Estudio y Diseño de Moduladores y Demoduladores … · Diagrama de ojo Umbral Interferencia Umbral...

Click here to load reader

Transcript of Estudio y Diseño de Moduladores y Demoduladores … · Diagrama de ojo Umbral Interferencia Umbral...

  • Estudio y Diseo de Moduladores y Estudio y Diseo de Moduladores y DemoduladoresDemoduladores Integrados para Integrados para

    Comunicaciones Inalmbricas en la Comunicaciones Inalmbricas en la Tecnologa Tecnologa SiGeSiGe 0.350.35m de AMSm de AMS

    Titulacin: Sistemas de TelecomunicacinTitulacin: Sistemas de TelecomunicacinTutores: Francisco Javier del Pino SurezTutores: Francisco Javier del Pino Surez

    Amaya Goi Amaya Goi IturriIturri

    Autor: Cristbal Guedes SurezFecha: Diciembre 2004

  • IntroduccinIntroduccin

    Revolucin InalmbricaRevolucin Inalmbrica

    TecnologaTecnologa

  • ndicendice

    Introduccin

    ObjetivosObjetivos

    Modulaciones DigitalesModulaciones Digitales

    Manejo de ADSManejo de ADS

    Estudio del Sistema QPSKEstudio del Sistema QPSK

    Mezclador de frecuenciasMezclador de frecuencias

    Diseo de los mezcladoresDiseo de los mezcladores

    Simulaciones del sistema diseadoSimulaciones del sistema diseado

    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

    Disear un modulador y demodulador teniendo en cuenta Disear 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

  • ndicendice

    Introduccin

    Objetivos

    Modulaciones DigitalesModulaciones Digitales

    Manejo de ADSManejo de ADS

    Estudio del Sistema QPSKEstudio del Sistema QPSK

    Mezclador de frecuenciasMezclador de frecuencias

    Diseo de los mezcladoresDiseo de los mezcladores

    Simulaciones del sistema diseadoSimulaciones del sistema diseado

    ConclusionesConclusiones

    PresupuestoPresupuesto

    BLOQUE IBLOQUE I

    BLOQUE IIBLOQUE II

    BLOQUE IIIBLOQUE III

  • Modulaciones DigitalesModulaciones Digitales

    Modulacin/Modulacin/DemodulacinDemodulacin

    Traslacin espectral de una seal con una frecuencia Traslacin espectral de una seal con una frecuencia determinada a otra distintadeterminada a otra distinta

    Seal en Banda BaseSeal en Banda Base

    Seal Paso BandaSeal Paso Banda

    Por qu?Por qu? Dimensiones de la antenaDimensiones de la antena

    Seal Seal ModuladoraModuladora

    Seal Seal ModuladaModulada

    PortadoraPortadora

    Canalizacin de las sealesCanalizacin de las seales

  • Parmetros de la seal digital moduladaParmetros de la seal digital modulada

    ProbailidadProbailidad de Error (Pe BER)de Error (Pe BER)

    Modulaciones DigitalesModulaciones Digitales

    emitidosbitsdenerrneosbitsdenBERPe

    ==

  • Modulaciones DigitalesModulaciones Digitales

    Diagrama de ojoDiagrama de ojo

    Umbral Interferencia

    Umbral Sin Interferencia

    Instante de decisinInstante de decisin

    Umbral de decisinUmbral de decisin

    Interferencia entre SmbolosInterferencia entre Smbolos

  • AmplitudAmplitudASKASK

    FaseFaseBPSKBPSKDBPSK DBPSK QPSKQPSKOQPSKOQPSKPSKPSKMPSKMPSK

    FrecuenciaFrecuenciaFSKFSKMSKMSKGMSKGMSK

    /4/4--DQPSKDQPSKFQPSKFQPSK

    MixtasMixtasQAMQAMAPSKAPSK

    Clasificacin de las modulacionesClasificacin de las modulaciones

    Modulaciones DigitalesModulaciones Digitales

    10 11 01 00 11

  • +

    ( )

