Effektforsterkere er viktige komponenter i dagens telekommunikasjonsutstyr. I de fleste trådløse kommunikasjonssystemer står effektforsterkeren for en stor andel av det totale effektforbruket. Derfor er virkningsgraden, eller effektiviteten, til denne av stor betydning. Ved å redusere overlapp mellom strøm og spenning i transistor er det mulig å bedre effektiviteten til effektforsterkere betydelig. Dette er mulig ved å reflektere harmoniske frekvenser tilbake til transistoren med riktig fase. Dette gjøres i klasse F effektforsterkere, og gir vesentlig bedre effektivitet enn tilsvarende klasse AB og B effektforsterkere. Ved design av en klasse F effektforsterker ble det sett på hvilke egenskaper denne har i forhold til en tilsvarende klasse AB design. Begge effektforsterkerne ble designet for bruk i et Inmarsat-bånd ved 1,64GHz. Det ble benyttet en GaAs MESFET-effekttransistor, beregnet for bruk i L-bånd, i design og konstruksjon av begge effektforsterkerne. I designen av klasse F effektforsterkeren var det hensiktsmessig å bruke parasittiske effekter i transistoren som en del av designen, for å oppnå ønsket refleksjon av andre- og tredjeharmonisk. Det ble benyttet diskrete passive komponenter, med små tap og gode modeller, til design og konstruksjon. ADS-simuleringer viser at det er mulig å oppnå en effektivitetsgevinst på 10 prosentpoeng ved riktig refleksjon av andre- og tredjeharmonisk. Ved hjelp av simuleringer i ADS er den harmonisk tunede klasse F designen sammenlignet med en tilsvarende klasse AB effektforsterkerdesign. Her ser en at bedret effektivitet går på bekostning av båndbredde. Effektiviteten faller også raskere med økende avstand fra senterfrekvensen, enn hva som er tilfellet for klasse AB designen. Til tross for dette har klasse F designen tilsvarende lineære egenskaper som klasse AB designen. Etter hvert som størrelsen til de harmoniske vokser vil de bidra til en gradvis økning av effektiviteten, inntil klasse F kriteriet inntreffer når transistoren drives nær metning. Begge designene gir rundt 14dB forsterkning og leverer effekter i overkant av 1W. Simulert PAE er 55,1% for klasse F effektforsterkerdesignen, og 45,1% for tilsvarende klasse AB design. Begge designene ble konstruert, og målte resultater ble sammenlignet med de simulerte. Dette viser at transistormodellen, som ble brukt ved simulering i ADS, gir et veldig konservativt estimat av forsterkning og effektivitet. Ved reduksjon av forsterkning var det mulig å oppnå tilstrekkelig stabilitet for klasse AB effektforsterkeren, der PAE ble målt til 55,3%. Det viser seg også at det er forskjeller mellom simulerte og virkelige S-parametere til transistoren. Ved konstruksjon av klasse F effektforsterkeren er det essensielt andre og tredjeharmonisk ser riktig impedans fra transistorens strømkilde for å få riktig refleksjon. I tillegg må tilpasningsnettverket gi grunnharmonisk riktig impedans for høyest effektivitet. Uten god modell for transistor, og begrensede muligheter til å måle refleksjon av harmoniske, ble det med tilgjengelig tid ikke mulig å realisere den designede klasse F effektforsterkeren. I forbindelse med skriving av en artikkel, som vil bli forsøkt publisert ved ”Radio Wireless Week 2007” i Long Beach, ble det gjennomført utfyllende målinger på en klasse AB og en klasse F effektforsterker som ble konstruert i fordypningsprosjektet. Her ble det hovedsaklig sett på tredjeordens intermodulasjonsdistorsjon. Disse målingene styrker tidligere indikasjoner som tilsier at den konstruerte klasse F effektforsterkeren gir mer lineær forsterkning enn tilsvarende klasse AB effektforsterker.

