طراحی، شبیه سازی و پیاده سازی بخش های الکترونیک تداخل سنج سوپرهتروداین

تداخل سنج های سوپرهتروداین، روشی مناسب به منظور اندازه گیری های دقیق در نانومترولوژی است. با توجه به کم بودن سطح سیگنال های اندازه گیری و مبنا که از بخش نوری تداخل سنج سوپرهتروداین دریافت می شود، نیاز به مدارهایی برای آماده سازی سیگنال است. در بخش آماده سازی سیگنال، سیگنال های دریافتی پس از تقویت شدن، در هم ضرب می شوند و به فرکانس پایین تر منتقل می شوند و برای اعمال به بخش اندازه گیری فاز آماده می شوند. در بخش اندازه گیری فاز، آشکارسازی فاز متناظر با جابه جایی هدف انجام می شود. در این مقاله، مدارهای بخش الکترونیک تداخل سنج سوپرهتروداین با فناوری CMOS 0.5μm طراحی، شبیه سازی و پیاده سازی شده است. این مدارها شامل تقویت کننده کم-نویز کاسکود، فیلتر میان گذر با پهنای باند معادل فرکانس تداخل اولیه، مخلوط کننده متعادل دوگانه، فیلتر پایین گذر برای استخراج سیگنال با فرکانس تداخل ثانویه و مدار آشکارساز فاز است. با توجه به نتایج طراحی و شبیه سازی، قطعات مناسب جهت پیاده سازی بخش الکترونیک انتخاب شده اند. نتایج حاصل از این قطعات برای بخش آماده سازی سیگنال عبارت است از: تقویت کننده با بهره dB41/19 و عددنویز dB7/2 و مخلوط کننده با محدوده RF/LO بین MHz2500-80، محدوده IF بین 1000DC- مگاهرتز و IIP3 برابر با dBm5/28. برای بخش اندازه گیرفاز مداری کم نویز بر اساس مبدل زمان به دیجیتال (TDC) با قابلیت تفکیک پذیری یک نانو ثانیه به منظور اندازه گیری اختلاف فاز متناظر با جابه جایی نانومتری طراحی و پیاده سازی شده است.