Design of a Wideband Frequency Synthesizer with Low Varactor Control Voltage

본 논문에서는 클랩형 전압 제어 발진기 회로를 바탕으로 UHF 대역에서 광대역 주파수 합성기를 설계하는 방법을 제시하였다. 전압 제어 발진기의 동작 조건 중 부성 저항 회로와 부하 회로의 위상 변화 특성을 해석하여 동작 범위를 증가시킬 수 있는 방법을 제안하였다. 이러한 방법을 적용하여 광대역 전압 제어 발진기를 설계하고, PLL 기반의 광대역 주파수 합성기를 설계하고 제작하였다. 제작된 주파수 합성기는 0~5 V의 버랙터 제어 전압에서 740~1,530 MHz의 발진 주파수 범위를 갖고, 2~-6 dBm의 출력 전력을 얻었다. 또한 위상 잡음은 10 kHz에서 -77 dBc/Hz, 100 kHz에서 -108 dBc/Hz로 측정되었다. In this paper, with using the clapp type VCO(Voltage Controlled Osillator) configuration a wideband frequency synthesizer in UHF band is proposed. In order to design a wideband frequency synthesizer, the variation of phase in the negative resistance circuit as well as the load circuit was analyzed. Based on this result we propose a method to widen the operation range of the VCO. A frequency synthesizer using the proposed wideband VCO was designed and fabricated. It is shown that the synthesizer has the operating frequency range of 740~1,530 MHz by 0~5 V varactor tuning voltage, and it had the output power of 2~-6 dBm. Moreover, the phase noise measured as -77 dBc/Hz at 10 kHz offset, and as -108 dBc/Hz at 100 kHz offset from the oscillation frequency.