【導讀】日本東京工業(yè)大學和日本信息通信研究機構(gòu)(NICT)開發(fā)出了可以使無線通信電路不再使用晶體振蕩器的電路技術(shù)，使用的是可通過MEMS(微納機電系統(tǒng))技術(shù)等集成在芯片中的振子。
現(xiàn)有的無線通信電路在提供RF(射頻)信號基準頻率的LO(局部振蕩電路)中使用晶體振蕩器。比如，發(fā)送數(shù)百MH～數(shù)GHz RF信號的LO由能夠使40MHz等晶體振蕩器的輸出倍增的PLL電路構(gòu)成。利用此次的技術(shù)可省去原本必需的高精度且價格昂貴的40MHz晶體振蕩器。不過，需要很多嵌入設(shè)備等使用的32kHz晶體振蕩器構(gòu)成的時鐘。
東京工業(yè)大學未來產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究所副教授伊藤浩之介紹說，不是去掉32kHz晶體振蕩器、而是RF信號用晶體振蕩器，是因為“RF信號用晶體振蕩器仍是無線通信電路設(shè)計中的一個課題”。32kHz晶體振蕩器在MCU等器件上用的很多而且價格便宜，使其將來能集成到IC中或內(nèi)置到IC封裝內(nèi)的研發(fā)也在進行中。
使用壓電振子
此次，為了去掉40MHz晶振，采用了由MEMS技術(shù)構(gòu)成的、可集成到IC中的振子。振子試制品采用共振頻率為數(shù)GHz的外置壓電元件。
新開發(fā)的電路由壓電振子和采用32kHz晶體振蕩器的兩級時鐘電路構(gòu)成。前一級是壓電振子構(gòu)成的時鐘發(fā)生電路，還具有以32kHz時鐘源為基準檢測壓電元件頻率變動和相位位移的功能。后一級是補償頻率變動和相位位移的時鐘調(diào)整電路。將頻率變動和相位位移控制在無線通信電路的要求范圍內(nèi)。
使用壓電振子還有一個好處，就是容易獲得無線通信電路所需要的低相位位移(相位噪聲)。由于晶振輸出信號的頻率(振子的共振頻率)取決于形狀，因此不容易提高。用于數(shù)GHz及數(shù)十GHz等RF信號時，要提高倍增比率，因此精度(相位噪聲)可能會變差。而壓電振子等MEMS產(chǎn)品容易將共振頻率做到GHz級，可以抑制倍增引起的信號劣化。
試制品的壓電振子采用了市售品。兩級時鐘電路采用的是臺積電的65nm工藝產(chǎn)品。
