GaAs毫米波单片集成数字移相器的研究+文献综述(4)
相电路为加载线型，其中 11.25°位采用了单加载线形式；90°和 180°移相电路为
反射型移相电路，使用 Lange 耦合器实现输入和输出信号的隔离。该移相器在 9—
10GHz 范围内，五个主要相移状态的插入损耗是 7.3±1dB，输入输出回波损耗优于
13 dB，最大RMS相位误差小于 5°。
混合集成电路方面，电子工业部第十三研究所的陈海荣[17]
研制出了一个 60MHz
的八位数字移相器，插入损耗最大 4.5dB,外形尺寸是 135 ×118 ×36mm3
。文中同
时列举出了美国 Merrimac 公司生产的同类产品的指标，插入损耗最大 4dB,外形尺寸
是136 ×121 ×34mm3
。
电子科技大学的王琳[18]
设计了一种 S 波段 4 位数字移相器，工作频率是 3 到
3.3GHz，最大相位误差小于 5°，插入损耗小于 2.2dB，不平衡度是±0.25dB，输入
输出驻波小于 1.4。
国内有关毫米波移相器的报道也比较少。袁涛[19]
采用了平衡式微带-槽线移相器
的设计方案来实现 V 波段 0／π单片移相器，插入损耗小于 2dB，相位误差±5°，
幅度不平衡度小于 0.5dB。
综上可知，移相器发展到今天，已经出现了采用各种材料(波导、微带、铁氧体
材料、MMIC、MEMS 等)、各种设计方案(反射型、开关线型以及加载线型等)制成
的各种频段(主要体现在微波毫米波频段)的、适用于不同场合的移相器。随着新材料
和新工艺的不断出现和发展，移相器将继续朝着高性能、小型化和低成本方向发展。
1．3 本文主要内容
本文共有四个章节，每一章的主要内容如下所示:
第一章主要描述了移相器的基本概念以及其发展趋势；
第二章介绍了常用微波开关器件的基本结构，工作原理及其等效电路；
第三章在介绍了相移的基本原理及其性能指标的基础上，对四种常用类型的数字
移相器进行了详细的分析，最后总结了这四种类型移相器的优缺点并介绍了几种固有
移相器；
第四章详细介绍了毫米波段四位数字移相器的设计过程，包括设计指标，开关的
选择，每一位移相器电路结构的选择，然后在 ADS 中设计了每位移相器的原理图并
进行优化，最后给出了每位移相器的仿真结果并进行了四位级联仿真；
最后对全文进行总结，包括论文的主要内容及该移相器的特点，最后分析了论文
中的不足。
2 微波开关器件及其等效电路
从高度复杂的空间系统到简单要求将 RF（射频）信号从一条通路转换到另一条
通路（例如，用于提供冗余性或天线分集性）等更普遍的应用，微波开关都是不可缺
少的关键部件。虽然每个应用的特殊要求都要满足单个具体的需要，但开关的基本特
性是相同的。
PIN 二极管、场效应管及其他一些晶体管广泛地应用于微波控制电路。PIN 管有
比场效应管较低的损耗和较高的功率容量，但后者在集成子系统的设计中有很大的兼
容性，其消耗的功率可忽略且费用低。如果MESFET被用作有源模式，即漏极加正偏
而控制电压加于栅极，则可有功率增益。
2.1 PIN 管
一个 PIN管是由重掺杂的P区和重掺杂的 N区， 中间夹一层高电阻率的材料 （称
为 I，即为本征层）所组成。如果本征层掺杂了提供空穴的 P 型杂质，则称之为π 型
管；若本征层掺杂了提供电子的 N型杂质，则称之为ν型管[20]
。
在重掺杂的P区和 N区， 由于空穴和电子跨越结扩散而在P-I 结和 N-I 结处形成
两个分开的空间电荷区。对理想的二极管，本征层没有杂质，即其总的移动电荷载流