En blokk-basert LMS-algoritme implementert i frekvensdomenet ble brukt til adaptiv filtrering. Metoden som i hovedsak ble undersøkt gikk ut på først å estimere impulsresponsen mellom to mikrofoner ved hjelp av adaptiv filtrering, for så å bruke denne i et filter for kansellering av akustisk krysstale. Eksperimenter med en høyttaler som spilte hvit støy viste at demping opp til 35 dB var mulig med denne metoden, i et lite og dempet rom. Dempingen var høyest rundt 500 Hz, og avtok gradvis for høyere og lavere frekvenser. Man antok at bakgrunnsstøy var grunnen til redusert demping ved lavere frekvenser, mens tidsvarians var årsak til mindre demping ved høyere frekvenser. Flere musikkinstrumenter ble også undersøkt som lydkilder, men det viste seg at det ikke var mulig å oppnå like god demping av krysstale for disse. Kompliserte direktiviteter og høy grad av tidsvarians antas å være grunnen til dette. Dempingen var også ofte begrenset til et relativt smalt frekvensområde. Dette gjorde at "rest-krysstalen" fikk et endret og noe unaturlig spektrum. En metode med kontinuerlig oppdatering av det adaptive filteret ble også delvis undersøkt. Eksperimenter viste lovende resultater, men også mange utfordringer: En robust "double-talk detector" må implementeres før en slik metode kan brukes i praksis. Resultatene fra arbeidet viser at en metoden som ble undersøkt kan fungere svært godt i noen (relativt ideelle) tilfeller, mens man oppnår liten eller ingen demping i andre tilfeller og med andre lydkilder. Metoden synes å være mest lovende for lydkilder som er helt stasjonære, som høyttalere eller gitarforsterkere.

Denne masteroppgaven har gått ut på å vurdere hvorvidt gjeldende krav til lydisolasjon mellom boliger står i sammenheng med folks forventninger til lydnivå fra nabo. Det ble gjort målinger for å kartlegge det generelle lydnivået i oppholdsrom i fem private boliger. De innhentede data ble brukt som grunnlag for å beregne resulterende lydnivå hos en hypotetisk nabo gjennom et utvalg av 18 ulike lette skillevegger. Data fra de 18 lettveggene ble hentet fra erfaringsdatabasen StairWay hos Brekke & Strand akustikk AS. Det viste seg at ingen av de foreslåtte alternative beskrivelser av lydnivået ser ut til å være bedre enn dagens standard. Verken differanse i veid lydnivå eller A-veid gjennomsnittsspektrum hadde klare fordeler i forhold til henholdsvis veid reduksjonstall og referansespektra for omgjøringstall. Referansekurven for bestemmelse av ett-tallsverdi stemte også godt med frekvenskurvene av tilsynelatende reduksjonstall for utvalget av lettvegger. Det er derfor lite grunnlag for å gjøre vesentlige endringer på standarden for beskrivelse av lydisolasjon. C-veid maksimalnivå hos nabo var imidlertid noe høyere enn ønskelig siden det i 8% av tiden oversteg 47dBC, som er standardens grenseverdi for støy fra tekniske installasjoner. Det settes derfor et lite spørsmålstegn ved dagens utstrakte bruk av A-veiing siden dette tar bort mye av den lavfrekvente energien. Et forslag til justering av dagens krav kan være å legge til omgjøringstall for spektrum også for klasse C slik at det i større grad blir tatt hensyn til isolasjonen ved frekvenser under 100Hz. Det ble også gjort en kostnadsvurdering av en eventuell oppgradering til klasse B for lydkrav til boliger. Denne viste at det er verdien av tapt boareal til tykkere vegger som er den dominerende kostnaden ved en eventuell utbygging. Det ble ikke gjort spørreundersøkelse i forbindelse med denne oppgaven, men det vil være en viktig del av en eventuell videreføring av prosjektet. Det er først ved å gjøre en landsomfattende undersøkelse at det kan kartlegges om folk virkelig er fornøyd med dagens krav til lydisolasjon eller ikke.

