一种基于0.18 μm SiGe BiCMOS工艺的X/Ku波段数字有源移相器

提出了一种用于X/Ku波段相控阵天线系统、带数字控制电路的4位有源移相器。该移相器采用两个相位正交的输入信号的相位内插技术来合成所需要的相位。基于JAZZ 0.18 μm SiGe BiCMOS工艺技术,采用Cadence Spectre RF,对电路系统进行仿真分析。仿真结果为:S₁₁小于-10 dB,S₂₂小于-11 dB,S₁₂小于-90 dB,在12 GHz处,所有4位相位状态的电压增益范围都是20.80～23.57 dB,在整个频段内,电压增益误差的RMS小于1.1 dB,噪声系数为2.82～4.45 dB。在7～18 GHz内,相位误差的RMS小于4°。     

一种5~20 GHz超宽带移相器

基于SMIC 40 nm CMOS工艺设计了一款工作频率覆盖5 ~20 GHz的超宽带6位移相器。该移相器采用矢量合成结构,核心电路包括输入巴伦、正交信号发生器、矢量合成器和数模转换电路。正交信号发生器采用三级多相滤波结构,拓展了带宽。采用低误差和电流阵列控制结构的矢量合成器,实现了高的移相精度。后仿真结果表明,该移相器输入和输出回波损耗分别小于8.85 dB和10.12 dB,RMS相位误差小于1.52°,RMS增益误差小于0.17 dB。在2.5 V电源电压下功耗为43.50 mW。芯片面积为1.06 mm×0.80 mm。     

一种K频段4通道高精度有源移相器

基于130 nm 双极型晶体管与互补金属氧化物半导体（Bipolar and Complementary Metal Oxide Semiconductor,BiCMOS）工艺,采用矢量合成架构的高精度移相器架构,提出了一款满足5G与民用卫星通信应用需求的K频段4通道高精度有源移相器。在移相器输入端和输出端,为了实现单端信号与差分信号的互相转换,同时为信号链路提供一定的增益,采用了有源巴伦结构。为了以更小的芯片面积实现差分信号到4路I/Q正交信号的转换,采用了折叠朗格耦合器;为了实现高精度的相位调节控制,采用了有源矢量合成器。芯片实测结果表明,在18~22 GHz的带宽内,各通道小信号增益在-3~-2 dB之间,增益平坦度小于1 dB,在-45 ℃~85 ℃之间增益波动小于3.5 dB,6位移相器移相误差均方根（Root Mean Square,RMS）小于2.5°。芯片尺寸为2.68 mm×2.5 mm。     

一种6~18 GHz宽带高精度有源移相器

设计了一种6 bit 6~18 GHz工作频段的宽带高精度有源移相器。片上集成了输入无源巴伦、逻辑编码器、RC多相滤波器、矢量合成单元、数控单元等。该移相器的设计采用55 nm CMOS工艺实现,芯片尺寸为1.29 mm×0.9 mm,移相器核心尺寸为1.02 mm×0.58 mm。后仿结果表明,在6~18 GHz频率范围内,增益误差RMS值小于1 dB,相位误差RMS值小于0.75°,输入回波损耗、输出回波损耗分别小于-8.5 dB、-8.9 dB,芯片总功耗为20.7 mW。该6 bit移相器的相对带宽为100%,覆盖C、X和Ku波段,适用于雷达探测等领域。     

一种高精度宽带幅相控制多功能MMIC

利用0.15μm GaAs E/D PHEMT工艺研制了一款C-X波段多功能MMIC芯片,集成了2个驱动放大器、1个6位数控移相器、1个6位数控衰减器、4个单刀双掷开关、数字驱动器、均衡器和增益调节电路。其中移相器基于新颖的"非折叠式"兰格耦合器、改进的反射型负载,具有移相精度高、插入损耗小等优点,并内部集成对应的数字逻辑驱动电路,简化使用。多功能芯片测试结果表明:工作频带内移相误差均方根值(RMS)在发射和接收模式下均小于3°,所有移相态增益变化RMS小于0.3dB;衰减误差RMS小于0.5dB,附加调相从-4°~+6°。发射支路增益大于4dB,输出P1dB大于12dBm;接收支路增益大于3dB,输出P1dB大于10dBm。     

