Desenvolvimento de tecnologia de dispositivos chaves MEMS - MicroelectromechanicalSystems - para RF - Radio Frequencia - e novas topologias para circuitos integrados CMOS de RF em sub-sistemas de entrada de radio receptores

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Andre Tavora de Albuquerque, 1975-
Data de Publicação: 2008
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1606978
Resumo: Orientador: Luiz Carlos Kretly
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spelling Desenvolvimento de tecnologia de dispositivos chaves MEMS - MicroelectromechanicalSystems - para RF - Radio Frequencia - e novas topologias para circuitos integrados CMOS de RF em sub-sistemas de entrada de radio receptoresDevelopment of MEMS switch device technology MEMS - MicroelectromechanicalSystems - for RF - radio frequency - and new topologies of RF CMOS integrated circuits for radio receivers input sub-systemsDispositivos eletromecânicosModuladores (Eletrônica)Amplificadores de radiofreqüenciaMicro-ondasCircuitos integradosSemicondutores de óxido metálicoTransistoresMEMSMicro-electrical mechanical systemBPSK modulatorLow noise amplifierMicrowaveIntegrated circuitsOrientador: Luiz Carlos KretlyTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de ComputaçãoResumo: Este trabalho apresenta dois tópicos de pesquisa, o primeiro é referente ao projeto e desenvolvimento da tecnologia de fabricação de Chaves MEMS (Micro Electro Mechanical System) de RF e o segundo é o projeto de circuitos integrados. No que se refere a chaves MEMS, descreve-se o processo e a metodologia para projeto de Chaves MEMS paralela sobre linha de transmissão coplanar (CPW). A estrutura é composta de uma ponte metálica suspensa em ambos os lados por dois postes metálicos conectados ao plano de terra. As chaves são projetadas para uma baixa tensão de ativação (16 V) e com larga banda de operação em freqüência (400 MHz ¿ 4GHz) possibilitando seu uso na maioria dos padrões de sistemas de comunicação. Também é descrita a metodologia do projeto auxiliado por simulações eletromecânicas e eletromagnéticas e finalmente é apresentada a caracterização de 4 chaves construídas. Após extensa pesquisa na literatura técnico-científica, foi identificado que este é o primeiro trabalho no Brasil dedicado ao desenvolvimento de tecnologia de fabricação de chaves MEMS. Os projetos de circuitos integrados foram realizados em tecnologia CMOS 0,35 µm e incluem: multiplicador de tensão e oscilador em anel, chaveador SPDT (Single Pole Double Through), amplificador de baixo ruído e modulador BPSK. Sendo os circuitos multiplicador de tensão e oscilador em anel projetados para aplicações em chaves MEMS. Os circuitos SPDT, amplificador de baixo ruído e modulador BPSK são parte integrante de Front-End de RF, com recepção em 1,8 GHz (banda D - GSM) e transmissão em 868,3 MHz (padrão Zigbee). São descritos os guias de projeto para cada circuito com simulações e desenho de layout. Especificamente para os circuitos, multiplicador de tensão e amplificador de baixo ruído são apresentadas novas topologias. Estes dois circuitos estão em via de preparação de patente. Finalmente, as caracterizações de cada circuito são apresentadas, com exceção do modulador BPSKAbstract: This work presents two main research topics: the first refers to the design and the development of a fabrication technology for RF MEMS (Micro Electromechanical Systems) Switches and the second to the design of RF integrated circuits. In relation to MEMS switches, it describes the fabrication process and the design methodology of Shunt MEMS switches over a coplanar transmission line (CPW). The structure is composed by a metallic bridge anchored on both ends by two metallic posts connected to the ground plane. The switches are designed to operate at low activation voltage (16 V) and with a large band of operating frequency (400 MHz ¿ 4GHz), making possible its use in many communication systems. It is also described a design methodology assisted by electromechanical and electromagnetic simulations, and finally it is presented the characterization of 4 switches. After extensive search in technical literature, it was identified that this is the first work in Brazil dedicated to the technology development and fabrication of MEMS switches. The integrated circuits designs are realized in CMOS 0.35 µm technology and includes: charge pump and ring oscillator, SPDT switcher (Single Pole Double Through), low noise amplifier and BPSK modulator. The circuits charge pump and ring oscillator are intended to MEMS switches applications. The circuits SPDT, low noise amplifier and BPSK modulator are integrating parts of a RF Front-End, with reception at 1.8 GHz (band D ¿ GSM) and transmission at 868.3 MHz (ZigBee standard). The design guidelines to each circuit are described, with simulations and layout drawing. Specifically to the circuits charge pump and low noise amplifier, it is presented new topologies with innovation in the area. These two circuits have their patent process under preparation. Finally, the characterization of each circuit is presented, with exception of the BPSK modulatorDoutoradoEletrônica, Microeletrônica e OptoeletrônicaDoutor em Engenharia Elétrica[s.n.]Kretly, Luiz Carlos, 1950-Yacoub, Michel DaoudCosta, João Crisostomo Weyl AlbuquerqueTatsch, Peter JürgenBarbin, Silvio ErnestoUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASSilva, Andre Tavora de Albuquerque, 1975-20082008-02-29T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf165p. : il.(Broch.)https://hdl.handle.net/20.500.12733/1606978SILVA, Andre Tavora de Albuquerque. Desenvolvimento de tecnologia de dispositivos chaves MEMS - MicroelectromechanicalSystems - para RF - Radio Frequencia - e novas topologias para circuitos integrados CMOS de RF em sub-sistemas de entrada de radio receptores. 2008. 165p. 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