Bølgeprober og direksjonelle koblere er rene passive kretser. Dette betyr at de bruker passive komponenter, og dermed ikke har evne til å forsterke signaler. Eksempler på passive komponenter er lyspærer, lysdioder, motstander, motorer, batterier, spoler og kondensatorer. I tillegg kommer for eksempel brytere, vendere, koblingsklemmer, ledninger, transmisjonslinjer og viahull for sammenkobling av de ulike kretselementene avhengig av hva slags teknologi som benyttes. For bølgeproben og den direksjonelle kobleren er det bare viahull, transmisjonslinjer, spoler og kondensatorer som er aktuelle komponenter. Denne diplomoppgaven tar hovedsaklig for seg bølgeprober. Disse konstrueres i GaAs ved bruk av MMIC-teknologi. Ved å plassere en bølgeprobe i nærheten av en bølgeledene struktur(Som i denne oppgaven er en transmisjonslinje i metall to) vil det eletriske feltet(E-feltet) og magnetiske feltet(H-feltet) til den bølgeledene strukturen sette opp strømmer i bølgeproben. Direktivitet og effekt på utgangsportene er de viktigste faktorene for bølgeprobene. Direktivitet er differansen mellom de to utgangsportene. Oppgaven ser også på den direksjonelle kobleren som ble designet i prosjektoppgaven før jul. Denne benytter seg av samme teknologi og har en senterfrekvens på 5.8 GHz. Den direksjonelle kobleren har fire porter; èn inngangsport, èn isolert port og to utgangsporter. Signalet deles likt mellom de to utgangsportene, men det ene signalet er forskyvet $90^{circ}$ i forhold til det andre. For bølgeprobene er hovedfokuset å optimalisere de som allerede er produsert. Det er i alt åtte bølgeprober; en type som går inn i metall null og opp i metall èn(type1) og en type som går inn i metall èn og ned i metall null(type2). De har bredde på 10 um, 20 um, 50 um og 100 um. Optimaliseringen gir bølgeprobene mer gunstige signalverdier på utgangene. Spolene i den direksjonelle kobleren tas også for seg i denne oppgaven. Dette er for å se på kapasitiv kobling mellom spolesegmenter i en spole og på kobling mellom flere spoler. Resultatene brukes for beskrive hvordan spolene bør plasseres når det lages utlegg for blant annet en koblerkrets. Kondensatorene har ingen koblingseffekter som påvirker resten av kretsen, siden disse oppfører seg som idelle komponenter ved 5.8 GHz. De blir dermed ikke analysert. I instrumenteringsdelen blir det tatt for seg måling på laboratorium ved bruk av måleprobestasjon og VNA. Det blir også målt på de allerde produserte bølgeprobene for å kartlegge signalverdiene ved utgangene og for å sammenligne med de simulerte verdiene fra textit{Advanced Design System}(ADS). Det blir også målt på ulike spoler for å se på kapasitiv kobling i spoler og for å analysere kobling mellom spoler. Disse blir også sammenlignet med simulerte resultater fra ADS. Det viser seg at de målte og simulerte verdiene avviker litt fra hverandre. Dette kommer av unøyaktigheter i kalibreringen av måleprobene, og ulike parasittiske effekter knyttet til blant annet kanteffekter på paddene der måleprobene plasseres. De produserte bølgeprobene blir tatt for seg videre i metodedelen for optimalsering. Ved å justere posisjonen til bølgeproben i forhold til den bølgeledene strukturen finnes en posisjon som gir mest gunstige signalerverdier på utgangsportene til bølgeprobene. Det viser seg at det er best å plassere sløyfen til bølgeprobene nær kanten av den bølgeledene strukturen. Dette gjelder for alle de produserte bølgeprobene. Det viser seg også at type1-bølgeprobene jevnt over er de beste bølgeprobene. Disse legges derfor hovedvekt på videre i optimaliseringsprosessen. Resultatene fra simuleringene viser også at de smale bølgeprobene(10 um og 20 um) er de med best direktivitet, mens de brede bølgeprobene(50 um og 100 um) er de med mest gunstig effekt på utgangsportene. Det er ønskelig at effekten ligger opp mot -20dB på port tre på bølgeproben. Effekten på port fire bør være uendelig liten for å gi best mulig direktivitet. Videre er noen av bølgeprobene blitt optimalisert ved å forandre på sløyfebredden og ved å forkorte lederene, som forbinder bølgeprobens sløyfe med utgangsportene. Dette gir enda bedre resultat med tanke på direktivitet og effekt på utgangsportene for noen av bølgeprobene. De optimaliserte bølgeprobene er fullverdige for bruk i for eksempel ulike tilbakekoblingssystemer eller for å lage nøyaktige transistormodeller på en enkel måte.

