چکیده:
رشد سریع تکنولوژی و پیشرفت موفق تجاری مخابرات بی سیم روی زندگی روزمره ی ما تاثیر قابل توجهی گذاشته است. امروزه به کار بردن میکسرهای فرکانس بالا در سیستم های ارتباطاتی بی سیم، دارای اهمیت خاصی می باشد. میکسرها یکی از اجزای اساسی گیرنده در مخابرات بی سیم محسوب می شوند. اجرای میکسرهای پایین آورنده در گیرنده ها به لحاظ وجود نویز و تضعیف در سیگنال دریافتی از اهمیت بیشتری برخوردار است.
هدف اصلی این پایان نامه، تحلیل و طراحی میکسر برای کاربرد در باند فرکانسی فراپهن (UWB) و با استفاده از تکنولوژی CMOS می باشد. ابتدا عملکرد یک میکسر توزیع شده بررسی شده، سپس مدار میکسر پیشنهادی توزیع شده، ارایه می گردد. میکسر پیشنهادی دارای بهره ی تبدیل 3dB، IIP3 برابر 5/5 Bm عدد نویز 7dB، پهنای باند 3 تا 10 گیگاهرتز و توان مصرفی 52 میلی وات می باشد. میکسر فراپهن باند توزیع شده ی پیشنهادی با استفاده از تکنولوژی CMOS 0/18μm با منبع تعذیه 1/8 ولت طراحی شده است.
فهرست مطالب:
چکیده:................................................................................................................................................................................ 1
مقدمه: ................................................................................................................................................................................ 2
4 .................................................................................. (UWB) 1. فصل اول: سیستم های فراپهن باند
5 .................................................................................................. . UWB 1-1 تاریخچه تکنولوژی فراپهن باند
8 .............................................................................................................................................. UWB 2-1 مفهوم
3-1 تعریف سیستم فراپهن باند . ......................................................................................................................... 9
9 ...................................................................................................... UWB 4-1 مزایای تکنولوژی فراپهن باند
1-4-1 توانایی اشتراک طیف توانی . ................................................................................................................ 9
2-4-1 ظرفیت بالای کانال . ........................................................................................................................... 10
پایین . .............................................................................................................. 10 SNR 3-4-1 توانایی کار با
4-4-1 احتمال تشخیص و آشکارسازی کم ............................................................................................... 10
5-4-1 مقاومت در برابر مسدود شدن ......................................................................................................... 11
6-4-1 کارایی بالا در کانال های چند مسیره ............................................................................................. 11
12 ............................................................................................ UWB 5-1 چالشهای تکنولوژی فراپهن باند
1-5-1 انحراف شکل پالس ............................................................................................................................ 12
2-5-1 تخمین کانال . ...................................................................................................................................... 12
3-5-1 تطبیق فرکانس بالا . ........................................................................................................................... 12
4-5-1 تداخل دستیابی چندگانه ................................................................................................................. 13
13 ........................................................................ IEEE در مقایسه با سایر استانداردهای UWB 6-1
و طیف گسترده . ...................................................................................................... 15 UWB 7-1 تفاوت بین
15 ................................................................................ (DSSS) 1-7-1 رشته ی پیوسته ی طیف گسترده
15 ................................................................................... . (FHSS) 2-7-1 جهش فرکانسی طیف گسترده
و طیف گسترده . ........................................................................ 15 UWB 3-7-1 تفاوت های اساسی بین
8-1 روش های پیاده سازی سیستم فراپهن باند . ........................................................................................... 16
16 ........................................... . (Code Division Multiple Access) CDMA 1-8-1 سیستم
18 .......... (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) OFDM 2-8-1 سیستم
19 ..........................................................MIXER 2. فصل دوم: مخلوطکننده های فرکانسی
1-2 تاریخچه ...................................................................................................................................................... 20
2-2 انواع میکسر ................................................................................................................................................ 21
ز
1-2-2 میکسرهای غیر فعال . ........................................................................................................................ 22
2-2-2 میکسر گیلبرت . .................................................................................................................................. 24
3-2 کاربرد میکسر . ............................................................................................................................................ 28
4-2 عملکرد میکسر . .......................................................................................................................................... 29
1-4-2 میکسر به عنوان یک ضرب کننده . ................................................................................................. 29
2-4-2 عملکرد میکسر به کمک یک سوئیچ . ............................................................................................. 30
3. فصل سوم: بررسی میکسرهای توزیع شده ی فراپهن باند ............................................................ 32
1-3 مقدمه .......................................................................................................................................................... 33
2-3 مدارات توزیع شده . .................................................................................................................................... 34
3-3 بررسی عملکرد سیگنال بزرگ میکسر گیلبرت به عنوان یک عنصر غیر خطی . .............................. 35
4-3 میکسر سلول گیلبرت توزیع شده . .......................................................................................................... 39
1-4-3 بهره ی تبدیل ...................................................................................................................................... 40
2-4-3 تکنیک تزریق جریان . ........................................................................................................................ 40
3-4-3 تکنیک پیکینگ سلفی . ..................................................................................................................... 42
5-3 مروری بر چند ساختار میکسر پهن باند ارایه شده . .............................................................................. 44
44 .................................................................................................................... . [18] 1-5-3 ساختار میکسر 1
45 .................................................................................................................... . [12] 2-5-3 ساختار میکسر 2