En klasse E forsterker er en høyeffektiv svitsjeforsterker. Teoretisk effektivitet for en klase E forsterker er 100%, men dette er ikke mulig å oppnå i praksis siden alle fysiske elementer inneholder tap. Ved å kontrollere svitsjingen riktig, reduseres overlappet mellom strøm og spenning over svitsjeelementet og effektiviteten øker. Forsterkeren er designet rundt en Gallium Arsenid (GaAs) MESFET fra Eudyna som også er brukt i klasse AB og klasse F sammenligningskretser konstruert ved NTNU. Transistoren er designet for L bånd og det er designet to forsterkere, en ved 10MHz og en ved 1.6GHz. Som vi skal se, stemmer transistormodellen bra ved 1.6GHz, men dårlig ved 10MHz. På grunn av dette var det ikke mulig å finne noe brukbart tilpasningsnettverk ved 10MHz. Ved å designe, simulere og måle er det i denne oppgaven oppnådd 67% effektivitet ved 1.6GHz, som er bedre enn tilsvarende klasse AB sammenligningskrets og også bedre enn typiske verdier for klasse E forsterkere. I tillegg til måling av effektivitet og båndbredde er inngangseffekt variert for å se på inngang/utgangskarakteristikk, selv om dette i utgangspunktet er mer interessant for en lineær forsterker. På bakgrunn av disse målingene er det mulig å se at forsterkeren oppfører seg som en tradisjonell klasse E forsterker ved 10MHz, mens ved 1.6GHz oppfører den seg som en lineær forsterker før den begynner å svitsje. Båndbredden ved 10MHz ble målt til cirka 2.25MHz, mens det var stor båndbredde rundt 1.6GHz. Båndbredden ble målt opp til 1.9GHz og under 800MHz som var laveste målte verdi.

I denne oppgaven skal det lages det en energihøster som skal kunne høste energi fra en luftstrømning. Det skal benyttes piezoelektrisk PVDF-film for å høste energi fra strømningen. Innledningsvis studeres tidligere arbeid innen piezoelektrisk energihøsting, ettersom flere av detaljene og designparametrene i disse arbeidene er relevante i forbindelse med utviklingen av en energihøster. Muligheten for å danne en kontrollert virveldannelse i et rør undersøkes. Eksempelvis studeres muligheten for å fremprovosere resonanser i røret som kan være egnet til å eksitere energihøsteren. Forsøkene gir dessverre ikke positivt resultat med tanke på å drive energihøsteren. Energihøsteren som lages består av et stykke innspent film som jobber mot en lukket kavitet. Filmen hviler mot en krum ramme som vender innover i kaviteten. Det lages en forenklet modell av følsomheten til energihøster som funksjon av frekvens. Denne blir forsøkt verifisert ved hjelp av målinger på energihøsteren. Det er imidlertid store forskjeller mellom den modellerte og den målte følsomheten. Til slutt prøves energihøsteren ut i røret og det viser seg at spenningen som genereres er svært lav, omkring 60 μV. Dette er altfor lavt til at energihøsteren kan benyttes i energihøstingssammenheng. En mulig årsak til at energihøsteren genererer såpass lave spenninger er at det under fremstillingen av energihøsteren oppstår problemer med innspenningen av filmmaterialet. Filmmaterialet følger ikke krumningen på rammen på en tilfredsstillende måte og dette er en medvirkende årsak til lav mottakerfølsomhet. Dette kan også være en del av forklaringen på det store avviket mellom den modellerte følsomheten og den målte. Et siste moment som også kan forklare den lave spenningen fra energihøsteren er at strømningen i røret viser seg å være turbulent. Dette gir naturlig nok høy entropi i strømningen. Når luftmolekylene er ute av takt vil netto kraft mot PVDF-membranet være liten.

Rapporten er skrevet fordi AHEAD prosjektet ser behovet for et ADL til automatisk plassering av HW moduler og SW moduler innad på en FPGA. AHEAD er en videretuvikling av Amibesense, men inneholder ingen generell prosessor, men kun en FPGA i sin basestasjon. AADL skal i stor grad ha den samme funksjonalitet i AHEAD som et ADL har for SW. Dette vil si at AADL skal beskrive en arkitektur av HW moduler og SW program sammen, heretter kalt system. Et problem med dette er at det ikke finnes noen ADL’er for HW og dette må derfor utvikles. ADL-språkene har et innebygd problem; En spesifikasjon kan aldri bli bedre enn den tid og kostnad som er lagt ned i spesifikajsonen. Rapide er det språket som i dag eksistere som er nærmest den funksjonalitet som er ønsket i AADL. Rapide er ikke et rent ADL, men kan også brukes til simulering og verifisering på oppførselsnivå. Kompilatoren til AADL trenger ikke å ha fri grammatikk og semantikk. Nøkkelord og topp-ned kompilasjon er derfor å foretrekke. FPGA-verktøyene som eksisterer i dag støtter dynamisk rekonfigurering. Men de setter krav til klokke, benytter buss makroer og at man bruker det verktøy som Xilinx har utviklet. AADL setter krav til AHEAD-arkitekturen, designeren og modulene som skal benyttes. Kravene AADL setter er en samling av HW og SW sine funksjonelle krav til AHEAD. Alle filer som blir brukt i AHEAD må være eksekverbare uten behov for mer behandling. Grensesnittet AADL legger opp til er ICA, som krever at modulene tilegenet AHEAD er designet for dette grensesnittet. Kommunikasjonsprotokollene til AHEAD må være ferdig definert til bruk i AADL da det valgte abstraksjonsnivået krever dette. Definisjonen av en kommunikasjonsprotokoll må skje utenfor AADL. Antall grensesnitt og kommunikasjonsprotokoller en modul har vil ikke ha noen innvirkning for hvordan AHEAD tolker AADL koden. Målet er at AADL koden holdes enkel med få innebygde funksjoner og med et topp-ned komiplator for øyet.

