본 논문에서는 차동으로 제어되는 Quadrature VCO를 2.4GHz 대역 에서 설계하고 이를 이용하여 주파수 합성기를 설계, 측정하였다.
제어 전압을 차동으로 만들기 위해서 CP(Charge-PumP)와 Loop-Filter를 차동으로 설계하였으며, 공진기를 제어함에 있어서 공통모드(Common-Mode) 억제영역을 최대로 확장 시키기 위해서 새로운 형태의 공진기 구조가 제안되었으며, 이를 바탕으로 한 Quadrature VCO의 측정 결과로부터 약 190정도의 CMRR(Common-Mode Rejection Ratio)을 얻었다. 또한, VCO 의Tuning 영역을 확장 시키 기 위해서 3-bit Switched Capacitor Bank Array가 포함 되었으며, 이로 인해서 측정된 결과는 2.5GHz 중심 주파수로부터 661MHz 의 Tuning 영역을 갖는다. 0.18um CMOS 공정을 이용하여 제작, 측정한 Phase Noise 의 결과는 1.8V 전압에서 2mA 의 전류를 소모할 때2.45GHz 중심 주파수로부터 1MHz offset 만큼 떨어진 주파수 에서 약 -112dBc/Hz의 성능을 얻었다.
저전력 주파수 합성기를 구현하기 위해서 고려한 사항으로는 다음과 같다. 첫째, ISM(Interstage Matching)을 VCO와 Prescaler 사이에 추가 함으로써 VCO 및 Buffer의 전력소모를 줄인다. 둘째, frequency Divider의 구조를 최적화함으로써 divider에서 의 전력 소모를 줄인다. 셋째, VCO의 구조로써 저전력 구조를 이용한다.
이와 같은 저전력 접근으로써 측정한 결과는 1.8V 전원전압에서 8.1mA의 전류를 소모함으로써 약 -112dBc/Hz의 phasenoise특성을 2.45GHz 중심 주파수로부터 1MHz offset만큼 떨어진 주파수에서 얻을 수 있었다.
주파수 합성기의 중요한 특성중의 하나인 Locking-Time은 측정결과 약500us 정도이며 Quadrature신호의 phase error는 5° 미만으로 측정 되었다.
