در این گزارش ما ابتدا به معرفی و شناخت UWB و بررسـی تفاوتهـای آن بـا بانـد باریـک (  narrow
 
(band میپردازیم. سپس ساختار کلی گیرنده و فرستنده را بطور خلاصه آورده ایم . در ادامـه بـه مـرور
 
چند ساختار تقویت کننده کم نویز ، که در این گزارش تکنولوژی CMOS مد نظر است می پردازیم.
 
در انتهای بررسی 13 ساختار CMOS ، آنها را در یک جدول با مشخصات بهره ، عدد نویز ، پهنـای بانـد کار و تکنیک مورد استفاده کنار هم قرار دادیم تا یک دید کلی بر روی فعالیت های انجام شده تـا کنـون بدست آوریم.
 
در دو فصل آخر این گزارش لیستی از ترانزیستور های موجود در بازار و شرکتهای تولید کننده های آنهـا را تهیه کرده ایم. در پایان نتیجه گیری و پیشنهاد آمده است.
 
 

 
اخیرا کاربرد وسیع باند فرا پهن، نظر گروه کثیری از دانشمندان را به طراحی یک مدار واحد با خصوصیات عالی جلب کرده است. گسترش سریع تکنولوژیهای دیجیتال و نیمههادی عاملی برای اسـتفاده وسـیع از طیفهای پهن و عریض شده است . روشهای مختلفی از مدولاسیون و حاملهای بانـد پهـن ارایـه شـده است .
انتخاب سیگنال باند فرا پهن و مدولاسیون آن، به قابلیت استفاده ، سادگی و هزینه کم بـرای یـک کانـال بدون سیم ارتباطی شامل همه مراحل پردازش سیگنال ، بستگی دارد. کانال ممکن است محدودیت هـای دیگری را هنگام عبور سیگنال به ما تحمیل کند.
 
اساسا هر سیستم باند فراپهن از قسمتهای زیر تشکیل شده است.
 

• فرستنده: در حال حاضر حجم گستردهای از پردازش اطلاعات به صورت دیجیتالی صورت می-گیرد که در آن از پالسهایی با دو سطح بالا و پایین استفاده میشود. یک مولد سیگنال با توان پایین اطلاعات دیجیتال را به پالسهای متوالی تبدیل میکند یا به اصطلاح مدوله میکند. برای این منظور از مدولاسیونهای مختلفی از جمله مدولاسیون مکان پالس و مدولاسیون دامنه پالس و … استفاده میشود. سپس سیگنال حاصل به مولد/تقویت کننده سیگنال توان بالای خروجی میرود. در بعضی فرستندههای باند فرا پهن از مولد توان بالا استفاده میشود بدین معنی که سیگنال پالسی ایجاد شده توسط بخش توان پایین با روشن و خاموش کردن ترانزیستورهای مولد مشابه همین پالسها را با توان بسیار بالا در خروجی ایجاد میکند. در بعضی فرستندههای دیگر نیز ممکن است مشابه سیستمهای رایج باند باریک از همان تقویت کنندههای توان بالا برای تقویت سیگنال پالسی استفاده شود.

• آنتن (گیرنده/فرستنده): آنتن در فرستنده در حقیقت پذیرای پالسهای بسیار باریک فرستنده میباشد بدین معنی که یک جریان لحظهای بسیار زیاد به آنتن فرستاده میشود. در گیرنده آنتن

 
مانند بقیه سیستمهای باند باریک عمل میکند. ضمنا آنتن ممکن است باعث افت انتشار و
 
اعوجاج نیز شود.
 

• گیرنده: در ابتدا گیرنده سیستم باند فراپهن مانند سایر سیستمهای باند باریک با پهنای باند فراپهن سیگنال پالس دریافت شده به وسیله آنتن را توسط تقویتکننده کم نویز و فیلتر تقویت و فیلتر کرده و سپس آن را دمدوله و اطلاعات ارسال شده را استخراج میکند.

 
بعضی فاکتورها مثل تنظیم فرکانس و امکان تداخل میان سیستمهای باند فرا پهـن و سسـیتمهـای بانـد باریک دیگر باید به خوبی مد نظر قرار گیرند. واضح اسـت کـه اسـتفاده از حامـل هـارمونیکی سیسـتم را
 
پیچیده تر میکند. به واسطه افزایش سرعت حالتهای گذرای High-Low میتوان حالتهـای گـذرای
 
کوتاه را مستقیماً در فضا پراکنده کرد . و حامل هارمونیکی را حذف کرد . اما بعضی کارها از جمله شکل-
 
دهی و بحثهای مربوط به توان ضروری است .
 
طبق گزارش FCC باند فرکانسی 3.1-10.6GHz به UWB اختصاص یافته است. تکنولوژی باند فرا پهن فرصت خوبی را برای نرخ اطلاعات خیلی بالا برای خطوط ارتباطی گیگا بایت ، با سرویس بی سـیم ارایـه
 
می دهد.مقررات FCC ، چگالی طیفی توان مـاکزیمم را دربانـد 3.1-10.6GHz ، روی -41.3 dBm/MHz
 
محدود می کند.
 
در گیرنده ی UWB ، تقویت کننده کم نویز توسط یک یا چند طبقه گـین بدسـت مـی آیـد. بنـابر ایـن نمایش نویز گیرنده به عدد نویز و بهره توان تقویت کننده کم نویز بستگی دارد.
 
