طراحی میکسر پایین آورنده با توان مصرفی کم و بهره ی تبدیل بالا و خطسانی مطلوب برای گیرنده های uwb

در این پایان نامه، میکسر پایین آورنده که یکی از کلیدی ترین قسمت های یک گیرنده می باشد، طراحی و شبیه سازی شده است. هدف از انجام این تحقیق، برطرف کردن نیاز به میکسرهای کم توان و بهره تبدیل بالا و خطسانی مناسب می باشد. در این تحقیق، سه میکسر پایین آورنده طراحی شده است که داشتن توان مصرفی کم اولویت اول طراحی آن ها می باشد. فرکانس rf میکسر اول از 1.25 ghz تا 10.6 ghz می باشد که کاربردهای باند بسیار پهن، بلوتوث و شبکه ی محلی بی سیم را پوشش می دهد. فرکانس rf میکسر دوم، 2.4 ghz می باشد که کاربرد بلوتوث را پوشش می دهد. پهنای باند میکسر سوم نیز از فرکانس 0.85 ghz تا 16.65 ghz می باشد و کاربرد آن همانند میکسر اول می باشد. روشهای تزریق جریان به طبقه ی هدایت انتقالی، بایاس در ناحیه ی زیرآستانه و استفاده از بار فعال در خروجی در طراحی میکسر اول استفاده شده است که منجر به توان مصرفی 0.128mw، بیشینه ی بهره ی تبدیل 15.5 db، نقطه ی تقاطع مرتبه ی سوم ورودی 0.5 dbm و کمینه عدد نویز 14.5 db شده است. سطح تراشه ی طراحی شده در این کار 87 µm*82 µm می باشد. در طراحی میکسر دوم (میکسر با طبقات ترکیبی)، علاوه بر بایاس در ناحیه ی زیرآستانه و استفاده از بار فعال در خروجی، از ترمینال چهارم ماسفت نیز به عنوان ترمینال کنترلی استفاده شده است که منجر به حذف یک طبقه و منبع تغذیه ی کوچکتر می شود. بنابراین توان مصرفی این میکسر بسیار کمتر از نمونه های مشابه و برابر 9.5 µw می باشد. این در حالی است که بهره ی تبدیل 32 db و نقطه ی تقاطع مرتبه ی سوم ورودی برابر با +4 dbm می باشد. اما به دلیل بایاس در ناحیه ی زیرآستانه و استفاده از روش تزریق به بدنه، عدد نویز این میکسر 20 db می باشد. سطح تراشه این میکسر 450 µm*270 µm می باشد. در میکسر سوم (میکسر مبتنی بر سلف فعال)، علاوه بر استفاده از روش های به کار رفته در میکسر اول، از تقویت کننده ی عملیاتی هدایت انتقالی که نقش یک سلف فعال را ایفا می کند، برای کم کردن عدد نویز، استفاده شده است. استفاده از سلف فعال به دلیل کاهش حجم تراشه و در نتیجه کاهش هزینه ی ساخت نسبت به نوع پسیو می باشد. زیرا به عنوان مثال، استفاده از سلف مارپیچ در میکسر با طبقات ترکیبی بیش از 80% فضای تراشه را گرفته است. با استفاده هم زمان از روش های بهینه سازی، بیشینه بهره ی تبدیل برابر با 20.1 db، خطسانی -3.2 dbmو توان مصرفی 0.56 mw خواهد بود. درحالی که عدد نویز 3 db نسبت به میکسر اول کاهش داشته است. نرم افزار مورد استفاده برای شبیه سازی هر سه میکسر، advanced design system می باشد و تکنولوژی به کار رفته ، تکنولوژی 0.18 µm cmos می باشد. همچنین رسم جایابی توسط نرم افزار cadence صورت گرفته است.