DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador...
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DISEÑO DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN
TECNOLOGÍA SiGe 0.35 µM DE AMS
Tutor: Francisco Javier del Pino SuárezCotutor: Roberto Díaz Ortega
Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica de Telecomunicación
Autor: Adrián Jordán MontanéTitulación: Sistemas ElectrónicosFecha: junio de 2008
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Conclusión
Presupuesto
Introducción
Objetivos
Características de los sistemas de RF
Estándar IEEE 802.15.3a
Teoría del mezclador
Tecnología S35D4
Diseño a nivel de esquemático
Diseño a nivel de layout
Bloque 1
Bloque 2
Bloque 3
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Conclusión
Presupuesto
Introducción
Objetivos
Características de los sistemas de RF
Estándar IEEE 802.15.3a
Teoría del mezclador
Tecnología S35D4
Diseño a nivel de esquemático
Diseño a nivel de layout
Bloque 1
Bloque 2
Bloque 3
Estructura de la memoria
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Introducción
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redes inalámbricas
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Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
redes inalámbricas
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Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Fijas
· MMDS· LMDS· Microondas punto a punto· Enlaces ópticos
Móviles
· WWAN· WMAN· WLAN· WPAN
Clasificación redes inalámbricas
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Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Fijas
· MMDS· LMDS· Microondas punto a punto· Enlaces ópticos
Móviles
· WWAN· WMAN· WLAN· WPAN
Clasificación redes inalámbricas
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Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Fijas
· MMDS· LMDS· Microondas punto a punto· Enlaces ópticos
Móviles
· WWAN· WMAN· WLAN· WPAN
Clasificación redes inalámbricas
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Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Fijas
· MMDS· LMDS· Microondas punto a punto· Enlaces ópticos
Móviles
· WWAN· WMAN· WLAN· WPAN
Clasificación redes inalámbricas
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Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Fijas
· MMDS· LMDS· Microondas punto a punto· Enlaces ópticos
Móviles
· WWAN· WMAN· WLAN· WPAN
Clasificación redes inalámbricas
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Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Movilidad y tasa binaria
WPAN802.15
Bluetooth, Zegbee
400
100
10
1
UWB802.15.3a
LAN
Estático Caminando Caminando Vehículo
INTERIOR EXTERIOR
Tasa binaria
Mb/s
WMAN802.16
Movilidad
WLAN802.11
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Bluetooth
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
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Bluetooth
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
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Bluetooth
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
· Opera en la ISM (2.45 GHz)
· Velocidades de transmision de 2.1 Mbps en su versión 2.0
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Ultra Wide Band (UWB)
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
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Ultra Wide Band (UWB)
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
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Ultra Wide Band (UWB)
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
· Banda de 3.1 a 10.6 GHz
· Velocidades de transmisión de 400 - 500 Mbps
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Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Ultra Wide Band (UWB)
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· Métodos de generación de señales de UWB · IR-UWB · CB-UWB
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Ultra Wide Band (UWB)
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· Métodos de generación de señales de UWB · IR-UWB · CB-UWB
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Ultra Wide Band (UWB)
· Federal Communications Commission (FCC) · 802.15.3a basados en CB-UWB
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· Métodos de generación de señales de UWB · IR-UWB · CB-UWB
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Ultra Wide Band (UWB)
· Federal Communications Commission (FCC) · 802.15.3a basados en CB-UWB
· Multiband OFDM Alliance (MBOA) · Espectro de 3.1 a 10.6 GHz · 14 bandas de 528 MHz · Modulación QPSK-OFDM 128 · Tasas de datos de 53.3 a 480 Mbps
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· Diagrama Rx/Tx de UWB
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Ultra Wide Band (UWB)
CAG
AP
Interruptor RX/TX
Filtro Inicial(Paso Banda)
Banda BaseMAC
Filtro FI
Filtro FI
Sintetizador
CADLNA
CDA
Antena
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· Diagrama Rx/Tx de UWB
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Ultra Wide Band (UWB)
CAG
AP
Interruptor RX/TX
Filtro Inicial(Paso Banda)
Banda BaseMAC
Filtro FI
Filtro FI
Sintetizador
CADLNA
CDA
Antena
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· Diseño de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor de UWB (802.15.3a) en tecnología SiGe 0.35µm de AMS
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Objetivos
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Características de los sistemas de RF
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· La ganancia de un circuito determina la relación entre las amplitudes de la señal de salida y la de entrada
Ganancia (G)
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
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· La ganancia de un circuito determina la relación entre las amplitudes de la señal de salida y la de entrada
Ganancia (G)
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
· Siendo el valor de la ganancia en decibelios
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Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Factor de ruido (F) y figura de ruido (NF)
Pni PnoG
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Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Factor de ruido (F) y figura de ruido (NF)
Pni PnoG
· Considerando que Ga=Pso/Psi se obtiene:
· El factor de ruido viene dado por la expresión
