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Phasenrauscharme monolithische Mikrowellenoszillatoren mit SiGe-HBTs

Kuhnert, Holger

Thema dieser Arbeit ist der Entwurf phasenrauscharmer monolithischer Mikrowellenoszillatoren in Silizium-Germanium-Technologie. Anhand von monolithisch integrierten Oszillatoren (MMIC Oszillatoren), vom Autor im Rahmen diverser Projekte und Industrieaufträge am Ferdinand-Braun-Institut (FBH) in Schaltung und Layout entworfen, wird die Modellierung und der Schaltungsentwurf auf SiGe im Mikrowellenbereich exemplarisch gezeigt. Damit liefert die Arbeit einen Beitrag zur Etablierung dieser Technologie im Mikrowellenbereich. Die Schaltungsbeispiele umfassen unter anderem einen 25 GHz SiGe MMIC Oszillator, der den derzeitigen internationalen Rekord bei der Ausgangsleistung auf niederohmigem Siliziumsubstrat in diesem Frequenzbereich hält (Stand 2002). Um Technologievergleiche zu ermöglichen, wird ein GaAs-HBT-MMIC Oszillator herangezogen. Eine der wichtigsten Kenngrößen eines Oszillators ist sein Phasenrauschen. Derzeit (Stand 2002) haben alle kommerziellen Schaltungssimulatoren Probleme, das Phasenrauschen zuverlässig vorauszusagen. Dem Schaltungsentwickler fehlt damit eine umfassende Möglichkeit, während der Entwurfsphase einen der wichtigsten Parameter zu optimieren. Um diese Situation zu verbessern, wurde in der Arbeit ein modifiziertes Verfahren zur Simulation des Phasenrauschens von Oszillatoren entwickelt und anhand von Vergleichen mit gemessenen Phasenrauschverläufen verifiziert.