    =

    2jeeQtsenQ

    tjtj

    RF

    RFRF

    ( )

    +=

    2cos

    tjtj

    RF

    RFRF eeItI

    donde

    =

    IQtg 1

    ( ) ( ) ( )[ ]tjtj RFRF ejQIejQItS ++=21

    jeQI 22 +

    jeQI

    + 22

    Arreglando un poco

    A

    ( ) ( ) ++= tQItS RFcos22

    Modulaciones DigitalesModulaciones Digitales

    Modulacin QPSKModulacin QPSK

    La seal queda descrita por:La seal queda descrita por:

    ConstelacinConstelacin

    ( ) ( )124

    += iti

    ( ) ( )[ ]ttAtS iRF += cos

    +45

    -45

    +135

    -135

    (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 QPSKSeal QPSKSeal QPSK

    Modulaciones DigitalesModulaciones DigitalesD

    EE

    (dB)

    frecuencia (Hz.)

    DE

    E (d

    B)

    frecuencia (Hz.)

    Crecimiento Crecimiento

    EspectralEspectral

  • ndicendice

    Introduccin

    Objetivos

    Modulaciones Digitales

    Manejo de ADSManejo de ADS

    Estudio del Sistema QPSKEstudio del Sistema QPSK

    Mezclador de frecuenciasMezclador de frecuencias

    Diseo de los mezcladoresDiseo de los mezcladores

    Simulaciones del sistema diseadoSimulaciones del sistema diseado

    ConclusionesConclusiones

    PresupuestoPresupuesto

    BLOQUE IBLOQUE I

    BLOQUE IIBLOQUE II

    BLOQUE IIIBLOQUE III

  • Manejo de ADSManejo de ADS

    SoftwareSoftware ADS (ADS (AdvancedAdvanced DesignDesign SystemSystem))

    DescripcinDescripcinSimuladoresSimuladores

    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

    Simulacin de componentes analgicos y digitalesSimulacin de componentes analgicos y digitalesAnlisis en modo mixtoAnlisis en modo mixto

    Mide la respuesta de redes no lineales con entrada moduladasMide la respuesta de redes no lineales con entrada moduladasSimulacin EnvolventeSimulacin Envolvente

    Estima la NF de redes lineales y no linealesEstima la NF de redes lineales y no linealesRuidoRuido

  • Manejo de ADSManejo de ADS

    Balance ArmnicoBalance ArmnicoEstudios de estabilidad Estudios de estabilidad Anlisis de circuitos no lineales (mezcladores)Anlisis de circuitos no lineales (mezcladores)

    Papel del diseadorPapel del diseador

    Eficiencia

  • ndicendice

    Introduccin

    Objetivos

    Modulaciones Digitales

    Manejo de ADS

    Estudio del Sistema QPSKEstudio del Sistema QPSK

    Mezclador de frecuenciasMezclador de frecuencias

    Diseo de los mezcladoresDiseo de los mezcladores

    Simulaciones del sistema diseadoSimulaciones del sistema diseado

    ConclusionesConclusiones

    PresupuestoPresupuesto

    BLOQUE I

    BLOQUE IIBLOQUE II

    BLOQUE IIIBLOQUE III

  • Descripcin del Sistema QPSKDescripcin del Sistema QPSK

    Fuente de DatosFuente de DatosSeal filtrada y Seal filtrada y

    amplificadaamplificadaSeal RecuperadaSeal RecuperadaSeal ModuladaSeal 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

    2.0

    0.2frecuencia 0.5 Hz/Div

    Receptor0.00.20.40.60.81.0

    0.00.0

    0.5

    1.0

    1.5

    2.0

    0.2frecuencia 0.5 Hz/Div

    Transmisor

    Q

    Datos

    Datos

    CRC

    Receptor

    Transmisor

  • =0.0 =0.5=0.5

    Estudio Sistema QPSKEstudio Sistema QPSK

    FiltrosFiltros

    =1.0=1.0=0.0=0.0=0.5=0.5=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))

