توضیحات

عنوان فارسی: تقویت کننده با پهنای باند فوق العاده (UWB) و سرو صدای کم دروازه مشترک 3GHz-10GHz

عنوان انگلیسی:

A 3GHz-10GHz Common Gate Ultrawideband Low Noise Amplifier

خلاصه :

در این مقاله ، گونه شناسی تقویت کننده با سر و صدای کم (LNA) با پهنای باند فوق العاده (UWB) ارائه شده است. تطابق پهنای باند و flat gain ، دو فاکتور مهم در مدارهای پهنای باند است. علاوه بر این عوامل ، شکل حداقل سر و صدا (NF) ، خطی بودن مناسب و مصرف انرژی برق کمتر نیز مورد نظر است. مرحله ورودی دروازه مشترک با پیکر بندی فیلتر Butterworth ( نوعی فیلتر برای پردازش سیگنال) مرتبه سوم در LNA ارائه شده برای تطابق ورودی پهنای باند استفاده می شود. flat gain مربوط به LNA توسط ترکیبی از اوج بار القاگر و مقاومت موازی القاگر بین مراحل آبشاری LNA به دست می آید.

LNA برای تکنولوژی استاندارد مکمل اکسید فلزی نیمه هادی[1] 0.18mm طراحی شده است. این روش 14.5-15.3dB افزایش از 3-10 GHz و 3.43dB در 5GHz به دست می دهد ، با منبع تغذیه 1.8v عمل کرده و بدون بافر خروجی 4.3Mw پراکنده می کند.

1)مقدمه :

در فوریه 2002 ، کمیسیون ارتباطات فدرال (FCC) فرکانس 3.1-10.6GHz را به استفاده بدون مجوز اختصاص داده است. پژوهش و فعالیت های تجاری در سیستم UWB و طراحی مدار به سرعت افزایش یافته است. دو طرح مهم در حال حاضر برای استاندارد IEEE 802.15.3 انتخاب شده اند : [1]

روش دنباله مستقیم (DS) برای UWB [2] و روش چند بانده تقسیم چندگانه فرکانس متعامد[2] برای UWB [3]

سرویس دهنده های پهنای باند LNA به عنوان یک بلوک ساختمانی مهم برای گیرنده UWB هستند . این نیاز به ارائه بهره ثابت برای سیگنال ورودی از طریق کل پهنای باند است که بین 3-10 GHz برای گیرنده UWB است.

افزایش زیاد و flat gain، مطابقت خوب مقاومت ظاهری ، شکل پایین تر سر و صدا ، خطی بودن خوب و مصرف انرژی کمتر مورد نظر است. نوع شناسی های مختلف برای طراحی UWB LNA ارائه شده است.

a ) تقویت کننده توزیع شده (DA) [4] : تقویت کننده توزیع شده خازن های پارازیتی از ترانزیستور ورودی را به عنوان بخشی از خط انتقال که منجر به عملکرد پهنای باند می شود ، جذب می کند. این تقویت کننده توزیع شده به چند واحد تقویت کننده نیاز دارد که توسط خطوط انتقال برای ایجاد مسیرهای سیگنالی از ورودی به خروجی به هم متصل شده اند. با توجه به مساحت زیاد و مصرف انرژی بسیار بیشتر ، این برای طراحی UWB LNA نامناسب است.

b) پیکربندی بازخورد : LNA با پیکربندی بازخورد می تواند عملکرد پهنای باند را به دست دهد. به دلیل وجود خازن های پارازیتی در ترانزیستور ، LNA با پیکربندی بازخورد در فرکانس بالا عملکرد خوبی ندارد. [5]
c) پیکربندی فیلتر : از بین رفتن ظرفیت القای مغناطیسی منبع به طور گسترده ای در طراحی LNA با باند باریک استفاده می شود. گسترش این LNA به UWB LNA با استفاده از مفاهیم تئوری فیلتر به همراه پیکربندی فیلتر به دست می آید. [7][6]

نوع شناسی منبع مشترک (CS) و دروازه مشترک (CG) دو انتخاب معماری مشهور برای طراحی LNA با باند باریک است. نوع شناسی منبع مشترک با از بین رفتن واسطه القایی منبع تطبیق مقاومت ظاهری داخلی با اجزای بی صدا را به دست می دهد که منجر به یک حالت با سر و صدای کمتر می شود. نوع شناسی دروازه مشترک دارای عملکرد پهنای باند ذاتی و خطی بودن مناسب و ویژگی واسطه گری ورودی- خروجی است. [8]

خازن های پارازیتی ترانزیستور عملکرد CGLNA در فرکانس بالاتر را تنزل می دهند. CGLNA با نوع شناسی فیلتری می تواند این مشکل را حل کرده و به خاصیت عملیاتی پهنای باند دست یابد که همچنین دارای فواید مشابه معماری اصلی CGLNA به طور همزمان است. در این مقاله UWBLNA با نوع شناسی دروازه مشترک ، ارائه و مورد بحث قرار گرفته است. ملاحظات طراحی مورد تحلیل قرار گرفته و به دنبال آن نتایج شبیه سازی و نتیجه گیری است.

توجه: