Eletrónica de Rádio Frequência

Objectivos

Pretende-se nesta UC que os alunos aprofundem os seus conhecimentos no projeto de circuitos  integrados em tecnologia CMOS para o domínio das comunicações digitais via rádio. Tratando-se de uma disciplina de microelectrónica avançada será objetivo que o aluno adquira um nível de conhecimento especializado e de vanguarda neste domínio e que lhe sirva de suporte à sua capacidade de reflexão original, consciência crítica e visão sobre as interligações entre as várias áreas. Para um efetivo aproveitamento destes conhecimentos especializados, pressupõe-se o desenvolvimento de um conjunto de aptidões, designadamente a capacidade de interligar e integrar informação de diversas IGNOREes, capacidade para distinguir as especificações que são verdadeiramente críticas para o sistema, forte capacidade de adaptação às ferramentas de projeto de circuitos, facilidade de expressão. O nível de competências adquiridas deverão refletir capacidade de gestão de projeto com grau de complexidade crescente, capacidade de inovação demonstrando domínio das ferramentas de projeto. Do ponto de vista das competências não estritamente técnicas, pretende-se que o aluno apresente capacidade de trabalhar em equipa, com gestão de tempo eficaz sendo outro factor importante a qualidade e clareza da apresentação oral dos projetos. Deverá, ainda, demonstrar a capacidade de resolução de problemas com respectiva avaliação crítica de uma solução.

Caracterização geral

Código

10920

Créditos

6.0

Professor responsável

João Pedro Abreu de Oliveira

Horas

Semanais - 4

Totais - 28

Idioma de ensino

Português

Pré-requisitos

Conhecimentos consolidados em eletrónica básica, correspondente às disciplinas de TCE, E1 E2.

Pressupõe ter obtido aprovação nas disciplina de microelectrónica avançada, corespondente às disciplinas de NSA e EIV.

Bibliografia

1- B. Razavi , "Rf Microelectronics, 2nd Edition", PTR Prentice Hall, 2012
2- R. Ludwig, P. Bretchko, “ RF Circuit Design, Theory and Applications”, Prentice Hall, 2000
3- Pozar, David M., “Microwave Engineering”, Wiley International Edition, 2004
4- Gonzalez,Guillermo, “Microwave Transistor Amplifiers”, 2nd Edition, Prentice Hall, 1997
5- Cripps, Steve C., “RF Power Amplifiers for Wireless Communications”, Artech House, 1999

6- T. H. Lee, The Design of CMOS Radio-Frequency Integrated Circuits, Cambridge Univ.Press, ISBN 0-521-83539-9,2004

Método de ensino

1- exposição da matéria: através de um conjunto de aulas com perfil de sessão de trabalho em que se promove a participação dos formandos. A exposição é suportada em informação escrita no quadro, sincronizada com slides. A componente multimédia, incluindo animações, e através de e-learning no moodle@FCT. Cada  tópico é suportado em análise de casos reais 

2- Privilegiar uma estratégia “hands-on”, suportada num projeto de transceiver, simulando um ambiente profissional no qual se estabelecem as regras e as responsabilidades. Este projeto tem duração do semestre inteiro, a partir do qual se retiram de forma continua o desempenho demonstrado/apresentado pelo estudante (nomeadamente através de relatórios parciais e relatório/artigo e discussão final). É a partir desta avaliação contínua que se obtém a classificação final do aluno. 

Método de avaliação

Disciplina orientada ao projeto, cuja classificação final é obtida com base:

1- dois testes de até 1 hora de duração cada um.  A contribuição individual de cada teste para a nota final é de 15%

2- Avaliação de laboratorial, contribuindo com 10% para a nota final

3- Elaboração de projeto com apresentação e discussão final, contribuindo com 60% para nota final. 

Conteúdo

1.    Introdução sobre transceivers rádio 
1.1.     Arquiteturas e redes de comunicação rádio de baixo débito;
1.2.     Consolidação de especificações; Revisão sobre link budget, transmissão digital, SNR, BER.
1.3.     Importância da tecnologia CMOS; enquadramento histórico;
2.     Tecnologia CMOS em RF
2.1.     Modelização dos transístores NMOS e PMOS em alta-frequência (Modelos BSIM3 e BSIM4)
2.2.     Resistências, Condensadores e Bobines integradas
2.3.     Ruído
2.4.     Framework de projeto Cadence (para simulação e layout)
3.    LNA em RF-CMOS
3.1.     Especificações e caracterização : ganho, potência, factor de ruído, P1dB, IIP2, IIP3;
3.2.     Estudo de topologias de IGNOREe comum e base comum; determinação do ganho, factor de ruído;
4.    Mixer em RF-CMOS
4.1.     Especificações e caracterização: ganho de conversão, factor de ruído, P1dB, IIP2, IIP3;
4.2.     estudo de topologias ativas com e sem entrada em modo diferencial
5.    Osciladores/PLL em RF CMOS
5.1.     Especificações e caracterização: ruído de fase
5.2.     estudo de topologias LC e RC em quadratura 
6.    Power amplifier em RF CMOS
6.1.     Especificação: PAE, EVM
6.2.     estudo de topologias de circuito em  classe A/B e F.
7.    Estudo,  análise e projeto de transceiver Zero-IF e Low-IF para integração total em CMOS, para aplicações de baixo débito (Redes sensores sem fios). Procedimento de projeto.