Medição de relação sinal ruído em receptores ópticos atmosféricos

Abstract

Nesta dissertação discutem-se os problemas encontrados no projecto e implementação de um circuito capaz de efectuar a medição da relação sinal ruído em receptores ópticos, usando tecnologias de circuitos integrados CMOS. As várias estratégias estudadas para implementar a medição de relação sinal ruído possuem uma característica comum, são capazes de efectuar processamento analógico de sinais. Várias categorias foram investigadas, nomeadamente: circuitos de processamento em corrente, malhas translineares, multiplicadores de quatro quadrantes, divisores analógicos, amplificadores logarítmicos e current conveyors. É apresentado e descrito o sistema de referência para o qual foi desenvolvida uma unidade de medição de relação sinal ruído. Este sistema consiste num receptor óptico sectorizado com dois sectores de recepção e um sistema de selecção do tipo best sector. Cada um dos sectores de recepção compreende um amplificador de transimpedância de ganhos comutados e um medidor de relação sinal ruído, que processam o sinal e ruído gerados num fotodetector tipo PIN. Todo o sistema foi implementado num ASIC CMOS usando a tecnologia standard de 0.8μm da AMS. São ainda discutidos os resultados de simulação obtidos durante a fase de projecto do circuito, bem como os resultados obtidos em testes efectuados com o circuito real. No final tiram-se algumas conclusões e traçam-se algumas linhas de orientação para futuros desenvolvimentos do sistema.

ABSTRACT: This thesis discusses the problems found during the project and implementation of a circuit capable of measuring the signal to noise ratio in optical receivers, using CMOS integrated circuit technologies. All the circuits that were investigated during the specification of this work have one common characteristic; they are capable of processing analogue signals in an analogue sense. Several circuit categories were investigated, namely: translinear loops, four quadrant multipliers, analogue dividers, logarithmic amplifiers, current conveyors and current processing circuits. The reference system designed to demonstrate correct operation of the signal to noise measurement circuit is presented and described. This system consists of an optical sectored receiver with two receiving sectors and a best sector selection unit. Each one of the receiving sectors comprises a switched gain transimpedance amplifier and a signal to noise measurement circuit, which are responsible for treatment of the signal and noise generated in a PIN fotodetector. This system was implemented in one CMOS ASIC using a standard 0.8μm technology from AMS. Simulated and measured results are presented and discussed. Some conclusions and future work guidelines are drawn at the end of this test.