采用电容补偿技术的超微型X波段6位MMIC移相器

《IEEE Microwave and Wireless Technology Letters》：An Ultraminiaturized X-Band 6-bit MMIC Phase Shifter Using Capacitance Compensation Technique

提出一种电容补偿技术（CCT），用于同时减小开关式相移器（STPS）的面积并提升带内性能。通过优化MITPSU结构，结合HEMT开关和螺旋电感，实现X波段6位单片STPS设计，核心面积仅1.25平方毫米，实测插入损耗6.6-7.9dB，回波损耗优于10dB，相位和插入损耗误差均小于4.1°和0.45dB，三阶交调点达30.1dBm。

　　

摘要：

本文提出了一种电容补偿技术（CCT），该技术能够同时减小开关型移相器（STPS）的面积并提升其带内性能。对于采用CCT改进后的感应T型移相单元（MITPSU），补偿电容器引入了额外的自由度，从而可以使用尺寸最小的高电子迁移率晶体管（HEMT）开关和螺旋电感器。此外，MITPSU的谐振频率可以调节到所需频率，从而提高带内匹配度并最小化插入损耗（IL）和相位变化。为了验证这一概念，设计并制造了一种基于0.25 μm GaAs pHEMT工艺的X波段6位片上STPS。其核心面积仅为1.25 mm2。测量结果表明，平均插入损耗为6.6至7.9 dB，回波损耗（RL）优于10 dB，均方根相位误差和插入损耗误差分别小于4.1°和0.45 dB。在10 GHz频率下，其输入功率（IP）为30.1 dBm。

引言

移相器（PS）是模拟波束成形通信系统中不可或缺的组件，这些系统包括雷达、导航设备和主动相控阵[1][2]。随着下一代通信技术的发展，对片上移相器的性能要求越来越高，包括出色的匹配度、低相位和幅度变化、高线性以及高功率处理能力。此外，移相器的小型化是一个关键挑战，因为它们可能会占据波束成形模块中最大的面积[3]。