본 논문에서는 루프 군지연을 이용하여 저위상 잡음을 갖는 5 GHz 전압제어 유전체 공진기 발진기(VTDRO: Voltage Tuned Dielectric Resonator Oscillator)의 체계적인 설계를 제안하였다. 설계된 발진기는 폐루프 구조로 공진부, 위상천이부, 증폭부로 구성된다. 먼저 기준 전압제어 유전체 공진기 발진기를 제작하고, 루프 군지연을 측정 후, 전기적 주파수 조정 범위 및 위상 잡음을 측정하였다. 기준 전압제어 유전체 공진기 발진기의 측정 결과로부터, 루프 군지연만 조정될 경우 새로운 전압제어 유전체 공진기 발진기의 전기적 주파수 조정 범위 및 위상 잡음을 수식적으로 예측할 수 있다. 루프군지연이 높을수록 위상 잡음은 개선되고, 전기적 주파수 조정 범위는 좁아지게 된다. 이러한 루프 군지연은 주로 공진부에 의해 결정된다. 따라서 높은 군지연 특성을 갖는 공진부 설계방법의 체계적인 절차를 제안하였다. 측정 결과, 루프군 지연은 약 700 nsec를 보였다. 또한, 5 GHz의 발진 주파수에서 위상 잡음은 수식으로부터 도출한 값과 근사한 100 kHz offset 주파수에서 -154.5 dBc/Hz를 얻었다. 전기적 주파수 조정 범위는 0~10 V의 조정 전압에서 448 kHz를 보였으며, 출력 전력은 약 4.39 dBm을 보였다.
본 연구에서는, 가우시안 잡음에 의해 교란된 평면 오실레이터의 위상 천이의 시변 분산을, 기존 3개 위상천이 모델이 얼마나 정확하게 추정할 수 있는지를 몬테카를로 시뮬레이션을 통하여 비교한다. 비교 결과, Kaertner 모델이 ISF 모델이나 PP 모델 보다 약 1000배 높은 정확도를 가지고 위상 천이의 시변 분산을 추정한다는 것을 알 수 있다. 또한, PP 모델의 추정 정확도는 ISF 모델 보다 다소 높다는 것을 알 수 있다.
International journal of advanced smart convergence
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제10권3호
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pp.81-88
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2021
This paper proposes two types of subharmonic RF receiver front-end (called LMV) where, in a single stage, quadrature voltage-controlled oscillator (QVCO) is stacked on top of a low noise amplifier. Since the QVCO itself plays the role of the single-balanced subharmonic mixer with the dc current reuse technique by stacking, the proposed topology can remove the RF mixer component in the RF front-end and thus reduce the chip size and the power consumption. Another advantage of the proposed topologies is that many challenges of the direct conversion receiver can be easily evaded with the subharmonic mixing in the QVCO itself. The intermediate frequency signal can be directly extracted at the center taps of the two inductors of the QVCO. Using a 65 nm complementary metal oxide semiconductor (CMOS) technology, the proposed subharmonic RF front-ends are designed. Oscillating at around 2.4 GHz band, the proposed subharmonic LMVs are compared in terms of phase noise, voltage conversion gain and double sideband noise figure. The subharmonic LMVs consume about 330 ㎼ dc power from a 1-V supply.
최근 발진수정자에 칩패키지를 결선한 SMD형의 적층세라믹 발진기를 많이 사용한다. 이러한 발진기들은 그 길이 및 패키지 내부의 패턴 등에 의하여 부유인덕턴스 및 기생 커패시턴스가 발생하고, 전원의 반사 및 잡음 발생으로 출력신호의 진폭감소 및 신호 손실이 발생하여 발진기 성능을 정상적으로 평가할 수 없다. 본 논문에서는 발진기와 계측기의 부정합임피던스로 부터 발생한 신호 손실 및 진폭감소를 방지하기 위해 지그 회로를 개발한다. 이를 통하여 발진기의 정확한 스펙트럼 분석 및 성능을 평가함으로써 발진기의 성능향상을 기한다.
본 논문에서는 낮은 위상잡음 특성과 넓은 주파수 가변을 갖는 새로운 전압제어 발진기의 구조를 제안한다. 제한한 구조는 서셉턴스 기울기 파라미터를 높이기 위해 임피던스 변환기를 이용하여 직렬 공진 회로를 병렬 공진 회로로 변환하는 방법을 사용하고 있다. 제작한 전압제어발진기는 0V$\sim$9V 가변전압으로 10.1GHz$\sim$10.7GHz의 600MHz 주파수 가변과 -119dBc/Hz@1MHz 이하의 우수한 위상잡음 특성을 보인다. 측정된 고조파 억압특성은 28dB이상이다.
