Disiplinin Geleceğine Dair Görüşler

Para avaliarmos os algoritmos de calibração, um receptor cinco-portas foi implemen- tado em tecnologia de microfita e componentes eletrônicos. O circuito é formado por uma junção interferômica de 5 acessos e misturadores, como ilustra a Figura 4.15.

A junção realiza três adições vetoriais dos sinais de entrada e funciona como um divisor de potência, dividindo igualmente a potência recebida na entrada entre as quatros

Figura 4.15: Esquema simplificado de uma junção interferômica.

outras vias com uma defasagem de +/- 120◦_{. A Figura 4.16 define as diferentes dimensões}

que caracterizam uma junção interferômica implementada em tecnologia de microfita.

Figura 4.16: Junção Interferômica a 5 acessos: detalhe de implementação em microfita.

as dimensões da junção em função do substrato utilizado. As equações seguintes nos permitem determinar as dimensões da junção [Neveux et al. 2004]:

θ = 2πL λ = arccos(1/4) ∼= 75, 5 ◦ _(4.10) Ra= 5L π (4.11) Z= p (3) 2 sin(θ)Z0= 2 p (5)Z0∼= 44, 7Ω (4.12)

em que λ representa o comprimento de onda para a frequência utilizada. Os valores obti- dos, a partir da Eq. 4.10 - 4.12, foram otimizados, utilizando o software ADS (Advanced Design Systems - Agilent Technologies). com a finalidade de obtermos o circuito ope- rando entre 2,4 e 2,48 GHz. A junção foi implementada, utilizando um substrato do tipo FR-4, com as seguintes características:

- Material do dielétrico: epoxi;

- Espessura do dielétrico: h = 1,59 mm; - Permissividade do dielétrico: εr= 4, 15; - Perdas dielétricas: tan(δ) = 0,02;

- Condutor: cobre dupla face com espessura ec= 35 µm.

Após a otimização utilizando o ADS, foram obtidas as seguintes dimensões: - Largura da linha de 50 Ω: 3,16 mm;

- Largura da junção: 3,6 mm; - Raio da junção: 9,75 mm.

Os resultados de simulação dos coeficientes de reflexão, apresentados na Figura 4.17,

mostram que o sistema é adaptado (Si j < −10dB) dentro de uma banda de frequência de

Figura 4.17: Coeficiente de reflexão em cada uma das portas da junção cinco-portas. Para realizar a função de misturador, foi usado um diodo Schootky MSS20.40 da Aeroflex Metelics. O modelo do diodo adotado é descrito na Figura 4.18.

A etapa seguinte consiste em adaptar o circuito misturador ao circuito da junção cinco- portas para uma impedância de 50 Ω, de modo a obtermos a máxima transferência de potência entre os dois circuitos. Com a finalidade de garantir a máxima transferência de potência entre a junção cinco-portas e o circuito misturador, foi verificado, por meio de simulação, o comportamento da impedância de entrada do circuito misturador, variando a potência e a frequência do sinal de entrada.

A Figura 4.19 apresenta os resultados de simulação do coeficiente de reflexão para o circuito de adaptação do misturador. Os resultados obtidos para uma variação na potência do sinal de entrada de 0 a 15 dBm e para uma faixa de frequência de 2 a 3 GHz são

apresentados na na Figura 4.19. Observa-se que o circuito está adaptado (S11 < −10dB)

para uma potência de entrada de 10 dBm, em torno de 2,44 GHz, como mostra o marcador m1na Figura 4.19.

Figura 4.19: Coeficiente de reflexão do circuito misturador para um impedância de 50Ω. Depois de avaliar cada etapa do circuito separadamente, o passo seguinte consiste na realização do circuito. A Figura 4.20 apresenta o layout do circuito demodulador na sua fase final de layout e a Figura 4.21 apresenta o resultado final do circuito realizado.

Figura 4.20: Layout do circuito cinco-portas, projetado utilizando o softwareADS (Ad- vanced Design Systems).

do circuito final, Figura 4.21. Os valores medidos foram comparados com os valores simulados e apresentados na Figura 4.22 e Figura 4.23.

2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3 −35 −30 −25 −20 −15 −10 −5 0 Freq(GHz) S11 (dB) S 11 Medido S₁₁ Simulado

Figura 4.22: Coeficiente de Reflexão S11.

2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3 −35 −30 −25 −20 −15 −10 −5 0 Freq(GHz) S22 (dB) S 22 Medido S 22 Simulado

4.2.1

Plataforma para testes experimentais

A montagem para validação experimental do circuito demodulador, baseado na junção cinco portas, pode ser descrito de acordo com a Figura 4.24.

Figura 4.24: Diagrama de blocos da montagem experimental para realização das medidas. A instrumentação utilizada no experimento pode ser observada na Figura 4.25. A bancada de testes possui as seguintes características:

• Receptor cinco-portas operando em 2,4 GHz;

• Oscilador local, sintonizado em 2,4 GHz e potência de 13 dBm;

• Sinal RF em 2,4 GHz, variando a potência do sinal entre −10 e −45 dBm;

• Modulação QPSK com taxa de símbolos de 100 KS/s e filtragem "Root Nyquist"com fator de decaimento (roll-off ) igual a 0,5;

• Conversor Analógico-Digital (NI 6133) com taxa de amostragem de 800 KS/s. Inicialmente, os dois geradores são sincronizados na frequência de 2,4 GHz, com uma diferença de frequência limitada a 1 KHz (∆ f = 1kHz). As três tensões de saída do circuito demodulador são adquiridas com uma frequência de 800 kHz, utilizando-se uma placa de aquisição National Instrumets PCI-6133. Considerando um sinal de 2 dBm

Figura 4.25: Montagem do experimento para aquisição de dados.

para o oscilador local (POL), foram realizadas inúmeras medidas dos três sinais de saída

para diferentes valores na potência do sinal de entrada (PRF). Os sinais adquiridos para

PRF = −10dBm são apresentados na Figura 4.26. Na Figura 4.27, os sinais de saída foram

obtidos para PRF = −20dBm.

Em seguida, foi realizada uma demodulação de um sinal RF do tipo QPSK(Quadrature Phase Shift Keying). O gerador conectado à porta 2 do circuito cinco porta, Figura 4.24, foi configurado para gerar um sinal de 2,4 GHz, com uma sequência de dados de 64 sím- bolos e uma taxa de 100 ksps. O oscilador local foi configurado para 2,4 GHz com uma

potência POL= 12 dBm. O diagrama de constelação do sinal demodulado para diferentes

valores de potência é apresentado nas Figuras 4.28 e 4.29.

A Figura 4.30 mostra o espaço de sinal dos valores obtidos para as misturas de um sinal RF com -20 dBm e um SNR = 3.

As componentes sI e sQ, extraídas da mistura v1, v2 e v3, são apresentadas na Fi- gura 4.31.

Figura 4.26: Tensões de saída para um sinal RF de potência PRF = -10 dBm.

Figura 4.28: Constelação do sinal demodulado QPSK (PRF = -10 dBm e POL = 12 dBm).

−20 −10 0 10 −30 −20 −10 0 −40 −30 −20 −10 0 v₁ v 2 v 3

Figura 4.30: Espaço das misturas.

−2 −1.5 −1 −0.5 0 0.5 1 1.5 2 −1.5 −1 −0.5 0 0.5 1 1.5 s I sQ

Figura 4.31: Scatter plot of the components sI and sQ obtained by FastICA (PRF = -20

dBm, ROL= 13 dBm)