专利名称：微波毫米波宽频带五位单片集成数字移相器的制作方法
技术领域：
本发明涉及相控阵雷达、移动通信、数字微波通信、仪器仪表、重离子加速器、电子 对抗、导弹姿态控制系统、智能天线系统等众多技术领域，特别是一种宽频带单片集成数字 移相器。
背景技术：
微波数字移相器作为现代相控阵雷达系统中收发组件的核心组成部分，无论从实 用的角度，还是从理论研究的角度都有着重大的现实意义。在宽带微波毫米波频段的控制 电路中，数字移相器是微波毫米波主要控制电路之一，描述这种产品性能的主要技术指标 有1)工作频率带宽；2)相移位数；3)相移量4)相移精度；5)插入损耗；6)各态插入损耗 差；7)各态输入和输出端电压驻波比；8)开关速度；9)电路尺寸；10)输出功率1分贝压缩 电平。现有的微波五位数字移相器，由于设计采用的电路拓扑和工艺实现途径的缺陷，加 之频带宽、相移量大，或由于用同轴、波导、混合集成、低温共烧陶瓷立体集成电路等方式， 通常电性能指标均较差。因此其主要缺点有(1)电路拓扑复杂，每一位要采用不同电路实 现；⑵设计难度大；⑶工艺加工难度大；⑷相移精度低；(5)多位数字相移器的电路损 耗大；(6)输入和输出端电压驻波比差；(7)工作频率带宽较窄；(8)成本高；(9)电路尺寸 较大。那些恒定相移、面积小、驻波好、插损小等优良电性能的宽带数字电控移相器是非 常难于设计和制造的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用微波单片集成电路工艺设计的电路拓扑结构简 单、设计简便、能够展宽工作频率带宽、减小各态插入损耗、改善各态的输入输出电压驻波 比、减小芯片面积、使电路之间电性能一致性受工艺控制参数影响最小，电路尺寸较小，降 低成本的多倍频程五位数字移相器。实现本发明目的的技术解决方案是一种微波毫米波宽频带五位单片集成数字 移相器，它由11.25°、22.5°、45°、90°、180°相移单元电路级联构成，其级联顺序是按 相移量由大到小级联而成，该移相器以11.25°为相移步进值在0 360°的范围内总共 可实现32种相移状态，其中11.25° /22.5°相移位单元电路采用高/低通滤波器型拓 扑，45° /90° /180°相移位单元电路采用反射型拓扑的设计。该移相器的信号输入端即 180°相移单元电路的输入端，180°相移位单元电路的输出端接90°相移电路的输入端， 90°的相移单元电路的输出端接45°相移单元电路的输入端，45°相移单元电路的输出端 接22. 5°相移单元电路的输入端，22. 5°相移单元电路的输出端接11. 25°相移单元电路 的输入端，11. 25°相移单元电路的输出端为该移相器的输出端。本发明所用高低通型移相 器电路包括两个开关、一个高通滤波器和一个低通滤波器，其中开关用PHEMT晶体管来实 现，高/低通电路用微带线来实现。反射型移相器电路包括匹配网络、3dB90度混合接头、变换网 络以及开关，本发明中反射型电路中匹配网络和变换网络均采用微带实现，3dB90度混 合接头采用兰格耦合器结构，开关仍用PHEMT晶体管来实现。本发明与现有技术相比，其显著优点是1、设计简单，只要设计好两种结构的移相 电路拓扑；2、制造中工艺难控制精度比同类的高；3、电性能改善大；4、各态插入损耗差值 小；5、工作频率带宽；6、相移精度高；7、输入和输出电压驻波比低；9、芯片面积小；10、成本 低。