一种基于相移补偿技术的Ka波段四通道幅相控制芯片

提出了一种基于衰减器附加相位补偿技术的Ka波段四通道幅相控制芯片,采用有源矢量合成移相器和无源衰减器进行高精度幅相控制,每个通道由功率放大器、有源移相器、无源衰减器、功分器等单元构成。提出了一种新颖的基于可调谐补偿电容阵列的相移补偿技术,实现了较低的衰减附加相移。测试结果表明,通道增益大于24 dB,带内增益平坦度小于2 dB,输出1 dB压缩点大于10 dBm,发射效率大于12%@P_1dB,6位RMS移相精度小于2°,5位RMS衰减精度小于1 dB,衰减相位误差小于4°。     

130 GHz CMOS有源矢量合成移相器

面向毫米波相控阵雷达系统应用,该文基于55 nm CMOS工艺设计了一款工作于130 GHz的有源矢量(VM)合成移相器。该电路包含宽带正交发生器、可变增益放大和矢量合成模块。为提升移相器相位分辨率和移相精度,该电路可变增益放大采用了具有高频宽带属性的共栅放大结构和具有高增益属性的含中和电容的共源共栅放大结构多级级联的形式。为避免移相器在矢量合成时由自身结构特点产生相位断裂而导致移相范围下降,该设计电路在矢量合成模块中融入了数控人工介质(DiCAD)结构。通过全波电磁仿真对所设计毫米波移相器进行验证,在125～135 GHz频率范围内,所设计移相器平均增益大于1 dB,移相器可由控制电压控制实现全360°范围内5.625°的相位步进,RMS相位误差小于4°,电路面积为1100 μm×600 μm,功耗33 mW。     

一种Ku频段新型宽带幅相可调谐模拟预失真器

采用模拟预失真技术设计一款Ku波段预失真器，使用2个MA4E2037肖特基势垒二极管和三段无源传输线产生预失真信号，通过调节偏置电压实现幅度和相位可调；同时结合平衡式结构，改善单支路非线性器件增益扩张曲线斜率不足问题，改善输入驻波比。仿真结果表明，在14 GHz处，增益补偿和相位补偿可分别达到17 dB和60°以上；在频率12~16 GHz，增益扩张和相位扩张可达到15 dB和50°以上，整个频带内预失真器S11小于-17 dB。该预失真器适用频带宽，结构简单，功能实用。     

一种基于0.13 μm SiGe BiCMOS工艺的Ka波段宽带有源移相器

采用0.13 μm SiGe BiCMOS工艺,设计了一种工作在32~38 GHz的Ka波段有源移相器,采用矢量合成的方法实现移相功能。该移相器电路包括输入无源巴伦、多相滤波网络、矢量合成单元、射随器和输出有源巴伦。后仿结果表明,输入输出反射系数均小于-9.5 dB,反向隔离度小于-80 dB,插入损耗优于-6.5 dB。在-55 ℃~125 ℃宽温范围内相对相移最大误差小于2.2°,全频带RMS移相误差小于1.5°,RMS增益误差小于0.35 dB。总功耗为18.2 mW,芯片核心面积为0.21 mm²。     

