Özet:
Mikrodalga mühendisliğinin, düşük güç tüketimli ve yüksek kazançlı ultra-geniş
bant (UWB) minyatür düşük gürültülü amplifikatör (LNA) tasarımı, en büyük
zorluklarından biri olmaya günümüzde de devam etmektedir.
Bu çalışmada düşük gürültülü bir mikrodalga transistörünün, mikrodalga cihazlar
hakkında uzmanlık gerektirmeden, tüm kabul edilebilir Pareto optimal çözümleri
belirlenen operasyon alanında (VDS, IDS, f ) hatasız olarak gösterilmiştir. Bu çok
amaçlı optimizasyon probleminde NSGA-III kullanılmış, gürültü faktörü Fmin ≤ Freq
ve çıkış VSWR 1 ≤ Vout req referans noktaları tercih edilerek giriş VSWR 1 ≤ Vinop t ve
kazanç GT mak olacak şekilde koşulsuz kararlı çalışma bölgesi ZS ve ZL’ye göre optimize
edilmiştir. Böylece Pareto optimal performans dörtlüsünün (Freq, Vinop t, Vout req, GT mak)
farklı gruplar için hızlı arama ve sınırlı sayıda fonksiyon çagırılarak Pareto optimal
karakteristiginde çözümlenir.
Yeni bir tasarım olarak gerçekleştirilen çalısmalar şu sekilde özetlenebilir: NE3511S02
bir test transistörü olarak seçilmiştir. (i) Çok hedefli modelleme problemlerinin
Pareto optimizasyonu kullanılarak domine edilmemis çözümler olarak isimlendirilen
bir optimal çözüm kümesi için Pareto sınırları (Pareto front) belirlenmistir. (ii)
Pareto sınırları üzerinde kabul edilebilir ve gereksinimleri yerine getirecek uygun
çözüm seçilir ve bu Pareto optimal çözüm olarak adlandırılır. Seçilen bu operasyon
alanına karşılık gelen analitik çözümleri ile karşılaştırılmıştır. (iii) Ayrıca, Pmak, IDSmak
belirlenen performans dörtlüsü için gerekli operasyon alanındaki optimum bias kosulu
(VDS, IDS) maliyet analizi kullanılarak belirlenir. (iv) Son olarak kaynak ve yük
sonlandırmalarının imalat toleranslarına karşı duyarlılıkları da Monte Carlo yöntemi
kullanılarak analiz edilmiştir.
Çalışmada, zorlu LNA tasarım problemlerinde tasarım hedefine karar vermek için
tüm transistörün kabul edilebilir performans bileşenlerinin arasında Pareto optimal
denge ilişkilerinin bu çalışmanın bir tasarımcıya kolaylık sağladığı sonucuna varılabilir.
Ayrıca tüm bunlardan oluşan sonuçlar gerçekleştirilebilir tasarım hedef alanını (FDTS)
sağlamaktadır.
