Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   8 , No .   6 Decem ber   201 8 , p p.   44 96 ~ 4504   IS S N:  20 88 - 8708 DOI: 10 .11 591/ ijece . v 8 i 6 . pp 4496 - 45 04           4496       Journ al h om e page http: // ia es core .c om/ journa ls /i ndex. ph p/IJECE   A Novel  Des i gn o f Voltag e Cont rolled Os cil lator  b U sing  th Meth od of  Neg ative R esistanc e       Ayoub  Ma lki 1 , La r bi El  A b dell ao ui 2 ,  Jam al Z bito u 3 ,  A. Er rkik 4 , A .T aj m ouat i 5 ,  Mo ha med  La tr ac h 6   1 ,2,3,4,5 LMEE T   L abor at or y   FS T   o Settat  H assan  1 st Uni ver sit y ,   M oroc co   6 Microwa ve  g ro up  ESEO  Anger s Franc e       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Ma r   3 , 2 01 8   Re vised  Ju l   17 ,  201 8   Accepte J ul   30 , 2 01 8       The   objecti v of  thi pape is  to  deve lop  new  d esign  of  volt ag cont rol le d   m ic rowave   osci l la tor   b y   using  th m et hod  of   neg at iv resist ance  in  orde r   to   fab ricate   VCO   with  ver y   good  per form anc i te rm of  tuni ng  ran g,   phas e   noise,   outpu po wer  and  stab i lit y .   Th use  of  h y brid   m ic rowav integra te d   ci rcu it   te chno lo g y ’s  (HM IC)  o ffe rs  lot   of   a dvant ag for  o ur  struct ur e   conc ern ing  size,   cost,   produc t ivit y ,   and  factor .   Thi VCO   is  designe at  [480MH z;   1. 4GH z]   fre quency   for  appl i ca t ions  in  the   ph ase   l ocke loo p   (PLL)  for  signal  tra cki ng ,   FM   d emodulat ion ,   fre quency   m odula tion,  m obil e   comm unic at ion,  et c .   Th diff ere nt  st eps  of   studie vol ta g cont ro ll e d   oscil lator’s  desi gn  are   thorough l y   desc r ibe d .   Init iall y   designed   at   fixe fre quency   m ea n while   the   use  of  a   var actor  al low   us  to  tune   the   fre quency   of   the   sec ond  des ign.   It  has  be en  opti m iz ed  e spec iall y   reg ard ing  tuni ng  bandwidt h,   pow er,   phase   noise,   consum pti on  and  size   of  the   whole  ci r cui t .   The   ac hi eve re sults  and  propos ed  amendm ent   a re  th produc of   the or e tical  stud y   and  pre d i ct iv sim ula ti on with  adva nce d   design  sy st em  m ic rowave   design  software .   A m ic ro - strip  V CO wit low  ph ase   noise  base on  high  gai n   ult ra  low  noise  RF   tra nsistor  BF 740  has  bee designe d,   fab r ic a te d,   and  cha ra cteri z ed.   T he  VCO   del ive r s   sinusoidal   signal   a the   fre quency   480   MH with  tun in bandwidt h   92 MH z,   spe ct ru m   power  of  12. 62  dBm   int o   50  Ω  loa and  phase   noise  of  - 108  dBc/ Hz  at   100  Hz  offset .   Mea surem ent   result and  sim ula ti on   ar in  g ood  agr e ement.   Circ uit  is  desig ned  on  FR 4   su bstrat whi ch i ncl udes  int egr ate resona tors   and passive  compon ent s.   Ke yw or d:   Acti ve device   Mi cro strip   Oscil la tor   Ph ase  noise    Re so nat or   Vo lt age  contr ol le os ci ll at or   Copyright   ©   201 8   Instit ut o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e   Al l   rights  reserv ed .   Corres pond in Aut h or :   Ayo ub Mal ki,    Faculty  of S ci e nces a nd Tec hniq ues ,   Un i ver sit y Ha s san 1st ,   Un i ver sit y C om pl ex  Ca sablanca  ro a d, Km  3 . 5,  B .P 577 S et ta t, Moro c co .   Em a il ay ou b.m al ki8 8@gm a il .co m       1.   INTROD U CTION   The  s pectr um   congesti on  of  f reque ncies  in   the  m ic ro wa ve  fiel d,   t he  resea rch  f or  ne w   ap plica ti on i the  te le co m m un ic at io dom ai n an co nst raints  of   inte gr at io le ad  currently   to  the  de velo pm e nt  of   m ic ro wa ve  sy stem s.  In   reg a rd   t these   syst e m s,  os ci ll at or (sim ple  or  vo lt a ge  co ntr ol le os ci ll at or a re   essenti al   de vices  an their  de sign   pr e sents   m any  diff ic ulti es  and   c halle ng e f or   la bor at or ie a nd   res earc centers.   S s uc syst em ca n’ ben e fit  no ti ceable   de ve lop m ent  un le ss  their  pro duct ion   pr ic be com e   reasona ble;  the  diff ic ulty   o de sign i ng   s uch   ci rcu it is  theref ore  sti ll   sp read in due  to  the  seek  for   low  costs .   