Penguat hingar rendah dengan applikasi bagi sistem “Ultra-wideband (UWB)” telah dijalankan dalam projek ini. Rekabentuk penguat ini hanya menggunakan fasa pertama bagi sistem UWB, di mana lingkungan frequensi adalah dari 3.1 GHz hingga 4.9 GHz. Ciri-ciri isyarat UWB dan sistem UWB diterangkan dalam disertasi ini. Untuk memenuhi ciri-ciri bagi isyarat UWB, rekabentuk penguat dijalankan dengan menggunakan proses CMOS 0.18 μm daripada Silterra. Melalui teknologi ini, jumlah arus digunakan dalam rekabentuk ini mencatatkan 5.9 mA dan kuasa pembekal yang diperlukan ialah 1.8 V. Topologi yang dipilih untuk rekabentuk penguat hingar rendah ialah penguat “inductively degenerated common source”. Topologi ini biasanya terkenal dalam aplikasi untuk sistem “narrow band”. Oleh itu, langkah pembaikan diperlukan agar topologi ini sesuai untuk applikasi bagi UWB. Hal ini dapat dicapai dengan bantuan penuras bebas jalur. Sehubungan itu, rekabentuk telah dijalankan dalam 2 versi di mana induktor yang ideal dan praktik masing-masing digunakan untuk tujuan perbandingan. Daripada prestasi yang tercatat, gandaan sebanyak 14.1 dB dengan toleransi sebanyak ± 0.25 dB tercapai, hingar yang kurang daripada 2.9 dB diperolehi serta kelinearan daripada IIP3 mencatatkan -6.2 dBm apabila penguat hingar rendah direkabentuk dengan induktor yang ideal. Walau bagaimanapun, sedikit kejatuhan sebanyak 0.9 dB didapati dalam gandaan apabila rekabentuk penguat ini menggunakan induktor yang praktik. Tambahan pula, hingar yang didapati menjadi lebih tinggi, iaitu sebanyak 6 dB. Daripada simulasi, kuasa lesapan bagi penguat yang menggunakan baik induktor yang ideal mahupun induktor yang praktik mencatatkan 10.6 mW dan 11.25 mW masing-masing. Di samping itu, penguat hangar rendah yang menggunakan induktor yang praktik, disediakan oleh Silterra, SIL18RF juga disimulasikan. Daripada simulasi, kejatuhan gandaan kepada 8.5 dB diperoleh, hingar rendah iaitu sebanyak 4.3 dB dicatatkan. Sehubungan itu, size induktor SIL18RF yang besar menyebabkan die yang besar diperlukan. Pengukuran bagi MAX 2654 kit dengan meggunakan alatan canggih yang terdapat dalam makmal perhubungan juga disertakan dalam projek ini. Didapati gandaan sebanyak 9 dB diperoleh dan kuasa lesapan mencatatkan nilai 15 mW.
______________________________________________________________________________________
The low noise amplifier (LNA) for Ultra Wideband (UWB) mode 1 application, which is covering a frequency range from 3.1 GHz to 4.9 GHz. LNA is the first gain element in the receiver architecture. It is designed for Direct Conversion (DICON). Based on these system characteristics, inductive degenerated common source LNA was designed using Silterra 0.18 μm process. UWB system with multi band Orthogonal Frequency Division Multiplexing (MBOA) was chosen over Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) due to its full optimization of the allocated 7.5 GHz bandwidth. This LNA consumes 5.9 mA of total current from a 1.8 V dc power supply. LNA is designed using inductive degenerated common source amplifier, which is widely used in narrow band design. For UWB application such as wideband matching was implemented to extend the bandwidths of a narrow band system. In this project, wideband reactive matching following by LC Chebyshev band pass filter is utilized. The LC band pass filter utilizes the transformation from low pass network to band pass network is presented. Impedance and frequency scaling are used in filter transformation from a low pass filter to a band pass filter. The wideband filter, as input matching network, is designed on chip for better integration. Three test cases were carried out using LNA with ideal inductors, ASITIC inductors and SIL18RF inductors. For the ideal LNA, higher power consumption of 11.25 mW is observed at 1.9 GHz bandwidth, 14.1 dB power gain with gain flatness of ±0.25 dB, input and output match of -10 dB over its frequency range, noise figure of 2.9 dB and third order intercept point of -6.2 dBm with ideal inductors is . However, using ASITIC inductor, the gain of LNA is dropped to 13.2 dB with gain flatness of ± 1.5 dB exhibiting higher noise figure of less than 6 dB with the same input and output matching and comparable third order intercept point. On the other hand, using SIL18RF inductor, the gain of LNA is further decreased to 8.5 dB, exhibiting noise figure of less than 4.3 dB with poorer input and output matching of -9.5 dB and -6.1 dB, respectively. Measurements were carried out on MAX 2654 evaluation kit at a frequency scaling of 1.6 GHz, exhibiting a 9 dB gain, input and output match of -7 dB and -14 dB, respectively and higher power consumption, 15 mW.
i
Design of low noise amplifier for ultra-wideband (uwb) applications using silterra 0.18 μm cmos technology_Ooi Wei Ching_E3_2006_NI