    PrdidasPrdidasDesfasadorDesfasador

    Red RCRed RC--CRCR

    R

    R

    3

    2

    1

    C

    C

    RCf 1 2 ==

    =100 Rfijando

    pFC 8.0=

    Estudio Sistema QPSKEstudio Sistema QPSK

  • Acoplador WilkinsonAcoplador Wilkinson

    1

    2

    3

    R1

    R2

    R3

    2021 == ZRR == 7.7021 RR

    =1003R

    0.0940.094SS3333

    0.1430.143SS2222

    0.1430.143SS1111

    0.4530.453SS23 23 y Sy S3232

    0.4530.453SS13 13 y Sy S3131

    ValorValorParParmetrosmetros

    ParParmetros acoplador Wilkinsonmetros acoplador Wilkinson

    Parmetros SParmetros S

    Estudio Sistema QPSKEstudio Sistema QPSK

    Circuito simtrico y recprocoCircuito simtrico y recproco

    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

    90

    -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 52dB 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

    90 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

    VV5555TensiTensin de alimentacin de alimentacinn

    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 conversinn

    UnidadesUnidadesDownDown--converterconverterUpUp--converterconverterParParmetrometro

    Especificaciones de los MezcladoresEspecificaciones de los Mezcladores

  • ndicendice

    Introduccin

    Objetivos

    Modulaciones Digitales

    Manejo de ADS

    Estudio del Sistema QPSK

    Mezclador de frecuenciasMezclador de frecuencias

    Diseo de los mezcladoresDiseo de los mezcladores

    Simulaciones del sistema diseadoSimulaciones del sistema diseado

    ConclusionesConclusiones

    PresupuestoPresupuesto

    BLOQUE I

    BLOQUE IIBLOQUE II

    BLOQUE IIIBLOQUE III

  • La funcin del mezclador es trasladar espectralmente una La funcin del mezclador es trasladar espectralmente una seal en una banda a otra sin introducir cambios en la sealseal en una banda a otra sin introducir cambios en la seal

    Estudio del MezcladorEstudio del Mezclador

    VOL

    VRF VFI

    OLDownDown--conversionconversion

    ffRFIMFI

  • Parmetros del mezcladorParmetros del mezclador

    Ganancia de conversinGanancia de conversin

    Figura de ruidoFigura de ruido

    AislamientoAislamiento

    Rango DinmicoRango Dinmico

    Punto de intercepcin de tercer ordenPunto de intercepcin 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 Clula de Funcionamiento de la Clula de GilbertGilbert

    RFRF

    OLOL

    Vcc

    Etapa Salida

    Etapa Entrada

    V

    Vp

    Vm

    FIFI

    ( )

