سمینار برق بررسی یك مخلوط كننده ی فركانسی(میكسر) در باند فركانسی خیلی وسیع

سمینار برق بررسی یك مخلوط كننده ی فركانسی(میكسر) در باند فركانسی خیلی وسیع

چکیده: 

امروزه به کار بردن میکسرهای فرکانس بالا در سیستم های ارتباطاتی بدون سیم، دارای اهمیت خاصی می باشد. اجرای میکسرهای پایین آورنده در گیرنده ها به لحاظ وجود نویز و تضعیف در سیگنال دریافتی از اهمیت بیشتری برخوردار است. ساختارهای متفاوت مخلوط کننده های فرکانسی (میکسرها) که در سال های اخیر برای کاربرد در سیستم های فراپهن باند (UWB) با رنج فرکانسی 10.6GHz~3.1، معرفی شده اند، بررسی گردیده. تمرکز ما در اینجا بر روی ساختارهای مبتنی بر تکنولوژی CMOS می باشد. در این ساختارها سعی بر بهبود پارامترهای مورد نیاز برای سیستم های UWB می باشد، هر یک از این روش ها مزایا و معایبی دارند که به آنها نیز توجه گردیده است. با توجه به نیاز می توان از هریک از این ساختارها برای اجرای بلوک میکسر در گیرند هها (و یا فرستنده های) مخابرات پهن باند استفاده کرد. 

مقدمه: 

مخابرات UWB برای اولین بار در دهه 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، FCC رنج فرکانسی 10.6GHz~3.1 را برای کاربردهای UWB باز کرد و توان انتقال آن را به 41.3dBm- محدود کرد، بدین معنا که سیستم های UWB روز فراهم کردن: توان کم، قیمت کم و عملکرد باند وسیع در مساحت کوتاه تمرکز کردند. در مقایسه با کاربردهای باند باریک طراحی المان ها در سیستم های UWB بسیار متفاوت و چالش ساز است. 

یکی از المان های مهم در گیرنده های UWB میکسرها هستند. میکسرها برای تبادل اطلاعات بین تعداد زیادی کانال مشابه UWB RF و از طریق آنتن ها نقش کلیدی دارند. میکسر، در واقع یک مبدل فرکانس است که در مدارات مخابراتی وظیفه تبدیل (و یا ترکیب) سیگنال از یک فرکانس به فرکانس (های) دیگر را به عهده دارد. اهمیت این عملکرد هم به وضوح در تهیه و تامین فرکانس های کاری مناسب با پایداری و نویز مطلوب است. میکسر می بایستی: 1) بهره تبدیل بالا، که اثرات نویز در طبقات بعدی را کاهش دهد. 2) NF کوچک، که LNA را از داشتن یک بهره بالا راحت کند. 3) خطی بودن بالا، که رنج دینامیک گیرنده را بهبود ببخشد و سطوح اینترمدولاسیون را کاهش دهد. هر کارایی بایستی توسط مصالحه در طراحی میسکر به دست آید. میکسر سلول گیلبرت با برخی تغییرات در ساختار آن نتایج قابل قبولی برای کاربرد در سیستم های UWB به دست می دهد. 

مقصود ما در این سیمنار بررسی ساختارهای مناسب میکسر جهت استفاده در سیستم های فراپهن باند UWB با استفاده از تکنولوژی CMOS است. برای این منظور ابتدا سیستم های UWB در فصل اول بررسی می گردند. سپس در فصل دوم میکسرهای گوناگون مورد بحث قرار گرفته و کارایی های آنها مقایسه می شود. در فصل سوم یازده مقاله ای در این زمینه را که در سال های 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 می گردد. 

فصل اول 

سیستم های فراپهن باند (UWB) 

1-1- تاریخچه 

در طول دهه های اخیر پیشرفت سریع ارتباطات باعث ایجاد تقاضا برای قطعات بهتر و ارزان تر و همچنین تکنولوژی های پیشرفته تر شده است. افزایش تقاضا برای انتقال سریع و افزایش نرخ اطلاعات در عین مصرف کم توان تاثیرات شگرفی را بر تکنولوژی ارتباطات ایجاد کرده است. در هر دو بخش مخابرات بی سیم و سیمی این گرایش منجر به استاده هرچه بیشتر از مدولاسیون هایی با استفاده بهینه تر از طیف فرکانسی و یا افزایش پهنای کانال ها گشته است. این روش ها به همراه روش های مهندسی برای کاهش توان، به منظور تولید تراشه های ارزان و با مصرف توان کم در صنعت استفاده می شود. 

افزایش و گسترش استانداردها نه تنها باعث شده که سیستم ها با طیف های شلوغ تری از لحاظ فرکانسی روبرو باشند بلکه باعث شده است تا سیستم ها به سوی چند استاندارده بودن سوق داده شده و قابلیت انطباق با استانداردهای مختلف را داشته باشند. در حقیقت این پیشرفت تکنولوژی منجر به طراحی و تولید دستگاه هایی شده است که قابلیت کارکرد در باندهای وسیع تری را داشته باشند، مانند تکنولوژی فراپهن باند (UWB). 

تکنولوژی فراپهن باند (UWB) به شیوه کاملا متفاوتی از سایر تکنولوژی ها از باند فرکانسی استفاده می کند. این سیستم ها از پالس های باریک و پردازش سیگنال در حوزه زمانی برای انتقال اطلاعات استفاده می کنند، بدین صورت سیستم های فراپهن باند (UWB) قادرند در بازه زمانی مشخص اطلاعات بیشتری را نسبت به سیستم های قدیمی تر منتقل کننده زیرا حجم انتقال اطلاعات در سیستم های مخابراتی به صورت مستقیم با پهنای باند تخصیص یافته و لگاریتم (Signal to SNR Noise Ratio) متناسب است.