طراحي و شبيه‌ سازي يك مخلوط‌ كننده فرا پهن‌باند فوق كم‌ توان بدون سلف با استفاده از ساختار تزريق به بدنه

Design and Simulation of an UWB Ultra Low Power Inductor-Less Mixer Using Bulk Injection Technique

در اين مقاله يك مخلوط كننده پايين آورنده فراپهن باند فوق كم توان CMOS ارائه شده است. به‌منظور كاهش ولتاژ و توان مصرفي از ساختار تزريق به بدنه براي كاهش تعداد طبفات پشته مورد استفاده قرار گرفته است. با بكار‌ گيري از ترانزيستورهاي كانال p در هسته مخلوط‌كننده مي‌توان نويز زياد مخلوط‌كننده‌هاي تزريق به بدنه را بهبود بخشيد. به هدف افزايش بهره تبديل در طبقه IF از بافر افزاينده ترارسانايي استفاده شده است. همچنين براي كمتر كردن توان مصرفي، ترانزيستورها در ناحيه وارونگي ضعيف باياس شده‌اند. مخلوط كننده پيشنهادي در فناوري um TSMC RF-CMOS 0.18 طراحي شده است. براي ارزيابي كارايي مخلوط‌كننده پيشنهادي شبيه سازي و پساجانمائي صورت گرفته است. نتايج حاصل از شبيه سازي پساجانمائي نشان مي‌دهد كه مخلوط كننده ارائه شده بهره تبديل بيشينه dB 8.6، عدد نويز كمينه dB15.3، IIP3 بيشينه dBm 1 و جداسازي دريچه به دريچه بهتر از dB43 با توان سيگنال LO متوسط dBm2 ارائه مي‌دهد. توان مصرفي كل اين مخلوط كننده µW250 در باند فركانسي GHz11-3 بدست آمده است.

This paper presents a new ultra low power CMOS Ultra Wide Band (UWB) mixer. To reduce the supply voltage and the power consumption, the bulk injection technique is used. Adopting PMOS transistors in the mixer core enhances the noise due to bulk injection topology. On the other hand, to increase the conversion gain, we use a gm-boosting buffer in the IF stage of our design. To achieve an ultra-low power circuit, the transistors in the mixer core are biased in weak inversion region. The proposed circuit is designed and simulated in TSMC 0.18um CMOS technology. Then, the layout is designed and the post-layout simulations are performed using the foundry design kit. The post-layout simulation results revels maximum conversion gain of 10.9 dB, minimum noise figure of 13.9 dB and IIP3 if 4 dBm, with 2dBm LO power, in 3~11 GHz band. The port to port isolation is better than 43 dB. The total power consumption is 214 uW with 1V supply.