GaAs毫米波单片集成数字移相器的研究+文献综述(2)
扰雷达、低应用角跟踪雷达、防撞雷达、目标 RCS测量雷达等） ；
3.毫米波通信（短程点对点通信和长距离主干线通信） ；
4.辐射计等其它应用。
1．1 移相器基本概念
移相器是广泛应用于微波通信、雷达和测量系统中的一种控制设备。移相器是一
个二端口网络，它使输出信号与输入信号间的相位差连续地改变或步进式地改变。相
位连续改变的称为模拟式移相器；步进式（如 11.25°,22.5°,45°,90°和 180°）
改变的称为数字式移相器。数字移相器相移的精度很大程度上依靠移相器的位数，位
数越多，状态位就越多，移相步长就越短，相移量也就越精确，但其代价是增加了移
相器本身及其控制电路的复杂度。虽然模拟移相器的相移量是可以连续变化的，但其
控制相移量变化的电路相当复杂。与模拟移相器相比，数字移相器不仅具有控制电路
较为简单的特点，而且还具有体积小、反应快、需要的控制功率小等优势。由于数字
移相器的诸多优点，使其得到了广泛的关注和应用。近年来，对于数字移相器来说，
无论是在理论研究还是实践经验方面都日趋完善。
数字式移相器广泛地应用于相控天线阵系统中，用以控制天线阵列各个单元馈电
信号的相位以实现波束由计算机控制的快速扫描。在微波频段有两种方法实现数字式
移相器。一种是利用铁氧体材料的特性来实现相移，铁氧体移相器在20世纪 60年代
之后得到了迅速的发展并应用于雷达中。另一种是应用半导体器件制成的电子控制的
数字式移相器，它比铁氧体移相器更小型，开关时间更短，所需驱动功率较小。
1．2 移相器发展趋势
数控移相器的实现方式有铁氧体移相器、基于 DDS 技术的移相器、MEMS（微
电子机械系统）移相器、PIN二极管移相器和GaAs-MESFET移相器等。
电可调移相器在 20世纪 50年代开始出现，在此之前，所有的移相器都是机械式
的。1957年用于相控阵扫描的Reggia-Spencer 铁氧体移相器开始出现，从此开启了铁
氧体移相器技术的新时代。铁氧体移相器的功率容量与其它的移相器相比最大，但其
要求的控制功率也大，电路较复杂，且相位变化速度慢，特性易受温度影响，体积、
重量都大。
20世纪 60年代中期，用 PIN二极管作为开关元件的移相器开始出现，接下来的
20 年当中，在铁氧体和 PIN 二极管移相器方面出现了大量的研究成果和实践活动。
采用 PIN 二极管的移相器不便于集成，这是因为 PIN 二极管的集成工艺比 FET 三极
管复杂，单管所占面积也大，相应成本也就相对较高。而且控制所需要的功耗也较大，
在大的相控阵中使用时的功耗大，使系统中的电源和散热部分十分复杂，其应用在许
多场合受到限制。但是 PIN二极管可以承受较大的射频功率，最高可以承受 1kw的能
量，同时移相转换时间也是各种实现方式中最短的，这就决定了在需要能够承受较大
的能量和需要快速的开关时间的系统中，PIN二极管移相器是一个值得考虑的设计方
案。随着工艺的提高和成熟，新材料的应用，如果能克服上述的不利因素，单片PIN
管移相器的应用范围将会得到很大的扩展。同时，特别是从20世纪80年代，出现了
几种其它类型的移相器，其中最重要的是 GaAs-FET 有源移相器和静磁波（MSW）
时延移相器。随着微波单片集成电路（MMIC）技术的发展，MMIC 移相器已成为现
代移相器研究的主流。另外，MEMS（微电子机械系统）移相器也发展较快[4，5，6]