图1是本发明的微波毫米波宽频带五位单片集成数字移相器中单元电路所用高/ 低通型移相器拓扑结构。图2是本发明的微波毫米波宽频带五位单片集成数字移相器中单元电路所用反 射型移相器拓扑结构。图3是本发明的微波毫米波宽频带五位单片集成数字移相器的整体结构框图。图4是本发明的微波毫米波宽频带五位单片集成数字移相器的相移位为180°的 电路拓扑。图5是本发明的微波毫米波宽频带五位单片集成数字移相器的相移位为90°的 电路拓扑。图6是本发明的微波毫米波宽频带五位单片集成数字移相器的相移位为45°的 电路拓扑。图7是本发明的微波毫米波宽频带五位单片集成数字移相器的相移位为22. 5° 的电路拓扑。图8是本发明的微波毫米波宽频带五位单片集成数字移相器的相移位为11. 25° 的电路拓扑。图9是本发明的微波毫米波宽频带五位单片集成数字移相器的相移位为11. 25° 的测试曲线。图10是本发明的微波毫米波宽频带五位单片集成数字移相器的相移位为22. 5° 的测试曲线。图11是本发明的微波毫米波宽频带五位单片集成数字移相器的相移位为45°的 测试曲线。图12是本发明的微波毫米波宽频带五位单片集成数字移相器的相移位为90°的 测试曲线。图13是本发明的微波毫米波宽频带五位单片集成数字移相器的相移位为180° 的测试曲线。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细描述。结合图1、图3、图4，本发明的微波毫米波宽频带五位单片集成数字移相器，包括 相移位为180°的单元移相电路，此单元电路为反射型移相电路。该单元电路由信号输入端 INPUT、信号输出端OUTPUT、兰格耦合器、PHEMT晶体管以及微带线等组成。该单元电路从输入端出发有两条支路。第一条支路为输入端接微带MalO的一端，微带MalO的另一端接微 带Ma7 —端，微带Ma7另一端接PHEMT晶体管Fa2的源极，PHEMT晶体管Fa2的栅极接微带 Ma4—端，微带M4另一端接薄膜电阻Ra2的一端，薄膜电阻Ra2的另一端接控制电压VARl ； PHEMT晶体管Fa2漏极接微带Ma3 —端，微带Ma3另一端分别接微带Ma2的一端和微带Ma5 的一端；微带Ma5的另一端接地；微带Ma2的另一端接PHEMT晶体管Fal的漏极，PHEMT晶体 管Fal的栅极接微带Mal的一端，微带Mal的另一端接薄膜电阻Ral的一端，薄膜电阻Ral 的另一端接控制电压VARl ；PHEMT晶体管Fal的源极接微带Ma6的一端，微带Ma6的另一端 分别接微带Mali的一端和微带MaS的一端；微带Mali另一端接信号输出端。该单元电路 的另一条支路为信号输入端接微带MalO的一端，微带MalO的另一端接微带Ma9的一端，微 带Ma9的另一端接PHEMT晶体管Fa4的源极，PHEMT晶体管Fa4的栅极接微带Mal3的一端， 微带Mal3的另一端接薄膜电阻Ra4的一端，Ra4的另一端接控制电压VAR2 ；PHEMT晶体管 Fa4的漏极接微带Mal5的一端，微带Mal5的另一端接兰格耦合器LANGal的输入端，LANGal 的耦合端接微带Mal7的一端，微带Mal7的另一端接地；LANGal的直通端接微带Mal6的一 端，微带Mal6的另一端接地；LANGal的隔离端接微带Mal4的一端，微带Mal4的另一端接晶 体管F3的漏极，PHEMT晶体管F3的栅极接微带M12的一端，微带M12的另一端接薄膜电阻 Ra3的一端，薄膜电阻Ra3的另一端接控制电压VAR2 ；PHEMT晶体管Fa3的源极接微带MaS 的一端，微带MaS的另一端接微带Mali的一端，微带Mall的另一端接信号输出口。该单元 电路可实现步进值为0°和180°的相移。结合图1、图3、图5，本发明的微波毫米波宽频带五位单片集成数字移相器，包括 相移位为90°的单元移相电路，此单元电路为反射型移相电路。该单元电路由信号输入端 INPUT、信号输出端OUTPUT、兰格耦合器、PHEMT晶体管以及微带线等组成。