Mikrodalga transistörün pareto optimal karakterizasyonu

Abstract

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.