La tesi estudia el problema de la síntesi de freqüències en les bandes de freqüències de microones i ones mil·limètriques, i la seva aplicació al disseny dels oscil·ladors locals d'un receptor coherent per a la recepció de les *radiobalises que a 12, 20 i 30 GHz emetia el satèl·lit Olympus de l'Agència Espacial Europea (ESA), amb la finalitat de caracteritzar el comportament radioelèctric de l'atmosfera a aquestes freqüències, a partir de mesures d'atenuació i transpolarització sobre aquests senyals de test, tot això dintre del marc d'un experiment de propagació (OPEX) propiciat per l'agència.La tesi s'ha centrat en l'estudi dels sistemes de síntesis de freqüències utilitzats habitualment, i especialment en els de síntesi indirecta de freqüència basats en sistemes Phase Locked Loop (PLL) a freqüències de microones ja que són la base sobre la qual s'han dissenyat i construït els prototips de multiplicadors de freqüència que s'han desenvolupat, capaços de sintetitzar senyals en bandes de mil·limètriques, que en el nostre cas s'han restringit al marge de 1 a 29 GHz.Alguns dels multiplicadors fan ús de la detecció de fase harmònica, sistema que permet realitzar multiplicacions de freqüència d'índex imparell, evitant la utilització de divisors de freqüència en el llaç de realimentació del PLL.La tesi s'estructura en quatre parts diferenciades. La primera, amb un caire eminentment teòric, s'ofereix a manera de revisió dels aspectes del soroll de fase i dels sistemes de síntesis de freqüències existents. La segona part aborda les qüestions derivades de la síntesi de freqüències en microones mitjançant PLL's, amb descripció dels components utilitzats, per a passar a tractar dels aspectes de disseny d'un receptor coherent, els seus requisits i aplicacions. En la tercera part es presenten els multiplicadors de freqüència realitzats, la seva descripció, esquema de blocs i resultats experimentals obtinguts. I finalment, en la quarta part s'inclouen una sèrie de realitzacions derivades de la utilització de sistemes PLL a freqüències de microones, amb sincronització per injecció del VCO al senyal de referència, en aplicacions de combinació de potència i de control electrònic de fase en sistemes phased-arrays amb elements actius. / La tesis estudia el problema de la síntesis de frecuencias en las bandas de frecuencias de microondas y ondas milimétricas, y su aplicación al diseño de los osciladores locales de un receptor coherente para la recepción de las radiobalizas que a 12, 20 y 30 GHz emitía el satélite Olympus de la Agencia Espacial Europea (ESA), con la finalidad de caracterizar el comportamiento radioeléctrico de la atmósfera a estas frecuencias, a partir de medidas de atenuación y transpolarización sobre esas señales de test, todo ello dentro del marco de un experimento de propagación (OPEX) propiciado por la agencia.La tesis se ha centrado en el estudio de los sistemas de síntesis de frecuencias utilizados habitualmente, y en especial en los de síntesis indirecta de frecuencia basados en sistemas Phase Locked Loop (PLL) a frecuencias de microondas puesto que son la base sobre la que se sustentan los prototipos de multiplicadores de frecuencia que se han desarrollado, capaces de sintetizar señales en bandas milimétricas, que en nuestro caso se han restringido al margen de 1 a 29 GHz.Algunos de los multiplicadores hacen uso de la detección de fase armónica, sistema que permite realizar multiplicaciones de frecuencia de índice impar, evitando el empleo de divisores de frecuencia en el lazo de realimentación del PLL.La tesis se estructura en cuatro partes diferenciadas. La primera, con un cariz eminentemente teórico, se ofrece a modo de revisión del tema del ruido de fase y de los sistemas de síntesis de frecuencias existentes. La segunda parte aborda las cuestiones derivadas de la síntesis de frecuencias en microondas mediante PLL's, con descripción de los componentes utilizados, para pasar a tratar de los aspectos de diseño de un receptor coherente, sus requisitos y aplicaciones. En la tercera parte se presentan los multiplicadores de frecuencia realizados, su descripción, esquema de bloques y resultados experimentales obtenidos. Y por último, en la cuarta parte se incluyen una serie de realizaciones derivadas de la utilización de sistemas PLL a frecuencias de microondas, con sincronización por inyección del VCO a la señal de referencia, en aplicaciones de combinación de potencia y de control electrónico de fase en sistemas phased-arrays con elementos activos. / The thesis studies the problem of the synthesis of frequencies in the microwave and millimeter waves frequency bands, and its application to the