45 .................................................................................................................... . [19] 3-5-3 ساختار میکسر 3
46 .................................................................................................................... . [20] 4-5-3 ساختار میکسر 4
47 .................................................................................................................... . [21] 5-5-3 ساختار میکسر 5
48 .................................................................................................................... . [22] 6-5-3 ساختار میکسر 6
49 .................................................................................................................... . [23] 7-5-3 ساختار میکسر 7
8-5-3 مقایسه ساختار های متفاوت میکسرهای فراپهن باند ................................................................ 51
4. فصل چهارم: تحلیل اعوجاج و نویز در میکسر فراپهن باند .......................................................... 52
1-4 مقدمه .......................................................................................................................................................... 53
2-4 میکسر یک عنصر غیر خطی . ................................................................................................................... 53
3-4 مدل غیر خطی گیرنده ............................................................................................................................. 54
4-4 اثرات اعوجاج در سیستم های فراپهن باند ............................................................................................. 54
1-4-4 تولید هارمونیک . ................................................................................................................................. 55
2-4-4 فشردگی بهره . ..................................................................................................................................... 55
3-4-4 اینترمدولاسیون . ................................................................................................................................. 56
4-4-4 اینترمدولاسیون مرتبه ی دوم .......................................................................................................... 56
ح
5-4-4 اینترمدولاسیون مرتبه ی سوم ......................................................................................................... 57
6-4-4 اعوجاج در سیستم های متوالی . ....................................................................................................... 59
7-4-4 مشخصات خطی گیرنده ................................................................................................................... 59
5-4 بررسی نویز میکسر به عنوان یک عنصر غیر خطی .............................................................................. 60
1-5-4 پردازش نویز متغیر با زمان .............................................................................................................. 60
61 ............................................................................................... . (RF 2-5-4 نویز طبقه ی راه انداز (طبقه ی
62 ............................................................................................... . (LO 3-5-4 نویز طبقه ی سوئیچ (طبقه ی
63 ................................................................................................................................. . IF 4-5-4 نویز طبقه ی
5. فصل پنجم: مدار پیشنهادی، طراحی مخلوط کننده ی فرکانسی فراپهن باند توزیع شده .......... 64
1-5 مقدمه .......................................................................................................................................................... 65
2-5 مدل المان های مورد استفاده . .................................................................................................................. 65
67 .................................................................................... . ADS 3-5 تحلیل گرهای استفاده شده در نرم افزار
68 ............................................................................. . HARMONIC BALANCE 1-3-5 تحلیل گر
68 ............................................................................................................................... LSSP 2-3-5 تحلیل گر
4-5 طراحی میکسر توزیع شده با سلولهای میکسر تک بالانس .............................................................. 69
1-4-5 طراحی میکسر . ................................................................................................................................... 69
2-4-5 بایاس مدار . .......................................................................................................................................... 70
3-4-5 پارامترهای قابل تغییر و طراحی ..................................................................................................... 71
4-4-5 تحلیل و شبیهسازی .......................................................................................................................... 72
5-5 طراحی میکسر توزیع شده با سلولهای میکسر سلول گیلبرت . ........................................................ 74
1-5-5 طراحی میکسر . ................................................................................................................................... 74
2-5-5 بایاس مدار . .......................................................................................................................................... 75
3-5-5 تحلیل و شبیهسازی .......................................................................................................................... 76
6-5 طراحی میکسر توزیع شده با سلولهای میکسر گیلبرت و با استفاده از تکنیک پیکینگ سلفی.. 78
1-6-5 تکنیک پیکینگ سلفی . ..................................................................................................................... 78
2-6-5 بایاس مدار . .......................................................................................................................................... 80
3-6-5 طراحی میکسر توزیع شده ی نهایی . ............................................................................................... 80
4-6-5 مقادیر المانهای مدار میکسر پس از طراحی .............................................................................. 84
5-6-5 تحلیل و شبیه سازی . ........................................................................................................................ 86
7-5 نتیجه گیری و مقایسه ............................................................................................................................... 90
6. فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات ........................................................................................... 92
1-6 نتیجهگیری . ................................................................................................................................................ 93
ط
2-6 پیشنهادات . ................................................................................................................................................. 94
7. فصل هفتم: منابع و ماخذ ................................................................................................................ 95
منابع لاتین ..................................................................................................................................................................... 96
چکیده انگلیسی:
پایان نامه ارشد برق طراحی و تحلیل یک مخلوط کننده متعادل در باند فرکانسی خیلی وسیع UWB با استفاده از تکنولوژی CMOS