Norges første pulset laser deponerings (PLD) lab ble påbegynt høsten 2005 av NTNU i samarbeid med Sintef og ble ferdigstilt våren 2006. Pulset laser deponering brukes til deponering av komplekse oksider som SrRuO3(SRO) og BaTiO3(BTO), deponeringsmetoden til PLD er en fysikalsk fordampnings deponering. Metoden fungerer ved at pulset laserstråle slår løs targetmateriale som deponeres som en tynnfilm på et nærliggende substrat. PLD laben består av en laser, to deponeringskammere, Sintef og NTNU kontrollerer hvert sitt, optikk for styring av laserstrålen og måleutstyr som strålingstermometer og wattmeter. For å kontrollere PLD parametrene som brukes under deponering brukes det et PC program. All kommunikasjon mellom PC og kammer gjøres gjennom en hylle på RS484 protokollen. Programvare, hylle og kammer er levert av Twente Solid State Technology (TSST). Bestemmelse av vekstparameter for tynnfilmer av henholdsvis SRO og BTO ble gjennomført i begge kammerene. Karakterisering ble gjennomført på alle tynnfilmene ved hjelp av røntgendiffraksjon (XRD) og atomærkraft mikroskopi (AFM). Antall atomlag(N), avstanden mellom atomlagene(c) og full bredde halv maksimum (FWHM) verdien ble funnet ved hjelp av XRD. Ved hjelp av AFM ble kvaliteten til overflaten observert og stegstørrelsen ble bestemt. Ideell veksttemperatur i Sintef kammeret ble funnet ved at SRO tynnfilmer ble grodd ved 5 forskjellige temperaturer 600, 650, 700, 750 og 800 °C. Ut fra resultatene til denne serien ble det bestemt at tynnfilmen grodd ved en temperatur på 700 °C ga best kvalitet. Ved denne temperaturen ble en jevn terrassestruktur observert med en steghøyde på 0,356 nm. Resistansen ble målt til 76 Ω over 2 mm av tynnfilmen, resistans målningene ble foretatt ved hjelp av et multimeter. Vekstparametrene til BTO ble bestemt i NTNU kammeret. Temperaturen ble satt til 700 °C mens laserenergien og oksygentrykket ble forandret. Laserenergien måtte bli redusert med 2 halvbølgeledere for å få effekten lav slik at tynnfilmene ikke ble for tykke, laserenergien ble redusert til 0,18 W. Filmer grodd ved en laserenergi på 0,18 W og trykk på 5∙E-3 mbar produserte tynnfilmer med en jevn overflate. FWHM av BTO filmene varierte mellom 0,02° og 0,03°, som indikerte tynnfilmer av god krystallinks orden.

