Orientador : Prof. Dr. Eduardo Gonçalves de Lima / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 20/09/2016 / Inclui referências : f. 57-58 / Área de concentração: Telecomunicações / Resumo: A modelagem comportamental de amplificadores de potência (PAs) de rádio frequência (RF), utilizados em transmissores de sinais sem fio, é uma técnica necessária para manter o alto desempenho do sistema de transmissão sem distorcer o sinal que está sendo transmitido. Os modelos comportamentais polinomiais conhecidos como Memory Polynomial (MP) e Envelope Memory Polynomial (EMP), que são capazes de modelar tanto os efeitos de memória do PA quando as não linearidades do circuito, foram apresentados e discutidos. Com o intuito de gerar melhores resultados que estes dois modelos, outras duas propostas, baseadas em soma de produtos entre filtros digitais de resposta ao impulso finita e tabelas de buscas unidimensionais (LUTs), foram propostas por este trabalho. Além disso, uma proposta de método para identificação de valores a serem inseridos nas LUTs foi apresentada. Três estudos de caso foram realizados para a validação tanto das estruturas propostas quanto da abordagem de identificação proposta. Para os três PAs sob análise, ambas estruturas propostas apresentaram resultados melhores de modelagem. A abordagem de identificação proposta por este trabalho também resultou em ajustes de modelagem muito mais precisos do que a abordagem tradicional. Assim sendo, apesar de o desempenho das estruturas de modelagem estar relacionado com o circuito do PA que será analisado, os modelos propostos resultaram em melhores ajustes para todos os casos. Palavras Chave: PA RF, modelagem comportamental, funções polinomiais, LUTs / Abstract: Radio frequency power amplifiers (RF PAs) are one of the components in modern telecommunications transmission systems that have the largest impact on device performance in terms of power consumption, as well as output signal distortion. One of the main concerns when minimizing power consumption and producing high-fidelity output is limiting non-linearities and memory effects that develop in the PA circuit, due mainly to the saturation point of the constituent transistors, in addition to passive components. One of the most common techniques for removing non-linearities and memory effects is the use of a Digital Pre-distortion (DPD) circuit. Use of such a technique, however, relies on accurate models for the non-linear behaviour of the PA. Here, we investigate two existing models for PA behaviour, Memory Polynomial (MP) and Envelope Memory Polynomial (EMP), in addition to proposing two new models based on these, as well as a method based on a lookup table (LUT) approach for implementing behaviour models. The models were evaluated using three different real RF PA circuits: a one-carrier GaN amplifier, a two-carrier GaN amplifier, and a LDMOS amplifier. We see that the model performance is highly dependent on the specifics of the RF PA circuit, and that there is not one model that universally outperforms the others. Despite this, the new polynomial-based methods out-perform both the MP and EMP methods for all of the studied PA circuits. Key Words: Telecommunication systems, RF PA, behaviour modelling, polynomial filters, LUTs

Orientador : Prof. Dr. Eduardo Gonçalves de Lima / Coorientador : Prof. Dr. Bernardo R. B. de Almeida Leite / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 12/12/2016 / Inclui referências : f. 82-83 / Área de concentração / Resumo: Nos sistemas modernos de telecomunicações sem fio, necessita-se de uma elevada eficiência espectral que é a razão entre a largura de banda ocupada e a taxa de transferência de dados. Isso se deve às altas taxas de transmissão de dados e tem como consequência a utilização da modulação da amplitude (AM) e fase (PM) de uma portadora de rádio frequência (RF). A modulação AM exige linearidade no sistema de transmissão, sobretudo dos amplificadores de potência (PAs). Porém, para se obter alta eficiência energética, o PA necessita operar próximo à saturação, aumentando a sua não linearidade. Com a finalidade de melhorar a eficiência energética dos PAs, porém mantendo o compromisso com a linearidade que as agências reguladoras exigem, existem algumas alternativas, como a de utilizar um linearizador em cascata com um PA de topologia mais eficiente. Portanto, neste trabalho é proposto o projeto de um RFPA em topologia Doherty adequado para fabricação com processo CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor) de 180 nm. O amplificador principal é polarizado em classe AB e o efeito de