臺灣博碩士論文加值系統

本論文主要是設計、製作、及量測完成一Ku頻帶混成積體電路(MIC)頻率合成器(Synthesizer)，其輸出頻率變動範圍自11.901GHz 到 12.147GHz，輸出功率為2dBm左右，在離載波頻率100KHz 處的相位雜訊為73dBc/Hz。其中電路之迴路濾波器，採用集總元件設計製作，而電壓控制震盪器(Voltage Control Oscillator)，我們以distributive 設計、製作並量測完成，輸出頻率變動範圍為11.900GHz到 12.688GHz，輸出功率為6dBm以上，相位雜訊在 100KHz 具有 —63dBc/Hz的衰減量。

In this project, a Ku-band frequency synthesizer has been successfully designed, fabricated, and measured. The frequency synthesizer is fabricated by hybrid-MIC technique. The output frequency oscillated from 11901MHz to 12147MHz with 2dBm output power, and its phase noise at 100KHz offset is —73dBc/Hz. The VCO part of the Ku-band frequency synthesizer is fabricated by hybrid-MIC technique. The VCO frequency range is from 11900MHz to 12688MHz. Its output power is about 6dBm and its phase noise is —63dBc/Hz at 100KHz.

Chinese Abstract … … … … … … … … … … … … … … … … … i
Abstract … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ii
Acknowledgement … … … … … … … … … … … … … … … … iii
Table of Contents … … … … … … … … … … … … … … … … ... iv
List of Figures … … … … … … … … … … … … … … … … …vii
Chapter 1 Introduction
1.1 Motivation … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 1
1.2 Review … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 2
1.3 Design Procedure … … … … … … … … … … … … … … … … … …5
1.4 Overview … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 6
Chapter 2 Voltage-Controlled Oscillator
2.1 Negative Resistance … … … … … … … … … … … … … … … … … …7
2.1.1. One-Port Negative Resistance Oscillators … … … … … … … …8
2.1.2 Two-Port Negative Resistance Oscillators … … … … … … … … 10
2.2 Oscillator Configuration … … … … … … … … … … … … … … … … 10
2.3 Voltage Controlled Oscillator … … … … … … … … … … … … … … 12
2.4 Oscillator Noise… … … … … … … … … … … … … … … … … … …14
2.5 Tuning Sensitivity … … … … … … … … … … … … … … … … … … 16
2.6 Design Procedure … … … … … … … … … … … … … … … … … … 18
2.7 VCO Simulation … … … … … … … … … … … … … … … … … … 21
2.8 Measurement Results … … … … … … … … … … … … … … … … … 25
2.9 Design Problem … … … … … … … … … … … … … … … … … … 28
Chapter 3 PLL Theory
3.1 PLL Characteristics … … … … … … … … … … … … … … … … … 30
3.2 Linear Model of PLL … … … … … … … … … … … … … … … … … 31
3.3 Static Phase Error … … … … … … … … … … … … … … … … … … 33
3.4 PLL Bandwidth … … … … … … … … … … … … … … … … … … …34
3.5 The Stability of the PLL … … … … … … … … … … … … … … … … 35
3.5.1 The Ideal Second Order Loop Filter … … … … … … … … … … 36
3.5.2 The RC Integer Loop Filter … … … … … … … … … … … … …37
3.5.3 The Proportion RC Integer Loop Filter … … … … … … … … … 38
3.6 Loop Filter … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 39
3.6.1 Essential Loop Filter … … … … … … … … … … … … … … …39
3.6.2 The Charge Pump PLL with a Passive Loop Filter … … … … … 41
3.7 The Effects of the PLL on Phase Noise … … … … … … … … … … … 42
3.7.1 The Phase Noise of the Reference Source … … … … … … … …43
3.7.2 The Phase Noise of the Phase Detector … … … … … … … … … 43
3.7.3 The Phase Noise of the Low Pass Loop Filter … … … … … … … 44
3.7.4 The Noise of the VCO … … … … … … … … … … … … … … 44
3.7.5 The Noise of the Divider … … … … … … … … … … … … … 44
3.7.6 The Phase Noise of The Frequency Synthesizer … … … … … … 45
3.8 The Response to Transient Input Signal of A PLL … … … … … … … … 47
Chapter 4 Frequency Synthesizer Results
4.1 The design of the loop filter… … … … … … … … … … … … … … … 53
4.2 The Results of the Frequency Synthesizer… … … … … … … … … … … 56
4.2.1 The Output Power and the Phase Noise of the Frequency Synthesizer… … … … … … … … … … … … … … … … … 56
4.3 Problems58
4.3.1 Tuning Range of the Frequency Synthesizer… … … … … … … …58
4.3.2 Temperature Effects… … … … … … … … … … … … … … … 58
4.3.3 How to Debug the Frequency Synthesizer Circuit… … … … … … 58
Chapter 5 Conclusions and Future Study
5.1 Conclusion… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 60
5.2 Future Study… … … … … … … … … … … … … … … … … … … …60

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