專(zhuān)利名稱(chēng)：超寬帶砷化鎵單片數(shù)字、模擬移相器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種主要用于移動(dòng)通信、雷達(dá)、電子對(duì)抗和儀器等電子系統(tǒng)和設(shè)備中的部件，屬于砷化鎵微波單片集成控制電路的技術(shù)領(lǐng)域。
在超寬帶砷化鎵微波單片集成控制電路領(lǐng)域內(nèi)，由于超寬帶砷化鎵微波單片集成電路數(shù)字、模擬移相器具有工作頻率范圍寬、體積小、重量輕、開(kāi)關(guān)速度快、無(wú)功耗和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，在許多現(xiàn)代先進(jìn)的電子系統(tǒng)和設(shè)備中倍受歡迎。描述這種產(chǎn)品性能的參數(shù)和主要技術(shù)指標(biāo)有1)工作頻率帶寬；2)相移位數(shù)；3)相移精度(或線性度，模擬移相狀態(tài))；4)插入損耗；5)各態(tài)插入損耗差；6)輸入和輸出端反射損耗；7)輸出功率1分貝壓縮；8)開(kāi)關(guān)速度；9)芯片尺寸；10)芯片間電性能一致性。
同類(lèi)產(chǎn)品由于設(shè)計(jì)采用的電路拓?fù)浜凸に噷?shí)現(xiàn)途徑的缺陷，存在下列缺點(diǎn)1)相移精度不夠高；2)輸入和輸出端反射損耗指標(biāo)較差；3)芯片間電性能由于受工藝控制參數(shù)影響一致性差；4)芯片間電性能一致性受工藝控制參數(shù)影響小的方案，其插入損耗和各態(tài)插入損耗差指標(biāo)較差；5)芯片尺寸較大；6)工作頻率帶寬較窄；7)成品率較低。
本實(shí)用新型的發(fā)明目的就是提供一種能提高相移精度，改善輸入和輸出端反射損耗指標(biāo)、使芯片間電性能一致性受工藝控制參數(shù)影響最小、減小插入損耗和各態(tài)插入損耗差，減小芯片尺寸、展寬工作頻率帶寬、提高成品率的超寬帶砷化鎵單片數(shù)字，模擬移相器。
本實(shí)用新型的超寬帶砷化鎵單片數(shù)字、模擬移相器主要由若干個(gè)移相器組合而成，即該移相器由一個(gè)180度位開(kāi)關(guān)型數(shù)字移相電路、一個(gè)90度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路、一個(gè)45度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路、一個(gè)22.5度和11.25度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路所組成，180度位開(kāi)關(guān)數(shù)字移相電路的輸入端為信號(hào)輸入端，180度位開(kāi)關(guān)數(shù)字移相電路的輸出端接90度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路的輸入端，90度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路的輸出端接45度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路的輸入端，45度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路的輸出端接22.5度和11.25度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路的輸入端，22.5度和11.25度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路的輸出端為信號(hào)輸出端。180度位開(kāi)關(guān)型數(shù)字移相電路中微帶線X4的一端接地，另一端接微帶線X3和微帶線X2，控制端K1通過(guò)電阻R1與場(chǎng)效應(yīng)管T1的柵極相接，控制端K1通過(guò)電阻R2與場(chǎng)效應(yīng)管T2的柵極相連接，控制端K2通過(guò)電阻R3與場(chǎng)效應(yīng)管T3的柵極相接，控制端K2通過(guò)電阻R4與場(chǎng)效應(yīng)管T4的柵極相連接。90度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路中場(chǎng)效應(yīng)管T6的源極與地之間接有一個(gè)電阻R10和一個(gè)電容C4，控制端K3接在電阻R7和電阻R9的連接點(diǎn)處。場(chǎng)效應(yīng)管T5的源極與地之間接有一個(gè)電阻R6和一個(gè)電容C2。