modulação é proporcionado por um amplificador auxiliar em classe C com uma rede inversora de impedância. Em seguida é realizada a linearização do RFPA com o uso da técnica da pré-distorção digital em banda base (DPD). Esta técnica necessita de um modelo comportamental para o amplificador o qual é realizado através do uso de redes neurais artificiais (ANNs). Em específico neste trabalho foram propostas modificações para modelos comportamentais já utilizados com o objetivo de melhorar o compromisso entre a complexidade computacional e a precisão na execução de linearização de amplificadores. Resultados importantes foram encontrados na modelagem comportamental. Em um cenário de mesma quantidade de parâmetros, foram obtidas reduções entre 2,5 dB e 5 dB no erro quadrático médio normalizado (NMSE) usando o modelo comportamental proposto. Em um segundo cenário, em uma situação de precisão comparável (NMSE=-50 dB), foi observado que o modelo proposto pode reduzir o número de parâmetros na rede de 146 para 106. Utilizando sinal OFDMA com PAPR de 9,7 dB, ocorreu melhora de 8,64 dB no ACLR upper e 9,95 dB no ACLR lower do amplificador com uma rodada de linearização utilizando a DPD. Nesta etapa, o EVM diminui de 11,34% para 2,54%, utilizando o linearizador. Realizando novamente a DPD do resultado anterior, a melhoria do ACLR foi de 32,09 dB no ACLR upper e 29,89 dB no ACLR lower. Os parâmetros de EVM também diminuíram substancialmente com a linearização, sendo de 11,49% para 0,38% para segunda rodada de linearização. Verificando outros parâmetros do PA, foi notado aumento de até 1,94 dBm da potência máxima de saída, já a PAE máxima aumentou em até 2,97% utilizando a DPD. Somente para o caso com duas rodadas de linearização o amplificador atinge completamente as especificações da norma IEEE 802.11n. Palavras chave: CMOS 180 nm, Doherty, modelagem comportamental, pré-distorção digital em banda base, redes neurais artificiais. / Abstract: In modern wireless systems, high spectral efficiency which is the ratio between occupied bandwidth and data transfer rate is necessary. This is due high data transfer rates and causes the use of amplitude (AM) and phase (PA) modulation of the carrier. The AM modulation requires linearity in the transmitter chain, especially of power amplifiers (PAs). However, with the objective to obtain high power efficiency, the PA must be driven until saturation, what increases its non-linearity. In order to improve the power efficiency of PAs, but, keeping the commitment of linearity with the standards of regulatory agencies, there are some alternatives, as to use a linearizer cascaded with an amplifier whose topology allows high efficiency. Therefore, in this work a RFPA design in Doherty topology suitable to 180 nm CMOS (complementary metal-oxidesemiconductor) process is proposed. In this topology, the main amplifier is biased in class AB. The load modulation effect is achieved by an auxiliary amplifier biased in class C followed by a dephasing network. Digital baseband predistortion (DPD) is applied to linearize the designed PA. However, in this technique a behavioral model for the amplifier is necessary. Such model is based on a multi-layer perceptron artificial neural network model. Particularly, in this work modifications into a previous behavioral model are proposed with the purpose of decreasing the number of parameters of the network in order to have low computational cost to implement the linearization. Important results were found in the Behavioral Modeling. In a scenario of the same number of parameters, reductions between 2.5 dB and 5 dB in the normalized mean square error (NMSE) were found using the proposed behavioral model. In a second scenario, in a situation of comparable modeling accuracy (NMSE=-50 dB) it was observed that the proposed model can reduce the number of parameters from 146 to 106. Applying in the input an OFDMA signal with PAPR of 9.7 dB, the ACLR was improved in 8.64 dB in the ACLR upper and in 9.95 dB in the ACLR lower in the first sequence of linearization. In this stage, the EVM decreased from 11.34% to 2.54%. For the second sequence of linearization, in the output the ACLR was improved in 32.09 dB in the ACLR upper and in 29.89 dB in the ACLR lower. The EVM was decreased from 11.49% to 0.38%. The saturated power was increased in 1.94 dBm. The use of DPD provided an improvement of 2.97% in the peak PAE. Only for the case with two linearization sequences the PA fulfills completely the IEEE 802.11n. Key-words: CMOS 180 nm, Doherty, behavioral model, digital baseband predistortion, artificial neural network.

