تعداد نشریات | 44 |
تعداد شمارهها | 1,304 |
تعداد مقالات | 15,960 |
تعداد مشاهده مقاله | 52,317,130 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 15,075,172 |
طراحی یک فرستنده IR-UWB با چگالی طیفی توان تطبیقپذیر در محدوده Gpps 0.02-1.4 | ||
مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز | ||
مقاله 35، دوره 48، شماره 3 - شماره پیاپی 85، آذر 1397، صفحه 1349-1363 اصل مقاله (1.79 M) | ||
نویسندگان | ||
فرشاد گوزلپور؛ امیر حبیبزاده شریف* ؛ اسماعیل نجفی اقدم | ||
دانشکده مهندسی برق - دانشگاه صنعتی سهند - تبریز | ||
چکیده | ||
بسیاری از فرستندههای رادیویی UWB برای نرخ تکرار پالس خاصی طراحی شدهاند. به این معنی که چگالی طیفی توان در این فرستندهها، بهطور کامل با ماسک توان FCC منطبق نبوده و بهازای برخی از نرخهای تکرار پالس، از محدوده توانی آن تجاوز میکند. این مسئله در کاربردهای بیسیم برد کوتاه که به نرخ تکرار پالس متغیر نیاز دارند اهمیت به سزایی دارد. در این مقاله، یک فرستنده IR-UWB با چگالی طیفی توان تطبیقپذیر مبتنی بر مدولاسیون OOK در تکنولوژی 180 نانومتر CMOS شرکت TSMC طراحی شده است. تطبیقپذیری چگالی طیفی توان پالس UWB فرستنده با نرخ تکرار پالس، با استفاده از تکنیک پیششارژ تکسیکل محدود محقق شده و از آشکارساز فاز/فرکانس بهمنظور گسترش محدوده آن استفاده شده است. پالس UWB نیز توسط فیلتر شکلدهنده تولید شده است. نتایج شبیهسازی پساجانمایی نشان میدهند که قله چگالی طیفی توان، بهازای نرخ تکرار پالس در بازه Gpps 0.02-1.4، در محدوده توان تشعشعی همسانگرد معادل، یعنی dBm/MHz -41.3 بوده و دارای تغییراتی برابر با dBm/MHz 3.38 است. با در نظر گرفتن تمامی مدارات بهکار رفته، توان مصرفی کلی فرستنده در نرخهای تکرار پالس 10، 100، 500 و Mpps 1400 بهترتیب برابر با 0.293، 0.6235، 0.792 و mW 2.022 است. مساحت ناحیه فعال تراشه بدون در نظر گرفتن بالشتکهای STG و اتصال mm2 0.38 است. | ||
کلیدواژهها | ||
فرستنده UWB؛ رادیوی ایمپالس (IR)؛ مولد پالس؛ چگالی طیفی توان (PSD) | ||
مراجع | ||
[1] B. Schleicher, Impulse-radio ultra-wideband systems for vital-sign monitoring and short-range communications, Universität Ulm, 2012. [2] D. Barras, A low-power impulse radio ultra-wideband CMOS radio-frequency transceiver, Diss., Eidgenössische Technische Hochschule ETH Zürich, Nr. 19019, 2010. [3] S. T. Abraha, Impulse Radio Ultra Wideband over Fiber Techniques for Broadband In-Building Network Application, Ph.D. thesis, Eindhoven: Tech. Univ. Eindhoven, 2012. http://alexandria. tue. nl/extra2/735363. pdf. [4] A. Yarovoy, “Ultra-wideband systems,” in 33rd European Microwave Conference, pp. 597-600, 2003. [5] R. S. Kshetrimayum, “An introduction to UWB communication systems,” IEEE Potentials, vol. 28, no. 2, pp. 9-13, 2009. [6] L. Zhou, Z. Chen, C.-C. Wang, F. Tzeng, V. Jain and P. Heydari, “A 2-Gb/s 130-nm CMOS RF-correlation-based IR-UWB transceiver front-end,” IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 59, no. 4, pp. 1117-1130, 2011. [7] M. G. Khan, On Modulation and Detection Schemes for Low-Complexity Impulse Radio UWB Communications, Blekinge Institute of Technology, 2011. [8] C.