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GaAs毫米波单片集成数字移相器的研究+文献综述(2)

时间:2017-03-16 21:54来源:毕业论文
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


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] GaAs毫米波单片集成数字移相器的研究+文献综述(2):http://www.751com.cn/tongxin/lunwen_4169.html
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