5G teknolojisi için düşük gürültülü yükselteç tasarımı

Abstract

Bu çalışmanın amacı, yüksek frekanslarda verimli çalışan örnek LNA tasarımları gerçekleştirerek 5G teknolojisi literatürüne katkı sunmaktır. 5G teknolojisi haberleşmede çok daha geniş bir kapsama alanı sağlamaktadır. Tahminlere göre 5G, ülkemizde ilk olarak 2021 yılı içinde denenecektir. İlk etapta belirli merkezlerde kullanıma sunulup, altyapı uygunluğuna göre zamanla yaygınlaştırılacaktır. Ülke genelinde kullanımın ise 2022 yılında başlaması öngörülmektedir. 5G kablosuz ağların gelişmesi devam ederken, RF radyo alıcılarının ilk katlarında yer alan devrelerin performansı da gittikçe artan oranda kritik önem arz edecektir. Bu teknolojinin beraberinde bunların fiziksel katmanında yer alan donanımsal devrelerin geliştirilmesinin önemli olacağı açıktır. Bu donanımlardan biri olan, yüksek frekanslarda verimli çalışan LNA tasarımları 5G teknolojisine önemli katkı sunacaktır. Bu tez çalışmasında 180nm ve 90nm CMOS teknolojisi kullanılarak yapılan Farksal LNA tasarımı çalışması, 6 GHz'de çalışan iki aşamalı bir kaskod düşük gürültülü yükselteç tasarımı, 5GHz'de çalışan CMOS kaskod yükselteç tasarım çalışması sunulmaktadır. Tasarım çalışmaları Advanced Design System(ADS) ve Tanner EDA Tools programları kullanılarak, her tasarımın simulasyon çalışmaları yapılmış ve incelenmiştir. Daha sonra bu çalışmalar kendi aralarında karşılaştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: ADS, CMOS, LNA, S-parametresi, 5G

The primary aim of this study is to contribute to the 5G technology literature by realizing sample LNA designs with efficient performance at high frequencies. 5G technology provides much wider coverage area in telecommunication. According to the predictions, 5G will be experienced in our country for the first time in 2021. It will be available in certain centers and expanded over time according to the availability of the infrastructure. Countrywide usage is expected to begin in 2022. As the development of 5G wireless networks continues, the performance of the front-end circuits of RF receivers is an increasingly critical issue. In this regard, high performance LNA designs will give important contribution to 5G wireless communication technology. One part of this hardware, LNA designs that work efficiently at high frequencies will make a significant contribution to 5G technology. In this sense, a Differential LNA design study using 180nm and 90nm CMOS technology, a two-stage cascode low-noise amplifier design operating at 6 GHz, and a CMOS cascode amplifier design operating at 5GHz are presented in this study. Simulations of these designs were carried out by using Advanced Design System (ADS) and Tanner EDA Tools programs. The simulation results of these studies were discussed and compared among themselves. Keywords: ADS, CMOS, LNA, S-parameters, 5G