آنالیز و طراحی تقویت کننده کم نویز پهن باند با تکنولوژی CMOS

آنالیز و طراحی تقویت کننده کم نویز پهن باند با تکنولوژی CMOS

در سال های گذشته سیستم های باند فوق پهن به یکی از موضوعات مهم تحقیقاتی در مخابرات رادیویی تبدیل شده بود. این سیستم ها توانایی ارسال یک سیگنال با پهنای باند بسیار بالا را، با نرخ داده بالا و با توان پایین دارا می باشند. از جمله ویژگی های منحصر به فرد این سیستم ها می توان به قابلیت نفوذ بالا به محیط های مختلف، دقت بالا در مکان یابی اشیاء و مقاوم بودن در مقابل چند مسیره شدن سیگنال ها اشاره نمود. 

 

مهمترین کاربرد سیستم های فوق، در مخابرات بی سیم با نرخ داده بالا، رادار های تشخیص محل دقیق اشیاء و تصویربرداری پزشکی می باشد. با توجه به گسترش روز افزون سیستم های باند فوق پهن، بهینه سازی سیستم فوق، امری ضروری می باشد. در حال حاضر، چالش های جدی در پیاده سازی اجزاء مختلف گیرنده باند فوق پهن وجود دارد. یکی از مهمترین چالش ها، مربوط به پیاده سازی تقویت کننده کم نویز (UWB LNA) می باشد. این تقویت کننده باید در عرض باند وسیع، بهره توان بالا، تطبیق ورودی مناسب و عدد نویز کمی داشته باشد و توان مصرفی و سطح اشغالی آن بر روی تراشه نیز تا حد ممکن کم باشد.

تقویت کننده های کم نویز (LNA) نوع خاصی از تقویت کننده های الکترونیکی است که در سیستم های مخابراتی برای تقویت سیگنال های گرفته شده از آنتن به کار می رود و اغلب در فاصله ی کمی از آنتن قرار می گیرد تا کاهش دامنه ی سیگنال در خطوط به حداقل ممکن برسد. استفاده از LNA سبب می شود که نویز طبقات بعد بوسیله بهره LNA کاهش یابد ولی نویز LNA به طور مستقیم در سیگنال دریافتی تزریق می شود. لذا یک پیش شرط برای تقویت کننده های کم نویز آن است که در حالی که سیگنال را تقویت می کند، نویز و اختلال بسیار کمی به آن بیافزاید تا بازیابی سیگنال در طبقات بعد به نحو مطلوب صورت گیرد. برای داشتن حداقل نویز تقویت کننده باید تقویت مطلوبی در طبقه اول خود داشته باشد بنابراین از JFET و HEMT در طبقات اول استفاده می شود همچنین می توان از تقویت کننده های غیر متمرکز (توزیع نشده) در طبقات اول استفاده کرد. تقویت کننده های غیر متمرکز برای راه اندازی نیاز به جریان بالائی دارند که از نقطه نظر انرژی کارآمد نیستند ولی میزان نویز را به خوبی کاهش می دهند.

در این جا، جزئیات طراحی یک تقویت کننده باند فوق پهن و نویز کم با فناوری CMOS 0.18 میکرومتر بررسی خواهد شد. تطبیق امپدانس ورودی باند فوق پهن توسط مقاومت فیدبک موازی موازی در ترکیب با بار LC موازی برای ساخت دو شاخه RLC موازی جهت فیلتر Band pass باند فوق پهن مرتبه دوم است و علاوه بر این برای افزایش پهنای باند از تکنیک تزویج متقابل سری موازی استفاده شده است. برای دانلود کافی است بر روی "دانلود فایل" در زیر کلیک کنید.

دانلود فایل