X波段GaN五位数字移相器MMIC的设计.pdf

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1、第37卷第3期电子器件V01．37No．3ChineseJournalofElectronDevicesJun．20142014年6月DesignofanX·BandGaN5bitDigitalPhaseShifterMMICZHANGHuo一，MAPeijun，，LUOWeijun。，JIANGYuanqi，LIUXinyu(1．SchoolofTechnicalMicroelectronics，XidmnUniversity，Xi’an710071，China；2．KeyLaboratoryforWideBand—GapSemiconductorMaterialsandDevices，S

2、choolofMicroelectronics，XidianUniversity，Xi’an710071，China；3．KeyLaboratoryofMieroelectronicsDeviceandIntegratedTechnology，InstituteofMicroelectronics，ChineseAcademyofSciences，Beijing100029，China)Abstract：AnXband5bitDigitalphaseshiftermonolithicmicrowaveintegratedcircuit(MMIC)isdesignedusing0．5txmGa

3、NHEMTprocess．Thedesignprocedureisdescribed，andthelayoutelectromagneticsimulationisoperated．Thephaseshifterisbasedonthesyntheticdesignofahigh—pass／low·passfiltersnetworkandtheloaded—linestructure．Aswitchtopologyofthephaseshifterisdesignedbymatchingnetwork，whichreducedthelossinsertionofGaNdevicefrom1

4、4dBto1dB．Thelayoutsimulationresultshowsthatthephaseshifterhasachievedrootmeansquare(RMS)phaseshifterrorlessthan3．5，theaverageinsertionlossof17．4dB，andthereturnlossbetterthan一12dBwithin9．2GHz一10．2GHzbandwidth．Thelayoutsizeis5．0minx4．7mm．Keywords：radio—frequencycircuitdesign；simulation；digitalphasesh

5、ifter；X—band；GaN；MMICEEACC：1350H；2520Ddoi：10．3969／j．issn．1005-9490．2014．03．014X波段GaN五位数字移相器MMIC的设计张霍，马佩军，罗卫军。，姜元祺2，刘新宇(1．西安电子科技大学微电子学院，西安710071；2．西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件国家重点实验室，西安710071；3．中国科学院微电子研究所微电子器件与集成技术重点实验室，北京100029)摘要：采用0．5IxmGaNHEMT工艺设计了X波段五位数字移相器的单片微波集成电路(MMIC)，描述了移相器的设计过程，并进行了版图电磁仿真。该移

6、相器采用高低通滤波器型网络和加载线型结构。利用电路匹配技术设计移相器电路的开关结构，将GaN器件的插入损耗从14dB降至1dB。版图仿真结果表明，在9．2GHz～10．2GHz频带范围内，均方根移相误差小于3．5。，插入损耗典型值为17．4dB，回波损耗小于一12dB，版图尺寸为5．0mmx4．7mm。关键词：射频电路设计；仿真；数字移相器；x波段；氮化镓；单片微波集成电路中图分类号：TN454文献标识码：A文章编号：1005—9490(2014)03—0441—04近年来，有源相控阵雷达在x波段的应用需求国内外对移相器的研制主要采用GaAsPHEMT越来越广泛，同时向微型化和实用化方向发展

7、。这工艺实现]，而有关GaN基移相器研究的报道]就对雷达系统收发(T／R)组件(图1)中各单元电路则相对较少。相比于GaAs材料，GaN的电子饱和在集成度和成本上提出了越来越高的要求，尤其是漂移速率(2．5×10cm／s)更高，击穿电场(2．0x10移相器等电路复杂、精度要求高的单元电路。采用V／cm)更大，热导率(1．5W／(cm·K))更高J，这些单片微波集成电路(MMIC)技术来设计、制作移相特性都有利