17071

17071

طراحي نوسان ساز مايكروويو كنترل شده با ولتاژ قابل تنظيم با نويز فاز كم بر پايه تكنيك SIW

كارشناسي ارشد

مخابرات ميدان

دي 1395

دكتر مجيد طيراني

برق

چكيده در دنياي امروز مخابرات ريزموج، نوسان¬سازها نقش بسيار مهمي به عنوان منبع توليد سيگنال¬هاي مخابراتي ايفا مي¬نمايند به نحوي كه طراحي يك نوسان¬ساز با پارامترهاي مناسب مي‌تواند تاثير بسزايي در عملكرد نهايي يك سيستم مخابراتي داشته باشد. در بسياري از سيستم هاي راداري در كنار هزينه كم و توليد انبوه، بهبود عملكرد توليد سيگنال نيازمند نوسان ساز هاي با نويز فاز كم مي باشد. اگرچه سيستم هاي راداري و مخابراتي به يك VCO به عنوان منبع نوسان ساز محلي خود نياز دارند، اما طراحي يك VCO بر پايه تكنيك موجبر مبتني بر زيرلايه مجتمع شده بسيار دشوار مي باشد. اگرچه تنظيم پذير كردن فركانس به صورت گسسته صورت مي گرفت اما در چند سال اخير طراحي هايي با اين تكنيك به چاپ رسيده و تنظيم پيوسته را رقم زده اند و ما قصد داريم در اين پروژه روش هاي سال هاي اخير را با كاهش نويز فاز و افزايش گستره تنظيم فركانس بهبود دهيم. در اين جا، يك نوسان ساز كنترل شده با ولتاژ باند X، كه از يك تشديدگر موجبري مبتني بر زيرلايه مجتمع شده (SIW) قابل تنظيم الكترونيكي استفاده مي كند، مفروض مي باشد و براي كاربردهاي ريزموج و فركانس راديويي بر بستر مفهوم SIW توسعه يافته است. در اين حالت، فركانس تشديد مشدد SIW توسط ولتاژهاي مختلف باياس dc اعمالي به وركتور تزويج شده با مشدد، تنظيم مي شود. نتايج اندازه گيري ها نشان مي دهد كه گستره تنظيم تشديدگر در حدود MHz400 با بهره گيري از تغييرات ولتاژ اعمالي و حدود MHz 500 به كمك صفحه دوار مي باشد. متعاقباً، يك VCO مقاومت منفي با نويز فاز كم با بهره گيري از تشديدگر قابل تنظيم مذكور طراحي و توسعه يافته است. نتايج اندازه گيري ها بيانگر گستره تنظيم فركانس MHz 630 و نويز فاز dBc/Hz 115- در فركانس آفست KHz100 و نويز فاز 135- dBc/Hz در فركانس آفست MHz1 در سراسر فركانس هاي نوسان ساز مي باشد. گستره تنظيم حاصل از دو تكنيك به كار رفته در اين طراحي امكان جبران سازي مطلوب تغييرات بالقوه فركانس نوسان ناشي از تلرانس هاي ساخت و عملكرد قطعات را رقم مي زند. VCO مذكور قادر به ارائه توان خروجي در حدود dBm 5/10 مي باشد. اين نوع از VCO براي كاربردهاي موج ميليمتري و ريزموج بسيار مناسب مي باشد. همچنين روش طراحي فوق مي تواند جهت تنظيم فركانس مناسب مدارات نوسان ساز در فاز پياده سازي به كار رود.

1396/01/20

1/1/1900 12:00:00 AM

In the microwave regime, the oscillator is mainly employed to produce a communication signal. many radar systems need a low phase noise oscillator. It can then be treated as a local-oscillating (LO) signal generator for performing in an up-conversion an​d down-conversion system, o​r it can be applied to be a microwave source in a radar system. It is difficult to design tunable SIW resonators but recently some are reported an​d we decide to improve phase noise parameter an​d tunning range of oscillator. In this paper, an -band low phase-noise voltagecontrolled oscillator (VCO) using a novel electronically tunable substrate integrated waveguide (SIW) resonator is proposed an​d developed for RF/microwave applications on the basis of the substrate integrated circuits concept. In this case, the resonant frequency of the SIW cavity resonator is tuned by different dc-biasing voltages applied over a varactor coupled to the cavity. Measured results show that the tuning range of the resonator is about 400 MHz for DC-bias Variations an​d 500 MHz by flap. Subsequently, a novel negative-resistance low phase noise VCO is developed by taking advantage of the proposed tunable resonator. Measured results demonstrate a frequency tuning range of 630 MHz an​d a phase noise of -115 dBc/Hz at a 100-kHz an​d a phase noise of -135 dBc/Hz at a 1 MHz offset over all oscillation frequencies. The VCO is also able to deliver an output power from 10.32 to 10.76 dBm. This type of VCO is very suitable for low-cost microwave an​d millimeter-wave applications. Keywords: voltage-controlled oscillator (VCO), phase noise, tunable resonator, substrate integrated waveguide (SIW).