Introduzione
Il settore delle telecomunicazioni ha avuto un ruolo da protagonista negli ultimi venti anni grazie alla diffusione di massa della telefonia cellulare e più recentemente con lo sviluppo delle reti locali wireless dette anche WLAN (Wireless Local Area Network). Gran parte di questo successo è stato possibile grazie alla realizzazione di sistemi di ricetrasmissione via via sempre a più elevato grado d’integrazione. Infatti, quegli stessi dispositivi che un ventennio fa erano ingombranti e costosi oggi occupano spazi notevolmente inferiori ed hanno avuto una diffusione di massa grazie ai costi contenuti. Questa corsa alla miniaturizzazione dei dispositivi non si è conclusa ed investe ogni campo dell’elettronica con particolare riguardo all’ambito delle telecomunicazioni. Le motivazioni di fondo sono le esigenze economiche delle industrie del settore, che mirano alla riduzione dei costi di fabbricazione, degli ingombri e del consumo di potenza con la prospettiva di una maggiore diffusione dei dispositivi con il fine ultimo di trarne maggiori profitti in un mercato sempre più globale. L’attenzione si è spostata dai sistemi cellulari, ormai diffusi in tutto il mondo, alle WLAN che sono reti di telecomunicazioni locali costituite da terminali posti a breve distanza fra loro e collegati senza fili. La nascita degli Standard Industriali (a metà degli anni Novanta) ha dato un grande impulso commerciale alle WLAN. Il primo di questi standard è stato IEEE.802.11 che consente un data rate fino a 2 Megabit per secondo (Mbps) nella banda ISM (Industrial, Scientific and Medical) a 2.4 GHz. Purtroppo tale data-rate è insufficiente per molte applicazioni ed inoltre la banda ISM risulta particolarmente “affollata”. Per questo motivo sono nati altri standard tra cui IEEE.802.11.a e HiperLAN2 che operano a frequenze di 5-6 GHz con un data rate massimo di 54 Mbps. Viste le potenzialità offerte da questi recenti standard, gli sforzi tecnologici sono rivolti alla realizzazione di circuiti che operino efficientemente a tali frequenze e che rispondano alle esigenze di una sempre maggiore integrazione. Infatti, l’obiettivo principale e più ambizioso delle aziende del settore è la realizzazione di un ricetrasmettitore completamente integrato sfruttando sia i progressi tecnologici standard sia soluzioni architetturali sempre più innovative. Fra gli ultimi componenti che ancora V
oggi non vengono facilmente integrati, se non come dispositivo esterno, vi è il commutatore di antenna (o Antenna Switch). Nel corso degli ultimi anni, presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione (Elettronica, Informatica, Telecomunicazioni) della Università di Pisa, è stata affrontata (con successo) la realizzazione un innovativo Switch d’Antenna basato sulla tecnica del circuito attivo BSI (Boot-Strapped Inductor) [4.2] che ne rende possibile l’integrazione utilizzando la stessa tecnologia impiegata per realizzare il resto del ricetrasmettitore.
In questo lavoro di tesi si progetterà e si realizzerà una board di test a microstriscia per la caratterizzazione del commutatore di antenna così progettato per applicazioni WLAN a 5-6 GHz e realizzato in tecnologia BiCMOS 0.35 μm al SiGe.
Nel primo capitolo verrà descritto un sistema di testing per circuiti integrati a radiofrequenza focalizzando l’attenzione sulla board di test che interfaccia il dispositivo da testare.
Nel secondo capitolo verrà descritto l’ambiente di simulazione utilizzato per la progettazione della board di test focalizzando l’attenzione sul simulatore elettromagnetico Momentum. Verrà inoltre presentato un esempio applicativo per comprendere l’importanza della co-simulazione elettromagnetica-circuitale.
Nel terzo capitolo verrà esaminato l’analizzatore vettoriale di reti, strumento essenziale per misurare le prestazioni di dispositivi, sia attivi sia passivi, alle alte frequenze.
Nel quarto capitolo verrà analizzato il principio di funzionamento del switch d’antenna basato sul circuito del BSI e verranno descritti i chip da testare.
Nel quinto capitolo verrà affrontata la progettazione della board di test e saranno presentati i risultati delle co-simulazioni elettromagnetiche-circuitali effettuate.
Nel sesto capitolo verranno eseguite le misure sui chip e, dopo avere scorporato i dati ottenuti da quelli dovuti alla circuiteria di contorno al chip sotto test (processo di de-embedding) si confronteranno i valori misurati con quelli simulati.
Infine verranno tratte le conclusioni.
