【摘 要】
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小型化、超宽带、高性能的移相器一直以来备受关注,随着国际形势白热化,发达国家对中国提出了一系列核心技术禁运政策,高端射频芯片形势相当严峻,长久以来,国内移相器技术发展始终受限于发达国家。针对电子对抗系统对特定频率（C波段（4-8GHz）、X波段（8-12GHz）、Ku波段（12-18GHz））的需求,开展高性能超宽带数字移相器芯片的研究具有重要意义。本文的主要研究重点为6-18GHz频率范围内的超
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小型化、超宽带、高性能的移相器一直以来备受关注,随着国际形势白热化,发达国家对中国提出了一系列核心技术禁运政策,高端射频芯片形势相当严峻,长久以来,国内移相器技术发展始终受限于发达国家。针对电子对抗系统对特定频率（C波段（4-8GHz）、X波段（8-12GHz）、Ku波段（12-18GHz））的需求,开展高性能超宽带数字移相器芯片的研究具有重要意义。本文的主要研究重点为6-18GHz频率范围内的超宽带MMIC数字移相器设计。针对超宽带数字移相器设计需求,从理论分析和器件参数化建模出发,针对开关管、电阻等无源器件进行了仿真分析,根据不同结构移相器的优缺点,结合设计指标要求,确定了各种不同移相单元的电路拓扑。综合Lange定向耦合器的结构及主要影响参数,基于ED25工艺设计了超宽带Lange耦合器,依托该结构设计了超宽带0/90°数字移相器的拓扑单元;详细分析了螺旋Marchand Balun结构特点,推导了理想Balun的工作条件,设计了超宽带变压器Balun结构,配合单刀双掷开关结构,实现了6-18GHz频率范围内的超宽带0/180°数字移相器的设计;采用全通网络、嵌入式开关网络、反射式移相网络设计了6位数字移相器的主要移相单元,通过级间匹配,优化组合完成了6位数字移相器的级联,优化调整得到超宽带6位数字移相器的电路结构,仿真结果表明,在6-18GHz的频率范围内具备良好的电学性能特点。结合具体设计规则,完成了相关电路的版图设计。仿真结果表明:设计的超宽带0/90°数字移相器和0/180°数字移相器的各项电学性能指标良好,满足设计需求。超宽带0/90°数字移相器芯片的尺寸为3mm×0.8mm×0.1mm;超宽带0/180°数字移相器芯片的尺寸为:1mm×0.8mm×0.1mm;设计的超宽带6位数字移相器,在6-18GHz的频率范围内,64个移相状态的均方根误差RMS小于7.0°,输入输出回波损耗大于10.5d B,插入损耗小于13.723d B,芯片的尺寸为:3mm×2.8mm×0.1mm,满足芯片设计指标要求,同时达到了芯片超宽带、小型化设计理念。
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