WLAN Uygulamaları için Düşük Gürültülü Kuvvetlendirici Tasarımı

Öz

Kablosuz haberleşme sistemlerinin gelişmesiyle birlikte bu alanda kullanılacak sistemlerin alt birleşenlerine olan talep giderek artmaktadır. Alıcı sistemlerde düşük gürültülü kuvvetlendirici (LNA) anahtar rol oynamaktadırlar. Bu elemanlar sistemin genel performansında önemli bir rol oynamaktadırlar. Sistem girişindeki düşük seviyedeki sinyalleri alarak yükseltirler bu aşamada olabildiğince düşük gürültü seviyesine sahip olması önemlidir. Bu çalışma kapsamında 5.6GHz WLAN uygulamaları ile uyumlu düşük gürültülü kuvvetlendirici (LNA) tasarımı ve üretimi gerçekleştirilmiştir. BFP720 SiGe transistörlü LNA tasarımı yapılarak sistem içindeki performansı incelenmiş ve sağladığı yüksek kazanç yanı sıra yüksek kesim voltajına olanak sağladığı için bu transistörün kullanımına karar verilmiştir. Tasarımda FR4 taban malzemesi olarak seçilmiştir. Tasarımlarda AWR microwave Office yüksek frekans programı kullanılmıştır. Yapılan ölçümlerde transistör 2.8V ve 10mA ile beslenerek 5.6GHz bandında 13dB kazanç, S11<-10dB elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• LNA
• Düşük Gürültülü Kuvvetlendirici
• WLAN
• BFP720

Low Noise Amplifier Design for WLAN Applications

Abstract

With the recent rapid development in wireless communication systems the demands to its sub-systems also had increased. One of the key element in sub-systems is Low Noise Amplifier (LNA) stage. The performance of this stage has the highest effect on the overall performance of the whole system. Amplification of the low amplitude input signals with the possible lowest noise is at most importance. Herein, design and its realization of a high performance, low cost, and wideband Low Noise Amlifier (LNA) for 5.6 GHz WLAN application had been taken into the study. BFP720 SiGe had studied and determined as an optimal transistor for the aimed LNA design due to its high gain and cut-off voltage values. The aimed LNA design had been simulated in AWR microwave Office high frequency simulator using FR4 material. Based on the experimental results, with a DC biased condition of 2.8 V 10 mA, the designed achieves a gain of 13 dB with S11 value of less than -10 dB at 5.6 GHz.

Keywords

• LNA
• Low Noise Amplifier
• WLAN
• BFP720

Kaynakça

1. Akyildiz, I F, Su, W, Sankarasubramaniam, Y, Cayirci, E. (2002). Wireless Sensor Networks-A Survey. Elsevier Computer Networks, (38), 393-422.
2. Alaybeyoğlu, A, Kantarcı, A, Erciyes, K . (2009). Telsiz Duyarga Ağlarında Hedef İzleme Senaryoları. Akademik Bilişim 2009 konferansı, Bildiri No: 69, Harran Üniversitesi, Şanlıurfa.
3. Çalışkan, A, Kızılay, A, Belen, M, Mahouti, P . (2019). ISM Band Haberleşme Uygulamaları İçin Origami Anten Tasarımı. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi , (16) , 785-791 . DOI: 10.31590/ejosat.573379.
4. Danacı, H, Palandöken, M . (2020). A Novel Electronically Reconfigurable Antenna Design for RFID and GSM 900 MHz Applications . Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi , Ejosat Özel Sayı 2020 (ICCEES) , 304-307 . DOI: 10.31590/ejosat.804511.
5. Demirel, S, Güneş, F, Mahouti, P . (2017). Adjoint sensitivity analysis of the T, Π, and L types of microstripline low noise amplifiers. Int. J. Numer. Model., (30), e2133. doi: 10.1002/jnm.2133.
6. Doddamani, N D, Nandi, A V, Chandra, H . (2007). Design of SPDT Switch, 6 Bit Digital Attenuator, 6 Bit Digital Phase Shifter for L-Band T/R Module using 0.7 uM GaAs MMIC Technology. International Conference on Signal Processing, Communications and Networking. ICSCN '07. pp.302 – 307.
7. Esame, O, Kaynak, M, Kavlak, C, Bozkurt, A, Tekin, I, Gürbüz, Y . (2006). IEEE 802.11a Standard Uyumlu, RF Alıcı-Verici Alt-Blok Devrelerinin Gerçeklenmesi. URSI, Hacettepe Üniversitesi.
8. Hashemi, H, Hajimiri, A . (2002). Concurrent Multi-Band Low- Noise Amplifiers Theory, Design and Applications, IEEE Trans. Microwave Theory and Techniques, (50), no. 1, pp. 288-301.

9. Hove, C, Faaborg, J . (2004). 0.35 μm CMOS T/R Switch for 2.4 GHz Short Range Wireless Applications., Analog Integrated Circuits and Signal Processing, (38),pp. 35-42.
10. https://www.infineon.com/cms/en/product/rf-wireless-control/rf-transistor/ultra-low-noise-sigec-transistors-for-use-up-to-12-ghz/bfp720/
11. Kluge, W, Dathe, L, Jaehne, R, Ehrenreich, S, Eggert, D . (2003). A 2.4GHz CMOS Transceiver for 802.11b Wireless LANs. IEEE ISSCC Dig. Tech. Papers, pp. 360–361.
12. Koçer, M , Aydemir, M . (2020). Microstrip Patch Antenna Design for Military Satellite Communication . Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi , Ejosat Özel Sayı 2020 (ICCEES) , 142-147 . DOI: 10.31590/ejosat.801959.
13. Stece, C. (1999). RF Power Amplifiers for Wireless Communications, Artech House.
14. Mahouti, P , Güneş F, Demirel, S . (2012). Honey bees mating algorithm applied to feasible design target space for a wide- band front- end amplifier. 2012 IEEE International Conference on Ultra-Wideband, pp. 251-255, doi: 10.1109/ICUWB.2012.6340411.
15. Pozar, D. M. (1998). John Wiley&Wiley, Microwave Engineering.
16. Ulrich, L R . (2000). John Wiley&Sons, RF/Microwave Circuit Design For Wireless Applications.