При проектировании NB-IoT-системы (Narrow Band Internet of Things) основными задачами являются определение граничных параметров узлов системы, а также проверка ее работоспособности в различных условиях. Средства автоматического проектирования позволяют достичь достоверных результатов еще на этапе моделирования, что способствует ускорению разработки и внедрению новых технологий микроэлектронной отрасли, в том числе и индустриального Интернета вещей. В работе представлены аспекты проектирования NB-IoT-системы. Проведены аналитические расчеты приемного тракта с помощью отладочной системы в контексте распространения радиоволн в закрытом пространстве в соответствии со спецификациями стандарта 5G 3GPP. На основе результатов аналитических расчетов по распространению сигнала в замкнутом пространстве для прототипа абонентского устройства сформулированы общие требования к разработке активного узла малошумящего усилителя приемного тракта NB-IoT-приемопередатчика. Исходя из требований и проектных норм 180-нм КМОП технологического процесса, разработан прототип малошумящего усилителя для работы в составе NB-IoT приемо-передающего устройства абонентского терминала. Прототип малошумящего усилителя разработан в трехкаскадном исполнении и имеет коэффициент шума 1,7 дБ в частотном диапазоне n7 при коэффициенте усиления 25 дБ. Цифровые КМОП-библиотеки адаптированы для унификации и снижения стоимости процесса разработки аналоговых узлов приемо-передающего тракта, в данном случае малошумящего усилителя.
Евгений Юрьевич Котляров
АО «Научно-исследовательский институт молекулярной электроники»; Национальный исследовательский университет «МИЭТ»
1. Красников Г. Я., Горнев Е. С., Матюшкин И. В. Общая теория технологии и мик-роэлектроника. Ч. 1: Уровни описания технологии // Электронная техника. Сер. 3. Микро-электроника. 2017. № 1 (165). С. 51–69.
2. Boyes H., Hallaq B., Cunningham J., Watson T. The industrial internet of things (IIoT): An analysis framework // Computers in Industry. 2018. Vol. 101. P. 1–12. https://doi.org/10.1016/j.compind.2018.04.015
3. Нуйкин А. В., Кравцов А. С., Мытник К. Я. Перспективы развития универсальной защищенной программно-аппаратной платформы со сверхнизким потреблением для уст-ройств Интернета вещей // Наноиндустрия. 2019. № S (89). С. 328–329. https://doi.org/10.22184/NanoRus.2019.12.89.328.329
4. Study on channel model for frequencies from 0.5 to 100 GHz (release 16): 3GPP TR 38.901 // 3rd Generation Partnership Project Portal [Электронный ресурс]. URL: https://portal.3gpp.org/desktopmodules/Specifications/SpecificationDetails.aspx?specificationId=3173 (дата обращения: 09.09.2022).
5. NR; Base Station (BS) radio transmission and reception (release 17): 3GPP TS 38.104 // 3rd Generation Partnership Project Portal [Электронный ресурс]. URL: https://portal.3gpp.org/desktopmodules/Specifications/SpecificationDetails.aspx?specificationId=3202 (дата обращения: 09.09.2022).
6. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Base Station (BS) radio trans-mission and reception (release 17): 3GPP TS 36.104 // 3rd Generation Partnership Project Portal [Электронный ресурс]. URL: https://portal.3gpp.org/desktopmodules/Specifications/SpecificationDetails.aspx?specificationId=2412 (дата обращения: 09.09.2022).
7. Об использовании полос радиочастот радиоэлектронными средствами стандарта LTE и последующих его модификаций в режиме NB-IoT: решение ГКРЧ от 28 декабря 2017 г. № 17-44-06 // Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации [Электронный ресурс]. URL: https://digital.gov.ru/uploaded/files/protokol-17-44.pdf (дата обращения: 09.09.2022).
8. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); User Equipment (UE) conform-ance specification; Radio transmission and reception. Part 1: Conformance testing (release 17): 3GPP TS 36.521-1 // 3rd Generation Partnership Project Portal [Электронный ресурс]. URL: https://portal.3gpp.org/desktopmodules/Specifications/SpecificationDetails.aspx?specificationId=2469 (дата обращения: 09.09.2022).
9. Аспекты проектирования приемопередающего устройства «Интернета вещей» / В. Ю. Михайлов, Е. Ю. Котляров, И. А. Зубов и др. // Электронная техника. Сер. 3. Микроэлектроника. 2020. № 4 (180). С. 43–57.
10. Красников Г. Я. Физико-технологические принципы и методы обеспечения каче-ства КМОП БИС массового производства: дис. … д-ра техн. наук. М., 1996. 273 с.
11. Валеев А. С., Красников Г. Я. Технология изготовления внутрикристальных и межкристальных межсоединений современных СБИС (обзор, концепция развития) // Микроэлектроника. 2015. Т. 44. № 3. С. 180–201. https://doi.org/10.7868/S0544126915030084
12. CMOS inductor design features for LTE devices / E. Yu. Kotlyarov, V. Yu. Mikhailov, I. A. Zubov et al. // Computing, Telecommunications and Control. 2021. Vol. 14. No 1. P. 22–32. https://doi.org/10.18721/JCSTCS.14102