طراحی یک آشکارساز پوش با زمان گذار خیلی کم و حساسیت بالا با استفاده از تکنولوژی 180nm CMOS برای کاربردهای راداری

نویسندگان

1 استادیار، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

3 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

doi
چکیده

در این مقاله یک آشکارساز پوش در بازه فرکانسی 2.7GHz تا 3.9GHz با زمان گذار بسیار کم و حساسیت بالا در تکنولوژی 180nm CMOS ارائه شده است. آشکارساز مبتنی بر روش تقویت کننده های لگاریتمی آشکارسازی متوالی بوده و از سه قسمت تشکیل شده است: هسته آشکارساز(یکسوساز)، تقویت کننده RF شبه لگاریتمی، طبقه خروجی. هسته اصلی آشکارساز، مبتنی بر روش سورس کوپل شده نامتقارن است که به صورت یکسوساز تمام موج عمل میکنند و دارای بازه فرکانسی 0.1GHz تا 10GHz با زمان گذار 1ns است. در این مقاله همچنین با تزریق بخشی از ورودی به مسیر جریان tail، حساسیت آشکارساز به اندازه 2 dB بهبود یافته است. جهت تقویت سیگنال، از یک تقویت کننده کم نویز پیشنهادی با ورودی تکی و خروجی تفاضلی و یک تقویت کننده تفاضلی ساده بصورت سری استفاده شده است. طبقه خروجی ضمن اینکه سیگنال آشکار شده پالسی را بدون افزایش قابل توجه در زمانهای فراز و فرود فیلتر میکند، میتواند یک بار خازنی 2pF را راه اندازی نماید. در این مقاله همچنین با بکارگیری محدودکننده های توان ماسفتی در تقویت کننده کم نویز و تقویت کننده تفاضلی، ضمن جلوگیری از اشباع تقویت کننده ها در اثر سیگنال ورودی با دامنه بزرگ، یک رفتار شبه لگاریتمی برای مدار کلی حاصل شده است. نتایج شبیه سازی پس از لی اوت مدار پیشنهادی با استفاده از Spectre-RF در فرکانس 3.3 GHz نشان می دهد که حساسیت این آشکارساز بهتر از -45dBm و زمان های فراز و فرود کمتر از 1.2ns میباشد که نسبت به کارهای اخیر بهبود قابل توجهی دارد. رنج دینامیکی شبه لگاریتمی این آشکارساز 20 dB، مصرف توان قسمت آشکارساز آن حدود 12mW از یک منبع ولتاژ 1.8V و مساحت اشغالی آن 72µm×72µm است درحالی که مساحت ناحیه فعال آشکارساز کل، شامل تقویت کننده ها، محدودکننده ها، آشکارسازها و بافر خروجی 0.7mm×0.55mm است.