The  s olu ti on  i s   to  de sig m on olit hic  or   hybri m ic ro w ave  inte gr at e ci rcu it   reali zi ng   f ull  integra ti on   of  com po ne nts in t he  sam e stru ct ur e . Th is t ec hnology w ou l al low  the m ass prod uction of  t he se stru ct ur es i the   sam e series o f op e rati ons   [1 ] - [ 2 ]     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N:  20 88 - 8708       A Novel  Desig n of V oltag e  C on tr olled  Oscil lator By  usi ng  the Met ho d of  Ne ga ti ve Resi s tan ce  ( Ay oub Malki )   4497   Vo lt age   c on tr ol le os ci ll at or  are  act ually   ve ry  im po rtant  a nd  in disp e ns a bl m od ule  in   the  desig of   com m un ic at ion   syst em   e m pl oying  in   m ic r ow a ve   te ch no l og y.   T he  obj e ct ive’s  desig is  to  get  ver sta ble   ou t pu sig nal  con t ro ll ed  in  f r equ e ncy  with  ver low  ph as no ise po wer  m anag em ent  (cons um ption ou t pu t   powe r) pull ing m at ching   im ped a nce   a nd  th rej ect io of   unwa nted  fr e qu ency  ba nds T he   ro le   of   t he  V CO  is   to  pro vid a pp roxi m at e ly   ver per fect  si gn a to  the  ante nna  to  av oid   the  us of  ver high  gai am plifi er  a nd   the  use   of   filt ers  to   bl oc  unde sirable  fr e qu e nc ie s.  Als the   no ise   ge ner at e into  t he  outp ut  sig nal  of   t he   VCO   is  su sce ptible  s tro ng ly   to  de grade  the  s ensiti vity   of   t he  co m m un ic at ion   s yst e m .   This  no ise   cal le phas no ise   is  distribu te a rou nd   the  m ai fr e qu e ncy.   I the  oth e ha nd in  ad diti on   to  the  dif ficult of  VC desi gn s   the   te chnolo gical   te nd e ncy,  the   requirem ents  of   the  re gula ti on an th sp eed  of   de velo pm ent   of   the  te le com m un ic a ti on ha ve  inc reasin gly  fo rc ed  to  fabrica te   vo lt age  co nt ro ll ed  osc il la t or   with  ver pr eci s e   perform ances  i te rm   of   siz e,  con s um ption ph a se  noise sta bili ty   and   ou t pu po wer.   For   that  w pr ese nt  in  this  wor k,   the   stud an co m ple te   de sign   of   lo phas no ise   vo lt ag con tr olled  osc il la tor,   opera ti ng   at   [48 0MHz;  1.4 GH z]   on e poxy  FR4   with  perform ances m or e b et te t han f ounde in  the lit eratur e .   We  beg i by  presenti ng  t he  osc il la tor  theo ry   inclu ding  the  fun dam ental   os ci ll at ion co ndit ion s the   neg at ive  resist ance  str uctur e and   the  hybri integ rated  vo lt age  c ontro ll ed  os ci ll at or  sp eci ficat ion s T he   cho ic of   the  topolo gy  is  then  ar gu e d.   T he   la st  p art  of   this  work   relat es  to  the  desi gn   process  up  to  the  fabrica ti on   a nd  te sti ng   of  our  VC O.   T he  i m po rtance  of   the  la yout  reali zat ion   ste is  widely   dev el op e d.   It  al lowed  to   pr oo s a optim iz ed  a nd  ori gi nal  arc hitec tur e.  T he  pr e sent at ion   a nd  a nal ysi of  th e   ob ta ined   resu lt with t he  pub li s hed res ul ts i the li te rat ur e  posit ively   end this  w ork   [ 3] .         2.   FI X ED  F REQ UEN CY OS C ILL ATOR  D ESIGN   In   this  pap e r,  befor to  de sign   vo lt age  c on t ro ll ed  os ci ll at or   with  known  t un i ng   ba ndwidt w e   pro po se   firstly   to  de sig an   os c il la tor  at   fi xed  f reque ncy  to  acq uire  t he   high  perform ance  of   our  osc il la tor.  Seco nd ly   we  r eplace   the  res onat or  of  the  fixed   fr e quency  os ci ll at or   by  m od el   of   va ra ct or   based   on  diode  to   al low us  t c ontrol the  freq ue ncy of t he vo lt age c on t ro ll ed   os ci ll at or .     An   os ci ll at or   consi st  gen e ra ll of   fo ur  in dep e ndent  pa r ts:   m a tc hin netw ork,   act iv el e m ent   (am plifie r) re so na tor  a nd   bias  networ fe edb ac el em e nt.  D ur in the   pr oce dure  de sign,  to  i m pr ove  the  char act e risti of   the  propose m od el   each  com po nen m us be  analy ze sepa ratel (ch oice  of   tra nsi stor,   cho ic of   po sit ion in of   tu ning  el em ent,  bias  desig an t he  arc hitec ture   of   the  resonat or).   Fi nally   the  stud of   the  i nteract ive  be hav i or betwee the  di ff ere nt  com ponen ts  of   os ci ll at or   is  ve ry  im po rtant  duri ng   t he  proce dure  desi gn b eca us e  this  step all ow  us  t o get ve ry  pr ec ise  p er f or m ance of  our  str uctu re [4 ].   The  t heory  of   os ci ll at or s   ca be  fi rstly   ap proac hed  by  t he  m od el ing  of  c ounter - re act ed  syst em   wh ic is  none   oth er  t han   t he   transm issi on   appro ac s hown   i n   F ig ur 1( a ).   