一种低增益波动模拟矢量相加移相器的设计

提出了一种应用于模拟矢量相加移相器中增益控制模块的新型反馈电路,以减少增益波动。采用SMIC 0.18 μm CMOS工艺进行了原理图与版图设计,可在2 ~3 GHz频率范围内工作,版图尺寸为0.7 mm×0.64 mm。仿真结果显示,在2.45 GHz频率处,该电路的插入损耗小于8 dB,输入1 dB压缩点P1dB为2 dBm,增益波动小于0.7 dB,优于目前已发表文献中的同类电路。     

X波段GaN基小相位移相器设计

基于0.25 μm GaN HEMT工艺,设计并制作了X波段11.25°和22.5°的小相位移相器单片微波集成电路(MMIC),两个移相器单元均采用低通开关滤波型拓扑结构.最终芯片面积分别为0.9 mm× 1.05 mm和0.95 mm× 1.05 mm.芯片测试结果表明,两个小相位移相器性能良好,且测试结果与仿真结果吻合.在8 ～ 12 GHz频带内,11.25°和22.5°移相器电路的相移精度小于2.8°,输入回波损耗分别优于-15和-12 dB,插入损耗值分别小于1和1.5 dB,幅度波动分别小于0.8和1.3 dB.两个移相器电路的1 dB压缩点输入功率均大于36 dBm,其功率容限优于GaAs HEMT设计的移相器.结果表明,所设计的移相器具有优异的相移精度以及良好的功率性能,可广泛应用于高精度和大功率的雷达系统中.     

基于微机电系统开关的四位移相器设计

为了解决相控阵雷达小型化和低损耗的问题,设计了一个工作频率为2.2 GHz的射频微机电系统(MEMS)四位开关线型移相器。首先分析了直接接触式MEMS串联开关的插入损耗和隔离度,并得到仿真结果。在此基础上设计了基于该开关的移相范围为0~180o的四位移相器电路,相移量为12o每步。采用HFSS软件对其进行仿真,得到移相精确度、插入损耗和隔离度等关键结果,移相器工作在2.2 GHz时,隔离度大于20 dB,插入损耗小于1 dB。该设计与传统移相器相比体积更小,且具有更小的插入损耗和更大的隔离度。     

基于加载线型Ka频段的五位数字移相器

数字移相器广泛应用于相控阵雷达中,本文采用一前一后加载支线的方法设计了 11.25°,22.5°和45°移相单元,以3 dB支线耦合器的形式设计90°和180°移相单元,在Ka频段研制出五位数字移相器。该移相器在30 GHz~31 GHz工作频带内,各移相单元实测相移误差最大为6.5°,最小为0.2°;插入损耗最大为11.8 dB,最小为8.6 dB;输入驻波比小于2,整个电路尺寸为110 mm×55 mm×25 mm。     

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。     

基于GaN HEMT工艺的高功率宽带6 bit数字移相器

基于GaN HEMT工艺研制了一款8～12.5 GHz宽带6 bit数字移相器.通过采用优化的宽带拓扑和集总元件,以及在片上集成GaN并行驱动器,提高了移相精度,缩小了芯片的尺寸,减少了控制端数量.测试结果表明,在8～12.5 GHz频带内,全部64个移相状态下,插入损耗小于11 dB,输入回波损耗小于-14 dB,输出回波损耗小于-16 dB,移相均方根误差小于1.8°,幅度变化均方根误差小于0.5 dB.在8 GHz频率下,1 dB压缩点输入功率高达33 dBm.芯片尺寸为5.05 mm×2.00 mm×0.08 mm.     

宽带GaN大功率单刀双掷开关设计

设计了一款基于MMIC工艺的宽带GaN大功率单刀双掷开关芯片,该款GaN开关芯片电路采用一个串管两并管的结构。在小信号开关芯片设计的基础上,利用了功率开关容量的理论公式,并结合电路仿真以及电磁场仿真,辅之以DOE(Design of experiment)方法设计。开关芯片实测结果表明:在DC-12GHz频带内,插入损耗<1.2dB,隔离度>40dB,P-0.1>44dBm,体积仅为1.8mm×1.0mm×0.1mm。     