Resumo: O uso de aparelhos de comunicações móveis, como telefones celulares e smartphones, cresce em popularidade, fazendo parte da rotina das pessoas que os usam para trocar informações e dados através da conexão à internet 3G. Porém, a largura de banda reservada para esses sistemas é limitada. Para isso, se faz necessário uma modulação eficiente do sinal, tanto em amplitude quanto em fase e, em se tratando da tecnologia 3G, um dos esquemas mais usados de modulação é o WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access). Este sinal apresenta um grande valor de PAPR (Peak-to-Average Power Ratio) o que é indesejado e, para reduzir o PAPR do sinal, há um interesse crescente da comunidade de pesquisadores de micro-ondas nas técnicas de CFR (Crest Factor Reduction). Embora o uso da pré-distorção digital (DPD) esteja consagrado na literatura, estão sendo elaborados muitos estudos em que é feito o uso combinado entre as técnicas de CFR e DPD para a linearização de amplificadores de potência (PAs). O desenvolvimento teórico apresentado nesse trabalho visa estudar benefícios da combinação entre os linearizadores DPD e CFR, bem como propor um esquema de linearização, combinando o uso de um CFR do tipo hard clipping com filtro e um DPD ideal para linearizar um PA modelado através de uma cascata Wiener. A elaboração deste desenvolvimento teórico é motivada pelo fato de que a maior parte dos pesquisadores desta área não tomam cuidados para respeitar ou recomendar critérios de projeto, ou realizam simulações sem uma previsão teórica a ser atingida. Limitações dessa pesquisa incluem o estudo de apenas este tipo de CFR (hard clipping com filtro) e a utilização de um PA em que se conheça a tensão de saturação e a inversa exata para assumir a existência do DPD ideal para esse PA. Por fim, foram realizadas simulações computacionais em ambiente MATLAB para demonstrar a metodologia estabelecida. Como resultado, observa-se a necessidade de alguns cuidados nos projetos que envolvem a combinação entre esses dois linearizadores, bem como a validação de um procedimento que sempre será vantajoso, para o caso específico estudado.

Orientador : Prof. Dr. Eduardo Gonçalves de Lima / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 26/08/2016 / Inclui referências : f. 87-88 / Área de concentração: Telecomunicações / Resumo: Este trabalho aborda a modelagem comportamental de amplificadores de potência de radiofrequência (PARFs) utilizando as séries de Volterra, ou seja, modelos não lineares com memória. Neste trabalho, o modelo comportamental utilizado é o equivalente passa-baixas, para reduzir a complexidade computacional. Como contribuições principais, este trabalho apresenta duas novas abordagens para a modelagem comportamental de PARFs. Os modelos propostos são casos particulares das séries de Volterra. Um dos modelos propostos inclui todos os termos unidimensionais e bidimensionais da série de Volterra. No outro modelo proposto, é introduzido um fator de truncamento que permite uma redução adicional na quantidade de coeficientes. Para testar a precisão dos modelos, são usados dados medidos e simulados em PARFs. As precisões dos modelos propostos e de um modelo amplamente utilizado na literatura, o polinômio com memória generalizado (GMP), são comparadas. O GMP é um caso particular dos modelos propostos, uma vez que ele inclui apenas um subconjunto das contribuições presentes nos modelos propostos. Verifica-se que, em comparação com a abordagem anterior, em um cenário de número similar de parâmetros, os modelos propostos reduzem o erro quadrático médio normalizado (NMSE) em até 4,1 dB. Alternativamente, observa- se que, para obter um NMSE inferior a -46 dB, o modelo proposto utiliza 60% menos coeficientes que a abordagem anterior (243 parâmetros ao invés de 602 parâmetros para o GMP). Palavras-Chave: Amplificador de potência, Eficiência, Linearidade, Modelagem, Sistemas de comunicações sem fio. / Abstract: This work addresses the behavioral modeling of RF power amplifiers (PARFs) using the Volterra series, which are non-linear models with memory. In this work, the used behavioral model is the low-pass equivalent, to reduce the computational complexity. This work presents two new approaches for the PARFs behavioral modeling. The proposed models are particular cases of the Volterra series. One of the proposed models includes all one-dimensional and two-dimensional terms of the Volterra series. In another proposed model an additional truncation factor is introduced which allows a further reduction in the number of coefficients. Measured and simulated PARF data are used to test the accuracy of the models. The accuracies of the proposed models and a widely used method in the literature, the GMP (generalized memory polynomial), are compared. The GMP is a particular case of the proposed models, since it contains only a subset of the contributions included in the proposed models. It is found that, in comparison with the prior approach in a scenario of similar number of parameters, the proposed approaches reduce the normalized mean square error (NMSE) by up to 4.1 dB. Alternatively, it is observed that to obtain a NMSE lower than -46 dB, the proposed model uses 60% less coefficients than the previous approach (243 parameters instead of 602 parameters for GMP). Keywords: Efficiency, Linearity, Modeling, Power Amplifier, Wireless Communications System.

