یک تقویت‌کننده کم‌نویز و گین متغیر با جابجایی فاز کم در باند فرکانسی Ka در تکنولوژی CMOS

نویسندگان

1 تربیت مدرس

2 کارشناسی ارشد

3 دکترای الکترونیک

چکیده

در این مقاله، به طراحی یک تقویت‌کننده کم‌نویز با گین متغیر در باند فرکانسی Ka پرداخته شده است. این تقویت‌کننده بصورت دیجیتالی با استفاده از شبکه کلیدزنی، قابلیت تغییر گین سیگنال ورودی را با دقت پنج بیت یا 32 حالت دارد. طراحی این مدار برپایه ترکیب دو مدار تقویت‌کننده کم‌نویز (LNA) و تقویت‌کننده گین‌متغیر (VGA) با ساختار سورس-مشترکِ کسکود و سلف degenerative انجام گرفت و از تکنیکهایی از جمله شبکه LC-ladder برای تطبیق بین طبقاتی بهتر و همچنین طبقه بافر گیت-مشترک در خروجی برای استقلال تطبیق امپدانس خروجی در مقابل تغییرات گین مدار استفاده شد. در نهایت، در ساختار پیشنهادی، با تقسیم شبکه کلیدزنی به دو قسمت برای دریافت عدد نویز بهتر، در محدوده تغییر گین 15 dB (از 5.324 dB تا 20.4 dB)، عدد نویزی معادل 5.6 dB ، پهنای باند 5.34 GHz و S11 و S22 کمتر از -14 dB حاصل گردید. در این ساختار، برای به حداقل رساندن جابجایی فازی که در اثر تغییرات گین مدار ایجاد می‌گردد، با ایدۀ بکارگیری سلف جبرانساز، مقدار شیفت فاز حدود 40 درجه کاهش یافت. بطوریکه در پهنای باندی معادل 1.5 GHz مقدار آن کمتر از 5 درجه می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A Ka-Band Low Phase-Shift CMOS Variable Gain Low Noise Amplifier

نویسندگان [English]

  • AliMohammad Mohammadpour Behbid 2
  • Abdolreza Nabavu 3
چکیده [English]

In this paper, a Low Noise Variable Gain Amplifier in Ka-frequency band is designed. This amplifier is digitally controlled by using switching transistors which change the gain with an accuracy of 5-bit resolution (32 steps). The output phase shift should be minimized within a Dynamic Range of 15 dB. The proposed structure includes a Low Noise Amplifier and a Variable Gain Amplifier, with common-source structure and degenerative inductor. In the proposed structure, the main gain is achieved by LNA and the switching control bits are used in two stages of the VGA. Simulation illustrates a Noise Figure of 5.6 dB; bandwidth of 5.34 GHz; S11, S22 less than -14 dB and Dynamic Range of 15 dB. By using a “compensating inductor” in the source of switching transistors, the amount of phase shift was reduced, such that within the bandwidth of 1.5 GHz it is less than 5 degrees. The post-layout simulation results, show a Dynamic Range of 18.7 dB; a bandwidth of 2.5 GHz; Noise Figure of 6.4 dB and return losses less than -10 dB. In addition to it, In EM analysis, all inductors and major RF paths are evaluated by “Sonnet” software.

کلیدواژه‌ها [English]

  • phase shift
  • Gain Switching Network
  • Ka-band Frequency
  • Variable Gain Low Noise Amplifier (VGLNA)