Ka波段五位分布式MEMS传输线移相器设计

通过在共面波导上周期性地加载分布电容,外加驱动电压改变电容值,实现分布式MEMS移相器。首先给出了5位分布式MEMS移相器的总体结构图,分析了理论参数的设计方法。再采用HFSS建立单个微桥的三维电磁仿真模型,利用仿真得到的S参数拟合微桥的up态和down态电容值并与理论设计电容值对比,确定MEMS桥精确的结构参数。最后采用ADS建立分布式MEMS移相器整体的微波等效电路,仿真得出移相器的性能指标参数。仿真结果表明移相器在35GHz时移相精度小于0.6°,移相器的插入损耗小于0.3dB,回波损耗大于25dB。     

毫米波RF-MEMS单片集成0/π移相器

介绍了一种毫米波RF-MEMS单片集成反射型0/Π移相器的设计、制造和测试.实测性能与设计结果吻合较好,达到的电性能指标为:在35GHz-38GHz频率范围内,电压驻波比小于1.8,参考态插入损耗为3.5±1.0dB,相移态插入损耗为2.0±0.6dB,相移为180°±6°.芯片尺寸:2.6mm×2.1mm×0.2mm.满足了插损低并具有电路拓扑的要求.     

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.     

五位分布式MEMS传输线移相器的优化设计

通过在共面波导传输线上周期性地加载分布电容,外加驱动电压改变电容值,实现分布式MEMS传输线移相器。从三个方面优化了五位分布式MEMS传输线移相器的设计:一是分别设计了11.25°和22.5°两种微桥,单元在Ka波段的插入损耗均大于-0.8 dB,回波损耗均小于-15 dB,相移精度小于0.4°,新的五位移相器以2种单元、19个微桥的结构替代了传统单一单元、31个微桥的结构,可减少微桥的总数;二是CPW传输线采用折叠布局,通过共用部分地线,移相器平面尺寸减小至1.81 mm×3.84 mm,相比传统五位分布式移相器,面积减小了56%,实现了器件的小型化;三是设计了一种新型的直流偏置结构,结构简单、工艺容易实现。     

基于ADS仿真设计X波段五位数字移相器

介绍了利用ADS进行X波段五位数字移相器的设计。描述了PIN管的开关特性、X波段五位数字移相器的电气特性、原理、电路设计及仿真情况。移相器采用PIN管管芯作为开关元件,5个移相位将呈线形级联布置。均方根相位误差小于3°,插入损耗在1.7~2.9 dB之间,回波损耗小于15 dB。仿真结果,满足要求。     

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.     

基于SP4T开关的4位MEMS开关线式移相器设计

设计了一款4位MEMS开关线式移相器,由SP4TMEMS开关和微带传输线构成,工作于X波段。单刀四掷(single pole 4throw,SP4T)开关用于切换两条不同电长度的信号通道,即参考相位通道和延迟相位通道。每个SP4T开关包含4个悬臂梁接触式RF MEMS串联开关。介绍了4位MEMS开关线式移相器的总体设计,并给出了其关键部件SP4T开关和相位延迟线的设计细节。采用ADS软件仿真分析了器件的电气性能。仿真分析得到:SP4T开关在中心频率10GHz处的回波损耗为-36dB,插入损耗约为0.18dB;移相器各相位的回波损耗均低于-15dB,插入损耗为-0.8～-0.4dB。这种射频MEMS移相器具有小型化、低功耗和高隔离度的优点。     

2.4 GHz continuously variable ferroelectric phase shifters using all-pass networks

Continuously variable ferroelectric (BST on sapphire) phase shifters based on all-pass networks are presented. An all-pass network phase shifter consists of only lumped LC elements, and thus the total size of the phase shifter is kept to less than 2.2 mm /spl times/ 2.6 mm at 2.4 GHz. The tunability (C/sub max//C/sub min/) of a BST interdigital capacitor is over 2.9 with a bias voltage of 140 V. The phase shifter provides more than 121/spl deg/ phase shift with the maximum insertion loss of 1.8 dB and the worst case return loss of 12.5 dB from 2.4 GHz to 2.5 GHz. By cascading two identical phase shifters, more than 255/spl deg/ phase shift is obtained with the maximum insertion loss of 3.75 dB. The loss figure-of-merit of both the single- and double-section phase shifters is over 65/spl deg//dB from 2.4 GHz to 2.5 GHz.     

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.     

Design and performance of a new digital phase shifter at X-band

A new digital phase shifter design at X-band is presented. The phase shifter operates based on converting a microstrip line to a rectangular waveguide and thus achieving the phase shift by changing the wave propagation constant through the medium. As a proof of principle, a 3-b phase shifter has been designed and constructed using PIN diode switches. An average insertion loss of 1.95 dB and phase shift error of less than 4/spl deg/ at 10.6 GHz are achieved.