estudio y diseño de moduladores y demoduladores integrados … · 2020. 5. 17. · tipos de...
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Estudio y Diseño de Moduladores y Estudio y Diseño de Moduladores y DemoduladoresDemoduladores Integrados para Integrados para
Comunicaciones Inalámbricas en la Comunicaciones Inalámbricas en la Tecnología Tecnología SiGeSiGe 0.350.35µµm de AMSm de AMS
Titulación: Sistemas de TelecomunicaciónTitulación: Sistemas de TelecomunicaciónTutores: Francisco Javier del Pino SuárezTutores: Francisco Javier del Pino Suárez
Amaya Goñi Amaya Goñi IturriIturri
Autor: Cristóbal Guedes SuárezFecha: Diciembre 2004
-
IntroducciónIntroducción
Revolución InalámbricaRevolución Inalámbrica
TecnologíaTecnología
-
ÍndiceÍndice
Introducción
ObjetivosObjetivos
Modulaciones DigitalesModulaciones Digitales
Manejo de ADSManejo de ADS
Estudio del Sistema QPSKEstudio del Sistema QPSK
Mezclador de frecuenciasMezclador de frecuencias
Diseño de los mezcladoresDiseño de los mezcladores
Simulaciones del sistema diseñadoSimulaciones del sistema diseñado
ConclusionesConclusiones
PresupuestoPresupuesto
BLOQUE IBLOQUE I
BLOQUE IIBLOQUE II
BLOQUE IIIBLOQUE III
-
ObjetivosObjetivos
Estudiar las modulaciones digitales con sus respectivos Estudiar las modulaciones digitales con sus respectivos moduladores y moduladores y demoduladoresdemoduladores
Diseñar un modulador y demodulador teniendo en cuenta Diseñar un modulador y demodulador teniendo en cuenta un modelo de referencia del un modelo de referencia del software software ADSADS
Verificar el funcionamiento conjunto de ambos dispositivos Verificar el funcionamiento conjunto de ambos dispositivos en el sistema de comunicaciones QPSKen el sistema de comunicaciones QPSK
-
ÍndiceÍndice
Introducción
Objetivos
Modulaciones DigitalesModulaciones Digitales
Manejo de ADSManejo de ADS
Estudio del Sistema QPSKEstudio del Sistema QPSK
Mezclador de frecuenciasMezclador de frecuencias
Diseño de los mezcladoresDiseño de los mezcladores
Simulaciones del sistema diseñadoSimulaciones del sistema diseñado
ConclusionesConclusiones
PresupuestoPresupuesto
BLOQUE IBLOQUE I
BLOQUE IIBLOQUE II
BLOQUE IIIBLOQUE III
-
Modulaciones DigitalesModulaciones Digitales
Modulación/Modulación/DemodulaciónDemodulación
Traslación espectral de una señal con una frecuencia Traslación espectral de una señal con una frecuencia determinada a otra distintadeterminada a otra distinta
Señal en Banda BaseSeñal en Banda Base
Señal Paso BandaSeñal Paso Banda
¿Por qué?¿Por qué? Dimensiones de la antenaDimensiones de la antena
Señal Señal ModuladoraModuladora
Señal Señal ModuladaModulada
PortadoraPortadora
Canalización de las señalesCanalización de las señales
-
Parámetros de la señal digital moduladaParámetros de la señal digital modulada
ProbailidadProbailidad de Error (Pe ó BER)de Error (Pe ó BER)
Modulaciones DigitalesModulaciones Digitales
emitidosbitsdenerróneosbitsdenBERPe º º
==
-
Modulaciones DigitalesModulaciones Digitales
Diagrama de ojoDiagrama de ojo
Umbral Interferencia
Umbral Sin Interferencia
Instante de decisiónInstante de decisión
Umbral de decisiónUmbral de decisión
Interferencia entre SímbolosInterferencia entre Símbolos
-
AmplitudAmplitudASKASK
FaseFaseBPSKBPSKDBPSK DBPSK QPSKQPSKOQPSKOQPSKPSKPSKMPSKMPSK
FrecuenciaFrecuenciaFSKFSKMSKMSKGMSKGMSK
ππ/4/4--DQPSKDQPSKFQPSKFQPSK
MixtasMixtasQAMQAMAPSKAPSK
Clasificación de las modulacionesClasificación de las modulaciones
Modulaciones DigitalesModulaciones Digitales
10 11 01 00 11
-
+
( ) ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ −⋅=⋅
−
2jeeQtsenQ
tjtj
RF
RFRF ωω
ω
( ) ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ +⋅=⋅
−
2cos
tjtj
RF
RFRF eeItIωω
ω
donde ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛= −
IQtg 1ϕ
( ) ( ) ( )[ ]tjtj RFRF ejQIejQItS ωω −++−=21
ϕjeQI 22 +
ϕjeQI−
+ 22
Arreglando un poco
A
( ) ( )ϕω ++= tQItS RFcos22
Modulaciones DigitalesModulaciones Digitales
Modulación QPSKModulación QPSK
La señal queda descrita por:La señal queda descrita por:
ConstelaciónConstelación
( ) ( )124
+= itiπϕ
( ) ( )[ ]ttAtS iRF ϕω +⋅= cos
+45º
-45º
+135º
-135º
(I=1, Q=1)(I=-1, Q=1)
(I=1, Q=-1)(I=-1, Q=-1)
Q
I
i=0i=0,1,2,3.,1,2,3.dondedonde
-
ModuladorModuladorDemoduladorDemodulador
Espectro QPSKEspectro QPSKSeñal QPSKSeñal QPSK
Modulaciones DigitalesModulaciones DigitalesD
EE
(dB)
frecuencia (Hz.)
