一种X波段移相器的制作方法

本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种x波段移相器。

背景技术：

随着通信技术的发展，相控阵系统在雷达、卫星广播通信系统、gps导航系统中的应用越来越广泛。相控阵是由许多辐射和接收单元排列成阵列天线，每个发射/接受单元都配有移相器。计算机通过控制移相器来改变天线发射的无线电波的相位，使得雷达的波瓣可在空中实现相位偏转，完成对空搜索。相控阵雷达中的核心组件是t/r（收发）组件，而移相器又是t/r组件中的关键部分。因此，移相器性能的好坏直接影响了整个相控阵系统的性能。移相器的主要性能指标有工作频带、移相精度、回波损耗、插入损耗、驻波比、开关时间、功率容量等。移相器根据相位变化是否连续可分为模拟移相器与数字移相器。传统的数字无源移相器有加载线型移相器、反射型移相器、开关线型移相器、高低通型移相器。加载线型移相器在实现小相位相移时，具有衰减小驻波好等高性能，但不适用于大相移。反射型移相器具有较高的功率容量，但由于需要耦合器，电路的尺寸往往偏大。开关线型移相器原理简单，易设计。但由于色散效应的存在，该移相器工作频带较窄。高低通型移相器的移相精度较高，且工作频带较宽，但占用面积达，插损较大。有源移相器一般采用正交矢量合成的方法。可变增益放大器将两路正交的信号放大不同倍数，使得合成信号实现特定的相移。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种移相精度高、插入损耗低的x波段移相器。

本发明提供的x波段移相器，在带有谐振电感的mos管开关旁并联一个电容，使得电路所需电感减小，并且同时可降低所需的mos管的关断电容，以降低电路面积，提高移相精度，降低插入损耗。

本发明提供的x波段移相器，其电路结构包括：

第一晶体管，其源端与漏端一端接输入信号，另一端作为输出端输出经过相位变化的信号；

π型低通滤波通路，用于将输入信号实现相位变化；

带有并联电感及并联电容的第二晶体管和两个电阻；

所述π型低通滤波通路，由一个电感和两个电容组成，为π型结构；

所述的π型低通滤波通路中所述两个电容的容值相等。通过调节所述电感的感值及所述电容的容值，使得输出信号实现需要的相移；

所述第一晶体管与所述π型低通滤波通路中的电感及电容并联。

优选地，所述电阻为高阻，分别与所述第一晶体管及所述第二晶体管栅极串联，防止信号从所述第一晶体管及所述第二晶体管从源级及漏级经栅级泄露。

优选地，所述第二晶体管与所述并联电感及所述并联电容并联，一端接地。当所述第二晶体管接可使其关断的低压时，所述第二晶体管与所述并联电容、所述并联电感谐振。电路作为带通滤波通路工作，所述第一晶体管的输出端输出未经移相的信号。

优选地，所述并联电感及所述并联电容的电抗值可调，使得所述带通滤波通路在所需频率上谐振。

优选地，所述第一晶体管与所述第二晶体管不可接同一电压，分别接高压或低压，控制所述移相器是否实现相移。

本发明解决了传统高通/低通结构移相器在实现小相位相移时由于理想元器件值过大或过小而无法实现的问题，具有电路体积小、移向精度高、插入损耗小的特点。

附图说明

图1为本发明一种x波段移相器电路示意图。

图2为带有谐振电感及谐振电容的并联mos管开关电路示意图。

图3为并联mos管开关等效电路示意图。

图4为m1关断m2导通电路在低通移相状态下的等效电路示意图。

图5为m1导通m2关断电路在带通移相状态下的等效电路示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

图1示出本发明移相器电路示意图。

如图1所示，移相器电路包括：两个开关管m1、m2，两个电感lr、ls，两个电容cp以及电容cr；其中，m1的漏端与源端分别为信号的输入端与输出端，电感ls与两个电容cp并联在开关管m1上。开关管m2与电感lr、电容cr并联，m2源级与漏极一端接地，另一端接在两串联电容cp之间。电路可分为带通滤波通路与低通滤波通路。带通滤波通路作为信号通路的时候，信号相位变化近似为零。低通滤波通路作为信号通路时，信号可实现特定相位的变化。

图2示出带有并联电感及并联电容的开关管m2的电路原理图。

如图2所示，开关管m2与电感lr、电容cr并联，当m2关断时，m2的等效关断电容与电感lr、电容cr构成谐振回路发生谐振，并联电阻为无穷大，对于信号等效为断路。

图3示出带有并联电感及并联电容的开关管m2的等效电路原理图。

如图3所示，ceq与req为开关管m2管的等效电容与等效电阻。ceq可以通过改变栅宽来改变。ceq与m2开关管栅宽成正比例关系。当m2关断时，m2的等效关断电容与电感ls、电容cp构成谐振回路发生谐振，并且谐振频率可调。电容cr的存在可使得在谐振频率不变的情况下，电路所需的ceq与lr降低，电路面积减小，由于栅宽降低寄生效应也减小。

图4示出m1关断m2导通时，电路的等效电路图。

如图4所示，当m1关断m2导通时，信号通过π型低通滤波通路。由于低通滤波器的幅频传递函数存在极点，所以相位滞后。通过改变电感ls与电容cp的值，可以改变输出信号相对输入信号的相移。cj为mos管的结电容，rsub包括衬底电阻与衬底接触电阻，ron2为m2导通时的导通电阻。此时并联电感与并联电容均被ron2短路。

图5示出m1导通m2关断时，电路的等效电路图。

如图5所示，当m1导通m2关断时，信号通过带通滤波通路。电感lr与电容cr及m2的等效电容ceq发生谐振，并联阻抗为无穷大，因此在电路图上未示出。电感ls与电容cp/2并联在m1的导通电阻ron1上。此时信号从电阻ron1通过，不会产生相移。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语"包括"、"包含"或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个……"限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。