Teknologi UltraWideband (UWB) adalah teknologi yang sangat berkesan dengan kadar penghantaran data yang besar pada jalur frekuensi 3.1-10.6GHz dengan penggunaan kuasa minimum. Penguat hingar rendah (LNA) biasanya merupakan peringkat pertama penerima yang prestasinya sangat mempengaruhi prestasi penerima keseluruhan. Dalam sistem Radio
Kognitif (CR) UWB, LNA mesti memenuhi keperluan angka hingar (NF) yang rendah, gandaan kuasa tinggi, dan kerugian pulangan yang tinggi, serta penggunaan kuasa yang rendah merentasi jalur lebar yang sangat luas. Tesis ini membentangkan reka bentuk UWB LNA dengan topologi suap balik keberintangan dan litar induktif merosot. Tumpuan adalah diberikan kepada padanan masukan, S11 dan mengoptimumkan LNA untuk prestasi yang lebih baik merentasi jalur lebar untuk topologi tersebut. Kesan komponen RF pasif pada LNA juga difokuskan dan dibincangkan dalam tesis ini. LNA direka dalam teknologi proses CMOS 0.13- μm Silterra dan simulasi pra-bentangan dilaksanakan dengan menggunakan Cadence SpectreRF. Pengoptimuman LNA dijalankan menggunakan analisis parametrik Cadence. Pengoptimuman dibuat pada komponen yang dihipotesiskan untuk menyumbang paling banyak kepada prestasi S11 dan juga kepada prestasi LNA keseluruhan. Langkah akhir projek ini adalah mengoptimumkan LNA dengan komponen RF pasif untuk prestasi terbaik dalam topologi ini. Reka bentuk ini mencapai gandaan kuasa paling tinggi 17.67 dB, NF terendah <3.36dB, 𝑆12 <-
49 dB, S22 <-10 dan 𝐾𝑓> 1 dalam jalur lebar operasi 300 MHz-10GHz.. S11 reka bentuk ini mencapai nilai di bawah <-10 dB bagi julat frekuensi 4.2 GHz -10 GHz. Reka bentuk ini dapat mencapai nilai IIP3 -10.86 dB manakala nilai IP1dB ialah -17.93 dB pada 2 GHz dalam simulasi pra-bentangan. Penggunaan kuasa adalah 9.6 mW dengan 1.2V bekalan voltan.
Perlakuan ini menunjukkan bahawa reka bentuk itu mampu mencapai semua objektif yang ditetapkan untuk projek ini.
_______________________________________________________________________________________________________
Ultrawideband (UWB) technology is very effective technology with huge data transmission rates over 3.1-10.6GHz frequency band with minimum utilization of power. Low noise amplifier (LNA) is typically the first stage of a receiver whose performance greatly affects the overall receiver performance. In UWB Cognitive Radio (CR) system, the LNA must satisfy stringent requirements of low noise, high gain, and high linearity, as well as low power consumption over a very wide bandwidth. This thesis presents the design of UWB LNA with resistive feedback and inductive degeneration for the frequency of 300MHZ-10GHz. Focus given on improving the input matching, S11 and optimizing LNA for better performance across the wideband for the respective topology. The effects of passive RF components on LNA were also investigated and discussed in this work. The LNA was designed in Silterra’s 0.13-μm CMOS process technology and the pre-layout simulation were executed using Cadence SpectreRF. The LNA optimization are conducted using Cadence’s parametric analysis. The optimizations were made on the components that are hypothesized to contribute most to the S11 performance and to the overall LNA performance as well. Final steps of this project were on optimizing the LNA with passive RF components for best performance in this topology. This design can achieve gain as high as 17.67 dB, lowest NF of 3.36dB, 𝑆12<-49 dB, S22 <-10 and 𝐾𝑓 > 1 within the desired bandwidth. The S11 of this design achieved value below <-10 dB for 4.2 MHz-10 GHz frequency. This design is able to achieve IIP3 of -10.86 dB while the value of IP1dB is -17.93 dB at 2 GHz in pre-layout simulation. The power consumption of the LNA is 9.6 mW with 1.2V voltage supply. These performances indicate that the design is able to achieve all the objectives set for this project.
Design of 0.13-um CMOS Low Noise Amplifier with Enhanced Input Matching Performance and Flat Gain for Cognitive Radio Application / Thinnesh Kumar Ramakrishnan