Guillermo Oscar Barraza Wolf LaPSyC

1. Jornadas de Posgrado DIEC – IIIE 2011 Técnicas de Compensación de No linealidades en Circuitos Moduladores y Demoduladores IQ para Transceptores de Banda Ancha. Guillermo Oscar Barraza Wolf LaPSyC

2. Objetivos • Estudio y mejoramiento de los circuitos moduladores y demoduladores actualmente en uso. • Creación de nuevos diseños que permitan aumentar el desempeño limitado por la distorsión. • Implementación de técnicas de compensación o calibración para los circuitos desarrollados.

3. Introducción • En la actualidad, la mayor parte de los sistemas de comunicaciones emplean transmisores (Tx) y receptores (Rx) digitales. • Los Tx y Rxcomerciales de banda ancha, están convergiendo hacia la utilización de tecnología MOS. • Algunas razones son: • Bajo consumo • Bajo costo • Posibilidad de integración de circuitos digitales y analógicos en un mismo chip.

4. Algunos ejemplos de Tx y Rx

5. ¿Por qué TX y RX digitales? • Versatilidad. La misma estructura del equipo permite transmitir y recibir diferentes tipos de mensajes (voz, sms, fotos, etc.). Implementar un equipo completamente analógico que realice lo mismo es muy difícil o imposible. • Posibilidad Multiestándar. El mismo receptor puede reconfigurar el estándar de transmisión con sólo cambiar el software que lo controla (software defined radio). • Codificación. Permite reducir efectos del ruido e interferencia.

6. Arquitectura del Tx Digital Tema de estudio

7. Arquitectura del Rx digital • Existen tres tipos: • Superheterodino • Cero FI • Baja FI

8. Arquitectura del Rx Digital Desbalance Receptor Digital Superheterodino.

9. Arquitectura del Rx Digital No está el mezclador de RF FI = cero Receptor Digital de Conversión Directa.

10. Inconvenientes • El rango dinámico de las señales a procesar es muy importante para limitar la distorsión. • La arquitectura del receptor influye en el desempeño de la transmisión. • Las ventajas de la transmisión digital son a expensas del ancho de banda empleado.

11. Soluciones Posibles • Emplear técnicas de modulación de alta dimensión, multiportadora o ambas para transmitir mucha información a la vez.

12. Distorsiones • Algunas de las técnicas anteriores son sensibles a las distorsionescausadas por las no-linealidades de los circuitos que las procesan, en particular, los moduladores y demoduladores. Señal interferente FI = 100 MHz Señal deseada OL

13. Modulador y Demodulador IQ Rama en fase Rama en cuadratura

14. Mezcladores • Son el componente fundamental de todo modulador o demodulador. • Pueden ser: • Activos o pasivos • Simple balance o doble balance. • Up-converter. • Down-converter.

15. Mezclador en celda de Gilbert • Es el mezclador más ampliamente empleado en los diseños actuales. • Es balanceado en sus entradas de OL y RF y también en su salida de FI. • Presenta una gran aislación entre los puertos de OL y RF y también entre los puertos de OL y FI. • Por su forma de construcción, es la topología típica en moduladores/demoduladores IQ.

16. Mezclador en celda de Gilbert

17. Mezclador en celda de Gilbert

18. Algunos resultados

19. Ventajas del Mezclador Gilbert • Tiene gran aislación entre los puertos. • Reduce significativamente las frecuencias indeseadas que se producen en el batido. • Presenta alta linealidad para pequeños niveles de señal. • Su estructura diferencial proporciona mayor rechazo a respuestas espurias (por ej. del OL).

20. Desventajas del Mezclador Gilbert • Corriente de polarización relativamente alta. • Existe una pequeña fuga desde el puerto de OL hacia el puerto de FI. • Gran cantidad de componentes. • Necesidad de baluns.

21. Líneas de Trabajo a Futuro • Explorar la técnica de supresión armónica en el mezclador de Gilbert con el objeto de mejorar su linealidad. • Analizar qué ocurre en términos de ganancia de conversión y cifra de ruido. • Investigar y ensayar otros circuitos moduladores y demoduladores. • Emplear el instrumental incorporado recientemente para realizar las futuras mediciones.

22. ¡Muchas Gracias!