طراحی مخلوط کننده باند پهن ولتاژ پایین و توان پایین برای کاربردهای مخابرات بی سیم مدرن

در این پایان نامه طراحی و شبیه سازی چهار مخلوط کننده ی ولتاژ پایین و توان پایین برای کاربردهای مختلف مطرح شده است. ابتدا یک مخلوط کننده ی به هم تابیده ی توان پایین و ولتاژ پایین برای کاربردهای باندپهن که بازه ی فرکانسی 0.5-7.5 ghz را شامل می شود طراحی شده است. این مخلوط کننده ی مبدل کاهشی کاملاً تفاضلی با استفاده از تکنولوژی cmos µm 0.18 طراحی شده است و ساختار به هم تابیده برای بهبود بهره ی مخلوط کننده اتخاذ شده است. اگرچه این مخلوط کننده برای کار در فرکانس ghz 5.8 باند ism طراحی شده است، اما در بازه ی فرکانسی 0.5-7.5 ghz، بیشترین بهره ی تبدیل db 12، بیشترین iip3 ،dbm -2.5 ، بیشترین نقطه ی فشردگی db 1 ورودی(ip1db) ، dbm -13 ، کمترین dsb nf ، db 9.2 را در ولتاژ منبع تغذیه ی v 1.8 و با مصرف توان dc ، mw 2.52 نشان می دهد. علاوه بر این ایزولاسیون های پورت به پورت مدار بهتر از db 140 می باشند. مخلوط کننده ی دیگری که در این پایان نامه طراحی شده است یک مخلوط کننده ی v-1 ، mw 1.3- برای گیرنده های فرا باندپهن mb-ofdm می باشد. این مخلوط کننده برای کاربردهای فرا باندپهن ghz 0.5-11 طراحی شده است. به منظور کاهش ولتاژ منبع تغذیه و توان مصرفی، طبقات rf و lo با یکدیگر ادغام شده اند به گونه ای که سیگنال های rf و lo به ترتیب به سورس و گیت ترانزیستورها اعمال شده اند. این مخلوط کننده بیشترین بهره ی تبدیل db 7.8 را در فرکانس rf ، ghz 5.8 نشان می دهد. dsb nf در این فرکانس db 16.4 ، ip1db ، dbm -10 و iip3 ، dbm 4 می باشند. با توجه به باند فرکانسی این مدار، پهنای باند rf ، ghz 10.5 می باشد. پس از آن طراحی و شبیه سازی یک مخلوط کننده ی بسیار توان پایین، ولتاژ پایین با استفاده از عملکرد ترانزیستورهای ماسفت در ناحیه ی زیر آستانه تشریح شده است. از عملکرد ترانزیستورهای ماسفت در ناحیه ی زیر آستانه برای کاهش ولتاژ منبع تغذیه و کاهش توان مصرفی استفاده شده است. این مخلوط کننده برای کاربردهای ghz 2.4 باند ism طراحی شده است. در این فرکانس بهره ی تبدیل مخلوط کننده db 7.93 ، dsb nf ، db 13.68 و iip3 dbm -4 است. ولتاژ منبع تغذیه ی این مخلوط کننده v 0.7 و مصرف توان dc آن فقط µw 217 است. در این مدار از ساختار کسکود برای بهبود ایزولاسیون های پورت به پورت استفاده شده است و مقدار ایزولاسیون ها بیشتر از db 140 است. و در نهایت یک مخلوط کننده ی فوق العاده توان پایین و ولتاژ پایین با عملکرد مطلوب با بهره گیری از عملکرد زیر آستانه ی ترانزیستورهای ماسفت برای کار در فرکانس های rf ، ghz 2.4 و ghz 5.8 باند ism طراحی شده است. برای کاهش ولتاژ منبع تغذیه، طبقات rf و lo در این مخلوط کننده با یکدیگر ادغام شده اند و از ترانزیستورهای pmos برای تشکیل این طبقات استفاده شده است. نتایج شبیه سازی این مخلوط کننده، بهره ی تبدیل db 10.2 / 12.4 ،dsb nf،19.6 db / 11.3 و iip3 ، dbm -5/ -1 را در فرکانس های rf ، ghz 5.8 / 2.4 نشان می دهد. توان dc مصرفی این مدار فقط µw 7.25 و ولتاژ منبع تغذیه ی آن بسیار پایین و برابر با v 0.5 است. هدف از طراحی این مدارها رسیدن به عملکردی توان پایین و ولتاژ پایین در مدار مخلوط کننده برای کاربردهای مختلف می باشد و فرکانس if در تمام مدارها ثابت و برابر با mhz 100 در نظر گرفته شده است.