ब्लॉग

जनवरी 6, 2017

UWB रिसीवर के लिए एक ब्रॉडबैंड LNA संशोधित व्युत्पन्न सुपरपोजिशन विधि का उपयोग करता है

आरएफ पावर Capacitors
इंटरनेट पुरालेख बुक छवियाँ

UWB रिसीवर के लिए एक ब्रॉडबैंड LNA संशोधित व्युत्पन्न सुपरपोजिशन विधि का उपयोग करता है

I. प्रस्तावना
हाई-स्पीड वायरलेस कम्युनिकेशन सिस्टम का विकास सबसे कम बिजली की खपत और आपूर्ति वोल्टेज पर काम करने वाले मल्टी-गीगाहर्ट्ज बैंडविड्थ के साथ एकीकृत कम लागत वाले आरएफ उपकरणों पर अनुरोध बढ़ाता है। अल्ट्रा-वाइडबैंड (IEEE 802.15.3a) कम दूरी पर (1 m) कम दूरी के भीतर उच्च डेटा ट्रांसफर दरों (10 Gb / s तक) के लिए सक्षम एक नई तकनीक के रूप में प्रकट होता है। यह तकनीक वायरलेस पर्सनल एरिया नेटवर्क (WPANs) जैसे कुछ एप्लिकेशन के लिए उपयोग करती है, जो ऑडियो, वीडियो, और अन्य उच्च बैंडविड्थ डेटा के प्रसारण के लिए एक वातावरण प्रदान करती है। UWB सिस्टम के लिए आवंटित 3.1-10.6-GHz के स्पेक्ट्रम का उपयोग करने के लिए प्रस्तावित दृष्टिकोण में से एक, 14 उप-बैंड के साथ ऑर्थोगोनल फ्रिक्वेंसी डिवीजन मल्टीप्लेक्सिन ओएफडीएम मॉड्यूलेशन का उपयोग करता है जो एक्सएनयूएमएक्स-मेगाहर्ट्ज बैंड की चौड़ाई और एक तेज आवृत्ति-हूपिंग योजना को घेरता है। 528]। OFDM में, उप-वाहक च की आवश्यकताएं एक-दूसरे के लिए लंबवत हैं। यह विधि उप-चैनलों के बीच क्रॉस-टॉक को समाप्त करती है और तदनुसार इंटर-वाहक गार्ड बैंड आवश्यक नहीं हैं। हालांकि मानक को पूर्ण नहीं किया गया है, रिसीवर आर्किटेक्चर की परवाह किए बिना एक फ्रंट-एंड वाइडबैंड LNA बिल्कुल आवश्यक है। एम्पलीफायर को कई आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए, उदाहरण के लिए preselect फ़िल्टर और एंटीना के साथ इंटरफ़ेस करने के लिए, एम्पलीफायर इनपुट प्रतिबाधा वांछित UWB बैंड पर 1 के करीब होना चाहिए। हालांकि, मिक्सर की आवाज़ को कम करने के लिए वाइड बैंड की चौड़ाई के साथ पर्याप्त लाभ, रिसीवर की संवेदनशीलता में सुधार के लिए कम शोर का आंकड़ा, बैटरी जीवन को बढ़ाने के लिए कम बिजली की खपत, लागत को कम करने के लिए छोटे मर क्षेत्र, बिना शर्त स्थिरता और अच्छा रैखिकता महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं। उनके बीच एक करीबी व्यापार है। आम तौर पर उनमें से एक को सुधारने से, दूसरे बर्बाद हो जाते हैं।