design of the local oscillators of a coherent receiver for the reception of the radio beacons that to 12, 20 and 30 GHz emitted the satellite Olympus from the European Space Agency (ESA), with the aim of characterizing the radio behavior of the atmosphere at these frequencies, from measurements of attenuation and transpolarisation on those signals of test, all that in the framework of a propagation experiment (OPEX) favored by the agency.The thesis has been focused on the study of the frequency synthesis systems, and especially on the indirect frequency synthesis systems based on Phase Locked Loops (PLL) at microwave frequencies, since they are the base on which the prototypes of frequency multipliers that they have been developed, capable of synthesizing signals in millimeter bands, are held that in our case they have restricted regardless of 1 to 29 GHz.Some of the multipliers make use of the harmonic phase detection system that allows carrying out frequency multiplications of odd index, preventing the use of frequency dividers in the feedback loop of the PLL.The thesis is structured in four differentiated parts. The first, with an eminently theoretical look, offers like revision of the subject of the phase noise and the methods of frequency synthesis. The second part tackles the questions derived from the synthesis of frequencies in microwaves through PLL's, with description of the used components, to pass to deal of the aspects of design of a coherent receiver, its requirements and applications. In the third part the frequency multipliers carried out, its description, schema of blocks and obtained experimental results are presented. And finally, in the fourth part a series of accomplishments are included phased-arrays derived of the use of systems PLL at frequencies of microwaves, with synchronization by injection of the VCO to the reference signal, in applications of power combination and of electronic phase control in systems with active elements.

[EN] The first generation of Terrestrial Digital Television(DTV) has been in service for over a decade. In 2013, several countries have already completed the transition from Analog to Digital TV Broadcasting, most of which in Europe. In South America, after several studies and trials, Brazil adopted the Japanese standard with some innovations. Japan and Brazil started Digital Terrestrial Television Broadcasting (DTTB) services in December 2003 and December 2007 respectively, using Integrated Services Digital Broadcasting - Terrestrial (ISDB-T), also known as ARIB STD-B31. In June 2005 the Committee for the Information Technology Area (CATI) of Brazilian Ministry of Science and Technology and Innovation MCTI approved the incorporation of the IC-Brazil Program, in the National Program for Microelectronics (PNM) . The main goals of IC-Brazil are the formal qualification of IC designers, support to the creation of semiconductors companies focused on projects of ICs within Brazil, and the attraction of semiconductors companies focused on the design and development of ICs in Brazil. The work presented in this thesis originated from the unique momentum created by the combination of the birth of Digital Television in Brazil and the creation of the IC-Brazil Program by the Brazilian government. Without this combination it would not have been possible to make these kind of projects in Brazil. These projects have been a long and costly journey, albeit scientifically and technologically worthy, towards a Brazilian DTV state-of-the-art low complexity Integrated Circuit, with good economy scale perspectives, due to the fact that at the beginning of this project ISDB-T standard was not adopted by several countries like DVB-T. During the development of the ISDB-T receiver proposed in this thesis, it was realized that due to the continental dimensions of Brazil, the DTTB would not be enough to cover the entire country with open DTV signal, specially for the case of remote localizations far from the high urban density regions. Then, Eldorado Research Institute and Idea! Electronic Systems, foresaw that, in a near future, there would be an open distribution system for high definition DTV over satellite, in Brazil. Based on that, it was decided by Eldorado Research Institute, that would be necessary to create a new ASIC for broadcast satellite reception. At that time DVB-S2 standard was the strongest candidate for that, and this assumption still stands nowadays. Therefore, it was decided to apply to a new round of resources funding from the MCTI - that was granted - in order to start the new project. This thesis discusses in details the Architecture and Algorithms