Исследование и разработка методов проектирования полупроводниковых фазовращателей на основе SiGe БиКМОП технологии

• Автор: Мухин, Игорь Игоревич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва, Зеленоград
• Количество страниц: 156 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ФАЗОВРАЩАТЕЛЕЙ ДЛЯ ППМ АФАР

1.1 Особенности построения антенных фазированных решеток

1.1.1 Предпосылки создания антенн с электронным управлением лучом

1.1.2 Принцип работы антенны с электронным управление луча

1.1.3 Активные фазированные антенные решетки

1.1.4 Методы структурной реализации ППМ для АФАР

1.2 Устройства формирования фазовых сдвигов

1.2.1 Варианты размещения фазовращателя в ППМ АФАР

1.2.2 Классификация фазовращателей

1.2.3 Методы построения полупроводниковых фазовращателей
1.3 БЮе БиКМОП технология
1.4 Выводы
ГЛАВА 2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ ФАЗОВРАЩАТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ПАССИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
2.1 Принцип работы пассивных проходных фазовращателей
2.1.1 Методика расчета и выбора ФВЧ/ФНЧ фильтров для построения секций фазовращателя
2.2 Переключающие элементы
2.2.1 Обзор управляющих элементов для пассивных фазовращателей
2.2.2 Исследование ключей, выполненных на основе МОП технологии
2.2.3 Исследование изолированных МОП ключей
2.3 Разработка пассивного фазовращателя на переключаемых ФВЧ/ФНЧ фильтрах
2.3.1 Методика проектирования схемы пассивного фазовращателя на переключаемых ФВЧ/ФНЧ фильтрах
2.3.2 Структурная схема пассивного фазовращателя с уменьшенным количеством проходных ключей
2.3.3 Результаты моделирования пассивного фазовращателя
2.4 Выводы
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ФАЗОВРАЩАТЕЛЕЙ, ПОСТРОЕННЫХ ПО ПРИНЦИПУ ВЕКТОРНОГО СЛОЖЕНИЯ
3.1 Построение фазовращателей с использованием принципа векторного сложения
3.1.1 Принцип векторного сложения ортогональных сигналов
3.1.2 Структурная схема векторного фазовращателя
3.1.3 Проектирование фазовращателя на основе схемы четырехквадрантного сумматора
3.1.4 Увеличение динамического диапазона схемы фазовращателя на основе четырехквадрантного сумматора
3.1.5 Схема управления векторным фазовращателем на основе четырехквадрантного сумматора
3.2 Аттенюаторный метод построения векторных фазовращателей
3.2.1 Структурная схема векторного фазовращателя на основе дискретных аттенюаторов
3.2.2 Структурная схема векторного фазовращателя на основе дискретных аттенюаторов с расширенным динамическим диапазоном
3.3 Методика поиска оптимальных состояний векторного фазовращателя с избыточным количеством состояний
3.4 Выводы
ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ПРИЕМНИКА С ФАЗОВРАЩАТЕЛЕМ В ЦЕПИ ГЕТЕРОДИНА. ПРОВЕДЕНИЕ И СРАВНИТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЯ ИС
ФАЗОВРАЩАТЕЛЕЙ
4.1 Структурная схема приемника с фазовращателем в цепи гетеродина107
4.2 Методики проведения измерений ИС фазовращателей
4.2.1 Методика измерения параметров проходных фазовращателей
4.2.2 Методика измерения параметров приемника с фазовращателем в цепи гетеродина
4.3 Результаты проведения измерений ИС фазовращателей
4.3.1 Результаты измерения фазовращателя на основе схемы четырехквадрантного сумматора
4.3.2 Результаты измерения фазовращателя на основе четырехквадрантного сумматора с расширенным динамическим диапазоном
4.3.3 Результаты измерения ФВ на основе двух емкостных аттенюаторов
4.3.5 Результаты измерения приемника с фазовращателем в цепи сигнала гетеродина
4.4 Анализ результатов исследования ИС фазовращателей
4.4.1 Сводные результаты исследования характеристик ИС фазовращателей
4.4.2 Выбор оптимальной ИС фазовращателя на основе критерия качества
4.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Исторически в СВЧ диапазоне развивался первый путь, хотя использование сосредоточенных элементов дает преимущества в размерах устройства, что является решающим при использовании интегральной полупроводниковой технологии на частотах ниже X диапазона. На более высоких частотах в основном применяются фазосдвигающие устройства на микрополосковых линиях по двум методам: по изменению длины линии и по изменении фазы при отражении. Последний способ нашел большее распространение, т.к. он дает малые потери сигнала и большую полосу, чем при переключении линий, хотя не такую широкую, как при переключении ФНЧ и ФВЧ.
Проходные фазовращатели с коммутацией, построенные на пассивных ФВЧ и ФНЧ секциях (рисунок 1.9), работают по принципу сравнения фазового сдвига в опорном и фазосдвигающем каналах [65].
Рисунок 1.9. Звено дискретно коммутируемого фазовращателя на проходных
ключах
Проходные коммутируемые фазовращатели в зависимости от типа электронного ключа делятся на три группы:
• фазовращатели на основе р-і-п диодов [20, 82];
• фазовращатели на полевых транзисторах [83 - 86];
• микроэлектромеханические структуры (МЭМС) [87, 88].
р-і-п-диод состоит из р-п-перехода с минимально легированной внутренней зоной между областями р- и п-типа. Введение дополнительной внутренней зоны позволяет изменять характеристики диода, например, при
~ 35 ~