一种基于65nm CMOS工艺的33.5～37.5GHz有源矢量合成型移相器

基于65 nm CMOS工艺设计了一款33.5～37.5 GHz的6 bit有源矢量合成型移相器(VSPS)。该移相器采用Lange类型的90°耦合器作为I/Q信号发生器，其中的电感采用8字形电感实现；此外，矢量合成部分采用电流合成结构，使芯片面积更加紧凑。后仿真结果显示，该移相器覆盖360°移相范围，对于64种移相角度状态，其整个工作频带下的相位均方根(RMS)误差约为0.33°～3.20°,移相附加增益幅度约为-8.38～-4.89 dB,其RMS误差小于0.59 dB,噪声系数约为12.55～15.55 dB,输入反射系数小于-15 dB,输出反射系数小于-7.9 dB,在33.5、35.5和37.5 GHz频率下，其1 dB压缩点输入功率分别为-1.38～0.96、-1.13～0.75和-0.30～1.40 dBm。该移相器核心电路面积仅约为0.11 mm²,在1.2 V的电源电压下，消耗14.6 mW的直流功率，具有面积紧凑、功耗较低、插入损耗适中且精度较高的优势，有利于相控阵系统大规模集成和应用。     

130 GHz CMOS有源矢量合成移相器

面向毫米波相控阵雷达系统应用,该文基于55?nm?CMOS工艺设计了一款工作于130?GHz的有源矢量(VM)合成移相器.该电路包含宽带正交发生器、可变增益放大和矢量合成模块.为提升移相器相位分辨率和移相精度,该电路可变增益放大采用了具有高频宽带属性的共栅放大结构和具有高增益属性的含中和电容的共源共栅放大结构多级级联的形式.为避免移相器在矢量合成时由自身结构特点产生相位断裂而导致移相范围下降,该设计电路在矢量合成模块中融入了数控人工介质(DiCAD)结构.通过全波电磁仿真对所设计毫米波移相器进行验证,在125～135?GHz频率范围内,所设计移相器平均增益大于1?dB,移相器可由控制电压控制实现全360°范围内5.625°的相位步进,RMS相位误差小于4°,电路面积为1100?mm×600?mm,功耗33?mW.     

Ku波段五位数字移相器的设计

本文设计了11.4～12.8GHz频段内五位数字移相器的电路拓扑.采用GaAs MESMET技术建立封须开关模型,对高/低通网络型网络拓扑及场效应管嵌入桥π型电路的移相器拓扑进行仿真,结果表明,当中心须率在12GHz时,达到精确的移相度数,在整个频带内插入损耗小于2dB,移相精度(RMS)小于30,移相前后电压驻波比小于1.35.     

串转并数控集成宽带幅相控制MMIC

基于NEDI 0.15μm E/D GaAs PHEMT工艺,研制出了一款集成了6位移相器、6位衰减器和24位串转并数字驱动器的X-Ku波段宽带幅相控制多功能芯片。其中衰减器采用了电容补偿T型开关衰减结构和电感校正π型开关衰减结构,具有衰减精度高和相位变化小等优点。24位串转并数字电路极大地减少了MMIC控制线的数目,且具有存储两个控制码的能力。测试结果表明:在8~18GHz频带内,插入损耗为-9.8~-12.2dB,移相误差均方根值(RMS)小于8°,移相幅度均衡小于±1.2dB。衰减误差RMS小于1.2dB,衰减附加相移RMS小于6°,输入输出驻波小于1.8。24位串转并数字电路时钟频率为17 MHz,高低电平的阈值电压分别为3.6V和3.4V。     

一种采用新型矢量合成方法的9~12G 5bit有源本振移相器

本文提出了一种采用新型矢量合成方法的应用于9~12G的5bit有源本振移相器。提出的新型矢量合成方法降低了对可变增益放大器的精度要求,从而可变增益功能可以通过开关控制一组输入管来实现而不必通过改变输入管的偏置电流,所以避免了存在于正交矢量合成移相器中的线性度波动和漏源电压波动的问题,可以降低应用于本振移相时移相器的误差。本文提出的移相器采用TSMC 0.13um CMOS工艺设计并流片。测试结果表明该移相器能够实现5bit的移相精度。在9~12G范围内,32中移相状态下的平均转换增益为-0.5~7dB。均方根增益误差和均方根相位误差的最大值分别为0.8dB和4度。在1.2V的电源电压下消耗的直流电流为27.7mA.     

