• 한국항해항만학회:학술대회논문집
• /
• 한국항해항만학회 2006년도 International Symposium on GPS/GNSS Vol.2
• /
• pp.385-390
• /
• 2006

This paper examines the sampling and jitter specifications and considerations for Global Navigation Satellite Systems (GNSS) software receivers. Software radio (SWR) technologies are being used in the implementation of communication receivers in general and GNSS receivers in particular. With the advent of new GPS signals, and a range of new Galileo and GLONASS signals soon becoming available, GNSS is an application where SWR and software-defined radio (SDR) are likely to have an impact. The sampling process is critical for SWR receivers, where it occurs as close to the antenna as possible. One way to achieve this is by BandPass Sampling (BPS), which is an undersampling technique that exploits aliasing to perform downconversion. BPS enables removal of the IF stage in the radio receiver. The sampling frequency is a very important factor since it influences both receiver performance and implementation efficiency. However, the design of BPS can result in degradation of Signal-to-Noise Ratio (SNR) due to the out-of-band noise being aliased. Important to the specification of both the ADC and its clocking Phase- Locked Loop (PLL) is jitter. Contributing to the system jitter are the aperture jitter of the sample-and-hold switch at the input of ADC and the sampling-clock jitter. Aperture jitter effects have usually been modeled as additive noise, based on a sinusoidal input signal, and limits the achievable Signal-to-Noise Ratio (SNR). Jitter in the sampled signal has several sources: phase noise in the Voltage-Controlled Oscillator (VCO) within the sampling PLL, jitter introduced by variations in the period of the frequency divider used in the sampling PLL and cross-talk from the lock line running parallel to signal lines. Jitter in the sampling process directly acts to degrade the noise floor and selectivity of receiver. Choosing an appropriate VCO for a SWR system is not as simple as finding one with right oscillator frequency. Similarly, it is important to specify the right jitter performance for the ADC. In this paper, the allowable sampling frequencies are calculated and analyzed for the multiple frequency BPS software radio GNSS receivers. The SNR degradation due to jitter in a BPSK system is calculated and required jitter standard deviation allowable for each GNSS band of interest is evaluated. Furthermore, in this paper we have investigated the sources of jitter and a basic jitter budget is calculated that could assist in the design of multiple frequency SWR GNSS receivers. We examine different ADCs and PLLs available in the market and compare known performance with the calculated budget. The results obtained are therefore directly applicable to SWR GNSS receiver design.

• 대한전자공학회논문지SD
• /
• 제46권9호
• /
• pp.74-80
• /
• 2009

본 논문은 싱글의 LC-탱크 전압제어발진기(VCO)를 사용한 $2{\sim}6GHz$의 CMOS 주파수 합성기에 관하여 기술하였다. 광대역에서 동작하는 주파수 합성기 설계를 위해 최적화된 로컬발진기(LO) 신호 발생기를 사용하였다. LO 신호 발생기는 LC-탱크 VCO와 이 신호를 분주하고 혼합하는 방법으로 광대역의 주파수에서 동작하도륵 구현하였다. 주파수 합성기는 3차 1-1-1 MASH 타입의 시그마-델타 모듈레이터(SDM)를 사용한 소수 분주 위상잠금루프(PLL)에 기초로 설계되었다. 제안한 주파수 합성기는 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정기술을 사용하여 설계하였고, off-chip 루프 필터를 가지고 $0.92mm^2$의 칩 면적을 차지하며, 1.8V 전원에서 36mW 이하의 전력을 소모한다. PLL은 $8{\mu}s$보다 적은 시간에서 록킹을 완료한다. 위상 잡음은 중심 주파수 신호로부터 1MHz 오프셋에서 -110dBc/Hz보다 작다.

