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JKIEES, vol. 29, no. 11, pp.842-850, January, 2018
DOI. http://dx.doi.org/10.5515/KJKIEES.2018.29.11.842

A 5-GHz Oscillator Using Frequency-Locked Loop with a Single Resonator 단일-공진기로 구성된 주파수-잠금 회로를 이용한 5-GHz 발진기

이창대․이동현*․이창환*․염경환* Chang-Dae Lee․Dong-Hyun Lee*․Chang-Hwan Lee*․Kyung-Whan Yeom*
한화시스템(Hanwha Systems) *충남대학교 전파공학과(Department of Radio Science and Engineering, Chungnam National University)

In this paper, the design and fabrication of a frequency-locked-loop(FLL) 5-GHz oscillator with a single resonator is presented. The proposed oscillator is the simplified version of the previous FLL oscillator with two separate resonators in the VCO and frequency detector. The resonator is commonly used in the VCO and frequency detector of the proposed oscillator configuration. The 5-GHz oscillator is implemented on the hetero-multilayer substrate composed of a Rogers' RO4350B laminate, which has excellent high-frequency performance, and the commercial FR4 three-layer substrate. The frequency locking occurs at approximately 5 GHz and has an output power of 3.8 dBm. The phase noise has a free-run VCO phase noise at frequencies above 1 kHz, and an FLL background noise at frequencies below 1 kHz. For this loop-filter, the phase noise showed an improvement of approximately 12 dB at the offset-frequency of 100 Hz.

본 논문에서는 VCO와 주파수검출기(frequency detector)에 각각 별도의 공진기를 사용하여 구성된 기존의 주파수-잠금회로(frequency locked loop: FLL) 구조 발진기를 개선하여, 단일-공진기로 구성된 주파수-잠금 회로를 이용한 구조가 단순화된 5-GHz 발진기의 설계제작을 보였다. 이때 공진기는 VCO 및 주파수검출기 구성에 공용으로 사용된다. 제작된5-GHz 발진기는 고주파 성능이 우수한 Rogers사의 RO4350B와 상용 FR4 3층 기판을 이종-접합하여 구성하였으며, 주파수 잠금은 약 5 GHz에서 일어나며, 3.8 dBm의 출력을 갖는다. 위상잡음은 offset-주파수 1 kHz를 경계로 1 kHz 이상에서는 VCO의 위상잡음을, 1 kHz보다 낮을 때는 FLL 바탕잡음을 갖도록 하였다. 이와 같이 설정된 루프-필터에 대해 위상잡음의 개선은 offset-주파수 100 Hz에서 약 12 dB의 개선을 보였다.

Keyword : Frequency Locked Loop, Phase-Locked Loop, Frequency Detector, Resonator, Phase Detector.

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