RF CMOS transceiver a 2.4 GHz para microssistemas em redes de sensores sem fios

A tese descreve o projecto, fabrico e teste de um RF CMOS transceiver para comunicações sem fios de curta distância. O RF CMOS transceiver foi projectado para operar na banda ISM de 2.4 GHz. Utilizou-se a tecnologia RF CMOS de 0.18 µm da UMC, pois podem-se integrar as indutâncias, os condensadores e as resistências. Além disso, esta tecnologia permite uma alimentação de apenas 1.8 V. Isto torna-a adequada ao fabrico de microssistemas de baixo consumo e dimensões reduzidas. O emissor foi projectado para uma potência máxima na antena de 1 mW (0 dBm). O amplificador de potência (Power Amplifier – PA) pode ser controlado, para variar-se a potência na antena entre quatro valores: 0.28 mW, 1.01 mW, 1.21 mW e desligado. Os consumos no emissor e no amplificador de potência são de 13.6 mW e de 8 mW, respectivamente. O receptor possui uma sensibilidade de -60 dBm, e utiliza como método de desmodulação, a detecção por envolvente. O amplificador de baixo ruído consome 3.6 mW. O receptor é composto ainda, por um pós-amplificador e por um detector de envolvente, cujos consumos são de 2.1 mW e de 0.12 mW, respectivamente. O consumo total do receptor é de 6.3 mW. Para um afastamento de dez metros, as especificações do RF CMOS transceiver garantem uma probabilidade de erro inferior a 10-6, mesmo quando a transmissão ASK é feita ao débito binário máximo de 250 kbps. Para tornar a integração do RF CMOS transceiver o mais completa possível, incluíu-se no projecto, um switch que liga o receptor e o emissor à antena. O switch apresenta perdas inferiores a 1.3 dB, e um isolamento mínimo de 41.5 dB. O RF CMOS transceiver possui sinais de controlo que ligam e desligam o emissor e receptor. Isto permite a programação de protocolos eficientes em termos de gestão de energia para redes de sensores sem fios. O EEG sem fios e a camisa electrónica para monitorização de pacientes em risco, constituem exemplos de aplicações biomédicas, para microssistemas que utilizem o RF CMOS transceiver desenvolvido. Permitem ainda, o uso do método plug-in-play