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Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Factor de ruido (F) y figura de ruido (NF)
Pni PnoG
· En varias etapas en cascada la figura de ruido viene dada por:
G1F1
G2F2
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Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Punto de intercepción de 3º orden
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Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Punto de intercepción de 3º orden
ω1 ω2 2ω1-ω2 ω1 ω2 2ω2-ω1
· En un sistema lineal
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Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Punto de intercepción de 3º orden
ω1 ω2
· En la salida de los sistemas no lineales aparecen términos armónicos de la señal de entrada (mω1±nω2)
2ω1-ω2 ω1 ω2 2ω2-ω1
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Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Punto de intercepción de 3º orden
ω1 ω2
· En la salida de los sistemas no lineales aparecen términos armónicos de la señal de entrada (mω1±nω2)
2ω1-ω2 ω1 ω2 2ω2-ω1
· Los productos de intermodulación son los más peligrosos porque pueden solaparse con la señal deseada
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Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
· El IP3 determina la degradación de la señal debido a los productos de intermodulación
Punto de intercepción de 3º orden
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Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
· El IP3 determina la degradación de la señal debido a los productos de intermodulación
Punto de intercepción de 3º orden
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Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Coeficiente de onda estacionaria
· Es una medida cuantitativa de la adaptación del circuito a la entrada VSWR1 o a la salida VSWR2
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Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Coeficiente de onda estacionaria
· Es una medida cuantitativa de la adaptación del circuito a la entrada VSWR1 o a la salida VSWR2
· Representado en carta de Smith
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Estándar IEEE 802.15.3a
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Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Características del estándar
· Propuesta por la MBOA· Espectro de 3.1 a 10.6 Ghz· En 14 bandas de 528 Mhz· Modulación QPSK-OFDM 128· Tasa de datos de 53.3 a 480 Mbps· Frecuencia central de la banda:
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Características del estándar
· Especificaciones del receptor para UWB-MBOA
· Estructura del receptor Zero-IF
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
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Características del estándar
· Especificaciones del receptor para UWB-MBOA
· Estructura del receptor Zero-IF
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
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Características del estándar
· Especificaciones del receptor para UWB-MBOA
· Estructura del receptor Zero-IF
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
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Características del estándar
· Especificaciones del receptor para UWB-MBOA
· Estructura del receptor Zero-IF
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
![Page 46: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/46.jpg)
Características del estándar
· Especificaciones del receptor para UWB-MBOA
· Estructura del receptor Zero-IF
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
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Características del estándar
· Especificaciones del receptor para UWB-MBOA
· Estructura del receptor Zero-IF
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
![Page 48: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/48.jpg)
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Características del estándar
· Desafíos en el diseño de receptores de MB-OFDM
![Page 49: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/49.jpg)
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Características del estándar
· Desafíos en el diseño de receptores de MB-OFDM
· Adaptación de la impedancia de entrada de banda ancha
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Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Características del estándar
· Desafíos en el diseño de receptores de MB-OFDM
· Adaptación de la impedancia de entrada de banda ancha
· Minimizar el efecto de señales bloqueantes mejor linealidad
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Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Características del estándar
· Desafíos en el diseño de receptores de MB-OFDM
· Adaptación de la impedancia de entrada de banda ancha
· Minimizar el efecto de señales bloqueantes mejor linealidad
· Filtros con alto rechazo a la frecuencia de corte (264 MHz)
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Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Características del estándar
· Desafíos en el diseño de receptores de MB-OFDM
· Adaptación de la impedancia de entrada de banda ancha
· Minimizar el efecto de señales bloqueantes mejor linealidad
· Filtros con alto rechazo a la frecuencia de corte (264 MHz)
· Sintetizador de frecuencia de banda ancha ágil para toda la banda
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Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Características del estándar
· Desafíos en el diseño de receptores de MB-OFDM
· Adaptación de la impedancia de entrada de banda ancha
· Minimizar el efecto de señales bloqueantes mejor linealidad
· Filtros con alto rechazo a la frecuencia de corte (264 MHz)
· Sintetizador de frecuencia de banda ancha ágil para toda la banda
· Ganancia equilibrada entre I y Q, y eficiencia en las fases en cuadratura
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Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Características del estándar
· Desafíos en el diseño de receptores de MB-OFDM
· Pureza del LO
· Adaptación de la impedancia de entrada de banda ancha
· Minimizar el efecto de señales bloqueantes mejor linealidad
· Filtros con alto rechazo a la frecuencia de corte (264 MHz)
· Sintetizador de frecuencia de banda ancha ágil para toda la banda
