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Ischia, 21-23 giugno 2006 Riunione Annuale GE 2006 Università di Catania Facoltà di Ingegneria DIEES Catania - ITALY STMicroelectronics Catania site Low-Phase-Noise 18-GHz Low-Phase-Noise 18-GHz Voltage-Controlled Voltage-Controlled Oscillator Oscillator Angelo Scuderi and Giuseppe Palmisano Radio Frequency Advanced Design Center (RF-ADC) Elettronica delle microonde e delle onde millimetriche – A1

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Università di CataniaFacoltà di IngegneriaDIEESCatania - ITALY

STMicroelectronicsCatania site

Low-Phase-Noise 18-GHz Low-Phase-Noise 18-GHz Voltage-Controlled Voltage-Controlled

OscillatorOscillatorAngelo Scuderi and Giuseppe Palmisano

Radio Frequency Advanced Design Center (RF-ADC)

Elettronica delle microonde e delle onde millimetriche – A1

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OutlineOutline

VCO for 17-GHz receiver

Transformer-based topology

High-Q resonator

Circuit design

Experimental results

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VCO for 17-GHz receiverVCO for 17-GHz receiver

HIPERLINK standard exploits the 17-GHz ISM band and will provide a link between local 5-GHz WLANs and metropolitan networks.

A multi-band receiver at 5 and 17 GHz allows high-level of integration but requires a local oscillator with wide tuning capabilities and low-noise performance.

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Transformer-based topologyTransformer-based topology

Thanks to a transformer the resonator exploits an inductive

coupling, consequently, both biasing resistors (RVV and RBB) and

coupling capacitors (CVV and CBB) are removed improving phase

noise and tuning range, respectively.

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High-Q resonatorHigh-Q resonatorAn issue of great concern is the fabrication of high-Q resonator in a low-cost bipolar technology (17 mask steps) supplied by STMicroelectronics.

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Circuit design Circuit design The VCO is composed of a transformer-based core oscillating at 9 GHz followed by a frequency doubler to obtain a working frequency of 18 GHz. The frequency doubler is composed by a full-wave rectifier and a comparator, whose frequency response was increased by using a zero-peaking technique.

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Experimental results Experimental results

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21

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

Control voltage [V]

Fre

quen

cy [

GH

z]

The VCO exhibits a tuning range of 4.1 GHz from 16.4 to 20.5 GHz, when the control voltage

VTUNE sweeps from 0 to 3 V.

The measured phase noise is -109 dBc/Hz at 1-MHz offset from a carrier of 18.5 GHz.

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