CN2424577Y

CN2424577Y - 超宽带砷化镓单片数字、模拟移相器

Info

Publication number: CN2424577Y
Application number: CN 00219705
Authority: CN
Inventors: 戴永胜; 陈堂胜
Original assignee: No55 Electronic Inst Ministry Of Information Industry
Current assignee: No55 Electronic Inst Ministry Of Information Industry
Priority date: 2000-03-22
Filing date: 2000-03-22
Publication date: 2001-03-21
Anticipated expiration: 2010-03-22

Abstract

超宽带砷化镓单片数字模拟移相器是一种主要用于移动通讯、雷达、电子对抗和仪器等电子系统的设备中的部件,180度位开关数字移相电路的输入端为信号输入端,其输出端接90度位反射型数字、模拟兼容移相电路的输入端,90度位移相电路的输出端接45度位反射型数字、模拟兼容移相电路的输入端,45度移相电路的输出端接22.5度和11.25度位反射型数字、模拟兼容移相电路的输入端,22.5度和11.25度位移相电路和的输出端为信号输出端。

Description

超宽带砷化镓单片数字、模拟移相器

本实用新型是一种主要用于移动通信、雷达、电子对抗和仪器等电子系统和设备中的部件，属于砷化镓微波单片集成控制电路的技术领域。

在超宽带砷化镓微波单片集成控制电路领域内，由于超宽带砷化镓微波单片集成电路数字、模拟移相器具有工作频率范围宽、体积小、重量轻、开关速度快、无功耗和可靠性高等优点，在许多现代先进的电子系统和设备中倍受欢迎。描述这种产品性能的参数和主要技术指标有：1)工作频率带宽；2)相移位数；3)相移精度(或线性度，模拟移相状态)；4)插入损耗；5)各态插入损耗差；6)输入和输出端反射损耗；7)输出功率1分贝压缩；8)开关速度；9)芯片尺寸；10)芯片间电性能一致性。

同类产品由于设计采用的电路拓扑和工艺实现途径的缺陷，存在下列缺点：1)相移精度不够高；2)输入和输出端反射损耗指标较差；3)芯片间电性能由于受工艺控制参数影响一致性差；4)芯片间电性能一致性受工艺控制参数影响小的方案，其插入损耗和各态插入损耗差指标较差；5)芯片尺寸较大；6)工作频率带宽较窄；7)成品率较低。

本实用新型的发明目的就是提供一种能提高相移精度，改善输入和输出端反射损耗指标、使芯片间电性能一致性受工艺控制参数影响最小、减小插入损耗和各态插入损耗差，减小芯片尺寸、展宽工作频率带宽、提高成品率的超宽带砷化镓单片数字，模拟移相器。

本实用新型的超宽带砷化镓单片数字、模拟移相器主要由若干个移相器组合而成，即该移相器由一个180度位开关型数字移相电路、一个90度位反射型数字、模拟兼容移相电路、一个45度位反射型数字、模拟兼容移相电路、一个22.5度和11.25度位反射型数字、模拟兼容移相电路所组成，180度位开关数字移相电路的输入端为信号输入端，180度位开关数字移相电路的输出端接90度位反射型数字、模拟兼容移相电路的输入端，90度位反射型数字、模拟兼容移相电路的输出端接45度位反射型数字、模拟兼容移相电路的输入端，45度位反射型数字、模拟兼容移相电路的输出端接22.5度和11.25度位反射型数字、模拟兼容移相电路的输入端，22.5度和11.25度位反射型数字、模拟兼容移相电路的输出端为信号输出端。180度位开关型数字移相电路中微带线X4的一端接地，另一端接微带线X3和微带线X2，控制端K1通过电阻R1与场效应管T1的栅极相接，控制端K1通过电阻R2与场效应管T₂的栅极相连接，控制端K2通过电阻R3与场效应管T3的栅极相接，控制端K2通过电阻R4与场效应管T4的栅极相连接。90度位反射型数字、模拟兼容移相电路中场效应管T6的源极与地之间接有一个电阻R10和一个电容C4，控制端K3接在电阻R7和电阻R9的连接点处。场效应管T5的源极与地之间接有一个电阻R6和一个电容C2。45度位反射型数字、模拟兼容移相电路中场效应管T8的源极与地之间接有一个电阻R16和一个电容C8，场效应管T7的源极与地之间接有一个电阻R12和一个电容C6，控制端K4接在电阻R13和电阻R15的连接点处。22.5度和11.25度位反射型数字，模拟兼容移相电路中场效应管T11的源极与地之间接有一个电阻R23和一个电容C12，场效应管T12的源极与地之间接有一个电阻R22和一个电容C11，场效应管T10的源极与地之间接有一个电阻R9和一个电容C10，场效应管T9的源极与地之间接有一个电阻R18和一个电容C9，控制端K5接在电阻R20和电阻R24的连接点处，控制端K6接电阻R17和电阻R21。

