Study and design of CMOS RF power circuits and modulation capabilities for communication applications [thesis]

Heider Marconi Guedes Madureira
Dedicatória A todos que eu chamo de família. E aos que sonharam com isso. Heider Marcôni Guedes Madureira Acknowledgements Gostaria de agradecer meus orientadores Sandro Haddad, Nathalie Deltimple e Eric Kerhervé pelo trabalho e dedicação. Aos Professores José Camargo da Costa e Paulo Henrique Portela pela oportunidade que me foi dada de ser parte do time e morar na França. A todos os meus amigos pela força e ajuda em momentos de muito trabalho e as vezes nem tanto. Gostaria de agradecer o
more » ... de agradecer o amigos Marcos Carneiro, Dean Karolak, Rosário Desposito, Mario Weiss, Oskar Holstensson e Dwight Cabrera pela convivência e trabalho compartilhado. Ao time da DFchip, em especial ao amigo Rafael Ferreira, por segurar quando precisei me ausentar. Ao velho time do LPCI, José Edil, Gilmar Beserra, Genival Araújo, Daniel Café, Pedro Aurélio pela convivência que culminou neste trabalho. À amiga Ana Régia Neves pela força e incentivos incansáveis. Finalmente desejo agradecer minha mãe, Wany de Cassia de Carvalho Guedes, e meu pai, Marco Aurélio Madureira Ribeiro, por absolutamente TUDO. Este trabalho é apenas uma ínfima parte do que seria impossível sem o apoio de vocês. Heider Marcôni Guedes Madureira ABSTRACT This work presents the study, design and measurement of RF circuits aiming communications applications. The need for flexible and reconfigurable RF hardware leads to the need of alternative transmitter architectures. In the center of this innovative architecture, there is the power oscillator. This circuit is composed of a power amplifier in a positive feedback loop so it oscillates. As the circuit under study is mainly composed of a power amplifier, a study on power amplifier is mandatory. Modern CMOS technologies impose difficulties in the efficient RF generation due to low breakdown voltages. In order to reduce the voltage stress on the transistors, waveform engineering techniques are used leading to the use of class EF2. The design and measurement of a class EF2 power amplifier and power oscillator are shown. The circuits were implemented in standard STMICROLECTRONICS 0.13µm CMOS. Correct behavior for the circuits were obtained in measurement, leading to a first implementation of class EF2 in RF frequencies. From a system perspective, the proposed architecture is shown to be flexible and able to generate different modulations without change in the hardware. Reconfigurability is shown not only in modulation but also in output power level. The limitations of this architecture are discussed and some mathematical modeling is presented.
doi:10.26512/2015.06.t.19186 fatcat:wqghgfax3zf5dnlzn3y433onyy