DE
E (d
B)
frecuencia (Hz.)
Crecimiento Crecimiento
EspectralEspectral
-
ÍndiceÍndice
Introducción
Objetivos
Modulaciones Digitales
Manejo de ADSManejo de ADS
Estudio del Sistema QPSKEstudio del Sistema QPSK
Mezclador de frecuenciasMezclador de frecuencias
Diseño de los mezcladoresDiseño de los mezcladores
Simulaciones del sistema diseñadoSimulaciones del sistema diseñado
ConclusionesConclusiones
PresupuestoPresupuesto
BLOQUE IBLOQUE I
BLOQUE IIBLOQUE II
BLOQUE IIIBLOQUE III
-
Manejo de ADSManejo de ADS
SoftwareSoftware ADS (ADS (AdvancedAdvanced DesignDesign SystemSystem))
DescripciónDescripciónSimuladoresSimuladores
Calcula el rendimiento del circuito a partir de las tolerancias Calcula el rendimiento del circuito a partir de las tolerancias de los de los componentescomponentes
RendimientoRendimiento
Simulación de componentes analógicos y digitalesSimulación de componentes analógicos y digitalesAnálisis en modo mixtoAnálisis en modo mixto
Mide la respuesta de redes no lineales con entrada moduladasMide la respuesta de redes no lineales con entrada moduladasSimulación EnvolventeSimulación Envolvente
Estima la NF de redes lineales y no linealesEstima la NF de redes lineales y no linealesRuidoRuido
-
Manejo de ADSManejo de ADS
Balance ArmónicoBalance ArmónicoEstudios de estabilidad Estudios de estabilidad Análisis de circuitos no lineales (mezcladores)Análisis de circuitos no lineales (mezcladores)
Papel del diseñadorPapel del diseñador
Eficiencia
-
ÍndiceÍndice
Introducción
Objetivos
Modulaciones Digitales
Manejo de ADS
Estudio del Sistema QPSKEstudio del Sistema QPSK
Mezclador de frecuenciasMezclador de frecuencias
Diseño de los mezcladoresDiseño de los mezcladores
Simulaciones del sistema diseñadoSimulaciones del sistema diseñado
ConclusionesConclusiones
PresupuestoPresupuesto
BLOQUE I
BLOQUE IIBLOQUE II
BLOQUE IIIBLOQUE III
-
Descripción del Sistema QPSKDescripción del Sistema QPSK
Fuente de DatosFuente de DatosSeñal filtrada y Señal filtrada y
amplificadaamplificadaSeñal RecuperadaSeñal RecuperadaSeñal ModuladaSeñal Modulada
I
Q
Datos
Datos
Transmisor
Receptor
CRC
Estudio Sistema QPSKEstudio Sistema QPSK
P.A. CanalCanal
-
1.88G 1.92G 1.96G 2.00G 2.04G 2.08G 2.12G1.84G 2.16G
-100.
-90.0
-80.0
-70.0
-60.0
-50.0
-40.0
-110.
-30.0
freq, Hz
dBm
(Spe
c_M
od)
Sin Filtro
FiltrosFiltros
Q
Datos
Datos
CRC
Estudio Sistema QPSKEstudio Sistema QPSK
I
Con Filtro
1.88G 1.92G 1.96G 2.00G 2.04G 2.08G 2.12G1.84G 2.16G
-140.
-120.
-100.
-80.0
-60.0
-40.0
-160.