Made available in DSpace on 2018-08-02T00:00:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_3861_DissertacaoMestadoGustavoCarnelliMariottoFerreira.pdf: 629892 bytes, checksum: 2ae0e995b1297b154a787b0b00399d5f (MD5) Previous issue date: 2010-12-10 / O surgimento dos amplificadores ópticos na década de 90 possibilitou a utilização demultiplexação por comprimentos de onda nos sistemas de comunicações ópticas e o aumento nas taxas de transmissão. É dentro desta categoria de amplificadores ópticos que se encaixam os amplificadores Raman. Esta tecnologia permite a amplificação de diversos comprimentos de onda de forma simultânea e transparente. Contudo, apresenta a dificuldade de se obter uma banda plana de amplificação, especialmente, quando essas bandas começavam a aumentar de tamanho. É baseado neste problema que esta dissertação busca apresentar uma metodologia de otimização baseada em um algoritmo híbrido, que mistura componentes de algoritmos genéticos com um método de compensação geométrica, para otimizar os parâmetros de amplificadores Raman de forma a atender a certos requisitos de projeto. Isto significa determinar o menor número de lasers de bombeio necessários para atender aos parâmetros de projeto de ganho on-off mínimo, requerido pelo projetista e ripple máximo permitido pelo sistema, dentro de uma largura de banda de sinais extensa, como a banda C + L. Este estudo permitiu verificar que o algoritmo híbrido é capaz de encontrar soluções efetivas de banda plana mesmo em condições de bandas largas (banda C + L), obtendo resultados melhores do que aqueles encontrados por algoritmos genéticos puros aplicados ao mesmo problema.

Orientador: Fabiano Fruett / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-05T08:19:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ZambroziJunior_Paulo_M.pdf: 5165265 bytes, checksum: 827c295e65097b17da4f4a9794316018 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este trabalho mostra o desenvolvimento, fabricação e caracterização de um sensor de umidade microeletrônico, baseado em um capacitor com dielétrico higroscópico. O dielétrico higroscópico foi obtido através da deposição via LPCVD em reator vertical. Imagens AFM mostraram que esta técnica de deposição permitiu que a morfologia do filme fosse otimizada para seu emprego como material higroscópico. Um circuito conversor baseado na técnica do capacitor chaveado foi implementado para converter a variação da capacitância, do sensor de umidade, em variação de tensão. Resultados experimentais indicaram uma sensibilidade máxima de 23.3mV/%RH para RH variando de 15%RH até 70%RH / Abstract: This work present the development, fabrication and caractization of a microelectronic sensor, based on a capacitor with hygroscopic dielectric. The hygroscopic dieletric was obtained through LPCVD using a vertical reactor. Images obtained by Atomic Force Microscope ¿ AFM allowed to optimize the morphology of the hygroscopic dieletric. A circuit converter based on the switched-capacitor technique was implemented to convert the variation of the capacitance of the humidity sensor in voltage variation. Experimental results presented a maximum sensitivity of 23.3mV/%RH to RH ranging between 15%RH and 70%RH / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Rui Fragassi Souza / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-21T07:57:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Coimbra_MaurodeLima_D.pdf: 15872067 bytes, checksum: 7f1014bf507ea74fcb3f45baac3f6ce9 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Este trabalho visou estender os limites da utilização da técnica de feedforward para amplificadores de microondas, tipicamente para aplicações multi-oitavas. Neste sentido, mostrou-se a viabilidade da sua utilização em circuitos para redes faixa-larga (como as de TV-por-Cabo, por exemplo), como também, em sistemas de comunicações ópticas. Por completitude, o trabalho se inicia, após uma breve introdução, com uma revisão dos conceitos referentes às não-linearidades em amplificadores de potência. Apresenta, também, os métodos mais comuns de análise de circuitos não-lineares, comparando-os quanto às suas vantagens, restrições e condições de utilização. A isto corresponde o Capítulo 2, o Capítulo 3 apresenta os diversos métodos de linearização de amplificadores de microondas, novamente sob uma óptica comparativa. De