Lavstøyforsterkeren anses ofte som en av de mest kritiske komponentene i en mobil enhet, da den skal sørge for at det mottatte signalet fra antennen blir tatt best mulig vare på og forsterket uten å legge til støy. Dagens trådløse elektronikkprodukter benytter seg gjerne av flere frekvensbånd (GSM, WLAN, WiMAX etc.) og trenger derfor forsterkere som kan operere på flere enn én frekvens. Tradisjonelt har dette vært løst ved å bruke flere forskjellige forsterkere. Denne oppgaven hadde derimot som formål å finne en forsterker som kunne operere på to bånd, 2,4 GHz (WLAN, Bluetooth etc.) og 5,8 GHz (ekspansjon av 2,4 GHz-båndet). I denne oppgaven har det blitt gjort simuleringer i Agilent ADS (Advanced Design System) på hvorvidt nettverk kan tunes/rekonfigureres ved hjelp av transistorer, eller om passive nettverk matchet til flere frekvensbånd er bedre egnet. Resultatene viste at passive nettverk ga lavest støyfaktor og var minst plasskrevende på fysisk chip, ved minst mulig bruk av tid på design. Jobbing med rekonfigurerbarhet var mer tidkrevende siden en hele tiden må ta hensyn til to forskjellige styrespenninger på transistor, noe som gjorde optimalisering for to forskjellige frekvenser vanskelig. Det ble derfor besluttet å designe en dualband forsterker. Den ferdige totrinns forsterkeren oppnådde til slutt en forsterkning på 34,4 dB ved 2,4 GHz og 27,8 dB ved 5,8 GHz, med støyfaktorer på 1,22 dB ved 2,4 GHz og 1,37 dB ved 5,8 GHz. Mellom trinnene ble det satt inn et dempeledd, med mulighet for å dempe opp til 10 dB (i steg på 1 dB) i begge frekvensbåndene. Totalt trakk forsterkeren en strøm på oppunder 50 mA. Med en forsyningsspenning på 2 V betyr det at effektforbruket holdt seg under 100 mW. I tillegg til å designe en dualbandforsterker ble det lagd DRC (Design Rule Check)-godkjent layout av forsterkeren (og de individuelle trinnene) fra prosjektoppgaven. Etter ferdig produksjon ble det gjort målinger, som igjen ble sammenlignet med simuleringene. Resultatene viste et noe større enn forventet avvik fra simuleringer, med en forflytning av maksimal forsterkning opp i frekvens, og ca 10 dB lavere forsterkning enn simulert ved 2,4 GHz. Maksimal forsterkning var ca 26,4 dB ved 2,7 GHz. Støymålingene var, til tross for gjentatte forsøk og med forskjellige støykilder, mislykkede.

Arbeidet i denne masteroppgåva er ein fullføring av arbeidet som vart påbegynt i prosjektoppgåva. Der skulle det konstrueres ein 20 GHz lågstøyforsterker med gain-kontroll i GaAs MMIC-teknologi. På grunn av tidsmangel vart det i prosjektoppgåva konstruert ein lågstøyforsterker uten gain-kontroll. I denne masteroppgåva har det blitt lagd utlegg til lågstøyforsterkeren konstruert i prosjektoppgåva. Denne vart sendt til TriQuint Semiconductor for produksjon, men på grunn av feil i dimensjoneringa av probepadene i utlegget var det ikkje mulig å få målt på kretsen. Det vart derfor gjort målinger på passive MMICkomponenter på chip for å prøve å anslå ytelsen til den produserte lågstøyforsterkeren og for generelt å teste gyldigheten av simuleringsresultat ved høge frekvenser. Dempeleddet som opprinnelig var ein del av prosjektoppgåva, men som det ikkje vart tid til å lage, har blitt konstruert. Det andre forsterkertrinnet i lågstøyforsterkeren har blitt konstruert på nytt med anrikningstype transistor i staden for deplesjonstype transistor. Ulike andre endringer i kretsen har også blitt gjort for å forbedre forsterkinga til lågstøyforsterkeren. Agilents Advanced Design System (ADS) har blitt benytta for å konstruere og simulere kretsene, samt for å lage utlegg. Det nye designet av det andre forsterkertrinnet ga den totale forsterkeren eit gain på 24,85 dB, noko som er ei forbedring på omlag 5,5 dB i forhold til den opprinnelige forsterkeren. Støytalet økte med 0,76 dB til 4,18 