【摘 要】
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移相器在汽车GPS导航和卫星系统中有着广泛的应用,尤其在相控阵雷达和多波束天线里有不可或缺的作用。移相器通过改变信号相位来控制改变波速方向,是相控阵雷达中收发组件的
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移相器在汽车GPS导航和卫星系统中有着广泛的应用,尤其在相控阵雷达和多波束天线里有不可或缺的作用。移相器通过改变信号相位来控制改变波速方向,是相控阵雷达中收发组件的关键部件。每个相控阵雷达中有着成千上万个收发组件,每个收发组件都需要一个相应的数控移相器。如何降低移相器的成本和体积而不影响相控阵雷达的性能,使得本课题的研究很有意义。本文首先介绍了常见的基于SiGe半导体工艺开关电路,然后对单刀双掷开关进行了详细的介绍。之后,综述了各种数控移相器的工作原理。在深入分析各类数控移相器的特点后,本文对Ku波段集总元件型移相器进行了研究。高位180°和90°移相单元电路采用高/低通滤波拓扑结构,低位45°、22.5°、11.25°、5.625°采用了带通/低通滤波拓扑结构。另外,为了提高移相幅度波动指标,还设计了一种新颖的带通/低通滤波移相单元。由于工艺限制,工艺库不能提供感值过小的电感,故在ADS中设计小感值的平面螺旋电感并进行了电磁仿真。本文设计的电路工作在Ku波段,为使电路仿真更具准确性,采用了电磁场仿真和原理图联合仿真的优化仿真方法。本文最终完成了 Ku波段六位数控移相器的设计,芯片整体尺寸为1.57mm× 1.3mm,在16GHz工作频率下联合仿真结果为:移相精度小于3°,插入损耗小于13dB,移相幅度波动小于±1dB。从仿真结果来看,该移相器在工作频率下具有高移相精度,低插入损耗等性能。
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