-20.0
freq, Hz
dBm
(Spe
c_M
od)
Receptor
Transmisor
-
FiltrosFiltros
Estudio Sistema QPSKEstudio Sistema QPSK
0.00.20.40.60.81.0
0.00.0
0.5
1.0
1.5
2.0α
0.2frecuencia 0.5 Hz/Div
Receptor0.00.20.40.60.81.0
0.00.0
0.5
1.0
1.5
2.0α
0.2frecuencia 0.5 Hz/Div
Transmisor
Q
Datos
Datos
CRC
Receptor
Transmisor
-
α=0.0 αα=0.5=0.5
Estudio Sistema QPSKEstudio Sistema QPSK
FiltrosFiltros
αα=1.0=1.0αα=0.0=0.0αα=0.5=0.5αα=1.0=1.0
Imag.
Real
Imag.
Real
Imag.
RealReal
Imag.
Real
Imag.
Imag.
Real
-
AmplificadoresAmplificadores
Crecimiento Espectral
Q
Datos
Datos
CRC I
Receptor
Transmisor
LinealLinealNo LinealNo Lineal
Estudio Sistema QPSKEstudio Sistema QPSK
P.A.
-
ModuladorModulador en Cuadraturaen Cuadratura
Q
Datos
Datos
CRCI
Receptor
Transmisor
1
2
V_DCSRC4Vdc=5.0 V
11
1
2
V_DCSRC3Vdc=5.0 V
2P2
3P3
4P4
1P1
Mixer_GilCelX6
RF_port IF_port
LO_p
ort
Bia
s_
po
rt2P2
3P3
4P4
1P1
Mixer_GilCelX9
RF_portIF_port
LO_p
ort
Bia
s_
po
rt
12
3
WilkinsonX3
1 2
3
phase_shiftX4
1
2
P_1TonePORT1
Freq=2 GHzP=dbmtow(8)Z=50 OhmNum=1
1
1
PortP3Num=3
1
PortP1Num=1
1
PortP2Num=2mezcladoresmezcladores
Estudio Sistema QPSKEstudio Sistema QPSK
DesfasadorDesfasador
Acoplador Acoplador WilkinsonWilkinson
-
Demodulador en CuadraturaDemodulador en Cuadratura
Estudio Sistema QPSKEstudio Sistema QPSK
Q
Datos
Datos
CRCI
Receptor
Transmisor
1
1
2
V_DCSRC3Vdc=5.0 V
1
1
2
V_DCSRC4Vdc=5.0 V
3FI
2OL
1RF
4Vcc
down_mixerdown_mixer2
Vcc
RF
OL
FI3FI
2OL
1RF
4Vcc
down_mixerdown_mixer1
Vcc
RF
OL
FI12
3
WilkinsonX3
1
PortP3Num=3
1 2
3
phase_shiftX4
1
PortP1Num=1
1
PortP4Num=4
1
PortP2Num=2
-
m2freq=2.000GHzphase(phase_shift_out..S(1,3))=-37.016
m1freq=2.000GHzphase(phase_shift_out..S(2,3))=52.984
m2freq=2.000GHzphase(phase_shift_out..S(1,3))=-37.016
m1freq=2.000GHzphase(phase_shift_out..S(2,3))=52.984
1.20G1.40G 1.60G 1.80G2.00G 2.20G2.40G 2.60G 2.80G1.00G 3.00G
-40.0
-20.0
0.000
20.0
40.0
60.0
-60.0
80.0
phas
e(ph
ase_
shift
_out
..S(1
,3))
m2pha
se(p
hase
_shi
ft_ou
t..S
(2,3
))
m1
FaseFase
1.20G
1.40G
1.60G
1.80G
2.00G
2.20G
2.40G
2.60G
2.80G
1.00G
3.00 G
-12.0
-11.0
-10.0
-9.00
-8.00
-7.00
-13.0
-6.00
freq, Hz
dB(p
hase
_shi
ft_o
ut..
S(2
,3))
dB(p
hase
_shi
ft_o
ut..
