A DC to 20 GHz Ultra-Broadband High-Gain-Linear Distributed Power Amplifier with 19.5% Drain Efficiency

توضیحات

ABSTRACT

In this paper an ultra-broadband linear distributed power amplifier (DPA) is presented. This amplifier consumes only 100 mW DC power and amplifies input powers up to -3.7 dBm with a power gain of 16.7 dB linearly. Output power at 1-dB compression point is 13 dBm in the linear-mode. By increasing the level of input  ower, the amplifier no longer works in the linear-mode, drain efficiency and non-linear distortions are increased, and power consumption is decreased to 90 mW. S21 parameter is 18±0.9 dB over DC to 20 GHz. The  architecture of all power gain cells (including three stages) is cascade of inductively coupled common source. This amplifier is simulated in a 0.13 um CMOS technology.

 

INTRODUCTION

There is a trade-off between frequency bandwidth and power gain of a PA in both wired and wireless communication systems. Meanwhile, the amount of noise presented in existing systems, decrease channel capacity . To overcome the coming noise effect and then constructing an immune system, the frequency bandwidth and transmitted power should be desirably increased. By increasing frequency bandwidth or transmitted power, data rate would be also increased in an immune way . Radiography systems gain special data of an object by sending and receiving waves over a wide-bandwidth. Therefore, a complete recognition  of the object is available by radiography. On the other hand, an increasing demand of sending data with high rates has increased the design of wideband systems. As a result, design and fabrication of widebandwidth transceivers is an interesting problem to RF circuit designers. The most important part of a transceiver is power amplifier (PA), which has an intrinsic role in supporting widebandwidth as well as high gain. The most proper concept to increase frequency bandwidth is distributed amplifier structure . Until now, many papers have been reported in which distributed voltage amplifiers have been designed and manufactured . In this paper, a DC to 20 GHz ultra-broadband distributed power amplifier (DPA) is presented. This class-A DPA has a power gain of around 16.7 dB and PAE of 19.5% while delivers output power of 13 dBm at 1-dB  compression point to a 50 load. The technology foundation used to simulate this DPA is 0.13 um CMOS.

 

چکیده

در این مقاله یک تقویت کننده قدرت توزیع قدرت (DPA) فوق باند پهن ارائه شده است. این آمپلی فایر تنها 100 مگاوات برق DC را مصرف می کند و قدرت ورودی را تا 7.3 dBm افزایش می دهد و با افزایش قدرت 16.7 dB خطی می کند. قدرت خروجی در نقطه فشرده سازی 1 dB در حالت خطی 13 dBm است. با افزایش سطح خروجی ورودی، تقویت کننده دیگر در حالت خطی کار نمی کند، بازده تخلیه و اعوجاج های غیر خطی افزایش می یابد و مصرف برق به 90 مگاوات کاهش می یابد. پارامتر S21 برابر با 18 تا 0.9 dB بیش از DC به 20 گیگاهرتز است. معماری تمام سلولهای به دست آوردن قدرت (از جمله سه مرحله) آبشار یک منبع مشترک است که به طور القا شده است. این آمپلی فایر در تکنولوژی CMOS 0.13 um شبیه سازی شده است.

 

مقدمه

در میان سیستم های ارتباطی سیمی و بی سیم، بین پهنای باند فرکانس و افزایش قدرت یک PA تفاوت وجود دارد. در ضمن، میزان نویز ارائه شده در سیستم های موجود، ظرفیت کانال را کاهش می دهد. برای غلبه بر اثر نویز آینده و سپس ساخت یک سیستم ایمنی، پهنای باند فرکانس و قدرت انتقال باید به راحتی افزایش یابد. با افزایش پهنای باند فرکانس یا توان انتقال، سرعت داده نیز در یک سیستم ایمنی افزایش می یابد. سیستم های رادیوگرافی با فرستادن و دریافت امواج بیش از پهنای باند وسیع اطلاعات خاصی از یک شیء به دست می آورند. بنابراین، شناسایی کامل این شیء توسط رادیوگرافی در دسترس است. از سوی دیگر، تقاضای روزافزون ارسال اطلاعات با سرعت بالا، طراحی سیستم های پهنای باند را افزایش داده است. در نتیجه، طراحی و ساخت فرستنده های پهنای باند یک مشکل جالب برای طراحان مدار RF است. مهمترین بخش فرستنده گیرنده تقویت کننده قدرت (PA) است که نقش اصلی در حمایت از برد پهنای باند و همچنین افزایش بالا دارد. مناسب ترین مفهوم برای افزایش پهنای باند فرکانس، ساختار تقویت کننده توزیع شده است. تا کنون، بسیاری از مقالات گزارش شده است که در آن تقویت کننده های ولتاژ توزیع شده طراحی و ساخته شده اند. در این مقاله یک آمپلی فایر توزیع قدرت (DPA) توزیع شده از پهنای باند DC به 20 گیگاهرتز ارائه شده است. این DPA Class-A دارای قدرت تقریبا 16.7 دسی بل و PAE 5/19 درصد است، در حالیکه قدرت خروجی 13 دسی بل در نقطه فشرده سازی 1 دسی بل به 50 بار می رسد. پایه فن آوری مورد استفاده برای شبیه سازی این DPA 0.13 um CMOS است.

 

Year: 2010

Publisher : Eighteenth International Energy Conference of Iran

By : Hadi Bameri, Ahmad Hakimi, Masoud Movahhedi , Hossein Abdollahi

File Information: English Language/ 4 Page / size: 746 KB

Download

سال :1389

ناشر : هجدهمین کنفرانس بین المللی برق ایران

کاری از : هادی باامری، احمد حکیمی، مسعود موحدی، حسین عبداللهی

اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 4 صفحه / حجم : KB 746

لینک دانلود