Phase Noise Prediction of Phase-Locked Loop frequency Synthesizer for Satellite Communication System

The phase noise characteristics of the phase-locked loop frequency synthesizer were predicted based on the analysis for phase noise contribution of noise sources. The proposed phase noise model in this paper more accurately predicts the phase noise spectrum of frequency synthesizer. To accurately model the phase noise contribution of noise sources in frequency synthesizer, the phase noise sources were analyzed via modeling of the frequency divider and phase noise components using Leeson model for reference signal source and VCO. The phase noise transfer functions to VCO from noise sources were analyzed by superposition theory and linear operation of phase-locked loop. To evaluate the phase noise prediction model, the frequency synthesizers were fabricated and were evaluated by measured data and prediction data.

위성통신 시스템용 위상 고정 루프 주파수 합성기의 위상 잡음 예측 모델

본 논문에서는 위성통신에서 사용되는 주파수 합성형 발진기에 대한 위상 잡음원을 분석하고, 주파수 합성기 출력 신호의 위상 잡음 스펙트럼 분포를 보다 더 정확히 예측할 수 있는 위상 잡음 모델을 제안하였다 기준 발진기 및 전압 제어 발진기 출력 주파수를 분주하는 분주기의 위상 잡음을 해석하고, 기준 발진기와 전압 제어 발진기 위상 잡음은 Leeson 모델을 이용하여 1/f$^2$ 이외에 다른 기울기 특성을 갖는 위상 잡음 성분들을 모델링하였다. PLL 발진기에서 각 구성 요소들에 의해 발생되거나 더해지는 잡음은 유용한 신호에 비하여 매우 작으므로 중첩의 원리를 적용하고, 선형 시스템 영역에서 주파수 합성기 회로를 해석하였다. 정립된 위상 예측 모델을 기만으로 주파수 합성기 구성 형태에 따라 각 구성 요소들의 위상 잡음 모델을 적용하여 위성통신용 주파수 합성기의 위상 잡음 스펙트럼 특성을 예측하고, 주파수 합성기를 제작하여 예측 모델과 비교 평가하였다.