द्वितीय। इनपुट चरण
कॉमन-गेट और कैसकोड कॉन्फ़िगरेशन दो प्रकार के तरीके हैं जो आमतौर पर CMOS सर्किट में LNA के इनपुट चरण को डिजाइन करने के लिए उपयोग किए जाते हैं, जबकि कॉमन-गेट और कैसकोड संरचना क्रमशः एक विस्तृत-बैंड और संकीर्ण-बैंड इनपुट प्रदान करते हैं। हालाँकि कॉमन-गेट स्टेज में आंतरिक रूप से उच्च शोर वाला आंकड़ा बनाम कैस्कोकोड चरण होता है और शोर-रद्द करने वाली तकनीकों का उपयोग किया जाना चाहिए।
हालांकि इनपुट प्रतिबाधा पूर्वाग्रह और डब्ल्यू / एल अनुपात द्वारा निर्धारित की जाती है। वास्तव में यह संरचना ट्रांजिस्टर के पारगमन के लिए स्वतंत्रता की डिग्री पर विचार करती है और एक उचित भार (प्रारंभ करनेवाला और कैपेसिटर का एक अच्छा संयोजन) का चयन करते हुए परजीवी समाई और शरीर के प्रभाव पर विचार करते हुए उपलब्ध ब्रॉडबैंड इनपुट मिलान प्रदान करती है। यह भार r_ds1 के समानुपाती होना चाहिए। ग्राम अलर्ट के बाद से, इनपुट प्रतिबाधा और मिलान बैंडविड्थ डिवाइस के f_T के बराबर है।
परजीवी ट्रांजिस्टर कैपेसिटेंस C_gs भूमिकाएं शुरू करता है जब ऑपरेटिंग आवृत्ति बढ़ने लगती है। संकीर्ण बैंड अनुप्रयोग में, एक शंट प्रारंभ करनेवाला को इनपुट चरण में जोड़ा जाता है ताकि C_gsto के साथ प्रतिध्वनित वांछित आवृत्ति पर मिलान प्रतिबाधा को बढ़ाया जा सके। हालांकि अधिकांश सीएमओएस संकीर्ण बैंड अनुप्रयोगों में, आगमनात्मक अध: पतन के साथ कैस्केड LNA बेहतर है, लेकिन इनपुट से आउटपुट और C_gd पथ से अलग होने के लिए, कॉमन-गेट LNA बेहतर रिवर्स अलगाव और स्थिरता बनाम कॉमन-सोर्स LNA करता है।

तृतीय। सर्किट डिजाइन और विश्लेषण
प्रस्तावित वाइड-बैंड LNA अंजीर में दिखाया गया है। 1 इसमें एक इनपुट स्टेज और एक आम सोर्स स्टेज होता है। टेबल 1 प्रस्तावित CMOS LNA के डिज़ाइन मूल्यों को दर्शाता है। एक ऑफ-चिप बायस-टी M_3 का गेट पूर्वाग्रह और M_1 का डीसी वर्तमान पथ प्रदान करता है। श्रृंखला प्रारंभ करनेवाला L_4 आगे इनपुट गेट- M_3 के स्रोत समाई के साथ प्रतिध्वनित होता है, जिसके परिणामस्वरूप आवृत्ति प्रतिक्रिया [17] पर एक बड़ा बैंडविड्थ और कुछ अवशिष्ट शिखर होता है। M_2 के परजीवी समाई

अंजीर। 1। प्रस्तावित ब्रॉडबैंड शोर-रद्द LNA

मैं
प्रस्तावित CMOS LNA के डिज़ाइन मूल्य
L_in 4nH (W / L) 3 135 / 0.18
L_0 0.5nH (W / L) 4 37.5 / 0.18
L_1 4.5nH (W / L) 5 45 / 0.18
L_2 2.5nH C_in, C_ (आउट), C_3 2PF
L_3 0.9nH C_1, C_2 1PF
L_4 2.2nH R_1 290N
L_5 0.8nH R_2 135N
(W / L) 1 18 / 0.18 R_3 40Ω
(W / L) 2 30 / 0.18
और M_3 प्रारंभ करनेवाला L_0 के साथ एक LC सीढ़ी संरचना बनाते हैं। डीसी लोड रेसिस्टर्स R_1 और R_2 को शंट पीकिंग इंडक्टर्स L_1 और L_2 के साथ मिलाकर सर्किट बैंडविड्थ को प्रभावी ढंग से बढ़ाया जा सकता है [10]। M_2 और M_2 की नाली में कुल परजीवी धारिता C_d3 और C_d2 के साथ श्रृंखला पीकिंग प्रारंभ करनेवाला L_3 भी प्रतिध्वनित होता है। लोड रोकनेवाला के बाद से, R_3, फ्लैट लाभ के लिए L_3 के क्यू कारक को कम करने के लिए जोड़ा जाता है। परजीवी समाई को कम करने और आवृत्ति प्रदर्शन में सुधार के लिए प्रस्तावित सर्किट में सभी ट्रांजिस्टर के लिए 0.18μm की न्यूनतम चैनल लंबाई मानी जाती है। सामान्य स्रोत चरण बैंडविड्थ का विस्तार करता है, बेहतर अलगाव प्रदान करता है और आवृत्ति लाभ बढ़ाता है। वास्तव में इनपुट चरण और सामान्य स्रोत मंच क्रमशः कम आवृत्ति बिजली लाभ और उच्च आवृत्ति बिजली लाभ का समर्थन करते हैं। दोनों आवृत्ति प्रतिक्रियाओं के संयोजन से ब्रॉडबैंड पावर हासिल होता है। ट्रांजिस्टर एमएक्सएनयूएमएक्स भी सामान्य स्रोत चरण को बढ़ाने और चिकनी आवृत्ति लाभ में मदद करता है। अंजीर। 5 S2 पैरामीटर पर M5 के प्रभाव को दर्शाता है।

