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Provas de Dissertação de Mestrado (MEE)

21 Setembro 2011, 10:44 - Maria João Silva Carvalho

Divulgação de prova do MEE - Monolithic Power Amplifier in 0.18um CMOS for WLAN - Aluno nr. 57498 - Marco António da Mota Carvalho Silva Pereira

 

Aluno Nº: 57498

Candidato: Marco António da Mota Carvalho Silva Pereira

Título: Monolithic Power Amplifier in 0.18um CMOS for WLAN

 

Júri:

Presidente: Professor Doutor Carlos Alberto Ferreira Fernandes

Orientador: Professor Doutor João Manuel Torres Caldinhas Simões Vaz

Vogal: Professor Doutor Nuno Filipe Silva Veríssimo Paulino 

 

Data: 22 de Setembro de 2011

Hora: 10:00h

Local: Taguspark, Sala 2.10

 

Resumo da Tese:

A utilização das comunicações móveis tem vindo a crescer consecutivamente há mais de vinte e cinco anos, e a tendência futura é que esse crescimento continue com ritmo cada vez mais elevado. Como o amplificador de potência é o maior consumidor de energia em quase todo o tipo de transmissores, a sua eficiência tem uma elevada importância.

Há dez anos atrás, amplificadores de potência eram implementados em tecnologias de GaAs, HBT, etc., utilizando-se as topologias mais convencionais. No entanto, o processamento de sinal cada vez mais é feito em tecnologia CMOS. Por esta razão, um sistema emissor-receptor num único chip exige um amplificador de potência integrado CMOS.

Infelizmente, a tecnologia CMOS apresenta várias limitações para o projecto de amplificadores de potência. Para contornar tais problemas é necessário recorrer a métodos e topologias de elevada complexidade.

O objectivo principal teste trabalho consiste em testar a performance da tecnologia CMOS 0.18 µm na realização de amplificadores que debitem potências elevadas, na ordem de várias centenas de mW. Outro dos objectivos passa por projectar e conceber protótipos de amplificadores de potência a 2.45 GHz que entreguem à carga potências próximas de 1 W sem comprometer o seu rendimento energético. Um enorme esforço é feito para que a maioria dos amplificadores projectados e concebidos sejam completamente integrados em tecnologia CMOS.

Para alcançar os objectivos propostos recorreu-se ao uso de diferentes técnicas. Nomeadamente osciladores de potência sincronizados, topologias cascode, funcionamento em classe E, topologias Push-Pull e malhas de auto-polarização.

 

Palavras-chave:

Amplificadores de potência, Amplificadores comutados, Osciladores sincronizados, Classe-E, Rádio Frequência, CMOS

 

Abstract:

The increase of wireless communications has been going on for the last twenty five years and the trend is expected to continue at a faster pace in future. Modern communication systems, especially battery operated devices, require efficient power use. Since the power amplifier is the biggest consumer in almost all types of transmitters, an efficient power amplifier is always in great demand.

Ten years ago, power amplifiers were implemented in GaAs, HBT, LDMOS, etc., using conventional topologies. Nowadays, more and more signal processing is done in CMOS. For this reason, a single chip transceiver demands an integrated CMOS power amplifier.

Delivering RF power as high as 1 W still remains a challenge for a CMOS power amplifier. Unfortunately, CMOS technology presents serious limitations in power amplifiers design. To override such problems the use of advanced methods and techniques is required.

The main goal of this work is the test of CMOS 0.18 µm technology under high power levels at radio frequencies. Another objective is to design and fabricate some power amplifiers prototypes with 1 W output power and decent energy efficiency for 2.45 GHz. A huge effort was made in some prototypes to achieve fully integrated CMOS designs.

The amplifiers have several state-of-art characteristics like Injection-Locking, Push-Pull topologies, cascode switches, self-biasing circuits and class-E operation.

 

Keywords:

Power amplifiers, Switched-mode amplifiers, Injection-Locking, Class-E, Radio Frequency, CMOS