Design of Ku-Band Phase Locked Harmonic Oscillator

Ku-Band용 위상 고정 고조파 발진기 설계

  • Lee Kun-Joon (Deptment of Radio Sciences and Engineering, Korea University) ;
  • Kim Young-Sik (Deptment of Radio Sciences and Engineering, Korea University)
  • Published : 2005.01.01

Abstract

In this paper, the phase locked harmonic oscillator(PLHO) using the analog PLL(Phase Locked Loop) is designed and implemented for a wireless LAN system. The harmonic oscillator is consisted of a ring resonator, a varactor diode and a PLL circuit. Because the fundamental fiequency of 8.5 GHz is used as the feedback signal for the PLL and the 2nd harmonic of 17.0 GHz is used as the output, a analog frequency divider for the phase comparison in the PLL system can be omitted. For the simple PLL circuit, the SPD(Sampling Phase Detector) as a phase comparator is used. The output power of the phase locked harmonic oscillator is 2.23 dBm at 17 GHz. The fundamental and 3rd harmonic suppressions are -31.5 dBc and -29.0 dBc, respectively. The measured phase noise characteristics are -87.6 dBc/Hz and -95.4 dBc/Hz at the of offset frequency of 1 kHz and 10 kHz from the carrier, respectively.

본 논문에서는 아날로그 위상 고정 루프(PLL: Phase Locked Loop)를 이용한 무선 LAN(Wireless Local Area Network)용 위상 고정 고조파 발진기(PLHO: Phase Locked Harmonic Oscillator)를 설계 및 제작하였다. 이 고조파 발진기는 Ring 공진기, 주파수 동조를 위한 바랙터 다이오드 그리고 위상 고정 루프 회로로 구성된다. 발진기의 8.5 GHz의 기본 주파수는 위상 고정 루프를 위한 귀환 신호로 이용되고 17.0 GHz의 2차 고조파는 출력으로 이용되므로 위상 고정 시스템에서 위상 비교를 위한 주파수 분배기를 한 단계 줄일 수 있다. 위상 비교기로는 샘플링 위상 검출기(SPD: Sampling Phase Detector)를 사용하여 위상고정 루프 회로를 간단히 하였다. 위상고정 고조파 발진기의 발진 출력은 17.0 GHz에서 2.17 dBm, 기본 주파수와 3차 고조파 억압 특성은 각각 -31.5 dBc, -29.0 dBc이다. 위상잡음은 각각 -87.6 dBc/Hz at 1 kHz와 -95.4 dBc/Hz at 10 kHz이다.

Keywords

References

  1. R. Tupynamba, E. Campago, and F. S. Correra, 'A HEMT harmonic oscillator stabilized by an X-band dielectric resonator', IEEE MTT-S Dig., pp. 277-280, 1991
  2. J. Perez, P. Dorta, and F. Sierra, 'A comparison of the performance of three different phase locked oscillators fabricated at 21 GHz', IEEE MTT-S Dig., pp. 305-308, 1992
  3. 이용덕, 장준혁, 류근관, 이기학, 홍의석, 'PLL을 이용한 K-band용 발진기에 관한 연구', 한국통신학회논문지, 25(4A), 1997년 6월
  4. S. J. Jeon, K. H. Tchah, C. S. Yim, and S. J. Chung, 'Voltage tuned dielectric resonator 20.5 GHz harmonic oscillator with novel structure', IEEE MTT-S Dig., pp. 1519-1522, 1996
  5. 'Theory and application of sampling phase detector', Alpha Industries Inc., application note, APN5001
  6. O. Hiroshi, N. Tadao, M. Masahiro, F. Hiroyuki, M. Koichi, and Y. Masafumi, 'Sampling phase detector using a resonant tunneling high electron mobility transistor for microwave phase-locked oscillators', IEEE Trans. on VLSI Systems, 6(1), pp. 39-42, Mar. 1998 https://doi.org/10.1109/92.661243
  7. P. G. Wilson, R. D. Carver, 'An easy-to-use FET DRO design procedure suited to CAD programs', IEEE MTT-S Dig., pp. 1033-1036, 1989
  8. C. M. Lui, 'On the design of a voltage-tuned pushpush dielectric resonator oscillator', Microwave Journal, pp. 165-174, Jun. 1990