در گیرنده UWB ، بر خلاف عملکرد در باند باریک ، تقویت کننده کم نویز یک بلـوك بحرانـی اسـت کـه
 
سیگنال های ضعیف را از کل باند UWB می گیرد و آنها را با نسبت سیگنال به نـویز خـوب تقویـت مـی کند. بعلاوه بهره توان بالا و یکنواخت ، تطبیق امپدانس ورودی و عدد نویز مناسب در کل بانـد فرکانسـی
 
UWB مورد نیاز است.
 
تاریخچه :
 
ریشه پیدایش تکنولوژی باند فراپهن به سالهای 1960 بر میگردد . زمانی کـه کارهـایی در زمینـه الکترومغناطیس بعد زمانی انجام میشد . البته در عمل ریشه باند فراپهن به سالهای 1890 زمانی
 
که مارکنی از جرقه برای انتقال اطلاعات استفاده کرد، بر میگردد. باند فراپهن ابتدا برای کـاربرد-

 
های نظامی به کار برده شد و کاربرد اولیه آن در رادارها بود .
 
ولی بعداً در سال 1998 توسط FCC جنبه تجاری پیدا کرد . واژه باند فراپهن یـا همـان UWB
 
توسـط (DARPA)Defense Advanced research Projects Agency در مطالعـات راداری در سال 1990 بوجود آمد. این واژه در حقیقت برای ایجاد تمایز بین رادارهای مرسوم اولیه و رادارهای با شکل موجهای پالس کوتاه با پهنای باند نسبتا بزرگتر (بزرگتر از ( %25 تعریـف شـد.
 
اولین کارهای بنیادی مربوط به سیستمهای ارتباطی باند فراپهن مربوط به تکنولـوژی پـالس بانـد پایه در سال 1973 میباشد .
 
در اوایل پیدایش ، باند فراپهن به نامهای Carrier free ، باند پایـه یـا ضـربه رایـج بـود کـه در
 
حقیقت بیانگر این نکته بود که تولید سیگنال نتیجه یک پالس با Rise time بسـیار سـریع و یـا یک ضربه میباشد که یک آنـتن بانـد پهـن را تحریـک مـیکنـد. در اوایـل سـال 2002 مـیلادی تکنولوژی فراپهن باند برای کاربردهای تجاری تصویب شد. این تکنولوژی جدید شیوه جدیـدی در ارتباطات بدون سیم ابداع کرد که همان استفاده از حوزه زمان به جای حوزه فرکانس بود.
FCC پهنای باند -10dB یک سیگنال فراپهن باند را بزرگتر از %25 فرکانس مرکزی یا بزرگتر از
 
1/5 گیگاهرتز تعریف کرد. چندین دهه بود که فراپهن باند در زمینههای راداری بکار میرفت، امـا با تصویب یک آیین نامه جدید، کاربرد باند فراپهن در مخابرات بدون سیم در پهنای باند فرکانسـی
 
3/1 گیگاهرتز تا 10/6 گیگاهرتز آشکار شد.
 
فصل اول
 
 
سیستمهای باند فرا پهن
 
 
فصل اول: سیستمهای باند فرا پهن
 
 
فراپهن باند در مقایسه با باند باریک
 
باند فراپهن (UWB) تنها یک نام است که به بعضی تکنیکهای سیگنالینگ که کاملا بـا سیسـتمهای بانـد
 
باریک مثل شبکه بی سیم محلی WLAN یا Bluetooth متفاوت هستند داده شده است. همـانطور کـه از نام آن نیز پیداست، این سیستم نیازمند پهنای باند بسیار زیاد در ارتباطات میباشد. این تکنولوژی اخیـرا پس از تخصیص پهنای باند 3/1 گیگاهرتز تا 10/6 گیگاهرتز به آن ، بسیار مورد توجه قرار گرفته است.
 
همانطور که میدانیم در سیستمهای باند باریک از یک IF برای مدوله کردن یک سیگنال حامل اسـتفاده میشود. بنابراین با این عمل یک چگالی طیف توان بالا و بسیار باریک ایجاد مـیشـود. در مقابـل در بانـد فراپهن از یک تکنولوژی بسیار ابتدایی بر مبنای فرستادن پالسهایی از انرژی به گیرنده استفاده مـیشـود.
 
در این روش تنها این پالسها که پالسهای مونوسیکل نامیده میشوند فرستاده میشـوند و مدولاسـیون بـا تغییر وقفه بین پالسها در آن اعمال میشود؛ از این رو میتوان ایـن مدولاسـیون را مدولاسـیون موقعیـت
 
پالس (pulse position) نامید. بنابراین هیچ حامل RF یا بـالا بـردن فرکانسـی (upconversion) وجـود ندارد و پالسها در فرکانس باند پایه مدوله میشوند. این بدین معنی است کـه در مقایسـه بـا سیسـتمهای باند باریک فرکانس باند پایه بسیار بالاتر میباشد.
پهنای باند سیستم های باند فرا پهن به گونه ای اختصاص داده می شوند که حتی الامکان با سیستم های
 
باند باریک از جمله 802.11b/g در باند (2.4GHz) ISM تداخل نداشته باشد امـا همـانطور کـه در شـکل
 
(1) مشاهده می شود، این سیستم ها به ناچار بـا سیسـتم هـای 802.11a در فرکـانس 5.2GHz تـداخل
 
دارند. برای جلوگیری از این تداخل، از یک فیلتر میان نگذر در فرکانس 5.2GHz در فرستندههای باند فرا پهن استفاده می شود.
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)