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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