2.45 GHz PLL 설계 및 주파수와 위상 오차 분석 (Design of a 2.45 GHz PLL and Analysis of Frequency/Phase Error)

서지정보

· 발행기관 : 한국전자파학회
· 수록지 정보 : 한국전자파학회 논문지 / 31권 / 6호 / 526 ~ 534페이지
· 저자명 : 김현진, 허예림, 이윤수, 최진주

초록

이 논문에서는 2.45 GHz에서 동작하는 PLL 설계 및 주파수와 위상 에러를 시간 축에서 확인하는 방법에 대해서 다룬다. 설계과정에서는 일반적으로 알려진 Type-Ⅱ PLL의 설계방법을 따르며, 33,800 rad/s 의 고유진동수(ωn)와 0.53의 감쇠비(ζ)를 갖도록 설계하였다. 제작결과, VCO(voltage controlled oscillator)에 PLL을 추가하였을 때 Phase Noise가 10 kHz와150 kHz offset에서 각각 22 dB, 58 dB가 감소했다. 특성실험 단계에서는 MATLAB 프로그램을 이용하여 설계된 회로에서의 초기 주파수 에러의 피크점 간격을 계산한 결과 100 μs가 나왔고, 오실로스코프를 이용하여 측정한 결과, 동일하게100 μs가 나오는 것을 확인하였다. 오실로스코프를 통해 측정한 튜닝전압의 변화를 통해 출력 주파수의 최고점이 2.5 GHz가 나올 것을 추측하였으며, 믹서를 이용해 최고 2.504 GHz가 나온 것을 확인하였다. 또한, 주파수가 고정된 후의비교 주파수 200 kHz에서의 위상 오차에 대한 보상은 오실로스코프를 이용했을 때는 12.7°로 계산되었고, PSpice를 이용하였을 때, 8.93°로 계산되었다. 두 측정치 사이의 오차는 29.7 %로 이는 적분 과정에서의 근사와 튜닝전압의 fluctuation 에 의한 것으로 판단된다.

영어초록

This paper concerns a PLL design operating at 2.45 GHz and a method for checking frequency and phase errors over time. During the design process, the design method had a natural frequency (ωn) of 33,800 rad/s and a damping ratio (ζ) of 0.53 according to a generally known method of designing a Type-Ⅱ PLL. Owing to production, when the PLL of VCO(voltage controlled oscillator) was added, phase noise decreased by 22 dB and 58 dB at 10 kHz and 150 kHz offset, respectively. In the experimental stage of the characteristics, the result of calculating the interval between the peak points of the initial frequency error in the circuit designed using MATLAB program was 100 μs, and a similar result was obtained when the measurement was taken using an oscilloscope. It was assumed that the highest point of the output frequency was 2.5 GHz through the change of the tuning voltage measured using the oscilloscope, and it was verified by using mixer that a maximum output frequency was 2.504 GHz. Additionally, for the compensation of the phase error at the comparison frequency, we obtained values of 12.7° and 8.93° using an oscilloscope and a PSpice, respectively, after fixing the frequency. The error between the two measurements was 29.7 %, and it was determined to be due to approximation in the integration process and the fluctuation of the tuning voltage.

참고자료

· 없음