17~21 GHz 6 bit高精度数字移相器的设计

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.1207

电子与封装 ›› 2022, Vol. 22 ›› Issue (12): 120302 . doi: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.1207

17~21 GHz 6 bit高精度数字移相器的设计

蒋乐;王坤;周宏健;周睿涛;李光超

中科芯集成电路有限公司，江苏无锡 214072

收稿日期:2022-05-23 发布日期:2022-08-16
作者简介:蒋乐（1987—），男，江苏南京人，硕士，工程师，主要从事微波单片集成电路设计。

Design of 17-21 GHz 6 bit High Precision Digital Phase Shifter

JIANG Le, WANG Kun, ZHOU Hongjian, ZHOU Ruitao, LI Guangchao

China Key System &Integrated Circuit Co., Ltd., Wuxi 214072, China

Received:2022-05-23 Published:2022-08-16

摘要/Abstract

摘要： 采用0.15 μm GaAs赝配高电子迁移率晶体管（PHEMT）工艺，研制了一款高精度17~21 GHz 6 bit高精度数字移相器。该移相器5.625°移相单元采用嵌入式LC拓扑结构，11.25°和22.5°移相单元采用嵌入式全通网络拓扑结构，45°、90°和180°移相单元采用开关选择型多阶高、低通网络拓扑结构；驱动单元采用直接耦合场效应晶体管逻辑（DCFL）结构。测试结果表明，在17~21 GHz工作频率内，该移相器插入损耗的绝对值小于8.5 dB，均方根相位误差（RMS）值小于1.8°，移相寄生调幅在-0.8 dB和+0.6 dB之间，电压驻波比（VSWR）小于1.5。

关键词: 数字移相器, GaAs, 赝配高电子迁移率晶体管, 高精度

Abstract: A 17-21 GHz 6 bit high-precision digital phase shifter is fabricated using 0.15 μm GaAs pseudomorphic high electron mobility transistor (PHEMT) process. The 5.625° phase shifting units of the phase shifter use the embedded LC topology, the 11.25° and 22.5° phase shifting units use the embedded all-pass network topology, while the switch-selective multi-order high-pass and low-pass network topology is implemented in 45°, 90°and 180°phase shifting units. The drive unit uses direct coupled FET logic (DCFL) structure. The test results show that in the frequency range of 17-21 GHz, the absdute value of the insertion loss of the phase shifter is less than 8.5 dB, the root-mean-square (RMS) of phase error is less than 1.8°, the phase shift parasitic amplitude is between -0.8 dB and 0.6 dB, the voltage standing wave ratio (VSWR) is less than 1.5.

Key words: phase shifter, GaAs, pseudomorphic highelectron mobility transistor, high precision

中图分类号:

TN623
TN454

蒋乐;王坤;周宏健;周睿涛;李光超. 17~21 GHz 6 bit高精度数字移相器的设计[J]. 电子与封装, 2022, 22(12): 120302 .

JIANG Le, WANG Kun, ZHOU Hongjian, ZHOU Ruitao, LI Guangchao. Design of 17-21 GHz 6 bit High Precision Digital Phase Shifter[J]. Electronics & Packaging, 2022, 22(12): 120302 .