non - li near   am plifie wit trans fer   functi on   is  res ponsi ble  f or   s uppl yi ng   the  powe to  t he  loa d,   i is  then  ass oci at ed  in  the   os c il la tor   loop  with  sel ect ive  transf e functi on  filt er  β  (f ) It  is  theref ore  po sit iv feed ba ck  tha reinj ec ts  par of   the   ou t pu sig nal a t t he  in pu of t he  am plifie to  bu il d t he oscil la ti on   [5 ] - [ 6 ] .           (a)   (b)     Figure  1 .   Oscil la tor  as   (a)   fee db ac l oop   ( b)   neg at ive  r esi st ance.       su sta ine osc il la ti on   in  ste ady  sta te req ui res  that  tw co nd it io ns known  as  the   Ba rk ha us e crit erion,  be  si m ul ta neo usl sat isfie d.   S uc loope syst e m   reaches  it s   sta ble  os ci ll at ion   sta te   wh e the   cl os ed  l oop  tra ns fe f unct io is  exactl equ a to  1   [7 ] T his   i m plies  that  the  total   ph a se  s hift  on  l oop  t urn  is   zero. Ma them at ic al ly  the Bark ha us e c rite rion can  b e  writ te as  foll ows:       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber   201 8   :   44 96   -   4504   4498   ║β (f 0 )* G║=1   (1 )     Φ(β(f 0 )* G)=0   (2 )     Althou gh   the  m od el   sh own  in  Fig ur (a)   can  be  us e to   analy ze  and   de te rm ine  the  necessary  an su f fici ent  co nd it ion f or   os ci ll at ion it   is  m or jud ic i ou i the  case  of   t he   desig of  V CO,  to  us the   m od el  sh ow in  Fi gure  ( b)  w hose   analy sis  is  per f or m ed  us in the  co ncep of  neg at ive  resis ta nce.  T his  co ncep t   exp la in that  t he  tu ne ci rc ui t,  once  it   is  s upplied   wit volt age,  will   os ci ll at con ti nuou sly   if  there   is  act ive  dev ic t com pen sat the r esi s ta nce  that  ab sorb  e ne rg y.  T he  functi on  of  the   am plifie theref ore has  the role  of   pro du ci ng   t he  neg at ive r esi st ance  nec essary   to  m a intai th os ci ll at ion e ns uri ng  a q ua nt it of   energy  e qu al   to  that abs orbe d   [8 ]   The  e ne rg i an  os ci ll at or   is   ine vitably   dis sipate due  t the  non - i deali ty   of  the   ci rc uit  el e m ents.   Ther e f or e,  e ne rg m us be  us ed  to  m a intai the  os ci ll at ion .   This  can  be  achiev e with  the  res ulti ng   ne gative   resist ance o t r ansisto create by  t he  tra ns c onduct ance g  of  tran sist or.   F or  this  stu dy,  a ultra - l ow  noise  SiGe  transisto f ro m   Infine on,  the BFP740, w as  c ho s en I nf i neon  BFP 740  is  a g ene ral  pu rpos e   transisto tha of fe r s   excell ent  pe rfo rm ance  at   hig fr e quency.  Th BFP7 40  is  house i lo w   cost  lo par as it ic   le ad  F 59.     Thi s   transisto is  re com m end ed   by   In fi ne on   t fabrica te   low - no ise   m ic ro wa ve  osc il la tors  or   am plifie rs  and   it   delivers  outst and i ng   pe rfor m ance  f or  wi de   range  of   wir el ess  app li cat ion   up  to  fr e qu encies  of  12   G Hz.   Its  transiti on fre quency is  giv e a t 150 G Hz  a nd  it  h as a  ultra - l ow  no ise  f ig ure.   At  the  sta rt  of  an  os ci ll at or   the  noise   existi ng   insi de  each   el ect rical  com pone nt  m us be  e xcite to   pro du ce  ou t pu t   sign al T his  excit at ion   is  the   resu lt   of   th neg at ive  e nerg create by  the  transist or.  Fo t he   transisto deliv er  suffici ent   am ou nt  of   ne gative  e nergy,   it   m us be  suffici ently   unst able  w he t he   powe r   so urce  is  co nnect ed  to  the  s yst e m This  instabil it is  translat ed  by  the  m o du le   of  ret urn  loss  great er  th an  th e   un it   i the   in put  port  (|S 11 a nd  the   sta bili ty   facto le ss   tha the   un it   (|K|˂1).  It ’s  necessa ry  that  bo t po rts  of   the  a m plifie are  unsta ble  be cause  both  si de of   the  am plifie serv pa rtic ular  pur po se  in  the  bu il up   of   os ci ll at ion .     = |  | |  | + |     | |   |         Ba sed  on  the  s cat te ring   par a m et ers  of   BFP 740  at   com m on   base  giv e by   the  m anu fact ur e I nf i neon   at   GH z we  c an  c on cl ude  th at   the  tra ns ist or  op e rates  at   th sta ble  a rea.  I order  to   m ake  it   unsta ble  w ha ve   add e fee db a ck  el e m ent.  So  by  op ti m iz at ion   of   t hese  fee dback  el em ents  par am et ers  and  the  adjustm ents  of   po la rizat ion   pa ram et ers  the tr ansisto is  bec o m ing  unstable .   