45度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路中場(chǎng)效應(yīng)管T8的源極與地之間接有一個(gè)電阻R16和一個(gè)電容C8，場(chǎng)效應(yīng)管T7的源極與地之間接有一個(gè)電阻R12和一個(gè)電容C6，控制端K4接在電阻R13和電阻R15的連接點(diǎn)處。22.5度和11.25度位反射型數(shù)字，模擬兼容移相電路中場(chǎng)效應(yīng)管T11的源極與地之間接有一個(gè)電阻R23和一個(gè)電容C12，場(chǎng)效應(yīng)管T12的源極與地之間接有一個(gè)電阻R22和一個(gè)電容C11，場(chǎng)效應(yīng)管T10的源極與地之間接有一個(gè)電阻R9和一個(gè)電容C10，場(chǎng)效應(yīng)管T9的源極與地之間接有一個(gè)電阻R18和一個(gè)電容C9，控制端K5接在電阻R20和電阻R24的連接點(diǎn)處，控制端K6接電阻R17和電阻R21。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于1)180度位改善了相移精度；減小了芯片尺寸、輸入和輸出端反射損耗指標(biāo)、插入損耗和各態(tài)插入損耗差、芯片間電性能受工藝控制參數(shù)影響的離散性；展寬了工作頻率帶寬；簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)和工藝流程；提高了成品率。
2)90度和45度位相移精度、輸入和輸出端反射損耗指標(biāo)、各態(tài)插入損耗差改善大；提高了芯片間電性能受工藝控制參數(shù)影響一致性；展寬了工作頻率帶寬；簡(jiǎn)化了工藝流程；同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)字和模擬移相功能(當(dāng)T5和T6或T7和T8只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種狀態(tài)時(shí)，為數(shù)字移相狀態(tài)。T5和T6或T7和T8的控制電平從零伏時(shí)到開(kāi)關(guān)場(chǎng)效應(yīng)場(chǎng)效應(yīng)管夾斷電壓(負(fù)極性電壓)間均勻變化時(shí)，其插入相移也均勻變化，為模擬移相狀態(tài))；提高了成品率。
3)22.5度和11.25度位大大減小了芯片尺寸和插入損耗；改善了相移精度、輸入和輸出端反射損耗指標(biāo)、各態(tài)插入損耗差、芯片間電性能受工藝控制參數(shù)影響的離散性；展寬了工作頻率帶寬；簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)和工藝流程；同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)字和模擬移相功能(其原理與90度和45度位相同)；提高了成品率。


圖1是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)框圖。其中包括180度位開(kāi)關(guān)型數(shù)字移相電路A、90度位反射型數(shù)字模擬兼容移相電路B、45度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路C、22.5度和11.25度位反射型數(shù)字模擬兼容移相電路D、以及控制端K1、K2、K3、K4、K5、K6。
圖2是本實(shí)用新型的電原理圖。
本實(shí)用新型的實(shí)施方案如下本實(shí)用新型的超寬帶砷化鎵單片數(shù)字、模擬移相器主要由一個(gè)180度位開(kāi)關(guān)型數(shù)字移相電路A、一個(gè)90度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路B、一個(gè)45度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路C、一個(gè)22.5度和11.25度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路D四部分串聯(lián)而成，以下對(duì)該四部分的實(shí)施方案和工作原理分別進(jìn)行了描述。
