Prijsuitreiking de heer A. van Bezooijen

Considerans, uitgesproken door ing. F.M. Boekhorst,
op de NERG bijeenkomst te Eindhoven op 13 april 2011

Mijnheer de voorzitter, dames en heren,

In zijn vergadering van 28 januari 2011 heeft het bestuur van de Stichting Wetenschappelijk Radiofonds Veder besloten de Veder-prijs 2010 toe te kennen aan dr.ing. André van Bezooijen, "voor zijn realisatie van integreerbare robuuste zendereindtrappen voor mobiele telefoons, door adaptieve antenneimpedantieaanpassing en vermogensregeling".

Na zijn HBO-opleiding trad André van Bezooijen in 1984 in dienst bij Philips Research, waar hij in de groep 'Radio and Data Communication Systems' met name heeft gewerkt aan continue-tijdfilters en analoog-digitaalconversie. In 1993 maakte hij de overstap naar Philips Semiconductors, waar hij aan verschillende onderdelen voor pagers heeft gewerkt. Vanaf 1998 was hij projectleider in de business line RF. In die tijd werkte hij aan de eindversterker-modules die hun weg hebben gevonden in mobiele telefoons, voor GSM/edge en CDMA/AMPS. Hij werkte hier met verschillende technologieen, waaronder GaAs heterogene bipolaire transistoren, en low temperature co-fired ceramic PCB boards.

In 2003 maakte hij de volgende stap in zijn carriere en ging bij het Innovation Centre RF van Philips Semiconductors werken aan nieuwe concepten voor vermogensversterkers, met name aan modules voor adaptieve antenneimpedantieaanpassing, waaronder modules gebaseerd op RF-MEMS, zeer kleine elektromechanische componenten. Tevens werkte hij aan adaptieve vermogensregelingen om geintegreerde silicium eindversterkers te beveiligen tegen te hoge spanningen, stromen en temperatuur. BiCMOS was daar de belangrijke technologie. Dit werk sloot heel goed aan bij het onderzoek aan 'smart frontends' in de groep Mixed-signal Microelectronics van professor van Roermund, aan de TU/e en het was dus al gauw duidelijk voor beide partijen dat hier een zeer vruchtbare samenwerking kon worden opgezet. Dit was het begin van een nauwe samenwerking met Reza Mahmoudi uit de onderzoeksgroep van Van Roermund.

Door de verzelfstandiging van de semiconductortak van Philips, kwam André in 2007 te werken voor NXP en veranderde zijn aandachtsgebied naar base stations, de grondstations bij mobiele telefonie. In 2008 ging een groep ontwikkelaars, waaronder André, over naar Epcos, een bedrijf dat zich toelegt op het ontwikkelen van nieuwe en innovatieve producten en functies voor de mobiele telefonie. André kwam daarmee terug op zijn gebied van adaptieve antenneimpedantieaanpassingen en vermogensregelingen, het gebied waarop hij nog steeds met de TU Eindhoven samenwerkte.

Deze samenwerking heeft in april 2010 geleid tot het proefschrift 'Adaptive RF front-ends, providing resilience to changing environments'. Die veranderende omgevingsfactoren zijn allereerst de voorspelbare variaties: gewenst uitgangsvermogen, zendfrequentie en type modulatie; en het zijn de onvoorspelbare variaties in bijvoorbeeld de antenneimpedantie als gevolg van 'proximity effects' (antenne dicht bij lichaam), vormfactor van de telefoon waarin de module verwerkt wordt, de antennebandbreedte, maar ook voedingsspanningsvariaties en temperatuursvariaties (als gevolg van buitentemperatuur, maar ook van vermogensdissipatie in de telefoon).

Al die variaties kunnen leiden tot problemen. Variaties in antenneimpedantie leiden tot reflecties, efficiency-verlies en mogelijk kapot gaan van de eindtrap door te hoge spanningen. Ook door voedingsspannings- en temperatuursvariaties worden de eigenschappen van de eindversterker significant verslechterd, hetgeen zelfs tot defect raken van het IC kan leiden.