The  stu dy  of  th act ive  de vice  sta bili ty   in  the  com m on   base co nfi gurati on  c an  be  disc us se us i ng  the   ADS  si m ulati on   sp eci al ly   the  too Stabfact  to  get  the  sta bi li t factor   k.     This  m e tho c on sist   to  cha nge  the  fr e qu e ncy  ar ound  t he  f reque ncy  of  osc il la t ion   sit ti ng  in  t he  S - pa ram et e rs  com pone nt  (start=0 .4   G H an stop 1.4  GH z ).   The  r esulti ng  fact or   ve rs us   fr e que ncy  is  sh own  in  T a bl e.1   Th act ive  dev ic in  com m on   base c onfig urat ion   with t he fe edb ac el em ent are po te ntial l y un sta ble at  [48 0M Hz;  1.4GHz]   [9 ].       Table  1 .   K Fac tor f or T t Acti ve Device    Frequ en cy   Sab f act:K   4 0 0 MHz   - 0 .81   7 0 0  M Hz   - 0 .82   9 0 0 MHz   - 0 .84   1 .1GHz   - 0 .82   1 .4GHz   - 0 .79       The  bias o the   transisto is  prov i ded  b res ist or   bri dge  R 1 ,   R 2   and   colle ct or   s upply  vo l ta ge  of  5v.  ve ry  detai le stu dy  is  br ough t see  the   diff e re nt  bias  pa ram et ers  becau se  it   play ve ry  i m po rta nt  r ole  to  achieve  t he  pe r form ances  of   our  os ci ll at or   in   te rm   of   power,  eff ic ie nt  an ph a se  noise In  this  stud we  trie to  ha ve   sta ble  tra ns ist or   operati on   po int  an t m ini m iz the  powe c onsu m m at ion   beca use   the  char act e risti cs o f  our t ra ns ist or  dep e nd  direct ly  o it pola ri zat ion   [10 ] .   An   im po rtant  issue  in  the  de sign   of   high   per f orm ance  os ci ll at or   is  the  desig n   of   high  qual it resonato r.   As  we  ha ve  in dicat ed,   the  qual it factor   has  a   sign ific a nt  i m pact  on   the  pe rfor m ance  of   ph a se   no ise It  is  the refor e   im po rtant  to   ch oose  t he   hi gh  qual it resonato i order  to  m eet   the  best  sp eci ficat ions .   The  ch os e re so na tor   is  m ic r strip  res onat or  of   le ngt λ/ 2.   T he  ci r cuit  being   in  hy br id  te ch nolo gy,  the  su r face  str ess  is  m uch   le ss  t han  with   an  i nteg rated  ci rc uit.  T he  use   of  this  ty pe  of   res on at or   im pro ves   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N:  20 88 - 8708       A Novel  Desig n of V oltag e  C on tr olled  Oscil lator By  usi ng  the Met ho d of  Ne ga ti ve Resi s tan ce  ( Ay oub Malki )   4499   os ci ll at or   s pecifica ti on bette r   than  LC  resonato in  te rm of   si ze  a nd   noise The  ai m   is   to  ha ve  in du c ta nc e   and  capaci ta nc w her one  ca sto re  e nergy  without  los a nd  at   the  sam tim the  abili t to  integ rate  with  a   var act or .  T he q ualit y fact or of  this m ic ro  stri p resonat or ca n be  de fine as  f ollows :     Q = w 0 w         (4)     Q = En e rg ie   stok ée En e rg ie   libe rée   par   c y c le   (5 )     At   fr e quencies   near   of   res onance  f reque nc y,  the  m ic ro str ip  li ne  can  be   rep la ce   by    an  RLC   series   ci rcu it   whose val ues  c an be esti m at e d usin t he  f ollow i ng r el at io nship :     L s = Q   R s w 0      (6 )     C s = 1 Q   R s w 0         (7)     R S   the  series  resist ance  deter m ined  by  the  act ual  par of  the  input  i m ped ance  of   the  r eso nator   at   resona nce,  W 0   is  the  pulsa ti on  at   res onance Ls  in duct anc com po ne nt  of  the  resonato r   and   C S   ca paci ta nce  com po ne nt  of   the  resonato r.   To  re du ce  t he  series  res ist anc of   the  res ona tor  we  trie th m axi m u m   po ssible  to r e duce the  wi dth   of m ic ro  strip  li nes . So a   m ini m u m  ch aracte risti c i m ped ance  chose i s 25.   The  la st  ste i this  w ork  is  to   desig m at ching   im ped a nce.  Im ped ance  m at ching  is  te ch nique  us ed   in  el ect rici ty   t op ti m iz the  trans fer  of  el ect rical   powe r   betwee a   tra ns m itter  (sou r ce)  a nd  an   el ect rical  receiver  (loa d)  and   op ti m ize  the  transm iss ion   of  te le com m un ic at ion sign al s .the  the ory   of   m axi m u powe r   determ ines  that  the  i m ped anc of   t he  loa m us be   t he  co nj ug at c om plex  of   t he  im ped ance  of  the  ge ne rator;   Now  the  whol ci rcu it   inclu di ng   the  act ive  dev ic with  it po la rizat io n,   r eso nator   a nd  m at c hin im ped ance  is  as in  F ig ur 2 .           