第五章 小型低功率低相位雜訊 壓控振盪器
第四節 比較與討論
由於使用電晶體的數量少，佈局的走線也短，經過Post-sim 之後實做出來的 結果與模擬相近。功率消耗模擬量測差異較大可能是由於而輸出功率的部份在掃 頻的過程中抖動較大，因為是 SSA 自動掃控制電壓的結果，可能需要再手動拿 高速示波器量測看是否能找出原因。
在綜合以電容改善對稱性、逆向基板偏壓及二階諧波濾除之後(圖 77 示波器 的量測圖形)，較原始提出電流再利用架構的[1]比較，已在波形的對稱性與輸出 功率上做出很大的改進，而相位雜訊在5.14GHz 時有-118.9dBc/Hz @ 1MHz offset 的表現。雖然有/無逆向基板偏壓影響相位雜訊的效果只有 1~2dB(圖 70 )，但是 逆向基板偏壓卻能使輸出功率在1.9mW 的低功耗下最大仍能有 -2.4dBm 之譜；
另有1mW 低功耗的偏壓設定，此時的相位雜訊在 5.12GHz 時有-115.6dBc/Hz @ 1MHz offset 的表現，此時的輸出功率稍遜為 -7.4dBm。控制電壓從 0V~1.3V、
可調頻率範圍是5.12GHz～5.36GHz。而晶片面積在本架構之下只有 0.33 x 0.45 mm2 (不含為了符合量測限制的 Pad 面積，圖 68 )。
表6 是本振盪器與現有的期刊論文比較，本振盪器在相位雜訊、功率消耗、
輸出功率、甚至是面積使用上都是可以相提並論的。
若以常見的壓控振盪器FOM 參數來比較，如 5-3 式，式中 fo是振盪頻率、
Δf 是頻率位移，L(Δf)是相位雜訊(單位：dBc/Hz)，P 是功率消耗(單位：mW)。
本振盪器在低相位雜訊時的偏壓設定可達-190.3，在低功率消耗的偏壓設定可達 -189.8。
( )
⎛ f ⎞( )
表6 本振盪器與其他低相位雜訊或低功率消耗的壓控振盪器比較
Ref. Process Technology
Frequencies (Ghz)
Phase noise@
1MHz(dBc/Hz)
第六章 結論
本論文所提出的雙頻帶鏡像抑制混頻器與小型低功率低相位雜訊壓控振盪 器皆由國家晶片中心及台灣積體電路公司提供TSMC 0.18μm 1P6M CMOS 製程 製作。
在第四章中，提出了一個操作於2.5GHz、5.2GHz 雙頻帶並帶有高鏡像頻帶 抑制的混頻器。從RF 輸入端利用 LC 的雙頻帶匹配，2.5GHz 為-9.6dB，5.2GHz 有-22.6dB、介於其中的 LC 雙頻帶鏡像抑制方法、以及提高鏡像抑制的手段，在 2.5GHz 頻帶的鏡像抑制率為 36.3dB，在 5.2GHz 頻帶的鏡像抑制率有 47.3dB。
線性度的表現，2.5GHz 的 IP1dB為-15dBm，IIP3 是-2.4dBm。而 5.2GHz 的 IP1dB
為-14dBm，IIP3 也是-2.4dBm。轉換增益在 2.5GHz 有 5.2dB 而 5.2GHz 也有 6.1dB 的表現。混頻器含負阻的核心功率消耗為7.4mW，操作在 1.8V 的電壓下。
第五章則提出一個以電流再利用為主要架構的低功耗低相位雜訊的壓控振 盪器，結合共振腔的調整與逆向基板偏壓，來解決電流再利用架構先天波形的對 稱性與振幅大小的取捨。圖77 可見其對稱性，而圖 65 的模擬結果可看到對稱 性對於相位雜訊的影響程度，同時逆向基板偏壓也能降低功率消耗與顫動頻率，
進而改善相位雜訊。整體相位雜訊在5.14GHz 時有-118.9dBc/Hz @ 1MHz offset 的表現，且此時輸出功率有 -2.4dBm、功耗只有 1.9mW。FoM 有-190.3。此外，
在修改過的LC 共振腔部份同時具備了抑制二階諧波 11dB 的功能。另有 1mW 低 功耗的偏壓設定，此時的相位雜訊在5.12GHz 時有-115.6dBc/Hz @ 1MHz offset 的表現，此時的輸出功率稍遜為 -7.4dBm，FoM 為-189.8。控制電壓從 0V~1.3V、
可調頻率範圍是5.12GHz～5.36GHz。而晶片面積在本架構之下只有 0.33 x 0.45 mm2 。與電流再利用的原始論文[1]相較之下，主要在波形對稱性與輸出功率上
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