Circuitos RF, Comunicações sem fio, Microeletrônica, Novas tecnologias, Telecomunicações

Meu trabalho de mestrado

Neste post eu vou dar uma explicação sobre o meu projeto de pesquisa que se tornou minha dissertação de mestrado. É um assunto complicado que usa termos técnicos.

O título da minha dissertação é “Dimensionamento Sistêmico Otimizado de Receptores de Radiofrequência Baseado em Modelos de Consumo de Potência”, ou seja, é um método de dimensionamento de blocos de circuito de um receptor radiofrequência para que o receptor consuma o mínimo de energia possível sem prejudicar o desempenho. Por muito tempo o dimensionamento dos blocos era baseado na experiência do projetista e este dimensionamento nem sempre é o mais econômico no consumo de potência. Neste trabalho tratou apenas da parte analógica do receptor.

Receptor

Primeiro tive que escolher uma arquitetura de receptor para definir os blocos de circuito para serem dimensionados, a arquitetura escolhida foi a Zero-IF, pois é a que tem o menor número de blocos, portanto consome menos potência. Aqui é o transceptor RF em Zero-IF, o receptor em cima e o transmissor em baixo.

Escolhida a arquitetura, foram selecionados os blocos de circuito para serem dimensionados, os blocos são: filtro RF, LNA (Amplificador de Baixo Ruído), Mixer, Filtro Banda Base, VGA (Amplificador de Ganho de Tensão) e ADC (Conversor Analógico Digital).

A norma adotada foi a LTE, uma norma de quarta geração, na distribuição de parâmetros tive que respeitar os limites de ganho, figura de ruído e IIP3 mínimo.

Método

Para comprovar a eficácia do método escolhi dois modelos bem diferentes um do outro, fiz distribuições arbitrárias para ver o consumo de potência e depois apliquei a otimização. O método de otimização é um algoritmo cujo fluxograma esta abaixo, faz distribuições aleatórias de ganho, degradação da relação sinal-ruído e degradação da relação sinal-ruído + distorção, calcula o consumo de potência e repete o ciclo um número de vezes. Depois aplica a otimização, calcula o consumo de potência e repete um número de vezes. Para mais informações veja no documento que coloquei no final do post para download.

Simulação

Aqui tem uma tabela com os modelos, as distribuições e o quanto que o algoritmo reduz o consumo de energia.

Modelo 1 Modelo 2
Uniforme (Caso 1) 15,37mW 447,6mW
1-x para SNR_{deg} e SNDR_{deg} (Caso 2) 6,72mW 341,29mW
1-x para SNR_{deg} e x para SNDR_{deg} (Caso 3) 11,64mW 325,86mW
Média 11,24mW 371,58mW
Com otimização 1,90mW 190,35mW
Redução em relação a média 83% 48,8%

Os gráficos dos consumos de potência em cada bloco de circuito para comparação sendo o modelo 1 o (a) e o modelo 2 o (b).

Para saber com mais detalhes sobre a minha tese, aqui esta a tese completa em pdf.

Dissertação_Pedro_Ney_Definitiva

 

 

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