S(1
,3))
PérdidasPérdidasDesfasadorDesfasador
Red RCRed RC--CRCR
R
R
3
2
1
C
C
RCf 1 2 == πω
Ω=100 Rfijando
pFC 8.0=
Estudio Sistema QPSKEstudio Sistema QPSK
-
Acoplador WilkinsonAcoplador Wilkinson
1
2
3
R1
R2
R3
2021 ⋅== ZRR Ω== 7.7021 RR
Ω=1003R
0.0940.094SS3333
0.1430.143SS2222
0.1430.143SS1111
0.4530.453SS23 23 y Sy S3232
0.4530.453SS13 13 y Sy S3131
ValorValorParParáámetrosmetros
ParParáámetros acoplador Wilkinsonmetros acoplador Wilkinson
Parámetros SParámetros S
Estudio Sistema QPSKEstudio Sistema QPSK
Circuito simétrico y recíprocoCircuito simétrico y recíproco
03 2 ZR ⋅=
-
--5.955.95
Balance del Sistema QPSKBalance del Sistema QPSK
Estudio de potencias del sistema (Estudio de potencias del sistema (dBmdBm))
Q
Datos
Datos
CRCI--5252
--4747
1616 --3939
Estudio Sistema QPSKEstudio Sistema QPSK
-
Balance de potencias del Balance de potencias del upup--converterconverter
90º
-8dB
8dBm
W
-6.87dB
I≅ -52dBm
Q≅ -52dBm
AP-47dBm
+30dBA
Gmezclador=¿?0dBm Canal
-30dB
Modulador
-47dBm
ICanalWilkinsonModuladorSalida PGP −−( )dB 87.6−−
Ganancia del MezcladorGanancia del Mezclador
dBm 47− ( )dBm 52−−dB 87.11=
Estudio Sistema QPSKEstudio Sistema QPSK
-
Balance de potencias del Balance de potencias del downdown--converterconverter
-8dB
-47dBm
Gmezclador=¿?W
I≅ -39dBm
-6.87dB
Q≅ -39dBm
90º Rec.Portadora16 dBm
-53.87dBm
8 dBm
+30dB
CanalAP
-30dB
Demodulador
Estudio Sistema QPSKEstudio Sistema QPSK
mezcladorEntradamezcladorSalida PP −dBm 87.53−
Ganancia del MezcladorGanancia del Mezclador
dBm 39−
dB 87.14=
-
Especificaciones de los mezcladoresEspecificaciones de los mezcladores
Estudio Sistema QPSKEstudio Sistema QPSK
MHzMHz32322.0322.032FIFI
GHzGHz2222OLOL
GHzGHz2.0322.0323232RFRF
FrecuenciasFrecuencias
VV5555TensiTensióón de alimentacin de alimentacióónn
mWmW32322121Potencia consumidaPotencia consumida
dBdB19191919Figura de ruido SSBFigura de ruido SSB
dBmdBm--1010--21.2621.26IP3 referido a la entrada de RFIP3 referido a la entrada de RF
dBdB14.8714.8711.8711.87GananciaGanancia de converside conversióónn
UnidadesUnidadesDownDown--converterconverterUpUp--converterconverterParParáámetrometro
Especificaciones de los MezcladoresEspecificaciones de los Mezcladores
-
ÍndiceÍndice
Introducción
Objetivos
Modulaciones Digitales
Manejo de ADS
Estudio del Sistema QPSK
Mezclador de frecuenciasMezclador de frecuencias
Diseño de los mezcladoresDiseño de los mezcladores
Simulaciones del sistema diseñadoSimulaciones del sistema diseñado
ConclusionesConclusiones
PresupuestoPresupuesto
BLOQUE I
BLOQUE IIBLOQUE II
BLOQUE IIIBLOQUE III
-
La función del mezclador es trasladar espectralmente una La función del mezclador es trasladar espectralmente una señal en una banda a otra sin introducir cambios en la señalseñal en una banda a otra sin introducir cambios en la señal
Estudio del MezcladorEstudio del Mezclador
VOL
VRF VFI
OLDownDown--conversionconversion
ffRFIMFI
-
Parámetros del mezcladorParámetros del mezclador
Ganancia de conversiónGanancia de conversión
Figura de ruidoFigura de ruido
AislamientoAislamiento
Rango DinámicoRango Dinámico
Punto de intercepción de tercer ordenPunto de intercepción de tercer orden
VOL
VRF VFI
Estudio del MezcladorEstudio del Mezclador
-
Tipos de mezcladoresTipos de mezcladores
Pasivos (Pasivos (GcGc
-
Activos (Activos (GcGc>1)>1)
Introducen GananciaIntroducen Ganancia VccEtapa Salida
Etapa Entrada
V
Vp
Vm
Linealidad aceptableLinealidad aceptable
Estudio del MezcladorEstudio del Mezclador
