Low phase noise oscillator design and simulation using large signal analysis and low frequency feedback networks
Büyük sinyal analizi ve alçak frekansli geri besleme kullanilarak düşük faz gürültülü osilatör tasarim ve simülasyonu
- Tez No: 337846
- Danışmanlar: PROF. DR. EKMEL ÖZBAY, DR. TARIK REYHAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 90
Özet
Sinyal üreteçlerinin spektral temizliği, ticari ve askeri elektronik sistemlerin başarımı üzerinde etkili bir faktördür. Gittikçe artan çalışma frekanslarında daha geniş bantlı, daha yüksek veri aktarım hızlarına sahip ve daha karmaşık modülasyon yöntemleri kullanan haberleşme, telekomünikasyon, radar ve Elek- tronik Harp sistemlerinin gerçeklenmesi; ancak düşük faz gürültülü sinyal kay- naklarının kullanılmasıyla mümkün olabilmektedir. Sinyal kaynaklarının faz gürültüsü, halen çok iyi anlaşılabilmiş bir alan değildir. Analitik modeller mevcut sinyal kaynaklarının faz gürültüsü özelliklerini isabetle hesaplayabilirken; düşük faz gürültülü sinyal üreteci tasarımında esas alınabilecek, genelleştirilebilir ve yinelenebilir bilgi sağlayan bir yöntem veya model önerilmemiştir. Dolayısıyla, iyi sonuç verdiği bilinen ve genellikle gözleme dayalı tasarım yöntemlerinin bu maksatla kullanımı yaygındır. Bu çalışmada da benzer bir yöntem izlenmiştir. Düşük faz gürültülü bir Dielektrik Rezonatör Osilatörün tasarım ve simülasyon aşamaları sunulmuştur. Osilatörlerdeki gürültü kaynakları özetlenmiş, faz gürültüsü modelleri kıyaslanmıştır. Mikrodalga ve milimetredalga frekanslarında yüksek kalite faktörü sağlayan, disk şeklinde küçük seramik malzemeler olan dielektrik rezonatörler hakkında, kısa bir teorik analizi de kap- sayan bilgi verilmiştir. Devre topolojisinin faz gürültüsü üzerine etkisi, iki FET transistör üzerinde incelenmiş ve her iki transistör için ortak-kapı (common-gate) topolojisinin en uygun faz gürültüsünü verdiği simülasyon sonuçlarıyla gözlemlenmiştir. Kullanılan transistörlerin büyük sinyal analizi temel alınarak, rezonatör bağlaşım parametreleri incelenmiştir. En uygun bağlaşım parametreleri belirlenmiş ve destekleyici simülasyon sonuçları sunulmuştur. En iyi tasarım modeli, kötü tasarımlarla kıyaslanmış ve uygun parametrelerin faz gürültüsünü on dB'ler ölçeğinde iyileştirdiği tespit edilmiştir. Düşük frekanslı geri besleme yöntemlerinin etkinliği araştırılmıştır. Simülasyon sonuçlarına göre bu tip yapıların kullanımıyla taşıyıcı frekansın yakınında bulunan bölgede faz gürültüsü performansı belirgin biçimde iyileşmiştir. Çalışma frekansı, kullanılan transistör, besleme gerilim ve akımları ve düşük frekanslı geri besleme topolojisi değişkenlerini içeren geniş bir veri kümesi elde edilmiş ve en uygun değer seçimleri tartışılmıştır. Taşıyıcıya yakın ve uzak frekans bölgelerinin her ikisinde de faz gürültüsü başarımını iyileştiren ve yalnızca kullanılan transistöre bağlı olarak tekrarlanmak üzere genelleştirilmiş bir tasarım yöntemi, simülasyon sonuçlarıyla birlikte sunulmuştur.
Özet (Çeviri)
Spectral purity of oscillators is of great importance in both commercial and military systems. Implementing communication, radar, and Electronic Warfare systems with increasingly higher frequencies, wider bandwidths, greater data rates, and more complex modulation schemes require low phase noise signal sources. Phase noise in signal sources is not a well understood area. Although an- alytical models accomplish to describe the phase noise of known signal sources accurately, a unifying and reproducible model or method that provides a priori information for the design of a low phase noise oscillator is still not established. Due to this lack of methodical approach, mostly empirical design practices that are known to produce good results are widely adopted. Proposed design method is similar. Design and simulation of a low phase noise Dielectric Resonator Oscillator is studied. Noise sources in oscillators are briefly summarized. Phase noise models are compared. Dielectric resonators, which use small, disc-shaped ceramic mate- rials that have high quality factors at microwave and millimeter-wave frequencies, are introduced with a concise theoretical coverage. Eff ect of circuit con guration on phase noise is studied on two di erent FET devices. Common-gate con guration gave best simulation results for both tran- sistors. Parameters of coupling to the resonator are studied based on large signal anal- ysis of the active device. The optimal parameters are described with supporting simulation results. Comparisons with suboptimal designs are provided, results indicate that optimization improves the phase noise on the order of tens of dBs. Low frequency feedback method is investigated. Simulation results showed signi cant improvement in close-in phase noise when such networks are used. A large data set is obtained with input parameters of frequency, device, bias point, and feedback con guration; and optimality of such schemes are discussed based on it. The methods for suppressing both close-in and away from the carrier phase noise are presented in the most generalized way, only to be reproduced for the intended device of operation.
Benzer Tezler
- İnsansız hava aracı için bir borda bilgisayarının mimarisi ve tasarımı
Başlık çevirisi yok
SAİT N. YURT
Yüksek Lisans
Türkçe
1995
Astronomi ve Uzay Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiY.DOÇ.DR. T. BERAT KARYOT
- High performance tunable active inductors for microwave circuits
Mikrodalga devreleri için yüksek başarımlı ayarlanabilir aktif endüktörler
HADI GHASEMZADEH MOMEN
Doktora
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. METİN YAZGI
YRD. DOÇ. DR. RAMAZAN KÖPRÜ
- Quadrature signal generation in 5-6GHz range using SiGe BICMOS process
5-6GHz aralığında SiGe BICMOS proses kullanılarak 90 derece faz farklı işaret üretimi
PINAR TAŞCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ TOKER
- Francis türbini yayıcısındaki girdap oluşumunun etkisini azaltma yöntemlerinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizleriyle incelenmesi
Investigation of methods to mitigate the effect of vortex formation in the francis turbine draft tube with computational fluid dynamics analysis
KAĞAN ÇAĞLAYAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERKAN AYDER
- Mikroşerit iletim hattı rezonatör yapıları ile osilatör tasarımı
Oscillator design with microstrip transmission line resonator structures
YİĞİT YALÇINKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEge ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YAVUZ ÖZTÜRK