위상잡음(phase noise)이 작은 발진기(oscillator)는 주파수 대역의 효율적 활용과 고속의 데이터 전송을 가능하게 하는 통신 시스템의 구축과 Doppler 효과를 이용하는 RADAR의 제작을 위한 핵심소자로서 발진기의 위상잡음은 공진부의 loaded Q($Q_{L}$)값이 클수록 작아진다. 본 논문에서는 고온초전도 $YBa_2Cu_3O_{7-delta}$(YBCO) 박막을 사용하여 $TE_{011}$ 모드 고온초전도 YBCO-루타일 공진기를 제작하고 이 공진기가 공진단으로 사용된 발진기 특성의 시뮬레이션, 발진기 제작 및 위상잡음 측정 연구를 수행하였다. 23.5 K 및 $TE_{01delta}$ 모드 공진주파수인 8.545 GHz에서 $Q_{L}$=180000 인 고온초전도 YBCO-루타일 공진기를 사용하여 제작된 발진기의 위상잡음은 1 KHz offset에서 -104.8 dBc/Hz 정도의 매우 작은 값을 지님을 확인하였다. Piezoactuator를 이용한 상온에서의 발진기 주파수의 튜닝 결과를 제시하고, 이러한 공진기가 사용된, 튜닝 가능한 고성능 발진기의 제작 가능성에 대해 논의하였다.
We investigated the phase noise of an oscillator with a extremely high-Q resonator used as the resonant element. A TE$_{011}$ mode rutile-loaded resonator with high-temperature superconductive (HTS) $YBa_2Cu_3O_{7-delta}$(YBCO) films used as the endplates is prepared for this purpose. At 23.5 K, the unloaded Q and the loaded Q are 863000 and 180000, respectively. The phase noise of -104.8 dBc/Hz at 1 KHz offset was observed for the oscillator having a resonator with $Q_{L}$ =180000 at the $TE_{01delta$ mode resonant frequency of 8.545 GHz at 23.5 K Such oscillators with very low phase noise are expected to be used for building up communication systems capable of efficient use of the frequency band and high-speed data transmission as well as for Doppler radars. Frequency tuning could be realized for the resonator by using a piezoactuator Applicability of the tunable rutile resonator for fabricating tunable oscillators of high performances is discussed.