本实用新型的优点在于：

1)180度位：改善了相移精度；减小了芯片尺寸、输入和输出端反射损耗指标、插入损耗和各态插入损耗差、芯片间电性能受工艺控制参数影响的离散性；展宽了工作频率带宽；简化了电路结构和工艺流程；提高了成品率。

2)90度和45度位：相移精度、输入和输出端反射损耗指标、各态插入损耗差改善大；提高了芯片间电性能受工艺控制参数影响一致性；展宽了工作频率带宽；简化了工艺流程；同时实现数字和模拟移相功能(当T5和T6或T7和T8只有导通和关断两种状态时，为数字移相状态。T5和T6或T7和T8的控制电平从零伏时到开关场效应场效应管夹断电压(负极性电压)间均匀变化时，其插入相移也均匀变化，为模拟移相状态)；提高了成品率。

3)22.5度和11.25度位：大大减小了芯片尺寸和插入损耗；改善了相移精度、输入和输出端反射损耗指标、各态插入损耗差、芯片间电性能受工艺控制参数影响的离散性；展宽了工作频率带宽；简化了电路结构和工艺流程；同时实现数字和模拟移相功能(其原理与90度和45度位相同)；提高了成品率。

图1是本实用新型的电路结构框图。其中包括180度位开关型数字移相电路A、90度位反射型数字模拟兼容移相电路B、45度位反射型数字、模拟兼容移相电路C、22.5度和11.25度位反射型数字模拟兼容移相电路D、以及控制端K1、K2、K3、K4、K5、K6。

图2是本实用新型的电原理图。

本实用新型的实施方案如下：

本实用新型的超宽带砷化镓单片数字、模拟移相器主要由一个180度位开关型数字移相电路A、一个90度位反射型数字、模拟兼容移相电路B、一个45度位反射型数字、模拟兼容移相电路C、一个22.5度和11.25度位反射型数字、模拟兼容移相电路D四部分串联而成，以下对该四部分的实施方案和工作原理分别进行了描述。

1)180度位开关型数字移相电路A：它由四只砷化镓开关场效应场效应管(T1、T2、T3和T4)、微带线X1～X5、微带交指结构耦合器(L1)、通孔接地端和一组互补的控制端K1、K2组成。180度位开关型数字移相电路中微带线X4的一端接地，另一端接微带线X3和微带线X2，控制端K1通过电阻R1与场效应管T1的栅极相接，控制端K1通过电阻R2与场效应管T2的栅极相连接，控制端K2通过电阻R3与场效应管T3的栅极相接。控制端K2通过电阻R4与场效应管T4的栅极相连接。控制信号分别接到开关场效应场效应管的栅极，当控制电平为零伏时为导通(低阻抗)状态，当控制电平为1至1.5倍的开关场效应场效应管夹断电压(负极性电压)时为关断(高阻抗)状态。工作时，T1和T3为导通状态，T2和T4为关断状态，另一种状态是T1和T3为关断状态，T2和T4为导通状态。这两种状态下超宽带传输信号相位的差值，便是所需要的插入相移。反之亦然。

2)90度位反射型数字、模拟兼容移相电路B由两个砷化镓开关场效应场效应管(T5、T6)和微带线(X6、X7、X8、X9、X10、X11)、微带交指结构耦合器L2、电阻R5～R10、微带交指电容C1～C4、通孔接地端和一个控制端K3所组成。工作时，场效应管T5、T6导通为一种状态，关断为另一种状态，两种状态下超宽带传输信号相位的差值，便是所需要的插入相移，反之亦然。