    ++++= ...)5cos(

    31)3cos(

    31)cos(2

    21 cos)()( tttttVtV OLOLOLRFOLRF

    ( ) [ ]( ) [ ]( ){ }...coscos2cos21

    ++++= ttt RFOLRFOLRF

    DownDown--conversionconversion UpUp--conversionconversion

    Estudio del MezcladorEstudio del Mezclador

  • ndicendice

    Introduccin

    Objetivos

    Modulaciones Digitales

    Manejo de ADS

    Estudio del Sistema QPSK

    Mezclador de frecuencias

    Diseo de los mezcladoresDiseo de los mezcladores

    Simulaciones del sistema diseadoSimulaciones del sistema diseado

    ConclusionesConclusiones

    PresupuestoPresupuesto

    BLOQUE I

    BLOQUE IIBLOQUE II

    BLOQUE IIIBLOQUE III

  • Esquema de diseoEsquema de diseo

    Diseo de los MezcladoresDiseo de los Mezcladores

    Clculos TericosClculos TericosClculos Tericos

    Simulaciones a nivelesquemtico ADS

    Simulaciones a nivelSimulaciones a nivelesquemtico ADSesquemtico ADS

    PolarizacinPolarizacinPolarizacin

    Adaptacin de Impedancias

    Adaptacin de Adaptacin de ImpedanciasImpedancias

    Ganancia de Conversin

    Ganancia de Ganancia de ConversinConversin

    LinealidadLinealidadLinealidad

    Figura de RuidoFigura de RuidoFigura de Ruido

    Dimensionado de los transistores

    Dimensionado de los Dimensionado de los transistorestransistores

  • PolarizacinPolarizacin

    Anlisis de continua o DCAnlisis 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

    Diseo de los MezcladoresDiseo de los Mezcladores

  • Polarizacin de las entradasPolarizacin 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

    =

    = kAVV 2

    6008.35

    Diseo de los MezcladoresDiseo de los Mezcladores

    1.5V

    2.5V

  • Espejo de corrienteEspejo de corriente

    Formado por Formado por MOSFETsMOSFETs

    Regulacin de la corriente mediante las dimensionesRegulacin de la corriente mediante las dimensiones

    ( )( ) NLW

    LWII

    D

    D ==2

    1

    1

    2

    Diseo de los MezcladoresDiseo de los Mezcladores

    Mezclador Buffer

    Iref

    ID5 ID4 ID3 ID2

    Q3Q4Q5 Q2

    Rfuente

    VDD

    Q1

    AkR

    VVIfuente

    GSDD 12120

    58.25Ref =

    =

    =

    0.40.4mm2.62.6mmQQ4 4 , Q, Q55

    0.40.4mm33mmQQ22, Q, Q33

    0.40.4mm0.40.4mmQQ11

    LLWWTransistorTransistor

    Espejo de corrienteEspejo de corriente

  • AdaptacinAdaptacinEl objetivo conseguir mxima transferencia de energaEl objetivo conseguir mxima transferencia de energaSe consigue insertando una red adaptadora a la ZSe consigue insertando una red adaptadora a la Z00 (50(50))Se mide mediante los parmetros SSe mide mediante los parmetros S

    La entrada queda adaptada si La entrada queda adaptada si ZZinin=Z=Z00=50=50SS1111=0=0

    Diseo de los MezcladoresDiseo 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

    Adaptacin de las entradasAdaptacin de las entradas

    R4 R5RF_REF

    R2R3R1 OL_REF

    Diseo de los MezcladoresDiseo de los Mezcladores

  • freq (1.008GHz to 3.000GHz)freq (1.008GHz to 3.000GHz)

    Adaptacin de la salidaAdaptacin de la salida

    Buffer con configuracin en seguidor de emisorBuffer con configuracin en seguidor de emisor

    Eleccin por sus caractersticas de impedanciaEleccin por sus caractersticas de impedancia

    IEE3 IEE2

    Q7 Q8

    Diseo de los MezcladoresDiseo de los Mezcladores

    C2

    C1

  • Coeficientes de onda estacionaria (VSWR)Coeficientes de onda estacionaria (VSWR)

    EntradasEntradasSalidasSalidas

    Diseo de los MezcladoresDiseo de los Mezcladores

  • RC

    Diseo del mezclador de Diseo del mezclador de upup--conversionconversion

    Ganancia de conversinGanancia de conversin

    RC

    Diseo de los MezcladoresDiseo de los Mezcladores

  • LinealidadLinealidad

    Aumento de la linealidadAumento de la linealidad

    Disminucin de la gananciaDisminucin de la ganancia

    Diseo de los MezcladoresDiseo 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

    =

  • Disminucin de la ganancia con la RDisminucin de la ganancia con la REE

    Diseo de los MezcladoresDiseo 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 Trmico o Ruido Trmico o JohnsonJohnson. . Agitacin trmica de los Agitacin trmica de los portadores de un conductor o semiconductor, est portadores de un conductor o semiconductor, est 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 fsico de salto de Asociado al mecanismo fsico de salto de una barrera potencialuna barrera potencial