· Ganancia equilibrada entre I y Q, y eficiencia en las fases en cuadratura
![Page 55: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/55.jpg)
Características del estándar
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
· Especificaciones del receptor UWB-MBOA
Sensibilidad -83.6 a -72.6 dBm
NF 6 - 7 dB
Ganancia de compresión a 1 dB/IIP3 -18.56 dBm/-9 dBm
Ruido de fase -100 dBc/Hz a 1 MHz
Ganancia tensión 84 dB
Total CAG 60 dB
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Mezclador de frecuencias
![Page 57: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/57.jpg)
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Mezclador de frecuencias
· Traslada la señal presente en su entrada a un rango de frecuencias diferente sin modificar las características de la señal
![Page 58: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/58.jpg)
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Mezclador de frecuencias
· Traslada la señal presente en su entrada a un rango de frecuencias diferente sin modificar las características de la señal
Vrf
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Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Mezclador de frecuencias
· Traslada la señal presente en su entrada a un rango de frecuencias diferente sin modificar las características de la señal
Vrf
Vlo
![Page 60: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/60.jpg)
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Mezclador de frecuencias
· Traslada la señal presente en su entrada a un rango de frecuencias diferente sin modificar las características de la señal
Vrf
Vlo
VIF
![Page 61: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/61.jpg)
Receptor de conversión directa
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
LNA 90º
I
Q
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Receptor de conversión directa
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
LNA 90º
I
Q
![Page 63: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/63.jpg)
Receptor de conversión directa
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
LNA 90º
I
Q
![Page 64: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/64.jpg)
Receptor de conversión directa
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
LNA 90º
I
Q
![Page 65: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/65.jpg)
Receptor de conversión directa
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
LNA 90º
I
Q
![Page 66: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/66.jpg)
Receptor de conversión directa
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
LNA 90º
I
Q
![Page 67: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/67.jpg)
Vrf
Vlo
VIF
Parámetros del mezclador
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
![Page 68: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/68.jpg)
Vrf
Vlo
VIF
Parámetros del mezclador
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
· Ganancia de conversión
![Page 69: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/69.jpg)
Vrf
Vlo
VIF
Parámetros del mezclador
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
· Ganancia de conversión
· Figura de ruido
![Page 70: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/70.jpg)
Vrf
Vlo
VIF
Parámetros del mezclador
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
· Ganancia de conversión
· Figura de ruido
· Punto de intercepción de tercer orden
![Page 71: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/71.jpg)
Vrf
Vlo
VIF
Parámetros del mezclador
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
· Ganancia de conversión
· Figura de ruido
· Punto de intercepción de tercer orden
· Rango dinámico
![Page 72: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/72.jpg)
Vrf
Vlo
VIF
Parámetros del mezclador
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
· Ganancia de conversión
· Figura de ruido
· Punto de intercepción de tercer orden
· Aislamiento
· Rango dinámico
![Page 73: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/73.jpg)
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Tipos de mezcladores
· Basados en no-linealidades
· Basados en multiplicadores
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Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Tipos de mezcladores
· Basados en no-linealidades
· Menor rendimiento
· Usados para muy altas frecuencias
![Page 75: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/75.jpg)
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Tipos de mezcladores
· Basados en multiplicadores
· Mayor rendimiento
![Page 76: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/76.jpg)
Tecnología S35D4
![Page 77: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/77.jpg)
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
Tecnología S35D4 de AMS
· 4 metales
· 2 Polisilicios
· Elementos pasivos
· Transistores bipolares
· Transistores MOSFET
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Resistencias
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
![Page 79: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/79.jpg)
Resistencias
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
![Page 80: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/80.jpg)
Condensadores
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
![Page 81: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/81.jpg)
Condensadores
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
![Page 82: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/82.jpg)
Bobinas
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
![Page 83: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/83.jpg)
Bobinas
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
· Factor de calidad bajo
· Se emplearon bobinas desarrolladas por el IUMA
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Transistores MOSFET
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
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Transistores MOSFET
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
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Transistores HBT de SiGe
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
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Transistores HBT de SiGe
Bloque 1
IntroducciónObjetivosCaracterísticas RFEstándar 802.15.3aTeoría mezcladorTecnología S35D4
· La base presenta un espesor pequeño y se encuentra dopada gradualmente con germanio