dB. Det nye forsterkertrinnet medførte at forsterkeren tålte mindre signal på inngangen. Den nye forsterkeren hadde sitt 1dB-kompresjonspunkt ved -22 dBm inngangseekt, mens den opprinnelige forsterkeren hadde sitt ved -4 dBm. Maksimalt strømtrekk for den nye forsterkeren var 75 mA. Den nye forsterkeren var ubetinga stabil ved alle frekvenser. Dempeleddet viste seg å forbedre ffekthåndteringsegenskapene til lågstøyforsterkeren. Det vart konstruert med ei forsyningsspenning på 3V og hadde eit maksimalt strømtrekk på omlag 10 mA. Innsatt i den opprinnelige forsterkeren vart dempeverdier mellom 2 og 10 dB oppnådd. Ved innsetting i den nye forsterkeren kunne ein variere dempeverdiene frå 3 til 10 dB. Eit nettverk vart konstruert slik at dempeleddet kunne kontrolleres med kun ei kontrollspenning. Under arbeidet er det vist nokre viktige moment for forsterkerkontruksjon ved 20 GHz. Transistortype må velges ut frå bruksområde, og små transistordimensjoner gir bedre signal-gain. Større DC-innføringsspoler gir generelt bedre ytelse. Transmisjonslinjer kan ved denne frekvensen brukes i staden for sentrerte komponenter og vil gi bedre støy- og gain-ytelse. Ved bruk av dempeledd vil støy-ytelsen til forsterkertrinnet som kjem etter dempeleddet vere viktig.

Denne oppgaven tar for seg effektiviteten til et lyddempende motordeksel til bilmotor. Det ble hovedsakelig sett på lekkasjer men også plassering av absorbenter. Forskjellen mellom effektnivå for et system med og uten deksel, var den viktigste parameteren som blir undersøkt. For å løse problemstillingen ble det utført både simuleringer i COMSOL Multiphysics og tatt målinger i lab. COMSOL Mustiphysics bruker elementmetoden til å løse bølgeligningen. Motor med deksel ble emulert med en boks med lokk og høyttaler inni, for å gjøre det enklere å utføre målinger og konstant kilde. Det aktuelle frekvensområdet var mellom 50-1500Hz. Oppgaven baserer seg på resultater fra tidligere simuleringer med lignede problemstillig. På bakgrunn av disse ble det gjort noen forandringer i modellens geometri, og stilt stregere krav til simuleringene. Resultatene fra simuleringene og målingene hadde en del likheter, blant annet resonansfrekvensene, men det viste seg også å være avvik i nivå på 10-20DdB for frekvensene over ca. 300Hz. Det ble forsøkt til å finne årsaken til denne unøyaktigheten ved å gjøre praktiske justeringer på måleoppsettet, som f.eks å bytte ut bunnplaten med en stålplate. Disse forandringene ga likevel lite utslag i resultatene. I forbindelse med feilsøkingen ble det veldig sent i prossesen oppdaget en feil i matlabkoden som beregnet effektnivået ut fra de målte intensitetsnivåene. Korrigeringen av denne førte til nye resultater der nivåforskjellen lenger ikke var et problem. Det ble likevel bestemt å inkludere resultatene fra feilundersøkelsen med stålplatebunn etc. da en slik eksperimentell feilundersøkelse vil være av interesse. I tillegg ble det gjort nye simuleringer med absorbenter plassert på innsiden av lokket. Disse simuleringene ga positive resultater. Resonansfrekvensene ble godt dempet, og forskjellen mellom simulering med og uten lokk ble større. Konklusjonen i oppgaven er at simuleringer i COMSOL stemmer veldig godt med målingene utført i lab. Dette er et gjennombrudd på dette området, fordi det gjør det mulig å stole på simuleringer uten å måtte etterprøve resultatene ved hjelp av målingene. Dette vil være tids- og kostnadsbesparende i forbindelse med designprosessen. Her er det viktig å ta hensyn til Helmholtzresonans, siden den er årsaken til den kraftigste resonansforsterkningen. Dersom Helmholtzresonans og de andre resonanstoppene ikke kan unngås, kan lekkasjene dempes med absorbenter, i den grad det er mulig å bruke slike. Her vil sannsynligvis varmen fra motoren være et problem.