proposed for the implementation of a low complexity Intermediate Frequency(IF) ISDB-T Receiver on Application Specific Integrated Circuit (ASIC) CMOS. The Architecture proposed here is highly based on the COordinate Rotation Digital Computer (CORDIC) Algorithm, that is a simple and efficient algorithm suitable for VLSI implementations. The receiver copes with the impairments inherent to wireless channels transmission and the receiver crystals. The thesis also discusses the Methodology adopted and presents the implementation results. The receiver performance is presented and compared to those obtained by means of simulations. Furthermore, the thesis also presents the Architecture and Algorithms for a DVB-S2 receiver targeting its ASIC implementation. However, unlike the ISDB-T receiver, only preliminary ASIC implementation results are introduced. This was mainly done in order to have an early estimation of die area to prove that the project in ASIC is economically viable, as well as to verify possible bugs in early stage. As in the case of ISDB-T receiver, this receiver is highly based on CORDIC algorithm and it was prototyped in FPGA. The Methodology used for the second receiver is derived from that used for the ISDB-T receiver, with minor additions given the project characteristics. / [ES] La primera generación de Televisión Digital Terrestre(DTV) ha estado en servicio por más de una década. En 2013, varios países completaron la transición de transmisión analógica a televisión digital, la mayoría de ellas en Europa. En América del Sur, después de varios estudios y ensayos, Brasil adoptó el estándar japonés con algunas innovaciones. Japón y Brasil comenzaron a prestar el servicio de Difusión de Televisión Digital Terrestre (DTTB) en diciembre de 2003 y diciembre de 2007 respectivamente, utilizando Radiodifusión Digital de Servicios Integrados Terrestres (ISDB-T), también conocida como ARIB STD-B31. En junio de 2005, el Comité del Área de Tecnología de la Información (CATI) del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación de Brasil - MCTI aprobó la incorporación del Programa CI-Brasil, en el Programa Nacional de Microelectrónica (PNM). Los principales objetivos de la CI-Brasil son la formación de diseñadores de CIs, apoyar la creación de empresas de semiconductores enfocadas en proyectos de circuitos integrados dentro de Brasil, y la atracción de empresas de semiconductores interesadas en el diseño y desarrollo de circuitos integrados. El trabajo presentado en esta tesis se originó en el impulso único creado por la combinación del nacimiento de la televisión digital en Brasil y la creación del Programa de CI-Brasil por el gobierno brasileño. Sin esta combinación no hubiera sido posible realizar este tipo de proyectos en Brasil. Estos proyectos han sido un trayecto largo y costoso, aunque meritorio desde el punto de vista científico y tecnológico, hacia un Circuito Integrado brasileño de punta y de baja complejidad para DTV, con buenas perspectivas de economía de escala debido al hecho que al inicio de este proyecto, el estándar ISDB-T no fue adoptado por varios países como DVB-T. Durante el desarrollo del receptor ISDB-T propuesto en esta tesis, se observó que debido a las dimensiones continentales de Brasil, la DTTB no sería suficiente para cubrir todo el país con la señal de televisión digital abierta, especialmente para el caso de localizaciones remotas, apartadas de las regiones de alta densidad urbana. En ese momento, el Instituto de Investigación Eldorado e Idea! Sistemas Electrónicos, previeron que en un futuro cercano habría un sistema de distribución abierto para DTV de alta definición por satélite en Brasil. Con base en eso, el Instituto de Investigación Eldorado decidió que sería necesario crear un nuevo ASIC para la recepción de radiodifusión por satélite, basada el estándar DVB-S2. En esta tesis se analiza en detalle la Arquitectura y algoritmos propuestos para la implementación de un receptor ISDB-T de baja complejidad y frecuencia intermedia (IF) en un Circuito Integrado de Aplicación Específica (ASIC) CMOS. La arquitectura aquí propuesta se basa fuertemente en el algoritmo Computadora Digital para Rotación de Coordenadas (CORDIC), el cual es un algoritmo simple, eficiente y adecuado para implementaciones VLSI. El receptor hace frente a las deficiencias inherentes a las transmisiones por canales inalámbricos y los cristales del receptor. La tesis también analiza la metodología adoptada y presenta los resultados de la implementación. Por otro lado, la tesis también presenta la arquitectura y los algoritmos para un receptor DVB-S2 dirigido a la implementación en ASIC. Sin