CMOS düşük gürültülü kuvvetlendiricilerde doğrusallaştırma tekniklerinin incelenmesi

Bu tez çalışmasında, RF (Radyo Frekans) haberleşme sistemlerinde kullanılan CMOS düşük gürültülü kuvvetlendiricilerinin (DGK) meydana getirdiği bozulmaların giderilmesi için farklı doğrusallaştırma teknikleri incelenmiştir. Düşük gürültülü kuvvetlendiriciler veya RF kuvvetlendiriciler, zayıf sinyallerin genliğini kuvvetlendirirler ve böylece RF alıcıları olabildiğince az gürültüyle çalışırlar. DGK'lar RF ön-uç modüllerinin kritik bileşenleridir. Alıcının anteni, RF ön-uç modülünün toplam gürültüsüne sinyal zincirinde ilk aşamada veya aşamalarda en fazla katkıyı sağlar. DGK kullanıldığında, alıcı zincirinde sonraki aşamalarda oluşan gürültülerin etkisi DGK'nın kazancı yardımıyla azalırken, DGK'nın kendi gürültüsü alıcı sinyale eklenir. Bu yüzden, DGK için istenen sinyal gücünü artırırken olabildiğince az gürültü ve bozulma eklenmesi gereklidir. Bu sistemin daha sonraki aşamalarda sinyali almasına olanak sağlar. İyi bir DGK'nın düşük gürültü faktörüne ve yeterince büyük kazanç değerlerine ve yeterince büyük ara kiplenim ve baskılama noktası (IP3 ve P1dB) değerlerine sahip olması gerekir. Çalışmada, türev süperpozisyonu, gürültü/bozulma iptali ve son bozulma olmak üzere üç farklı teknik, meydana gelen bozulmaları azaltmak için kullanılmıştır. Simülasyon sonuçlarının elde edilmesi için ilk adımda uygun düşük gürültülü kuvvetlendirici topolojisi seçilmiştir. Seçilen topolojilere her teknik uygulanarak istenilen düşük gürültülü kuvvetlendirici devreleri oluşturulmuştur. Devreler optimize edilerek devre elemanlarının uygun değerleri seçilmiştir. Daha sonra devrelerde empedans uyumunu sağlayabilmek için uygun empedans devreleri kurulmuş ve devrelerin son hali elde edilerek analiz sonuçları elde edilmiştir.Tekniklerin uygulanması için 0.18um CMOS teknolojisi kullanılmıştır. Kullanılan CMOS'a ait parametreler spice parametreleri olarak kaydedilmiş, daha sonra AWRDE programına aktarılarak uygun terminal sayısıyla CMOS oluşturulmuştur. DGK için sistem analizi yapılarak her bir tekniğin S parametreleri yardımıyla kazançları , giriş empedans uyumları (S11) ve gürültü faktörleri bulunmuştur. Çift ton test simülasyonu yardımıyla IIP3 performansı ölçülmüştür.Analiz ve sonuçların incelenmesi için AWR Design Environment programı kullanılmıştır. Uygulanan doğrusallaştırma tekniklerine ait analiz sonuçları daha önce yapılmış çalışmalarla karşılaştırılarak bozulmaların azalma oranlarının istenilen ölçülerde olduğu ispatlanmıştır. Anahtar Kelimeler: CMOS, RF Haberleşme, Düşük Gürültülü Kuvvetlendirici (DGK), Doğrusallaştırma Teknikleri, AWR Tasarım Ortamı