Simplemente BalanceadoSimplemente BalanceadoDoblemente BalanceadoDoblemente Balanceado
-
Funcionamiento de la Célula de Funcionamiento de la Célula de GilbertGilbert
RFRF
OLOL
Vcc
Etapa Salida
Etapa Entrada
V
Vp
Vm
FIFI
( ) ⎥⎦⎤
⎢⎣⎡ ++++×=× ...)5cos(
31)3cos(
31)cos(2
21 cos)()( tttttVtV OLOLOLRFOLRF ωωωπ
ω
( ) [ ]( ) [ ]( ){ }...coscos2cos21
+++−+= ttt RFOLRFOLRF ωωωωπω
DownDown--conversionconversion UpUp--conversionconversion
Estudio del MezcladorEstudio del Mezclador
-
ÍndiceÍndice
Introducción
Objetivos
Modulaciones Digitales
Manejo de ADS
Estudio del Sistema QPSK
Mezclador de frecuencias
Diseño de los mezcladoresDiseño de los mezcladores
Simulaciones del sistema diseñadoSimulaciones del sistema diseñado
ConclusionesConclusiones
PresupuestoPresupuesto
BLOQUE I
BLOQUE IIBLOQUE II
BLOQUE IIIBLOQUE III
-
Esquema de diseñoEsquema de diseño
Diseño de los MezcladoresDiseño de los Mezcladores
Cálculos TeóricosCálculos TeóricosCálculos Teóricos
Simulaciones a nivelesquemático ADS
Simulaciones a nivelSimulaciones a nivelesquemático ADSesquemático ADS
PolarizaciónPolarizaciónPolarización
Adaptación de Impedancias
Adaptación de Adaptación de ImpedanciasImpedancias
Ganancia de Conversión
Ganancia de Ganancia de ConversiónConversión
LinealidadLinealidadLinealidad
Figura de RuidoFigura de RuidoFigura de Ruido
Dimensionado de los transistores
Dimensionado de los Dimensionado de los transistorestransistores
-
PolarizaciónPolarización
Análisis de continua o DCAnálisis de continua o DC
Estudio del TransistorEstudio del Transistor
0.5 1.0 1.5 2.00.0 2.5
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
-0.2
1.0
IBB=5.000E-7
IBB=1.000E-6
IBB=1.500E-6
IBB=2.000E-6IBB=2.500E-6IBB=3.000E-6
VCE
IC.i,
mA
Diseño de los MezcladoresDiseño de los Mezcladores
-
Polarización de las entradasPolarización de las entradas
EE
CCCC I
VVR )41( −
−=
RC
Q1
RC
5 V
Q2 Q3 Q4
Q5 Q6
V01 V02
IEE
OL
RF
1.2V
2.2V
1V
0.6V
Ω=−
= kAVV 2
6008.35
µ
Diseño de los MezcladoresDiseño de los Mezcladores
1.5V
2.5V
-
Espejo de corrienteEspejo de corriente
Formado por Formado por MOSFETsMOSFETs
Regulación de la corriente mediante las dimensionesRegulación de la corriente mediante las dimensiones
( )( ) NLW
LWII
D
D ==2
1
1
2
Diseño de los MezcladoresDiseño de los Mezcladores
Mezclador Buffer
Iref
ID5 ID4 ID3 ID2
Q3Q4Q5 Q2
Rfuente
VDD
Q1
AkR
VVIfuente
GSDD µ12120
58.25Ref =Ω
−=
−=
0.40.4µµmm2.62.6µµmmQQ4 4 , Q, Q55
0.40.4µµmm33µµmmQQ22, Q, Q33
0.40.4µµmm0.40.4µµmmQQ11
LLWWTransistorTransistor
Espejo de corrienteEspejo de corriente
-
AdaptaciónAdaptaciónEl objetivo conseguir máxima transferencia de energíaEl objetivo conseguir máxima transferencia de energíaSe consigue insertando una red adaptadora a la ZSe consigue insertando una red adaptadora a la Z00 (50(50ΩΩ))Se mide mediante los parámetros SSe mide mediante los parámetros S
La entrada queda adaptada si La entrada queda adaptada si ZZinin=Z=Z00=50=50ΩΩ⇒⇒SS1111=0=0
Diseño de los MezcladoresDiseño de los Mezcladores
0
011 ZZ
ZZSin
in
+−
=
X=1
0.5
-0.5
2
-2
0.51
2
( ) 1111 log20 SdBS ⋅=
-
Q1
RC
Q2 Q3 Q4
Q5 Q6
V01 V02
IEE
RC
OL
RF
5V
Adaptación de las entradasAdaptación de las entradas
R4 R5RF_REF
R2R3R1 OL_REF
Diseño de los MezcladoresDiseño de los Mezcladores
-
freq (1.008GHz to 3.000GHz)freq (1.008GHz to 3.000GHz)
Adaptación de la salidaAdaptación de la salida
Buffer con configuración en seguidor de emisorBuffer con configuración en seguidor de emisor
