Nagyfrekvenciás oszcillátor tervezése és optimalizálása minimális fáziszajra

High frequency oscillators are main parts of RF data transceivers. The phase noise is one of the key parameters of microwave oscillators. The phase noise influences the signal-to-noise ratio of the received and downconverted signal, so it has an effect on the quality and performance of the RF data path. Integrated high frequency oscillators are usually implemented by LC tank based circuits. There is a direct connection between the quality factor of the applied LC tank and the phase noise of the output signal of the circuit. The optimization of the phase noise can be traced back to that of the quality factor of the LC tank. The design and accurate sizing of monolith inductors raise several problems in practice. The evaluation of the inductance, stray capacitances and other parasitic components by analytical procedures is hard to do. It is more practical to evaluate these by numerical procedures in a proper simulation environment that can make optimization of circuit parameters. Összefoglalás A rádiófrekvenciás adatátviteli rendszerekben használatos integrált áramkörök egyik fő elemét képzik a nagyfrekvenciás oszcillátorok. A mikrohullámú RF tartományban működő integrált oszcillátorok fontos minőségi jellemzője a fáziszaj. Ez alapvetően befolyásolja az adatátviteli rendszer vevőoldalán jelentkező jel/zaj viszonyt, és ezáltal a rádiókapcsolat minőségét, megbízhatóságát is. Az integrált nagyfrekvenciás oszcillátorok megvalósítása elsősorban LC rezgőkörös áramkörökkel lehetséges, s az alkalmazott rezgőkör jósági tényezője közvetlen kapcsolatban van az oszcillátor fáziszajával. A fáziszajra való optimalizáció visszavezethető a rezgőkör jósági tényezőre való optimalizációjára. Az integrált áramkörön belül megvalósított monolit rezgőköri induktivitások tervezése és pontos méretezése azonban sok megoldandó problémát felvet. A monolit tekercs induktivitásának – és parazitáinak – értékét analitikus úton nehézkes meghatározni, ezért a rezgőkör optimalizálását nem célszerű ezen az úton végezni. Numerikus közelítő módszerekkel, megfelelő szimulációs környezetben az optimalizáció könnyen elvégezhető. 1. Az LC rezgőkör mint zajformáló szűrő A nagyfrekvenciás oszcillátorok fontos minőségi jellemzője a fáziszaj. Az oszcillátorok zajának három fő összetevője van: a termikus zaj, a flicker zaj és a sörétzaj [1]. A zajkomponensek az erősítő áramkörök nemlinearitása miatt átkonvertálódnak a rezonanciafrekvencia alapés felharmonikusai köré. Ezeken a komponenseken a rezonáns elemek szűrő hatást fejtenek ki [2, 3]. A szűrés vizsgálatára tekintsük az 1. ábrát. 1. ábra. A rezgőkör szűrőhatása a zajon + X(jω) Y(jω) H(jω) . DOI: 10.36243/fmtu-2007. 21