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Técnicas de Compensación de No linealidades en Circuitos Moduladores y Demoduladores IQ para Transceptores de Banda Ancha. Guillermo Oscar Barraza Wolf.

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

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. 2

3 Introducción En la actualidad, la mayor parte de los sistemas de comunicaciones emplean transmisores (Tx) y receptores (Rx) digitales. Los Tx y Rx comerciales 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. 3

4 Algunos ejemplos de Tx y Rx 4

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. 5

6 Arquitectura del Tx Digital Tema de estudio 6

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

8 Arquitectura del Rx Digital Receptor Digital Superheterodino. Desbalance 8

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

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. 10

11 Soluciones Posibles Emplear técnicas de modulación de alta dimensión, multiportadora o ambas para transmitir mucha información a la vez. QPSK: 2 bits por símbolo32 QAM: 5 bits por símbolo. Velocidad de símbolo = Velocidad de bit / 5 11

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

13 Modulador y Demodulador IQ 13 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. 14

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. 15

16 Mezclador en celda de Gilbert 16

17 Mezclador en celda de Gilbert 17

18 Algunos resultados 18

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). 19

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. 20

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. 21

22 ¡Muchas Gracias! 22


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