[发明专利]基于GaN HEMT器件的宽带数字移相器

说明书

本发明适用微波单片集成电路技术领域，提供了一种基于GaN HEMT器件的宽带数字移相器，该宽带数字移相器包括顺序级联的180°移相单元、90°移相单元、22.5°移相单元、5.625°移相单元、11.25°移相单元和45°移相单元；5.625°移相单元为优化的传输式移相器结构，11.25°移相单元和22.5°移相单元为单T型高低通滤波式移相器结构，45°移相单元、90°移相单元和180°移相单元为开关型高低通滤波式移相器结构；优化的传输式移相器结构包括：传输式移相器结构、GaN HEMT开关M₄和隔离电阻R_g4。本发明在增加移相器位数，提高移相器精度的同时，也缩小了芯片面积，有利于降低成本。

技术领域

本发明属于微波单片集成电路及微电子技术领域，尤其涉及一种基于GaN HEMT器件的宽带数字移相器。

背景技术

20世纪80年代以来，GaAs单片数字移相器作为雷达、通信、导航等系统中的关键器件得到广泛的应用。然而，随着现代雷达、通信、导航等系统对大功率、小型化、长时间工作和复杂工作环境的要求越来越高，对单片数字移相器的耐功率等指标的要求也更高。

以GaN为代表的宽禁带半导体材料与大多数半导体材料相比带隙更宽、击穿电场更高、电子饱和速度更大。氮化镓高电子迁移率场效应管(GaN HEMT)已经成为高频、大功率、高压器件的主流，其耐功率能力比GaAs晶体管提高了一个数量级。

然而，目前耐功率能力更强的GaN微波单片集成电路(Monolithic MicrowaveIntegrated Circuit，MMIC)移相器位数最多只有5位，移相位数较少，移相精度不高，且芯片面积太大，芯片成本高，同时提高了组件和系统的成本，不适合工程应用。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于GaN HEMT器件的宽带数字移相器，旨在解决现有技术中GaN MMIC移相器移相位数较少、移相精度不高且芯片尺寸大的问题。

为实现上述目的，本发明实施例的第一方面提供了一种基于GaN HEMT器件的宽带数字移相器，包括：顺序级联的180°移相单元、90°移相单元、22.5°移相单元、5.625°移相单元、11.25°移相单元和45°移相单元；

所述5.625°移相单元为优化的传输式移相器结构，所述11.25°移相单元和所述22.5°移相单元为单T型高低通滤波式移相器结构，所述45°移相单元、所述90°移相单元和所述180°移相单元为开关型高低通滤波式移相器结构；

所述优化的传输式移相器结构，包括：传输式移相器结构、GaN HEMT开关M₄和隔离电阻R_g4；

将所述传输式移相器结构中电容C₁和电阻R₁的并联连接改为串联连接，所述GaNHEMT开关M₄的第一端和第二端与所述电容C₁和所述电阻R₁构成的串联电路并联连接，所述GaN HEMT开关M₄的第三端与所述隔离电阻R_g4的一端连接，所述隔离电阻R_g4的另一端作为所述优化的传输式移相器结构的同向控制端，其中，所述GaN HEMT开关M₄的第一端为源极/漏极，所述GaN HEMT开关M₄的第二端为漏极/源极，所述GaN HEMT开关M₄的第三端为栅极。

可选的，所述传输式移相器结构，包括：微带线TL₁、微带线TL₂、GaN HEMT开关M₁、GaN HEMT开关M₂、GaN HEMT开关M₃、隔离电阻R_g1、隔离电阻R_g2、隔离电阻R_g3、电容C₁₇和电容C₁₈；