Prijsuitreiking de heer E.J.G. Janssen
Considerans, uitgesproken door dr.ir. M.J. Bentum,
op de KIvI bijeenkomst te Eindhoven op 27 mei 2015
Voorzitter, dames en heren,
In zijn vergadering van 30 januari 2015 heeft het bestuur van de Stichting
Wetenschappelijk Radiofonds Veder besloten de Vederprijs 2014 toe te kennen aan
dr.ir. Erwin Janssen, "Voor zijn onconventionele succesvolle ontwerp, realisatie
en verificatie van storingsonderdrukking in multiradiosystemen".
Het is een bekend en urgent probleem dat door de sterke groei van het aantal
draadloze communicatiesystemen de interferentie tussen deze systemen toeneemt.
Dat geldt nog sterker voor apparaten met meerdere draadloze verbindingen die
gelijktijdig actief kunnen zijn (we noemen dat 'multi-mode transceivers'), zoals
moderne smartphones die naast de mobiele 2G, 3G en 4G transceivers meestal ook
transceivers voor WiFi, Bluetooth, GPS, FM radio, en NFC moeten onderbrengen in
een heel kleine behuizing met beperkte mogelijkheden voor het plaatsen van de
diverse antennes. Dit leidt tot sterke koppeling tussen de antennes en dus tot
sterke interferentie tussen deze transceivers. De verwachting is dat deze vorm
van interferentie binnen één apparaat in de toekomst sterk zal blijven
toenemen.
Het is op basis van de momenteel beschikbare technologie onmogelijk om de
transceivers voldoende robuust te maken tegen dit soort interferentie door
middel van frequentieselectiviteit en lineariteit zonder sterke toename van de
kosten en/of het energieverbruik. Daarom wordt op dit moment noodgedwongen
geaccepteerd dat de prestaties van de draadloze verbinding sterk afnemen wanneer
meerdere draadloze verbindingen gelijktijdig actief zijn, soms zelfs door het
opzettelijk blokkeren van een van de radiosystemen in dit soort situaties. Dat
is natuurlijk niet echt wat we als gebruiker zouden willen.
Erwin heeft dit probleem bij zijn promotieonderzoek aan de Universiteit
Eindhoven, binnen de Mixed-signal Microelectronicsgroep, op een wel zeer
onconventionele en creatieve manier aangepakt. Gebruikelijk is om de
stoorsignalen met filters te onderdrukken. De gewenste band wordt doorgelaten,
het stoorsignaal wordt onderdrukt. Dit is niet zo'n groot probleem als de
storingen verder van de gewenste band afliggen, omdat de filtering dan met een
relatief simpel filter kunnen worden weg gefilterd. Het wordt wel een probleem
als de verstoring dicht bij de gewenste band ligt. Erwin daarentegen, heeft
zoals gezegd een zeer onconventionele aanpak uitgezocht en uitgewerkt, en met
succes! In plaats van filters, die op grond van frequentieband onderscheid maken
tussen gewenste en ongewenste spectrale componenten, heeft Erwin het onderscheid
gemaakt op grond van het verschil in amplitude tussen gewenst en ongewenst
signaal. Hij heeft daartoe een sterk niet-lineaire functieoverdracht toegepast
in zijn ontvanger, direct na de antenne. En niet-lineariteit is nu net iets wat
iedere ontwerper probeert te voorkomen; iedereen probeert een zo lineair
mogelijke versterker, de zogenaamde Low-Noise Amplifier, te gebruiken. Een 1800
andere aanpak dus dan wat men gewend is.
Bij de bekende lineaire systemen kunnen we simpelweg het ingangssignaal
vermenigvuldigen met een signaalonafhankelijke overdrachtsfunctie, teneinde het
uitgangssignaal te krijgen. In het geval van de eerder genoemde ontvanger is die
lineaire overdrachtsfunctie een versterkerfunctie, gedefinieerd door een
frequentieafhankelijke amplitudeversterking en faseverschuiving.
Bij niet-lineariteit kan echter principieel niet meer gesproken worden van een
gegeven overdrachtsfunctie, omdat deze nu, per definitie afhankelijk is van het
ingangssignaal zelf. Met als gevolg een zeer complexe relatie tussen
ingangssignaal en uitgangssignaal. We krijgen te maken met vervormingen en
kruisproducten van frequentiecomponenten in de frequentieband. Al met al zeer
complex en over het algemeen oncontroleerbaar.
