All-digital RF signal generation using delta-sigma modulation for mobile communication terminals - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2007

All-digital RF signal generation using delta-sigma modulation for mobile communication terminals

Génération numérique de signaux RF pour les terminaux de communication mobile par modulation delta-sigma

Résumé

In the software defined radio context, a digital transmitter based on ΔΣ modulation is proposed. Its architecture is built around two oversampled 3rd-order lowpass digital ΔΣ modulators that provide a multiplexed high-speed 1-bit data stream directly coding the RF signal in the digital domain. The output stream can then be fed to an efficient switching-mode power amplifier.
The UMTS standard has been taken as an application example and a digital RF signal generator providing the 1-bit output stream at 7.8Gs/s has been designed in a 90nm CMOS technology. Redundant arithmetic with complementary signal paths, non-exact output quantization and anticipated output evaluation have been implemented to reach the high sampling rate. 3-phase differential dynamic logic clocked by a DLL has been used at the circuit level.
The fabricated prototype transmitter IC demonstrates full functionality up to a 4GHz main clock frequency, reaching a maximum bandwidth of 50MHz at 1GHz center frequency with a 3.1dBm peak output power. When using the first image band, the transmit band can be moved up to 3 GHz. With a 2.6GHz main clock frequency and 5MHz WCDMA modulated channel at a carrier frequency of 650MHz, a channel output power of -3.9dBm and 53.6dB of ACPR are obtained. With the same settings, a channel output power of -15.8dBm and an ACPR of 44.3dB is reached in the 1.95GHz image band, which fulfills minimum UMTS requirements. The chip active area is 0.15mm² and its power consumption is 69mW for a 2.6GHz operating clock frequency.
Dans le cadre de la radio logicielle, un transmetteur numérique, basé sur la modulation ΔΣ, est proposé. Son architecture est construite autour de deux modulateurs ΔΣ passe-bas suréchantillonnés du 3ème ordre qui fournissent un signal multiplexé sur 1 bit à haute cadence, qui code directement le signal RF dans le domaine numérique. La séquence de sortie peut ensuite être appliquée à l'entrée d'un amplificateur de puissance commuté ayant une bonne efficacité.
Le standard UMTS a été choisi comme exemple d'application et un générateur de signaux RF 1 bit à 7,8Géch/s a été réalisé dans une technologie 90nm CMOS. Une arithmétique redondante comprenant des signaux complémentaires, une quantification de sortie non exacte et une évaluation anticipée de la sortie ont été implémentées pour parvenir à la cadence désirée. Une logique dynamique différentielle sur 3 phases d'horloge, générées par une DLL, a été utilisée au niveau circuit.
Le circuit intégré du transmetteur prototype démontre une fonctionnalité complète jusqu'à une fréquence d'horloge de 4GHz, permettant ainsi d'atteindre une bande passante de 50MHz autour d'une fréquence porteuse de 1GHz. Si la bande image est utilisée, la fréquence d'émission peut être déplacée jusqu'à 3GHz. Avec une fréquence d'horloge de 2,6GHz et un canal WCDMA de 5MHz modulé autour d'une fréquence porteuse à 650MHz, 53,6dB d'ACLR sont obtenus pour une puissance de canal en sortie de -3,9dBm. Pour la bande image (1,95GHz), l'ACPR est de 44,3dB pour une puissance maximale du canal en sortie de -15,8dBm, ce qui rentre dans les spécifications UMTS. L'aire active du circuit est de 0,15mm² et sa consommation de 69mW sous 1V à cette fréquence.
Fichier principal
Vignette du fichier
AFR_These_final.pdf (4.97 Mo) Télécharger le fichier
07_12_07_Soutenance_these_V4.ppt (4.18 Mo) Télécharger le fichier
Format : Autre
Loading...

Dates et versions

tel-00280968 , version 1 (20-05-2008)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00280968 , version 1

Citer

Antoine Frappé. All-digital RF signal generation using delta-sigma modulation for mobile communication terminals. Micro and nanotechnologies/Microelectronics. Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2007. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00280968⟩
298 Consultations
840 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More