Figure  2.   The  s chem at ic  o th e n e gative  resi sta nce m ic ro w ave  os ci ll at or .       Fo r   the  sim ulati ng   of  the  obt ai ned   os ci ll at or   we  ca us t he  ha rm on ic   ba la nce  us e for  no nlinear   structu re  w hich  is  fr e qu e ncy   dom ai analy sis  too l.   The   f r equ e ncy  s pectr um the  ste ady   sta te   a nd  the  ph a se  no ise  r es ults ar e shown  su cce ssively  in  F i gure  (a ),  F ig ur e  3   ( b)  a nd  F i gure  3( c ).   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber   201 8   :   44 96   -   4504   4500       (a)   (b)       (c)       Figure  3. Sim ulate res ult o f f ixed oscil la tor   in ( a ti m e d om ai ne  (b) fre quency  dom ai ne  (c) p hase  nois e.       It  is  seen  from   Figure  ( a)  t hat  the  wav e f orm   of   the  ou t put  sig nal  is  pu rely   sinu s oid al   at   G Hz.   The ou t pu power  at the  f undam ental  f reque ncy is 1 4.909 d B m  as sh own  i Fig ure 3 (b). We can  also  obser ve   that  the  power   of   the  ha rm on ic is  ver neg li gib le   com par e to  the  fun da m ental   we  can  al so   obser ve  th at   the   powe of   t he  har m on ic is  ve ry  ne gligible   com par ed  t t he  fun dam enta on e Wh ic f ur t her   im pr ove the   distor ti on  of  th os ci ll at or I the  auth or   hand  the  phase  noi se  pr e dicti on   of  the  m ic ro wa ve   os c il la tor  is  117.6   dBc/Hz.   The  pro po s ed  vo lt age   co ntr ol le osc il la tor  pe rfor m ances  w ere  c om par ed  t s om existi ng   works  i the  li te ratur in   te rm of   ph ase   no ise , output  p owe an d   di st or ti on t he  com par is on  r es ults  cond ucts  to  the   best   resu lt s. Ge ner a ll y, in   the li te ra ture,  t he best r esults are a bout   - 110dBc /hz  fr om  1 00 H of t he  car rier i te r m  o ph a se  noise   an 7dBm   in  te r m   of   outp ut  power.  If   we  com par the ses  val ues  with  reach ed  val ues  in  ou w or (phase  noise - 117.6  dBc  at   100  Hz   from   ca rr ie r;  outp ut  p ow e r:  14.90 dBm   and   the  ha rm on ic   about  - 8.42  dBm ),   we   ca n con cl ud e  that t he pr opos e d V CO has e xcell ent p e rfo rm ances co m par ed  to  t he rep or te d work s .       3.   VOLTA GE  C ONTROL LE O SC ILL AT OR DESI GN     In   t he  fo ll owi ng  sect io the   desi gn  of  vo lt age  c on t ro ll ed   os ci ll at or   is   gi ven .   T his  de sign  exam ple   will  u se the  sa m e stru ct ure u s ed  in  the  fixe d fr e qu e ncy  ver s ion   but we t ry to r e place t he  r e so na tor  b varac tor .   The  ob j ect ive  of   this  ste is  the  fr e quen cy   va riat ion   of  the  fixe fr e quenc os ci ll at or This  is  al lo wed   wh e the  res onat or  pa ram et ers  can  be  m od ifie d,  nam el i ts  indu ct ance  an ca pa ci ta nce.  T here  are  m any  m e thods ,   each  has  thei r a dv a ntage s a nd d isa dva ntages .  An inte gr at io n of va ricap  bas ed on   di od e is   ver y a dequate t o our  structu re.   The   var act or   diode,   a lso  cal le va ricap  diode,   re ver se   pola rize will   hav e   var ia ble  capaci ta nce   betwee the se  two  te rm inals.   In  orde t c hoose   su it able   va racto for  t he  desig n,  we   hav e   to   deci de   on  t he  tu ning   ba ndwi dth .   This  pa rtic ular   requirem ent  is  for  tu ning  ba ndwidt 45  MHz/ ove the  tu ning  ra ng of   to  20V To  giv e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N:  20 88 - 8708       A Novel  Desig n of V oltag e  C on tr olled  Oscil lator By  usi ng  the Met ho d of  Ne ga ti ve Resi s tan ce  ( Ay oub Malki )   4501   us   s om m arg in  to  c over   the   exter nal  pa ras it eff ect we   choose  a   ba nd width  of  50 M Hz/V.  The   va r act or   sh oul ha ve  m ini m u m   of   par asi ti s m so   w op f or  SM dev ic e The  si m ulati on   of   t he  com plete   cir cu it   with  the  va ract or   was  r un   a nd   re - r un  f or   eac val ue  of  the  vo lt age  from   1V   to  20 V.   T he   resu lt of  va riat ion   vo lt age  v e rs us   fr e qu e ncy a nd  ou t pu powe a re  giv e in   T a bl e   2.       Table  2.   T unin F re qu e ncy   of V CO  in  Funct ion   of  Vo lt age   Vo ltag e   Frequ en cy   0 .5V   5 0 0 MHz   5V   7 0 0  M Hz   10V   9 0 0 MHz   15V   1 .1GHz   20V   1 .4GHz       4.   