अंजीर। 2 S5 पैरामीटर पर M21 का प्रभाव

अंजीर में। 3 इनपुट चरण के रूप में M1 के प्रभावों की जांच की जाती है। नकली NF और S11 पैरामीटर की तुलना M1 के बंद होने की स्थिति में की जाती है। NF और S11 के बीच एक करीबी व्यापार है। जब M_1 चालू होता है, तो NF को बढ़ाया जाता है और S21 पैरामीटर को समान शक्ति अपव्यय और एक समान बैंडविड्थ के साथ कम किया जाता है, लेकिन इसके विपरीत एक स्वीकार्य इनपुट मिलान प्राप्त किया जाएगा। इनपुट चरण में कॉमन-गेट संरचना के शोर विशेषताओं के लिए अतिरिक्त एकाग्रता दी जानी चाहिए, हालांकि ट्रांजिस्टर M_1 एक विस्तृत-बैंड मिलान प्रदान करता है, इसमें आंतरिक रूप से उच्च शोर आंकड़ा होता है।

अंजीर। 3। M1 के साथ नकली शोर आंकड़ा और इनपुट अलगाव चालू और बंद हुआ।

शोर प्रदर्शन की जांच करने के लिए, चैनल थर्मल शोर के साथ MOS ट्रांजिस्टर शोर मॉडल का उपयोग किया जाता है। जैसा कि Fig.4 में दिखाया गया है, गेट और झिलमिलाहट की उपेक्षा और इस विश्लेषण में एक आदर्श मैच मानकर, चैनल थर्मल शोर का PSD (i_ (n, d) ^ 2) X के रूप में दिया गया है
(i_ (n, d) ^ 2) N = 4KT (g_do Nf = 4KT γ / α g_m ,f (1)
बोल्ट्जमन स्थिरांक कहाँ है, केल्विन में निरपेक्ष तापमान है, Bol चैनल थर्मल शोर का MOS ट्रांजिस्टर गुणांक है, α को ट्रांसकंडक्शन g_mand के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है, जो शून्य-द्वि-पक्षीय नाली प्रवाहकत्त्व g_ds है और वह बैंडविड्थ है जिस पर शोर का आंकड़ा होता है क्रमशः मापा जाता है।
निम्नलिखित समीकरण R_1, M_1, M_2 और M_3 द्वारा शोर आकृति का वर्णन करते हैं कि वे समग्र शोर आंकड़े में योगदान करते हैं [1]

अंजीर। 4। शोर योजना के सिद्धांत

यदि स्थिति (2) स्थापित है तो M_1 का शोर छोड़ दिया जाता है [1]।

g_m2 R_1 = g_m3 R_s (2)

निम्नलिखित समीकरण R_1, M_2 और M_3 द्वारा शोर आकृति का वर्णन करते हैं कि वे समग्र शोर आंकड़ा में योगदान करते हैं।

F_R1 = (4KT _ R_1 g_m2 UM ^ 2) / (KTR_s (g_m3 + _ g_m2 R〗 _1 / R_s) ^ 2) (R_1)

F_M2 = (4KT / αg_m2) / (KTR_s TR (g_m3 + g_1mNNXX) ((Z_ (L_R1) ‖r_o1) ((r_o1) ###############।

F_M3 = (4KT / α g_m3) / (KTR_s TR (g_m3 + g_m1 (Z_ (L_1) ‖r_o1) ^ ^ ^ ^NNXX / ^ ^ ^ ^NNXXM 〗 ^ 2) (2)

इस प्रकार, कुल शोर आंकड़ा (6) के रूप में अनुमानित किया जा सकता है

F_total = R_s / R_1 (1 + γ / α 1 / (g_m2 R_1)) + (4 γ / α) / (〖g_m3 R〗 _s + + + NNUMX +

IV.SIMULATION परिणाम
सर्किट 0.18μm TSMC पुस्तकालय Hspice सॉफ्टवेयर के साथ सिम्युलेटेड था। सभी सिमुलेशन 50Ω इनपुट और आउटपुट टर्मिनलों पर विचार करते हुए किए जाते हैं। अंजीर में .5 (ए) लाभ शक्ति और LNA के रिवर्स अलगाव सिम्युलेटेड हैं। औसत लाभ की शक्ति लगभग 14.5 dB है जिसकी आवृत्ति रेंज पर 0.7 dB तरंग है। रिवर्स आइसोलेशन -35dB से कम है। Fig.5 (b) शोर आंकड़ा, इनपुट और आउटपुट अलगाव को दर्शाता है। NF 2.9 dB से कम है, S11 14.8db से कम है और S22 -10dB से लगभग कम है।

