Projeto e Otimização de um Amplificador de Potência CMOS para Aplicações em 6 GHz

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Silva, Paulo Victor Frutuoso
Orientador(a): Gimenez, Salvador Pinillos
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Amplificador de Potência de Radiofrequência
6 GHz
CMOS
MTGSPICE
Link de acesso: https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/5781
https://doi.org/10.31414/EE.2025.D.132141
Resumo: Esta dissertação de mestrado apresenta o projeto de um Amplificador de Potência de Radiofrequência (Radio Frequency Power Amplifier, RFPA) otimizado e robusto, feito utilizando a tecnologia de circuitos integrados (CIs) Metal-Óxido-Semicondutor Complementar (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, CMOS) de 65 nm e voltado para aplicações em redes que operam em 6 GHz em que os seus dispositivos demandam uma alta eficiência energética. O projeto do RFPA foi auxiliado pelo iMTGSPICE, que é uma ferramenta computacional voltada ao projeto de CIs CMOS otimizados e robustos, que, para realizar a otimização, considerando a robustez, do CI CMOS, se baseia em técnicas heurísticas de otimização (Inteligência Artificial) integrada à expertise do projetista (Inteligência Humana), considerando os impactos das variações do processo de fabricação, das tensões alimentação e das condições ambientais de operação no desempenho elétrico CI CMOS, e, portanto, garantindo a sua operação confiável. Os resultados obtidos demonstram uma Eficiência de Potência Adicionada (Power-Added Efficiency, PAE) máxima de 73,85%, um Ponto de Compressão de Saída de 1 Decibel (1-Decibel Output Compression Point, OCP1) de 9,85 dBm, e uma Potência de Saída Saturada (Saturated Output Power) de 13,77 dBm. A combinação de alta eficiência energética, robustez e operação em 6 GHz torna este RFPA particularmente adequado para dispositivos de Internet das Coisas (IoT) de baixa potência, como sensores remotos alimentados por bateria ou energia colhida (energy harvesting) e dispositivos vestíveis (wearables), onde maximizar a autonomia e garantir comunicação confiável em ambientes variáveis são requisitos críticos
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A combinação de alta eficiência energética, robustez e operação em 6 GHz torna este RFPA particularmente adequado para dispositivos de Internet das Coisas (IoT) de baixa potência, como sensores remotos alimentados por bateria ou energia colhida (energy harvesting) e dispositivos vestíveis (wearables), onde maximizar a autonomia e garantir comunicação confiável em ambientes variáveis são requisitos críticosThis master’s dissertation presents the design of an optimized and robust Radio Frequency Power Amplifier (RFPA), developed using 65 nm Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS) integrated circuit technology, aimed at applications in networks operating at 6 GHz where devices require high energy efficiency. The RFPA design was supported by iMTGSPICE, a computational tool focused on the design of optimized and robust CMOS integrated circuits, which, to perform the optimization, considering robustness, of the CMOS IC, relies on heuristic optimization techniques (Artificial Intelligence) integrated with the designer’s expertise (Human Intelligence), taking into account the impacts of manufacturing process variations, supply voltage variations, and operating environmental conditions on the electrical performance of the CMOS IC, thereby ensuring its reliable operation. The obtained results demonstrate a maximum Power-Added Efficiency (PAE) of 73.85%, a 1-Decibel Output Compression Point (OCP1) of 9.85 dBm, and a Saturated Output Power of 13.77 dBm. The combination of high energy efficiency, robustness, and operation at 6 GHz makes this RFPA particularly suitable for low-power Internet of Things (IoT) devices, such as battery-powered or energy-harvesting remote sensors and wearable devices, where maximizing autonomy and ensuring reliable communication in varying environments are critical requirementsFundação Educacional Inaciana Padre Saboia de Medeirosporpt_BRCentro Universitário FEI, São Bernardo do CampoAmplificador de Potência de Radiofrequência6 GHzCMOSMTGSPICEProjeto e Otimização de um Amplificador de Potência CMOS para Aplicações em 6 GHzinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório do Conhecimento Institucional do Centro Universitário da Fundação Educacional Inaciana (FEI)instname:Centro Universitário da Fundação Educacional Inaciana (FEI)instacron:FEIinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALfulltextapplication/pdf3499081https://repositorio.fei.edu.br/bitstreams/0e76e832-4193-49f3-af2f-3a2ad54261ba/downloadbd78483affc0251d3241cfb42515b939MD51trueAnonymousREADTEXTfulltext.txtfulltext.txtExtracted texttext/plain103482https://repositorio.fei.edu.br/bitstreams/2c51171c-cf13-4c10-ad84-b787f68ea97a/downloadbc9358408282525f63edf10d445ce4c9MD52falseAnonymousREADTHUMBNAILfulltext.jpgfulltext.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg2481https://repositorio.fei.edu.br/bitstreams/f198405e-095b-411a-8d7b-96a83e3e0a97/downloadbd3b2d0817404466c178588fc22a1efeMD53falseAnonymousREADFEI/57812025-06-11 03:00:28.953open.accessoai:repositorio.fei.edu.br:FEI/5781https://repositorio.fei.edu.brBiblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://sofia.fei.edu.br/pergamum/biblioteca/PRIhttps://repositorio-api.fei.edu.br/server/oai/requestcfernandes@fei.edu.bropendoar:2025-06-11T03:00:28Repositório do Conhecimento Institucional do Centro Universitário da Fundação Educacional Inaciana (FEI) - Centro Universitário da Fundação Educacional Inaciana (FEI)false
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