Low Phase Noise VCO Using the Metamaterial Broadside Coupled Spiral Resonator

In this paper, a novel voltage-controlled oscillator(VCO) using the metamaterial broadside coupled spiral resonators(BC-DSRs) is presented for reducing the phase noise. For reducing of the phase noise, the series spiral structures have been applied for the signal plane and ground plane at each in order to have the large coupling. Compared with the conventional VCO, the proposed VCO has the larger coupling coefficient constant, which makes a higher Q-factor and has reduced the phase noise of the VCO. The proposed VCO has the phase noise of $-121{\sim}-117.16\;dBc$/Hz at 100 kHz in the tuning range, $5.749{\sim}5.853\;GHz$. The figure of merit(FOM) of this VCO is $-198.45{\sim}-194.77\;dBc$/Hz at 100 Hz in the same tuning range, respectively.

메타 구조 Broadside Coupled 나선형 공진기를 이용한 저위상 잡음 전압 제어 발진기

본 논문에서는 메타 구조 Broadside Coupled 나선형 공진기(BC-DSRs)를 이용하여 전압 제어 발진기의 위상 잡음 특성을 줄이기 위한 새로운 구조를 제안하였다. 이러한 특성 실현을 위하여 연속된 나선형 구조를 신호면과 그라운드 면에 각각 적용하였다. 일반적인 전압 제어 발진기와 비교하였을 때, 본 논문에서 제안한 VCO는 더 큰 결합 계수를 가지며, 이로 인하여 얻을 수 있는 더 높은 Q값을 통하여 전압 제어 발진기의 위상 잡음을 줄일 수 있다. 1.8 V의 공급 전력을 갖는 전압 제어 발진기는 주파수 조절 범위, $5.749{\sim}5.853\;GHz$에서 $-121{\sim}-117.16\;dBc$/Hz @ 100 kHz의 위상 잡음 특성을 갖는다. 또한 전압 제어 발진기의 Figure Of Merit(FOM)은 동일한 주파수 조절 범위에서 $-198.45{\sim}-194.77\;dBc$/Hz @ 100 kHz의 특성을 보였다.