    Ambos tienen dependencia con el BWAmbos tienen dependencia con el BW

    Diseo de los MezcladoresDiseo de los Mezcladores

  • Figura de ruido frente a IFigura de ruido frente a IEE EE y Ry REE

    Diseo de los MezcladoresDiseo 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

    Reduccin de la NF mediante degeneracin inductivaReduccin de la NF mediante degeneracin inductiva

    Diseo de los MezcladoresDiseo de los Mezcladores

  • Comparacin de especificacionesComparacin de especificaciones

    Diseo de los MezcladoresDiseo 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 conversinn

    UnidadesUnidadesObtenidasObtenidasRequeridasRequeridasParParmetrometro

    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

    Optimizacin de las reas de los transistoresOptimizacin de las reas de los transistores

    Diseo de los MezcladoresDiseo de los Mezcladores

    mm2288npn121npn121QQ55--66

    mm2244npn121npn121QQ1,2,3,41,2,3,4

    UnidadUnidadreareatipotipo

    DimensiDimensinnTransistores BipolaresTransistores Bipolares

    reas 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

  • Diseo del mezclador de Diseo del mezclador de DownDown--conversionconversion

    La estructura es la mismaLa estructura es la misma

    Diferencia en la distribucin de frecuenciasDiferencia en la distribucin de frecuencias

    Diseo de los MezcladoresDiseo de los Mezcladores

    IEE

    R2 OL_REFR3R1

    R4R=25

    R5R=25

    RF_REFQ6

    RC=3kk

    RC=3k

    IEE

    Q5

    R=50 R=50R=25Q1 Q2 Q3 Q4

    RF

    OL

    LE=5nH

  • Comparacin de especificacionesComparacin de especificaciones

    Diseo de los MezcladoresDiseo 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 conversinn

    UnidadesUnidadesObtenidasObtenidasRequeridasRequeridasParParmetrometro

    Especificaciones Especificaciones downdown--converterconverter

  • Simulacin de esquinasSimulacin 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

    ParParmetrosmetros

    Diseo de los MezcladoresDiseo 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

    ParParmetrosmetros

    UpUp--converterconverter

    DownDown--converterconverter

  • ndicendice

    Introduccin

    Objetivos

    Modulaciones Digitales

    Manejo de ADS

    Estudio del Sistema QPSK

    Mezclador de frecuencias

    Diseo de los mezcladores

    Simulaciones del sistema diseadoSimulaciones del sistema diseado

    ConclusionesConclusiones

    PresupuestoPresupuesto

    BLOQUE I

    BLOQUE IIBLOQUE II

    BLOQUE IIIBLOQUE III

  • Introducimos el modulador y demodulador diseados en el Introducimos el modulador y demodulador diseados en el sistema de comunicacin, para obtener la curva de la BER y sistema de comunicacin, para obtener la curva de la BER y los diagramas de ojo los diagramas de ojo

    1.1. Configuracin del modelo de sistema de comunicacionesConfiguracin del modelo de sistema de comunicaciones

    2.2. Modelado del ruido del sistemaModelado del ruido del sistema

    3.3. Configuracin de las simulaciones de la BERConfiguracin de las simulaciones de la BER

    4.4. Evaluacin de los resultadosEvaluacin de los resultados

    Simulaciones del Sistema DiseadoSimulaciones del Sistema Diseado

  • BB

    Simulaciones del Sistema DiseadoSimulaciones del Sistema Diseado

    QDatos

    CRCI

    AABB

    CC

    AACC

    Configuracin del sistema de Configuracin del sistema de comuncicacincomuncicacin

  • Datos Multiplexor ModuladorCuadratura Canal BER

    Ruido I

    Ruido Q

    ModuladorCuadratura

    Eb/No

    Test

    Retardo

    Referencia

    t1

    t2t3

    t4

    Contiene InformacinI y Q

    ( ) tjetV of 2 portadoraulacinmod

    Simulaciones del Sistema DiseadoSimulaciones del Sistema Diseado

    Modelado del ruido en el sistemaModelado del ruido en el sistema

  • Ruido Ruido GausianoGausiano

    Seal ms ruido Seal ms ruido GausianoGausiano

    Simulaciones del Sistema DiseadoSimulaciones del Sistema Diseado

    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 DiseadoSimulaciones del Sistema Diseado