1)180度位開(kāi)關(guān)型數(shù)字移相電路A它由四只砷化鎵開(kāi)關(guān)場(chǎng)效應(yīng)場(chǎng)效應(yīng)管(T1、T2、T3和T4)、微帶線X1～X5、微帶交指結(jié)構(gòu)耦合器(L1)、通孔接地端和一組互補(bǔ)的控制端K1、K2組成。180度位開(kāi)關(guān)型數(shù)字移相電路中微帶線X4的一端接地，另一端接微帶線X3和微帶線X2，控制端K1通過(guò)電阻R1與場(chǎng)效應(yīng)管T1的柵極相接，控制端K1通過(guò)電阻R2與場(chǎng)效應(yīng)管T2的柵極相連接，控制端K2通過(guò)電阻R3與場(chǎng)效應(yīng)管T3的柵極相接?？刂贫薑2通過(guò)電阻R4與場(chǎng)效應(yīng)管T4的柵極相連接?？刂菩盘?hào)分別接到開(kāi)關(guān)場(chǎng)效應(yīng)場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，當(dāng)控制電平為零伏時(shí)為導(dǎo)通(低阻抗)狀態(tài)，當(dāng)控制電平為1至1.5倍的開(kāi)關(guān)場(chǎng)效應(yīng)場(chǎng)效應(yīng)管夾斷電壓(負(fù)極性電壓)時(shí)為關(guān)斷(高阻抗)狀態(tài)。工作時(shí)，T1和T3為導(dǎo)通狀態(tài)，T2和T4為關(guān)斷狀態(tài)，另一種狀態(tài)是T1和T3為關(guān)斷狀態(tài)，T2和T4為導(dǎo)通狀態(tài)。這兩種狀態(tài)下超寬帶傳輸信號(hào)相位的差值，便是所需要的插入相移。反之亦然。
2)90度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路B由兩個(gè)砷化鎵開(kāi)關(guān)場(chǎng)效應(yīng)場(chǎng)效應(yīng)管(T5、T6)和微帶線(X6、X7、X8、X9、X10、X11)、微帶交指結(jié)構(gòu)耦合器L2、電阻R5～R10、微帶交指電容C1～C4、通孔接地端和一個(gè)控制端K3所組成。工作時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管T5、T6導(dǎo)通為一種狀態(tài)，關(guān)斷為另一種狀態(tài)，兩種狀態(tài)下超寬帶傳輸信號(hào)相位的差值，便是所需要的插入相移，反之亦然。
3)45度反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路C，它由兩只砷化鎵開(kāi)關(guān)場(chǎng)效應(yīng)場(chǎng)效應(yīng)管T7和T8、微帶線X12～X15、微帶交指結(jié)構(gòu)耦合器L3電阻R11～R15，微帶交指電容C5～C8，通孔接地端X12～X15和一個(gè)控制端K4組成。工作時(shí)，T7和T8導(dǎo)通為一種狀態(tài)，T7和T8關(guān)斷為另一種狀態(tài)，兩種狀態(tài)下超寬帶傳輸信號(hào)相位的差值，便是所需要的插入相移。反之亦然。
4)22.5度和11.25度位為共享一個(gè)微帶交指結(jié)構(gòu)耦合器L4的反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路。它由四只砷化鎵開(kāi)關(guān)場(chǎng)效應(yīng)場(chǎng)效應(yīng)管(T9、T10、T11、T12)、輸入和輸出微帶線X16～X17、微帶交指結(jié)構(gòu)耦合器L4、電阻R17～R24、電感、微帶交指電容C9～C12，通孔接地端和兩個(gè)控制端K5、K6組成。工作時(shí)共有四種狀態(tài)，T9、T10、T11和T12導(dǎo)通為一種狀態(tài)，T9和T10關(guān)斷、T11和T12導(dǎo)通為一種狀態(tài)，T9和T10導(dǎo)通、T11和T12關(guān)斷為一種狀態(tài)，T9、T10、T11和T12關(guān)斷為一種狀態(tài)。四種狀態(tài)下超寬帶傳輸信號(hào)相位的差值，分別對(duì)應(yīng)22.5度、11.25度、33.75度和-11.25度，這些便是所需要的插入相移。
根據(jù)以上所述，按照?qǐng)D2的電路圖，采用砷化鎵單片電路制造工藝，便可實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
權(quán)利要求1．一種超寬帶砷化鎵單片數(shù)字、模擬移相器，由若干分移相器所組成，其特征在于該移相器由一個(gè)180度位開(kāi)關(guān)型數(shù)字移相電路(A)、一個(gè)90度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路(B)、一個(gè)45度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路(C)、一個(gè)22.5度和11.25度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路(D)所組成，180度位開(kāi)關(guān)數(shù)字移相電路(A)的輸入端為信號(hào)輸入端，180度位開(kāi)關(guān)數(shù)字移相電路(A)的輸出端接90度