Impulse radio ultra-wideband transceiver design
Darbe tabanlı radyo ultra genişbant verici-alıcı tasarımı
- Tez No: 911203
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜNHAN DÜNDAR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 99
Özet
Bu tez, işlem varyasyonlarına karşı dirençli olan, sayısal olarak yapılandırılabilir, anahtarlanabilir osilatör tabanlı bir darbe tabanlı radyo ultra-geniş bant (UGB) verici sunmaktadır. Çıkış dalga formunun dar bant genişliği ve çıkış darbe enerji değerlerinin hedeflenen seviyelerde olması için yapılandırılabilir darbe genişliği ve darbe pozisyonu özelliklerine sahiptir. Mimari, özel tasarlanmış bir entegre balun ile 2.4 GHz merkez frekansında bir çapraz bağlı LC gerilim kontrollü osilatöre dayanmaktadır. Toplam 0.35 mm2 alan kaplayan darbe tabanlı UGB verici, United Microelectronics Corporation (UMC) 180 nm karışık modlu/radyo frekansı (MM/RF) CMOS işleminde üretilmiştir. Üretilen verici devresinin ölçülen çıkış voltaj salınımı, 200 Mb/s veri hızı için 50-Ω anten ̈ yükünde 0.812 Volt'tur. Üretilen verici, sırasıyla %4.16, %5.76 ve %4.05 verimlilik ̈ değerleri ile 50 Ω, 75 Ω ve 100 Ω yükleri sürme kapasitesine sahiptir. Literatürdeki diğer çalışmalarla karşılaştırıldığında, bu tasarım düşük güç tüketimini korurken daha yüksek bir veri hızında daha yüksek bir çıkış darbe enerjisi elde eder ve bu nedenle yüksek verimliliği sağlar. Darbe tabanlı UGB alıcı tarafı için RF ön uçta indüktif kaynak bozmalı ortak kaynak kaskodu tasarlanmıştır. Değişken kazançlı amplifikat ̈or ve karıştırıcı bloklar ise koheran ve koheran olmayan alıcı mimarilerinde potansiyel gelecekteki uygulamalar için tasarlanmıştır. Üretilen bileşenler, düşük gürültülü kuvvetlendiricinin çıkışında yer ̈ alan kaynak takipçi tampon aşaması ile birlikte kaskod ortak kaynak düşük gürültülü amplifikatörden oluşan bir darbe tabanlı UGB alıcı ön ucunu içermektedir. Alıcı toplam 1.47 mm2 alan kaplamakta ve üretilen verici tarafından iletilen UGB sinyali, çip test prosedürü sırasında alıcı tarafında başarıyla ölçülmüştür.
Özet (Çeviri)
This thesis presents a novel, digitally configurable, switching oscillator-based impulse radio ultra-wideband (IR-UWB) transmitter that is robust to process variations. The pulse width and pulse position properties of the output waveform are configurable to ensure operation for the desired bandwidth and output pulse energy values. The architecture is based on a cross-coupled LC voltage-controlled oscillator (LC VCO) implemented with a custom-designed on-chip balun at a center frequency of 2.4 GHz. The presented IR-UWB transmitter that occupies a total area of 0.35 mm2 is fabricated in the United Microelectronics Corporation (UMC) 180-nm mixed-mode/radio frequency (MM/RF) CMOS process. The measured output voltage swing of the fabricated transmitter is 0.812 Volts on a 50-Ω antenna load for the 200 Mb/s data rate. The fabricated transmitter can drive 50 Ω, 75 Ω and 100 Ω loads with measured efficiency values 4.16%, 5.76%, and 4.05%, respectively. Compared to other works in the literature, this design achieves a higher output pulse energy at a higher data rate while maintaining low power consumption and, thus, high efficiency. For the IR-UWB receiver side, a differential common-source (CS) cascode LNA with inductive source degeneration is implemented for the RF front-end. Additionally, the subsequent variable gain amplifier (VGA) and mixer blocks are designed for potential future applications in coherent and non-coherent architectures. The fabricated components include an IR-UWB receiver front-end with a cascode CS LNA and a source follower buffer stage for LNA measurements. The fabricated RX occupies a total area of 1.47 mm2 and the transmitted UWB signal from the proposed transmitter was successfully measured on the receiver side during the chip testing procedure.
Benzer Tezler
- Design of blocks for an ultra wideband transceiver
Ultra genişband alıcı-verici blok tasarımları
EVREN AKDAĞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. GÜNHAN DÜNDAR
YRD. DOÇ. MUTLU KOCA
- Performance of IEEE 802.15.4a based uwb systems in the presence of licensed systems
Lisanslı sistemlerin varlığında IEEE 802.15.4a tabanlı ultra geniş bantlı sistemlerin başarımı
ÇAĞLAR FINDIKLI
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ERTUĞRUL ÇELEBİ
- Impulse radio ultra-wideband communication over free-space optical links
Optik serbest-uzay kanallarında darbe-radyo ultra-genişbant haberleşimi
KEMAL DAVASLİOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. MUTLU KOCA
- Design of 180nm CMOS impulse radio ultra wideband transmitter for biomedical imaging
Biyomedikal görüntüleme için 180nm CMOS ultra geniş bantlı darbe radyo verici tasarımı
SEMİH RAMAZANOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. GÜNHAN DÜNDAR
DR. ÖĞR. ÜYESİ OKAN ZAFER BATUR
- Frequency domain channel estimation and symbol detection for impulse radio ultra-wideband systems with short cyclic prefix
Kısa çevrimsel ön ek kullanılan dürtü radyo ultra-genişbant sistemler için frekans tanım kümesinde kanal kestirimi ve sembol algılaması
SALİM BAHÇECİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
YRD. DOÇ. DR. MUTLU KOCA