-C. Chong, F. Watanabe and H. Inamura, “Potential of UWB technology for the next generation wireless communications,” in 2006 IEEE Ninth International Symposium on Spread Spectrum Techniques and Applications, pp. 422-429, 2006. [9] L. Zwirello, Realization Limits of Impulse-Radio UWB Indoor Localization Systems, vol. 71, KIT Scientific Publishing, 2014. [10] S. Gezici, “A survey on wireless position estimation,” Wireless personal communications, vol. 44, no. 3, pp. 263-282, 2008. [11] S. Gezici and H. V. Poor, “Position estimation via ultra-wide-band signals,” Proceedings of the IEEE, vol. 97, no. 2, pp. 386-403, 2009. [12] Z. Sahinoglu, S. Gezici and I. Guvenc, Ultra-wideband positioning systems, Cambridge, New York, 2008. [13] Z. Zou, Impulse radio UWB for the internet-of-things: a study on UHF/UWB hybrid solution, KTH Royal Institute of Technology, 2011. [14] امیر رستگارنیا، اعظم خلیلی، توحید یوسفی رضایی، «الگوریتم مبتنی بر شبکه تطبیقی نفوذی برای تخمین مقاوم میدان اسکالر در شبکههای سنسوری بیسیم»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره 47، شماره 2، صفحات 527-535، 1396. [15] A. Apsel, X. Wang and R. Dokania, Design of ultra-low power impulse radios vol. 124, Springer Science & Business Media, 2013. [16] F. C. Commission, Code of Federal Regulations, Part 15–Radio Frequency Devices, vol. 1, ed. Title 47 Telecommunication, pp. 902-928, 2009. [17] Acuson Freestyle Ultrasound System, Siemens Medical Solutions. http://www.healthcare.siemens.com/ultrasound/ultrasound-point-of-care/acuson-freestyle-ultrasound-system [18] O. Z. Batur, E. Akdag, H. Akkurt, A. Oncu, M. Koca and G. Dundar, “An ultra low-power dual-band IR-UWB transmitter in 130-nm CMOS,” IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, vol. 59, no. 11, pp. 701-705, 2012. [19] L. Xia, Y. Huang and Z. Hong, “Low power amplitude and spectrum tunable IR-UWB transmitter,” Electronics Letters, vol. 44, no. 20, pp. 1200-1201, 2008. [20] M. Shen, Y.-Z. Yin, H. Jiang, T. Tian and J. H. Mikkelsen, “A 3–10 GHz IR-UWB CMOS pulse generator with 6 mW peak power dissipation using a slow-charge fast-discharge technique,” IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 24, no. 9, pp. 634-636, 2014. [21] M. Shen, Y.-Z. Yin, H. Jiang, T. Tian, O. K. Jensen and J. H. Mikkelsen, “A 0.76-pJ/Pulse 0.1–1 Gpps Microwatt IR-UWB CMOS Pulse Generator With Adaptive PSD Control Using a Limited Monocycle Precharge Technique,” IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, vol. 62, no. 8, pp. 806-810, 2015. [22] R. Xu, Y. Jin and C. Nguyen, “Power-efficient switching-based CMOS UWB transmitters for UWB communications and radar systems,” IEEE Transactions on microwave theory and techniques, vol. 54, no. 8, pp. 3271-3277, 2006. [23] M. J. Zhao, B. Li and Z. H. Wu, “20-pJ/pulse 250 Mbps low-complexity CMOS UWB transmitter for 3–5 GHz applications,” IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 23, no. 3, pp. 158-160, 2013. [24] Y. Zhu, J. D. Zuegel, J. R. Marciante and H. Wu, “Distributed waveform generator: A new circuit technique for ultra-wideband pulse generation, shaping and modulation,” IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 44, no. 3, pp. 808-823, 2009. [25] S. V. Mir-Moghtadaei, A. Fotowat-Ahmady, A. Z. Nezhad and W. A. Serdijn, “A 90 nm-CMOS IR-UWB BPSK Transmitter With Spectrum Tunability to Improve Peaceful UWB-Narrowband Coexistence,” IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, vol. 61, no. 6, pp. 1836-1848, 2014. [26] D. Liu, X. Ni, R. Zhou, W. Rhee and Z. Wang, “A 0.42-mW 1-Mb/s 3-to 4-GHz Transceiver in 0.18-µm CMOS With Flexible Efficiency, Bandwidth, and Distance Control for IoT Applications,” IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 52, no. 6, pp. 1479-1494, 2017. [27] Y.-T. Lo, C.-C. Yui and J.