GaAs毫米波单片集成数字移相器的研究+文献综述(3)
。 1994年，D.Teeter 和R.Wohlert 等人利用 HBT（Heterojunction Bipolar Transistor，
异质结二极管）工艺设计 Ka 波段的 3 位 PIN 二极管移相器[3]
，其中单刀单掷开关在
35GHz 时的插入损耗为 0.7dB，隔离度为 21dB。180°，90°，45°移相位都采用了
高/低通型移相器。直到 36GHz，移项误差都小于10°，插入损耗误差 1dB。
2002 年，Mary Teshiba 和 Robert Van Leeuwen 等人使用了 IBM 的 SiGe 双极技
术（IBM’s SiGe Bipolar technology）设计了 6 位 PIN 二极管移相器，工作频段从
7GHz 到 11GHz。180°，90°，45°，22.5°移相位采用了 PI 型或者 T型高/低通滤
波电路结构，11.25° 和 5.625°移相位则采用了由电感和电容组成的简化电路拓扑
结构。频带内的回波损耗小于-10dB插入损耗在 10-13dB之间，移项误差 17°，单片
所占面积大小为3800μm×3800μm。
国外对 MMIC的研究起步较早，设备先进，工艺成熟，MMIC工艺线可以实现代
加工（Foundry）生产；进行了关于单片移相器的大量的研究工作，并有报道称已经
实现了 T/R 组件的全单片化，使用 MMIC工艺实现的移相器和 T/R 组件的相控阵雷
达已经应用于军事装备[7,8,9]
。
随着 GaAs 器件研究的深入，HEMT等性能优良的新器件的生产工艺不断成熟，
使得采用这些器件的电路的性能得到了极大的提高。 Campbell等人[10]
报道了采用0.25
μm PHEMT 工艺技术实现的用于卫星通信系统的 K 波段五位小型 MMIC 移相器。
在电路设计中采用电磁仿真（EM）技术，降低芯片使用面积，芯片尺寸仅为1.693mm
×0.750mm (1.27mm2
)。在 19GHz 时测得移相器的插入损耗为 5±0.6dB，均方根相
位误差为 3°。
至今为大家所知的是，用 FET 管做控制器件的工作频段最高的移相器是
K.Zuefle， F.Steinhagen， W.H.Haydl 和 A.Hiilsmannl， 在 1999年发表的用 PM-HEMT
管 （0.15μm栅长） 作控制器件的W波段的4位移相器， 工作频率从92GHz到96GHz，
中心频率是 94GHz，单片所占的面积大小是1×2.5mm2
。180°/90°移相位采用反射
型电路结构（3dB分支线耦合器） ，45°/22.5°移相位采用加载线型电路结构。测试
结果表明，在整个频段内，回波损耗小于-11.6dB，平均插入损耗是 12.4dB，插入损
耗误差是 0.8dB，测试的相移分别为：22.6°，45.5°，92.7°，183.9°。
Pillans等人[12]
报道了采用MEMS容性开关设计的Ka波段开关线型四位和三位数
字移相器。在 34GHz 处，四位数字移相器的平均插入损耗小于 2.25dB,回波损耗优于
15dB；三位数字移相器的平均插入损耗小于 1.7dB,回波损耗优于 13dB。并且两种移
相器的相位误差都小于 13°。 本科毕业设计说明书（论文） 第 4 页 共 38页
国外关于混合集成电路方面的报道比较少，Komisarczuk 报道了[11]
一种工作在
L-band 的四位数字移相器，22.5°、45°和 90°相移位均采用加载线型移相电路，
180°位采用反射型移相电路。该移相器在 L-band 内 10％的带宽内获得了不大于 3
度的相位误差，平均损耗大约 1.5dB，最大幅度不平衡度是 0.3dB。
与国外相比，国内对 MMIC的研究起步较晚，工艺还不成熟，但也进行了不同种
类 MMIC 的研制，包括 MMIC 移相器，并取得了一定的成果[13-16]
。2003 年电子工业
部第十三研究所研制出了 X波段五位数字单片移相器[16]
，11.25°、22.5°和 45°移