E X PERI MEN TAL RES UL TS A ND   D IS CUSSIO N   Goo isolat io betwee com pone nts  as  wel as  sat isfact ory   decoup li ng  betwee the  D ports  an the  RF  li ne a re  crit ic al   co nsi der at io ns   f or  achie ving  a RF  or  m ic ro w ave  desig n.  T a vo i i ntrod ucin asym m e try   int the  os ci ll at ion   wav e f or m and   to  in du c add i ti onal   phase  noise   on   the  ou tp ut  sign al ,   par ti cula at te nt ion   m us be  gi ven   t the  sy m m e try   of   the   com plete   la yo ut.  T he  vo lt ag co ntro ll ed   osc il la tor   was  fa br ic at ed   on   the  e poxy  su bst rate  with  the  diele ct ric  con sta nt  of  4.4,  the  m et al   thickne ss  of  0.0 35   m m and   heig ht  is  1.60   m m as  h ybrid  m ic ro wa ve  integ rated  c ircuit   struct ur e All  the  ci rcu i com po nen ts  are  i SMD  (Sur face   Mou nt  De vic e)  pac kag e Figure   il lustra te the  ph ot og raph  of  the  com plete fab ri cat ed  vo lt age  c ontro ll ed  os ci ll at or .   It  occupies  su r face  of  28 *30mm 2   integrati ng   the  pads  of   po wer   s upplies .   Be fore  the  real iz at ion   of   the  c ircuit the  el ect rical   diagr am   e xtracted  f r om   t he  final  la yout,   was  si m ulate for   the  la st  ti m t akin i nto   acc ount  t he  giv e m ini m u m   a nd  m axi m u m   values   of  t he  crit ic a com po nent s   (in du ct a nce, va ractor, ca pacit ances) .           Figure  4 .   P ho t ogra ph of the  fa br ic at ed  volt age c on t ro ll ed  osci ll at or       The  fa br i qu at e volt age  co ntr olled  os ci ll at or  is  char act erize su cce velly   in   tim e   do m ai ne,   fr eq ue ncy   do m ai an phase  no ise   us i ng   Te ktronix  DPO  7245   digi ta ph osp hor  os ci ll os co pe ,   Ag il ent  E4 440A  P SA  sp ect r um   analy zer  an A gilent  55 05A.  F ig ure   5   (b)  s ho ws  th at   The   VCO  delive rs   12. 62dbm   at   1   GH z F ig ure 5( c )   s hows  that  phase   noise   le vels  of   outp ut  sig na is  - 1 0 8   dB c/ Hz  at   100  Hz  at   an   os ci ll at ion   fr e qu e ncy  of  1   G Hz  a nd  f rom   F ig ur (a )   The   outp ut  volt age  has   ideal   sin us oi dal  s ha pe  with  pe ak   to  pea vo lt age  s wing  of 2.6 V.     The  m easur ed   and  sim ulate par am et ers  of   our  vo lt age   co ntr olled  osc il la tor  pr ese nt  a pproxim at e ly  the  sam e   resu lt i te r m   of   tun in ba ndwidt h,     fr e quency  and   ou t pu po wer   an s om offset  in    ph as no ise   (9dBc) T his  offset  betwee m easur ed   a nd  sim ulate ph a se  no ise   is  norm al   du e   to  t he  fa bri cat ion,   appr ox im at ion ta ken  by  A D especial ly   phase  no ise the   qual it of   c om p on ents  a nd  the  integ rati on   of  the  var ic a p.   If   we  c om par ed  the   obta ine res ults  of  this   w ork  (phase  no ise   - 108  dB c/ hz  t un i ng  ba ndwith  92 MHz)  with  the   publishe res ul ts  of   s om scien ti fic  re ports  on  m ic ro wav os ci ll at or   desig ns   [ 11 ] - [ 17] w ca con cl ud e   that  t his  volt age  c on trolle os ci ll at or  h as good r es ults  in  te rm   of  tun in ba ndwith,  phase  noise ,   good  ou t pu po wer   a nd   fr e qu e ncy  a ccur acy T hese   resu lt we re  the  pro duct   of   deep   st ud of  each  pa ram et er   of   the   vo lt age  contr ol le osc il la tor  a nd es pecial ly   t he  inte racti on  betwee the se  par am et res.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber   201 8   :   44 96   -   4504   4502                                 (a)                                                                                                                       (b)                                                                                           (c)     Figure  5 .  Mea s ur em ent r es ult of VC in  ( a t i m e d om ai ne  (b )  freq ue ncy dom ai ne  (c)   pha se noise.       5.   CONCL US I O N   As  co nclusi on,  we  can  de du ce  th at   we   hav de vel oped  novel  str uctu re  ne gativ resist ance  vo lt age  co ntr olled  os ci ll at or   a 480   M Hz  with  tu ning  ba nd with  92 MHz The  fabrica te volt age  c ontroll e os ci ll at or   produces  sin usoida sign al   in  fr e quency  range  [4 80MH z;   1. 4GH z ]   with  sta rt  fr e qu e ncy  of  480 M H z ou t pu powe at   1GHz  e qu al   to  12. 62 dBm phase  noise   o the  outp ut  sign al   a rou nd  - 108 dBc/Hz  at   100  Hz.  