طراحی مدار مولد پالس فراپهن باند قابل کنترل چند بانده

رادیو فراپهن باند یک تکنولوژی بیسیم در حال پیشرفت می باشد، که نرخ داده های بالا برای رادیوهای تجاری برد کوتاه مرکب از مکان یابی دقیق و کارایی انرژی بالا را ارائه می کند. این مزایا از به کارگیری پهنای باندهای وسیع و ارسال سیگنال پالس ضربه نشات می گیرد، که به ظرفیت بالا ی کانال و تفکیک پذیری زمانی بسیار دقیق اشاره دارد. کاربردهای تکنولوژی فراپهن باند از رادار رسوخ کننده زمین، سنسور فاصله، رادار درون دیوار تا ارتباطات سرعت بالا با فاصله کوتاه گسترده شده است. مدار مجتمع cmos یک دستاورد جالب توجه و ارزان برای اجرای تکنولوژی فراپهن باند می باشد. برخلاف یک سیگنال باند باریک منظم، سیگنال فراپهن باند به صورت پالس گسسته ای به جای موج پیوسته می باشد، که اشغال محدوده ی وسیع فرکانسی را نتیجه می دهد. از اینرو، مدارات فراپهن باند پردازش سیگنال در هر دو حوزه ی زمان و فرکانس را در سرتاسر پهنای وسیع اجرا می کنند. با در نظر گرفتن چالش های پیش روی این تکنولوژی، در این پایان نامه طراحی مدار با کارایی بالا برای مولد پالس فراپهن باند قابل کنترل چندبانده با استفاده از تکنولوژی ارزان قیمت cmos انجام شده است. در این پایان نامه، یک مولد پالس فراپهن باند تفاضلی با حداکثر دامنه برای کاربردهای در باند فرکانسی ghz8/4-1/3 ارائه شده است. مولد پالس می تواند سه کانال mhz528 را در فرکانس های مرکزی ghz5/3، ghz4 و ghz5/4 در باند پایین طیف فراپهن باند تخصیص یافته برآورده نماید. فرکانس مرکزی و پهنای باند پالس های فراپهن باند می توانند برای جبران تغییرات گوناگون تنظیم گردند. همچنین، در مولد پیشنهادی قابلیت تنظیم دامنه ی پالس های فراپهن باند به منظور کنترل طیف توان متوسط به عنوان تابعی از فاصله و فرکانس تکرار پالس در نظر گرفته شده است. مولد پیشنهادی شامل یک نوسان ساز تفاضلی، کلیدهای فعال ساز (روشن/خاموش)، دو مولد جهش، کلیدهای ترکیب کننده و چندین طبقه بافر تفاضلی می باشد. در این مولد، معماری تفاضلی به منظور حذف هر گونه فیلتر شکل دهنده ی سیگنال خروجی در نظر گرفته شده است، که سطح اشغال شده بر روی چیپ را به طور قابل توجهی کاهش می دهد. نرخ پالس می تواند تا mhz150 کنترل گردد. همچنین، مولد پالس می تواند مدولاسیون روشن و خاموش (ook) را به طور مستقیم پشتیبانی تماید. چیدمان مدار در محیط cadence و در تکنولوژی cmos 0.18 µm اجرا شده است. در مولد پیشنهادی، شبیه سازی انواع تغییرات نظیر انحرافات فرآیند ساخت، دما و ولتاژ تغذیه به منظور ارزیابی و تصدیق عملکرد صحیح مدار انجام شده است. بر اساس این شبیه سازی، دامنه ی پالس خروجی در محدوده ی mv160 تا mv752 قابل تنظیم می باشد، همچنین مولد پالس پیشنهادی پهنای باند تا حداکثر mhz1200 را ارائه می کند. نتایج شبیه سازی پس از استخراج المان های پارازیتیکی از مدار، اتلاف انرژی کل pj/pulse1/72 را به همراه دامنه ی پیک تا پیک mv752 را بر روی بار خروجی ?50 نشان می دهند. ابعاد هسته ی مدار در حدود µm75 × µm50 می باشد.