Dus: waarom kan Erwin het nu wel? Wel, de reden is dat hij, voor de toepassing
waar hij zich op richt, kennis heeft over het stoorsignaal, omdat het namelijk
door een transmitter in hetzelfde apparaat, denkt u maar aan een smartphone,
wordt gegeneerd en uitgezonden, terwijl een ontvanger in hetzelfde apparaat een
zeer zwak signaal uit de ether probeert op te vangen. Dat zwakke signaal wordt
dan zeer sterk gehinderd door het sterke uitgezonden signaal. Maar dat
uitgezonden signaal kent Erwin volledig, want het is gegenereerd in hetzelfde
apparaat. Erwin heeft nu aangetoond dat hij op basis van de informatie van dit
stoorsignaal in staat is om de ingangsversterker precies dié goed-gedefinieerde
en sterke niet-lineariteit te geven, welke tot gevolg heeft dat het sterke
stoorsignaal zeer sterk wordt onderdrukt door de niet-lineariteit, terwijl het
kleine gewenste signaal, vanwege zijn andere amplitude, vrijwel ongehinderd
wordt doorgelaten. De impact van zijn werk is hoog, de technologieën zijn
generiek en daardoor toepasbaar in een breed gebied, variërend van mobiele
telefonie tot draadloze sensoren en mogelijk zelfs ver buiten het gebied van
draadloze systemen, zoals bij het verkrijgen en verwerken van medische
meetgegevens. De potentiële verbetering van de prestaties van deze systemen is
enorm.
Naast deze oplossing binnen het gebied van IC-ontwerpen, heeft hij bovendien nog
een praktisch bruikbare manier gevonden om de koppeling tussen zend- en
ontvangstantennes in een kleine behuizing te beperken door gebruik maken van
symmetrie in de antenneopstelling, gekoppeld aan adaptiviteit in de elektronica.
Een oplossing dus over de randen van het IC heen.
Erwin heeft aangetoond dat de genoemde ontwerpmethoden kunnen leiden tot een
goede performance bij een zeer laag vermogensgebruik in de ontvanger, hetgeen
een zeer belangrijk aspect is bij de huidige mobiele elektronica die op
batterijen werkt.
Kortom: het werk dat Erwin heeft verricht is enorm complex en getuigt van veel
durf en creatief out-of-the-box denken. Het is kenmerkend dat Erwin bij een
aantal van zijn publicaties problemen ondervond bij de acceptatie van deze
onconventionele aanpak, gewoonweg omdat men er niet in geloofde, omdat het
tegen het gebruikelijke 'gezonde' verstand in gaat.
Het onderzoek van Erwin besloeg het hele spectrum van fundamentele nieuwe
concepten via hoogfrequent IC en systeemontwerp tot en met experimentele
verificatie en zeer gedegen analyse van de resultaten. Het werk betrof ook
serieuze vraagstukken op het gebied van signaalprocessing. Op dat gebied heeft
Erwin dan ook succesvol samengewerkt met Hooman Habibi, een promovendus uit de
signaalprocessinggroep van de TU/e. Dit alles heeft geleid tot een aantal
publicaties in toonaangevende internationale journals en conferentieproceedings
op het gebied van antennes, circuittheorie en -ontwerp, en draadloze systemen.
In zijn onderzoek heeft Erwin laten zien dat hij erg openstaat voor aangrenzende
onderzoeksgebieden en dat hij snel tot goede samenwerkingsverbanden kan komen
met een groot aantal mensen binnen en buiten de universiteit.
Dat alles maakt Erwin tot een goede onderzoeker en ontwerper, die in staat is
gebleken om baanbrekend werk te verrichten op het gebied van de telecommunicatie,
dus 'in het hart van Veder'. De Vedercommissie was dan ook unaniem van mening
dat dit werk zonder twijfel de Vederprijs verdient.
Mag ik dan nu de voorzitter van het Vederfonds, mevr. Françoise Kosters,
vragen om de prijs te komen overhandigen.
Erwin Janssen met zijn trofee naast de voorzitter van het Vederfonds.
Erwin Janssen tijdens
de presentatie van zijn werk.
|