Denne masteroppgaven er en fortsettelse av en prosjektoppgave gjennomført høsten 2007. Den går ut på å sette seg inn i problemet med krysstale i DSL (Digital Subscriber Lines), og da spesielt en av de beste løsningene på dette problemet, dynamisk frekvensbruk (DSM – Dynamic Spectral Management). Dette kan løses på tre nivåer, med økende kompleksitet og økende datarater ved høyere implementering. Nivå 1 omfatter distribuerte systemer, der hver bruker justerer sitt eget effektspektrum for å oppnå ønskede rater. I nivå 2 er det en sentralisert kontroller som beregner spektra for flere brukere over samme kabel. Nivå 3 trenger også en kontroller, men her blir hele kanalen undersøkt for å finne kanalmatrisen. Denne kan benyttes til å fjerne og i beste fall utnytte krysstalen. I prosjektoppgaven høsten 2007 ble en av de enkleste formene for DSM sammenlignet med optimale løsninger for krysstalekoordinering (OSM – Optimal Spectrum Management). OSM er den beste løsningen for DSM uten å ta i bruk krysstalekansellering. Søket for å finne den optimale løsningen ble gjort ved hjelp av Exhaustive search, som går igjennom alle mulige kombinasjoner og finner den beste. Konklusjonen var da at store forbedringer, spesielt med OSM, var mulige med innføring av DSM. Ulempen med Exhaustive search er at den blir veldig kompleks med økende antall delbånd og brukere, O(eKN). Derfor ble kun to brukere og tre delbånd benyttet. Dette klarte allikevel å vise hvilken effekt OSM har. Siden Exhaustive search var så kompleks ble det vurdert at andre algoritmer eventuelt måtte benyttes for implementering. Masteroppgaven tok derfor for seg Dual decomposition. Denne avanserte algortimen optimaliserer for hvert delbånd i stedet for på tvers av alle PSD. Fordelen med dette er at kompleksiteten blir vesentlig mindre fordi den blir lineær med hensyn på antall delbånd som blir benyttet, og ikke eksponentiell. På grunn av innføringen av Lagrangemultiplikatorer vil kompleksiteten stige noe på grunn av dette, men det er uvesentlig sammenlignet med Exhaustive search. Den eneste støyen som eksisterte i systemet var hvit støy og krysstale fra trafikk med samme retning (FEXT – Far End Crosstalk). Det ble vist at beregningstidene for Dual decomposition var vesentlig mye mindre for økende bitloading og delbånd enn for Exhaustive search. Med Dual decomposition var det mulig å øke både bitloading og delbånd for å oppnå store rateregioner innen relativt kort tid. Da rateregionene ble sammenlignet var det mulig å observere at Dual decomposition ikke alltid klarte å finne absolutt alle optimale punkter. Dette vil gjerne være uvesentlig tatt i betraktning at den er såpass mye mer effektiv. Ulempen med Dual decomposition er at kompleksiteten fremdeles er eksponentiell med hensyn på antall brukere. Derfor vil også Dual decomposition bli vanskelig å innføre i de systemene som blir benyttet av mange brukere. Fremtidig arbeid vil derfor være å se på andre metoder som er mer lineære med hensyn på antall brukere.