该单元电路信号 输入端接微带Mb2的一端，微带Mb2的另一端接兰格耦合器LAMibl的输入端，兰格耦合器 的隔离口接微带Mbl的一端，微带Mbl的另一端接信号输出端；兰格耦合器的耦合口接微 带Mb4的一端，微带Mb4的另一端分别接微带Mb6和微带MblO的一端，微带MblO的另一端 接薄膜电阻Rb2的一端，薄膜电阻Rb2的另一端接交指电容Cb2的一端，交指电容Cb2的另 一端接地；微带Mb6的另一端接PHEMT晶体管冊2的源极，PHEMT晶体管冊2的栅极接微带 MbS的一端，微带MbS的另一端接薄膜电阻Rb6的一端，薄膜电阻Rb6的另一端接控制电压 VARl ；PHEMT晶体管漏极接交指电容Cb3的一端，交指电容Cb3另一端接地，交指电容Cb3 与薄膜电阻Rb3并联；兰格耦合器LANGbl的直通口所连接电路与其耦合口所接电路结构一 致，即兰格耦合器LAMibl的直通口接微带Mb3的一端，微带Mb3的另一端分别接微带Mb5 和微带Mb9的一端，微带Mb9的另一端接薄膜电阻Rbl的一端，薄膜电阻Rbl的另一端接交 指电容Cbl，交指电容Cbl的另一端接地；微带Mb5的另一端接PHEMT晶体管的源极， PHEMT晶体管的栅极接微带Mb7的一端，微带Mb7的另一端接薄膜电阻Rb5的一端，薄 膜电阻Rb5的另一端接控制电压VARl ；PHEMT晶体管Fl的漏极接薄膜电阻Rb4的一端，薄 膜电阻Rb4另一端接地，薄膜电阻Rb4与交指电容Cb4并联。该单元电路可实现步进值为 0°和90°的相移。结合图1、图3、图6，本发明的微波毫米波宽频带五位单片集成数字移相器，包括 相移位为45°的单元移相电路，此单元电路仍为反射型移相电路。该单元电路90°的相 移电路结构类似，均由信号输入端INPUT、信号输出端OUTPUT、兰格耦合器、PHEMT晶体管以及微带线等组成。该单元电路信号输入端接微带Mc2的一端，微带Mc2的另一端接兰格耦合器LANGcl的输入端，兰格耦合器LANGcl的隔离口接微带Mcl的一端，微带Mcl的另一端 接信号输出端；兰格耦合器的耦合口接微带Mc4的一端，微带Mc4的另一端分别接微带Mc6 和薄膜电阻Rc2的一端，薄膜电阻Rc2的另一端接交指电容Cc2的一端，交指电容Cc2的另 一端接地；微带Mc6的另一端接PHEMT晶体管Fc2的源极，PHEMT晶体管Fc2的栅极接微带 McS的一端，微带McS的另一端接薄膜电阻Rc6的一端，薄膜电阻Rc6的另一端接控制电压 VARl ；PHEMT晶体管Fc2漏极接交指电容Cc3的一端，交指电容Cc3另一端接地，交指电容 Cc3与薄膜电阻Rc3并联。兰格耦合器LANGcl的直通口所连接电路与其耦合口所接电路结 构一样，即兰格耦合器LANGcl的直通口接微带Mc3的一端，微带Mc3的另一端分别接微带 Mc5和接薄膜电阻Rcl的一端，薄膜电阻Rcl的另一端接交指电容Ccl，交指电容Ccl的另 一端接地；微带Mc5的另一端接晶体管Fcl的源极，PHEMT晶体管Fcl的栅极接微带Mc7的 一端，微带Mc7的另一端接薄膜电阻Rc5的一端，薄膜电阻Rc5的另一端接控制电压VARl ； PHEMT晶体管Fcl的漏极接薄膜电阻Rc4的一端，薄膜电阻Rc4另一端接地，薄膜电阻Rc4 与交指电容Cc4并联。该单元电路可实现步进值为0°和45°的相移。结合图2、图3、图7，本发明的微波毫米波宽频带五位MMIC数字移相器，包括相移 位为22. 5°的单元移相电路，此单元电路为高/低通型移相电路。该单元电路由信号输入 端INPUT、信号输出端0UTPUT、PHEMT晶体管以及微带线等组成。该单元电路信号输入端接 微带Mdl4的一端，微带Mdl4的另一端分别接微带Mdl5和微带Md6的一端，微带Mdl5的另 一端接薄膜电阻Rd4的一端，薄膜电阻Rd4的另一端接地；微带Md6的另一端分别接微带 Md2和微带Md7的一端，微带Md2的另一端接PHEMT晶体管Fdl的源极，PHEMT晶体管Fdl 的栅极接微带Mdl的一端，微带Mdl的另一端接薄膜电阻Rdl的一端，薄膜电阻Rdl的另一 端接控制的电压VARl ；PHEMT晶体管Fdl的漏极接微带接微带Md3的一端和微带Md5的一 