(ख)
अंजीर। 5। (ए) नकली लाभ शक्ति और रिवर्स अलगाव (बी) नकली शोर आंकड़ा, इनपुट अलगाव और आउटपुट अलगाव

"Fig.6" सर्किट बनाम आवृत्ति के IIP3 को दर्शाता है।

अंजीर। 7। मापा IIP3 बनाम आवृत्ति

इस कार्य के परिणाम "TABLE II" में दिखाए गए हैं और हाल ही में प्रकाशित CMOS LNA के साथ तुलना की गई है।

तालिका 2 निष्पादन सारांश
छठी। निष्कर्ष
यह पेपर एक मानक RFCMOS तकनीक पर आधारित UWB LNA संरचना का एक नया डिज़ाइन प्रस्तुत करता है। आम गेट-वे मंच और उसके इनपुट प्रतिबाधा के बीच ट्रेडऑफ के संबंध में संतोषजनक इनपुट मिलान और शोर प्रदर्शन प्राप्त किया जाता है। शोर प्रदर्शन। मापा गया शोर आंकड़ा 2.9-3.1-GHz पर 10.6 dB से कम है। सभी LNA डिज़ाइन में एक सपाट लाभ ध्यान देने योग्य है और सिम्युलेटेड पावर गेन 14.5 N 0.7 dB है।

