• Broadband_Mixer
• DVBS
• Passive_Mixer
• PLO
• Pulse_Generator

Questo lavoro di tesi di dottorato verte sulla progettazione dei principali blocchi utilizzati nella conversione di frequenza. Nella prima parte viene infatti descritta la progettazione e la caratterizzazione dell'oscillatore locale costituito da un PLO (Phase Locked Oscillator) a 15 GHz realizzato utilizzando la tecnologia CMOS 130 nm di STMicroelectronics ottimizzato per ottenere un basso consumo di potenza e delle buone prestazioni a livello di rumore di fase. Il PLO genera un tono sinusoidale compreso tra 14.2 e 15.1 Ghz, presenta un rumore di fase di −86.3 dBc/Hz per una frequenza di offset di 1MHz relativo alla portante a 15 GHz con un possibile margine di miglioramento dimostrato in simulazione di circa -20 dBc/Hz, consumando all'incirca 28 mW.
Nella seconda parte viene invece dimostrata la realizzazione di un convertitore di frequenza “doubled balanced” resistivo a basse perdite di conversione pilotato sull'ingresso dell'oscillatore locale da due generatori d'impulsione funzionanti a frequenze maggiori di 20 GHz. In questo modo un segnale d'ingresso in banda K o in banda V viene convertito alla banda intermedia di 1GHz.
Realizzato utilizzando la tecnologia BiCMOS 130nm di IBM, il circuito é stato testato su due differenti condizioni di funzionamento: classico e in sub-armonico. Nel caso di funzionamento classico, si ottengono delle perdite di conversione del mixer nell'ordine dei 2.1 dB per un segnale RF a 19GHz e garantisce un corretto funzionamento su una banda di frequenze in ingresso comprese tra i 4 e i 27 GHz. Utilizzando invece il circuito in sub-armonico, il circuito riesce a down-convertire un range più ampio di frequenze RF compreso tra 16 e 64 GHz al costo di un aumento delle perdite. Infatti, perdite di conversione attorno agli 8dB e un figura di rumore di 9.5dB sono stati ottenuti per un valore di frequenza d'ingresso pari a 58 GHz.

This work presents the design of the building blocks used in microwave frequency conversion. The first part is dedicated to the design and characterization of a 15 GHz PLO (Phase Locked Oscillator) which may be used as the local oscillator (LO) of a mixer. It has been implemented on a 130 nm full CMOS process from STMicroelectronics. The main goals was to design a low power consumption while exhibiting moderate phase noise performances. Measurements have revealed an output frequency range from 14.2 GHz to 15.1 GHz. A phase noise of −86.3 dBc/Hz with an offset frequency of 1 MHz has been obtained at 15 GHz, and an improvement of about -20 dBc/Hz has been further demonstrated by simulation. The circuit core power consumption is about 28 mW. In a second part, a low-losses double-balanced down-converter resistive mixer is demonstrated. An original topology has been developed to efficiently downconvert a signal from K-band or V-band to 1 GHz baseband, by implementing a sampled voltage passive mixer. Two pulse generators operating up to 20 GHz have been designed to drive this mixer. The system has been processed using a 130nm BiCMOS technology from IBM. Measurements have demonstrated conversion losses of -2.1 dB at 19GHz and an excellent operation range from 4 to 27 GHz RF frequency. The same circuit has also been tested in a sub-harmonic configuration to translate a 16-64 GHz RF signal into the baseband frequency. Conversion losses near than 8 dB have been obtained with a noise figure of 9.5 dB from an RF frequency of 58 GHz.