Denne masteroppgaven tar for seg arbeidet med utviklingen og karakteriseringen av to forskjellige PCB-antenner for ISM-båndene rundt 868 MHz (Europa) og 915 MHz (USA). Oppgaven er utført i samarbeid med Texas Instruments Norway ved Audun Andersen. Arbeidet har fokusert på å utvikle kompakte antennemodeller og har blandt annet sett på hvordan jordplanets geometri og størrelse er med på å påvirke antennenes egenskaper. Det har blitt utviklet to forskjellige antennemodeller, en meandret monopol (meanderantenne) og en meandret iif-antenne (iifa). For å karakterisere antennene har det blitt utført en rekke målinger av antennenes impedans og utstrålt effekt. Målingene har blitt utført i to omganger på to forskjellige sett med prototyper. De første prototypene ble pordusert ved NTNU og bestod kun av antennen, jordplan og en SMA-kontakt. Ved TI ble det senere produsert nye prototyper komplett med TIs radiochip CC1110. Målinger av antennetilpasningen både ved NTNU og TI viser at antennene enkelt kan tilpasses ulike jordplan og tunes inn på ønsket frekvens ved å justere antennenes totallengde. Det har blitt erfart at det er vanskelig å utføre nøyaktige målinger på elektrisk små strukturer. Det har oppstått problemer med krypstrømmer som reflekteres fra jordplanet og går tilbake på utsiden av koaksialkablen. Dette ble løst ved NTNU ved å bruke feritter, men ved TI ble det benyttet semirigide koaksialkabler noe som vanskeliggjorde monteringen av slike feritter. Det er derfor noe avvik i disse målingene. Måling av strålingsdiagram har blitt gjort både ved NTNU og ved NEMKO Comlab. Strålingsdiagrammene viser at antennene er relativt rundtstrålende. Strålingsdiagrammene fra NTNU avviker endel fra de målt hos Comlab. Dette kan skyldes flere faktorer, blandt annet ble antennene hos NTNU koblet til med kabel, mens ved Comlab ble prototypenes integrerte radio benyttet for å minimere ytre påvirkninger. I tillegg bør det her vektlegges at Comlab er et sertifisert målesenter betjent av kyndig personell hvilket burde tilsi at målingene utført her er av høy nøyaktighet. Målt rekkevidde for antennene har vært i overkant av 1300 meter for iif-antennen og 1800 meter for meanderantennen. Sistnevnte var da montert på et større utviklingskort, noe som kan forklare forskjellen i rekkevidde. Da det har vist seg å være svært vanskelig å gjøre målinger på antennene med kabler koblet til, er det avslutningsvis foreslått en enkel prosedyre for å implementere og tilpasse antennene i et produkt uten bruk av kabler. Kort forklart går metoden ut på å benyttet en spektrumsanalysator koblet til en mottakerantenne for å måle utstrålt effekt og gjøre tilpasning av antennen deretter.

Denne oppgaven beskriver hvilke algoritmer og metoder som kan benyttes til å utføre regneoperasjonen multiplikativ divisjon i maskinvare. Videre beskrives arkitekturen til de mest egnete metodene for å beregne divisorens resiprokal. Dette resiprokalet multipliseres så med dividenden for å produsere en kvotient. Av de grunnleggende aritmetiske operasjonene addisjon, subtraksjon og multiplikasjon, er divisjon den som er mest krevende å utføre. Kongsberg Defence & Aerospace har gidd denne oppgaven med å undersøke mulighetene for å realisere en divisjonsmodul på en FPGA. Divisjonsmodulen skal være pipelinet, operere med 16 og 32 bits operander og basert på algoritmer for multiplikativ divisjon. Det ble valgt å benytte Newton-Raphson-algoritmen for å iterere over en approksimert verdi av divisorens resiprokal. Denne approksimasjonsverdien hentes fra en bipartit oppslagstabell som adresseres med divisoren. Resiprokalene som er lagret i oppslagstabellen har en nøyaktighet på 1 ULP og Newton-Raphson-algoritmen dobler antall riktige bit for hver iterasjon. Dermed er det kun nødvendig med en iterasjon for å beregne en korrekt verdi av resiprokalet. Selve den iterative regneoperasjonen består av to sekvensielle multiplikasjoner og en subtraksjon. Arkitekturmessig er arbeidet med divisjonsprosessen fordelt på ulike hovedblokker som er sekvensielt sammenkoblet og som hver utfører sin del av prosessen. For hver blokk i de spesifiserte løsningene i denne rapporten, kommer divisjonsoperasjonen et steg nærmere en kvotient og en rest. Det ble ikke tid til å implementere de spesifiserte løsningene i VHDL så det er ikke utarbeidet noen synteserapport for løsningene. Det burde imidlertid være relativt ukomplisert å utføre implementeringen basert på arkitekturene som er spesifisert i denne rapporten. Ut i fra teoristudiet med egnete algoritmer og metoder, ble de metodene som virket best med tanke på ytelse benyttet til å spesifisere løsninger for 16 og 32 bits operander. Løsningene er like med unntak av den bipartite oppslagstabellen som får plass i RAM på FPGA for 16 bits operander, men blir så stor at den må legges i ekstern RAM for 32 bits operander. Ytelsesmessig er det ingen forskjeller på disse to løsningene, men realiseringen av løsningen for 32 bits operander er litt mer komplekst.

