Successive Approximation Register Analog-to-Digital Converter for a Beamsteering Receiver
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
Department
Major/Subject
Mcode
ELEC3036
Degree programme
Language
en
Pages
68 + 8
Series
Abstract
Data conversion is one of the fundamental areas in electronics and signal processing. Real-world signals are usually converted from continuous to discrete domain before processing to take advantage of the numerous benefits of digital systems. This conversion is performed using a device referred to as analog-to-digital converter (ADC). ADCs are found in a wide variety of applications that involve capturing information from the surrounding space. Modern applications, such as wireless receivers, are evolving towards greater bandwidths to increase the transfer rate of information. However, the increasing bandwidth requirements make designing receivers and data converters challenging; the receiver should be resilient to interference and distortion, and the following ADC should support high data rates. This thesis implements a successive approximation ADC that may be integrated to a new type of wideband beamsteering receiver. The ADC uses time-interleaving to increase bandwidth, and the receiver eliminates bandwidth-related distortion experienced by conventional beamsteering receivers. ADCs are first studied on a general level by reviewing the theory and previous publications, and the gained knowledge is used to design the converter. The architecture is verified functional in simulations and its performance is evaluated sufficient for the application.Digitaalielektroniikan kehityksen myötä yhä suurempi osa signaalinkäsittelystä tehdään tietokoneiden avulla. Digitaaliset järjestelmät ovat analogisia parempia usealla tavalla: digitaalipiirit kuluttavat vähemmän tehoa, vievät vähemmän tilaa, kestävät ulkoisia häiriöitä ja ovat luotettavampia kuin analogiset piirit. Tämän lisäksi digitaaliset prosessorit mahdollistavat monipuoliset operaatiot ja digitaalinen muisti informaation pitkäaikaisen säilytyksen pienessä tilassa. Fyysisen maailman signaalit, kuten ääni tai valo, ovat kuitenkin analogisia luonteeltaan. Jotta tällaisia signaaleja voitaisiin käsitellä tietokoneella, niiden sisältämä informaatio täytyy ensin muuttaa digitaaliseen muotoon analogia-digitaalimuuntimen avulla. Analogia-digitaalimuunnin ottaa sisäänsä analogisen arvon ja palauttaa sitä parhaiten vastaavan bittijonon, joka voidaan käsitellä prosessorilla tai tallentaa muistiin sellaisenaan. Analogia-digitaalimuuntimia löytyy lähes kaikista elektronisista laitteista jotka keräävät tietoa fyysisestä maailmasta, kuten esimerkiksi digitaalikameroista ja moderneista mikrofoneista. Eräs tärkeä käyttökohde löytyy langattoman viestinnän alueelta. Langattomat vastaanottimet keräävät sähkömagneettisia aaltoja ympäristöstään antennien avulla ja muuntavat ne sähköisiksi signaaleiksi virtapiireihin. Syntyvät signaalit ovat analogisia, joten ne on muunnettava digitaaliseen muotoon sitä vaativissa sovelluksissa. Vastaanotinteknologian yleinen kehityssuunta on laajempia kaistanleveyksiä kohti; mitä laajempi vastaanottimen kaistanleveys on, sitä nopeammalla tahdilla tietoa pystytään siirtämään langattomasti. Kasvava kaistanleveys kuitenkin vaikeuttaa vastaanottimen ja sitä seuraavan analogia-digitaalimuuntimen suunnittelua. Tämä diplomityö käsittelee analogia-digitaalimuuntimia. Työn tarkoitus on luoda muunnin joka voidaan integroida suuren kaistanleveyden suuntaavaan vastaanottimeen. Vastaanotin pystyy muuttamaan vastaanottosuuntaansa säädettävien aikaviiveiden avulla; keinotekoiset aikaviiveet kompensoivat signaalin eri saapumisaikoja eri antenneihin, vahvistaen signaalia joka saapuu tietystä suunnasta. Suunniteltava muunnin on tärkeä osa vastaanotinta, sillä se mahdollistaa aikaviiveet uudelleennäytteistystekniikan avulla. Aikaviiveiden hyödyntäminen vastaanottimen suuntauksessa korjaa perinteisten suuntaavien vastaanottimien kokeman vääristymän, parantaen kaistanleveyttä. Analogia-digitaalimuuntimen kaistanleveys maksimoidaan käyttämällä useaa muunninta rinnakkain. Suunnittelun tuloksena on kompakti muunnin 1 GHz kaistanleveydellä joka tuottaa yhdeksänbittisen vastineen vastaanotetulle signaalille.Description
Supervisor
Ryynänen, JussiThesis advisor
Unnikrishnan, VishnuKosunen, Marko