سمینار برق UWB در باند بسیار زیاد CMOS بررسی عملكرد تقویت كننده كم نویز

سمینار برق UWB در باند بسیار زیاد CMOS بررسی عملكرد تقویت كننده كم نویز

چکیده: 

در این گزارش ما ابتدا به معرفی و شناخت UWB و بررسی تفاوتهای آن با باند باریک (narrow band) میپردازیم. سپس ساختار کلی گیرنده و فرستنده را بطور خلاصه آورده ایم. در ادامه به مرور چند ساختار تقویت کننده کم نویز، که در این گزارش تکنولوژی CMOS مد نظر است می پردازیم. 

در انتهای بررسی 13 ساختار CMOS، آنها را در یک جدول با مشخصات بهره، عدد نویز، پهنای باند کار و تکنیک مورد استفاده کنار هم قرار دادیم تا یک دید کلی بر روی فعالیت های انجام شده تا کنون بدست آوریم. 

در دو فصل آخر این گزارش لیستی از ترانزیستور های موجود در بازار و شرکتهای تولید کننده های آنها را تهیه کرده ایم. در پایان نتیجه گیری و پیشنهاد آمده است. 

مقدمه: 

اخیرا کاربرد وسیع باند فرا پهن، نظر گروه کثیری از دانشمندان را به طراحی یک مدار واحد با خصوصیات عالی جلب کرده است. گسترش سریع تکنولوژیهای دیجیتال و نیمه هادی عاملی برای استفاده وسیع از طیفهای پهن و عریض شده است. روشهای مختلفی از مدولاسیون و حاملهای باند پهن ارایه شده است. 

انتخاب سیگنال باند فرا پهن و مدولاسیون آن، به قابلیت استفاده ، سادگی و هزینه کم برای یک کانال بدون سیم ارتباطی شامل همه مراحل پردازش سیگنال ، بستگی دارد. کانال ممکن است محدودیت های دیگری را هنگام عبور سیگنال به ما تحمیل کند. 

اساسا هر سیستم باند فراپهن از قسمتهای زیر تشکیل شده است. 

– فرستنده: در حال حاضر حجم گسترده ای از پردازش اطلاعات به صورت دیجیتالی صورت می گیرد که در آن از پالسهایی با دو سطح بالا و پایین استفاده میشود. یک مولد سیگنال با توان پایین اطلاعات دیجیتال را به پالسهای متوالی تبدیل میکند یا به اصطلاح مدوله میکند. برای این منظور از مدولاسیون های مختلفی از جمله مدولاسیون مکان پالس و مدولاسیون دامنه پالس و… استفاده میشود. سپس سیگنال حاصل به مولد/تقویت کننده سیگنال توان بالای خروجی میرود. در بعضی فرستندههای باند فرا پهن از مولد توان بالا استفاده میشود بدین معنی که سیگنال پالسی ایجاد شده توسط بخش توان پایین با روشن و خاموش کردن ترانزیستورهای مولد مشابه همین پالسها را با توان بسیار بالا در خروجی ایجاد میکند. در بعضی فرستنده های دیگر نیز ممکن است مشابه سیستم های رایج باند باریک از همان تقویت کننده های توان بالا برای تقویت سیگنال پالسی استفاده شود. 

– آنتن (گیرنده/فرستنده): آنتن در فرستنده در حقیقت پذیرای پالسهای بسیار باریک فرستنده میباشد بدین معنی که یک جریان لحظه ای بسیار زیاد به آنتن فرستاده میشود. در گیرنده آنتن مانند بقیه سیستمهای باند باریک عمل میکند. ضمنا آنتن ممکن است باعث افت انتشار و اعوجاج نیز شود. 

– گیرنده: در ابتدا گیرنده سیستم باند فراپهن مانند سایر سیستمهای باند باریک با پهنای باند فراپهن سیگنال پالس دریافت شده به وسیله آنتن را توسط تقویتکننده کم نویز و فیلتر تقویت و فیلتر کرده و سپس آن را دمدوله و اطلاعات ارسال شده را استخراج میکند. 

بعضی فاکتورها مثل تنظیم فرکانس و امکان تداخل میان سیستمهای باند فرا پهن و سیستمهای باند باریک دیگر باید به خوبی مد نظر قرار گیرند. واضح است که استفاده از حامل هارمونیکی سیستم را پیچیده تر میکند. به واسطه افزایش سرعت حالتهای گذرای High-Low میتوان حالتهای گذرای کوتاه را مستقیماً در فضا پراکنده کرد. و حامل هارمونیکی را حذف کرد. اما بعضی کارها از جمله شکل دهی و بحثهای مربوط به توان ضروری است. 

طبق گزارش FCC باند فرکانسی 3.1-10.6GHz به UWB اختصاص یافته است. تکنولوژی باند فرا پهن فرصت خوبی را برای نرخ اطلاعات خیلی بالا برای خطوط ارتباطی گیگا بایت، با سرویس بی سیم ارایه می دهد. مقررات FCC، چگالی طیفی توان ماکزیمم را درباند 3.1-10.6GHz روی -41.3 dBm/MHz محدود می کند. 

در گیرنده UWB، تقویت کننده کم نویز توسط یک یا چند طبقه گین بدست می آید. بنابر این نمایش نویز گیرنده به عدد نویز و بهره توان تقویت کننده کم نویز بستگی دارد.