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。     

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)。     

X波段五位、C波段六位砷化镓单片数字移相器

南京电子器件研究所成功地研制出Ｘ波段五位、Ｃ波段六位砷化镓单片数字移相器,该移相器具有体积小、性能优、功耗极低、转换速度快、重复性和一致性好、可靠性高等优点。电路设计中,采用开关移相网络、桥Ｔ电路和谐振式电路形式来实现移相功能。电路采用先进的ＭＭＩＣ工艺制作。研制的移相器主要性能指标如下：Ｘ波段五位砷化镓单片数字移相器频　　率：ｆ０±５５０ＭＨｚ位　　数：五位（１８０°、９０°、４５°、２２．５°、１１．２５°）插入损耗：８．５ｄＢ相位精度：ＲＭＳ＜２．６°输入驻波：＜１．５输出驻波：＜１．５各…     

基于铁电移相器的Ka波段低成本相控阵天线研究

为解决铁电体陶瓷移相器中高相对介电常数材料间的匹配问题,研制了一种可用于Ka波段低成本相控阵天线的新型铁电体陶瓷材料移相器,并用其设计制作了一种一维电扫低成本相控阵天线。结果表明:通过利用三级阻抗匹配技术,所制新型移相器中高相对介电常数材料间的匹配问题得到了有效解决。当外加偏置电压约为11 kV时,该移相器可在损耗小于2.2 dB的情况下实现360°相移。     

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。     

S波段单片四位数控移相器

描述了Ｓ波段单片四位数字移相器的电路设计、工艺制作和性能。采用集总元件的高通／低通网络构成移相网络和ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ作为开关控制器件,利用南京电子器件研究所标准的离子注入微波单片集成电路（ＭＭＩＣ）制造工艺,研制出Ｓ波段单片四位数字移相器。该移相器在设计工作频带内１６个移相态具有移相精度高（均方根误差小于１°）、输入输出驻波好（＜１．４）和较低的插入损耗（＜５．５ｄＢ）与插损变化（均方根误差小于０．２ｄＢ）等优良的电特性。芯片尺寸为６．４５ｍｍ×１．４ｍｍ×０．２ｍｍ。     

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。     

宽频带L波段360°模拟信号移相器的设计

该文介绍了宽频带360°模拟移相器的设计理论。针对移相器的线性调相、平衡插入损耗波动、宽频带等进行了详细的探讨,且推导出确定移相器频带宽度的目标函数。用CAD方法迅速而准确地优化各网络设计参量。采用微波集成电路工艺制作的L波段模拟移相器在1.3～2.1GHz范围内可获得360°连续可变相移,最大调相电压18V,中心频率线性度优于±2.5％,插入损耗波动小于3dB。综合性能均优于国内报道的移相器。     

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。     

6～18GHz GaAs PHEMT 5位MMIC数字移相器

采用GaAs PHEMT工艺研制开发了一款6～18 GHz五位MMIC数字移相器。通过建立精确的器件模型、选择合理的单位拓扑以及设计优化原理图和版图,并在优化过程中采用性能冗余优化策略,保证了产品各项性能优异和高成品率。测试的电性能典型值表明,在工作频率范围内,11.25°/22.5°移相位的相移误差<2.5°,45°/90°/180°移相位的相移误差<5°,相移均方根误差<4.5°,插入损耗保持在7dB～10.5dB的范围内,32种相移态输入端与输出端的驻波比均小于1.7,最终芯片面积仅为3.555mm×4.055mm×0.1mm,可广泛用于相控阵雷达与电子对抗等系统。     

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。     

一个DC-32GHz两位微机械移相器

采用分布式微机械传输线结构实现了两位移相器,并且为了减小传输线负载电容和驱动电压首次提出了用共面波导传输线来驱动微机械桥的结构(共面波导驱动结构).结果显示驱动电压小于20V,20GHz时两位移相器的相移为0°/20.1°/41.9°/68.2°,插入损耗为-1.2dB.在DC到32GHz的范围内相移具有良好的线性,插入损耗小于-1.8dB,反射损耗好于-11dB.实验结果表明了该结构在高介电常数衬底上制造低插损、宽带数字微机械射频移相器的潜力.     

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.     

360°模拟移相器平衡插入损耗和拓宽频带的研究

本文论证了用电阻补偿法平衡360°模拟移相器插入损耗波动的正确性,并推导出确定移相器频带宽度的目标函数,籍CAD给出移相器在最大带宽条件下的有关设计参量,通过直观曲线为选择变容二极管作理论依据。采用微波集成电路工艺制作的模拟移相器在1．3～2．1GHz范围内可获得360°连续可变相移,最大调相电压18V,中心频率线性度优于±2．5％,插入损耗波动小于3dB。     

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.     

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。