端，微带Md3的另一端接交指电容Cdl的一端，交指电容Cdl的另一端接微带Md4的一端， 微带Md4的另一端接信号输出端；微带Md7和微带Md5的另一端共同接微带Md8的一端，微 带MdS的另一端接PHEMT晶体管Fd2的源极，PHEMT晶体管F2的栅极接微带Md9的一端， 微带Md9的另一端接薄膜电阻Rd2的一端，薄膜电阻Rd2的另一端接控制电压VARl ；PHEMT 晶体管Fd2的漏极接微带MdlO的一端，微带MdlO的另一端接微带Mdll和微带Mdl2的一 端，微带Mdl2的另一端接电感Ldl的一端，电感Ldl的另一端接地；微带Mdll的另一端接 PHEMT晶体管Fd3的源极，PHEMT晶体管Fd3的栅极接微带Mdl3的一端，微带Mdl3的另一 端接薄膜电阻Rd3，薄膜电阻Rd3的另一端接控制电压VAR2，；PHEMT晶体管Fd3的漏极接 地。该单元电路可实现步进值为0°和22. 5°的相移。结合图2、图3、图8，本发明的微波毫米波宽频带五位单片集成数字移相器，包括 相移位为11. 25°的单元移相电路，此单元电路和22. 5°相移电路类似，仍为高/低通型移 相电路。该单元电路由信号输入端INPUT、信号输出端OUTPUT、晶体管以及微带线等组成。 该单元电路信号输入端接微带Me6的一端，微带Me6的另一端分别接微带Me2和微带Me7的 一端，微带Me2的另一端接PHEMT晶体管Fel的源极，PHEMT晶体管Fel的栅极接微带Mel 的一端，微带Mel的另一端接薄膜电阻Rel的一端，薄膜电阻Rel的另一端接控制的电压 VARl ；PHEMT晶体管Fel的漏极接微带Me3的一端和微带Me5的一端，微带Me3的另一端接 交指电容Cel的一端，交指电容Cel的另一端接微带Me4的一端，微带Me4的另一端接信号输出端；微带Me7和微带Me5的另一端共同接微带MeS的一端，微带MeS的另一端接PHEMT 晶体管狗2的源极，PHEMT晶体管狗2的栅极接微带Me9的一端，微带Me9的另一端接薄膜 电阻Re2的一端，薄膜电阻Re2的另一端接控制电压VARl ；PHEMT晶体管Fe2的漏极接微带 MelO的一端，微带MleO的另一端接微带Mell和微带Mel2的一端，微带Mel2的另一端接 电感Lel的一端，电感Lel的另一端接地；微带Mell的另一端接PHEMT晶体管狗3的源极， PHEMT晶体管狗3的栅极接微带Mel3的一端，微带Mel3的另一端接薄膜电阻Re3，薄膜电 阻Re3的另一端接控制电压VAR2，；PHEMT晶体管Fe3的漏极接地。该单元电路可实现步进 值为0°和11.25°的相移。微波毫米波宽频带5位单片集成数字移相器工作原理描述如下微波毫米波信号 从信号输入端输入，依次通过步进值分别为180°、90°、45°、22.5° ,11.25°的单元相移 电路，每个单元电路有0°和其相移步进值两种移相状态，依据每个电路不通状态的组合， 即可实现以11. 25°为步进值在0° 360°内的32种状态。其中180°单元相移电路 (见图4)其原理为反射型移相电路，该电路中开关控制电压VARl控制PHEMT晶体管和 PHEMT晶体管Fa2的开断，开关控制电压VAR2控制PHEMT晶体管Fa3和PHEMT晶体管Fa4 的开断；当PHEMT晶体管Fal和PHEMT晶体管Fa2呈开状态，PHEMT晶体管Fa3和PHEMT晶 体管Fa4呈断状态时该电路产生相移为Φ 1，当晶体管Fal和Fa2呈断状态，PHEMT晶体管 Fa3和PHEMT晶体管Fa4呈开状态时该电路产生相移为Φ 2，则Φ 1-Φ 2为180 °。其中 90°单元相移电路(见图5)其原理为反射型移相电路，该电路中开关控制电压VARl控制 PHEMT晶体管Fbl和PHEMT晶体管Fb2的开断，当PHEMT晶体管Fbl和PHEMT晶体管Fb2呈 开状态时该电路产生相移为Φ 1，，当PHEMT晶体管!