基于EBG谐振器的K波段高效小型压控振荡器设计

本文主要探讨了一种基于电磁带隙（Electromagnetic Band Gap, EBG）谐振结构的K波段压控振荡器（K-Band Voltage-Controlled Oscillator, VCO）的设计与性能研究，发表于2013年北京大学学报自然科学版第49卷第3期。研究人员Xu Feng、Wang Xin'an和Chen Xu合作，他们的研究工作主要集中在Shenzhen Graduate School of Peking University和北京大学微电子学研究所。 设计的关键创新在于采用GaAs pHEMT（高电子迁移率晶体管）作为有源器件，并抛弃了传统谐振电路，代之以紧凑的蘑菇型边缘放置的电磁带隙（Edge-Located Via, ELV）谐振器。这种设计策略使得压控振荡器在小型化方面取得了显著的进步，有利于集成到更小的电路板上。 该压控振荡器的工作频段被设定在22.9 GHz至25.6 GHz，表现出出色的性能。在23.6 GHz时，它能够提供最大输出功率10.4 dBm，这是设计的重要指标，表明其在高频通信和雷达应用中的实用性。此外，从24 GHz到25.4 GHz的输出功率平坦度小于1 dB，这意味着振荡器在该频段内具有很好的频率稳定性。 在相位噪声方面，该VCO在偏离载频1 MHz的位置，其相位噪声约为-95 dBc/Hz，这是一个衡量振荡器稳定性的关键参数，低相位噪声对于精密测量和信号传输至关重要。整个电路的尺寸控制在17mm×7.5 mm，这进一步体现了设计者对小型化和高效能的追求。 这项研究不仅展示了电磁带隙谐振器在K波段压控振荡器设计中的潜力，还提供了在高频率范围内的稳定输出和小型化解决方案，对于微电子技术的发展和无线通信设备的优化具有重要意义。