Elección por sus características de impedanciaElección por sus características de impedancia
IEE3 IEE2
Q7 Q8
Diseño de los MezcladoresDiseño de los Mezcladores
C2
C1
-
Coeficientes de onda estacionaria (VSWR)Coeficientes de onda estacionaria (VSWR)
EntradasEntradasSalidasSalidas
Diseño de los MezcladoresDiseño de los Mezcladores
-
RC
Diseño del mezclador de Diseño del mezclador de upup--conversionconversion
Ganancia de conversiónGanancia de conversión
RC
Diseño de los MezcladoresDiseño de los Mezcladores
-
LinealidadLinealidad
Aumento de la linealidadAumento de la linealidad
Disminución de la gananciaDisminución de la ganancia
Diseño de los MezcladoresDiseño de los Mezcladores
Q1
RC
Q2 Q3 Q4
Q5 Q6
V01 V02
RC
OL
RF
5V
R4RF_REFR5
R2R3R1 OL_REF
REREIEE IEEIEE
RE
E
C
id
od
RR
VV
−=
-
Disminución de la ganancia con la RDisminución de la ganancia con la REE
Diseño de los MezcladoresDiseño de los Mezcladores
RERE
Aumento de la linealidad con la RAumento de la linealidad con la REE
-
Figura de ruidoFigura de ruido
Dos tipos de ruidoDos tipos de ruido
Ruido Térmico o Ruido Térmico o JohnsonJohnson. . Agitación térmica de los Agitación térmica de los portadores de un conductor o semiconductor, está portadores de un conductor o semiconductor, está presente en todo componente que presente en todo componente que afrezcaafrezca una una resistencia a la corrienteresistencia a la corriente
Ruido Ruido ShotShot. . Asociado al mecanismo físico de salto de Asociado al mecanismo físico de salto de una barrera potencialuna barrera potencial
Ambos tienen dependencia con el BWAmbos tienen dependencia con el BW
Diseño de los MezcladoresDiseño de los Mezcladores
-
Figura de ruido frente a IFigura de ruido frente a IEE EE y Ry REE
Diseño de los MezcladoresDiseño de los Mezcladores
-
1.0E-9 2.0E-9 3.0E-9 4.0E-9 5.0E-9 6.0E-9 7.0E-9 8.0E-9 9.0E-90.0 1.0E-8
-15
-10
-5
0
5
10
-20
15
LE
Con
vGai
nIP
3inp
utIP
3out
put
1.0E-9 2.0E-9 3.0E-9 4.0E-9 5.0E-9 6.0E-9 7.0E-9 8.0E-9 9.0E-90.0 1.0E-8
12.5
13.0
13.5
14.0
14.5
15.0
15.5
12.0
16.0
LE
NF
dsb
NF
ssb
RERE
Reducción de la NF mediante degeneración inductivaReducción de la NF mediante degeneración inductiva
Diseño de los MezcladoresDiseño de los Mezcladores
-
Comparación de especificacionesComparación de especificaciones
Diseño de los MezcladoresDiseño de los Mezcladores
mW16.6516.652121Potencia consumidaPotencia consumida
dB15.215.21919Figura de ruido Figura de ruido
dBm--1515--21.2621.26IIP3 IIP3
dB12.512.511.8711.87GananciaGanancia de converside conversióónn
UnidadesUnidadesObtenidasObtenidasRequeridasRequeridasParParáámetrometro
Especificaciones upEspecificaciones up--converterconverter
-
2 3 4 5 6 7 8 91 10
-16
-15
-14
-13
-12
-11
-10
-9
-8
-7
-17
-6
AreaDif=1.000
AreaDif=3.000
AreaDif=5.000
AreaDif=7.000
AreaDif=9.000AreaDif=11.000AreaDif=13.000
AreaVar
IP3
inp
ut
Optimización de las áreas de los transistoresOptimización de las áreas de los transistores
Diseño de los MezcladoresDiseño de los Mezcladores
µµmm2288npn121npn121QQ55--66
µµmm2244npn121npn121QQ1,2,3,41,2,3,4
UnidadUnidadÁÁreareatipotipo
DimensiDimensióónnTransistores BipolaresTransistores Bipolares
ÁÁreas transistores Qreas transistores Q11--66 del updel up--converterconverter
2 3 4 5 6 7 8 91 10
-16
-15
-14
-13
-12
-11
-10
-9
-8
-7
-17
-6
AreaDif=1.000
AreaDif=3.000
AreaDif=5.000
AreaDif=7.000AreaDif=9.000AreaDif=11.000AreaDif=13.000
AreaVar
IP3i
nput
-
Diseño del mezclador de Diseño del mezclador de DownDown--conversionconversion
