Top Banner
Design of a stable dielectric resonator oscillator inż. Andrzej Stefański mgr. inż. Krzysztof Czuba dr inż. Krzysztof Antoszkiewicz Instytut Systemów Elektronicznych PW
14

Design of a stable dielectric resonator oscillator inż. Andrzej Stefański mgr. inż. Krzysztof Czuba dr inż. Krzysztof Antoszkiewicz Instytut Systemów Elektronicznych.

Jan 20, 2016

Download

Documents

Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Design of a stable dielectric resonator oscillator inż. Andrzej Stefański mgr. inż. Krzysztof Czuba dr inż. Krzysztof Antoszkiewicz Instytut Systemów Elektronicznych.

Design of a stable dielectric resonator oscillator

inż. Andrzej Stefański mgr. inż. Krzysztof Czuba

dr inż. Krzysztof Antoszkiewicz

Instytut Systemów Elektronicznych PW

Page 2: Design of a stable dielectric resonator oscillator inż. Andrzej Stefański mgr. inż. Krzysztof Czuba dr inż. Krzysztof Antoszkiewicz Instytut Systemów Elektronicznych.

Design of a stable dielectric resonator oscillatorA. Stefański, ISE, PW 2

Outline

• Objective and specifications

• Dielectric resonator

• Problems to solve

• Current project status

• Future plans

Page 3: Design of a stable dielectric resonator oscillator inż. Andrzej Stefański mgr. inż. Krzysztof Czuba dr inż. Krzysztof Antoszkiewicz Instytut Systemów Elektronicznych.

Design of a stable dielectric resonator oscillatorA. Stefański, ISE, PW 3

Objective• Low phase noise Dielectric Resonator

Oscilator (DRO) is needed for the phase reference system for the UVFEL/XFEL projects

• DRO will be synchronized with the Master Oscillator

• DR based oscillators offer very high noise performance but generator design is very difficult

Page 4: Design of a stable dielectric resonator oscillator inż. Andrzej Stefański mgr. inż. Krzysztof Czuba dr inż. Krzysztof Antoszkiewicz Instytut Systemów Elektronicznych.

Design of a stable dielectric resonator oscillatorA. Stefański, ISE, PW 4

Specifications

• Output freq. : 1299.9996 MHz

• Voltage controlled input

• Output power : 10 dBm

• Harmonics : < -25 dBc

• Sub-harmonics: < -60 dBc

• Spurious : < -80 dBc

• Extremely low phase noise – next page

Page 5: Design of a stable dielectric resonator oscillator inż. Andrzej Stefański mgr. inż. Krzysztof Czuba dr inż. Krzysztof Antoszkiewicz Instytut Systemów Elektronicznych.

Design of a stable dielectric resonator oscillatorA. Stefański, ISE, PW 5

-180

-160

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

Distance from carrier frequency [Hz]

Ph

ase

no

ise

[dB

c/H

z]

Limit -60 -80 -105 -135 -155 -150

10 100 1k 10k 100k 1M

Required phase noise level

Page 6: Design of a stable dielectric resonator oscillator inż. Andrzej Stefański mgr. inż. Krzysztof Czuba dr inż. Krzysztof Antoszkiewicz Instytut Systemów Elektronicznych.

Design of a stable dielectric resonator oscillatorA. Stefański, ISE, PW 6

Dielectric Resonator

Page 7: Design of a stable dielectric resonator oscillator inż. Andrzej Stefański mgr. inż. Krzysztof Czuba dr inż. Krzysztof Antoszkiewicz Instytut Systemów Elektronicznych.

Design of a stable dielectric resonator oscillatorA. Stefański, ISE, PW 7

Design issues/problems

• Selection of low-noise transistor• Oscillator circuit design• Tuning method selection• Minimizing noise from tuning circuit• Selection of DR coupling method – oscillation and

output signal• Mechanical design: oscillator cavity, DR fixture –

significantly affect oscillator performance

Page 8: Design of a stable dielectric resonator oscillator inż. Andrzej Stefański mgr. inż. Krzysztof Czuba dr inż. Krzysztof Antoszkiewicz Instytut Systemów Elektronicznych.

Design of a stable dielectric resonator oscillatorA. Stefański, ISE, PW 8

Recent development

Page 9: Design of a stable dielectric resonator oscillator inż. Andrzej Stefański mgr. inż. Krzysztof Czuba dr inż. Krzysztof Antoszkiewicz Instytut Systemów Elektronicznych.

Design of a stable dielectric resonator oscillatorA. Stefański, ISE, PW 9

Current project status

• Analysis of existing design, found ways for oscillator improvement

• 3D electromagnetic field simulations in progress. Objective – find optimum coupling method, estimate quality factor and extract S-parameters for electronic circuit simulations

• 3D model created and first simulation results obtained

Page 10: Design of a stable dielectric resonator oscillator inż. Andrzej Stefański mgr. inż. Krzysztof Czuba dr inż. Krzysztof Antoszkiewicz Instytut Systemów Elektronicznych.

Design of a stable dielectric resonator oscillatorA. Stefański, ISE, PW 10

Page 11: Design of a stable dielectric resonator oscillator inż. Andrzej Stefański mgr. inż. Krzysztof Czuba dr inż. Krzysztof Antoszkiewicz Instytut Systemów Elektronicznych.

Design of a stable dielectric resonator oscillatorA. Stefański, ISE, PW 11

Page 12: Design of a stable dielectric resonator oscillator inż. Andrzej Stefański mgr. inż. Krzysztof Czuba dr inż. Krzysztof Antoszkiewicz Instytut Systemów Elektronicznych.

Design of a stable dielectric resonator oscillatorA. Stefański, ISE, PW 12

Page 13: Design of a stable dielectric resonator oscillator inż. Andrzej Stefański mgr. inż. Krzysztof Czuba dr inż. Krzysztof Antoszkiewicz Instytut Systemów Elektronicznych.

Design of a stable dielectric resonator oscillatorA. Stefański, ISE, PW 13

Future plans

• Cavity optimization– 3D simulations– S-parameters extraction

• Circuit optimization– Find transistor with best noise performance– Apply it to optimal circuit

• Make project and build model• Measurements

Page 14: Design of a stable dielectric resonator oscillator inż. Andrzej Stefański mgr. inż. Krzysztof Czuba dr inż. Krzysztof Antoszkiewicz Instytut Systemów Elektronicznych.

Thank you