^bl和PHEMT晶体管冊2呈断状态时该 电路产生相移为Φ 2，则Φ1-Φ2为180°。其中45°单元相移电路(见图6)其原理为反 射型移相电路，该电路和90°单元相移电路类似，也是由开关控制电压VARl控制PHEMT晶 体管Fcl和PHEMT晶体管Fc2的开断，当PHEMT晶体管Fcl和PHEMT晶体管Fc2呈开状态 时该电路产生相移为Φ 1，当PHEMT晶体管Fcl和PHEMT晶体管Fc2呈断开状态时该电路产 生相移为φ 2，则Φ 1-Φ 2为45°。其中22. 5°单元相移电路(见图7)为高/低通型移相 电路，该电路中PHEMT晶体管Fdl和PHEMT晶体管Fd2由开关控制电压VARl控制，PHEMT晶 体管Fd3由开关控制电压VAR2控制，当PHEMT晶体管Fdl和PHEMT晶体管Fd2呈开状态， PHEMT晶体管Fd3呈断状态时，该电路产生相移位Φ 1，当PHEMT晶体管Fdl和PHEMT晶体 管Fd2呈断状态，PHEMT晶体管Fd3呈开状态时，该电路产生相移位Φ 2，这两种状态的相移 差即Φ1-Φ2为22.5°。其中11.25°单元相移电路(见图8)也为高/低通型移相电路， 该电路结构和22. 5°相移电路结构类似，其中PHEMT晶体管Fel和PHEMT晶体管狗2由开 关控制电压VARl控制，PHEMT晶体管狗3由开关控制电压VAR2控制，当PHEMT晶体管Fel 和PHEMT晶体管Fe2呈开状态，PHEMT晶体管Fe3呈断状态时，该电路产生相移位Φ 1，当 PHEMT晶体管Fel和PHEMT晶体管Fe2呈断状态，PHEMT晶体管Fe3呈开状态时，该电路产 生相移位Φ 2，这两种状态的相移差即Φ1-Φ2*22.5°。综上所述，该微波毫米波宽频带 5位单片集成数字移相器可实现0° 360°内的32种状态。参见图9 13，图9 13为本实施例的测试曲线，插入损耗保持在7. 5dB 11. SdB的范围内，输入端与输出端的驻波比均小于2;。由图9可知，11. 25°相移位的相 移误差<1.65° ；由图10可知，由22. 5°相移位的相移误差< 2.4° ；由图11可知，45°相移位的相移误差<4.1° ；由图12可知，90°相移位的相移误差<9. 2° ；由图13可知， 180°相移位的相移误差<8°。
权利要求
1.一种微波毫米波宽频带五位单片集成数字移相器，其特征在于包括五个单元移 相电路，五个单元电路包括高/低通型移相电路和反射型移相电路两种电路拓扑；该移 相器由180°、90°、45°、22.5° ,11.25°相移单元电路级联构成，其级联顺序是按相移 量由大到小级联而成，该移相器以11.25°为相移步进值在0 360°的范围内总共可实 现32种相移状态，其中11.25° /22.5°相移位单元电路采用高/低通滤波器型拓扑， 45° /90° /180°相移位单元电路采用反射型拓扑；该微波毫米波宽频带5位单片集成数 字移相器的信号输入端接180°移相单元电路，依次接90°、45°、22.5° ,11.25°相移单 元电路，最后11. 25°单元移相电路接信号输出端。
2.根据权利要求1所述的微波毫米波宽频带五位单片集成数字移相器，其特征在于 180°单元移相电路由兰格耦合器、微带线、PHEMT晶体管、薄膜电阻、接地端以及信号输入 端输出端组成；该单元电路包括信号输入端INPUT，信号输出端OUTPUT，微带线Mai、Ma2、 Ma3、Ma4、Ma5、Ma6、Ma7、Ma8、Ma9、MalO、Mall、Mal2、Mal3、Mal4、Mal5、Mal6、Mal7，薄膜电 阻 Ral、Ra2、Ra3、Ra4,兰格耦合器 LANGal，PHEMT 晶体管 Fal、Fa2、Fa3、Fa4 ；其中 PHEMT 晶 体管i^al、Fa2由控制电压VARl控制，PHEMT晶体管 ^3、 ^ι4由控制电压VAR2控制；该单元 