كاهش نويز فاز در نوسان سازهاي كنترل شونده با ولتاژ (VCO)در باند L با استفاده از ساختارهاي فرا مواد ابر رسانا

Phase Noise Reduction in Voltage Controlled Oscillators (VCO) in L Band using Superconducting Metamaterial Structures

امروزه با توجه به پيشرفت‌هاي كه در مخابرات بي‌سيم رخ داده، تقاضا براي نوسان‌سازهاي كنترل شونده با ولتاژ (VCO) با نويز فاز بسيار كم، به عنوان يكي از اجزاي اساسي سنتز كننده‌هاي فركانسي، افزايش چشمگيري پيداكرده است. نويز فاز نوسان‌ساز كنترل شونده با ولتاژ به ضريب كيفيت رزوناتور وابسته است كه در اين كار، اين موضوع با بكارگيري رزوناتورهاي فرامواد ابررسانا محقق شده است. به‌كارگيري ابررساناها در فرامواد سبب سه خاصيت منحصربه‌فرد تلفات بسيار كم، كوچك‌تر شدن ابعاد ساختار و هم‌چنين افزايش ضريب كيفيت رزوناتور مي‌شود. در اين مقاله با بكار گيري اين خواص، در ساختار رزوناتور توانسته‌ايم در باند فركانسي L به نويز فاز dBc/Hz150- در آفست‌ 100KHz براي VCO با محدوده تغييرپذيري فركانسي 150MHz دست يابيم. اين رزوناتور را در دو حالت فراموادي با مس و فرامواد ابررسانا بررسي و نتايج را با يكديگر مقايسه كرده‌ايم. نهايتا نشان داده خواهد شد چگونه بكارگيري ابررسانا مي تواند سبب كاهش نويز فاز در VCO شود.

Recently, the advances in wireless communications increase demand for low phase noise voltage controlled oscillators (VCO) as one of the most important building block of any frequency synthesizers. Voltage controlled oscillator phase noise is depend on the resonator quality factor. Using superconductors in the metamaterial leads to three unique features of very low losses, smaller dimensions of the structure, and increased resonator quality factor. In this paper, by using these properties in the resonator structure, we have been able to reduce the phase noise in superconducting metamaterial at offset frequency of 100 kHz, in the L band frequency with a tuning range of 150 MHz to value of -150 dBc/Hz. The resonator has been discussed in two types of copper and superconducting metamaterial, and the results are compared with each other. It will be shown how phase noise of voltage controlled oscillators can be reduced by using superconducting microwave resonators.