Design of Voltage Controlled Oscillator with High Reliability and Low Phase Noise

고신뢰성과 저위상잡음을 갖는 전압제어 발진기의 설계 및 제작

The VCO(Voltage Controlled Oscillator) with low phase noise and high reliability is implemented using nonlinear design, and its phase noise characteristics are compared with that of Lesson's equation. The microstripline coupled with dielectric resonator is realized as a high impedance inverter to improve the phase noise, and the qualify factor of resonator circuit can be transferred to active device with the enhanced the loaded quality factor. The worst case and part stress analyses are achieved to obtain the high reliability of VCO. The developed VCO has the oscillating tuning factor of 0.56MHz/V for the control voltage range of 0$\~$12V This VCO requires the DC power of 160mW. The phase noise characteristics exhibit good performances of -96.51dBc/Hz @ 10KHz and -116.3dBc/Hz @ 100KHz, respectively. And, the output power of 7.33 dBm is measured.

본 논문에서는 낮은 위상잡음과 고신뢰성을 갖는 전압제어 발진기를 비선형 설계하였으며 그 위상잡음을 Lesson식과 비교하여 잘 일치함을 확인하였다. 전압제어 발진기의 위상잡음을 개선하기 위하여 유전체 공진기와 결합하는 마이크로 스트립 라인을 고임피던스 변환기를 이용함으로써 공진회로의 Q값이 그대로 능동소자에 전달되도록 하였다. 또한 worst case 해석 및 part stress 해석을 수행함으로써 전압제어 발진기의 신뢰도를 높였다. 제작된 전압제어 발진기는 0$\~$12 V의 제어전압에서 0.56 MHz/V의 튜닝대역을 가지고 있으며 160 mW의 DC 전력을 소모한다. 또한 -116.5 dBc/Hz @100KHz와 -96.51 dBc/Hz @10KHz의 우수한 위상잡음 특성과 7.33 dBm의 출력을 얻었다.