电路从输入端出发有两条支路，第一条支路为输入端接微带MalO的一端，微带MalO的另一 端接微带Ma7 —端，微带Ma7另一端接PHEMT晶体管Fa2的源极，PHEMT晶体管Fa2的栅极 接微带Ma4 —端，微带M4另一端接薄膜电阻Ra2的一端，薄膜电阻Ra2的另一端接控制电 压VARl ；PHEMT晶体管Fa2漏极接微带Ma3 —端，微带Ma3另一端分别接微带Ma2的一端和 微带Ma5的一端；微带Ma5的另一端接地；微带Ma2的另一端接PHEMT晶体管Fal的漏极， PHEMT晶体管Fal的栅极接微带Mal的一端，微带Mal的另一端接薄膜电阻Ral的一端，薄 膜电阻Ral的另一端接控制电压VARl ；PHEMT晶体管Fal的源极接微带Ma6的一端，微带 Ma6的另一端分别接微带Mali的一端和微带MaS的一端；微带Mali另一端接信号输出端。 该单元电路的另一条支路为信号输入端接微带MalO的一端，微带MalO的另一端接微带Ma9 的一端，微带Ma9的另一端接PHEMT晶体管Fa4的源极，PHEMT晶体管Fa4的栅极接微带 Mal3的一端，微带Mal3的另一端接薄膜电阻Ra4的一端，Ra4的另一端接控制电压VAR2 ； PHEMT晶体管Fa4的漏极接微带Mal5的一端，微带Mal5的另一端接兰格耦合器LANGal的 输入端，LANGal的耦合端接微带Mal7的一端，微带Mal7的另一端接地；LANGal的直通端 接微带Mal6的一端，微带Mal6的另一端接地；LANGal的隔离端接微带Mal4的一端，微带 Mal4的另一端接晶体管F3的漏极，PHEMT晶体管F3的栅极接微带M12的一端，微带M12的 另一端接薄膜电阻Ra3的一端，薄膜电阻Ra3的另一端接控制电压VAR2 ；PHEMT晶体管Fa3 的源极接微带MaS的一端，微带MaS的另一端接微带Mali的一端，微带Mall的另一端接信 号输出口。该单元电路可实现步进值为0°和180°的相移。
3.根据权利要求1所述的微波毫米波宽频带五位单片集成数字移相器，其特征在于 90°单元移相电路由兰格耦合器、微带线、PHEMT晶体管、薄膜电阻、交指电容、接地端以及 信号输入端输出端组成；该单元电路包括信号输入端INPUT，信号输出端OUTPUT，微带线 Mb 1、Mb2、Mb3、Mb4、Mb5、Mb6、Mb7、Mb8、Mb9、Mb 10，薄膜电阻 Rb 1、Rb2、Rb3、Rb4、Rb5、Rb6，交 指电容Cbl、Cb2、Cb3、Cb4，兰格耦合器LAMibl ；PHEMT晶体管i^bl、!^2 ；其中PHEMT晶体管 FbU Fb2由控制电压VARl控制；该单元电路信号输入端接微带Mb2的一端，微带Mb2的另 一端接兰格耦合器LAMibl的输入端，兰格耦合器的隔离口接微带Mbl的一端，微带Mbl的另一端接信号输出端；兰格耦合器的耦合口接微带Mb4的一端，微带Mb4的另一端分别接微 带Mb6和微带MblO的一端，微带MblO的另一端接薄膜电阻Rb2的一端，薄膜电阻Rb2的另 一端接交指电容Cb2的一端，交指电容Cb2的另一端接地；微带Mb6的另一端接PHEMT晶体 管Fb2的源极，PHEMT晶体管Fb2的栅极接微带MbS的一端，微带MbS的另一端接薄膜电阻 Rb6的一端，薄膜电阻Rb6的另一端接控制电压VARl ；PHEMT晶体管漏极接交指电容Cb3的 一端，交指电容Cb3另一端接地，交指电容Cb3与薄膜电阻Rb3并联；兰格耦合器LANGbl的 直通口所连接电路与其耦合口所接电路结构一致，即兰格耦合器LANGbl的直通口接微带 Mb3的一端，微带Mb3的另一端分别接微带Mb5和微带Mb9的一端，微带Mb9的另一端接薄 膜电阻Rbl的一端，薄膜电阻Rbl的另一端接交指电容Cbl，交指电容Cbl的另一端接地；微 带Mb5的另一端接PHEMT晶体管Fbl的源极，PHEMT晶体管Fbl的栅极接微带Mb7的一端， 微带Mb7的另一端接薄膜电阻Rb5的一端，薄膜电阻Rb5的另一端接控制电压VARl ；PHEMT 晶体管Fl的漏极接薄膜电阻Rb4的一端，薄膜电阻Rb4另一端接地，薄膜电阻Rb4与交指 电容Cb4并联。该单元电路可实现步进值为0°和90°的相移。
