Вариант 10 — различия между версиями
| Строка 5: | Строка 5: | ||
[[Файл:Блок-схема-мини.jpg|500px|мини|центр|Рис.1. Упрощенная блок-схема ВЧ-приемника]] | [[Файл:Блок-схема-мини.jpg|500px|мини|центр|Рис.1. Упрощенная блок-схема ВЧ-приемника]] | ||
| + | |||
| + | :Одним из блоков ВЧ-приемника является малошумящий усилитель (МШУ). Задачей МШУ является предварительное усиление сигнала, поступающего на антенну приемника, до | ||
| + | величины, необходимой для дальнейшей его обработки, с минимальным внесением в сигнал искажений и шумов.[1, с.166-170]. | ||
| + | :В данной работе описан процесс разработки малошумящего усилителя на МОП-транзисторах, изготовленных по технологии SMIC 0.18 мкм.Разрабатываемое устройство является | ||
| + | частью GPS-приемника, который работает в диапазоне частот 1550-1610 МГц. В данной полосе частот коэффициент усиления по мощности МШУ больше 20 дБ, коэффициент шума меньше 1 дБ. Потребляемая мощность усилителя менее 4 мВт. | ||
| + | |||
== Основные параметры малошумящего усилителя == | == Основные параметры малошумящего усилителя == | ||
| Строка 14: | Строка 20: | ||
# точка интермодуляции третьего порядка | # точка интермодуляции третьего порядка | ||
* ток потребления | * ток потребления | ||
| + | |||
| + | :Коэффициент шума характеризует уровень искажений случайного характера, вносимых в сигнал при его прохождении через приемный тракт. Согласно формуле Фриза (1), | ||
| + | приведенной в работе [2, c.40-41], коэффициент шума всего приемного тракта определяется в первую очередь коэффициентом шума первого каскада, то есть малошумящего усилителя. | ||
| + | |||
| + | <latex>F_{total}=F_1+\frac{F_2-1}{\G_1}+\frac{F_3-1}{\G_1*G_2}+\frac{F_4-1}{\G_1*G_2*G_3}+... (1) </latex> | ||
| + | |||
| + | где <latex>F_{total}</latex> – коэффициент шума приемного тракта,<latex> G_i </latex> – коэффициент шума i-го каскада (i=1,2...), – коэффициент усиления по мощности i-го каскада. | ||
| + | Из формулы (1) следуют два важных требования к МШУ — низкий коэффициент шума и высокий коэффициент усиления по мощности. | ||
| + | В работе [3, с.5-7] выведена формула (2), из которой следует, что для повышения линейности преобразования сигнала необходимо уменьшать коэффициент усиления по мощности малошумящего усилителя. | ||
| + | |||
| + | <m> \frac{1}{\ IIP3_{total}}} = \frac{1}{\ IIP3_{1}}}+\frac{G_1}{\ IIP3_{2}}}+\frac{G_1*G_2}{\ IIP3_{3}}}... (2)</m> | ||
| + | |||
| + | где <latex> IIP3_{total} </latex> – точка интермодуляции по входу блока приемника,<latex> G_i </latex> – коэффициент усиления по мощности i-го каскада. | ||
| + | В формуле (2) и выражены в разах, а не в децибелах. | ||
| + | |||
| + | Таким образом, при разработке МШУ возникает ряд противоречий: | ||
| + | #Для увеличения коэффициента усиления необходимо увеличивать ток стока активного транзистора, что приводит к увеличению тока потребления устройства. | ||
| + | #Увеличение коэффициента усиления приводит к уменьшению точки компрессии по входу усилителя, а, следовательно, к ухудшению линейности преобразования сигнала. | ||
| + | #Для улучшения параметров линейности необходимо уменьшать коэффициент усиления, что приводит к увеличению коэффициента шума усилителя. | ||
| + | |||
| + | :В связи с этим не существует универсального схемотехнического решения малошумящего усилителя и для каждого приемника необходимо разрабатывать схему МШУ, | ||
| + | соответствующую требованиям технического задания. | ||
== Разработка малошумящего усилителя == | == Разработка малошумящего усилителя == | ||
== Заключение == | == Заключение == | ||
Версия 19:16, 23 ноября 2013
Содержание |
Разработка малошумящего усилителя и исследование его параметров
Введение
- Беспроводные технологии быстро становятся общепринятым стандартом, который оказывает всестороннее влияние на нашу жизнь. К настоящему времени люди уже привыкли к
таким устройствам, как GPS-навигаторы, мобильные телефоны, беспроводные модемы и многие другие. Неотъемлемая часть любого устройства с беспроводной связью – приемник сигналов. Упрощенная блок-схема высокочастотного (ВЧ) приемника приведена на рисунке 1.
- Одним из блоков ВЧ-приемника является малошумящий усилитель (МШУ). Задачей МШУ является предварительное усиление сигнала, поступающего на антенну приемника, до
величины, необходимой для дальнейшей его обработки, с минимальным внесением в сигнал искажений и шумов.[1, с.166-170].
- В данной работе описан процесс разработки малошумящего усилителя на МОП-транзисторах, изготовленных по технологии SMIC 0.18 мкм.Разрабатываемое устройство является
частью GPS-приемника, который работает в диапазоне частот 1550-1610 МГц. В данной полосе частот коэффициент усиления по мощности МШУ больше 20 дБ, коэффициент шума меньше 1 дБ. Потребляемая мощность усилителя менее 4 мВт.
Основные параметры малошумящего усилителя
К основным параметрам МШУ относятся:
- коэффициент усиления
- коэффициент шума
- параметры, определяющие линейность преобразования:
- точка компрессии по входу МШУ
- точка интермодуляции третьего порядка
- ток потребления
- Коэффициент шума характеризует уровень искажений случайного характера, вносимых в сигнал при его прохождении через приемный тракт. Согласно формуле Фриза (1),
приведенной в работе [2, c.40-41], коэффициент шума всего приемного тракта определяется в первую очередь коэффициентом шума первого каскада, то есть малошумящего усилителя.
где – коэффициент шума приемного тракта, – коэффициент шума i-го каскада (i=1,2...), – коэффициент усиления по мощности i-го каскада. Из формулы (1) следуют два важных требования к МШУ — низкий коэффициент шума и высокий коэффициент усиления по мощности. В работе [3, с.5-7] выведена формула (2), из которой следует, что для повышения линейности преобразования сигнала необходимо уменьшать коэффициент усиления по мощности малошумящего усилителя.
где – точка интермодуляции по входу блока приемника, – коэффициент усиления по мощности i-го каскада. В формуле (2) и выражены в разах, а не в децибелах.
Таким образом, при разработке МШУ возникает ряд противоречий:
- Для увеличения коэффициента усиления необходимо увеличивать ток стока активного транзистора, что приводит к увеличению тока потребления устройства.
- Увеличение коэффициента усиления приводит к уменьшению точки компрессии по входу усилителя, а, следовательно, к ухудшению линейности преобразования сигнала.
- Для улучшения параметров линейности необходимо уменьшать коэффициент усиления, что приводит к увеличению коэффициента шума усилителя.
- В связи с этим не существует универсального схемотехнического решения малошумящего усилителя и для каждого приемника необходимо разрабатывать схему МШУ,
соответствующую требованиям технического задания.