संदर्भ
[1] चिह-फैन लियाओ, और शेन-इयान लिउ, "एक्सएनयूएमएक्स-एक्सएनयूएमएक्स-गीगा यूडब्ल्यूबी रिसीवर के लिए एक ब्रॉडबैंड शोर-रद्द सीएमओएस एलएनए" सोलिड-स्टैट सर्किट, आईओएल के आईईई जौनल। एक्सएनयूएमएक्स, सं। 3.1, FEBRUARY 10.6
[2] कुआंग-ची हे, मिंग-त्सुंग ली, चेन-मिंग ली और जेन-ह्वेन तर्गे, UWB अनुप्रयोगों के लिए समानांतर-आरसी फीडबैक कम-शोर एम्पलीफायर, सर्किट और सिस्टम पर आईईई परिवहन-द्वितीय: एक्सप्रेस BRIEFS, वीओएल। एक्सएनयूएमएक्स, सं। 57, अगस्त 8
[3] झेज-यांग हुआंग, चे-चेंग हुआंग, चुन-चीह चेन, चुंग-चीह हंग और चिया-मिन चेन "एक इंडक्टर-कपलिंग
3.1-10.6GHz अल्ट्रा-वाइडबैंड सिस्टम के लिए पुनरीक्षित CMOS कम शोर एम्पलीफायर "© 2009 IEEE
[4] यांग लू, केटी सेंग येओ, अल्पर कैबुक, जियांगुओ मा, मनह दो, और झेंगहाओ लू "एक्सएनयूएमएक्स-टू-गीगाहर्ट्ज अल्ट्रा-वाइड-बैंड वायरलेस रिसीवर के लिए एक नोवेल सीएमओएस कम-शोर एम्पलीफायर डिजाइन" आईईईई परिवहन। सर्किट और सिस्टम - मैं: नियमित पेपर, वीओएल। एक्सएनयूएमएक्स, सं। 3.1, अगस्त 10.6
[5] अली मीरविली, मोहम्मद यावरी, फ़र्शिद रईसी "1-10.6 GHz UWB रिसीवर्स के लिए एक रैखिक वर्तमान-पुन: लीड LNA" IEICE इलेक्ट्रॉनिक्स एक्सप्रेस: ​​Vol.5, No.21,908-914
[एक्सएनयूएमएक्स] एस। स्ट्रॉ, "अल्ट्रा-वाइडबैंड: मल्टीमीडिया अनप्लग्ड," आईईईई स्पेक्ट्रम, वॉल्यूम। 6, नहीं। 40, पीपी। 9-23, सितं। 27।
[7] व्लादिमीर अपरिन और लॉरेंस ई। लार्सन, फेलो, IEEE "संशोधित व्युत्पन्न Superposition विधि के लिए लाइनिंग कम-शोर एम्पलीफायरों" माइक्रोवेब थ्योरी और तकनीक, वीओएल पर आईईई परिवहन। एक्सएनयूएमएक्स, सं। 53, FEBRUARY 2
[8] ए। बत्रा एट अल।, "मल्टी-बैंड OFDM भौतिक परत प्रस्ताव," IEEE 802.15-03 / 267r5, Jul। 2003।
[9] शिह-चिह चेन, रूई-लू वांग, ह्स्लांग-चेन कुओ और मिंग-लुंग कुंग चांग-गाय गाओ "फुल-बैंड (3.1-XNXXGHZ) का डिजाइन CMOS UWB कम शोर एम्पलीफायर थर्मल नॉइज़िंग के साथ" कार्यवाही एशिया-प्रशांत माइक्रोवेव सम्मेलन 10.6।
[एक्सएनयूएमएक्स] एसएस मोहन, एमडीएम हर्शेनसन, एसपी बॉयड और टीएच ली, "सीएमई में बैंडविड्थ विस्तार के साथ अनुकूलित ऑन-चिप इंडिकेटर्स," आईईईई जे सॉलिड-स्टेट सर्किट, वॉल्यूम। 10, नहीं। 35, पीपी। 3-346, Mar. 355।
[11] झेज-यांग हुआंग, चे-चेंग हुआंग, चुन-चीह चेन, चुंग-चीह हंग और चिया-मिन चेन "एक्सएनएक्सएक्स-एक्सएनयूएमएक्सएक्सएक्स अल्ट्रा-वाइडबैंड सिस्टम के लिए एक इंडक्टर-युग्मन प्रतिध्वनि सीएमओएस कम शोर एम्पलीफायर"
[12] चिनू ज़िन, एडगर सोंचेज़-सेंसेंकियो "आरएफ लोशन एंप्लिफायर के लिए एक चित्रण तकनीक"
[13] जियानयुन हू, यूंलियिनग ज़ू, और हुई वू "एक अल्ट्रा-वाइडबैंड प्रतिरोध-प्रतिक्रिया कम शोर एम्पलीफायर के साथ शोर रद्द।
0.18μm डिजिटल CMOS में "978-1-4244-1856-5 / 08 / $ 25.00 © 2008 IEEE
[14] जे.एच. ली, सी। -सी। चेन और वाई.- एस.एस. लिन "0.18 lm 3.1-10.6 GHz CMOS UWB LNA के साथ 11.4_0.4 dB गेन और 100.7_17.4 ps groupdelay" इलेक्ट्रानिक्स जेट्सन 22nd नवंबर 2007 Vol। 43 नंबर 24
[15] C.-P लियांग, सी.डब्ल्यू। हुआंग, वाई.-के। लिन और एस.जे. चुंग "3-10 गीगाहर्ट्ज़ अल्ट्रा-वाइडबैंड कम-शोर एम्पलीफायर नई मिलान तकनीक के साथ" इलेक्ट्रानिक्स लेटरर्स 5th अगस्त 2010 वॉल्यूम। 46 नंबर 16
[16] होंगुरुई वांग, ली झांग, और ज़िपिंग यू, फेलो, "लोकल फीडबैक और लो-पॉवर लो-वोल्टेज एप्लीकेशन के लिए नॉइज़ निरस्त एलएनए" के साथ रद्द करें "सर्किट और सिस्टम के लिए आईईई ट्रांज़ेक्शंस- I: REGULAR PAPERS, VOL। एक्सएनयूएमएक्स, सं। 57, अगस्त 8
[17] TH ली, सीएमओएस रेडियो-फ्रीक्वेंसी इंटीग्रेटेड सर्किट का डिज़ाइन, 1st एड। न्यू यॉर्क: कैम्ब्रिज यूनिव। प्रेस, 1998।
[18] चिनू ज़िन, एडगर सोंचेज़-सेंसेंकियो "RF LOWNOISE AMPLIFIER के लिए एक लाइन तकनीक" ISCAS 2004
[19] अली मीरविली, मोहम्मद यावरी "UWB DS-CDMA रिसीवर" सर्किट और सिस्टम, 2009 के ऊपरी बैंड के लिए एक शोर-रद्द सीएमओएस LNA डिजाइन। ISCAS 2009। IEEE अंतर्राष्ट्रीय संगोष्ठी पर
[20] एस। गालल और बी। रज़वी, "40 Gb / s एम्पलीफायर और ESD संरक्षण सर्किट 0.18 _mCMOS तकनीक में," IEEE ISSCC Dig में। टेक। कागज, फरवरी 2004, पीपी। 480-481।

आरएफ पावर Capacitors , , , , , ,
Ciroceanint@gmail.com बारे में