高性能X波段六位数字移相器设计与应用

"高性能X波段单片数控移相器，基于0.25 μm砷化镓赝配高电子迁移率晶体管（pHEMT）工艺，实现了64种移相状态，相位均方根误差小于1.6°，幅度均衡度小于0.7 dB，插入损耗低于5.5 dB，回波损耗优于15 dB，适用于相控阵雷达与电子对抗系统。" 本文介绍了由张博等人设计的一款高性能X波段单片数控移相器，该移相器采用0.25微米的砷化镓赝配高电子迁移率晶体管（pHEMT）工艺，这一工艺在射频和微波集成电路中因其高速性能和优良的线性特性而被广泛应用。数字移相器在现代电子系统，特别是相控阵雷达中扮演着关键角色，因为它能精确控制相位并保持对噪声和温度变化的稳定性。 这款六位数字移相器设计独特，结合了高低通和全通网络结构，通过控制六个移相单元的不同状态，可以实现64种不同的相位变化，这些相位变化按照180°/45°/11.25°/5.625°/22.5°/90°的顺序级联，以确保精细的相位调整。在8至10 GHz的工作频率范围内，该移相器表现出卓越的性能：所有64种状态的相位均方根误差小于1.6°，这意味着相位控制的精度非常高；各态幅度均衡度小于0.7 dB，表明输出信号幅度的稳定性良好；插入损耗低于5.5 dB，意味着信号在经过移相器时的衰减很小，从而保持了信号强度；输入输出端口的回波损耗均优于15 dB，这有助于减少信号反射，改善系统效率。 芯片尺寸仅为2.2 mm×0.7 mm，这样的小型化设计有利于集成到更复杂的系统中，尤其是对空间和重量有严格要求的相控阵雷达和电子对抗设备。由于其出色的性能指标，这款数字移相器为实现高效、精确的相位控制提供了可能，对于提升相控阵雷达系统的整体性能具有重要意义。 在移相器设计中，选择适当的电路结构至关重要。文章提到了四种常见的移相器类型：开关线型移相器、加载线型移相器、反射型移相器和高/低通型移相器。每种类型的优缺点各异，需要根据实际应用需求进行权衡。本文中的移相器采用了创新设计，有效平衡了插入损耗、匹配性能和幅度波动，从而达到高性能标准。 这款基于砷化镓pHEMT工艺的X波段数字移相器展示了优秀的相位控制能力和信号处理性能，为射频和微波系统，尤其是相控阵雷达技术的进步做出了重要贡献。其紧凑的尺寸和出色的性能指标，使其成为未来相关领域研究和开发的理想选择。