especial interesse é a Seção 3.2, na qual se discute a técnica de Pré-Distorção em RF. A Sub-Seção 3.2.2 apresenta uma contribuição deste autor a esta técnica, contribuição esta que permitiu simplificar significativamente a sua implementação. As vantagens potenciais da técnica de feedforward ficam patentes, servindo de motivação para o capítulo que se segue. O Capítulo 4 faz uma revisão da técnicafeedforward, apontando, também, os efeitos do comportamento não-ideal dos diversos blocos constituintes deste tipo de sistema, sobre o comportamento total de um amplificador linearizado por esta técnica. No Capítulo 5 são discutidas as formas usuais de implementação desta técnica em amplificadores de microondas. A partir da análise feita destas implementações, propõem-se novas formas de implementação, de forma a não só estender-se o seu funcionamento para operação multi-oitavas, como também, para permitir que seus ajustes e sintonia sejam feitos totalmente por controles elétricos externos. Para tanto, é proposto um método de análise/simulação destes tipos de amplificadores, valendo-se simplesmente de simuladores para circuitos lineares. Por tudo isto, este capítulo é o principal deste trabalho. São utilizados, ou sugeridos, componentes e/ou elementos de circuitos não tão usuais, tendo-se considerado conveniente fazer uma breve descrição de suas caracteristicas principais. O Capítulo 6 descreve o protótipo de validação desenvolvido, bem como os resultados medidos em bancada. As conclusões finais, bem como sugestões para trabalhos futuros, são apresentadas no sétimo (e último) capítulo. O trabalho é complementado por três Anexos / Abstract: The basic aim of the present work was to extend the application limits of the feedforward technique to microwave amplifiers, mainly for multi-octave operation. It has been shown that it is possible to make use of feedforward linearization for broadband networks (such as CATV) and optical communication circuits as well. For the sake of completeness, this work begins, just after a brief introduction, with a review of the foundations of power amplifier nonlinearities. Also, the most usual non-linearity analysis methods are presented, their strong and weak points, and conditions of application, in Chapter 2. In Chapter 3, several linearization methods are discussed and compared. Special attention is paid to Section 3.2, where RF pre-distortion is discussed. Sub-Section 3.2.2 presents this author's contribution to that subject, that results in a simplification of the hardware involved. The potential of the feedforward technique arises, becoming itself a motivation for Chapter 4. The fourth Chapter presents a review of the feedforward technique, pointing out the effects (on the linearized amplifier performance) ofthe non-ideal behavior of each feedforward-system bullding block. Chapter 5 discusses the usual feedforward system concepts, for microwave amplifiers. Starting from this point, different ways of implementation are proposed, aiming at multioctave operation and a fully electrical controlled system. To make this possible, an analysis and simulation method has been proposed, using simply linear circuit simulation software. A design procedure is also presented. This chapter is the core of this thesis. Chapter 6 describes the validation prototype that is developed, together with the measured results. The final conclusions are given on the last chapter, Chapter 7. Three Annexes close the work / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Rui Fragassi Souza / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-22T02:41:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CaballeroPetersen_CarlosAllan_D.pdf: 5715633 bytes, checksum: fe147d28b8803c79ceab3f91f57520b7 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Nesta tese, investigamos e simulamos alguns subsistemas ópticos adequados para comunicação solitônica. Diversos experimentos numéricos foram realizados para estudar estes subsistemas, criando, para isto, um conjunto de programas de simulação, escritos na linguagem de programação da plataforma Mathematica 'MARCA REGISTRADA¿. Na primeira parte, analisamos a propagação de pulsos num meio óptico não-linear, onde o papel dos diferentes parâmetros é investigado através da simulação numérica, usando o método das diferenças finitas no domínio do tempo. Um sistema de equações