28741

طراحي و شبيه سازي تقويت كننده كم نويز با بهره زياد، خطينگي و عدد نويز مناسب

كارشناسي ارشد

مهندسي برق- الكترونيك ـ طراحي مدارهاي مجتمع آنالوگ و ديجيتال

1400

1402/6/28

سيد اديب ابريشمي فر

مهندسي برق

فن¬آوري ارتباطات در حال ورود به مرحله¬ي مهمي مي¬باشد. رشد چشم¬گير صـنعت بـي¬سـيم،‬ دسترسي جهاني به اينترنت و تقاضاي در حال افزايش براي انتقـال سريع داده¬هـا، طراحان را بـه رشـد‬ سريع در فن¬آوري اطلاعات ترغيب مي¬كند. ارتباط بي¬سيم، نقشي اساسي در انتقال بـه نسـل جدﯾـد‬ سيستم¬هاي ارتباطي ايفا مي¬كند.‬‬‬ در سال¬هاي اخير مخابرات بي¬سيم به دليل نياز گسترده به دستگاه¬هاي الكترونيكي قابل حمل، پيشرفت‬ زيادي كرده¬ است. در تمامي گيرنده¬هاي مورد استفاده در مخابرات بي-سيم، تقويت¬كننده¬ي كم¬نويز استفاده مي¬شود.‬ لذا گام نخست در بهبود گيرنده¬ي فركانس¬زياد سيار به صورت هم¬سو با پيشرفت روز افزون تكنولوژي، بهبود‬ تقويت¬كننده¬ي كم¬نويز در طبقه¬ي نخست اين ساختار است.‬‬‬‬‬‬‬‬‬ ‫ هدف از اين پايان¬نامه طراحي تقويت¬كننده¬ي كم¬نويز با بهره زياد، خطينگي و عدد نويز مناسب جهت استفاده در سامانه¬هاي الكترونيكي قابل كاشت در بدن و هم¬چنين براي كاربردهايي مانند ماهواره¬هاي ارتباطي، رادارها، تلفن همراه و سامانه¬ي موقعيت¬يابي جهاني مي¬باشد. براي اين منظور با مطالعه و بررسي ساختارها و تكنيك¬هاي موجود در مراجع مختلف، مداري طراحي شد كه داراي مشخصه¬هاي مهم ذكر شده براي تقويت¬كننده¬هاي كم¬نويز مي¬باشد.‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬ بعد از انجام طراحي، مدار پيشنهادي با استفاده از فن¬آوري‪ TSMC RF CMOS 0.18μm‬و به كمك نرم¬افزار ‬Cadence Virtuoso شبيه¬سازي شد تا كارآمدي آن مورد بررسي قرار گيرد.‬‬ شبيه¬سازي در دو مرحله صورت گرفت. در مرحله¬ي نخست شماي مداري شبيه¬سازي شد و مشخصه¬هاي پراكندگي، ضريب نويز، خطينگي، پايداري و ... استخراج و مورد بررسي قرار گرفت. در مرحله¬ي بعد به طراحي جانمايي مدار پرداخته شد و پس از طراحي جانمايي نوبت به شبيه¬سازي پس از جانمايي و مقايسه نتايج آن با شبيه¬سازي پيش از جانمايي رسيد.‬‬‬‬‬‬‬‬ مدار پيشنهادي در بازه¬ي فركانسي GHz 5/6 – 3 داراي بهره¬ي زياد و مسطح dB 5/1 ± 5/23 مي-باشد. هم¬چنين در اين بازه¬ي فركانسي مقدار S11 كم¬تر از dB 10- بوده و عدد نويز كم¬تر از dB 8/3 مي-باشد. سطح مصرفي جانمايي طراحي شده um2 78/0 × 4/1 بوده و از منبع تغذيه V 2/1 مقدار mW 4/10 توان مصرف مي¬شود. مدار پيشنهادي داراي خطينگي مناسبي مي¬باشد به¬طوري¬كه مقدار IIP3 در فركانسGHz 4 برابر dBm 81/2 مي¬باشد. با توجه به اين¬كه مقدار 1<K مي¬باشد، مدار پيشنهادي در بازه فركانسي مورد نظر پايدار مي¬باشد.

1402/07/04

Design and simulation of low noise amplifier with high gain, linearity and appropriate noise figure

9/18/2024 12:00:00 AM

Communication technology is entering an important stage. The impressive growth of the wireless industry, global access to the Internet, and the increasing demand for fast data transfer, encourage designers to rapidly grow in information technology. Wireless communication plays an essential role in the transition to a new generation of communication systems. In recent years, wireless communication has made great progress due to the widespread need for portable electronic devices. In all the receivers used in wireless communication, a low noise amplifier is used. Therefore, the first step in improving the mobile high frequency receiver in parallel with the increasing progress of technology is to improve the low noise amplifier in the first floor is this structure. The aim of this thesis is to design a low-noise amplifier with high gain, linearity and noise figure suitable for use in electronic systems that can be implanted in the body, as well as for applications such as communication satellites, radars, mobile phones and global positioning systems. be For this purpose, by studying and examining the structures and techniques available in various references, a circuit was designed that has the important characteristics mentioned for low noise amplifiers. After the design, the proposed circuit was simulated using TSMC RF CMOS 0.18μm technology and with the help of Cadence Virtuoso software to check its efficiency. The simulation was done in two stages. In the first stage, the circuit diagram was simulated and the characteristics of dispersion, noise coefficient, linearity, stability, etc. were extracted and analyzed. In the next step, the placement design of the circuit was discussed, and after the placement design, it was the turn of the post-placement simulation and the comparison of its results with the pre-placement simulation. The proposed circuit in the frequency range of 3-6.5 GHz has a high and flat gain of 23.5 ± 1.5 dB. Also, in this frequency range, the value of S11 is less than -10 dB and the noise figure is less than 3.8 dB. The designed placement consumption level is 1.4 × 0.78 um2 and 10.4 mW of power is consumed from the 1.2 V power source. The proposed circuit has a suitable linearity so that the value of IIP3 at 4 GHz frequency is 2.81 dBm. Considering that the value is K>1, the proposed circuit is stable in the desired frequency range.

تقويت كننده كم نويز , ساختار استفاده مجدد از جريان , ساختار حذف نويز , خطينگي

low noise amplifier , Current-reused Technique , Noise Cancelling Technique , linearity

Mohammad Hossein Mohammadifar

Dr. Abrishamifar