-F. Kiang, “OOK/BPSK-modulated impulse transmitters integrated with leakage-cancelling circuit,” IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 61, no. 1, pp. 218-224, 2013. [28] B. Razavi, RF Microelectronics, 2nd ed., Upper Saddle River, NJ, USA: Prentice-Hall, 2011. [29] H. Shao and N. C. Beaulieu, “Direct sequence and time-hopping sequence designs for narrowband interference mitigation in impulse radio UWB systems,” IEEE Transactions on Communications, vol. 59, no. 7, pp. 1957-1965, 2011. [30] H. Hedayati and K. Entesari, “A 3.1–10.6 GHz ultra wide-band impulse radio transmitter with notch implementation for in-band interferers in 90nm CMOS,” in Radio Frequency Integrated Circuits Symposium (RFIC), 2012 IEEE, pp. 459-462, 2012. [31] S. Pan and J. Yao, “Performance evaluation of UWB signal transmission over optical fiber,” IEEE Journal on selected areas in communications, vol. 28, no. 6, pp. 889-900, 2010. [32] M. Mansuri, D. Liu and C.-K. Yang, “Fast frequency acquisition phase-frequency detectors for GSa/s phase-locked loops,” in Solid-State Circuits Conference, 2001. ESSCIRC 2001. Proceedings of the 27th European, pp. 333-336, 2001. [33] C. Hu, R. Khanna, J. Nejedlo, K. Hu, H. Liu and P. Y. Chiang, “A 90 nm-CMOS, 500 Mbps, 3–5 GHz fully-integrated IR-UWB transceiver with multipath equalization using pulse injection-locking for receiver phase synchronization,” IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 46, no. 5, pp. 1076-1088, 2011. [34] M. Crepaldi and D. Demarchi, “A 130-nm CMOS 0.007-Ring-Oscillator-Based Self-Calibrating IR-UWB Transmitter Using an Asynchronous Logic Duty-Cycled PLL,” IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, vol. 60, no. 5, pp. 237-241, 2013. [35] N. H. Weste and K. Eshraghian, Principles of CMOS VLSI design: A systems perspective, 2nd ed, Addision-Wesley Publishing, California, 1993. [36] B. Van Zeghbroeck, Principles of semiconductor devices, Colarado University, 2004. [37] S. Bourdel, Y. Bachelet, J. Gaubert, R. Vauche, O. Fourquin, N. Dehaese, et al., “A 9-pJ/pulse 1.42-Vpp OOK CMOS UWB pulse generator for the 3.1–10.6-GHz FCC band,” IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 58, no. 1, pp. 65-73, 2010. [38] J. Radic, A. Djugova, L. Nagy and M. Videnovic-Misic, “New design of low power, 100Mb-s IR-UWB pulse generator in 0.18 µm CMOS technology,” Microelectronics Journal, vol. 44, no. 12, pp. 1215-1222, 2013. [39] Y. Zheng, Y. Zhu, C.-W. Ang, Y. Gao and C.-H. Heng, “A 3.54 nJ/bit-RX, 0.671 nJ/bit-TX Burst Mode Super-Regenerative UWB Transceiver in 0.18-CMOS,” IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, vol. 61, no. 8, pp. 2473-2481, 2014. [40] M. Crepaldi, D. Dapra, A. Bonanno, I. Aulika, D. Demarchi and P. Civera, “A very low-complexity 0.3–4.4 GHz 0.004 mm all-digital ultra-wide-band pulsed transmitter for energy detection receivers,” IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, vol. 59, no. 10, pp. 2443-2455, 2012. [41] O. Fourquin, S. Bourdel, J. Gaubert, R. Vauché, N. Dehaese, A. Chami, et al., “Chip on board 3–10-GHz impulse radio ultra wideband transmitter with optimized die to antenna wire bond transition,” IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology, vol. 3, no. 5, pp. 749-758, 2013. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 530 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 536 |