Małe anteny bezprzewodowe pozwalają na wyeliminowanie przewodów łączących mikroukłady
W ramach projektu MIANT (Monolithic integrated antennas) naukowcy wykorzystali części układów scalonych do znacznego zmniejszenia wielkości anten oraz opracowali metody pozwalające na przezwyciężenie problemu zakłóceń między komponentami układów. W szczególności, zaproponowano wykorzystanie płaszczyzn masy płytki drukowanej jako promienników anten zintegrowanych. W tym celu pocięto płaszczyznę zasilania płytki na mniejsze fragmenty, które następnie wykorzystano jako elektrody anten. Użycie dla anten wspólnej struktury metalicznej układów pozwoliło na optymalne wykorzystanie powierzchni układów. Płytka ground plane układu wytwarzana jest w górnej warstwie metalizacyjnej w ramach procesu metal-tlenek-półprzewodnik (CMOS). Łącząc metody obliczeniowe i doświadczalne, badacze zajęli się kilkoma kwestiami utrudniającymi integrację anten. Podłoże krzemowe anten wbudowanych powoduje duże straty dielektryczne w zakresie mikrofalowym. Zastosowanie podłoża o dużej oporności pozwoliło zminimalizować straty dielektryczne w podłożu. Ponadto uczeni użyli cieńszych podłoży, aby zmniejszyć objętość, w której dochodzi do strat. Wyniki badań pokazały, że zintegrowanie anten w bardzo cienkich podłożach umożliwia uzyskanie dużej szybkości transmisji danych między układami, sięgającej nawet 10 Gb/s. Inna część prac dotyczyła wytworzenia stanowiska doświadczalnego służącego do badania problemów zakłóceń między cyfrowymi układami scalonymi a bezprzewodowym połączeniem między układami. Stanowisko składa się z umieszczonej na mikroukładzie antenie szczelinowej, zbudowanej na podłożu CMOS oraz obwodów cyfrowych pod anteną. Kiedy obwody cyfrowe pracują, tranzystor nadaje szum przełączający w porcie anteny. Mimo to szum ten okazał się mniejszy niż szumy cieplne, kiedy antena pracuje na 24 GHz, a przełączany sygnał ma częstotliwość 25 MHz. Nowe wzory ekstrapolacji pozwoliły na oszacowanie częstotliwości, w której szum przełączania staje się niższy niż szum cieplny. Poza bezpośrednim zastosowaniem do systemów cyfrowych prowadzone badania nad antenami zintegrowanymi będą mieć ogromne znaczenie dla wydajnego gromadzenia danych z czujników.
Słowa kluczowe
Bezprzewodowe, anteny, obwody, MIANT, anteny zintegrowane, ground plane, między układami
