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Progetto ed Analisi di un Amplificatore a Basso Rumore con Lossless Feedback

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Indice Introduzione……………………………………………………………….……………… I Capitolo 1 : Cenni di teoria generale sugli amplificatori in RF 1.1. Premessa……………………………………………………………….……………. 1-1 1.2. I parametri S…..……………………………………….…………………………… 1-1 1.3. I Coefficienti di Riflessione………………………………………………………… 1-3 1.3.1. Definizione di coefficiente di riflessione……………………………………... 1-3 1.3.2. I coefficienti di riflessione all’ingresso e all’uscita dell’amplificatore………. 1-5 1.3.3. L’adattamento simultaneo…………………………………………………….. 1-6 1.4. Considerazioni sulla Stabilità………………………………………………………. 1-7 1.4.1. La condizione di stabilità……………………………………………………… 1-7 1.4.2. Caso in cui il centro della carta di Smith è esterno al cerchio di stabilità……. 1-9 1.4.3. Caso in cui il centro della carta di Smith è interno al cerchio di stabilità……. 1-11 1.4.4. Metodo analitico per lo studio della stabilità………………………………… 1-13 1.4.5. Variazioni della stabilità in funzione della polarizzazione…………………… 1-13 1.5. Considerazioni sul Guadagno……………………………………………………… 1-16 1.5.1. Diversi modi per caratterizzare il guadagno………………………………….. 1-16 1.5.2. Il caso unilaterale……………………………………………………………… 1-20 1.6. Considerazioni sul Rumore………………………………………………………… 1-25 1.7. Considerazioni sulla Distorsione…………………………………………………… 1-31 1.7.1. Distorsione per non-linearità del sistema……………………………………… 1-31 1.7.2. Dipendenze della distorsione dalla polarizzazione del dispositivo attivo…….. 1-35 1.7.3. L’IM3 nei circuiti retroazionati……………………………………………….. 1-37 Capitolo 2 : Metodi di progetto di un LNA 2.1. Progetto tramite il guadagno disponibile Ga……………………………………… 2-1 2.2. Progetto tramite il guadagno di potenza Gp………………………………………. 2-6 Capitolo 3 : Progetto di un LNA non retroazionato 3.1. Dati di progetto……………………………………………………………………… 3-1 3.1.1. Il rispetto delle specifiche……………………………………………………... 3-1 3.1.2. La scelta del transistor..……………………………………………………….. 3-2 3.2. La stabilità…………………………………………………………………………... 3-3 3.3. La polarizzazione di un LNA………………………………………………………. 3-12 3.4. Il Return-Loss nel progetto di un Low-Noise……………………………………... 3-16 3.5. Le reti di adattamento……………………………………………………………… 3-19 3.5.1. Rete di adattamento di ingresso………………………………………………. 3-19 3.5.2. Rete di adattamento di uscita………………………………………………….. 3-21 3.6. Realizzazione del Low-Noise Amplifier…………………………………………… 3-23 3.6.1. Il circuito finale……………………………………………………………….. 3-23 3.6.2. La simulazione dell’amplificatore…………………………………………….. 3-24 3.7. Riassunto dei parametri misurati………………………………………………….. 3-29 Capitolo 4 : Progetto di un LNA con Lossless-Feedback 4.1. I vantaggi di una retroazione lossless: la configurazione di ANZAC……………. 4-1 4.2. Realizzazione e misura del trasformatore………………………………………… 4-8 4.3. La simulazione dell’LNA…………………………………………………………… 4-19 4.3.1. Motivazioni sulle scelte del transistor e della polarizzazione………………… 4-20 4.3.2. I circuiti usati nelle simulazioni………………………………………………. 4-21 4.3.3. Il guadagno e l’adattamento ingresso/uscita………………………………….. 4-22 4.3.4. Verifica sperimentale della risposta in frequenza e dell’adattamento………… 4-30 4.4. Verifica della Stabilità……………………………………………………………… 4-35 4.4.1. Verifica simulata……………………………………………………………… 4-35 4.4.2. Verifica sperimentale…………………………………………………………. 4-37 4.5. La distorsione: l’IM3 e l’IP3……………………………………………………….. 4-39 4.5.1. Analisi della distorsione mediante simulatore………………………………… 4-39 4.5.2. Verifica sperimentale………………………………………………………….. 4-46 4.6. Il rumore……………………………………………………………………………... 4-52 4.6.1. La simulazione del rumore: trade-off tra Gamma ottimo e Adattamento In/Out………. 4-52 4.6.2. La misura sperimentale del rumore……………………………………………. 4-60 Capitolo 5 : La Simulazione 5.1. Misura dei parametri di scattering mediante TopSPICE………………………… 5-1 5.2. Simulazione della Cifra di Rumore mediante TopSPICE………………………… 5-7 5.3. Simulazione dell’IP3 con TopSPICE………………………………………………. 5-13 Conclusioni………………………………………………………….……………………… III Appendice…………………………………………………………………..………………. IV A.1 Codice per la visualizzazione del Return-Loss in funzione della Noise-Figure…. IV A.2 Codice per la trasformazione del formato ASCII in formato TouchStone………. IX A.3 Codice per estrarre in un vettore i dati contenuti nei file formato ASCII (.dat) dell’analizzatore di spettro…………………………………………………………. XII A.4 Parametri in formato PSpice e TouchStone del BFS 520…………………………. XIII Bibliografia…………………….…………………………………………………………… XVI
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Progetto ed Analisi di un Amplificatore a Basso Rumore con Lossless Feedback

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Informazioni tesi

  Autore: Michele Faini
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 2000-01
  Università: Politecnico di Milano
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria delle Telecomunicazioni
  Relatore: Giuseppe Macchiarella
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 186

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Parole chiave

feedback
norton
amplificatore
lna
anzac
low-noise amplifier
lossless feedback
frontend
amplifier
retroazione senza perdite

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