Een conventionele manier van ontwerpen is het overdimensioneren van de eindtrap, zodat die in ieder geval niet kapot gaat en ook nog aan de minimale eisen zal blijven voldoen. Het zal duidelijk zijn dat dit ten koste gaat van zaken als efficiency (dus het vermogensverbruik), oppervlakte en kosten.

De eindversterkermodules waaraan André van Bezooijen heeft gewerkt en die hij in zijn proefschrift heeft beschreven doen dit adaptief: ze meten de kritische parameters en regelen het systeem zo bij dat de eindversterker weer in zijn optimale toestand is ingesteld. Overdimensionering is dan niet meer nodig en hoge kwaliteit, robuustheid en efficiency zijn op deze manier verkregen.

Typerend voor het werk van André van Bezooijen is dat hij wetenschappelijk werk prachtig heeft gecombineerd met praktisch resultaatgericht ontwerpen. Hij heeft in kaart gebracht welke variabelen op de chip in aanmerking komen voor detectie en welke voor correctie, en daar op grond van fundamentele en praktische aspecten een keuze uit gemaakt. Impedantiebijregeling en vermogensregeling zijn daarna verder uitgewerkt.

Bijregelen van impedantieniveaus als gevolg van veranderende antenneomgevingen (zoals de nabijheid van hand, hoofd, of tafel) is gecompliceerd, gezien de grote regelbereiken en de daarmee gepaard gaande niet-lineaire impedantietransformaties, die op hun beurt serieuze regelproblemen opleveren door niet-orthogonale regeleigenschappen alsmede het ontstaan van meer 'oplossingen'. Verder kunnen die variaties snel optreden. In plaats van, zoals gebruikelijk, de complexiteit van het probleem geheel bij het regelalgoritme te leggen, met als nadeel een zeer complexe regeling, is hier gekozen voor een gecombineerde aanpak: detectie- en actuatiepunten en het circuit met zijn te regelen componenten zijn zodanig gekozen dat het regelalgoritme eenvoudig, snel en robuust kan blijven. Hiermee is een zeer effectieve bijregeling van de complexe impedantie gerealiseerd. Zgn. 'true orthogonal'-detectoren, gecascadeerde lussen en differentieel-aangestuurde netwerken (voor pseudo-orthogonale regeling) zijn specifieke technieken die hierbij gebruikt zijn.

Bijregelen van uitgangsvermogen ten behoeve van robuustheid en lineariteit is ook verder uitgewerkt. Meerdere detectorcircuits zijn ontworpen om die verschillende variabelen te monitoren. Verder zijn deze systemen geďntegreerd met de bestaande vermogensregeling ('de power control loop') welke het uitgangsvermogen regelt als functie van de variabele linkverliezen als gevolg van variabele afstanden naar het basisstation.

Krachtig aan dit werk is ook dat alle systeemaspecten zijn meegenomen; van device-niveau, schakelingniveau, moduleniveau, MEMS-schakelingen, boards, en tot slot het hele telefoonsysteem. Theorie, analyse, simulaties, circuitontwerp, layout en verificatie: het komt hierbij ook allemaal uitgebreid aan bod.

Het onderwerp van deze thesis raakt het hart van Stichting Wetenschappelijk Radiofonds Veder. Het werk is een prachtig voorbeeld van hoe de wereld van de wetenschap, met zijn nieuwe kennis en structurele aanpak, optimaal gekoppeld kan worden aan die van bedrijven die echte producten moeten leveren. Het belang is ook buiten kijf: wetenschappelijk levert het generieke methoden die zeer divers inzetbaar zijn en commercieel gezien gaat het hier om enorme markten en daarmee zeer grote belangen; en dat laatste wordt met de verdergaande integratie en verspreiding van frontends alleen maar groter.

We zijn daarom zeer verheugd dat we de Vederprijs 2010 aan André van Bezooijen mogen toekennen.

En dan verzoek ik thans de voorzitter van het Vederfonds, mevr. Françoise Olthof-Kosters, om de prijs te komen overhandigen.


Foto prijswinnaar met de voorzitter van het Vederfonds
André van Bezooien met zijn prijs, oorkonde en de voorzitter van het Vederfonds.

Foto André Bezooien
André van Bezooijen licht in een presentatie toe wat hij gedaan heeft.


(foto's door Reza Mahmoudi)