A Decade-Bandwidth Low-Noise Mixer RFIC with a Distortion-Canceling Output Amplifier

This paper presents a 1-10 GHz low-noise downconvert mixer RFIC suitable for wideband receivers. A switched transconductor mixing core is adopted to reduce noise at high frequencies. By adding a series inductor to the RF transconductor, a flat 4-5 dB noise figure (NF) and a high gain of 26.5 dB can be achieved over a broad bandwidth out to 10 GHz. A CMOS output amplifier is also integrated on-chip, employing derivative superposition (DS) for high linearity and an OIP3 of 16.5 dBm. The circuit consumes less than 20 mW of dc power and occupies an active chip area of less than 0.2 mm2.

Method to Improve the Conversion Gain Flatness of Transformer-Coupled Mixers

A 4-10 GHz, on-chip balun based current commutating mixer is proposed. Tunable resistive feedback is used at the transconductance stage for wideband response, and interlaced stacked transformer is adopted for good balance of the balun. Measurement results show that a conversion gain of 13.5 dB, an IIP3 of 4 dBm and a noise figure of 14 dB are achieved with 5.6 mW power consumption under 1.2 V supply. The simulated amplitude and phase imbalance is within 0.9 dB and ±2◦ over the band.

Stepped-bend Substrate Integrated Waveguide to Rectangular Waveguide Transition

A new wideband transition between substrate integrated waveguide (SIW) and rectangular waveguide (RWG) that resembles a right angle waveguide E-bend at Ku/K band is presented. The transition has removable but stable mounting, requires only PCB fabrication and has adaptable quality and bandwidth characteristics depending on the number of substrate layers used.

Highly linear reconfigurable UWB filters with independently controlled dual bandnotch

This letter proposes a high-linearity reconfigurable lower ultra-wideband (3.1–5.25 GHz) filter with independently controlled dual bandnotch at WiMAX 3.5 GHz band and satellite communication systems 4.2 GHz band. Reconfigurability has been achieved by the implementation of Graphene based switches (simulation only) and PIN diodes (measurements). The simulation and measurement results in OFF state show an entire bandpass response from 3.1 GHz to 5.25 GHz and with a very low insertion loss. In ON state, the results show that sharp rejections at 3.5 GHz and 4.2 GHz are achieved, with a low passband insertion loss. The two bandnotch operate independently of each other; thus allowing to control the behaviour of the required bandnotch. The third order intermodulation products were also measured in OFF and ON states and the linearity results have been presented. The filter is able to achieve a high performance with good linearity and no significant loss.

Wavelength converters based on four-wave mixing in semiconductor optical amplifiers for advanced modulation formats

Les convertisseurs de longueur d’onde sont essentiels pour la réalisation de réseaux de communications optiques à routage en longueur d’onde. Dans la littérature, les convertisseurs de longueur d’onde basés sur le mélange à quatre ondes dans les amplificateurs optiques à semi-conducteur constituent une solution extrêmement intéressante, et ce, en raison de leurs nombreuses caractéristiques nécessaires à l’implémentation de tels réseaux de communications. Avec l’émergence des systèmes commerciaux de détection cohérente, ainsi qu’avec les récentes avancées dans le domaine du traitement de signal numérique, il est impératif d’évaluer la performance des convertisseurs de longueur d’onde, et ce, dans le contexte des formats de modulation avancés. Les objectifs de cette thèse sont : 1) d’étudier la faisabilité des convertisseurs de longueur d’onde basés sur le mélange à quatre ondes dans les amplificateurs optiques à semi-conducteur pour les formats de modulation avancés et 2) de proposer une technique basée sur le traitement de signal numérique afin d’améliorer leur performance. En premier lieu, une étude expérimentale de la conversion de longueur d’onde de formats de modulation d’amplitude en quadrature (quadrature amplitude modulation - QAM) est réalisée. En particulier, la conversion de longueur d’onde de signaux 16-QAM à 16 Gbaud et 64-QAM à 5 Gbaud dans un amplificateur optique à semi-conducteur commercial est réalisée sur toute la bande C. Les résultats démontrent qu’en raison des distorsions non-linéaires induites sur le signal converti, le point d’opération optimal du convertisseur de longueur d’onde est différent de celui obtenu lors de la conversion de longueur d’onde de formats de modulation en intensité. En effet, dans le contexte des formats de modulation avancés, c’est le compromis entre la puissance du signal converti et les non-linéarités induites qui détermine le point d’opération optimal du convertisseur de longueur d’onde. Les récepteurs cohérents permettent l’utilisation de techniques de traitement de signal numérique afin de compenser la détérioration du signal transmis suite à sa détection. Afin de mettre à profit les nouvelles possibilités offertes par le traitement de signal numérique, une technique numérique de post-compensation des distorsions induites sur le signal converti, basée sur une analyse petit-signal des équations gouvernant la dynamique du gain à l’intérieur des amplificateurs optiques à semi-conducteur, est développée. L’efficacité de cette technique est démontrée à l’aide de simulations numériques et de mesures expérimentales de conversion de longueur d’onde de signaux 16-QAM à 10 Gbaud et 64-QAM à 5 Gbaud. Cette méthode permet d’améliorer de façon significative les performances du convertisseur de longueur d’onde, et ce, principalement pour les formats de modulation avancés d’ordre supérieur tel que 64-QAM. Finalement, une étude expérimentale exhaustive de la technique de post-compensation des distorsions induites sur le signal converti est effectuée pour des signaux 64-QAM. Les résultats démontrent que, même en présence d’un signal à bruité à l’entrée du convertisseur de longueur d’onde, la technique proposée améliore toujours la qualité du signal reçu. De plus, une étude du point d’opération optimal du convertisseur de longueur d’onde est effectuée et démontre que celui-ci varie en fonction des pertes optiques suivant la conversion de longueur d’onde. Dans un réseau de communication optique à routage en longueur d’onde, le signal est susceptible de passer par plusieurs étages de conversion de longueur d’onde. Pour cette raison, l’efficacité de la technique de post-compensation est démontrée, et ce pour la première fois dans la littérature, pour deux étages successifs de conversion de longueur d’onde de signaux 64-QAM à 5 Gbaud. Les résultats de cette thèse montrent que les convertisseurs de longueur d’ondes basés sur le mélange à quatre ondes dans les amplificateurs optiques à semi-conducteur, utilisés en conjonction avec des techniques de traitement de signal numérique, constituent une technologie extrêmement prometteuse pour les réseaux de communications optiques modernes à routage en longueur d’onde.