• 한국전자파학회논문지
• /
• 제28권12호
• /
• pp.941-947
• /
• 2017

본 논문에서는 $0.35{\mu}m$ CMOS 공정으로 FRS 대역 무전기용 반송파 신호를 쿼드러쳐(Quadrature) 형식으로 출력하는 Fractional-N 위상 고정루프(PLL) 주파수 합성기를 설계 및 제작하였다. 설계한 주파수 합성기의 주요 블록은 전압 제어 발진기(VCO), 전하 펌프(CP), 루프 필터(LF), 위상 주파수 검출기(PFD) 그리고 주파수 분주기이다. VCO는 우수한 위상잡음과 전력 특성을 얻을 수 있는 LC 공진 방식으로 설계했고, CP는 참조 주파수에 따라 펌핑 전류를 조절할 수 있도록 설계하였다. 주파수 분주기는 16분주의 전치 분주기와 3차 델타-시그마 모듈레이터($3^{rd}$ DSM) 방식의 Fractional-N 분주기로 설계하였다. LF는 외부의 3차 RC 루프 필터로 구성하였다. 측정결과, 주파수 합성기의 동작 주파수 영역은 최소 460 MHz에서 최대 510 MHz이고, 출력전력으로는 약 -3.86 dBm을 얻었다. 출력의 위상잡음은 100 Hz offset 주파수에서 -94.8 dBc/Hz이며 위상 루프 고착 시간은 약 $300{\mu}s$이다.

• Journal of Semiconductor Engineering
• /
• 제1권1호
• /
• pp.1-12
• /
• 2020

Handling precise timing in high-speed transceivers has always been a primary design target to achieve better performance. Many different approaches have been tried, and one of those is utilizing the beneficial nature of injection locking. Though the phenomenon was not intended for building integrated circuits at first, its coupling effect between neighboring oscillators has been utilized deliberately. Consequently, the dynamics of the injection-locked oscillator (ILO) have been explored, starting from R. Adler. As many aspects of the ILO were revealed, further studies followed to utilize the technique in practice, suggesting alternatives to the conventional frequency syntheses, which tend to be complicated and expensive. In this review, the historical analysis techniques from R. Adler are studied for better comprehension with proper notation of the variables, resulting in numerical results. In addition, how the timing jitter or phase noise in the ILO is attenuated from noise sources is presented in contrast to the clock generators based on the phase-locked loop (PLL). Although the ILO is very promising with higher cost effectiveness and better noise immunity than other schemes, unless correctly controlled or tuned, the promises above might not be realized. In order to present the favorable conditions, several strategies have been explored in diverse applications like frequency multiplication, data recovery, frequency division, clock distribution, etc. This paper reviews those research results for clock multiplication and data recovery in detail with their advantages and disadvantages they are referring to. Through this review, the readers will hopefully grasp the overall insight of the ILO, as well as its practical issues, in order to incorporate it on silicon successfully.

• 전자공학회논문지SC
• /
• 제37권2호
• /
• pp.77-84
• /
• 2000

본 논문에서는 51.84Mbps의 전송 속도를 갖고, 16-QAM 변조방식을 사용하는 VDSL(고속 디지털 가입자 루프) 시스템에서, 전송 신호 주파수 스펙트럼의 밴드-에지 성분을 최대화함으로써 심볼 클록(12.96㎒)을 복원하는 방식에 대해 논의한다〔1〕. 디지털 방식의 PLL에서 여러 가지 특성들이 조사되었으며, NCO(Numerically Controlled Oscillator)에서 사용하는 룩-업 테이블의 효율적인 설계 방식을 제시하였다.

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제18권9호
• /
• pp.2176-2182
• /
• 2014

이 논문에서는 기존의 위상고정루프에 전원 잡음 제거 회로를 추가한 위상고정 루프 회로를 제안한다. 제안한 구조는 주파수 전압 변환기를 변형한 전원 잡음 제거 회로를 사용하여 임의의 전원 잡음에 대해 보상하여 동작한다. 전원 잡음 제거 회로를 사용하여 전원 잡음에 의해 발생하는 지터의 크기를 1/3로 줄였다. 제안한 위상 고정 루프는 0.18um CMOS 공정을 사용 하여 HSPICE 시뮬레이션을 통해 예측되는 결과를 검증하였다.

• Journal of Electrical Engineering and information Science
• /
• 제2권6호
• /
• pp.202-207
• /
• 1997

Design and fabrication issues for an L-band GaAs Monolithic Microwave Integrated Circuit(MMIC) Voltage Controlled Oscillator(VCO) as a component of Personal Communications Systems(PCS) Radio Frequency(RF) transceiver are discussed. An ion-implanted GaAs MESFET tailored toward low current and low noise with 0.5mm gate length and 300mm gate width has been used as an active device, while an FET with the drain shorted to the source has been used as the voltage variable capacitor. The principal design was based on a self-biased FET with capacitive feedback. A tuning range of 140MHz and 58MHz has been obtained by 3V change for a 600mm and a 300mm devices, respectively. The oscillator output power was 6.5dBm wth 14mA DC current supply at 3.6V. The phase noise without any buffer or PLL was 93dB/1Hz at 100KHz offset. Harmonic balance analysis was used for the non-linear simulation after a linear simulation. All layout induced parasitics were incorporated into the simulation with EEFET2 non-linear FET model. The fabricated circuits were measured using a coplanar-type probe for bare chips and test jigs with ceramic packages.

