• 한국통신학회논문지
• /
• 제30권10A호
• /
• pp.971-978
• /
• 2005

본 논문에서는 X/K/Ka 대역 레이더 탐지기(RD : Radar Detector)에 사용 가능한 주파수 체배기를 이용한 전압제어 발진기(VCO : Voltage Controlled Oscillator)를 설계 제작하였다. 기존 레이더 탐지기에 사용된 VCO는 좁은 대역폭과 느린 주파수 가변 속도, 높은 주파수로 인한 양산성의 불안정 등 문제점이 있었다. 이 모든 단점을 개선한 주파수 체배기를 이용한 VCO를 설계 제작하였다. 연구된 주파수 체배 VCO는 측정 결과 발진 주파수는 11.27 GHz, 그때의 출력 전력은 3.64 dBm이며, 바랙터 다이오드에 인가되는 제어 전압을 0 V에서 4.50 V까지 가변 하였을 때 660 MHz의 넓은 주파수 동조 범위를 보였다. 또한 1 MHz의 옵셋 주파수에서 -104.0 dEc의 위상잡음 특성을 나타내어 상용 목적에 적합한 성능을 얻었다.

• Journal of electromagnetic engineering and science
• /
• 제10권1호
• /
• pp.35-38
• /
• 2010

A fully integrated parallel-coupled 6-GHz quadrature voltage-controlled oscillator (QVCO) has been designed. The symmetrical parallel-coupled quadrature VCO is implemented using 0.13-${\mu}m$ CMOS process. The measured phase noise is -101.05 dBc/Hz at an offset frequency of 1 MHz. The tuning range of 710 MHz is achieved with a control voltage ranging from 0.3 to 1.4 V. The average output phase error is about $1.26^{\circ}$ including cables and connectors. The QVCO dissipates 10 mA including buffer from the 1.5 V supply voltage. The output characteristic of the differential injection-locked frequency divider (DILFD), which has similar topology to the QVCO, is presented.

• Journal of electromagnetic engineering and science
• /
• 제7권2호
• /
• pp.64-68
• /
• 2007

An InGaP/GaAs HBT based differential Colpitts voltage control oscillator(VCO) is presented in this paper. In the VCO core, two switching transistors are introduced to steer the core bias current to save power. An LC tank with an inductor quality factor(Q) of 11.4 is used to generate oscillation frequency. It has a superior phase noise characteristics of -130.12 dBc/Hz and -105.3 at 1 MHz and 100 kHz frequency offsets respectively from the carrier frequency(1.566 GHz) when supplied with a control voltage of 0 volt. It dissipates output power of -5.3 dBm. Two pairs of on-chip base collector (BC) diodes are used in the tank circuit to increase the VCO tuning range(168 MHz). This VCO occupies the area of $1.070{\times}0.90mm^2$ including buffer and pads.

• 대한전자공학회논문지SD
• /
• 제47권2호
• /
• pp.87-93
• /
• 2010

이 글은 공정, 전압, 온도 변화를 극복하기 위한 2단계 자동 트랜스컨덕턴스 조절 기능을 가진 저전력, 광대역 전압제어발진기의 설계에 관한 논문이다. 광대역에서 전압제어발진기를 발진시키기 위해, 디지털 자동 트랜스컨덕턴스 조절 루프와 아날로그 자동 진폭조절 루프가 사용되었다. 전압제어발진기의 출력 스윙 크기에 따라 트랜지스터의 바디전압을 조절하는 기능도 저전력 구현을 위해 설계되었다. 소모전류는 1.2 V 공급전압에서 2 mA에서 6 mA까지 1 mA 단위로 조절된다. 전압제어발진기의 튜닝 범위는 2.35 GHz에서 5 GHz까지 2.65 GHz로써 72%이다. 위상잡음은 중심주파수 3.2 GHz를 기준으로 1MHz 떨어진 지점에서 -117 dBc/Hz 이다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
• /
• 제8권4호
• /
• pp.295-301
• /
• 2008

Recently, the demand on mm-wave (millimeter-wave) applications has increased dramatically. While circuits operating in the mm-wave frequency band have been traditionally implemented in III-V or SiGe technologies, recent advances in Si MOSFET operation speed enabled mm-wave circuits realized in a Si CMOS technology. In this work, a 58 GHz CMOS LC cross-coupled VCO (Voltage Controlled Oscillator) was fabricated in a $0.13-{\mu}m$ Si RF CMOS technology. In the course of the circuit design, active device models were modified for improved accuracy in the mm-wave range and EM (electromagnetic) simulation was heavily employed for passive device performance predicttion and interconnection parasitic extraction. The measured operating frequency ranged from 56.5 to 58.5 GHz with a tuning voltage swept from 0 to 2.3 V. The minimum phase noise of -96 dBc/Hz at 5 MHz offset was achieved. The output power varied around -20 dBm over the measured tuning range. The circuit drew current (including buffer current) of 10 mA from 1.5 V supply voltage. The FOM (Figure-Of-Merit) was estimated to be -165.5 dBc/Hz.