This  wor has  been desig ned and  a dju ste d b us in a   the oret ic al   ste an op ti m iz ation   to ols  a pp li ed  o n ac ti ve   dev ic e,  Bi as  ne tworks m a tc hing  i m ped a nc and   re sonat or  with  it var ic ap, T he  com par at ive  stu dy  of  this  vo lt age  c ontr ol le os ci ll at or   desig with  s om e   su m m ary   of   s om sci e ntific   repo rts  on   volt age  co ntr olled   m ic ro wa ve osc il la tor  desi gn s   sh ows  that  we go bette r res ults.       REFERE NCE S   [1]   M.M  El sherbini ,   M.F  El kord y ,   a nd  A.M  Go m aa ,   " Design  and  Si m ula ti on  for  UH O scil la tor  u sing  SAWR  wit h   Diffe ren t   Sche m at ic s ,   "   Indon esian  Journal   o Elec tric al   and   Computer  Sc ience . Vol .   1 ,   No.   2,   pp .   294 29 9,   Februa r y   2016 .   [2]   Kengo  Kawasak i,   T akay u k T an aka ,   and  Masa yoshi  Aikawa ,   " Ku  band  Secon Harm onic   N - Couple Pus h - Pus h   Os ci ll at o A rra y   using  Microstri Resonat or,   "   2010  Pro ce edi ng of  the   IEE MTT - on   Mic rowave  Symposium  Digest, Anah ei m, 2010, pp.   1182 - 1 185   [3]   T.   Ohira ,   " Rigor ous  Q - fac tor  form ula ti on  for  one -   and  two - port  passive  li near  net works   from   an   osci ll at or  noise   spec trum  vie wpoint, "   2005  IEEE  Tr ansacti ons  on  Circui ts  and  Syste ms   II:  Ex press   Brie fs vol.   5 2 ,   no.   1 2,   pp.   846 - 850 ,   2017 .   [4]   D.M Poza r,  "   Mi cro wave   engi n eering,   "   John   Wile . 1989 .   [5]   Bhan   Shrestha ,   N.  Kim ,   " Low  phase   noise  m ic rowave   osci ll a t or  using  m ea nder   spurline   r esona tor  for  ban d   appl i ca t ion, "   Ind ian  journal   of en gine ering   materi als sc ie n ce s ,   Vol .   18 ,   pp .   381 38 4,   Octob er  2011 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N:  20 88 - 8708       A Novel  Desig n of V oltag e  C on tr olled  Oscil lator By  usi ng  the Met ho d of  Ne ga ti ve Resi s tan ce  ( Ay oub Malki )   4503   [6]   Bhava na  b ena k a p rasa d,   Sal ah  shara bi ,   K.  E lga id ,   " RF   and  Microwa ve  oscillat or  design  using  p - HEMT  tra nsisto r , "   Inte rnational   jou rnal  of  sc ie nt if i c and re search  pu bli cation ,   Vol.   0 4,   No  8 ,   pp .   1 7 ,   Augus 2014 .   [7]   A.  Haji m iri, T. H . Lee,   " The   desig of  low   noise  o scil lator, "   Norw e ll   . 1999.   [8]   K.  C hang,   I .   Ba hl,   V.  Nair .   Ed itors ,   " RF   and  m ic rowave   c irc u it   and  compon ent   design  for  wire l e ss   sy stems , "   Wiley   . 2002.   [9]   Achm ad  Munir,   Endon   Bhara t a,   " Self  o scil lating   m ixe with  die l ec tr ic   resona tor  for  low  noise  bloc appl i ca t ion, "   TEL KOMNIKA  te lecomm unic ation c omputing   e l ec troni c s   and  co ntrol ,   Vol .   09 , No 2, pp. 351 356 ,   Augus 2011 .   [10]   Khair un  Nisa’  Minhad,   Zaina b   Kaz emi,   Mam un  Bin  Ibne Reaz,   Juba y er  Jalil,   Noorfaz il Ka m al ,   " Design  of  a   Curre nt  Starve d   Ring  Os ci ll at o Based  VCO   f or  Phase - Loc ke Loop , "   Indone sian  Journal  of  El e ct rica and   Engi ne ering ,   Vol. 12, No   9,   pp.   66 67 6672,   Sept e m ber   2014 .   [11]   R. A.  Puce l,  R.   Bera,  D.   Mass e   " Expe rimen ts  on  integra te d   gal l iu m - arse ni de  FET   oscillators   at   b and, "   El e ct ronics  le t ter s . vol.   11 ,   no .   10 ,   pp .   2 19 - 220 1 975 .   [12]   O.  Ishi har a ,   T .   S awa no,   M.   Naka ta ni ,   " Highl y   sta bil ized  GaAs   FE oscillat or   usin di el e ct ri res onat or   fe edback  ci rcu it   in  9 - 14   GH z, "   IE EE t rans act ion   on  mi cro wave   the ory   and   technique s .   vol .   28,   no .   08 ,   pp .   8 17 - 824 1980 .   [13]   S.  Chen,   S.  T a da y on ,   T .   Ho  ,   K.  Pande,   P.   R i a,   J.  Ada ir,   M.  Ghahre nani,   " U - band  MM IC  H BT  DRO .   IEEE   m ic rowave   and guide wav e le t t ers , "   vol .   04 ,   no .   02 ,   pp.   50 - 52 1 994 .   [14]   H.Jac obss on,   S.  Gevorgi an  ,   M.   Mokhtari   ,   C .   H ede nas  ,   B .   Hans son  ,   T .   Le win  ,   H.  Berg  ,   W .   Ra be  ,   A.  Schupp e n,   " Low  phase   noi se  low  power  IC  VCO   for  5 - 8   GH wirle ss   appl icati on ,   "   IE EE   MTT - int e gration  microwave  sympos ium vol.  48,   no .   12 ,   pp .   7 23 - 726 2 000 .   [15]   H un - W ah  Fan,   K.  - K.  M.  