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实时延迟线电路因其宽带、延时等优良特性被广泛应用于无线通信和光纤数据传输等系统中。例如,在相控阵雷达系统中采用实时延迟线电路代替传统的移相器可以消除波束斜射现象,减小渡越时间和孔径效应等非线性因素带来的不良影响,同时提高相控阵雷达系统的信噪比和通信容量。在前馈均衡器电路中运用实时延迟线来弥补差分模态延迟导致的信号失真。实时延迟线主要分为光纤实时延迟线、数字实时延迟线和模拟实时延迟线,其中模拟实时延迟线因大带宽、易集成和优越群延时性能等特点备受关注,随着5G时代的来临,研究模拟实时延迟线具有重要的意义。本文在研究延时单元和模拟实时延迟线理论的基础上,基于“无源延时电路与有源延时电路结合改善群延时带宽积性能”和“粗调与细调结合扩大群延时范围”设计思想,采用0.18μm标准CMOS工艺,设计一种新型的模拟实时延迟线,具有数控、可调、群延时范围宽等特点。该实时延迟线电路分为4个模块:8个粗调延时单元和7个单刀双掷开关电路组成有源粗调延时模块,粗调延时单元的子单元采用有源电感并联峰化结构,实现扩展带宽目的。单刀双掷开关电路衔接着3-bit数控模块和粗调延时模块,实现数控目的。采用静态CMOS逻辑门电路设计3-bit数控模块,降低设计难度。4级π型LC延时电路作为无源延时模块,降低群延时分辨率,满足大带宽要求。级间匹配电路在粗调延时单元基础上,增加NMOS源极跟随器,使粗调延时模块与细调延时模块匹配,同时补偿增益损耗。延时模块后仿真结果表明:在3GHz4GHz频段中,粗调延时步长约24ps,工艺角抖动为2%11.9%,3-bit数控字与粗调相对群延时具有较高线性度关系。细调模块连续可调,相对群延时范围约030ps,最大群延时的工艺角抖动为2.2%5.8%。粗、细调群延时的瞬态仿真与SP仿真几乎一致。在TT、SS和FF工艺角下,群延时连续性条件均得到满足。数控可调实时延迟线TT工艺角后仿真表明:工作频段为3GHz4GHz,3-bit数字S3S2S1控制粗调延时模块实现7个离散的相对群延时,分别是24.50ps、49.20ps、74.30ps、99.21ps、124.20ps、149.00ps和173.60ps,粗调延时步长约24.50ps。Vc控制细调延时模块,实现029.37ps连续调节的细调延时范围。在3-bit数字S3S2S1和电压Vc共同作用下,实时延迟线电路实现0203ps连续可调的相对群延时范围,最大群延时抖动约7.74%,最大增益抖动为±3.83dB,群延时带宽积为203ps·GHz,群延时面积比为441ps/mm2,参数S11小于-15dB,输入阻抗匹配良好,参数S22小于-6.6dB,输出阻抗匹配一般,电路隔离度性能优越,噪声系数维持在33dB左右,电路直流功耗约77mW,芯片面积占用0.46mm2。数控可调实时延迟线各性能达到设计预期。