La estructura es la mismaLa estructura es la misma
Diferencia en la distribución de frecuenciasDiferencia en la distribución de frecuencias
Diseño de los MezcladoresDiseño de los Mezcladores
IEE
R2 OL_REFR3R1
R4R=25 Ω
R5R=25Ω
RF_REFQ6
RC=3kΩk
RC=3kΩ
IEE
Q5
R=50Ω R=50ΩR=25ΩQ1 Q2 Q3 Q4
RF
OL
LE=5nH
-
Comparación de especificacionesComparación de especificaciones
Diseño de los MezcladoresDiseño de los Mezcladores
mWmW16.516.53232Potencia consumidaPotencia consumida
dBdB15.615.61919Figura de ruido Figura de ruido
dBmdBm--4.24.2--1010IIP3 IIP3
dBdB15.7115.7114.8714.87GananciaGanancia de converside conversióónn
UnidadesUnidadesObtenidasObtenidasRequeridasRequeridasParParáámetrometro
Especificaciones Especificaciones downdown--converterconverter
-
Simulación de esquinasSimulación de esquinas
16.114.115.116.213.915.2NF SSB (dB)
-13.8-18.4-16.5-12.3-17.5-15.3IIP3 (dBm)
11.516.214.29.514.912.5Ganancia(dB)
HbHbHsHsTmTmHbHbHsHsTmTmVBICVBICGummelGummel--PoonPoon
ParParáámetrosmetros
Diseño de los MezcladoresDiseño de los Mezcladores
16.514.515.516.614.515.55NF SSB (dB)
-3.2-5.1-4.4-4.1-5.2-4.2IIP3 (dBm)
11.813.561312.21415.71Ganancia(dB)
HbHbHsHsTmTmHbHbHsHsTmTmVBICVBICGummelGummel--PoonPoon
ParParáámetrosmetros
UpUp--converterconverter
DownDown--converterconverter
-
ÍndiceÍndice
Introducción
Objetivos
Modulaciones Digitales
Manejo de ADS
Estudio del Sistema QPSK
Mezclador de frecuencias
Diseño de los mezcladores
Simulaciones del sistema diseñadoSimulaciones del sistema diseñado
ConclusionesConclusiones
PresupuestoPresupuesto
BLOQUE I
BLOQUE IIBLOQUE II
BLOQUE IIIBLOQUE III
-
Introducimos el modulador y demodulador diseñados en el Introducimos el modulador y demodulador diseñados en el sistema de comunicación, para obtener la curva de la BER y sistema de comunicación, para obtener la curva de la BER y los diagramas de ojo los diagramas de ojo
1.1. Configuración del modelo de sistema de comunicacionesConfiguración del modelo de sistema de comunicaciones
2.2. Modelado del ruido del sistemaModelado del ruido del sistema
3.3. Configuración de las simulaciones de la BERConfiguración de las simulaciones de la BER
4.4. Evaluación de los resultadosEvaluación de los resultados
Simulaciones del Sistema DiseñadoSimulaciones del Sistema Diseñado
-
BB
Simulaciones del Sistema DiseñadoSimulaciones del Sistema Diseñado
QDatos
CRCI
AABB
CC
AACC
Configuración del sistema de Configuración del sistema de comuncicacióncomuncicación
-
Datos Multiplexor ModuladorCuadratura Canal ∑ BER
Ruido I
Ruido Q
ModuladorCuadratura
Eb/No
Test
Retardo
Referencia
t1
t2t3
t4
Contiene InformaciónI y Q
( ) tjetV of 2 π× portadoraulaciónmod
Simulaciones del Sistema DiseñadoSimulaciones del Sistema Diseñado
Modelado del ruido en el sistemaModelado del ruido en el sistema
-
Ruido Ruido GausianoGausiano
Señal más ruido Señal más ruido GausianoGausiano
Simulaciones del Sistema DiseñadoSimulaciones del Sistema Diseñado
0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.500.00 1.60
-1
0
1
2
3
-2
4
time, usec
Se
nal
Rui
do,
V
-
Densidades espectrales de ruidoDensidades espectrales de ruido
Simulaciones del Sistema DiseñadoSimulaciones del Sistema Diseñado
( ) 30log10__29
35
+⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⋅⋅= ∫ dxxSpecDensNoisePowerdBmPowerTotalNoise dBmdBmPowerTotalNoise 74.82__ −=
-
Evaluación de los resultadosEvaluación de los resultados
BERBER
Diagrama de ojoDiagrama de ojo
Simulaciones del Sistema DiseñadoSimulaciones del Sistema Diseñado
