X波段GaN基五位数字移相器MMIC的研究

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数字式移相器在相控阵雷达收/发组件中扮演着重要角色。随着X波段相控阵雷达在军事上的应用需求越来越明确,收/发组件中各部件急需在电路设计形式和生产制造工艺上做进一步优化,以达到改善性能、提高集成度以及降低成本的目的。本文采用GaN HEMT工艺研究并设计了一款X波段五位数字移相器微波单片集成电路(MMIC),取得主要研究成果如下:利用GaN HEMT小信号S参数测试结果,解决了在移相器电路设计过程中,晶体管无成熟开关模型的问题,为电路设计提供了技术支持;采用为晶体管并联谐振电感和优化输入匹配的方法,设计了一款适合在移相器电路中使用的开关结构,解决了GaN HEMT单管插入损耗过大的问题;采用加载线型和高通/低通滤波器型拓扑结构设计了五位数字移相器电路。设计结果表明,在9.2~10.2Ghz频带范围内,该移相器的移相精度小于6.8度,均方根移相误差小于3.5度,插入损耗典型值为-17.4dB,偏移量小于2.4dB,输入输出回波损耗小于-12dB,均满足设计指标要求。利用L-edit软件绘制出最终的五位数字式移相器版图,版图面积为5.0*4.7mm2。
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