International journal of advanced smart convergence
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제9권1호
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pp.172-176
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2020
The implementation of a low phase noise voltage controlled oscillator (VCO) is important for the signal integrity of wireless communication terminal. A low phase noise wideband VCO for a wireless local area network (WLAN) application is presented in this paper. A 6-bit coarse tune capacitor bank (capbank) and a fine tune varactor are used in the VCO to cover the target band. The simulated oscillation frequency tuning range is from 8.6 to 11.6 GHz. The proposed VCO is desgned using 65 nm CMOS technology with a high quality (Q) factor bondwire inductor. The VCO is biased with 1.8 V VDD and shows 9.7 mA current consumption. The VCO exhibits a phase noise of -122.77 and -111.14 dBc/Hz at 1 MHz offset from 8.6 and 11.6 GHz carrier frequency, respectively. The calculated figure of merit(FOM) is -189 dBC/Hz at 1 MHz offset from 8.6 GHz carrier. The simulated results show that the proposed VCO performance satisfies the required specification of WLAN standard.
In this paper, the effects of phase noise on the radar system were analyzed in terms of 3 point of view. The impact(s) on the compressed pulse waveform, the FMICW(Frequency Modulated Interrupted Continuous Wave) radar performance and the receiver sensitivity were investigated. From the investigation, it was indicated that the phase noise over 10 kHz offset frequency makes the side lobe level of compressed pulse worse. Also it was founded that the FMICW radar performance, especially at the noise level of range profile, is related to the phase noise. Finally, the investigation showed that the phase noise at local oscillator affects the receiver sensitivity.
International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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제15권3호
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pp.122-128
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2023
This paper proposes two kinds of single-balanced direct conversion quadrature receivers using selfoscillating LMVs in which the voltage-controlled oscillator (VCO) itself operates as a mixer while generating an oscillation. The two LMVs are complementary coupled and series coupled to generate the quadrature oscillating signals, respectively. Using a 65 nm CMOS technology, the proposed quadrature receivers are designed and simulated. Oscillating at around 2.4 GHz frequency, the complementary coupled quadrature receiver achieves the phase noise of -28 dBc/Hz at 1KHz offset and -109 dBc/Hz at 1 MHz offset frequency. The other series coupled receiver achieves the phase noise of -31 dBc/Hz at 1KHz offset and -109 dBc/Hz at 1 MHz offset frequency. The simulated voltage conversion gain of the two single-balanced receivers is 37 dB and 45 dB, respectively. The double-sideband noise figure of the two receivers is 5.3 dB at 1 MHz offset. The quadrature receivers consume about 440 μW dc power from a 1.0-V supply.
본 논문에서는 이동식 레이더, 마이크로웨이브 통신 시스템의 송, 수신단에 사용되는 마이크로파 신호원이나 국부 발진기에 사용할 수 있는 발진기를 헤어핀 공진기를 이용하여 설계 및 제작 하였다. 이동식 레이더 시스템에 적용하기 위해서 비교적 충격에 강한 혜어핀 구조의 공진기를 이용하였고, 또한 위상잡음과 출력을 개선시키기 위하여 직렬 궤환 형식의 시스템을 이용하였다. 전체 모의 실험은 모의 실험 프로그램인 HP의 ADS로 했으며, 제작한 제품의 측정 결과 10.525 GHz에서 6.93dBm의 출력과 -23.9 dBc의 제2 고조파의 억압 효과, 그리고 100kHz offset에서 -57.74 dBc의 위상 잡음을 얻었다.
마그네트론을 이용하는 레이다에서 송신 주파수의 변화를 감지하여 안정된 중간주파수를 발생하기 위해서는 STALO(Stable Local Oscillator)로서 AFC(Automatic Frequency Control)에 의해 출력주파수를 조정할 수 있는 주파수 합성기(Frequency Synthesizer)가 이용된다. 본 논문에서는 8.4GHz~9.7GHz의 X-밴드 주파수 합성기를 단일 루우프 구조의 간접 주파수 합성방식으로 설계하고 제작하였다. 고속 디지털 PLL 칩에 의하여 위상비교를 하고, 저 위상잡음을 구현하기 위한 여파기를 설계하였다. 기준신호와 VCO, 주파수 분주기, 여파기 등의 특성에 따른 단일 루우프 주파수 합성기의 위상잡음 성능을 해석하고, 위상잡음이 최소가 되도록 설계하여 측정치와 비교하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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