Συντάχθηκε 15-07-2025 07:32
Τόπος:
Σύνδεσμος τηλεδιάσκεψης
Έναρξη: 17/07/2025 12:00
Λήξη: 17/07/2025 13:00
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Ρούσσας – Δέσποινας Μπουντουράκη
με θέμα
Σχεδίαση Ενισχυτή Χαμηλού Θορύβου για Σταθμό Βάσης 5G NR (New Radio) με Τεχνολογία GaN και FDSOI
Design of a Low-Noise Amplifier (RF LNA) for a 5G NR (New Radio) Base Station using GaN and FDSOI Technology
Εξεταστική Επιτροπή
Καθηγητής Ματτίας Μπούχερ (επιβλέπων)
Καθηγητής Κωνσταντίνος Μπάλας
Δρ. Κωνσταντίνος Βρυσάς
Περίληψη
Η διαρκώς αυξανόμενη ζήτηση για υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων σε συστήματα ασύρματης επικοινωνίας τύπου 5G New Radio (NR) καθιστά αναγκαία τη σχεδίαση αποδοτικών μονάδων RF Front End Modules (FEM). Ιδιαίτερα κρίσιμος στην μεριά του δέκτη είναι ο ρόλος του Ενισχυτή Χαμηλού Θορύβου (LNA - Low Noise Amplifier), ο οποίος ενισχύει τα ασθενή σήματα που λαμβάνονται από την κεραία, με ελάχιστο πρόσθετο θόρυβο. Η παρούσα εργασία εστιάζει στον κυκλωματικό σχεδιασμό ενός LNA με κεντρική συχνότητα λειτουργίας στα 5GHz, για χρήση σε σταθμό βάσης 5G NR, αξιοποιώντας δύο από τις βασικότερες ιδιαίτερα υποσχόμενες τεχνολογικές πλατφόρμες: τη τεχνολογία 150nm GaN HEMT και την τεχνολογία 22nm CMOS FDSOI. Και στις δύο περιπτώσεις εφαρμόστηκε τοπολογία Cascode με Inductive Source Degeneration, για βελτιστοποιημένη απόδοση και σταθερότητα. Ο σχεδιασμός στην FDSOI απέδωσε NF = 0.9 dB και Gain = 21.5 dB, ενώ στην GaN HEMT, NF = 0.65 dB και Gain = 15.1 dB. Τα αποτελέσματα υπογραμμίζουν τα πλεονεκτήματα κάθε τεχνολογίας για προηγμένες 5G εφαρμογές.
Abstract
The continuously increasing demand for high data transmission rates in wireless communication systems such as 5G New (NR) necessitates the design of efficient RF Front End Modules (FEM). A particularly critical component on the receiver side is the Low Noise Amplifier (LNA), which amplifies weak signals received by the antenna while adding minimal noise. This work focuses on the detailed circuit design of an LNA with center frequency at 5GHz, intended for use in a 5G NR base station, utilizing two of the most promising technological platforms: 150nm GaN HEMT and 22nm CMOS FDSOI. In both implementations, a Cascode topology with Inductive Source Degeneration was employed to optimize performance and ensure stability. The FDSOI design achieved a NF of 0.9 dB and a gain of 21.5 dB, while the GaN HEMT design achieved an NF of 0.65 dB and a gain of 15.1 dB. The results highlight the advantages of each technology in the development of high-performance RF front-ends for advanced 5G applications.
