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주파수잠금회로(FLL)를 이용한 VCO의 위상잡음 개선 해석
Analysis of the Phase Noise Improvement of a VCO Using Frequency-Locked Loop 원문보기

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.29 no.10, 2018년, pp.773 - 782  

염경환 (충남대학교 전파공학과) ,  이동현 (충남대학교 전파공학과)

초록
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FLL(Frequency-Locked-Loop: 주파수 잠금회로)은 주파수-검출기(frequency detector)를 사용하여 VCO의 위상잡음을 개선하는 부-궤환(negative feedback) 시스템이다. 본 논문은 FLL에 의한 VCO의 위상잡음의 이론적 분석을 새로이 제시하였다. 분석 결과, VCO의 위상잡음은 FLL 루프-대역폭 내에서는 주파수검출기와 루프-필터로 결정된 위상잡음을 좇아가며, 반면 루프-대역폭 밖에서는 VCO의 위상잡음이 그대로 나타나게 된다. 따라서 이론적 분석 결과를 바탕으로 VCO의 위상잡음을 최소화 하는 FLL을 설계할 수 있게 된다. 또한 실험을 통하여 이론적으로 분석된 위상잡음 결과는 검증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

A frequency-locked loop(FLL) is a negative-feedback system that uses a frequency detector to improve the phase noise of a voltage-controlled oscillator(VCO). In this work, a theoretical analysis of the phase noise of a VCO in an FLL is presented. The analysis shows that the phase noise of the VCO fo...

주제어

#Frequency Locked Loop   #Phase-Locked Loop   #Frequency Detector   #Resonator   #Phase Detector  

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
주파수-잠금회로는 어떤 회로인가? 주파수-잠금회로(Frequency-Locked-Loop: FLL)는 주파수 검출기를 이용한 부-궤환 회로로, Galani와 공동연구자들[1] 은 마이크로파 영역에서 FLL을 이용한 발진기를 처음으로 발표하였다. 이 구성을 그림 1에 보였다.
위상잡음이란? 위상잡음(phase noise)은 발진기의 위상 흔들림을 나타내는 척도이며, 통신시스템 및 레이다 시스템의 성능을 결정짓는 중요한 파라미터 중 하나이다. 발진기의 위상잡음 성능을 개선하는 방법은 크게 두 가지로 구분된다.
발진기의 위상잡음 성능을 개선하는 방법과 내용은? 발진기의 위상잡음 성능을 개선하는 방법은 크게 두 가지로 구분된다. 첫번째 방법은 발진기에 사용되는 증폭기를 잡음지수 F가 작고, 또한 작은 1/f 잡음 corner frequency f c 를 갖는 능동 소자를 사용하여 구성하는 것이다. 하지만 이 방법에 의한 위상잡음의 개선은 10 dB 정도이며, 혁신적인 위상잡음의 개선을 기하기 어렵다. 두 번째 방법은 높은 Q(quality factor)를 갖는 공진기를 이용하여 위상잡음을 개선하는 방법이다. 이 방법을 이용하면 분명히 효과적인 위상 잡음의 개선을 가져오게 된다. 하지만 현실적으로 높은 주파수에서 높은 Q를 갖는 공진기를 얻는 것은 어렵다. 반면 구성은 복잡하지만 FLL 기법을 이용할 경우 혁신적인 위상잡음의 개선을 가져올 수 있다[1]～[4] .
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참고문헌 (13)

  1. Z. Galani, M. J. Bianchini, R. C. Waterman, R. Dibiase, R. W. Laton, and J. B. Cole, "Analysis and design of a single-resonator GaAs FET oscillator with noise degeneration," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 32, no. 12, pp. 1556-1565, Dec. 1984. 

    상세보기 crossref

  2. Z. Galani, R. A. Campbell, "An overview of frequency synthesizers for radars," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 39, no. 5, pp. 782-790, May 1991. 

    상세보기 crossref

  3. E. N. Ivanov, M. E. Tobar, and R. A. Woode, "Ultra-low noise microwave oscillator with advanced phase noise suppression system," IEEE Microwave Guided Wave Letters, vol. 6, no. 9, pp. 312-314, Sep. 1996. 

    상세보기 crossref

  4. A. S. Gupta, D. A. Howe, C. Nelson, A. Hati, F. L. Walls, and J. F. Nava, "High spectral purity microwave oscillator: Design using conventional air-dielectric cavity," IEEE Transctions on Ultrasonics Ferroelectrics, and Frequency Control, vol. 52, no. 10, pp. 1225-1230, Oct 2004. 

  5. A. Imani, H. Hashemi, "An FBAR/CMOS frequency/ phase discriminator and phase noise reduction system," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 63, no. 5, pp. 1658-1665, May 2015. 

    상세보기 crossref

  6. 김욱래, 이창대, 김용남, 임평순, 이동현, 염경환, "주파수 잠금회로를 이용한 발진기의 위상잡음 개선," 한국전자파학회논문지, 27(7), pp. 635-645, 2016년 7월. 

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  7. 임평순, 이동현, 염경환, "위상주파수 검출기를 이용한 주파수 잠금회로," 한국전자파학회논문지, 28(7), pp. 540-549, 2017년 7월. 

    원문보기 상세보기

  8. K. W. Yeom, Microwave Circuit Design: A Practical Approach using ADS, New York, Prentice Hall Press, 2015. 

  9. D. Barberjee, PLL Performance, Simulation, and Design, 4th ed. Nation Semiconductor, 2006. 

  10. 김성태, 염수영, 이동현, 염경환, "공진기의 Q값에 의한 5 GHz FLL의 특성 분석," 2017년도 한국전자파학회 종합학술대회논문집, 27(1), 2017년 11월. 

  11. Analog Devices, "AD8137, low cost, low power, differential ADC driver." Available: http://www.analog.com. 

  12. Texas Instruments Inc., "LM6152, Dual and quad high speed/low power 75 MHz GBW rail-to-rail I/O operational amplifiers." Available: http://www.ti.com/. 

  13. A. Blaum, O. Piloud, G. Scalea, J. Victory, and F. Sischaka, "A new robust on-wafer 1/f noise measurement and characterization system," in ICMTS 2001, Proceedings of the 2001 International Conference on Microelectronic Test Structures, Kobe, Japan, Mar. 2001, pp. 125-130. 

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