3.1.1 مدار تطبیق 18 ……………………………………………………………………………………………….. RF
3.1.2 مدار تغذیهی 18………………………………………………………………………………………………. LO

3.1.3 نتایج…………………………………………………………………………………………………………….. 19
3.2 ساختار دوم:[2] میکسر کم توان و بهرهی بالا برای سیستم 21………………………………….. UWB

3.2.1 بررسی مدار میکسر پیشنهادی…………………………………………………………………………………. 21

3.2.2 نتایج…………………………………………………………………………………………………………….. 22

3.3 ساختار سوم:[3] میکسر و LNA ادغام شده CMOS ، 24………………………………… 3.1~10.6GHZ
3.3.1 بررسی مدار میکسر پیشنهادی…………………………………………………………………………………. 24

3.3.2 نتایج…………………………………………………………………………………………………………….. 24
3.4 ساختارچهارمLNA : [4] و میکسرUWB کمتوان باتکنولوژی 26…………………….. CMOS 0.18ΜM

3.4.1 بررسی مدار میکسر پیشنهادی…………………………………………………………………………………. 26

3.4.2 نتایج…………………………………………………………………………………………………………….. 27

3.5 ساختار پنجم : [5] یک میکسر تاشدهی کم توان برای سیستم UWB در تکنولوژی 29…… CMOS
3.5.1 بررسی مدار میکسر پیشنهادی…………………………………………………………………………………. 29

3.5.2 نتایج…………………………………………………………………………………………………………….. 30
3.6 ساختار ششم:[6] طراحی و تحلیل یک میکسر CMOS توزیع شده 31………………………….. UWB

3.6.1 بررسی مدار میکسر پیشنهادی…………………………………………………………………………………. 32
3.6.2 نتایج به دست آمده…………………………………………………………………………………………….. 32

3.7 ساختار هفتم:[7]میکسر تا شدهی آینهای CMOS پهن باند کم توان 35 ………………………. UWB

3.7.1 بررسی مدار میکسر……………………………………………………………………………………………… 35
3.7.2 نتایج به دست آمده از میکسر پیشنهادی……………………………………………………………………… 36

3.8 ساختار هشتم:[8] میکسر سوئیچ کننده-تاشده پهن باند با توان کمLO برای گیرندهی 37 .. UWB

3.8.1 بررسی مدار میکسر پیشنهادی…………………………………………………………………………………. 38

3.8.2 نتایج حاصله از میکسر………………………………………………………………………………………….. 39
3.9 ساختار نهم:[9]میکسر ولتاژ پایین، خطی بالا در تکنولوژیCMOS برای گیرندهی 40………… UWB

3.9.1 بررسی مدار میکسر……………………………………………………………………………………………… 41
3.9.2 نتایج به دست آمده از مدار میکسر…………………………………………………………………………….. 42

3.10   ساختار دهم:[10] میکسر پایینآورنده، تاشدهی بدون سلف کم ولتاژ در تکنولوژی 65NM

CMOS برای کاربردهای 44…………………………………………………………………………………….. UWB
3.10.1 بررسی مدار میکسر پیشنهادی………………………………………………………………………………. 44
3.10.2 بررسی نتایج حاصله………………………………………………………………………………………….. 45

.. 3. 11 ساختار یازدهم :[11] یک میکسر UWB کم نویز در تکنولوژی CMOS با استفاده از تکنیک بایاس

سوئیچ شده……………………………………………………………………………………………………………. 46
3.11.1 بررسی مدار میکسر پیشنهادی………………………………………………………………………………. 47
3.11.2 بررسی مدار میکسر پیشنهادی………………………………………………………………………………. 48

.4 فصل چهارم نتیجهگیری و پیشنهادات…………………………………………………………………. 50

4.1 میکسر سلول گیلبرت…………………………………………………………………………………………. 

51

4.2 بررسی روشهای مطرح شده…………………………………………………………………………………… 51
4.3 پیشنهادات………………………………………………………………………………………………………. 53

فهرست منابع لاتین………………………………………………………………………………………………. 54

چکیده انگلیسی:………………………………………………………………………………………………………. 55

فهرست جدول ها

شماره
عنوان
صفحه

جدول -1 نتایج به دست آمده از ساختار 20…………………………………………………………… [1]

جدول -2 نتایج به دست آمده از ساختار 23…………………………………………………………… [2]

جدول -3 نتایج به دست آمده از ساختار 26…………………………………………………………… [3]

جدول -4 نتایج به دست آمده از ساختار 29…………………………………………………………… [4]

جدول -5 نتایج به دست آمده از ساختار 31…………………………………………………………… [5]

جدول -6 نتایج به دست آمده از ساختار 34…………………………………………………………… [6]

جدول -7 نتایج به دست آمده از ساختار 37…………………………………………………………… [7]

جدول -8 نتایج به دست آمده از ساختار 40…………………………………………………………… [8]

جدول -9 نتایج به دست آمده از ساختار 43…………………………………………………………… [9]

جدول -10 نتایج به دست آمده از ساختار 46………………………………………………………. [10]

جدول -11 نتایج به دست آمده از ساختار 49………………………………………………………. [11]

فهرست شکلها

شماره
عنوان
صفحه

شکل -1 طرح ماسک توان برای سیستم UWB بر حسب فرکانس 6……………. …………………………..