3)45度反射型数字、模拟兼容移相电路C，它由两只砷化镓开关场效应场效应管T7和T8、微带线X12～X15、微带交指结构耦合器L3电阻R11～R15，微带交指电容C5～C8，通孔接地端X12～X15和一个控制端K4组成。工作时，T7和T8导通为一种状态，T7和T8关断为另一种状态，两种状态下超宽带传输信号相位的差值，便是所需要的插入相移。反之亦然。

4)22.5度和11.25度位为共享一个微带交指结构耦合器L4的反射型数字、模拟兼容移相电路。它由四只砷化镓开关场效应场效应管(T9、T10、T11、T12)、输入和输出微带线X16～X17、微带交指结构耦合器L4、电阻R17～R24、电感、微带交指电容C9～C12，通孔接地端和两个控制端K5、K6组成。工作时共有四种状态，T9、T10、T11和T12导通为一种状态，T9和T10关断、T11和T12导通为一种状态，T9和T10导通、T11和T12关断为一种状态，T9、T10、T11和T12关断为一种状态。四种状态下超宽带传输信号相位的差值，分别对应22.5度、11.25度、33.75度和-11.25度，这些便是所需要的插入相移。

根据以上所述，按照图2的电路图，采用砷化镓单片电路制造工艺，便可实现本实用新型。

Claims

1．一种超宽带砷化镓单片数字、模拟移相器，由若干分移相器所组成，其特征在于该移相器由一个180度位开关型数字移相电路(A)、一个90度位反射型数字、模拟兼容移相电路(B)、一个45度位反射型数字、模拟兼容移相电路(C)、一个22.5度和11.25度位反射型数字、模拟兼容移相电路(D)所组成，180度位开关数字移相电路(A)的输入端为信号输入端，180度位开关数字移相电路(A)的输出端接90度位反射型数字、模拟兼容移相电路(B)的输入端，90度位反射型数字、模拟兼容移相电路(B)的输出端接45度位反射型数字、模拟兼容移相电路(C)的输入端，45度位反射型数字、模拟兼容移相电路(C)的输出端接22.5度和11.25度位反射型数字、模拟兼容移相电路(D)的输入端，22.5度和11.25度位反射型数字、模拟兼容移相电路(D)的输出端为信号输出端。

2．根据权利要求1所述的超宽带砷化镓单片数字、模拟移相器，其特征在于180度位开关型数字移相电路(A)中微带线X4的一端接地，另一端接微带线X3和微带线X2，控制端K1通过电阻R1与场效应管T1的栅极相接，控制端K1通过电阻R2与场效应管T2的栅极相连接，控制端K2通过电阻R3与场效应管T3的栅极相接，控制端K2通过电阻R4与场效应管T4的栅极相连接。

3．根据权利要求1或2所述的超宽带砷化镓单片数字、模拟移相器，其特征在于90度位反射型数字、模拟兼容移相电路(B)中场效应管T6的源极与地之间接有一个电阻R10和一个电容C4，控制端K3接在电阻R7和电阻R9的连接点处，场效应管T5的源极与地之间接有一个电阻R6和一个电容C2。

4．根据权利要求1或2所述的超宽带砷化镓单片数字、模拟移相器，其特征在于45度位反射型数字、模拟兼容移相电路(C)中场效应管T8的源极与地之间接有一个电阻R16和一个电容C8，场效应管T7的源极与地之间接有一个电阻R12和一个电容C6，控制端K4接在电阻R13和电阻R15的连接点处。

5．根据权利要求1或2所述的超宽带砷化镓单片数字、模拟移相器，其特征在于22.5度和11.25度位反射型数字，模拟兼容移相电路(D)中场效应管T11的源极与地之间接有一个电阻R23和一个电容C12，场效应管T12的源极与地之间接有一个电阻R22和一个电容C11，场效应管T10的源极与地之间接有一个电阻R9和一个电容C10，场效应管T9的源极与地之间接有一个电阻R18和一个电容C9，控制端K5接在电阻R20和电阻R24的连接点处，控制端K6接电阻R17和电阻R21。