把寄生参数并入匹配电路作为组成部分一并考虑,加之 MMIC 技术可以保证器件一致以及布局对称,因此容易实现良好的电路平衡和完善的性能补偿,这些对于 MMIC 的
宽带能力十分有利。目前 2GHz~20GHz的分布放大器等宽带单片已经实用化,而更宽
频带,更高频率上限的成果报道也屡见不鲜[18]
,现今 MMIC技术也用于电子欺骗当中,
Raytheon 公司设计一种使用 5 位 6GHz~18GHz GaAs MMIC 数字移相器转换为 6GHz~
18GHz 移频器,使雷达系统生成虚假目标信号(多普勒频移)以达到欺骗敌方雷达系统
的目的[24]
。由此可见,先进的 MMIC器件在现代电子战中的应用地位己经不言而喻。
1.2.3 MMIC民用前景
当前全球范围总共约有 50条GaAs定制线,当然主要集中在发达国家。若每条线
年生产能力为直径 100mm 4in 的圆片 5 000 片,则总和就是 25 万片。然而军用市场
至少在近年内尚不会突破每年 1万片。换而言之,如果仅仅瞄准军用市场,则极大部
分生产能力将被无所事事地闲置起来。事实上在 MIMIC计划酝酿阶段有识之士便大胆
地预见到向商用、家用等领域技术扩散的必然性。他们预言 GaAs MMIC 将成为通信等
国际性产业的支柱,事态发展越来越清楚地证明了这一预见的科学性。西方人士在评
论军转民、民养军、发展军民两用技术这一政策性转变时几乎是众口一词地都把它归
结为冷战结束,苏联解体。殊不知类似 GaAs MMIC 这种技术扩散或转移是有其内在缘
由的,而国际政治风云的变化只不过是改写了它的时间表而已。现代 MMIC 民用产业
主要有:无线通信、无线视频分配系统和交通电子[3,4]。
1.3 MMIC移相器的发展概况
国外开展 MMIC 研究较早,设备先进,工艺成熟,MMIC 工艺线可以实现代加工
(Foundry)生产;开展了许多单片移相器相关研究工作,并有报道已经实现了 T/R 组
件的全单片化,使用 MMIC 工艺实现的移相器和 T/R 组件的相控阵雷达己经应用于军
事装备。
Ayasli 等人报道了 X波段四位单片移相器[25]
,90°和180°移相位采用开关线型
移相电路,45°和22.5°采用加载线型移相电路。每一个开关线移相位只用两个 FET
开关,并应用微带电感谐振 FET截止时源漏间的电容以提高 SPST开关的性能;开关路
径选择不同的特性阻抗,以减小两种移相状态间的插损波动;加载线移相位的加载支
节由一个合理设计的三段阻抗变换网络和一个 1 200μm栅宽、1μm栅长的 FET开关
组成,通过低通滤波网络提供栅极控制偏置,四个移相位电路级联组合。芯片大小为
6.4mm×7.9mm×0.1mm,在 9.5GHz 的中心频率上的插入损耗为 5.1dB±0.6dB,在
2.5GHz的带宽上的回波损耗好于 10dB。
Andricos,Bahl 和 Griftinl 研制的 C 波段优尔位单片移相器[26]
,由五个数字移相
位和一个模拟移相位(0°~11.25°)级联组成。FET的栅长为1μm,在模拟移相位中
工作于可变阻抗元件模式,在数字移相位中为开关模式。90°和 180°移相位采用反
射型移相电路,使用兰格耦合器实现输入和输出信号分离;其他为加载线型电路。在
版图布局上,优尔个移相位线性级联,折叠微带线并留出足够大的线间距,以减小芯片
面积及避免发生线间耦合。芯片尺寸为 9.43m×4.2mm×0.125mm,在栅极用台面电阻
(约 5kΩ)提供有效的射频隔离。在 5GHz~6GHz 的频率上移相器的插入损耗为 8.7dB
±1.2dB,回波损耗好于 15dB,数字移相位的相位误差最大为 5°。
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