Denne masteroppgaven tar for seg en totrinns Dohertyforsterker på 2.4 GHz. De to delforsterkerne er identiske klasse AB effektforsterkere, og «Auxillary»-forsterkerens påslag styres av et variabelt dempeledd. I tillegg til dempeleddet og delforsterkerne består systemet av en kobler, en envelopedetektor og en effektsplitter. Alle delkretsene er designet og produsert, og simuleringer og målinger på disse hver for seg er foretatt. Sammenkoblingen av alle delkretsene til det fullstendige systemet er ikke utført på grunn av tidsmangel og uforutsette komplikasjoner. Utfyllende teori for Dohertyforsterkeren og delkretsene den består av er presentert, samt en detaljert beskrivelse av design-, produksjon- og målemetode. Dempeleddet ble valgt til å ha -konfigurasjon, og utifra måleresulatene konkluderes det med at konfiguarasjonen muligens burde vært en annen. Det samme gjelder for envelopedetektoren som skal gi dempeleddet riktig styresignal; denne er trolig for enkel til å kunne benyttes i en god Dohertyforsterker.

I denne oppgaven er det blitt studert hvilket effektivitetsforbedringspotensial det ligger i å bruke envelope tracking-teknikken på en RF-forsterker med et amplitudevarierende inngangssignal. Denne teknikken går i grove trekk ut på å dynamisk forspenne RF-transistoren i forsterkeren i variasjon med inngangssignalet slik at effektiviteten blir best mulig, samtidig som forsterkerens linearitetsegenskaper bevares. En metode for å realisere denne teknikken er blitt presentert og består hovedsaklig av tre deler. Disse tre delene er en kobler, en envelopedetektor og en driverkrets. De to sistenevnte delkretsene har i denne oppgaven blitt analysert, designet og simulert. Deretter ble delkretsene produsert og funksjonaliteten ble målt. Den fysiske envelopedetektoren opererte ikke helt på ønsket måte. For de høyeste inngangseffektene detekterte den envelopen veldig godt, men for de aller laveste klarte den ikke å detektere noe som helst. Hvor godt den klarte å følge envelopen varierte også med envelopefrekvensen. Driveren ble realisert med en komponent som den egentlig ikke var tiltenkt på grunn av noen tekniske problemer. På grunn av båndbreddebegrensning i denne nye komponenten ble driveren undersøkt på lavere frekvens en planlagt, men på denne frekvensen opererte driveren på tilfredsstillende måte.

Denne oppgaven tar for seg avstråling fra en platehøyttaler (såkalt Distributed Mo- de Loudspeaker, DML). Ved hjelp av simuleringer av panelet med endelig element- metoden i COMSOL Multiphysics, beregning av avstråling ved det diskretiserte Rayliegh-integralet i MATLAB og sammenligning med tidligere målearbeider, har en kartlagt egenskapene til høyttaleren. Oppgaven er vel så mye en studie i bruk av numeriske verktøy, og deres begrensinger, som med platemekanikk.

GaAs MMIC are taking big space in the wireless communication in today’s world. The devices are to be characterized for higher frequencies. External passive waveprobes are used to characterize the devices. As the use and technology is increasing there will be more development on MMICs. It would be nice to have a passive waveprobe on the chip itself so as to minimize the losses created due to junctions.In this master’s thesis several wave probes designing techniques are described. The wave probes are designed and simulated. Wave probes are loop couplers with a sufficient directivity and very small insertion loss. The proposed wave probes or coupler are realized using TriQuint GaAS pHEMT MMIC process. Simulated data for different wave probes are compared and it is found that a loop coupler at the edge of the transmission line radiating electromagnetic is best suited. The electromagnetic radiation causes coupling or cross talk. Radiation at the discontinuities or edge is high and this advantage is used to design a coupler with a high directivity. In the design process size of the device is tried to be kept as small as possible so as to make the cost low. EM-simulation of passive MMIC have been carried out and compared with the experimental result to validate the use of foundry models with real life measurements. / The author was examined at Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU), Trondheim

<p>This thesis studies the problems with maintaining the spectral purity of fully integrated VCO circuits for radio frequency synthesizers in single-chip system designs. LC tank circuit oscillator circuits are shown to convert amplitude variation in the tank circuit voltage into frequency modulation, if voltage dependent capacitances are present in the tank circuit. Since the parasitic capacitances of the gain transistors and the capacitance of the varactor device in a VCO circuit are voltage dependent, any interfering signal, that is able to modulate the amplitude of the VCO tank circuit voltage waveform, is converted to FM sidebands in the output signal spectrum. It is also shown that the AM-FM conversion may be prohibited under some conditons.</p><p>A new method for simulating the steady-state voltage waveform of an LC tank circuit oscillator is presented. In this method, one complete oscillation cycle is simulated piecewise, employing the known solution of the damped harmonic motion equation. The voltage-dependent parameters of the equation are updated in the beginning of each segment. The steady state is found by matching the initial conditions and the final conditions of one complete oscillation cycle, using a numerical optimization algorithm. The method avoids finding the solution of the differential equation with variable coefficients.</p><p>For minimizing the sensitivity of integrated VCO circuits to the intra-chip noise sources, this work proposes minimizing the AM-FM conversion by designing the VCO in the way that the voltage dependent capacitances of the oscillator core circuit are made to cancel each other’s effects on the oscillation frequency at some amplitude level. Experimental results demonstrate 15 dB suppression of the sidebands due to the modulated tail current noise in a negative-Gm spiral inductor PFET VCO circuit. The varactorless prototype circuit is implemented in a 0.35 µm CMOS technology. The measured tuning range of the 3 GHz back gate tuned VCO circuit is 10 %, and the current consumption of the core circuit is 2.5 mA. The phase noise level is -110 dBc at 500 kHz offset frequency.</p><p>The last part of this thesis discussses the problems with modeling and characterizing small MOS transistors, and presents characterization of 28 µm wide MOSFSET devices. A new method for extracting the drain and source electrode resistances from the measured Z22 response is presented. The response is measured at a constant and very low signal frequency, with Vds = 0 V and with various gate-source bias voltage values. At low signal frequencies, the equivalent diagram of the MOSFET is dramatically simplified, since all parasitic capacitors of the device may be ignored. Consequently, the number of degrees of freedom in the curve fitting is reduced to only two.</p>

