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1、基于矢量調(diào)制的X波段相控陣有源移相器設(shè)計(jì)DesignofanactivephaseshifterforX-bandphasedarraysystembasedonvectormodulationtechnology學(xué)科專業(yè)：微電子學(xué)與固體電子學(xué)研究生：楊棟指導(dǎo)教師：毛陸虹教授天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院二零一五年十二月摘要隨著相控陣技術(shù)的發(fā)展和成熟，其在軍事領(lǐng)域和通信領(lǐng)域方面的重要性越來越受到人們的重視。移相器作為相控陣系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，其性能直接決定相控陣系統(tǒng)的性能。然而，移相器研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)在于高寬帶、低插損和高集成度的發(fā)展要求。本文采用IBM0.18μmSiGeBiCMOS工藝，
2、基于矢量調(diào)制技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于X波段相控陣系統(tǒng)的五位有源移相器，其包括正交信號產(chǎn)生電路、矢量加法器和DAC幅度控制電路以及片上巴倫。其中，正交信號產(chǎn)生電路采用正交全通濾波器結(jié)構(gòu)；矢量加法器采用兩個吉爾伯特增益控制單元，每個單元由單刀雙擲開關(guān)控制，通過改變開關(guān)狀態(tài)來獲得輸出相位對應(yīng)的象限；DAC幅度控制電路采用五個共源共柵電流鏡陣列，每個陣列由單刀雙擲開關(guān)控制，通過控制每個陣列上的開關(guān)狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)控制I通路和Q通路上的電流比例，從而獲得所需要的輸出相位；使用HFSS軟件，采用層疊繞線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)X波段片上巴倫，來完成單端信號與差分信號的轉(zhuǎn)換并實(shí)現(xiàn)阻抗匹配功能，是本文的主要創(chuàng)新性所在。
3、對所設(shè)計(jì)的有源移相器進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)及后仿真，仿真結(jié)果為：移相器在X波段內(nèi)各項(xiàng)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求，具體為：插損小于-1.75dB，相位誤差小于5.35°，輸入1dB壓縮點(diǎn)大于2.96dBm，輸入端口VSWR小于1.59，輸出端口VSWR小于1.26。本文的設(shè)計(jì)在節(jié)省芯片面積的前提下實(shí)現(xiàn)了移相器的低插損、高帶寬和良好的平坦度及穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞：相控陣有源移相器片上巴倫低插損ABSTRACTWiththedevelopmentandmatureofthephasedarraytechnology,peopletakemoreandmoreattentiontoitsimportance,espe
4、ciallyinmilitaryandcommunication.Asthekeypartofphasedarraysystem,phaseshifterdirectlydeterminetheperformanceofthephasedarraysystem.Theresearchfocusanddifficultyofthephaseshifterliesinthedevelopmentrequirementsofhighbandwidth,lowinsertionlossandhighlevelintegration.UsingIBM0.18μmSiGeBiCMOStechno
5、logy,anactivephaseshifterhasdesignedinthispaper,whichisbasedonthevectormodulationtechnology,appliedinX-bandphasedarraysystem.Thedesignedactivephaseshifterincludetheorthogonalsignalgenerator,thevectoradder,theDACgaincontrolcircuitandtheon-chipBalun.Theorthogonalsignalgeneratorcircuithasdesignedb
6、yorthogonalall-passfilterstructure.Thevectoradderconsistsoftwogilbertgaincontrolunits,eachunitcontainsasinglepoledoublethrowswitchtogettheoutputphasequadrantbychangingtheswitchstate.TheDACgaincontrolcircuitincludefivecascodecurrentmirrorarrays,andeacharrayiscontrolledbyasinglepoledoublethrowswi
7、tch.Then,bychangingthestateofeachswitchtochangethecurrentratioofIandQpath,theoutputphaseisobtained.Tocompletetheconversionofsingle-endedsignalanddifferentialsignalandrealizeimpedancematchingfunction,theon-chipBalunhasdesignedbythe