Cheng, "   New  m et hod   in  cha racte ri zi n the   nonli ne ar  cur ren m odel   o MESF E usin g   single - ton ex cit at ion ,   " IE EE MTT - Inte rnationa on  M ic rowav e Symposium Diges t pp.   449 - 452 2000 .   [16]   D.Ku y l ensti en a,  S . la i,   M.B ao,   H.  Zi rat h ,   " Design  of  low  phas noise  oscil l at o rs  and  wideba nd  W ard   VCOs  i n   InGap  HBT  t echnolog y , "   IE EE  Tr ansacti ons  on  Mic rowav Theory  and  Te ch nique s .   vo l.   60 ,   no.   11 ,   pp.   34 20 - 3430 2012 .   [17]   Mad ure ira,  N.De lt imple ,   E. Kerh e rve ,   " Design  and   m ea surem en of  cl ass E F2  powe oscil la to r, "   Ele ct ronics  Lett ers .   vol.   51 ,   no .   10 ,   p p.   05 - 14 2015 .       BIOGR AP HI ES   OF  A UTH ORS       A y oub  Malki   w as  born  in  Sett at,  Morocc o,   In  j a nuar y   1988 .   He  rec e ive th m aste degr e in  ae rona u ti and  t el e comm unic at i ons  from  Air  ro y a scool ,   Unive rsit y   of  kadi   Aa y ad  Marr ake ch ,   Morocc o.   He  is  cur ren t l y   workin towar the   Ph. D.  degr ee   in  ph y sics  and  eng ineeri ng  scie n ce s   at   Facult y   of  Scie n ce and  T echnologie s,  Set tat,   Morocc o .   His  rese arc int er e sts  inc lude   th e   ana l y sis  and  d esi gn  of  h y brid ,   m o noli thic  ac t ive and pa ss ive   m i cro wave   e lectr oni c ci rcu it s.             La rbi  E Abdellaoui  was  born  in  Ti flet ,   Moroc co,   in  1961.   He   rec ei v ed  the   P h. D.  degr e in  el e ct roni cs  from   the   Univer sit y   of  Metz ,   in  199 4,   Franc e .   He  is  cur ren t l y   an  associate   Profess or   of  El e ct ron ic in   Facul t y   of  sci en ce and  techniqu es,   Univer si t y   Hass an  1st,  Set ta t ,   Morocc o.   H is i nvolv e in   th design   of  h y br i d,   m onoli th ic a c t ive   and  p assive m ic rowave   el e ctronic ci r cui ts.               Jam al   Zbi tou   was  born  in  Fes,  Morocc o,   in  June  1976.   He  rec e ive th Ph.D.  degr ee   i n   el e ct roni cs  from   Pol y t ec of  Na nte s,  the   Univ er sit y   of  Nant es,   Nante s,  Franc e,   in  2005.   He  is   cur ren t l y   an  associate   Profess or  of  El ec t ronic i FS T,   Univer sit y   Hass an  1st,  Settat,   Mo roc co   and  th h ea o Com puti ng  Net works   and  t el e c om m unic at ion  i LMEET  L abo rat or y   in  FS TS.   He  is  invol ved  in  the   design  of   h y brid ,   m onolithic   a ct iv and  passive  m ic rowave   e le c troni c   ci rcu it s.           Ahm ed  Err kik   w as  born  in   Jul y   1 960  in  Moroc co.  He  r ec e ive d   the  Ph.D.  d egr e in   ph y si cs  from   the   Univer si t y   of  Technol og y   Com pie `gne   (U TC),   Com pie `g ne,   Fran ce.  He   is  cur ren tly   an  associa t Profess or  of  ph y sics  in   FS Univer sit y   Hass an  1st,  Settat,   Moroc co.   He   is  invol v ed  i n   the   d esign  of   h ybrid,   m onolithic  ac t ive   and  p assive  m ic rowav e elect ron ic   ci r cui ts .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber   201 8   :   44 96   -   4504   4504     Abdela l T aj m ouat i   was  born  i n,   Moroc co,   in  1962.   He   recei v ed  th Ph.D.   de gre in  sc ie nc e   engi ne eri ng  fro m   the   Univer sit y   of  Perp igna n ,   Franc e ,   in  199 2.   He  is  cur ren t l y   an  associa t e   Profess or  of  El ec tron ic s,  the rm al   tr ansfe and   the rm od y n amic  in  Facu lty   of   scie nc es  an d   te chn ique Univ ersity   Hass an  1 st,  Set ta t ,   Moro cc o.   He  is  invo lve in  th d esign  of  h y brid ,   m onoli thi c   activ and   passive   m ic rowave   elec tro nic   ci r cu it s.             Moham ed  La trach  (IE E m ember)  recei v ed  the   Ph.D.  degr e in  el e ct roni cs  from   the   Univer si t y   of  Li m oges,   L imoges,  Franc e,   in  1990.   He  is  cur r ent l y   Profess or  of  m ic rowave   en gine er ing  with  the   Ec o le   Supéri eur d’Elec tronique  de  l’Oue st   (ESEO),   Angers,  Franc e,   wher he  is  hea of  the  Radi o - Freque n c y   Microwa v rese arc h   group.   His  rese arc h   intere sts  include d esign  of  h y brid   m onoli thic  a ct iv and   passiv m ic rowav c i rcu it s,   m et amat e ria ls,   LH  m ateri al s,  antenna s,  rec t enna and  th ei app li c at ions  in  wire l ess  com m unic at ions,  an wire le ss   power  tra nsm ission  (W PT).       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.