차량용 레이더 시스템을 위한 고성능 전압 제어 발진기 설계

Abstract

본 논문에서는 차량용 레이더 시스템 개발을 위해 새롭게 제안된 두 개의 고성능 전압 제어 발진기를 다루고 있다. 첫 번째는 트랜스포머 커플링을 이용한 24 GHz 전압 제어 발진기이고, 두 번째는 38.5 GHz 전압 제어 발진기와 주입-잠금 기술을 이용한 고출력 버퍼이다. 첫 번째 전압 제어 발진기는 전압 제어 발진기 코어와 바랙터 쌍이 분리되어 각각 3차원적으로 쌓여있는 1:1 트랜스포머의 primary와 secondary에 연결된 구조로 되어있다. 이를 이용하여 광대역이면서 선형적인 주파수 조정 범위를 가질 수 있다. 이 제안된 회로는 중심주파수 23.5 GHz에서 7.4%의 주파수 조정 범위를 갖고, 1 MHz 오프셋 주파수에서 -110.23 dBc/Hz의 위상 잡음 특성을 가지며 DC 전력 소모는 5.4 mW이다. 두 번째 제안된 회로는 77 GHz 차량용 레이더 센서에 응용 가능한 Q 밴드 전압 제어 발진기와 주입-잠금 기술을 이용한 고출력 버퍼이다. 측정된 위상 잡음은 1 MHz 오프셋 주파수에서 -102 dBc/Hz이며, 주파수 조정 범위는 34.53~35.07 GHz 이다. 또한 모든 주파수 조정 범위에서 출력 전력은 4.1 dBm 이상의 값을 가지고, 1.2 V VDD에서 전압 제어 발진기가 10.8 mW, 주입 잠금 버퍼가 50.4 mW의 전력 소모를 가진다. 두 회로 모두 130nm RF CMOS 공정을 이용하여 설계되었다.