Abstract
Since phase noise is one of the most important parameters in the design of microwave oscillators, several methods have been proposed to reduce the phase noise. These methods have focused on improving the quality factor of resonators, which result in low phase noise oscillators. Dielectric resonators have been widely used for low phase noise in microwave oscillators due to their high quality factor. However this cannot be used in MMIC oscillators because they have a 3D structure. In this paper, to overcome this problem a novel resonator using open ring type DGS is proposed for improvement of phase noise characteristics that is weak point of oscillator using planar type microstrip line resonator, and oscillator for 5.8GHz band is designed using proposed DGS resonator. The open ring type DGS resonator is composed of DGS cell etched on ground plane under $50{\Omega}$ microstrip line. At the fundamental frequency of 5.8GHz, 6.1dBm output power and -82.7 dBc@100kHz phase noise have been measured for oscillator with ring type DGS resonator. The phase noise characteristics of oscillator is improved about 96.5dB compared to one using the general ${\lambda}/4$ microstrip resonator.
위상 잡음 특성이 마이크로파 발진기에서 중요한 설계 요소가 되면서 위상잡음을 줄이기 위한 여러 방법의 연구 결과가 제안되었다. 이러한 방법들은 위상잡음을 줄이기 위해 공진기의 Q 값을 증대시키는데 초점을 맞추었다. 유전체 공진기는 높은 Q 값을 갖기 때문에 그동안 낮은 위상잡음을 갖는 마이크로파 발진기에 널리 사용되어 왔다. 그러나 이것은 입체적 구조로 되어 있기 때문에 초고주파 집적회로(MMIC)에 적용할 수가 어려웠다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 평면형 구조이면서 위상잡음 특성을 개선할 수 있는 새로운 구조의 개방 링형 DGS 공진기를 제안하고, 이것을 이용하여 위상잡음 특성이 개선된 5.8GHz 대역의 발진기를 설계하였다. 개방 링형 DGS 공진기는 $50{\Omega}$ 전송선로 밑면에 링 모양으로 식각된 접지면을 갖는 구조로 되어있다. 발진기의 특성은 5.8GHz의 기본 주파수에서 6.1dBm의 출력레벨과 -82.7 dBc@100kHz의 위상잡음 특성을 나타내었다. 이것은 ${\lambda}/4$ 마이크로스트립 공진기를 이용한 것보다 위상잡음 특성이 96.5dB 정도 개선되었다.