参考文献

[1] 陈佳慧. 微波毫米波6 bit数字移相器MMIC电路研究[D]. 成都：电子科技大学, 2020.
[2] 潘晓枫，沈亚，洪伟. 15~17 GHz高精度单片数控移相器的研制[J]. 固体电子学研究与进展，2010，30(1): 54-58.
[3] 孙朋朋，刘辉，耿苗，等. X波段4 bit MMIC数字移相器的设计与实现[J]. 半导体技术, 2017, 42(6): 431-435.
[4] WALLACE J, REDD H, FURLOW R. Low cost MMIC DBS chip sets for phased array applications[C]// 1999 IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, USA, 1999: 677-680.
[5] KEMKEMIAN S, NOUVEL-FIAN M. Toward common radar & EW multifunction active arrays[C]// 2010 IEEE International Symposium on Phased Array System & Technology, 2010: 777-784.
[6] 万川川，竺磊，张浩. X波段六位移相器设计[J]. 微波学报，2017, 33(A1): 129-132.
[7] XIAO Q. A compact L-band broadband 6-bit MMIC phase shifter with low phase error[C]// 2011 6th European Microwave Integrated Circuit Conference, 2011: 410-413.
[8] 杨小峰，史江义，马佩军，等. S波段六位高精度移相器设计[J]. 西安电子科技大学学报，2014，41(2)：125-129.
[9] 张景乐. 宽带GaAs数字移相器和数字衰减器的研究与设计[D]. 杭州：浙江工业大学, 2020.
[10] 王会智. 新型4-bit和5-bit宽带砷化镓单片数字移相器[J]. 微波学报，2011, 27(4): 68-72.
[11] 吴亮. 空间用微波多功能MMIC研究[D]. 南京：南京理工大学，2007.
[12] 杨小峰. 应用于相控阵收发组件的射频/微波集成电路设计[D]. 西安：西安电子科技大学，2014.
[13] HONARI M M, MIRZAVAND R, MOUSAVI P. Wideband and ultrawideband phase shifter designs based on low-pass/bandpass/high-pass networks[J]. IEEE Transactions on Components, Packaging, and Manufacturing Technology, 2018, 99: 1-10.
[14] TANG X, MOUTHAAN K. Large bandwidth digital phase shifters with all-pass, high-pass, and low-pass networks[J]. IEEE Transactions on Microwave Theory & Techniques, 2013, 61(6): 2325-2331.
[15] 冯嘉琳. 相控通信系统中数控移相器的设计[D]. 苏州：苏州大学, 2014.
[16] 赵子润，陈凤霞. 砷化镓六位串并行驱动器芯片的研制[J]. 半导体技术，2015, 40(12): 894-898.

中国半导体行业协会封装分会会刊

中国电子学会电子制造与封装技术分会会刊

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Design of 17-21 GHz 6 bit High Precision Digital Phase Shifter

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[1]	邵杰;唐路. 应用于高精度模数转换器的乘法数模单元模块研究^*[J]. 电子与封装, 2022, 22(4): 40305-.
[2]	陈天昊, 李富华, 马志寅. 一种新型高精度低功耗的张弛振荡器设计[J]. 电子与封装, 2022, 22(3): 30306-.
[3]	张飞;曹智慧;叶坤;于天新;汤正波. S波段6位高性能数字移相器[J]. 电子与封装, 2022, 22(12): 120305-.
[4]	胥珂铭;高博;龚敏. Sigma-Delta模数转换器的三级数字抽取滤波器设计[J]. 电子与封装, 2021, 21(9): 90301-.
[5]	陈恒江;潘福跃;周德金;何宁业;陈珍海. 用于GaN HEMT栅驱动芯片的高精度欠压保护电路^*[J]. 电子与封装, 2021, 21(12): 0-.
[6]	张键;尹志强;杨晓刚. 适用于MCU的低功耗、高精度RC振荡电路[J]. 电子与封装, 2020, 20(11): 110301-.
[7]	武艳青，赵润，赵永林，宋红伟，于峰涛. 铟镓砷与金属接触形貌异常分析和改进[J]. 电子与封装, 2019, 19(8): 31-35.
[8]	. 基于248nm扫描光刻机工艺的0.15μm GaAs单片限幅低噪声放大器[J]. 电子与封装, 2019, 19(8): 39-43.
[9]	高渊. GaAs通孔刻蚀微掩模形成机理研究[J]. 电子与封装, 2019, 19(7): 37-39.
[10]	饶喜冰，李　良，代高峰. 一种高精度振荡电路设计[J]. 电子与封装, 2019, 19(3): 14-17.
[11]	彭龙新,邹　雷,王朝旭,林　罡,徐　波，吴礼群. GaAs Ti/Pt/Au栅PHEMT单片集成电路耐氢能力的提升[J]. 电子与封装, 2019, 19(3): 30-34.
[12]	邓玉清，葛兴杰，宣志斌. 一种高精度RC振荡器的设计[J]. 电子与封装, 2019, 19(1): 28-31.
[13]	谭　萍，高　博，龚　敏，赵　新，钱　正，王堋钰. 一种12位84 dB无杂散动态范围的高精度低功耗SAR ADC[J]. 电子与封装, 2018, 18(7): 16-21.
[14]	程法勇，刘继光. 高精度基准电压测试技术研究[J]. 电子与封装, 2018, 18(11): 15-17.
[15]	章军云，王溯源，林罡，黄念宁. 基于248 nm光刻机工艺的高性能0.15 μm GaAs LN pHEMT[J]. 电子与封装, 2018, 18(11): 36-39.