15～17GHz高精度单片数控移相器的研制

采用南京电子器件研究所4英吋0.25μmGa AsPHEMT工艺技术,设计、制作Ku波段Ga AsMMIC六位数控移相器芯片,芯片尺寸为3mm×1.1mm×0.1mm。在15～17GHz设计频带内,该移相器具有优良的电性能,插入损耗小于9dB,移相精度(RMS)小于1°,输入输出电压驻波比小于1.4。     

6～18GHz四位数控移相器单片集成电路的设计

设计了6～18GHz频带4bitGaAs数字移相器,着重介绍宽带移相单元的设计。该移相器通过ED02AH0.2μm PHEMT工艺实现。最终的单片数字移相器性能如下:在6～18GHz范围内,11.25°移相单元的移相波动小于±2°;22.5°移相单元的移相波动小于±2.5°;45°的移相波动为小于±5°;90°移相单元的移相波动小于±5°。所有状态的移相平坦度小于20°,移相均方差<7°,插入损耗<13dB,两端口所有态的回波损耗<-10dB(典型值)。     

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。     

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.     

Ka波段开关线型MEMS移相器的设计与研究

面向现代通信及相控阵雷达领域的需求,设计了一种移相间隔为22.5°的Ka波段4位开关线型射频MEMS移相器。主要对实现移相功能的四个移相单元进行了设计,采用台阶补偿技术优化移相单元上下通路分工选通,以提供最佳的阻抗匹配;采用直角转角结构,设计了可提高CPW直角性能的延迟线,并对应用该延迟线的4位开关线型移相器进行了总体设计。用HFSS进行建模仿真,结果表明,在0~40 GHz工作频段内,16个状态的插入损耗均小于2.15 dB,回波损耗均大于19.18 dB,驻波比均小于1.25,在40 GHz频点处的相移误差在1.57°以内,整体尺寸为10 mm²。     

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。     

一种具有边带陡峭特性的超窄带滤波器

应用LTCC技术,设计了一款带通滤波器。采用开口环谐振结构作为基本谐振单元,利用谐振级之间的耦合产生传输零点,实现边带抑制。给出了开口环谐振结构的等效电路分析,滤波器的通带中心频率为23.2 GHz,3-dB带宽为600 MHz,具有很窄的相对带宽,3-dB相对带宽仅为2.6%。对滤波器进行仿真和优化,结果表明,通带22.9~23.5 GHz内插损小于3 dB,低阻带10~21.1 GHz的衰减大于45 dB,高阻带25.3~40 GHz的衰减均大于30 dB。该滤波器的尺寸为4 mm×3.5 mm×0.45 mm,具有非常好的窄带特性和边带抑制特性。     

倍频器、分频器、混频器、变频器、移相器

本文介绍了同新型非谐振 FET 开关组合在一起的一个 Ka 频带4位移相器单片电路,它无需用电感器,其宽带开关特性达40GHz。在工作频率为345GHz 时,开发出的交换线路移相器 MMIC 的总相位偏移为3.3°rms,插入损耗偏移为0.9dB rms。在相对宽的33～36GHz 频率范围内,相位偏移小于7°rms。该 MMIC 芯片尺寸为2.5mm×2.2mm。由于其尺寸小、相移特性好,能可靠地应用于 Ka 频带相控阵天线     

开关线型四位数字MEMS移相器

介绍了一种基于射频微机械串联开关设计的开关线型四位数字微机电系统(M icro-e lectrom echan ica lSystem s以下简称M EM S)移相器。该移相器集成了16个RF M EM S开关,使用了13组四分之一波长传输线和M IM接地耦合电容,有效地使开关的驱动信号和微波信号隔离,串联容性开关设计有效地降低了开关的启动电压。使用低温表面微机械工艺在360μm厚的高阻硅衬底上制作移相器,芯片尺寸4.8 mm×7.8 mm。移相器样品在片测试结果表明,频点10.1 GH z,22.5°相移位的相移误差为±0.4,°插损2.8 dB;45°位的相移误差为±1.1,°插损2.0 dB;在X波段,对16个相移态的测试结果表明,移相器的插入损耗小于4.0 dB,驻波比小于2.4,开关驱动电压为17~20 V。     

金属陶瓷贴片封装的S波段六位数控移相器

介绍了一款自主设计采用0.25μm GaAs PHMET开关工艺制作的的S波段六位数控移相器芯片和金属陶瓷表贴管壳内的设计方法和研制结果.该移相器在工作频带2.8～3.6 GHz内64个移相态的移相精度RMS＜1.0°、插入损耗IL＜5 dB、输入输出驻波比VSWR＜1.5、幅度均衡△IL＜0.3 dB、1分贝压缩输入...     

