Microeletrônica aplicada a sistemas
Linhas de Pesquisa
Transmissores com alta eficiência energética para sistemas de comunicações móveis
As novas gerações de sistemas para comunicações móveis oferecem a promessa de desempenho competitivo com os atuais modems a cabo em um cenário de completa mobilidade. Entretanto, o atual ritmo de crescimento das aplicações sem fio tem aumentado drasticamente a potência consumida por esses sistemas. Isso traz consequências indesejáveis para a estação-base, cujos transmissores são responsáveis por mais de 60% da energia total consumida, e também para o usuário, uma vez que os avanços na tecnologia das baterias para portáteis não seguem o mesmo ritmo de desenvolvimento. Como consequência, o projeto de transmissores para sistemas móveis tem sido guiado pela busca de alta eficiência energética. Isso implica praticamente abandonar a amplificação linear clássica, baseada na operação dos transistores em classes lineares (A, AB e B) e em baixos níveis de potência. Esta linha de pesquisa tem por objetivo a busca por novas arquiteturas de transmissores, capazes de manter uma alta eficiência energética em uma ampla faixa de potências de saída, e a implementação digital (FPGAs ou ASICs) de linearizadores em banda-base, para explorar a operação dos transmissores na faixa de alta eficiência energética e ao mesmo tempo cumprir as rigorosas exigências de linearidade. Desenvolvimento de modelos comportamentais de blocos funcionais para sistemas de comunicações móveis
Em sistemas modernos de comunicação sem fio, diferentes blocos funcionais (ADC, DAC, filtros, amplificadores, misturadores) atuam sobre um sinal que carrega uma informação, contribuindo tanto para a execução de uma tarefa pré-determinada, quanto para a degradação da qualidade do sinal ao longo do sistema. Na transmissão, a informação modula uma portadora de RF, tanto em amplitude quanto em fase, com o objetivo de melhorar a eficiência espectral. Entretanto, devido à envoltória poder ser variável, deve existir um compromisso entre linearidade e eficiência energética. A menos que um esquema de linearização seja implementado na cadeia de transmissão, o amplificador de potência deve ser operado em baixos níveis de potência para cumprir rigorosas exigências de linearidade, causando uma redução da eficiência energética. Na recepção, o sinal recebe consecutivas etapas de ganho, deslocamento em freqüência, filtragem e demodulação. O compromisso nesse caso é obter a maior sensibilidade ao sinal útil e a maior robusteza a interferências com o menor consumo energético possível. Para o projeto assistido por computador de sistemas modernos de comunicações móveis, necessitam-se modelos comportamentais para representar os blocos funcionais que tenham baixa complexidade computacional e representem de maneira precisa a relação entre os sinais complexos de informação na sua entrada e na sua saída. Nesse contexto, esta linha de pesquisa tem por objetivo o desenvolvimento de modelos comportamentais de blocos funcionais para sistemas de comunicações móveis. Receptores de radiofrequência chaveados para aplicações de Rádio Definido por Software multinormas
Com a crescente demanda em telecomunicações, mais especificamente das comunicações sem fio, uma série de normas de comunicações são evoluídas ou criadas. Atualmente existe uma forte tendência na convergência de diferentes tecnologias em aparelhos de comunicação, para que esses sejam capazes de trabalhar nessas diversas normas. Progressivamente, os aparelhos comunicantes migram o que seria uma estratégia distribuída de ter um Chip de Rádio que funcione para cada norma para um único Chip que atenda todas as normas. Dentre as tecnologias de receptores de Rádio Frequência, uma que tem sido particularmente estudada é a Rádio por Software (SR – Software Radio), que consiste em conectar o conversor Analógico Digital (CAD) diretamente na antena e fazer a de modulação do sinal inteiramente no domínio digital. Apesar de muito interessante, essa estratégia resulta em CADs custosos e de alto consumo de potência. Um compromisso é o que chamamos de Rádio Definido por Software (SDR – Software Defined Radio), onde algumas operações de amplificação e conversão em frequência ainda são no domínio analógico, e uma banda mais limitada da frequência é digitalizada para a devida demodulação. Dentro desse contexto, essa linha de pesquisa visa o estudo de arquiteturas de receptores que se encaixariam melhor com arquiteturas SDR estudando uma pista interessante de processamento de sinais, que é o processamento no domínio do tempo discreto. No tempo discreto analógico, as amplitudes são contínuas, mas as amostras discretas. Circuitos chaveados (como chaves e filtros a capacitores chaveados) são particularmente interessantes para desempenhar esse processamento. Trabalhos dentro desse projeto englobam aplicar modelos comportamentais dos blocos chaveados, usando softwares de sistemas (ADS e MATLAB) para a demodulação de sinais de diferentes normas, validando aspectos como o plano de frequência, estratégias de filtragem e de conversão de sinal e especificação de desempenho individual dos blocos. |