X波段GaN基五位数字移相器MMIC的研究

摘要

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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第一章 绪论

1.1 移相器的应用

1.2 MMIC的特点及应用

1.3 GaN HEMT的优势

1.4 国内外研究进展

1.5 研究意义

1.6 论文主要内容

第二章 移相器的基本原理

2.1 移相器基本介绍

2.2 移相器基本移相原理

2.3 移相器主要性能指标

2.4 各种类型移相器结构及其电路分析

2.5 本章小结

第三章 GaN HEMT开关设计研究

3.1 GaN HEMT器件工作原理

3.2 GaN HEMT的寄生效应

3.3 GaN HEMT制作工艺流程

3.4 HEMT开关的原理及设计

3.5 本章小结

第四章 X波段五位数字移相器的仿真设计

4.1 五位数字移相器设计流程

4.2 移相拓扑结构的选择

4.3 11.25°移相位单元的设计

4.4 22.5°移相位单元的设计

4.5 45°移相位单元的设计

4.6 90°移相位单元的设计

4.7 180°移相位单元的设计

4.8 五位数字移相器级联设计

4.9 移相器级联仿真规则

4.10 本章小结

第五章 总结和展望

致谢

参考文献

研究成果