A Low-Loss Ku-Band Monolithic Analog Phase Shifter

A GaAs monolithic Ku-band analog phase shifter integrating 90° branch line coupler with planar varactor diodes has been fabricated for the first time. A phase shift of 109° +- 3° with an insertion loss of 1.8+-0.3 dB was measured from 16 to 18 GHz. A 360° phase shifter with 4.2+-0.9 dB insertion loss was realized in the same frequency range by connecting three phase-shifter chips in series. To our knowledge, this is the lowest insertion loss obtained by a 360° Ku-band phase shifter using monolithic circuits. In addition, hyperabrupt varactors using nonuniform doping profiles increased the phase shift by more than 30° and produced a more linear dependence of phase shift on control voltage.     

一种S频段反射型可调模拟移相器的设计

设计了一种应用于S频段卫星通信相控阵系统的反射型可调模拟移相器。该移相器利用三分支线定向耦合器扩展了带宽,改善了工作频段内驻波;采用传输线和变容二极管构成的L型反射负载扩大了相移量。测试结果表明,在上行频段1.98～2.01 GHz内,相移量达到191°±1°,在下行频段2.17～2.2 GHz内,相移量达到186°±0.1°;插入损耗优于3.3 dB且插入损耗波动小于1 dB,回波损耗在整个电压调谐范围内均大于20 dB。该移相器结构简单、便于调节且价格低廉,在卫星通信领域有一定的应用价值。     

Design of novel wideband reflective phase shifters with wide range of phase applications

This paper presents wideband compact differential reflective phase shifter based on the double layer slot-coupled coupler configuration. This novel phase shifter arrangement consists of a 3-dB hybrid coupler with the coupled and transmission ports terminated with rectangular and elliptically shaped microstrip loads. By altering the ports termination of the coupler, phase shifters propose differential phase ranging from −90° to +90° over 1.3–5.9G Hz frequency band. To achieve different range of phase performance, the proper reactance is calculated at the outputs of coupler. These reactances are transformed to the elliptical or rectangular-shaped microstrip load with various dimensions for every phase shifter. The calculation and simulations results show that the developed circuits could provide ±30°, ±60°, ±45° and ±90° differential phase shifts. For verification of this wideband phase shifter design method, two phase shifter example with rectangular and elliptical load termination is fabricated and measured. The measured return loss of the phase shifter with elliptically load is better than 10 dB over 1.3–5.9G Hz frequency band as well as insertion loss is less than 1 dB. The phase shift deviation is less than 2.1°. The results demonstrate that the proposed phase shifters are well suited for use in GPS/LTE/WiMax/WLAN frequency bands.     

An X-band 22.5°/45° digital phase shifter based on switched filter networks

The design approach and performance of a 22.5°/45°digital phase shifter based on a switched filter network for X-band phased arrays are described. Both the MMIC phase shifters are fabricated employing a 0.25μm gate GaAs pHEMT process and share in the same chip size of 0.82×1.06 mm². The measurement results of the proposed phase shifters over the whole operating frequency range show that the phase shift error is less than 22.5°±2.5°, 45°±3.5°, which shows an excellent agreement with the simulated performance, the insertion loss is within the range of 0.9-1.2 dB for the 22.5°phase shifter and 0.9-1.4 dB for the 45°phase shifter, and the input/output return loss is better than -12.5 and -11 dB respectively. They also achieve the similar P_1dB continuous wave power handing capability of 24.8 dBm at 10 GHz. The phase shifters show a good phase shift error, insertion loss and return loss in the X-band (40%), which can be employed into the wide bandwidth multi-bit digital phase shifter.     

宽带GaAs MMIC开关耦合器芯片设计

介绍了一种宽带开关耦合器芯片的研制。在GaAs pHEMT工艺平台上将宽带单刀双掷开关和兰格耦合器集成在一个芯片上,在实现二路功率分配功能的同时,还提供了在两个输出端口之间±90°相位切换的功能。该芯片频率范围覆盖6~18GHz,在整个频带内插入损耗<3.7dB,相位误差<14°,输入输出驻波比<1.8∶1。芯片尺寸1.5mm×3.0mm×0.1mm。详细描述了电路的设计流程,并提供最终的测试结果。该芯片具有频带宽、体积小、使用方便等特点,可应用于不同的微波系统。