Integrinių analoginių filtrų belaidžio ryšio sistemoms kūrimas

Abstract

Disertacijoje nagrinėjami konfigūruojami analoginiai filtrai su savaiminio derinimo grandynais, jų projektavimo ir įgyvendinimo būdai, kurie pritaikomi integrinių grandynų gamybos technologijoms. Iškeliama ir įrodoma hipotezė, teigianti, kad savaiminio derinimo grandynų taikymas įgalina gauti integrinių analoginių aktyviųjų rezistorių kondensatorių (RC) filtrų parametrus reikalau¬jamu tikslumu. Darbo tikslas – sukurti savaiminio derinimo grandynus, skirtus konfigūruojamų integrinių analoginių aktyviųjų RC filtrų parametrų gavybai reikalaujamu tikslumu. Darbe išspręsti uždaviniai: ištirtos integrinių analoginių aktyviųjų RC filtrų struktūros ir sukurti jų derinimo grandynų modeliai, pasiūlytas integrinių analoginių aktyviųjų RC filtrų derinimo matricų projektavimo būdas, sukurtas ir ištirtas konfigūruojamas integrinis analoginis aktyvusis RC filtras su diskrečiu ir tolydžiu savaiminio derinimo grandynais. Disertaciją sudaro įvadas, trys skyriai, bendrosios išvados, naudotos literatū¬ros ir autoriaus publikacijų disertacijos tema sąrašai ir penki priedai. Įvadiniame skyriuje aptariama tiriamoji problema, darbo aktualumas, aprašomas tyrimų objektas, formuluojamas darbo tikslas bei uždaviniai, aprašoma tyrimų metodika, darbo mokslinis naujumas, darbo rezultatų praktinė reikšmė, ginamieji teiginiai, disertacijos struktūra. Pirmame skyriuje apžvelgiamos integrinių analoginių filtrų struktūros, pagrindiniai parametrai bei įvardijamos parametrų verčių svyravimo priežastys, analizuojamos savaiminio derinimosi grandynų struktūros ir jų veikimo principai. Skyriaus pabaigoje, remiantis atlikta analize ir sudarytomis išvadomis suformuluojami disertacijos uždaviniai. Antrajame skyriuje sudaroma konfigūruojamo integrinio analoginio filtro struktūra, skirta programine įranga valdomam radijui, sudaromi diskretaus ir tolydaus derinimo matricų modeliai, juos sudarančių elementų verčių parinkimo algoritmai, atliekami modelių ir algoritmų kompiuteriniai skaičiavimai. Trečiajame skyriuje, pasinaudojus sukurtais modeliais ir algoritmais, suprojektuojamas filtras su diskrečiu ir tolydžių savaiminio derinimo grandynais, naudojant eksperimentinius ir kompiuterinius skaičiavimo metodus atliekamas suprojektuotų diskrečiai ir tolydžiai valdomų integrinių analoginių RC filtrų parametrų bei jų savaiminio derinimo grandynų tyrimas. Disertacijos tema yra atspausdinti 7 moksliniai straipsniai: du – mokslo žurnaluose, įtrauktuose į Thomson Reuters Web of Science duomenų bazę, vienas – tarptautinių konferencijų medžiagoje, įtrauktoje į Thomson Reuters Proceedings duomenų bazę, keturi – mokslo žurnaluose, referuojamose kitose tarptautinėse duomenų bazėse. Disertacijoje atliktų tyrimų rezultatai buvo pristatyti septyniose mokslinėse konferencijose Lietuvoje ir užsienyje.

In this dissertation, the design of configurable analog filters with self-tuning circuits and their implementation methods, adapted for manufacturing process of integrated circuits are examined. The following hypothesis is proved – use of self-tuning circuits allows achieving parameters of integrated analog active RC filters with needed accuracy. Goal of the thesis – create new methods for design of configurable integrated analog active resistor capacitor (RC) filters with paramaters that achieve required precision. The work approaches the following tasks: analyze structures of analog active RC filters and create models of their self-carlibration circuits; create and examine design method of resistors’ arrays of integrated analog active RC filters, which compensates manufacturing variations and environmental impact; create and examine integrated analog active RC filters, which employ discrete and continuous self-tuning circuits. The dissertation consists of introduction, three chapters, general conclusions, list of references, author‘s publications on the subject of dissertation, summary in English and 5 annexes. The introduction reveals the investigated problem, importance of the thesis and the object of research and describes the purpose and tasks of the dissertation, research methodology, scientific novelty, and the practical significance of results examined in the paper and defended statements. Chapter 1 reviews continuous-time analog filter structures, their main parameters along with issues regarding their variation in integrated circuits, tuning methods, self-tuning circuits and their types, principles of operation. At the end of the chapter, conclusions and the tasks for the dissertation are drawn. Chapter 2 describes the proposed reconfigurable filter structure for software-defined radios, along with models of tuning circuits with discrete and continiuous tune steps. The presented models and algorithms are evaluated using computer modelling. Chapter 3 presents the simulations results of the reconfigurable continuous-time filter structure that uses both discrete and proposed continuous parameter tuning structure along with their self-tuning circuits. Seven articles are published on the subject of dissertation: two – in scientific journals included in Thomson Reuters Web of Science database, one – in international conference publications which are assessed by Thomson Reuters database Proceedings, four – in scientific journal listed in other international databases. 7 presentations on the subject have been given in conferences at national and international level. Seven presentations on the subject have been given in conferences at national and international level.