    ( ) 30log10__29

    35

    +

    = dxxSpecDensNoisePowerdBmPowerTotalNoise dBmdBmPowerTotalNoise 74.82__ =

  • Evaluacin de los resultadosEvaluacin de los resultados

    BERBER

    Diagrama de ojoDiagrama de ojo

    Simulaciones del Sistema DiseadoSimulaciones del Sistema Diseado

    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

  • ndicendice

    Introduccin

    Objetivos

    Modulaciones Digitales

    Manejo de ADS

    Estudio del Sistema QPSK

    Mezclador de frecuencias

    Diseo de los mezcladores

    Simulaciones del sistema diseado

    ConclusionesConclusiones

    PresupuestoPresupuesto

    BLOQUE I

    BLOQUE II

    BLOQUE IIIBLOQUE III

  • ConclusionesConclusiones

    Comparacin con otros mezcladoresComparacin con otros mezcladores

    VV5555TensiTensin de alimentacin de alimentacinn

    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 conversiconversinn

    UnidadesUnidadesModelo ADSModelo ADSEste ProyectoEste ProyectoSiGeSiGe 0.350.35mmParParmetrometro

    UpUp--converterconverter

    V3.03.03.33.355TensiTensin de alimentacin de alimentacinn

    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 conversiconversinn

    UnidadesUnidades[39][39]0.350.35m CMOSm CMOS[38][38]

    0.350.35m CMOSm CMOSEste ProyectoEste ProyectoSiGeSiGe 0.350.35mmPar

    Parmetrometro

    DownDown--converterconverter

  • ConclusionesConclusiones

    Comparacin de la BERComparacin de la BER

    5 6 7 8 9 10 114 12

    1E-2

    1E-1

    1E-3

    3E-1

    Es/No

    BE

    R

    Sistema DiseadoSistema Diseado

    Sistema OriginalSistema Original

  • ConclusionesConclusiones

    La tecnologa La tecnologa SiGeSiGe 0.35 0.35 m m es vlida para el diseo de es vlida para el diseo 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 realizacin del LayoutLa realizacin del Layout

    Integracin de Integracin de balunsbaluns (con elementos pasivos como activos)(con elementos pasivos como activos)

    Estudio de otras alternativas de mezcladorEstudio de otras alternativas de mezclador

  • ndicendice

    Introduccin

    Objetivos

    Modulaciones Digitales

    Manejo de ADS

    Estudio del Sistema QPSK

    Mezclador de frecuencias

    Diseo de los mezcladores

    Simulaciones del sistema diseado

    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 informticosticos

    34.8334.83Costes de herramientas softwareCostes de herramientas software

    TotalTotal(euros)(euros)CostesCostes

  • Estudio y Diseo de Moduladores y Estudio y Diseo de Moduladores y DemoduladoresDemoduladores Integrados para Integrados para

    Comunicaciones Inalmbricas en la Comunicaciones Inalmbricas en la Tecnologa Tecnologa SiGeSiGe 0.350.35m de AMSm de AMS

    Titulacin: Sistemas de TelecomunicacinTitulacin: Sistemas de TelecomunicacinTutores: Francisco Javier del Pino SurezTutores: Francisco Javier del Pino Surez

    Amaya Goi Amaya Goi IturriIturri

    Autor: Cristbal Guedes SurezFecha: Noviembre 2004