The Open Loop Multiple Split Ring Resonator Based Voltage Controlled Oscillator in 0.13 um CMOS

In this paper, a novel voltage-controlled oscillator(VCO) using the open loop multiple split ring resonator(OLMSRR) is presented for improving the phase noise, implemented in 130 nm CMOS technology. Compared with the conventional CMOS LC resonator, the proposed CMOS OLMSRR has the larger coupling coefficient value, which makes a higher Q-factor, and has improved the phase noise of the VCO. The proposed CMOS VCO based OLMSRR has the phase noise of -99.67 dBc/Hz @ 1 MHz in the oscillation frequency. Compared with the VCO using the conventional CMOS LC resonator and the proposed VCO using the CMOS OLMSRR structure has been improved in 7 dB. The prototype 24 GHz CMOS VCO is implemented in 130 nm CMOS and occupies a compact die area of $0.7\;mm{\times}0.9\;mm$.

개방 루프 다중 분할 링 공진기를 이용한 0.13 um 전압 제어 발진기 설계

본 논문에서는 개방 루프 형태를 지닌 다중 분할 링 공진기를 이용하여 0.13 um CMOS 공정에서 전압 제어 발진기의 설계 및 제작을 통해 위상 잡음 특성을 개선하였다. CMOS LC 공진기를 이용한 기존의 전압 제어 발진기와 비교했을 때, 본 논문에서 제안한 CMOS 전압 제어 발진기의 보다 큰 결합 계수를 통하여 Q-factor의 향상을 얻을 수 있었고, 이로 인해 전압 제어 발진기의 위상 잡음의 특성을 개선할 수 있었다. 개방 루프 다중 분할 링 공진기를 이용하여 제안된 전압 제어 발진기의 위상 잡음은 1 MHz 오프셋에서 -99.67 dBc/Hz의 특성을 나타내었다. 기존의 CMOS LC 전압 제어 발진기에 비해 약 7 dB의 위상 잡음 개선 특성을 얻을 수 있었고, 발진 주파수는 24 GHz이며, 0.13 um CMOS 공정을 통해 $0.7\;mm{\times}0.9\;mm$의 크기를 가지고 있다.