چکیده
در این پایان نامه مزایای عناصر RF MEMS در طراحی یک VCO با توپولوژی مکمل به کار گرفته می شود تا یک نوسان ساز با توان مصرفی کم، بازه تنظیم زیاد، نویز فاز کم و دامنه مناسب ولتاژ خروجی طراحی شود. معمولا رسیدن به همه این اهداف به طور همزمان مشکل است اما سلف و خازن RF MEMS که طی عملیات میکرو ماشین کاری بعد از ساخت مدارات CMOS ساخته می شوند، ضریب کیفیت مناسبی در فرکانس های بالا دارند که رسیدن به همه اهداف فوق را میسر می کنند.
در طراحی اول بازه تنظیم 1/71~2/17 GHz است. توان مصرفی 4/82mW است. نویز فاز در فرکانس مرکزی برابر با – 125/1dBc /Hz@1MHz است.
در طراحی دوم بازه تنظیم 2/04~2/54 است. توان مصرفی 4/57mW است. نویز فاز در فرکانس مرکزی برابر با -125/6dBc /Hz@1MHz است.
ضمنا به جهت آنکه فرآیند ساخت خازن MEMS در فرآیند استاندارد CMOS عملی باشد از نوع ساخته شده ای استفاده می گردد که در منبع [12] آمده است. این کار به جهت اطمینان خاطر از عملی بودن ساخت تمامی عناصر این VCO است. ترانزیستورهای MOS به کار رفته منطبق با تکنولوژ 18 میکرومتر بوده و همه از نوع RF هستند.
مقدمه
VCO یکی از بخش های مهم مدارات RF در بخش گیرنده و فرستنده است. با ورود فرکانس های بالاتر از چند گیگاهرتز در ارتباطات و شبکه های بی سیم، اهمیت این عنصر بیش از پیش شده است. از طرف دیگر برای کوچک سازی وسایل ارتباطی، طراحان مدارات RF به سوی یک پارچه سازی همه عناصر در یک تراشه گام برداشته اند. محدودیت های توان و کیفیت بالا از ضروریاتی است که در یک پارچه سازی مدارات باید در نظر داشت. RF MEMS یکی از راه های جدید و مناسب برای یکپارچه سازی و توان مصرفی کم است که مدنظر طراحان قرار گرفته است و توان بالقوه و بالفعل برای بالاتر بردن کیفیت ارتباطات بی سیم را دارد. در این راستا به یکی از کاربردهای RF MEMS برای طراحی VCO در این پایان نامه خواهیم پرداخت.
در فصل اول به مبانی نوسان و نوسان سازها خواهیم پرداخت و آنچه که برای درک و تحلیل VCO است را بیان خواهیم کرد. در فصل دوم به نویز فاز می پردازیم و به واسطه اهمیت نویز فاز در VCO مبانی تئوری آن را بیان خواهیم کرد تا شناخت کافی از آن پیدا کنیم. در فصل سوم عملکرد یک خازن MEMS را تشریح خواهیم کرد و یک مدل الکتریکی از آن را بیان می کنیم. در همین فصل سلف MEMS را نیز بررسی می کنیم. در فصل چهارم به طراحی دو VCO که در بازه فرکانسی پرکاربرد ارتباطات بی سیم هستند می پردازیم. در فصل آخر ضمن مقایسه این طراحی ها با سایر کارهای انجام شده در سال های اخیر، پیشنهاداتی را برای ادامه کار مطرح خواهیم کرد.
در دو ضمیمه جداگانه مطالبی در مورد CMOS MEMS و مفهوم ضریب کیفیت در عناصر الکتریکی بیان خواهیم کرد.
فصل اول: مبانی نوسان و نوسان سازها
1-1- اهمیت نوسان سازها در سیستم های ارتباطی
نوسان سازها، نقش مهمی در تمامی سیستم های ارتباطی فرستنده – گیرنده (بدون سیم یا باسیم) ایفا می کنند. عموما در تمام گیرنده ها از ساختاری استفاده می شود که در شکل 1-1 نشان داده شده است.
در این شکل مخلوط کننده از نوسان ساز استفاده می کند تا باند سیگنال RF ورودی را به باند فرکانسی میانی IF تبدیل نماید یعنی: fIF=fRF-fLO که fLO فرکانس نوسان، نوسان ساز است. به منظور حرکت روی کانال های مخالف، فرکانس نوسان ساز باید قابل تنظیم کردن باشد. اغلب این کار با تغییر ولتاژ صورت می گیرد. به همین جهت آن را VCO می نامند.
از کاربردهای دیگر نوسان سازها می توان به: حلقه های قفل شده فاز؛ کلاک ها؛ سامانه های بازیافت داده ها و… اشاره کرد که به جهت اختصار از توضیح آنها صرف نظر می کنیم.
تعداد صفحه : 96
پایان نامه ارشد برق ساخت VCO با L و C ساخته شده با RF MEMS