4.根据权利要求1所述的微波毫米波宽频带五位单片集成数字移相器，其特征在于 45°单元移相电路由兰格耦合器、微带线、PHEMT晶体管、薄膜电阻、交指电容、接地端以及 信号输入端输出端组成；该单元电路包括信号输入端INPUT，信号输出端OUTPUT，微带线 Mcl、Mc2、Mc3、Mc4、Mc5、Mc6、Mc7、Mc8，薄膜电阻 Rcl、Rc2、Rc3、Rc4、Rc5、Rc6，交指电容 CcU Cc2、Cc3、Cc4，兰格耦合器LANGc 1，PHEMT晶体管Fcl、Fc2 ；其中PHEMT晶体管Fcl、Fc2由控 制电压VARl控制；该单元电路信号输入端接微带Mc2的一端，微带Mc2的另一端接兰格耦 合器LANGcl的输入端，兰格耦合器LANGcl的隔离口接微带Mcl的一端，微带Mcl的另一端 接信号输出端；兰格耦合器的耦合口接微带Mc4的一端，微带Mc4的另一端分别接微带Mc6 和薄膜电阻Rc2的 一端，薄膜电阻Rc2的另一端接交指电容Cc2的一端，交指电容Cc2的另 一端接地；微带Mc6的另一端接PHEMT晶体管Fc2的源极，PHEMT晶体管Fc2的栅极接微带 McS的一端，微带McS的另一端接薄膜电阻Rc6的一端，薄膜电阻Rc6的另一端接控制电压 VARl ；PHEMT晶体管Fc2漏极接交指电容Cc3的一端，交指电容Cc3另一端接地，交指电容 Cc3与薄膜电阻Rc3并联；兰格耦合器LANGcl的直通口所连接电路与其耦合口所接电路结 构一样，即兰格耦合器LANGcl的直通口接微带Mc3的一端，微带Mc3的另一端分别接微带 Mc5和接薄膜电阻Rcl的一端，薄膜电阻Rcl的另一端接交指电容Ccl，交指电容Ccl的另 一端接地；微带Mc5的另一端接晶体管Fcl的源极，PHEMT晶体管Fcl的栅极接微带Mc7的 一端，微带Mc7的另一端接薄膜电阻Rc5的一端，薄膜电阻Rc5的另一端接控制电压VARl ； PHEMT晶体管Fcl的漏极接薄膜电阻Rc4的一端，薄膜电阻Rc4另一端接地，薄膜电阻Rc4 与交指电容Cc4并联；该单元电路可实现步进值为0°和45°的相移。
5.根据权利要求1所述的微波毫米波宽频带五位单片集成数字移相器，其特征在于 22. 5°单元移相电路由微带线、PHEMT晶体管、薄膜电阻、交指电容、电感、接地端以及信号 输入端输出端组成；该单元电路包括信号输入端INPUT，信号输出端OUTPUT，微带线Mdl、 Md2、Md3、Md4、Md5、Md6、Md7、Md8、Md9、MdlO、Mdll、Mdl2、Mdl3、Mdl4、Mdl5,薄膜电阻 Rdl、 Rd2、Rd3、Rd4，交指电容 Cdl，电感 Ldl，PHEMT 晶体管 Fdl、Fd2、Fd3 ；其中 PHEMT 晶体管 Fdl、 Fd2由控制电压VARl控制，PHEMT晶体管Fd3由控制电压VAR2控制；该单元电路信号输入 端接微带Mdl4的一端，微带Mdl4的另一端分别接微带Mdl5和微带Md6的一端，微带Mdl5的另一端接薄膜电阻Rd4的一端，薄膜电阻Rd4的另一端接地；微带Md6的另一端分别接 微带Md2和微带Md7的一端，微带Md2的另一端接PHEMT晶体管Fdl的源极，PHEMT晶体管 Fdl的栅极接微带Mdl的一端，微带Mdl的另一端接薄膜电阻Rdl的一端，薄膜电阻Rdl的 另一端接控制的电压VARl ；PHEMT晶体管Fdl的漏极接微带Md3的一端和微带Md5的一端， 微带Md3的另一端接交指电容Cdl的一端，交指电容Cdl的另一端接微带Md4的一端，微 带Md4的另一端接信号输出端；微带Md7和微带Md5的另一端共同接微带Md8的一端，微带 