Binnenoorgebaseerd IC scant RF-spectrum zeer efficiënt

16 juni 2009

Onderzoekers van het MIT hebben de ontwerpprincipes van het binnenoor gebruikt om een efficiënte RF-spectrumscanner te maken. Analysetijd en stroom- en hardwaregebruik schalen lineair met het aantal punten (N). Voor de Fast Fourier-transformatie is dat N log(N).

In het binnenoor zit het slakkenhuis, een met vloeistof gevuld orgaan dat geluidsgolven omzet in elektrische pulsen voor de hersenen. De taps toelopende structuur is zodanig dat elke trillingsfrequentie een ander deel van het membraan erin doet resoneren. Trilhaartjes op dit membraan raken hierdoor in beroering en wekken elektrische pulsen op. De zenuwen uit dat gedeelte zijn dus representatief voor die specifieke frequentie.

Een spectrumvoeler gebaseerd op de principes van het binnenoor kan met relatief weinig energie en rekenkracht de samenstelling van het RF-spectrum in beeld brengen.

In IEEE Journal of Solid State Circuits beschrijven Soumyajit Mandal en zijn collega’s twee on-chip RF-spectrumscanners gebaseerd op dit principe. Ze gebruiken exponentieel taps toelopende transmissielijnen of filtertrappen om het slakkenhuis na te bootsen. Spoelen representeren de vloeistofmassa, condensatoren de stijfheid van het membraan en transistoren de trilhaartjes. Het geheel is geïmplementeerd in 0,13-micrometer-CMos en meet drie bij anderhalve millimeter. De scanners hebben een dynamische range van 70 dB met vijftig outputkanalen en kunnen het spectrum van 600 MHz tot 8 GHz meten. Daarbij verbruiken ze 300 mW.

Pieter Edelman

Terug naar overzicht