تقويت كننده كم نويز- ميكسر سي ماس با عدد نويز كم و بهره تبديل بالا براي كاربردهايWLAN

Low Noise Figure and High Conversion Gain CMOS LNA-Mixer for WLAN Applications

در اين مقاله يك تقويت كننده كم نويز- ميكسر تركيب شده براي كاربرد در شبكه هاي محلي بي سيم (WLAN) ارائه مي شود. تقويت كننده كم نويز- ميكسر پايين بر پيشنهادشده در باند فركانس راديويي (RF) GHz 3-2 و فركانس مياني (IF)MHz 100 با استفاده از فناوري µm CMOS 0/18 و مدل شركت TSMC طراحي شده است. در مدار پيشنهادي، براي دست­يابي به تطبيق امپدانس ورودي مناسب، يك شبكه تطبيق جديد در ورودي تقويت كننده كم نويز (LNA) سورس مشترك معرفي ميشود. همچنين، استفاده از بار فعال و روش تزريق جريان در ميكسر باعث بهبود بهره تبديل و عملكرد نويز مدار مي شود. مدار تقويت كننده كم نويز- ميكسر پيشنهادي با استفاده از نرم‌افزار ADS شبيه سازي شده است. نتايج شبيه سازي مداري، مجزاسازي بالا ميان درگاه ها، بهره تبديل بالا (CG) در حدود dB 17-15 و عدد نويز (DSB-NF) پايين dB 0/5±4 را نشان مي دهد. براي بررسي اثر تغييرات فرآيند ساخت بر عملكرد مدار پيشنهادي، شبيه سازي مونت‌كارلو با 100 مرتبه تكرار انجام شده است. نتايج شبيه سازي مقدار ميانگين dB 15/7 با انحراف معيار dB 0/11 را براي بهره تبديل و مقدار ميانگين dB 7/4 با انحراف معيار dB 0/37 را براي عدد نويز نشان داده و حساسيت پايين آنها را به تغييرات ساخت تاييد مي كنند. توان‌ مصرفي تقويت كننده كم نويز- ميكسر پيشنهادي mW 19/8 از ولتاژ تغذيه V 5/1 است‌‌.

This paper presents a merged low noise amplifier (LNA) and mixer for wireless local area networks (WLANs) applications. The proposed down-conversion LNA-mixer is designed for 2-3 GHz radio frequency (RF) band and an intermediate frequency (IF) of 100 MHz using RF-TSMC CMOS 0.18 μm technology. A new input matching network is introduced for common source LNA to provide good input matching. In addition, the conversion gain (CG) and noise performance of the LNA-mixer are improved by employing an active load and current bleeding technique in the mixer. The proposed LNA-Mixer has been simulated by Advanced Design System (ADS). Simulation results show the high conversion gain of 15–17 dB and low double side-band noise figure (DSB-NF) of 4±0.5 dB as well as high isolation between ports at frequency band of 2-3 GHz. Monte Carlo simulations has been done for the proposed LNA-mixer with 100 samples to verify the impact of process variations and mismatch. For the conversion gain and for DSB-NF, simulation results show respectively a mean (μ) of 15.7 dB with standard deviation (σ) of 0.11 dB, and μ=7.4 dB with σ=0.37 dB and confirm their low sensitivity to process variations. The proposed LNA-Mixer operates at the supply voltage of 1.5 V with power consumption of 19.8 mW.