طراحی و شبیه‌سازی تقویت‌کننده کم‌نویز جدید با دو سلف‌فعال برای رادیوشناختی

مزیدآبادی فراهانی, مهدی; مظلوم, جلیل; نایبی, پیمان

طراحی و شبیه‌سازی تقویت‌کننده کم‌نویز جدید با دو سلف‌فعال برای رادیوشناختی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشجوی دکترای گروه مهندسی برق، واحد ساوه، دانشگاه آزاد اسلامی، ساوه، ایران

² دانشیار، دانشکده مهندسی برق، واحد ساوه، دانشگاه آزاد اسلامی، ساوه، ایران و دانشگاه علوم و فنون هوایی شهید ستاری، تهران، ایران

³ استادیار، گروه فیزیک، واحد ساوه، دانشگاه آزاد اسلامی، ساوه، ایران

چکیده

سامانه رادیوشناختی، شبکه ارتباطی فوق پهنباندی است که به‌طور هوشمند قابلیت استفاده بهینه از طیف فرکانسی موجود را با استفاده از روش پایش طیف پویا دارد. این سامانه میتواند نیازهای سامانههای مخابرات میدانی را به‌خوبی برآورده سازد و در عمده تجهیزات عملیاتی، مورد استفاده قرار گیرد. در این مقاله برای تحقق این سامانه، با اتصال ضربدری دو سلف فعال متشکل از توپولوژی گیت مشترک و بازخورد، در یک ساختار تفاضلی، یک تقویتکننده کمنویز فوق پهنباند جدید طراحی شده است. به‌کارگیری سلف فعال، علاوه بر افزایش پهنای باند تقویت‌کننده و کاهش سطح تراشه، دارای بهره ذاتی بوده و به‌علت داشتن ضریب کیفیت بالا، قابلیت تنظیم اندوکتانس و فرکانس را نیز دارا میباشد. این ساختار علاوه بر تطبیق ورودی در کل پهنای باند فرکانسی، با ساختار ارائه شده سبب افزایش هدایت انتقالی ترانزیستورها شده و موجب کاهش توان مصرفی و عدد نویز مدار میشود. در این کار، نتایج شبیهسازی با فناوری CMOS µm 18_/0 نشان میدهد که در گستره فرکانسی از MHz 50 تا GHz 10، این ساختار دارای تطبیق ورودی بهتر از dB 10- ، بهره قدرت dB4_/10، تغییرات عدد نویز از dB 7_/6-3 و نقطه تقاطع مرتبه سوم dBm 4- را با توان مصرفی mW 29_/9 و منبع تغذیه V 8_/1 ارائه میدهد.

کلیدواژه‌ها

DOR:20.1001.1.26762935.1400.12.1.4.0

موضوعات

الکترونیک- مدار مجتمع

عنوان مقاله [English]

Design and Simulation of a Novel Low Noise Amplifier with Two Active Inductor for Cognitive Radio

نویسندگان [English]

M. Farahani Mazidabadi ¹
J. Mazloum ²
p. Nayebi ³

¹ Saveh

² Department of Electrical Engineering, Saveh Branch, Islamic Azad University, Saveh, Iran & Shahid Sattari Aeronautical University of Science and Technology

³ Saveh University

چکیده [English]

Cognitive radio is well known as an ultra-wideband communication system that intelligently optimizes the available frequency spectrum by implementing the dynamic spectrum monitoring method. This system can meet the needs of field communication systems well and be used in most operational equipment. In this paper, to realize this system, using the cross coupling of two active inductors consisting of common gate topology and feedback, in a differential structure, a novel ultra-wideband low noise amplifier is designed. The use of active inductor, in addition to increasing the amplifier bandwidth and reducing the chip area, due to its high quality factor, it also has the ability to adjust the inductance and frequency. In addition to input matching in the entire frequency bandwidth, this structure increases the transconductance of the transistors with the proposed structure and reduces the power consumption and the noise figure of the circuit. The simulation results show that in the frequency range of 50 MHz to 10 GHz, this structure has a better input matching than -10 dB, power gain of 10.4 dB, noise figure variations of 3-6.7 dB and a third-order intercept point is -4 dBm. The proposed LNA consumes 9.29 mW from a 1.8 V power supply.