RFID har vært i bruk i over 20 år og er dermed ingen ny teknologi. Likevel har nye produksjonsmetoder og økt utbredelse først i det siste ført til at kostnadene har sunket til et nivå som gjør teknologien konkurransedyktig med den utbredte bruken av strekkoder. RFID-system består alltid av en transponder, som er festet til objektet som skal identifiseres, og en leser, som kommuniserer med og videreformidler informasjon fra, transponderen. De to største fordelene med RFID er at den kan inneholde mer informasjon og at det ikke er behov for en klar synslinje til objektet. I situasjoner hvor flere objekter skal identifiseres eller spores, brukes én transponder per objekt. Oslo Lufthavn Gardermoen håndterer daglig over 15 000 kolli, og for identifisering og sporing av disse, bruker de et strekkodesystem med en gjennomsnittlig leserate på mellom ca 92 til 94 %. Til tross for at raten er relativt høy i forhold til andre bagasjehåndteringssystem, gir dette store merkostnader, da ca 1200 kolli daglig må leses på nytt, og derfor ønsket de å se hvorvidt RFID kan gi høyre leserate enn nåværende på Gardermoen. Med basis i prosjektoppgaven, utført som et forarbeid til masteroppgaven, ble det valgt å gjøre forsøk med en UHF-løsning med passive Gen2-transpondere innlagt i bagasjelapper. Dette fordi de er prisgunstige, har høy datarate og mulighet for global kompatibilitet, og blant leverandørene med erfaring innen identifikasjons- og luftfartsindustrien, ble Accu-Sort, Deister Electronic og Maxeta valgt. De konstruerte en RFID-lesestasjon, og ved testing ble transpondertypen UPM Rafsec Sales Code 3000705 funnet til å være best egnet for RFID-systemet på Gardermoen. Systemet ble installert på flyplassen i juli 2006, og ved testing, med 384 innsjekket kolli, ble det oppnådd en leserate på 96,61 %, som er mellom 2,6 til 4.6 % bedre enn hva som var målet med oppgaven. Det har vært ønskelig å utføre flere tester for å prøve å forbedre systemets prestasjoner ytterlig, men på grunn av tidsnød var dette ikke mulig. En internasjonal flybagasje¬håndterings¬test med RFID ga leserater, fra 99.2 til 100 %, som er bedre enn hva noen andre tidligere har oppnådd med andre sporingsmetoder. Dette viser at teknologien har et svært godt potensial, og luftfartsindustriens standardiseringsorgan International Air Transport Association (IATA) anslår at industrien årlig kan spare 760 millioner amerikanske dollar (USD) ved å ta i bruk RFID. Et organisasjonskart og fremdriftsplan ble laget for å gi prosjektet en oversiktlig struktur. I tillegg ble hvert møte dokumentert i form av et møtereferat og månedlige statusrapporter og andre rapporter ble skrevet for å oppsummere og dokumentere progresjonen i prosjektet. For å bedre forutsetningene for arbeidet med prosjektet, finansierte AI en reise til den årlige Passenger Terminal Expo 2006-messen i Paris. Messen besto av utstillinger og konferanser, og ga en bredere forståelse av flere aspekter innen luftfarts¬industrien, i tillegg til kunnskap om hvordan RFID best mulig vil kunne brukes til å spore flybagasje.

Tradisjonelt oppleves kollektivtjenester som et dårligere alternativ til å kjøre egen bil. Miljøargumenter hjelper heller ikke spesielt med å få folk til å kjøre mer kollektivt. For å få folk til å sette igjen bilen hjemme må kollektivtransport være like enkelt å bruke som egen bil, helst enklere. Det finnes en rekke tiltak for å oppnå dette, noen av disse er å redusere pris, øke antall ruter, øke antall avganger, redusere forsinkelser ved hjelp av lyskryssprioritering eller dedikerte kollektivspor og lignende. En annen strategi for å gjøre tjenester mer kundevennlige er å øke kvaliteten på de tjenester som allerede leveres. Den antatt mest virkningsfulle modellen er å redusere virkningen av ruteforsinkelser. Dette kan gjøres ved å gi bedre informasjon til kollektivkunder om slike forhold slik at kunde slipper å vente i spenning på om bussen kommer snart. Med slik informasjon kan en eventuell forsinkelse utnyttes til noe positivt i stedet, som å kjøpe den avisen du vil ha men som du er usikker på om du rekker å kjøpe. I dette prosjektet har vi evaluert forskjellig løsninger for å bedre informasjonskvalitet til kollektivkunder. Vi har sett på forskjellige måter å spore kollektivvogner ved hjelp av sanntid og nær sanntids systemer slik at forsinkelse kan beregnes. Dette inkluderer både teknologier for å posisjonere vogner samt kommunisere slik informasjon til sentral Vi er også godt i gang med utvikling et prototypsystem for beregning av ruteforsinkelser samt for presentasjon av slik informasjon til sluttbruker. Systemet tar unøyaktig posisjonsdata fra vogner hvis tilgjengelig, filtrerer dette og estimerer etter beste evne reell posisjon. Deretter benyttes forskjellige løsninger, bl.a. metoder basert historisk data, for å beregne framtidig forløp slik at sluttbruker kan få et godt estimat for ankomsttid for sin holdeplass. Som et ledd i å evaluere og teste teknologier og system er det brukt mye tid på å utvikle en simulator, med tilhørende modeller, for å simulere typisk kollektivtrafikk. Simulatoren kan simulere både kontinuerlige og diskrete problemer og er utviklet spesielt for å takle problemer som krever mange ”tilpassninger” i form av utstrakt bruk av programkode i modellbeskrivelse som mange andre ferdige løsninger mangler. I dette prosjektarbeidet har GSM posisjonering markert seg som en veldig aktuell teknologi for bruk i forsinkelsessystem. Teknologien er rimelig og foreløpige resultater fra simulering viser at tekologi har tilstrekkelig nøyaktighet til å gi gode ankomstsestimater. Manuell posisjonering vha. WAP og GPRS er også en veldig spennende løsning. Her posisjonerer bussjåfør selv bussen vha en mobiltelefon når estimert posisjon fra forsinkelsessystem avviker men en viss margin fra virkelig posisjon.