شکل -2 ماسک طیف شمای 8…………………………………………………………………. DS-UWB

شکل -3 ساختار گیرنده سوپر هترودین…………………………………………………………………… 10

شکل -4 میکسر به عنوان یک عنصر سه دهانه………………………………………………………….. 11

شکل -5 میکسر به عنوان یک ضرب کننده…………………………………………………………….. . 13

شکل-6 میکسر با ساختار تکی………………………………………………………………………………. 14

شکل -7میکسر ساختار متوازن تکی……………………………………………………………………….. 15

شکل -8ساختار میکسر……………………………………………………………………………………….. 17

شکل -9 منبع جریان امپدانس بالا استفاده شده برای تزریق بار…………………………………….. 18

شکل -10 مدار تطبیق UWB برای سیگنال ورودی 18……………………………………………. RF

شکل -11 مدار تغذیهی 19……………………………………………………………………………….. LO

شکل -12 بهرهی توان میکسر شامل طبقهی بافر……………………………………………………….. 19

شکل -13 تلف بازگشت ورودی 20………………………………………………………………………. RF

شکل -14 مدار میکسر پیشنهادی………………………………………………………………………….. 22

شکل -15 بهره تبدیل و ایزولاسیون پورت به پورت برحسب فرکانس………………………………. 22

یک مطلب دیگر :

شکل -16 توان خروجی IF برحسب توان 23…………………………………………………………. RF

شکل DSB NF -17 برحسب فرکانس 23……………………………………………………………. LO

شکل -18 شماتیک LNA و میکسر ادغام شده پیشنهادی…………………………………………… 24

شکل S11 -19 شبیه سازی شده………………………………………………………………………….. 25

شکل -20 بهره تبدیل توان شبیه سازی شده بر حسب فرکانس 25………………………………. RF

شکل SSB NF -21 شبیه سازی شده برحسب فرکانس 25………………………………………. RF

شکل -22 بلوك دیاگرام گیرنده 26…………………………………………………………………. UWB

شکل -23 دیاگرام شماتیک میکسر پایین آورنده……………………………………………………….. 27

شکل -24 دیاگرام شماتیک تقویت کننده بعد از میکسر………………………………………………. 27

شکل -25 بهره تبدیل اندازه گیری شده باند پایین و بالا میکسر…………………………………….. 28

شکل IIP3 -26 اندازه گیری شده میکسر……………………………………………………………….. 28

شکل NF -27 اندازهگیری شده در هر دو باند میکسر………………………………………………… 28

شکل -28 شماتیک مدار میکسر پیشنهادی………………………………………………………………. 30

شکل -29 بهره تبدیل اندازه گیری شده برحسب فرکانس 30……………………………………… RF

شکل OIP3 -30 اندازه گیری شده بر حسب فرکانس 31………………………………………….. RF

شکل -31 شماتیک مدار میکسر UWB جدید…………………………………………………………. 32

شکل -32 بهره تبدیل میکسر پیشنهادی…………………………………………………………………. 33

شکل -33 نتایج اندازه گیری آزمایش دو تن برای 33……………………………………………… IIP3

شکل -34 دامنه ضریب انعکاس ورودی در پورت 34…………………………………………………. RF

شکل NF -35 اندازه گیری شده مدار میکسر توزیع شده دو طبقه پیشنهادی…………………. .. 34

شکل -36 شماتیک میکسر پهن باند.((a بالن ورودی/طبقه (b).gm سوئیچ و تقویت کننده آینه

جریان.((c بالن خروجی.((d شبکه تطبیق 35 ……………………………………………………………… LO

شکل -37 بهره تبدیل و NF اندازه گیری شده…………………………………………………………. 36

شکل P1dB -38 ورودی و IIP3 اندازه گیری شده میکسر پیشنهادی……………………………. 37

شکل -39 طیف تخصیص یافته به مخابرات 37…………………………………………………… UWB

شکل -40 شمای میکسر سوئیچ کننده تا شده CMOS پهن باند.((a سوئیچ و طبقه خروجی.((b

طبقه رسانایی متقابل………………………………………………………………………………………………… 38

شکل -41 شبکه R-L برای عملکرد پهن باند. (a) شماتیک مدار (b) مدل سیگنال کوچک….. 39

شکل -42 تلف بازگشت ورودی……………………………………………………………………………… 39

شکل -43 بهره تبدیل اندازه گیری شده………………………………………………………………….. 39

شکل P1dB -44 ورودی و IIP3 اندازه گیری شده میکسر پیشنهادی……………………………. 40

شکل -46 مدارات طبقه رسانایی متقابل………………………………………………………………….. 42

شکل -47 نتیجه S11 اندازه گیری شده…………………………………………………………………. 42

شکل -48 بهره تبدیل اندازه گیری شده………………………………………………………………….. 43

شکل -49 نتیجه اندازهگیری 43……………………………………………………………………….. IIP3

شکل -50 شماتیک مدار سادهشده میکسر تاشده پیشنهادی………………………………………. .. 45

شکل -51 بهره تبدیل اندازه گیری شده، P1dB ورودی و IIP3 با توان LO برابر 45….. 1dBm