não-lineares de Schrõdinger é resolvido para diferentes tipos de pulsos de entrada, para estudar a formação, ou não, de pulsos do tipo solitônico. Neste sentido estudamos a formação de sólitons brilhantes e escuros; neste último caso, usamos a modulação cruzada de fase. Numa segunda parte, investigamos o amplificador a fibra dopada com materiais de três e quatro níveis. A simulação permite estudar a evolução dos diferentes sinais dentro da fibra dopada, incluindo a emissão espontânea amplificada (ASE). Esta simulação permite obter resultados num comprimento de onda específico ou uma resposta espectral completa, dependendo dos dados disponíveis da fibra dopada utilizada. Como uma aplicação destes dois primeiros experimentos numéricos, estudamos o espelho não-linear amplificante em anel (Non-linear Amplifying Loop Mirror, NAIM) e sua aplicação na restauração de pulsos solitônicos escuros exaustos. Num outro experimento numérico, mostramos a geração de sinal laser num laser anel a fibra dopada. Neste caso foram investigados os lasers em anel tipo free-running e mode-locked AM. Verificamos que a oscilação laser nasce do ruído ASE do amplificador óptico presente no anel. Estudamos, também, um método de geração de trens de pulsos ópticos muito curtos, usando modulação da fase de uma onda óptica CW, seguida de filtragem óptica. Verificamos que filtros de característica de transferência tipo gaussiana produzem um bom pulso de saída e que, utilizando filtros de transferência periódica, é possível obter taxas maiores que no caso do uso de filtros simples / Abstract: This work invesligates oplical subsystems that can be used in solitonic communications. Several numerical simulations are presented, using the Mathemalica® programming language. Inilially, the non-linear oplical pulse propagalion is analyzed, using thefinite difference lime domain (FDTD) method. A pair of non-linear Schrõdinger equalions is solved simultaneously to see the condilions for oplical soliton formalion. Both bright and dark solitons were investigated, the later using cross-phase modulation. In a second part, the behavior of oplical amplifiers using doped fibers was studied The computer program developed allows to see the evolulion of the informalion signal, pumping and amplified spontaneous emission (ASE). The program makes the simulalion at a given wavelength (spot analysis) or in a complete spectral range, depending on the data availablefor thefiber. Using the above programs, several devices were analyzed, like a non-linear amplifying loop mirror (NAIM), for regeneralion of exhausted dark solitons, and oplical fiber's loop lasers,for generalion of bright solitons. In this later case, thefree-running and AMmode lockedfiber lasers were invesligated It was shown that the laser signal startfrom the ASE present in the loop. A method for the generalion of a train of short oplical pulses, using the phase modulalion of a CW signal followed by an oplical filtering, was investigated It was observed that the use of a gaussian filter gives a good output signal (close to the soliton shape) and that filters with a periodic transfer funclion (/ike a Fabry-Perot filter) can be used to double thepulse rate obtained using a non-periodicfilter / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Evandro Conforti, Aldario Chrestiani Bordonalli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-23T18:01:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DomingosNeto_Adriano_M.pdf: 2092161 bytes, checksum: 2391c136c8cc8f682ef43ba978dd7571 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Nesta tese, no primeiro experimento, foi obtido o sinal de batimento a partir dos sinais ópticos de dois lasers de cavidade externa (um sintonizável e outro não sintonizável) misturados no fotodetetor. O laser 2 gera um sinal óptico de ?2 = 1,5416 µm enquanto que o laser 1 gera um sinal óptico de ?1 = 1,5496 µm. Para prevenir reflexões do sinal óptico ao laser são colocados isoladores ópticos. O comprimento de onda ?1 foi controlado através do controle de temperatura da cavidade externa do laser 1. A sintonia de ?2 foi realizada mecanicamente. Os dois sinais sofrem ajuste do estado de polarização (SOP) através dos polarizadores 1 e 2 colocados nos percursos dos dois sinais. Devido a menor pureza espectral do sinal do laser 1, o seu sinal passa pelo filtro óptico antes que os dois sinais (k\ e X2) sejam juntados peio acoplador direcional. Os sinais saídos do acoplador direciona! são misturados e detectados pelo fotodetetor cujo sinal de saída na freqüência de diferença (sinal de batimento), ¿ ¿ 1,28 GHz, é apresentado no analisador de espectro. Em outra saída, antes do fotodetetor, o sinal óptico pode ser conectado ao analisador de espectro óptico. Maior resolução da aproximação entre os espectros dos dois sinais ópticos, é conseguida usando o interferômetro Fabry-Perot. Na segunda parte desta tese comprovam-se, experimentalmente, as propriedades não lineares do amplificador óptico semicondutor (SOA) que, além de proporcionar amplificação para os sinais que se propagam pela fibra (> 10 dB), produz, devido a suas características não-lineares, a mistura de duas portadoras ópticas, distantes de 8 nm. O laser 1 do transmissor óptico (TO) foi diretamente modulado com um sinal de modulação na freqüência ¿TO = 250 MHz. Ao laser 2 do oscilador local (LO) foi imposta a modulação externa através do modulador Mach-Zehnder (MZ) na freqüência de modulação ¿LO = 400 MHz. O sinal, com as freqüências de modulação e componentes de intermodulação resultantes dessas freqüências (fw = 400 MHz, ¿ro = 250 MHz, ¿iF = ¿w - ¿ro = 150 MHz, ¿s = ¿w + ¿ro = 650 MHz, ¿s = ¿r - ¿iF = 500 MHz), é detectado na saída pelo fotodetetor e apresentado no analisador de espectro elétrico. Alternativamente o sinal de saída do SOA pode ser conectado ao analisador de espectro óptico antes de conectar o sinal óptico ao fotodetetor. Na seqüência, comprovam-se, experimentalmente, a mistura de duas portadoras ópticas, distantes de 8 nm e moduladas em ¿ro = VOO MHz e ¿w = 1 GHz. Após filtragem de uma das portadoras e detecção, o sinal detectado apresenta as freqüências ¿w = 1 GHz, fro = 700 MHz, ¿iF = ¿w - ¿TO = 300MHz, ¿s = ¿w+ ¿m= U GHz, f5 = & - ¿iF = 1,4 GHz. Note-se que a freqüência de /, = 1,7 GHz efs = 1,4 GHz encontram-se na faixa de microonda, o que prova ser possível a geração de sinais de microonda empregando amplificadores ópticos semicondutores. Nos dois experimentos os resultados obtidos concordam com a previsão teórica / Abstract: Recently, the development of techniques that allow optical transmission and generation of microwave and millimetre-wave signals have received significant attention, mainly due to the fact that considerably low-noise optical wavelenght-division multiplexed systems are available to transmit large amounts of data throughout many points interconnected by optical fibre before antenna radiation, improving overall system noise figure. Many techniques for transmission and reception in these systems require complex and costly schemes to achieve reasonable performance. In this work, a technique for microwave and, potentially, millimetre-wave generation, using commercially available devices, is proposed. Basically, a simple coherent-type system uses the cross-gain saturation property of semiconductor optical amplifiers to mix the fundamental and harmonic frequencies of a modulated local oscillator laser signal with those of an also modulated incoming optical carrier. By carefully choosing the optical signal modulation frequencies, components at the sum and difference frequencies can be observed within the microwave bandwidth after photodetection. This work demonstrates experimentally that the semiconductor optical amplifier cross-gain property can be used in the mixing of two 8-nm spaced modulated optical carriers. In a first experiment, the mixing property was investigated for one and two optical amplifiers. It was observed a superior performance for the two-amplifier set-up, since the detected sum and difference components, at 650 and 150 MHz, respectively, had a 20 dB power level gain in relation to the one amplifier application. The experiment was then repeated with different optical signal modulation frequencies and resulted in 1,7 GHz and 300 MHz for the sum and difference frequencies, respectively, despite the low power level for these components, mainly due to technical limitations / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador : Hugo Enrique Hernandez Figueroa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-28T01:30:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Socas_JoaoTadeuStrugo_M.pdf: 558952 bytes, checksum: e60bb8b29733a6d7952fbca94a8b31df (MD5) Previous issue date: 2000 / Mestrado