teknologioita vastaavat piirit. Tutkimus tarjoaa uusia suunnittelumenetelmiä ja kokeellisia osoituksia, jotka vievät piipohjaisen millimetriaaltoelektroniikan kehitystä eteenpäin.

Avainsanat: Millimetriaalto, Monoliittinen mikroaaltopiiri (MMIC), Pienikohinainen vahvistin (LNA), Tehovahvistin (PA), Radiometrinen vastaanotin

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): Aaltodoc