基于MMIC的基础研究 (4)
把寄生参数并入匹配电路作为组成部分一并考虑，加之 MMIC 技术可以保证器件一致以及布局对称，因此容易实现良好的电路平衡和完善的性能补偿，这些对于 MMIC 的
宽带能力十分有利。目前 2GHz～20GHz的分布放大器等宽带单片已经实用化，而更宽
频带，更高频率上限的成果报道也屡见不鲜[18]
，现今 MMIC技术也用于电子欺骗当中，
Raytheon 公司设计一种使用 5 位 6GHz～18GHz GaAs MMIC 数字移相器转换为 6GHz～
18GHz 移频器，使雷达系统生成虚假目标信号(多普勒频移)以达到欺骗敌方雷达系统
的目的[24]
。由此可见，先进的 MMIC器件在现代电子战中的应用地位己经不言而喻。
1.2.3 MMIC民用前景
当前全球范围总共约有 50条GaAs定制线，当然主要集中在发达国家。若每条线
年生产能力为直径 100mm 4in 的圆片 5 000 片，则总和就是 25 万片。然而军用市场
至少在近年内尚不会突破每年 1万片。换而言之，如果仅仅瞄准军用市场，则极大部
分生产能力将被无所事事地闲置起来。事实上在 MIMIC计划酝酿阶段有识之士便大胆
地预见到向商用、家用等领域技术扩散的必然性。他们预言 GaAs MMIC 将成为通信等
国际性产业的支柱，事态发展越来越清楚地证明了这一预见的科学性。西方人士在评
论军转民、民养军、发展军民两用技术这一政策性转变时几乎是众口一词地都把它归
结为冷战结束，苏联解体。殊不知类似 GaAs MMIC 这种技术扩散或转移是有其内在缘
由的，而国际政治风云的变化只不过是改写了它的时间表而已。现代 MMIC 民用产业
主要有：无线通信、无线视频分配系统和交通电子[3,4]。
1.3 MMIC移相器的发展概况
国外开展 MMIC 研究较早，设备先进，工艺成熟，MMIC 工艺线可以实现代加工
(Foundry)生产；开展了许多单片移相器相关研究工作，并有报道已经实现了 T/R 组
件的全单片化，使用 MMIC 工艺实现的移相器和 T/R 组件的相控阵雷达己经应用于军
事装备。
Ayasli 等人报道了 X波段四位单片移相器[25]
，90°和180°移相位采用开关线型
移相电路，45°和22.5°采用加载线型移相电路。每一个开关线移相位只用两个 FET
开关，并应用微带电感谐振 FET截止时源漏间的电容以提高 SPST开关的性能;开关路
径选择不同的特性阻抗，以减小两种移相状态间的插损波动；加载线移相位的加载支
节由一个合理设计的三段阻抗变换网络和一个 1 200μm栅宽、1μm栅长的 FET开关
组成，通过低通滤波网络提供栅极控制偏置，四个移相位电路级联组合。芯片大小为
6.4mm×7.9mm×0.1mm，在 9.5GHz 的中心频率上的插入损耗为 5.1dB±0.6dB，在
2.5GHz的带宽上的回波损耗好于 10dB。
Andricos，Bahl 和 Griftinl 研制的 C 波段吹冰位单片移相器[26]
，由五个数字移相
位和一个模拟移相位(0°～11.25°)级联组成。FET的栅长为1μm，在模拟移相位中
工作于可变阻抗元件模式，在数字移相位中为开关模式。90°和 180°移相位采用反
射型移相电路，使用兰格耦合器实现输入和输出信号分离；其他为加载线型电路。在
版图布局上，吹冰个移相位线性级联，折叠微带线并留出足够大的线间距，以减小芯片
面积及避免发生线间耦合。芯片尺寸为 9.43m×4.2mm×0.125mm，在栅极用台面电阻
(约 5kΩ)提供有效的射频隔离。在 5GHz～6GHz 的频率上移相器的插入损耗为 8.7dB
±1.2dB，回波损耗好于 15dB，数字移相位的相位误差最大为 5°。