Design and implementation of low phase noise phase locked loop based local oscillator
Düşük faz gürültülü faz kilitlemeli döngü tabanlı yerel osilatör tasarımı ve gerçekleştirimi
- Tez No: 255573
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ŞİMŞEK DEMİR, PROF. NEVZAT YILDIRIM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 185
Özet
Bu tezde, alçak yörünge uydusunun X-Bant vericisinde kullanılmak üzere düşük faz gürültülü yerel osilatör tasarımı ve gerçekleştirimi anlatılmıştır. Tasarlanan yerel osilatör PLL (faz kilitlemeli döngü) tabanlı frekans bireştirici yapısındadır. Bu yapıda çok düşük faz gürültülü gerilim kontrollü osilatör ve yine düşük gürültülü yüksek çözünürlüklü fraksiyonel N bireştiriciyi de içeren ayrık elemanlar kullanılmıştır. Yapının çalışma ayarları mikroişlemcinin seri kanalı kullanılarak yapılmıştır. Gerçekleştirmede bazı eksikler olmasına rağmen ön ürünün faz gürültü performansı oldukça iyi ölçülmüştür. Ölçülen değerler 100 kHz ofsette -123.2 dBc/Hz'dir. 1 MHz ofsette ise -141.3 dBc/Hz'den daha düşük bir seviyededir.Tasarlanan yerel osilatörde kullanılan gerilim kontrollü osilatör çok düşük faz gürültüsüne sahip olmasına rağmen ayrık parçalardan oluşan, sentezöre entegre olamayan bir yapıdır. Teknolojik gelişim göz önünde bulundurulacak olursa, sistem bileşenlerinin kolaylıkla entegre olabilmesi alıcı, verici ya da alıcı-verici yongalarının tasarlanabilmesi açısından önemlidir. Bu durum düşünülerek bu tezde, yapılması muhtemel tek yonga alıcı-verici için TSMC 0.18 um CMOS teknolojisi kullanılarak 2.05 GHz ? 2.35 GHz arasında çalışabilen CMOS sentezör yapılarına entegre olabilecek bir VCO tasarımı da yapılmıştır. Yapının düşük faz gürültülü olması amaçlandığı için faz gürültüsü modelleri ve bu modellerden çıkarılan faz gürültüsü azaltma teknikleri çalışılmış, bu teknikler tasarlanan VCO yapısına uygulanmış ve etkileri gözlenmiştir. Tasarım, bu tekniklerin belirgin etkisi olan birkaçının ana yapıya uygulanmasıyla bitirilmiştir. Sonlandırılan ana yapı 2.15 GHz'ten 2.25 GHz'e kadar çalışmakla beraber faz gürültüsü 100 kHz ofsette -107.265 dBc/Hz ve 1MHz ofsette -131.167 dBc/Hz olarak simüle edilmiştir. Bunun yanında 100 kHz offsette başarım ölçüsü -185.4 olarak hesaplanmıştır. Bu değerler tasarlanan ana yapının benzer tasarımlara göre oldukça iyi olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, a low phase noise local oscillator operating at 2210 MHz is designed and implemented to be used in X-Band transmitter of a LEO satellite. Designed local oscillator is a PLL (Phase Locked Loop) based frequency synthesizer which is implemented using discrete commercial components including ultra low noise voltage controlled oscillator and high resolution, low noise fractional-N synthesizer. Operational settings of the synthesizer are done using three wire serial interface of a microcontroller. Although there are some imperfections in the implementation, phase noise of the prototype system is pretty good which is measured as -123.2 dBc/Hz at 100 kHz offset and less than -141.3 dBc/Hz at 1 MHz offset.Made up of discrete components, the VCO used in the designed local oscillator is not integrable to frequency synthesizer which is implemented in CMOS technology. Considering technological progress, integrabilitiy of system components becomes important for designing single chip complete systems like transmitters, receivers or transceivers. Therefore considering a potential single chip transceiver production, also a CMOS voltage controlled oscillator is designed using standard TSMC 0.18um technology operating in between 2.05 GHz and 2.35 GHz . Since low phase noise is the main concern, phase noise models and phase noise reduction techniques that are derived from the models are studied. These techniques are applied to the VCO core to see the effects. Design is finalized by applying some of those techniques which are found to be noticeably effective to the core design. Finalized core operates from 2.15 GHz to 2.25 GHz and phase noise is simulated as -107.265 dBc/Hz at 100 kHz offset and -131.167 dBc/Hz at 1 MHz offset. Also oscillator has figure of merit of -185.4 at 100 kHz offset. These values show that designed core is considerably good when compared to similar designs.
Benzer Tezler
- RF integrated circuits for UHF transceivers in bulk and SOI CMOS
UHF alıcı vericileri için standart ve SOI CMOS RF entegre devreleri
AHMET TEKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2004
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiNorth Carolina A&T State UniversityElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NUMAN S. DOĞAN
- Sönümlemeli kanallarda kafes kodlamalı sistemler için birleşik serpiştirme tekniği
Combined interleaving technique for trellis coded systems in feding channels
ERSİN ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÜMİT AYGÖLÜ
- High-performance readout circuit for resonator-based MEMS accelerometer using digital control loop
Dijital kontrol döngüleri kullanarak MEMS titreşen yay tipi ivmeölçer için yüksek performanslı okuma devresi geliştirilmesi
MUHAMMAD ALI
Doktora
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAYFUN AKIN
- Low phase noise frequency synthesizer
Düşük faz gürültülü frekans sentezleyicisi
IHSAN F. I. ALBITTAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Şehir ÜniversitesiElektronik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assist. Prof. Dr. HAKAN DOĞAN
- X band uygulamaları için dielektrik rezonatörlü osilatör
DR oscillator for x band applications
OĞUZHAN KIZILBEY
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN PALAMUTÇUOĞULLARI