شکل NF -52 اندازهگیری شده (a) نویز سفید در IF=50MHz و (b) نویز فلیکر برای فرکانس

های متفاوت 46…………………………………………………………………………………………………….. LO

شکل -53 توپولوژی میکسر CMOS، UWB پیشنهادی با استفاده از بایاس سوئیچ شده……. 47

شکل DSB NF -54 شبیه سازی شده در باند 48……………………………… (6.600-6.846 ) 7

شکل DSB NF -55 شبیه سازی شده برای فرکانس 4MHz :IF برای چهار توپولوژی متفاوت

48…………………………………………………………………………………………………….. …………………………..

شکل -56 بهره تبدیل شبیه سازی شده………………………………………………………………….. 49

شکل -57 توپولوژی میکسر نوع گیلبرت متداول………………………………………………………… 51

چکیده:

امروزه بهکار بردن میکسرهای فرکانس بالا در سیستم های ارتباطاتی بدون سیم، دارای اهمیت خاصی میباشد. اجرای میکسرهای پایین آورنده¹ در گیرندهها به لحاظ وجود نویز و تضعیف در سیگنال دریافتی از اهمیت بیشتری برخوردار است. ساختارهای متفاوت مخلوط کنندههای فرکانسی (میکسرها) که در سالهای اخیر برای کاربرد در سیستمهای فرا پهن باند (UWB) با رنج فرکانسی 3.1~10.6GHz ، معرفی شدهاند، بررسی گردیده. تمرکز ما در اینجا بر روی ساختارهای مبتنی بر تکنولوژی CMOS میباشد. در این ساختارها سعی بر بهبود پارامترهای مورد نیاز برای سیستمهای

UWB میباشد، هر یک از این روشها مزایا و معایبی دارند که به آنها نیز توجه گردیده است. با توجه به نیاز میتوان از هریک از این ساختارها برای اجرای بلوك میکسر در گیرندهها (و یا فرستندههای) مخابرات پهن باند استفاده کرد.

مقدمه:

مخابرات UWB برای اولین بار در دههی 1960 معرفی شد و برای رادار، حسگر، مخابرات نظامی و کاربردهای زیست شناسی در 20 سال بعد از آن به کار رفت. در سال 2002، FCC¹ رنج فرکانسی 3.1~10.6GHz را برای کاربردهای UWB باز کرد و توان انتقال آنرا به -41.3dBm محدود کرد، بدین معنا که سیستم های UWB روی فراهم کردن: توان کم، قیمت کم و عملکرد باند وسیع در مساحت کوتاه تمرکز کردند. در مقایسه با کاربردهای باند باریک طراحی المانها در سیستمهای UWB
بسیار متفاوت و چالشساز است.

یکی از المانهای مهم در گیرندههای UWB میکسرها هستند. میکسرها برای تبادل اطلاعات بین تعداد زیادی کانال مشابه UWB RF و از طریق آنتنها نقش کلیدی دارند. میکسر، در واقع یک مبدل فرکانس است که در مدارات مخابراتی وظیفه تبدیل(ویا ترکیب) سیگنال از یک فرکانس به فرکانس(های) دیگر را به عهده دارد. اهمیت این عملکرد هم به وضوح در تهیه و تامین فرکانسهای کاری مناسب با پایداری و نویز مطلوب است. میکسر میبایستی: (1 بهرهی تبدیل بالا، که اثرات نویز در طبقات بعدی را کاهش دهد. NF (2 کوچک، که LNA را از داشتن یک بهرهی بالا راحت کند. (3

خطی بودن بالا، که رنج دینامیک گیرنده را بهبود ببخشد و سطوح اینترمدولاسیون² را کاهش دهد. هر کارایی بایستی توسط مصالحه در طراحی میکسر بهدست آید. میکسر سلول گیلبرت با برخی تغییرات در ساختار آن نتایج قابل قبولی برای کاربرد در سیستمهای UWB به دست میدهد.

مقصود ما در این سمینار بررسی ساختارهای مناسب میکسر جهت استفاده در سیستمهای فراپهن باند UWB با استفاده از تکنولوژی CMOS است. برای این منظور ابتدا سیستم های UWB در فصل اول بررسی میگردند. سپس در فصل دوم میکسرهای گوناگون مورد بحث قرار گرفته و کاراییهای آنها مقایسه می شود. در فصل سوم یازده مقالهایی در این زمینه را که در سالهای اخیر طبع رسیده است تک تک بررسی کرده و در انتها در فصل چهارم نتایج به دست آمده و مزایا و معایب هر روش بیان میگردد.

.1 فصل اول

سیستمهای فرا پهن باند (UWB)