26531

طراحي تقويت‌كننده كم نويز با خطينگي بالا براي گيرنده فراپهن باند قابل استفاده در سامانه تشخيص اهداف زنده پشت ديوار

دكتري

الكترونيك

96

1401/02/21

دكتر جواد ياوندحسني

پرديس/ برق

فناوري فراپهن باند در محدوده فركانسي 1/3 تا 6/10 گيگاهرتز با ويژگي ‌انتقال داده با سرعت بالا، چگالي انرژي كم، نياز به توان انتقال كم و مقاومت در برابر جمينگ مورد توجه قرار گرفته است. تشخيص دقيق مكان اشياء در داخل ساختمان و علايم حياتي اهداف پشت ديوار كاربرد قابل استفاده در راستاي پليس هوشمند مي‌باشند. با توجه به عدم استفاده از مخلوط كننده در گيرنده فراپهن باند غيرهمدوس با آشكارساز انرژي، تقويت‌كننده كم نويز و فيلتر ميان‌گذر بخش مهم پيشاني گيرنده فراپهن باند محسوب شده و تحليل اين بخش هدف رساله مي‌باشد.در طرح پيشنهادي اول، سيگنال ورودي به دو ساختار سورس مشترك و ترانزيستورمكمل موازي متصل است. دريافت سيگنال خروجي از درين تركيب مكمل با استفاده از مقاومت فيدبك و تركيب آن با سيگنال سورس مشترك و همچنين دريافت سيگنال خروجي از پايه سورس ساختار مكمل، كنترل مطلوبي بر روي خطينگي ايجاد گرديده است. پيشنهاد اول " تقويت‌كننده با ترانزيستور مكمل موازي كنترل شده" ناميده شده است. نتايج بعد از جانمايي در تكنولوژي180 نانومتر، اعوجاج هارمونيكي مرتبه سوم با ميانگين و ماكزيمم به ترتيب84/3+ و 27/7+ dBm است. توان مصرفي 6 ميلي‌وات و عدد نويز كمتر از 9/3 dB ديگر ويژگي متمايز‌كننده اين نوآوري مي‌باشد. اندازه ساختار926/0×075/1 است. با توجه به چالش دستيابي به خطينگي بالا درتقويت‌كننده با فيدبك مقاومتي پهن باند، پيشنهاد دوم رساله ارائه شده است. سيگنال خروجي از دو مسير فيدبك مقاومتي و ترانزيستوري به صورتي نوين با يكديگر بر پايه ترانزيستورهاي مكمل تركيب شده و سيگنال‌هاي غير خطي توليد شده به حداقل رسيده است. پيشنهاد دوم" تقويت‌كننده با خطي ساز فيدبكي، مبتني بر رفتار CDS" ناميده و نتايج بعد از جانمايي ب تكنولوژي 65 نانومتر، بالاترين مقدار خطينگي 15 را نشان مي‌دهد. سايز 908/0×911/0، عدد نويز كمتر از9/3 و توان مصرفي 6/9 ميلي وات ديگر خروجي‌هاي است. در اين رساله علاوه بر پياده سازي مداري ساختارها در نرم افزار كيدنس، روابط رياضي مربوط به خطي سازي به صورت گام به گام به گونه‌اي تشريح شده است كه پارامتر IIP3 بر حسب متغيرهاي مدار بدست آمده و قابل تحليل مي‌باشد و اين روند براي كليه ساختارهاي مشابه قابل تعميم مي‌باشد. تحليل مونت كارلو و همچنين بررسي كرنرها و ضريب شايستگي 53/18 طرح اول و 16/21 براي طرح دوم نشان دهنده مقبوليت نتايج در مقايسه با ساختارهاي مشابه را دارد. دراين رساله يك فيلتر ميان گذر فراپهن باند با استفاده از كوپل‌هاي سه‌گانه، رزوناتور‌هاي كمكي و رزوتاورهاي اصلي متقارن ساخته شده كه تلفات تزريقي 91/0 باند قطع پايين و بالاي (17 گيگاهرتز) با سطح سركوب بالا 20 دسي بل، تلفات بازگشتي 6/12 دسي بل دارا مي‌باشد.

1401/03/02

Design of high linearity low noise amplifier (LNA) for ultra-wideband (UWB) receiver operated in through-wall live target detection

1/1/1900 12:00:00 AM

Ultra-wideband technology in the frequency range of 3.1 to 10.6 GHz with a high-speed data rate, low energy density, low transmission power, and jamming resistance has been considered. Accurate detection of objects inside the building and vital signs objectives through the wall can be used in the smart police. Due to the non-use of a mixer in an energy detection noncoherent receiver, a low noise amplifier and bandpass filter are considered an essential part of the front of the UWB receiver. The analysis of this section is the aim of this thesis. In the first scenario, the input signal is connected to two common source structures and a complementary transistor which are paralleled. Receiving the output signal from the drain port at the complementary structure by using the feedback resistor and combining it with the common source signal as well as receiving the output signal from the source base of the complementary structure has created a favorable control over the linearity. The first suggestion is called an "amplifier with controlled parallel complementary transistor". The Post-layout simulation of the linearized LNA in a 180 nm RF CMOS process shows NF between 2.5 and 4 dB, gain of 10.8 ± 0.5 dB, and S11 less than -10 dB in the entire 3.1 to 10.6 GHz band. Total DC power consumption is only 6 mW with 1.2 V supply voltage. The average and the maximum of IIP3 in the UWB band are 3.84 dBm and 7.27 dBm, The chip area is 926 mm × 1075 mm. Due to the challenge of achieving high linearity in UWB-LNA with active and passive feedback, the second proposal is presented. The output signal from the resistive and transistor feedback paths is modernly combined based on complementary transistors, and the nonlinear signals are minimized. The second proposal is named" LNA using a novel linearizer feedback, based on complementary derivation superposition techniques." The results obtained from the Post-Layout simulations in the UWB band are as follows: the power gain and NF are 12.4 ± 0.3 dB and 3.6 ± 0.3 dB, respectively. The S11 parameter is better than - 10 dB in the desired band. The circuit consumes 10.56 mW under 1.2 V supply voltage. The maximum and average third-order Input Intercept Point (IIP3) is 17.93 dBm and 6.22 dBm, respectively. In addition to the circuit implementation of structures in Cadence software, the mathematical relations related to linearization are described step by step so that the IIP3 parameter is obtained and analyzed in terms of circuit variables, and this process for all similar structures. It can be generalized. To prove the results, Monte Carlo analysis and corners simulation are used. The figure of merit of 18.53 for the first design and 21.16 for the second design indicates the acceptability of the results compared to similar structures. This writing produces a UWB bandpass filter using triple couplings, auxiliary resonators, and symmetric main resonators.

خطينگي، فراپهن باند، تقويت‌كننده كم نويز، تشخيص اهداف زنده، فيلتر ميان گذر

Linearity, ultra wide band, Low Noise Amplifier, Live Target Detection, bandpass Filter

behnam dorostkar yaghouti

javad yavandhasani