一款采用SOI CMOS工艺实现的X波段高线性6位数控移相器

本文基于SOI CMOS工艺实现了一款工作于X波段的高线性6位数控移相器,解决了实现高集成度、低成本、小尺寸T/R组件的关键问题。本文中移相器采用高低通网络结构实现,同时集成了ESD电路和驱动电路。在7.5GHz-10.5GHz范围内,测得的EMS相位误差小于7.5度,输入输出VSWR小于2,插损在8-14dB之间,同频率处插损波动最大为4dB。输入1dB压缩点为20dBm。该芯片采用2.5V电压供电,无直流功耗。     

X波段GaAs单片五位数字移相器

设计并制作了X波段五位GaAs MMIC(微波单片集成电路)数字移相器,采用MESFET作为开关元件,五个移相位线性级联布置。在9～10GHz的频率范围内,用HP-8510网络分析仪测试得到的微波性能表明:移相器的插入损耗为(7.2±1)dB,RMS(均方根)相位误差小于5°,回波损耗优于-13dB。     

X波段4bit MMIC数字移相器的设计与实现

基于WIN 0.25 μm GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺,设计并制备了一款X波段4 bit单片微波集成电路(MMIC)数字移相器.22.5°和45°移相单元采用开关滤波型拓扑结构,90°和180°移相单元采用高低通滤波型拓扑结构.对拓扑结构工作原理进行分析,并采用ADS2014软件完成电路的电磁仿真及优化.测试结果表明,该4 bit MMIC数字移相器获得了优良的宽带性能,且与仿真结果吻合良好.在8～ 13 GHz频带内,移相器的均方根(RMS)相位精度误差小于6.5°,插入损耗优于-6.8 dB,RMS插入损耗波动低于0.5 dB,输入回波损耗优于-13 dB,输出回波损耗优于-9.5 dB.该4 bit MMIC数字移相器在相对带宽为47％的X频段内性能优良,适用于有源相控阵雷达等通信系统中.     

低电压低功耗宽带CMOS低噪声放大器的设计

设计了一种应用于宽带(0.8～3.0GHz)接收机的低电压低功耗低噪声放大器。该放大器以折叠的共源共栅结构为基础,采用噪声抵消结构,通过两条并联的等增益支路来抵消匹配器件在输出端所产生的噪声,实现输入阻抗匹配和噪声优化。电路采用0.18μm CMOS工艺,利用Cadence软件进行设计和仿真。结果表明,该低噪声放大器在0.8～3.0GHz带宽范围内噪声系数(NF)小于3.2dB,电压增益(S21)在17.6～18.5dB之间,S11小于-12dB,S22小于-20dB,在0.8V电源电压下,功耗为9.7mW,版图面积为0.18mm2。     

一种X波段五位数字移相器的研究与设计

介绍了数字移相器的基本原理及设计方法。在ADS仿真环境下,基于GaAs HJ—FET开关器件,设计仿真了一种X波段五位数字移相器,大大降低了移相器的后期制作成本。利用矢量网络分析仪对制作的实物进行了测试,结果表明：在12—12．5GHz频段内,移相器的最大插损小于9．5dB,均方根相位误差在3°以内。     

基于SiGe工艺的高增益射频功率放大器

基于0.13μm SiGe HBT工艺,设计应用于无线局域网(WLAN)802.11b/g频段范围内的高增益射频功率放大器.该功放工作在AB类,由三级放大电路级联构成,并带有温度补偿和线性化的偏置电路.仿真结果显示:功率增益高达30dB,1dB压缩点输出功率为24dBm,电路的S参数S11在1.5～4GHz大的频率范围内均小于-17dB,S21大于30dB,输出匹配S22小于-10dB,S12小于-90dB.最高效率可达42.7%,1dB压缩点效率为37%.