Arbeidet med oppgaven gikk ut på å studere ulike kalibreringsmetoder for nettverksanalysator, utarbeidelse av testkort med kalibreringskomponenter. Målinger av DC- og AC-oppførselen til transistoren, for så å benytte programmet Agilent ADS og TOM-modellen til å lage en datamodell for denne transistoren. Det ble også utarbeidet en metode for hvordan man kan gå frem for å utarbeide en datamodell for en transistor. Arbeidet resulterte i en transistormodell som viste tilsynelatende gode egenskaper, og en metode for utarbeidelse av transistormodeller som fungerte godt for den utvalgte transistoren i denne oppgaven.

I denne masteroppgaven er det blitt designet en RSA-modul for forskningsprosjektet AHEAD. Dette er en modul som gjennomfører en kryptografialgoritme. RSA-modulen omformer klartekst til chiffertekst, (kryptering), og tilbake igjen til klartekst (dekryptering). Dette gjøres ved å lage en krets som utfører modulær eksponering. Kretsrealiseringen av RSA-algoritmen er gjort ved å benytte venstre til høyre binær metoden og Blakleys algoritme. Simulering med 128 bitskryptering gir korrekt oppførsel. Det er blitt testet med to meldinger som er blitt kryptert og dekryptert igjen. Syntese med 128 bitskryptering bruker 13% av slicene på Spartan 3 FPGA'en med en frekvens på 59Mhz. Ved syntese med 256 og 512 bitskryptering øker antall slicer lineært, mens frekvensen synker. Det prøvd er å tilpasse krypteringsmodulen til utviklingskortet som benyttes innen AHEAD. Arbeidet med utviklingsverktøyene har vært tidkrevende, spesielt har det vært problemer med å laste ned ny bit-fil på kortet. Det har derfor ikke blitt tid til å ferdigstille dette arbeidet. I slutten av denne rapporten er det skissert hvordan dette kan løses, med registertilkoblinger og beskrivelse av programvarens oppgaver på utviklingskortet.

En studie av ulike retention latch kretstopologier er foretatt og egenskaper til både statiske og dynamiske løsninger er vurdert. Retention egenskapen til en latch beskriver dens mulighet for å settes i et søvnmodus samtidig som latchens lagrede verdi beholdes og gjenopprettes idet søvnmodus avsluttes. Målsetningen for design av en retention latch er å oppnå en søvnmodus som er mest mulig energi effektiv. Det best egna for oppgavens mål med å levere god ytelse for 50ms- 2s søvn perioder ble å bruke en form for statisk retention latch. Dette skyldes at dynamiske retention latch kretser vil ha en maksimal retention tid avhengig av lekkasjestrøm og lagrings kapasitansen til kretsen. For å oppnå 2s maksimal retention tid kreves upraktisk store kapasitans verdier til lagringsnoden eller eventuelt må et oppfriskning system implementeres. Tre ulike løsninger basert på statisk retention er designet, simulert og implementert som 90nm standardceller. Disse er Balloon basert på klassisk balloon retention latch. Tykk gate løsning med tykk gate transistorer i retention del av latchen. Til sist krysskobla inverter som baserer seg på at søvntransistor har stor nok lekkasjestrøm til at de krysskobla inverterne i latchen beholder sin verdi. Totalt sett oppnår krysskobla inverter kretsen de beste resultatene både med tanke på lekkasjestrøm i aktiv modus, areal og det at den ikke behøver ekstra kontrollsignaler for å styre inngang og utgang av søvnmodus. Det som allikevel kan tale mot å bruke krysskobla inverter krets er at med global søvntransistor kan det by på problemer å sørge for at hver enkelt celle har stor nok lekkasjestrøm til å fungere normalt. Dersom dette viser seg å være et stort problem til et bestemt bruk av kretsen vil tykk gate latchen være det nest beste alternativet. Tykk gate er ikke avhengig av en bestemt lekkasjestrøm, men den må ha to kontrollsignaler for å styre inngang og utgang fra søvnmodus. Muligheter for optimalisering av kretsenes areal og lekkasjestrømmer gjenstår, og metoder for å gjøre dette er foreslått.