· Los HBT suministrados por la tecnología tienen una fT = 70 GHz
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Conclusión
Presupuesto
Introducción
Objetivos
Características de los sistemas de RF
Estándar IEEE 802.15.3a
Teoría del mezclador
Tecnología S35D4
Diseño a nivel de esquemático
Diseño a nivel de layout
Bloque 1
Bloque 2
Bloque 3
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Proceso de diseño
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Proceso de diseño
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
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Proceso de diseño
Cálculos teóricos
Diseño a nivel de esquemático en ADS
Polarización
Adaptaciones
Ganancia
Linealidad
Figura de ruido
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
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Proceso de diseño
Cálculos teóricos
Diseño a nivel de esquemático en ADS
Diseño del layout en Cadence
Polarización
Adaptaciones
Ganancia
Linealidad
Figura de ruido
Simulaciones post-layout
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
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Diseño a nivel de esquemático
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Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Características del circuito
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Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Características del circuito
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Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Características del circuito
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Adaptación del puerto de RF
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
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Adaptación del puerto de RF
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
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Adaptación del puerto de RF
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
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Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Adaptación del puerto de LO
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Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Adaptación del puerto de LO
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Adaptación del puerto de IF
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
· Buffer de salida en configuración seguidor de emisor
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Adaptación del puerto de IF
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
· Buffer de salida en configuración seguidor de emisor
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Adaptación del puerto de IF
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
· Buffer de salida en configuración seguidor de emisor
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Ganancia de conversión
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
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Ganancia de conversión
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
· En función de las tensiones de polarización Vrf y Vlo
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Ganancia de conversión
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
· En función del área de los transistores
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Ganancia de conversión
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
· En función de la resistencia de colector Rc
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Ganancia de conversión
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
· Ganancia de conversión obtenida a la frecuencia If y en toda la banda
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Linealidad
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
· IP3 para una potencia de entrada de RF fija
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Linealidad
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
· IP3 en función de la potencia de entrada de RF
OIP3
IIP3
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Figura de ruido y acoplamiento
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
· Figura de ruido
· Acoplamiento entre los puertos
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Pads de medidas
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
![Page 114: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/114.jpg)
Pads de medidas
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
![Page 115: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/115.jpg)
Bobina del IUMA
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
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Bobina del IUMA
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
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Esquemático final
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
![Page 118: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/118.jpg)
Esquemático final
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Lo
Rf
If
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Esquemático final
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Vcc
Vbuff
Vrf
Vlo
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Esquemático final
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
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Resultados obtenidos
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
PARÁMETRO VALOR
Ganancia de conversión (dB) 13.8
IIP3 (dBm) -13.6
OIP3 (dBm) -0.61
Figura de ruido (DSB) [SSB] (dB) 24.5 [27.9]
Consumo de potencia [con buffer] (mW) 2.58 [28.78]
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Valores de los componentes
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
COMPONENTES VALOR
AREA TRANSISTORES
BIPOLARES
Q1, Q2 0.8 µm
Q3 0.9 µm
Q4, Q5 24 µm
RESISTENCIAS
RC (R1, R2) 2600 Ω
RINLO (R3, R4) 50 Ω
RINRF (R5) 50 Ω
RBUFF (R6) 616 Ω
BOBINAS LINRF 1 nH
CONDENSADOR CIN 500 fF
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Diseño a nivel de layout
![Page 124: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/124.jpg)
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Layout del mezclador
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Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Layout del mezclador
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Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Layout del mezclador
