بخشی از مقاله
چکیده
در این پایاننامه پروسه کامل تحلیل، طراحی و شبیهسازی یک تقویتکننده کم نویز فراپهنباند با جزئیات کامل و دقیق به همراه مسائل و چالشهای مهم پیرامون فراهم ساختن شرایط برای تحقق پو شش کامل باند فراپهن از فرکانس 3/1 تا 10/6 گیگاهرتز، کاهش توان مصرفی، عدد نویز پایین و ... ارائه شد.
نوآوری اصلی این پروژه در پیاده سازی صحیح تکنیک تنظیم ضربدری به منظور افزایش پهنای باند و نیز تکنیک استفاده مجدد جریان برای کاهش توان مصرفی مدار با بهرهگیری از حداقل تعداد ترانزیستور و چیدمان درست المانها و انتخاب مقادیر آنها در جهت تحقق اهداف کلی پروژه و معرفی طرحی به مراتب بهتر از نقطه نظر شاخصهای عملکرد آن در مقایسه با دیگر ساختارهای ارائه شده در سالهای گذ شته میبا شد. به نحوی که تا حدود زیادی از نظر شاخصهای مهم سنجش عملکرد مدار از جمله پهنای باند، توان م صرفی، عدد نویز و در رأس آنها ضریب شایستگی - - FOM، مدار بهینهترین حالت را شاهد هستیم.
پهنای باند بسیار بالا و 7/5 گیگاهرتزی تقویتکننده کم نویز پیشنهادی، تطبیق امپدانس مناسب در ورودی و خروجی آن به طوری که پارامترهای S11 و S22 به ترتیب پایین تر از -10/489 و -14/630دسی بل، بهره ولتاژ و بهره توان نسبتاً بالا به ترتیب برابر با 20/501 و 13/311 دسی بل، عدد نویز خوب در محدوده 2/149-2/521 دسی بل، خطسانی مطلوب در محدوده فرکانس کاری مدار به طوری که شاخص نقطه تقاطع مرتبه سوم - - IIP3 برابر با 0 dBm است، از نقاط قوت برج سته و قابل توجه طرح پی شنهادی میبا شد به طوریکه این موارد به ضریب شای ستگی - - FOM برابر با +44/25 د سی بل منجر شده است که بسیار قابل توجه میباشد.
-1مقدمه
انتقال، ذخیره و پردازش اطلاعات از عمدهترین نیرو محرکههای پیشرفت علمی در سالهای اخیر بوده است. برای ارسال اطلاعات از مبدأ و دریافت آنها در مق صد به سی ستمهای فر ستنده-گیرنده نیاز ا ست. در شکل زیر بلوک دیاگرام یک فر ستنده-گیرنده که در فرکانسهای رادیویی کار میکند، نشان داده شده است:
شکل :1 بلوک دیاگرام فرستنده-گیرنده فرکانس رادیویی
در سی ستمهای مخابراتی فر ستنده وظیفه ار سال دادها با توان ن سبتاً بالا را بر عهده دا شته و گیرنده م سئول بازیابی اطلاعات ار سالی از سیگنال ضعیف دریافتی که در معرض نویز و تداخل بوده است، میباشد. بنابراین گیرنده میبایست بهره بالا و عدد نویز - NF - 1 پایینی دا شته با شد. همانطور که در Error> Reference source not found. نیز ن شان داده شده ا ست، در سمت فر ستنده بلوکهایی چون سنتزکننده فرکان سی2، مبدلهای دیجیتال به آنالوگ - DAC - 3، میک سر یا ضربکننده بالا برنده4، فیلترها و نیز تقویتکننده توان5 قرار دارد و گیر نده نیز شا مل بلوک هایی مان ند تقو یت کن نده کم نویز6، میکسر پایین آور نده7، فیلتر ها و م بدل های آ نالوگ به دیجیتال - ADC - 8 میباشد.
-2متن مقاله
در این بخش به معرفی ساختار جدیدی برای تقویتکننده کم نویز فرا پهنباند خواهیم پرداخت که به طور همزمان علاوه بر پو شش کامل باند فرکانسی فراپهن - 3/1 تا 10/6 گیگاهرتز - ، قابلیت کار با ولتاژ تغذیه پایین 1/2ولتی و به تبع آن توان مصرفی نسبتاً پایینی در مقایسه با دیگر تقویتکنندههای کم نویز فرا پهنباند ارائه شده در سالهای گذ شته دا شته با شد. طراحی ب سیاری از مدارات الکترونیکی به ویژه تقویتکنندههای کم نویز در حقیقت فراهم ساختن شرایطی به منظور ایجاد مصالحه، تعامل و تعادل میان داشتهها یا همان امکانات موجود در د ست مهندس طراح مدار و خوا ستهها یا همان اهداف نهایی یک پروژه ا ست. به همین منظور ابتدا قبل از هر چیز میبای ست طراح با چالشهای پیش روی خویش آشنا شده و با آگاهی کامل مبادرت به طراحی مدار مورد نظر خود در فرکانسهای بالا و در تکنولوژیهای کانال کوتاه همانند 180، 130 نانومتر و یا پایینتر از اینها نماید
-1-2 طراحی تقویتکننده کم نویز فرا پهنباند
در این پروژه ساختار گیت مشترک را برای طبقه ورودی مدار برمی گزینیم. با استفاده از ساختار گیت مشترک میتوان به تطبیق پهن باندتری نسبت به ساختار سورس مشترک دست یافت، علاوه بر این خطسانی ذاتی آن نیز بهتر از ساختار سورس مشترک است ولی عدد نویز آن بیشتر است که میبایست با تدبیر مناسب در انتخاب درست و چینش صحیح المانها و با توجه به محدودیتهای توان مصرفی، می توان اثر نویز این طبقه را در عدد نویز ساختار پیشنهادی تا حدود زیادی تقلیل داد. از دلایل دیگری که از ساختار گیت مشترک در طبقه ورودی تقویت کننده کمنویز استفاده نمودیم آن است که تطبیق امپدانس ورودی را با کمترین تعداد سلف بر روی تراشه و کاهش ابعاد ساختار پیشنهادی محقق نماییم.
برای افزایش بهره به میزان مطلوب یک طبقه سورس مشترک را میتوان بلافاصله پس از طبقه گیتمشترک ورودی قرار داد زیرا در این صورت بهره حاصل از بستن دو طبقه پشت سر هم که برابر با حاصل ضرب بهره هر یک از این دو به تنهایی میباشد، به طور مناسبی زیاد خواهد شد. ساختارهای کسکود همانند شکل که در حقیقت استفاده مجدد جریان را در آنها شاهد هستیم را میتوان از تغییر در شکل یا فرم قرار گرفتن ساختارهای پشت سر هم بدون کوچکترین تغییری در نوع و مکانیزم تقویتکنندگی هر یک از طبقات تشکیل دهنده آن انجام شود، ایجاد نمود.
شکل:2 چینش ساختار گیت مشترک و سورس مشترک بصورت کسکود یا آبشاری
یکی از اهداف اصلی و مهم این پروژه، ارائه یک تقویت کننده کم نویز با ولتاژ و توان مصرفی پایین ا ست