• 전자공학회논문지SC
• /
• 제47권2호
• /
• pp.25-34
• /
• 2010

본 논문에서는 주파수 배가 방법을 사용한 초고속 전압 제어 링 발진기를 제안하였다. 제안한 전압 제어 발진기는 TSMC 0.18um 1.8V CMOS 공정을 사용하여 설계하였다. 제안한 주파수 배가 방법은 한 주기 안에서 $90^{\circ}$의 위상차를 가지는 4개의 신호를 AND-OR 연산하여 기본 신호의 두 배 주파수를 가지는 신호를 얻어내는 방법이다. 제안한 발진기는 차동 4단 링 발진기와 NAND 게이트를 사용하여 구성하였다. 전압 제어 링 발진기는 완전 차동 형태로 설계하여 정확하게 $90^{\circ}$의 위상차를 가지는 4개의 신호를 얻을 수 있었으며 공통 모드 잡음에 대해 우수한 잡음 성능을 가지게 되었다. 주파수 배가회로는 AND나 OR 게이트에 비해 집적도가 뛰어난 NAND 게이트를 사용하여 AND-OR 연산을 구현하였다. 설계된 전압 제어 링 발진기는 컨트롤 전압에 따라 3.72GHz에서 8GHz의 출력 주파수를 가지며 4GHz에서 4.7mW의 소비 전력과 1MHz 오프셋 주파수에서 -86.79dBc/Hz의 위상잡음 성능을 가짐을 검증하였다. 기존의 고속 전압 제어 링 발진기와의 비교에서도 모든 면에서 가장 뛰어난 성능을 보였고 저렴한 고속 주파수 합성기와 위상 고정 루프 등에 응용될 수 있음을 보였다.

• 한국전자파학회논문지
• /
• 제22권5호
• /
• pp.522-527
• /
• 2011

본 논문에서는 54 GHz 대역의 위상 고정 루프에서 사용되기 위한 Ring 발진기를 이용한 3 분주 주입 동기 주파수 분주기(Injection-Locked Frequency Divider: ILFD)를 0.13-${\mu}M$ Si RFCMOS 공정을 이용하여 설계, 제작한 결과를 보인다. 1.8 V의 공급 전압에 대해서 buffer단을 포함하여 70 mW의 전력을 소비하며, 입력 신호가 없을 때 0~1.8 V의 varactor 조정 전압 범위에 대하여 18.92~19.31 GHz에서 자유 발진(free-running oscillation)을 하였다. 0 dBm의 입력 전력에 대해서 1.02 GHz(54.82~55.84 GHz)의 동기 범위(locking range)를 가지며 varactor 조정(0~1.8 V)을 포함한 동작 범위(operating range)는 약 2.4 GHz(54.82~57.17 GHz)를 보였다. 제작된 회로의 크기는 측정 pad를 포함하여 0.42 mm${\times}$0.6 mm이며, pad를 제외한 실제 동작 영역의 크기는 0.099 mm${\times}$0.056 mm이다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
• /
• 제7권4호
• /
• pp.281-286
• /
• 2007

In this paper, sub-circuits for 24 GHz phase locked 100ps(PLLs) using $0.5{\mu}m$ SiGe HBT are presented. They are 24 Ghz voltage controlled oscillator(VCO), 24 GHz to 12 GHz regenerative frequency divider(RFD) and 12 GHz to 1.5 GHz static frequency divider. $0.5{\mu}m$ SiGe HBT technology, which offers transistors with 90 GHz fMAX and 3 aluminum metal layers, is employed. The 24 GHz VCO employed series feedback topology for high frequency operation and showed -1.8 to -3.8 dBm output power within tuning range from 23.2 GHz to 26 GHz. The 24 GHz to 12 GHz RFD, based on Gilbert cell mixer, showed 1.2 GHz bandwidth around 24 GHz under 2 dBm input and consumes 44 mA from 3 V power supply including I/O buffers for measurement. ECL based static divider operated up to 12.5 GHz while generating divide by 8 output frequency. The static divider drains 22 mA from 3 V power supply.