embargo, a diferencia del receptor ISDB-T, se introducen sólo los resultados preliminares de implementación en ASIC. Esto se hizo principalmente con el fin de tener una estimación temprana del área del die para demostrar que el proyecto en ASIC es económicamente viable, así como para verificar posibles errores en etapa temprana. Como en el caso de receptor ISDB-T, este receptor se basa fuertemente en el algoritmo CORDIC y fue un prototipado en FPGA. La metodología utilizada para el segundo receptor se deriva de la utilizada para el re / [CAT] La primera generació de Televisió Digital Terrestre (TDT) ha estat en servici durant més d'una dècada. En 2013, diversos països ja van completar la transició de la radiodifusió de televisió analògica a la digital, i la majoria van ser a Europa. A Amèrica del Sud, després de diversos estudis i assajos, Brasil va adoptar l'estàndard japonés amb algunes innovacions. Japó i Brasil van començar els servicis de Radiodifusió de Televisió Terrestre Digital (DTTB) al desembre de 2003 i al desembre de 2007, respectivament, utilitzant la Radiodifusió Digital amb Servicis Integrats de (ISDB-T), coneguda com a ARIB STD-B31. Al juny de 2005, el Comité de l'Àrea de Tecnologia de la Informació (CATI) del Ministeri de Ciència i Tecnologia i Innovació del Brasil (MCTI) va aprovar la incorporació del programa CI Brasil al Programa Nacional de Microelectrònica (PNM). Els principals objectius de CI Brasil són la qualificació formal dels dissenyadors de circuits integrats, el suport a la creació d'empreses de semiconductors centrades en projectes de circuits integrats dins del Brasil i l'atracció d'empreses de semiconductors centrades en el disseny i desenvolupament de circuits integrats. El treball presentat en esta tesi es va originar en l'impuls únic creat per la combinació del naixement de la televisió digital al Brasil i la creació del programa Brasil CI pel govern brasiler. Sense esta combinació no hauria estat possible realitzar este tipus de projectes a Brasil. Estos projectes han suposat un viatge llarg i costós, tot i que digne científicament i tecnològica, cap a un circuit integrat punter de baixa complexitat per a la TDT brasilera, amb bones perspectives d'economia d'escala perquè a l'inici d'este projecte l'estàndard ISDB-T no va ser adoptat per diversos països, com el DVB-T. Durant el desenvolupament del receptor de ISDB-T proposat en esta tesi, va resultar que, a causa de les dimensions continentals de Brasil, la DTTB no seria suficient per cobrir tot el país amb el senyal de TDT oberta, especialment pel que fa a les localitzacions remotes allunyades de les regions d'alta densitat urbana.. En este moment, l'Institut de Recerca Eldorado i Idea! Sistemes Electrònics van preveure que, en un futur pròxim, no hi hauria a Brasil un sistema de distribució oberta de TDT d'alta definició a través de satèl¿lit. D'acord amb això, l'Institut de Recerca Eldorado va decidir que seria necessari crear un nou ASIC per a la recepció de radiodifusió per satèl¿lit. basat en l'estàndard DVB-S2. En esta tesi s'analitza en detall l'arquitectura i els algorismes proposats per l'execució d'un receptor ISDB-T de Freqüència Intermèdia (FI) de baixa complexitat sobre CMOS de Circuit Integrat d'Aplicacions Específiques (ASIC). L'arquitectura ací proposada es basa molt en l'algorisme de l'Ordinador Digital de Rotació de Coordenades (CORDIC), que és un algorisme simple i eficient adequat per implementacions VLSI. El receptor fa front a les deficiències inherents a la transmissió de canals sense fil i els cristalls del receptor. Esta tesi també analitza la metodologia adoptada i presenta els resultats de l'execució. Es presenta el rendiment del receptor i es compara amb els obtinguts per mitjà de simulacions. D'altra banda, esta tesi també presenta l'arquitectura i els algorismes d'un receptor de DVB-S2 de cara a la seua implementació en ASIC. No obstant això, a diferència del receptor ISDB-T, només s'introdueixen resultats preliminars d'implementació en ASIC. Això es va fer principalment amb la finalitat de tenir una estimació primerenca de la zona de dau per demostrar que el projecte en ASIC és econòmicament viable, així com per verificar possibles errors en l'etapa primerenca. Com en el cas del receptor ISDB-T, este receptor es basa molt en l'algorisme CORDIC i va ser un prototip de FPGA. La metodologia utilitzada per al segon receptor es deriva de la utilitzada per al receptor I / Rodrigues De Lima, E. (2016). Architecture and algorithms for the implementation of digital wireless receivers in FPGA and ASIC: ISDB-T and DVB-S2 cases [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61967 / TESIS