Abstract
This paper presents a wideband ${\Delta}{\Sigma}$ fractional-N frequency synthesizer for a multi-band single chip CMOS RFIC transceivers. A wideband VCO utilizes a 6-bit switched capacitor array bank for 2340~3940 MHz frequency range. VCO frequency calibration circuit is designed for optimal capacitor bank code selection before phase locking process. It finishes the calibration process in $2{\mu}s$ over the whole frequency band. The LO generation block has selectable multiple division ratios of ${\div}2$, ${\div}16$, and ${\div}32$ to generate LO I/Q signals for T-DMB/DAB/FM Radio systems in L-Band (1173~1973 MHz), VHF-III (147~246 MHz), VFH-II (74~123 MHz), respectively. The measured integrated phase noise is quite low as it is lower than 0.8 degree RMS over the whole frequency band. Total locking time of the ${\Delta}{\Sigma}$ frequency synthesizer including VCO frequency calibration time is less than $50{\mu}s$. The wideband ${\Delta}{\Sigma}$ fractional-N frequency synthesizer is fabricated in $0.13{\mu}m$ CMOS technology, and it consumes 15.8 mA from 1.2 V DC supply.
본 논문은 다중대역 송수신기 CMOS RFIC 단일 칩을 위한 광대역 델타시그마 분수분주형 주파수합성기에 관한 것이다. 광대역 VCO의 LC Tank에 6-bit Switched Capacitor Array Bank를 작용하여 2340~3940 MHz의 출력주파수 범위를 가지도록 하였으며, 위상동기 전 Capacitor Bank Code를 선택하기위한 VCO Frequency Calibration 회로는 전체 주파수대역에서 $2{\mu}s$이하로 보정을 마치는 뛰어난 성능을 보여준다. 광대역 VCO로부터 T-DMB/DAB/FM Radio의 LO 신호를 생성하기 위해 선택 가능한 다중분주비 ${\div}2$, ${\div}16$, ${\div}32$를 가지는 LO 신호 발생기는 L-Band (1173 ~ 1973 MHz), VHF-III (147 ~ 246 MHz), VFH-II (74~123 MHz)에서 I/Q신호를 생성한다. Integrated Phase Noise는 전체 대역에서 0.8 degree RMS 이하로 측정되어 매우 낮은 위상잡음을 보여주었다. 또한, VCO Frequency Calibration 시간을 포함하는 주파수합성기의 전체 동기시간은 $50{\mu}s$ 이하로 측정되었다. 이 광대역 델타시그마 분수분주형 주파수합성기는 $0.13{\mu}m$ CMOS공정으로 제작되었으며, 1.2 V 전원전압에서 15.8 mA의 전류를 소모한다.
