【摘 要】
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数字移相器是用来改变传输信号相位的器件,在相控阵雷达、卫星通讯、通信基站、航空航天等领域中有着广泛的应用前景,而相控阵雷达是移相器最为重要的应用领域,移相器部件的性能决定了T/R组件设计的成败,其成本、性能、质量、体积、可靠性直接影响着相控阵雷达系统的相应指标.在多位级联数字移相器中,加载线式拓扑由于其结构简单,常常用于小相位移相器电路的设计,但存在负载微带电长度较长,面积较大的缺点；全通式拓扑因
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数字移相器是用来改变传输信号相位的器件,在相控阵雷达、卫星通讯、通信基站、航空航天等领域中有着广泛的应用前景,而相控阵雷达是移相器最为重要的应用领域,移相器部件的性能决定了T/R组件设计的成败,其成本、性能、质量、体积、可靠性直接影响着相控阵雷达系统的相应指标.在多位级联数字移相器中,加载线式拓扑由于其结构简单,常常用于小相位移相器电路的设计,但存在负载微带电长度较长,面积较大的缺点；全通式拓扑因其结构紧凑,带宽性能优越,相移能力强等优点成为移相器拓扑中的热门选择；而大相位移相单元一般采用高低通滤波式的电路拓扑,由单刀双掷开关(SPDT)控制电路实现信号在高通、低通两条不同支路上的传输.针对上述情况,本文提出了一种新型的加载线型拓扑结构,将主路两端的负载微带线用电容代替,有效降低了芯片面积,使结构更加紧凑,并用于移相量为5.625°和11.25°的移相单元中；移相量为22.5°和45°的移相单元采用全通式拓扑结构；移相量为90°和180°的移相单元采用高低通滤波型拓扑结构.SPDT电路的开关特性直接影响到高低通滤波型移相器的性能,为了减少其对高低通移相拓扑性能的影响,增加隔离度,采用串并联形式的拓扑结构.移相器各个相位单元不同的排列顺序对最终移相器的性能影响巨大,为了获得最佳性能,需要在考虑版图面积的同时对各个单元的排列顺序进行优化,最终确定的各个移相单元的级联排列顺序为180°-22.5°-11.25°-45°-5.625°-90°.基于WIN公司0.25um GaAs pHEMT工艺,最后获得的64种不同相位状态的仿真结果如下所示；在X波段(8-12GHz)频率范围内,绝对相位精度误差为-7°～7°,插入损耗优于6.8dB,,输入回波损耗低于10dB,输出回波损耗低于9.5dB,RMS相位精度误差为3.3°,RMS插入损耗为0.5dB.
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