• Journal of electromagnetic engineering and science
• /
• 제17권3호
• /
• pp.138-146
• /
• 2017

A phase-locked dielectric resonator oscillator (PLDRO) is an essential component of millimeter-wave communication, in which phase noise is critical for satisfactory performance. The general structure of a PLDRO typically includes a dual loop of digital phase-locked loop (PLL) and analog PLL. A dual-loop PLDRO structure is generally used. The digital PLL generates an internal voltage controlled crystal oscillator (VCXO) frequency locked to an external reference frequency, and the analog PLL loop generates a DRO frequency locked to an internal VCXO frequency. A dual loop is used to ease the phase-locked frequency by using an internal VCXO. However, some of the output frequencies in each PLL structure worsen the phase noise because of the N divider ratio increase in the digital phase-locked loop integrated circuit. This study examines the design aspects of an interconnected PLL structure. In the proposed structure, the voltage tuning; which uses a varactor diode for the phase tracking of VCXO to match with the external reference) port of the VCXO in the digital PLL is controlled by one output port of the frequency divider in the analog PLL. We compare the proposed scheme with a typical PLDRO in terms of phase noise to show that the proposed structure has no performance degradation.

• 한국전자파학회논문지
• /
• 제21권1호
• /
• pp.69-75
• /
• 2010

본 논문에서는 클랩형 전압 제어 발진기 회로를 바탕으로 UHF 대역에서 광대역 주파수 합성기를 설계하는 방법을 제시하였다. 전압 제어 발진기의 동작 조건 중 부성 저항 회로와 부하 회로의 위상 변화 특성을 해석하여 동작 범위를 증가시킬 수 있는 방법을 제안하였다. 이러한 방법을 적용하여 광대역 전압 제어 발진기를 설계하고, PLL 기반의 광대역 주파수 합성기를 설계하고 제작하였다. 제작된 주파수 합성기는 0~5 V의 버랙터 제어 전압에서 740~1,530 MHz의 발진 주파수 범위를 갖고, 2~-6 dBm의 출력 전력을 얻었다. 또한 위상 잡음은 10 kHz에서 -77 dBc/Hz, 100 kHz에서 -108 dBc/Hz로 측정되었다.

• 센서학회지
• /
• 제28권2호
• /
• pp.121-126
• /
• 2019

The voltage-controlled oscillator is one of the fundamental building blocks that determine the signal quality and power consumption in RF transceivers for wireless sensor networks. Ring oscillators are attractive owing to their small form factor and multi-phase capability despite the relatively poor phase noise performance in comparison with LC oscillators. The phase noise of a ring oscillator can be improved by using a coupled structure that works at a lower frequency. This paper introduces a 2.4 GHz low-noise ring oscillator that consists of two 3-stage coupled ring oscillators. Each sub-oscillator operates at 800 MHz, and the multi-phase signals are combined to generate a 2.4 GHz quadrature output. The voltage-controlled ring oscillator designed in a 65-nm standard CMOS technology has a tuning range of 800 MHz and exhibits the phase noise of -104 dBc/Hz at 1 MHz offset. The power consumption is 13.3 mW from a 1.2 V supply voltage.

• 한국전자파학회논문지
• /
• 제21권6호
• /
• pp.591-600
• /
• 2010

본 논문에서는 TSMC 0.13 ${\mu}m$ CMOS 공정을 사용하여 3가지 종류의 근거리 레이더용 저전력 교차 결합 전압 제어 발진기를 설계, 제작하였다. 기본적인 교차 결합 전압 제어 발진기는 24.1 GHz를 중심으로 발진하도록 설계되었고, 이를 기본으로 저전력 동작을 위한 subthreshold 발진기가 설계되었다. 특히 큰 트랜지스터를 사용해야 하는 subthreshold 발진기에서 기생 캐패시터에 의해 발진 주파수가 낮아지는 문제점을 개선하기 위해 이중 공진 회로 구조를 발진기에 사용하는 것이 시도되었다. 제작된 CMOS 전압 제어 발진기는 종류에 따라 1 MHz offset 주파수에서 -101~-103.5 dBc/㎐의 위상 잡음, -11.85~-15.33 dBm의 출력 전력, 그리고 475~852 MHz의 주파수 조정 범위들을 보였다. 전력 소모 측면에서는 기본적인 발진기가 5.6 mW를 사용하였고, 저 전력 subthreshold 회로는 3.3 mW를 사용하였다. 이중 공진 회로 구조의 subthreshold 발진기는 기본 발진기와 유사한 주파수 조정 범위를 유지하면서 상대적으로 작은 전력을 소모하고 개선된 위상 잡음 특성을 보였으며, 1 mW DC 전력 기준의 figure-of-merit(FOM)이 약 3 dB 가량 개선되어 -185.2 dBc의 값을 가졌다.

• ETRI Journal
• /
• 제27권5호
• /
• pp.473-483
• /
• 2005

In this paper, we propose two LC voltage-controlled oscillators (VCOs) that improve both phase noise and tuning range. With both 1/f induced low-frequency noise and low-frequency thermal noise around DC or around harmonics suppressed significantly by the employment of a current-current negative feedback (CCNF) loop, the phase noise in the CCNF LC VCO has been improved by about 10 dB at 6 MHz offset compared to the conventional LC VCO. The phase noise of the CCNF VCO was measured as -112 dBc/Hz at 6 MHz offset from 5.5 GHz carrier frequency. Also, we present a bandwidth-enhanced LC VCO whose tuning range has been increased about 250 % by connecting the varactor to the bases of the cross-coupled pair. The phase noise of the bandwidth-enhanced LC-tank VCO has been improved by about 6 dB at 6 MHz offset compared to the conventional LC VCO. The phase noise reduction has been achieved because the DC-decoupling capacitor Cc prevents the output common-mode level from modulating the varactor bias point, and the signal power increases in the LC-tank resonator. The bandwidth-enhanced LC VCO represents a 12 % bandwidth and phase noise of -108 dBc/Hz at 6 MHz offset.