Estudo e Otimização do Ruído de Fase em Osciladores Locais para Comunicações sem Fios

Abstract

O objetivo desta tese de doutoramento consiste no estudo e otimização do ruído de fase em osciladores locais para comunicações sem fios. Neste trabalho, considera-se que o oscilador local é baseado num sintetizador de frequência com razão de divisão inteira. Pretende-se relacionar o impacto do ruído de fase imposto pelo oscilador local no canal rádio desmodulado, com a finalidade de o minimizar. Enquadra-se o oscilador local, baseado num sintetizador de frequência, nos blocos de emissão e receção. Descrevem-se os efeitos não ideais de ambos os blocos no canal desmodulado. Apresentam-se as métricas que os caraterizam: EVM, SNR e BER. O impacto que o ruído de fase impõe no sistema de comunicação é caraterizado de duas formas distintas: sintetizador isolado e canal desmodulado. A caraterização do sintetizador, baseado na topologia CP-PLL, é obtida em função da relação CPNR. O impacto do ruído de fase no canal desmodulado, com filtragem square-root raised cosine, é obtido em função da relação SPNR. Os valores de CPNR e SPNR são aferidos na largura de banda do canal. Verifica-se que a diferença entre as duas relações é inferior a 0,6 dB, o que valida a correspondência entre a métrica de rádio frequência (CPNR) e banda base (SPNR). A otimização do ruído de fase é realizada em função da topologia filtro de malha existente no sintetizador. Demonstra-se, que a alteração da frequência do zero do referido filtro, leva à modificação do comportamento espectral do ruído em torno da portadora. A otimização do ruído de fase é obtida em função da maximização do CPNR. Propõe-se um modelo de simulação para o sintetizador de frequência, que possibilita a configuração de máscaras espetrais, e assim validar a otimização realizada em sistemas de comunicação de portadora única (banda larga) e OFDM (banda estreita). A validação experimental deste trabalho é baseada no circuito integrado MAX2829, que permite realizar a emissão e receção nas bandas de frequência relativas à norma IEEE802.11a/b/g. Os ensaios foram realizados na banda ISM dos 2,4 GHz para transmissão de sinais codificados em 16QAM. Os resultados experimentais obtidos validam o modelo do oscilador local proposto, bem como a otimização do ruído de fase realizada.