This thesis studies the problems with maintaining the spectral purity of fully integrated VCO circuits for radio frequency synthesizers in single-chip system designs. LC tank circuit oscillator circuits are shown to convert amplitude variation in the tank circuit voltage into frequency modulation, if voltage dependent capacitances are present in the tank circuit. Since the parasitic capacitances of the gain transistors and the capacitance of the varactor device in a VCO circuit are voltage dependent, any interfering signal, that is able to modulate the amplitude of the VCO tank circuit voltage waveform, is converted to FM sidebands in the output signal spectrum. It is also shown that the AM-FM conversion may be prohibited under some conditons. A new method for simulating the steady-state voltage waveform of an LC tank circuit oscillator is presented. In this method, one complete oscillation cycle is simulated piecewise, employing the known solution of the damped harmonic motion equation. The voltage-dependent parameters of the equation are updated in the beginning of each segment. The steady state is found by matching the initial conditions and the final conditions of one complete oscillation cycle, using a numerical optimization algorithm. The method avoids finding the solution of the differential equation with variable coefficients. For minimizing the sensitivity of integrated VCO circuits to the intra-chip noise sources, this work proposes minimizing the AM-FM conversion by designing the VCO in the way that the voltage dependent capacitances of the oscillator core circuit are made to cancel each other’s effects on the oscillation frequency at some amplitude level. Experimental results demonstrate 15 dB suppression of the sidebands due to the modulated tail current noise in a negative-Gm spiral inductor PFET VCO circuit. The varactorless prototype circuit is implemented in a 0.35 µm CMOS technology. The measured tuning range of the 3 GHz back gate tuned VCO circuit is 10 %, and the current consumption of the core circuit is 2.5 mA. The phase noise level is -110 dBc at 500 kHz offset frequency. The last part of this thesis discussses the problems with modeling and characterizing small MOS transistors, and presents characterization of 28 µm wide MOSFSET devices. A new method for extracting the drain and source electrode resistances from the measured Z22 response is presented. The response is measured at a constant and very low signal frequency, with Vds = 0 V and with various gate-source bias voltage values. At low signal frequencies, the equivalent diagram of the MOSFET is dramatically simplified, since all parasitic capacitors of the device may be ignored. Consequently, the number of degrees of freedom in the curve fitting is reduced to only two.

Cognitive Radio is a technology where Software Defined Radio functionality is augmented in order to permit a radio system where its operations will be adjusted depending on the environment. This capability offers a variety of benefits, first of all to solve the problem of spectrum scarcity.This Master's thesis proposes a solution based on sensing interference and data queue back-pressure. For this purpose, a Matlab simulator has been done to simulate some scenarios and prove the theory in a practical way. The thesis has shown how sensors can be used to listen to the mutual interference between Primary System and a Secondary System. The results show how sensors are important for two such different systems to be working at the same time in the same frequency.

Future wireless communications are focused on develop new paradigms of spectrum reuse, i.e. cognitive radio, where radio frequencies can be taken into used if no other use is detected. In this way, these systems need mechanisms for interference control. In this work we study the use of a distributed system based on cognitive radio. Scheduling transmitters and data rate optimization algorithms have been implemented in order to balance the secondary user transmissions and maximize the data rate transmission. Radio sensors are used to monitor the interference levels generated by the different transmitters. The system model has been implemented in MATLAB and analyzes its behaviour through several simulations.

Performance of the loudspeaker in a common living room is analyzed in this project. Moreover, directivity parameters like Directivity Index and polar Directivity Diagram are studied taking as example one specific tweeter construction. Some writers suggest that largely frequency-independent Directivity Index is preferable for loudspeakers in an ordinary indoor stereo setup. To achieve this goal, variation of the original radiation diagram of the studied tweeter is performed including reflectors in the system. A measurement protocol is designed and used. Obtained data is processed by developed software that presents the results.