Данная работа посвящена разработке генератора, управляемого напряжением с низким уровнем фазовых шумов. Были рассмотрены схемотехнические решения и особенности основных видов ГУН: кольцевых резистивно-ёмкостных и индуктивно-ёмкостных генераторов. Был проведён сопоставительный анализ схемотехнических решений LC-ГУН. Показано, что наиболее перспективным схемотехническим решением генератора по критерию минимизации фазового шума является схема Клэппа с включением варакторов в колебательный контур через трансформаторную связь. Данный тип включения варактора позволяет уменьшить влияние конечной добротности варактора на добротность колебательного контура за счёт развязки между напряжением смещения транзисторов и варакторов по постоянному току. В ходе работы выполнены разработка принципиальной схемы ГУН с подключением варакторов через трансформаторную связь по технологии SiGe с топологическими нормами 0.13 мкм, компьютерное моделирование и оптимизация по критерию минимизации фазового шума принципиальной схемы ГУН с использованием САПР ADS. По результатам моделирования получен генератор, управляемый напряжением, с центральной частотой 15 ГГц со следующими параметрами: минимальный уровень фазового шума, достигает -115 дБн/Гц при отстройке 1 МГц; диапазон перестройки частоты составил 22,6%, показатель качества (FoM) -195 дБн/Гц. Результаты позволяют сделать вывод о перспективности данного схемотехнического решения и о его применимости в приёмопередающих устройствах с высокой степенью интеграции.

The given work is devoted to the design of a voltage-controlled oscillator with a low of phase noise. The features of two main types of VCO, such as ring RC-VCO and LC-VCO were considered. Circuit design solutions of LC-VCO's was analyzed. a comparative analysis of each circuit designs was carried out. A Clapp VCO with transformer-coupled varactor was identified as a prospective design. This solution decreases the influence varactor's Q-factor on the tank due to the isolation between the bias of transistors and varactors. A schematic diagram of the VCO with transformer-coupled varactor using SiGe technology with topological standards of 0.13 microns, using computer modeling and optimization by the criterion of minimizing the phase noise of the VCO circuit using ADS CAD were obtained. The oscillator features a phase noise of −115 dBc/Hz at 1MHz offset from the carrier, a wide 22.6% tuning range. The oscillator FoM is −191 dBc/Hz. The results allow us to draw a conclusion about the prospects of this design and its applicability in highly integrated transceiver devices.

• Содержание
• Список аббревиатур и сокращений с расшифровкой
• Введение
• Глава 1. Основы строения радиочастотных ГУН на КМОП
• 1.1. Типы генераторов, управляемых напряжением
• 1.2. Кольцевые генераторы
• 1.3. Индуктивно-емкостные генераторы
• 1.3.1. Индуктивность и добротность в LC-генераторе
• 1.4 Условия возбуждения ГУН
• 1.5. Фазовый шум
• 1.5.1 Оценка фазового шума
• 1.5 Выводы и постановка задачи
• Глава 2. Анализ реализаций генераторов, управляемых напряжением
• 2.1 Типовые схемы КМОП и БиКМОП технологии
• 2.2. Реальные схемы ГУН по топологии Колпитца
• 2.3. Реальные схемы ГУН по перекрёстно-связанной топологии
• 2.4 Результаты анализа схемотехнических решений ГУН
• Глава 3. Разработка и анализ генератора, управляемого напряжением
• 3.1 Принципиальная схема
• 3.2 Оценка и оптимизация фазового шума
• 3.3 Результаты моделирования
• Заключение
• Список литературы