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路(B)的輸入端，90度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路(B)的輸出端接45度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路(C)的輸入端，45度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路(C)的輸出端接22.5度和11.25度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路(D)的輸入端，22.5度和11.25度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路(D)的輸出端為信號(hào)輸出端。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬帶砷化鎵單片數(shù)字、模擬移相器，其特征在于180度位開(kāi)關(guān)型數(shù)字移相電路(A)中微帶線X4的一端接地，另一端接微帶線X3和微帶線X2，控制端K1通過(guò)電阻R1與場(chǎng)效應(yīng)管T1的柵極相接，控制端K1通過(guò)電阻R2與場(chǎng)效應(yīng)管T2的柵極相連接，控制端K2通過(guò)電阻R3與場(chǎng)效應(yīng)管T3的柵極相接，控制端K2通過(guò)電阻R4與場(chǎng)效應(yīng)管T4的柵極相連接。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超寬帶砷化鎵單片數(shù)字、模擬移相器，其特征在于90度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路(B)中場(chǎng)效應(yīng)管T6的源極與地之間接有一個(gè)電阻R10和一個(gè)電容C4，控制端K3接在電阻R7和電阻R9的連接點(diǎn)處，場(chǎng)效應(yīng)管T5的源極與地之間接有一個(gè)電阻R6和一個(gè)電容C2。
4．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超寬帶砷化鎵單片數(shù)字、模擬移相器，其特征在于45度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路(C)中場(chǎng)效應(yīng)管T8的源極與地之間接有一個(gè)電阻R16和一個(gè)電容C8，場(chǎng)效應(yīng)管T7的源極與地之間接有一個(gè)電阻R12和一個(gè)電容C6，控制端K4接在電阻R13和電阻R15的連接點(diǎn)處。
5．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超寬帶砷化鎵單片數(shù)字、模擬移相器，其特征在于22.5度和11.25度位反射型數(shù)字，模擬兼容移相電路(D)中場(chǎng)效應(yīng)管T11的源極與地之間接有一個(gè)電阻R23和一個(gè)電容C12，場(chǎng)效應(yīng)管T12的源極與地之間接有一個(gè)電阻R22和一個(gè)電容C11，場(chǎng)效應(yīng)管T10的源極與地之間接有一個(gè)電阻R9和一個(gè)電容C10，場(chǎng)效應(yīng)管T9的源極與地之間接有一個(gè)電阻R18和一個(gè)電容C9，控制端K5接在電阻R20和電阻R24的連接點(diǎn)處，控制端K6接電阻R17和電阻R21。
專(zhuān)利摘要超寬帶砷化鎵單片數(shù)字模擬移相器是一種主要用于移動(dòng)通訊、雷達(dá)、電子對(duì)抗和儀器等電子系統(tǒng)的設(shè)備中的部件,180度位開(kāi)關(guān)數(shù)字移相電路的輸入端為信號(hào)輸入端,其輸出端接90度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路的輸入端,90度位移相電路的輸出端接45度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路的輸入端,45度移相電路的輸出端接22.5度和11.25度位反射型數(shù)字、模擬兼容移相電路的輸入端,22.5度和11.25度位移相電路和的輸出端為信號(hào)輸出端。
文檔編號(hào)H03H17/08GK2424577SQ0021970
公開(kāi)日2001年3月21日 申請(qǐng)日期2000年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月22日
發(fā)明者戴永勝, 陳堂勝 申請(qǐng)人:信息產(chǎn)業(yè)部電子第五十五研究所