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Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Layout del mezclador
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Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Layout del mezclador
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Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Layout del mezclador
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Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Layout del mezclador
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Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Layout del mezclador
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Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Layout del mezclador
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Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Layout del mezclador
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Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Layout del mezclador
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Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Layout del mezclador
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Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Layout del mezclador
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Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Esquemático simulaciones layout
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Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Simulaciones post-layout
· Valores típicos (typical mean)
· Casos desfavorables (worst case)
· High speed high beta (biphs)· Low speed high beta (biphb)· Low speed low beta (biplb)
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Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Typical mean
· Adaptaciones de los puertos
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Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Typical mean
· Adaptaciones de los puertos
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Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Typical mean
· Adaptaciones de los puertos
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Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Typical mean
· Ganancia de conversión
Lo (6.336 GHz, -10.52 dB)
Rf(6.600 GHz, -72.41 dB)
If (264 MHz, 2.82 dB)
PIf (264 MHz, -69.59 dB)
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Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Typical mean
· Figura de ruido
@ 3 GHz 23.5 dB
@ 8 GHz 26.3 dB
@ 4.2 GHz 22.5 dB
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Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Reajuste de las tensiones de polarización
· Typical mean
![Page 145: DISE O DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN ...LNA CAD CDA Antena. á Dise o de un mezclador simple balanceado con transistores bipolares de heteroestructura para un receptor](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013020/5e63edaa025e4970593a13a4/html5/thumbnails/145.jpg)
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Reajuste de las tensiones de polarización
· Typical mean
Vrf=890mV, Vlo=2V, (8.4 dB)
Vrf=890mV, Vlo=2.1V
Vrf=890mV, Vlo=2.2V
Vrf=880mV, Vlo=2.2V
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HSHB
TM
LSHB
LSLB
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Worst case
· Ganancia de conversión para cada caso
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LSHB (6 GHz, 27.35 dB)
HSHB (6 GHz, 24.91 dB)
LSLB (6 GHz, 24.62 dB)
TM (6 GHz, 18.84 dB)
Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Worst case
· Figura de ruido para cada caso
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Bloque 2
Diseño del esquemáticoDiseño a nivel de layout
Resumen de resultados
VRF opt (V) VLO opt (V) G (dB) NF (dB)
Typical mean 0.89 2 8.4 18.8
High speed high beta 0.88 2 10.5 24.9
Low speed high beta 0.89 2.1 9.7 27.3
Low speed low beta 0.90 2.2 0 24.6
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Conclusión
Presupuesto
Introducción
Objetivos
Características de los sistemas de RF
Estándar IEEE 802.15.3a
Teoría del mezclador
Tecnología S35D4
Diseño a nivel de esquemático
Diseño a nivel de layout
Bloque 1
Bloque 2
Bloque 3
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Conclusiones
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Comparación con otros mezcladores
Este PFC [21] [22] [23] [24] [25]
Tecnología (µm) SiGe 0.35 CMOS 0.18 CMOS 0.18 CMOS 0.18 BiCMOS 0.18 CMOS 0.18
RF frec (GHz) 6.6 4 1.32 2.45 2 5.8
Tensión de alimentación (V)
3.3 1.8 1.8 1.8 1.8 1.5
Consumo de potencia (mW) 3.82 8.1 11.5 - 12.06 6.89
IIP3 (dBm) -13.6* -0.78 11.25 -3.7 10 -2.94
Ganancia de conversión (dB) 8.4 17.7 20.5 27 14 7
Figura de ruido (DSB) (dB) 18.8 5
(SSB) 5.6 12.5(SSB) 9.5 14.3
(SSB)
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Bloque 3
ConclusiónPresupuesto
Comparación con otros mezcladores
Este PFC [21] [22] [23] [24] [25]
Tecnología (µm) SiGe 0.35 CMOS 0.18 CMOS 0.18 CMOS 0.18 BiCMOS 0.18 CMOS 0.18
RF frec (GHz) 6.6 4 1.32 2.45 2 5.8
Tensión de alimentación (V)
3.3 1.8 1.8 1.8 1.8 1.5
Consumo de potencia (mW) 3.82 8.1 11.5 - 12.06 6.89
IIP3 (dBm) -13.6* -0.78 11.25 -3.7 10 -2.94
Ganancia de conversión (dB) 8.4 17.7 20.5 27 14 7
Figura de ruido (DSB) (dB) 18.8 5
(SSB) 5.6 12.5(SSB) 9.5 14.3
(SSB)
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Presupuesto
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Presupuesto final
COSTES TOTAL (€)
Costes de recursos humanos 27027
Costes de herramientas de software 106.21
Costes de equipos informáticos 288.12
Otros costes 393.65
Subtotal 27814.98
I.G.I.C. (5%) 1390.74
PRESUPUESTO TOTAL 29205.73
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Bloque 3
ConclusiónPresupuesto
Presupuesto final
COSTES TOTAL (€)
Costes de recursos humanos 27027
Costes de herramientas de software 106.21
Costes de equipos informáticos 288.12
Otros costes 393.65
Subtotal 27814.98
I.G.I.C. (5%) 1390.74
PRESUPUESTO TOTAL 29205.73
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DISEÑO DE UN MEZCLADOR PARA UN RECEPTOR DE UWB EN
TECNOLOGÍA SiGe 0.35 µM DE AMS
Tutor: Francisco Javier del Pino SuárezCotutor: Roberto Díaz Ortega
Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica de Telecomunicación
Autor: Adrián Jordán MontanéTitulación: Sistemas ElectrónicosFecha: junio de 2008