Estimation de la direction d'arrivée d'échos sonores à large bande noyés dans le signal direct

Ce mémoire présente deux algorithmes qui ont pour but d’améliorer la précision de l’estimation de la direction d’arrivée de sources sonores et de leurs échos. Le premier algorithme, qui s’appelle la méthode par élimination des sources, permet d’améliorer l’estimation de la direction d’arrivée d’échos qui sont noyés dans le bruit. Le second, qui s’appelle Multiple Signal Classification à focalisation de phase, utilise l’information dans la phase à chaque fréquence pour déterminer la direction d’arrivée de sources à large bande. La combinaison de ces deux algorithmes permet de localiser des échos dont la puissance est de -17 dB par rapport à la source principale, jusqu’à un rapport échoà- bruit de -15 dB. Ce mémoire présente aussi des mesures expérimentales qui viennent confirmer les résultats obtenus lors de simulations.

Diagnóstico das espécies ativas do plasma usado em tratamentos termoquímicos do titânio

Plasma diagnostics by Optical Emission Spectroscopy were performed for electrical discharge in three gas mixture respecting the combinations z N2 y Ar x H2, z N2 y Ar x O2 e z N2 y Ar x CH4, in which the indexes z and y systematically vary from 1 to 4 and x varies from 0 to 4, every one has dimension SCCM, resulting in 80 combinations. From the all obtained spectrums, the species CH (387,1 nm), N2+ (391,4 nm), Hβ (486,1 nm), Hα (656,3 nm), Ar (750,4 nm), O (777,4 nm) e O (842,6 nm) were analyzed because of their abundance and importance on the kinetic of reaction from the plasma to surface, besides their high dependences on the gases flows. Particularly interesting z, y and x combinations were chosen in order to study the influence of active species on the surface modification during the thermochemical treatment. From the mixtures N2 Ar O2 e N2 Ar CH4 were chosen three peculiar proportions which presented luminous intensity profile with unexpected maximum or minimum values, denominated as plasma anomaly. Those plasma concentrations were utilized as atmosphere of titanium treatment maintaining constant the control parameters pressure and temperature. It has been verified a relation among luminous intensity associated to N2+ and roughness, nanohardness and O atoms diffusion into the crystalline lattice of treated titanium and it has been seen which those properties becomes more intense precisely in the higher points found in the optical profile associated to the N2+ specie. Those parameters were verified for the mixture which involved O2 gas. For the mixture which involves CH4 gas, the relation was determinate by roughness, number of nitrogen and carbon atoms diffused into the titanium structure which presented direct proportionality with the luminous intensity referent to the N2+ and CH. It has been yet studied the formation of TiCN phases on the surface which presented to be essentially directly proportional to the increasing of the CH specie and inversely proportional to the increasing of the specie N2+

Interaction of fluorescence of resin cements with glass ceramics

Poster presented at the 24th Annual Meeting of the Portuguese Dental Association, Lisbon, 12-14 November 2015.

Microstructured polymer optical fibre sensors for opto-acoustic endoscopy

Opto-acoustic imaging is a growing field of research in recent years, providing functional imaging of physiological biomarkers, such as the oxygenation of haemoglobin. Piezo electric transducers are the industry standard detector for ultrasonics, but their limited bandwidth, susceptibility to electromagnetic interference and their inversely proportional sensitivity to size all affect the detector performance. Sensors based on polymer optical fibres (POF) are immune to electromagnetic interference, have lower acoustic impedance and a reduced Young's Modulus compared to silica fibres. Furthermore, POF enables the possibility of a wideband sensor and a size appropriate to endoscopy. Micro-structured POF (mPOF) used in an interferometric detector has been shown to be an order of magnitude more sensitive than silica fibre at 1 MHz and 3 times more sensitive at 10 MHz. We present the first opto-acoustic measurements obtained using a 4.7mm PMMA mPOF Bragg grating with a fibre diameter of 130 μm and present the lateral directivity pattern of a PMMA mPOF FBG ultrasound sensor over a frequency range of 1-50 MHz. We discuss the impact of the pattern with respect to the targeted application and draw conclusions on how to mitigate the problems encountered.