طراحی یک میکسر گیلبرت خطی مستقل از بایاس با پهنای باند و بهره بالا در باند K

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشجوی دکترای الکترونیک

2 دانشگاه جامع امام حسین (ع)، استادیار

چکیده

در این مقاله، یک میکسر گیلبرت با تکنولوژی µm CMOS 18/0 طراحی شده است که در آن از ترکیب دو تکنیک شبکه π و PDC به طور همزمان استفاده شده که در نتیجه آن بهبود بهره، پهنای باند، عدد نویز و خطینگی را خواهیم داشت. همچنین یک روش جدید برای پیاده‌سازی شبکه π با استفاده از خازن‌های پارازیتی گره‌های بین طبقات RF و LO پیشنهاد شده است که کارآیی میکسر را بهبود بخشیده و امکان طراحی آن را در فرکانس‌های بالا فراهم می‌کند. شبکه π با ایجاد قطب‌های موهومی در پاسخ فرکانسی سیستم بدون نیاز به توان مصرفی اضافی، بهره و پهنای باند را افزایش می‌دهد. محل مناسب این قطب‌ها که باعث افزایش بهره و پهنای باند می‌شود، بحث شده و توسط شبیه‌سازی MATLAB مشخص گردیده‌اند. همچنین نشان داده شده است که این تکنیک موجب می‌شود که مدار میکسر در یک رنج قابل قبول، مستقل از بایاس باشد و نتایج مشابه را بدهد که این مزیت بزرگی برای مدارات به‌شمار می‌آید. نتایج شبیه‌سازی میزان dB36/3 بهبود در بهره و dB2 کاهش عدد نویز را در مقایسه با حالتی که تنها تکنیک PDC مورد استفاده قرار می‌گیرد، در توان مصرفی یکسان و توان LO برابر dBm 1- نشان می‌دهد. میکسر پیشنهادی در مقایسه با میکسر متداول دارای بهبود dB6 در خطینگی نیز می‌باشد. همچنین توان مصرفی کل به همراه مدار بایاس طراحی شده برابر mW 68/9 با منبع تغذیه 8/1 ولت می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Design of a Linear Bias-Independent Gilbert-cell Mixer with High Gain and BW in K-Band

نویسندگان [English]

  • Mohammad Beigizadeh 1
  • Abolfazl chaman-motlagh 2
چکیده [English]

In this paper, a K-band Common-Gate Gilbert-Cell mixer via a 0.18 µm CMOS technology was designed, using the combination of the π-Network and PDC techniques simultaneously, resulting in the improvement of gain, bandwidth, noise figure and linearity. Also, a new method for implementing the π-Network, using the parasitic capacitances between RF and LO stage nodes, is proposed which improves the mixer performance and makes the mixer design possible at high frequencies. The π-Network enhances the gain and bandwidth by generating complex poles in system frequency response without the need for extra power consumption. The suitable location of these poles, which gives rise to high gain and high bandwidth, is discussed and determined by MATLAB simulation. Also, it is shown that these techniques results in a bias-independent mixer circuit at an acceptable range that is a good advantage for circuits. Results of simulation illustrate 3.36dB improvement in power conversion gain and 2dB reduction in noise figure at the same power consumption with LO power of -1 dBm in comparison with the case when PDC technique is used only. Compared to conventional mixer, it improves the IIP3 by 6dB. Also, the power consumption of the mixer together with the designed bias circuit is 9.68 mW at 1.8V.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Gilbert-Cell mixer
  • π-Network technique
  • K-band
  • PDC technique