طراحی و شبیه‌سازی فیلترهای چندمسیره با ضریب کیفیت بالا برای استانداردهای GSM و LTE

نویسندگان

1 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 استاد، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

3 دانشیار، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

4 دانشیار، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

doi
10.22034/tjee.2025.63036.4881
چکیده

در این مقاله، یک فیلتر چندمسیره با ضریب کیفیت بالا برای استانداردهای GSM و LTE ارائه می‌شود. این فیلتر از ترکیب فیلتر پایین‌گذر Sallen-Key، تقویت‌کننده کم نویز و فیلتر چندمسیره ساده طراحی‌شده است. فیلتر مذکور در بازه فرکانسی 0.1 تا 3 گیگاهرتز با پهنای‌باند 20 مگاهرتز کار می‌کند و به ترتیب برای فرکانس‌های 0.9 و 2.7 گیگاهرتز ضریب کیفیتی برابر 45 و 135 دارد. تقویت‌کننده کم نویز بدون سلف با فیدبک مقاومتی، از نوع کلاس AB با جریان بایاس 1 میلی‌آمپر و بهره 35.8 دسی‌بل در بازه فرکانسی صفر تا 4.5 گیگاهرتز با استفاده از فنّاوری 180nm CMOS TSMC طراحی‌شده است. توان مصرفی این تقویت‌کننده 7.2 میلی‌وات و IIP3 برابر6.4dBm می‌باشد. از سوئیچ‌هایی با مقاومت روشن 16 اهم با فنّاوری 180nm CMOS TSMC فیلتر چندمسیره پیشنهادی استفاده شده و برای فرکانس‌های کلاک 0.9 و 2.7 گیگاهرتز با دامنه ورودی 0.1 ولت، دامنه بهره برابر 6.7- و 15.81- دسی‌بل دارد. بهره نهایی این فیلتر 8.37 دسی‌بل، نویز 8.24 دسی‌بل،IIP3 برابر9.2dBm ، توان مصرفی 10 میلی وات و S11 = -26.9dB می‌باشد. در مقایسه با سایر کارهای مشابه، این فیلتر از نظر بهره، بازه فرکانسی، پهنای‌باند و توان مصرفی به‌طور قابل توجهی بهبود یافته است. همچنین نویز و IIP3 آن در محدوده مشابهی با سایر فیلترها قرار دارد. برای ایجاد کلاک این فیلتر از مولد ربعی دو بیتی با 11 ترانزیستور و با استفاده از شمارنده جانسون و فلیپ‌فلاپ‌های نوع D با منطق TSPC استفاده شده است.