Receptor de conversão direta integrado em tecnologia CMOS para aplicações de ultra baixo consumo

Abstract

No desenvolvimento de dispositivos portáteis e com vida útil elevada, o baixo consumo de energia e a miniaturização são características essenciais. Essas características são demandadas em aplicações modernas nas mais diversas áreas, como por exemplo, sistemas biomédicos para monitoramento de anomalias e dispositivos de comunicação sem fio para Internet das coisas. No que se refere ao projeto de receptores de radio frequência, existe um compromisso entre a sensibilidade do receptor e o consumo de energia. Nesse contexto, esta pesquisa avalia a sensibilidade de um receptor de conversão direta CMOS utilizando circuitos de baixo consumo. Os circuitos discutidos para o cálculo da sensibilidade são um detector de envelope do tipo passivo e um amplificador com acoplamento CA. Os blocos do receptor foram implementados utilizando os modelos e fluxos de projeto das tecnologias CMOS SkyWater 130 nm e UMC 180 nm, para prototipagem de um ASIC, o que agrega portabilidade e miniaturização a arquitetura proposta. Para a tecnologia SkyWater o fluxo de projeto totalmente open-source é utilizado. Com os resultados simulados foi obtida uma sensibilidade de −58,7 dBm com um consumo de 0,9 μW para a tecnologia UMC 180 nm e uma sensibilidade de −64,7 dBm com um consumo de 1,8 μW para a tecnologia SkyWater 130 nm. Considerando a relação entre consumo de energia e sensibilidade, os resultados alcançados nessa pesquisa são comparados com os do estado da arte