کلیدواژه‌ها [English]

Cognitive Radio
Active Inductor
Low Noise Amplifier (LNA)
Capacitor Cross Coupled

مراجع

[1] Muchandi, N.; Khanai, R."Cognitive Radio Spectrum Sensing: A Survey"; International Conference on Electrical, Electronics, and Optimization Techniques (ICEEOT), 2016, 3233-3237.##

[2] Akyildiz, I.F.; Lee, W.-Y.; Vuran, M.C.; Mohanty, S. "Next generation/dynamic spectrum access/cognitive radio wireless networks: a survey"; Comput. Netw. 2006, 2127–2159.##

[3] Bräysy, T.; Couturier, S.; Smit, S.; Le Nir, V. "Network management issues in military cognitive radio networks"; IEEE Journal Of Solid- State Circuits, 2017.##

[4] Eslahi, H.; Jalali, A.; Nateghi, S.; Mazloum, J. "A reconfigurable LNA with single switched input matching network for S-band (WiMAX/WLAN) applications"; Microelectronics Journal, 46(10) (2015) 956-962.##

[5] Razavi, B. "Cognitive Radio Design Challenges and Techniques"; IEEE Journal Of Solid- State Circuits, 2010, 45(8), 1542- 1553.##

[6] Chirala, M.K.; Huynh, C.; Nguyen, C.; Guan, X. "Design of an ultra-small distributed low-noise-amplifier for ultra-wideband applications"; IEEE Int. Symp. Antennas Propag. (APSURSI), 2011, 3361–3364.##

[7] Shamsadini, S.;HojatKashani, F.; Bathaei, N. "A linear 0.18 um CMOS Distributed Low Noise Amplifier from 3.1 to 10.6 GHz with Cascode Cells"; AIP Conference Proceedings, 2011, 1341-1361.##

[8] Tey, Y. Y.; Ramiah, H.; Mohd Noh, N.; Jagadheswaran, U.R. "Design of low noise, flat gain CMOS-based ultra wideband low noise amplifier for cognitive radio application"; IETE Journal of research, 2017, 1–10.##

[9] Tey, Y. Y.; Ramiah, H.; Mohd Noh, N."A High Gain and Low Noise Common Source Amplifier for Cognitive Radio Application"; IEEE International RF and Microwave Conference (RFM 2015), 2015, 14 - 16.##

[10] Goodarzi Dehrizi, H.; Haddadnia, J. "A great Ultra Wideband (3.1-10.6-GHz) LNA in 0.18-μm (CMOS) for UWB Pulse-Radio Systems Applications"; 9^th International Multi-Conference on Systems, Signals and Devices, 2012.##

[11] Su, Z.; Feng, Q. "Design of a 3.1-10.6 GHz CMOS UWB LNA with a New Structure"; Cross Strait Quad- Regional Radio Science and Wireless Technology Conference, 2016.##

[12] Shim, J.; Yang, T.; Jeong, J. "Design of low power CMOS Ultra Wideband Low Noise Amplifier using noise canceling techique"; Microelectronics Journal, 2013, 821-826.##

[13] Lee, J.-Y.; Park, H.-K.; Chang, H.-J.; Yun, T.-Y. "3.4-mW Common-Gate and Current-Reused UWB LNA"; IEEE, SiRF 2012.##

[14] Vasudeva, K.; Sravani, K.; Kumar, P. "Low-power Ultra Wideband balun LNA using noise cancellation and current-reuse techniques"; Microelectronics Journal, 2012, 114-122.##

[15] Ragheb, A. N.; Fahmy, G. A.; Ashour, I.; Ammar, A.; "A 3.1-10.6 GHz Low Power High Gain UWB LNA Using Current Reuse Technique"; 4th International Conference on Intelligent and Advanced Systems (ICIAS), 2012.##

[16] Jafarnejad, R.; Jannesari, A.; Sobhi, J. "A linear Ultra Wide Band Low Noise Amplifier using Predistortion Technique"; International Journal of Electronics and Communications (AEU), 2017.##

[17] Jafarnejad, R.; Jannesari, A.; Sobhi, J. "Pre-distortion technique to improve linearity of low noise amplifier"; Microelectronics Journal, 2017, 95-105.##

[18] Shim, J.; Jeong, J. "A band-selective low noise amplifier using an improved tunable active inductor for 3-5 GHz UWB receivers"; Microelectronics Journal, 2017, 78–83.##

مظلوم، جلیل، "طراحی بخش جلویی گیرنده پهن باند کم توان با استفاده از فیلترهای فعال و غیر فعال چند مسیره"، نشریه علمی علوم و فناوریهای پدافند نوین، سال دهم، شماره 1، بهار 98، ص 18-11. ##