一种基于改进型全通网络版图结构的UWB GaAs移相器*

唐 聪

(中国西南电子技术研究所,成都610036)

0 引 言

移相器是相控阵系统中的一个关键器件，它常被用于波束的形成和扫描。近些年来，为满足在大扫面范围、宽带和精准辐射方面的需求，科研工作者在具有宽工作频带、大相移、低插损和较小的相位波动特性等这些方向付出了大量的努力。全通网络由于其本身具有良好的端口匹配特性，常常被用于移相器的设计中以便拓展其工作带宽。文献[1-3]通过将几个具有交错谐振频率的全通网络级联排列，实现了一个具有宽带移相特性的移相器。但是，这些全通网络中的电感之间没有相互耦合，否则移相器的带宽可以做得更宽。并且，在这些移相器中电容和电感值非常大，以至于不能采用单片微波集成电路(Monolithic Microwave Integrated Circuit,MMIC)实现。文献[4-6]基于磁耦合的全通网络被应用于移相器的设计中，通过理论分析证明了全通网络中两个电感之间采用负耦合系数可以展宽移相器的工作带宽，正耦合系数可以实现较大范围的移相但带宽较窄。根据文献[5，7]中的设计公式，全通网络中的各个元素的理论值可以计算得到。文献[5]基于奇偶模分析，推导出了完备形式的电感、电容和互耦系数设计公式。另外在电路设计时，根据理论公式计算的结果还需要进一步优化，因为公式的推导并未将电感线圈之间的耦合电容和基板的寄生参数考虑在内。然而，在实际的电路设计中，为了在较宽带宽范围内实现所需要的参数值，全通网络的版图需要一轮又一轮的电磁仿真迭代。……