De siste årene har det dukket opp stadig nye produkter som inkluderer trådløs bruk. Det er alt fra mobiltelefoner, trådløse hjemmenettverk, pulsmålere og sensorer. For at disse systemene skal bli benyttet er det viktig at den trådløse kommunikasjonen fungerer på en tillitsfull måte. Med så mange nye trådløse produkter som, ofte benytter seg av det samme frekvensområdet, kan det oppstå interferens mellom forskjellige apparater. Da er en måte å løse problemet på å benytte seg av diversitetsteknikker. Denne oppgaven tar utgangspunkt i to spesifikke bruksområder for antennediversitet. En fjernkontroll og et trådløst tastatur som skal benytte seg av to antenner for å potensielt forbedre rekkevidden uten at det går ut over batterilevetid og økonomiske hensyn. Kapittel 2 i denne oppgaven tar for seg teorien rundt antenner og diversitetsløsninger og kapittel 3 tar for seg hvordan simuleringene og målingen er gjennomført. I kapittelene 4 og 5 tar oppgaven for seg resultatene fra simuleringene og målingene som har blitt gjort. Det er også diskutert hva som er årsaken til de resultatene målingene viser. Blant annet hvordan for liten avstand mellom to antenner i en romlig antennediversitet sørger for å forverre egenskapene til applikasjonen. Oppgaven har medført variert arbeid. Det er alt fra simuleringer, fremstilling av antenner, oppkopling i målesituasjoner og behandling av instrumenter og måledata. Det er brukt bilder for å illustrere måleoppsettene.

Normalt går man ut fra at lydhastigheten i havet ikke er avhengig av avstand. Det er vanlig å anta en lydhastighetsprofil som kun avhenger av dybden og la den være gyldig i et større område slik at dette blir grunnlag for eventuelle beregninger. Dette er selvfølgelig en forenkling. I noen tilfeller kan sågar lydhastigheten varierere granske kraftig som funksjon av avstand. En litteraturstudie er gjort som underbygger dette faktum. Studien har tatt for seg noen av de typer avstandsavhegige fenomener som er observert og hvordan disse kan påvirke lydutbredelsen. Ikke sjelden er påvirkningen vist å være ganske kraftig. Den raske strålegangsmodellen Lybin som er utviklet og brukes av forsvaret, er tidligere testet opp mot en annen strålegangsmodell, Ray5, for å se hvordan hvordan den klarer seg for strålegangsberegninger i et havområde med avstandsavhengig oseanografi. Sammenligningen den gangen viste at ytterligere undersøkelser var nødvendige. En del tiltak ble gjort for å forsøke å få sammenlignbare resultater fra de to modellene. Ett tiltak skilte seg ut og førte til at man fikk god sammenheng mellom resultatene fra modellene. Dette var en glattemetode som ble brukt på de avstandsavhengige lyddataene beregningene ble gjort på grunnlag av.