MdS的另一端接PHEMT晶体管Fd2的源极，PHEMT晶体管F2的栅极接微带Md9的一端，微带 Md9的另一端接薄膜电阻Rd2的一端，薄膜电阻Rd2的另一端接控制电压VARl ；PHEMT晶体 管Fd2的漏极接微带MdlO的一端，微带MdlO的另一端接微带Mdll和微带Mdl2的一端，微 带Mdl2的另一端接电感Ldl的一端，电感Ldl的另一端接地；微带Mdll的另一端接PHEMT 晶体管Fd3的源极，PHEMT晶体管Fd3的栅极接微带Mdl3的一端，微带Mdl3的另一端接薄 膜电阻Rd3，薄膜电阻Rd3的另一端接控制电压VAR2，；PHEMT晶体管Fd3的漏极接地；该单 元电路可实现步进值为0°和22. 5°的相移。
6.根据权利要求1所述的微波毫米波宽频带五位单片集成数字移相器，其特征在于 11. 25°单元移相电路由微带线、PHEMT晶体管、薄膜电阻、交指电容、电感、接地端以及信号 输入端输出端组成；该单元电路包括信号输入端INPUT，信号输出端OUTPUT，微带线Mel、 Me2、Me3、Me4、Me5、Me6、Me7、Me8、Me9、MelO、Mell、Mel2、Mel3、Mel4,薄膜电阻 ReU Re2、 Re3，交指电容Cel，电感Lel，PHEMT晶体管FeUFe2,Fe3 ；其中PHEMT晶体管FeUFe2由控 制电压VARl控制，其中PHEMT晶体管Fe3由控制电压VAR2控制；该单元电路信号输入端 接微带Me6的一端，微带Me6的另一端分别接微带Me2和微带Me7的一端，微带Me2的另一 端接PHEMT晶体管Fel的源极，PHEMT晶体管Fel的栅极接微带Mel的一端，微带Mel的另 一端接薄膜电阻Rel的一端，薄膜电阻Rel的另一端接控制的电压VARl ；PHEMT晶体管!^el 的漏极接微带Me3的一端和微带Me5的一端，微带Me3的另一端接交指电容Cel的一端，交 指电容Cel的另一端接微带Me4的一端，微带Me4的另一端接信号输出端；微带Me7和微带 Me5的另一端共同接微带MeS的一端，微带MeS的另一端接PHEMT晶体管Fe2的源极，PHEMT 晶体管狗2的栅极接微带Me9的一端，微带Me9的另一端接薄膜电阻Re2的一端，薄膜电阻 Re2的另一端接控制电压VARl ；PHEMT晶体管狗2的漏极接微带MelO的一端，微带MleO的 另一端接微带Me 11和微带Me 12的一端，微带Me 12的另一端接电感Le 1的一端，电感Le 1的 另一端接地；微带Mell的另一端接PHEMT晶体管Fe3的源极，PHEMT晶体管Fe3的栅极接 微带Mel3的一端，微带Mel3的另一端接薄膜电阻Re3，薄膜电阻Re3的另一端接控制电压 VAR2, ；PHEMT晶体管狗3的漏极接地；该单元电路可实现步进值为0°和11. 25°的相移。
全文摘要
本发明公开了一种微波毫米波宽频带五位单片集成数字移相器，该移相器由11.25°、22.5°、45°、90°、180°相移电路级联构成，11.25°/22.5°相移位采用高/低通滤波器型拓扑，45°/90°/180°采用反射型拓扑的设计，该移相器以11.25°为相移步进值在0～360°的范围内总共可实现32种相移状态，最终的版图由相移量从大到小的顺序排版，该移相器的工作频段为6～18GHz。本发明的电路拓扑和设计过程简单，制造工艺简便，成品率高，芯片面积小，工作频带宽，插入损耗低，相移精度高，输入和输出电压驻波比低，各移相态插入损耗差值小。
文档编号H03H7/18GK102055428SQ20101055590
公开日2011年5月11日 申请日期2010年11月24日 优先权日2010年11月24日
发明者周聪, 张红, 徐利, 戴冰清, 戴永胜, 於秋杉, 杨健, 王立杰, 盛卫星, 郭永新, 陈少波, 陈曦 申请人:南京理工大学