شبیه سازی و ساخت نوسان ساز با نویز فاز کم باند S مایکروویو مبتنی بر تشدیدگر موجبر مجتمع در زیرلایه به شکل پنج وجهی

کریمی درمیان, الیاس; علی قنبری, عباس

شبیه سازی و ساخت نوسان ساز با نویز فاز کم باند S مایکروویو مبتنی بر تشدیدگر موجبر مجتمع در زیرلایه به شکل پنج وجهی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه الکترونیک و مخابرات ، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر ، دانشگاه شیراز ، شیراز ، ایران

² دانشیار، گروه مخابرات و الکترونیک، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

چکیده

در این مقاله یک نوسان‌ساز با نویز‌فاز کم در باندS میکروویو مبتنی بر فناوری موجبر مجتمع در زیرلایه ارائه شده است. رزوناتور موجبر مجتمع در زیرلایه استفاده شده به‌شکل پنج وجهی منتظم اختیار شده و از ضریب کیفیت مناسبی برخوردار است. تاکنون این شکل از تشدیدگر موجبر مجتمع در زیرلایه در تحقیقات گذشته ارائه نشده است. تشدیدگر مورد نظر در نرم‌افزار HFSS و با زیرلایه RO4003 با ضخامت mil 20 شبیه‌سازی گردیده و ضریب کیفیت بار شده حدود 72 به‌دست آمده است. شبیه‌سازی نوسان‌ساز در نرم‌افزار ADS انجام گرفته و نتایج ساخت نوسان‌ساز نشان دهنده نویز‌فاز بهتر از dBc/Hz140- در انحراف فرکانسیMHz 1 می‌باشد. فرکانس نوسان GHz 16/3 با توان خروجیdBm 1/9 و هارمونیک کمتر از dBc 40- است. نوسان‌ساز ساخته شده برای کاربردهایفرکانس بالا و قیمتپایین مناسب است.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.23454024.1398.7.2.4.4

عنوان مقاله [English]

Simulation and Fabrication of Microwave S-Band Low-Phase Noise Oscillator Using Pentagonal Shaped Substrate Integrated Waveguide (SIW) Resonator

نویسندگان [English]

E. Karimi Darmiyan ¹
A. Alighanbari ²

¹ Master's student, Department of Electronics and Telecommunications, Faculty of Electrical and Computer Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran

² Associate Professor, Department of Telecommunications and Electronics, Faculty of Electrical and Computer Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran

چکیده [English]

In this article, a low-phase noise microwave S-Band oscillator using a pentagonal shaped SIW resonator is presented. The resonator is designed on a 20 mil RO4003 substrate and is simulated in Ansys HFSS. The loaded quality factor of the resonator is obtained to be 72. The oscillator is simulated and designed using Agilent ADS. Our measurement results show that the phase noise is better than – 140 dBc/Hz at 1MHz frequency deviation. The oscillation frequency is 3.16 GHz, the output power is 9.1 dBm, and the harmonic rejection is better than 40 dBc. The fabricated oscillator is suitable for low-cost high-frequency systems.

کلیدواژه‌ها [English]

Low-Phase Noise Oscillator
High-Quality-Factor Resonator
Substrate Integrated Waveguide

مراجع

[1] P. Stockwell et al., "A Low Phase Noise 1.3 GHz Dielectric Resonator Oscillator" in Poseidon Scientific Instruments, Freman-tie, Australia, 2006.

[2] A. Y. Hercuadi, Y. Sulaeman, and P. Adhi, "Dielectric Resonance Oscillator (DRO) 9.6 Ghz for RADAR Application," IEEE 4th Asia-Pacific Conference on Antennas and Propagation (APCAP), pp. 549-551, 2015.

[3] J. Maree, J. B. de Swardt, and P. W. Van Der Walt, "Low Phase Noise Cylindrical Cavity Oscillator," IEEE Africon, pp. 1-5, 2013.

[4] Y. T. Lee, J. S. Lim, C. S. Kim, D. Ahn, and S. W. Nam, "A Compact-Size Microstrip Spiral Resonator And Its Applications to Microwave Oscillator," IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 12, no. 10, pp. 375-377, Oct. 2002.

[5] J. S. Jung, D. J. Woo, C. S. Cho, and T. K. Lee, "Power Enhancement of Microwave Oscillator Using a High-Q Sprial-Shaped DGS Resonator," Asia Pacific Microwave Conference, pp. 635-640, Dec. 2006.

[6] J. Jung, C. S. Cho, J. W. Lee, J. Kim, and T. H. Kim, “A Low Phase Noise Microwave Oscillator Using Split Ring Resonators,” in Proc. 36 Eur. Microw. Conf., Manchester, U.K, pp. 95-98, 2006.

[7] C. G. Hwang and N. H. Myung, “Novel Phase Noise Reduction Method for CPW-Based Microwave Oscillator Circuit Utilizing a Compact Planar Helical Resonator,” ETRI Journal, vol. 28, no. 4, August 2006.

[8] J. Xu, Y. Cui, Z. Xu, J. Guo, C. Qian, and W. Li, “Low Phase Noise Oscillator Based on Complementary Split-Ring Resonators Loaded Quarter-Mode Circular SIW Cavity,” Electronics Letters, vol. 53, pp. 933-935, 2017.

[9] W. Y. Park and S. lim, “A Low Phase-Noise Microwave Oscillator Using a Substrate Integrated Waveguide Resonator Based on Complementary Split Ring Resonator,” Proceedings of the Asia-Pacific Microwave Conference, pp. 371-374, 2011.

[10] J. Lin , H. Zhang , W. Kang, and W. Wu, “Design of Low Phase Noise Substrate Integrated Waveguide Oscillator Based on Complex Quality Factor (Qsc),” IEEE International Conference on Ubiquitous Wireless Broadband (ICUWB), pp. 1-3, 2016.

[11] Y. Dong and T. Itoh, “A Dual-Band Oscillator with Reconfigurable Cavity-Backed Complementary Split-Ring Resonator,” IEEE MTT-S Int. Dig., pp. 1-3, Jun. 17–22, 2012.

[12] A. Nooraei Yeganeh and S. A. Ahmadi, “Voltage Controlled Oscillator Based on Substrate Integrated Waveguide Resonator,” Journal of Radar, Imam Hossein Comprehensive University, vol. 5, no. 2, pp. 67-78, 2017. (In Persian)

[13] D. M. Pozar, “Microwave Engineering,” 4^th ed., University of Massachusetts at Amherst, J. Wiley & Sons, 2012.

[14] J. Aitken, “Swept-Frequency Microwave Q-Factor Measurements,” Proc. IEE, vol. 123, no. 9, pp. 855-862, Sep. 1976.

[15] G. Gonzalez, “Foundations of Oscillator Circuit Design,” Norwood, MA:Artech House, 2007.

[16] R. W. Jackson, “Criteria for the Onset of Oscillation in Microwave Circuits,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 40, pp. 566-569, Mar. 1992.

[17] D. Esdale and M. Howes, “A Reflection Coefficient Approach to the Design of One-Port Negative Impedance Oscillators,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. MTT-29, no. 8, pp. 770-775, August 1981.