0 5 10 15 20 25 30-5 35
-0.5
0.0
0.5
-1.0
1.0
time, nsec
Dia
gra
ma_
de_
Ojo
0 5 10 15 20 25 30-5 35
-0.5
0.0
0.5
-1.0
1.0
time, nsec
Dia
gram
a_de
_O
jo1
-
ÍndiceÍndice
Introducción
Objetivos
Modulaciones Digitales
Manejo de ADS
Estudio del Sistema QPSK
Mezclador de frecuencias
Diseño de los mezcladores
Simulaciones del sistema diseñado
ConclusionesConclusiones
PresupuestoPresupuesto
BLOQUE I
BLOQUE II
BLOQUE IIIBLOQUE III
-
ConclusionesConclusiones
Comparación con otros mezcladoresComparación con otros mezcladores
VV5555TensiTensióón de alimentacin de alimentacióónn
mWmW212116.6516.65Potencia consumidaPotencia consumida
dBdB191915.0515.05Figura de ruido SSBFigura de ruido SSB
dBmdBm--21.2621.26--1515IIP3 IIP3
dBdB11.8711.8712.512.5GananciaGanancia de de conversiconversióónn
UnidadesUnidadesModelo ADSModelo ADSEste ProyectoEste ProyectoSiGeSiGe 0.350.35µµmmParParáámetrometro
UpUp--converterconverter
V3.03.03.33.355TensiTensióón de alimentacin de alimentacióónn
mW15.615.65.675.6716.6516.65Potencia consumidaPotencia consumida
dB----15.615.6Figura de ruido SSBFigura de ruido SSB
dBm--66--10.610.6--4.854.85IIP3 IIP3
dB10.410.4131315.7115.71GananciaGanancia de de conversiconversióónn
UnidadesUnidades[39][39]0.350.35µµm CMOSm CMOS[38][38]
0.350.35µµm CMOSm CMOSEste ProyectoEste ProyectoSiGeSiGe 0.350.35µµmmPar
Paráámetrometro
DownDown--converterconverter
-
ConclusionesConclusiones
Comparación de la BERComparación de la BER
5 6 7 8 9 10 114 12
1E-2
1E-1
1E-3
3E-1
Es/No
BE
R
Sistema DiseñadoSistema Diseñado
Sistema OriginalSistema Original
-
ConclusionesConclusiones
La tecnología La tecnología SiGeSiGe 0.35 0.35 µµm m es válida para el diseño de es válida para el diseño de moduladores y demoduladoresmoduladores y demoduladores
Los objetivos planteados inicialmente se han logrado de Los objetivos planteados inicialmente se han logrado de forma satisfactoriaforma satisfactoria
Este trabajo tiene continuidad en aspectos como:Este trabajo tiene continuidad en aspectos como:
La realización del LayoutLa realización del Layout
Integración de Integración de balunsbaluns (con elementos pasivos como activos)(con elementos pasivos como activos)
Estudio de otras alternativas de mezcladorEstudio de otras alternativas de mezclador
-
ÍndiceÍndice
Introducción
Objetivos
Modulaciones Digitales
Manejo de ADS
Estudio del Sistema QPSK
Mezclador de frecuencias
Diseño de los mezcladores
Simulaciones del sistema diseñado
Conclusiones
PresupuestoPresupuesto
BLOQUE I
BLOQUE II
BLOQUE IIIBLOQUE III
-
PresupuestoPresupuesto
51593.87 51593.87 €€PRESUPUESTO TOTALPRESUPUESTO TOTAL
2456.852456.85IGIC(5%)IGIC(5%)
49137.0249137.02SubtotalSubtotal
372.50372.50Otros costesOtros costes
48587.5048587.50Costes de recursos humanosCostes de recursos humanos
142.19142.19Costes de equipos informCostes de equipos informááticosticos
34.8334.83Costes de herramientas softwareCostes de herramientas software
TotalTotal(euros)(euros)CostesCostes
-
Estudio y Diseño de Moduladores y Estudio y Diseño de Moduladores y DemoduladoresDemoduladores Integrados para Integrados para
Comunicaciones Inalámbricas en la Comunicaciones Inalámbricas en la Tecnología Tecnología SiGeSiGe 0.350.35µµm de AMSm de AMS
Titulación: Sistemas de TelecomunicaciónTitulación: Sistemas de TelecomunicaciónTutores: Francisco Javier del Pino SuárezTutores: Francisco Javier del Pino Suárez
Amaya Goñi Amaya Goñi IturriIturri
Autor: Cristóbal Guedes SuárezFecha: Noviembre 2004