[發明專利]一種數字移相器

在審

• 申請號: 201710504187.2
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107332538A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 羅衛軍;孫朋朋;劉輝;張宗敏;耿苗;張蓉
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H03H11/16
• 分類號: H03H11/16
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 任巖

技術領域

本發明涉及半導體器件及傳感器領域，尤其涉及一種數字移相器。

背景技術

移相器(Phase Shifter)是用來改變傳輸信號相位的器件，在雷達、通訊系統、儀表儀器、導彈控制系統等眾多技術領域中有著廣泛的應用前景。其中，相控陣雷達是移相器最為重要的應用領域。發射/接收(T/R)組件是現代有源相控陣雷達系統中的核心部件，其性能優越與否在很大程度上影響相控陣雷達系統的整體性能，包括衰減器、微波開關、限幅器、移相器等微波控制電路元件。其中移相器的移相精度決定了T/R組件乃至雷達能否實現波束對空中目標的快速、準確定位以及波束的副瓣抑制能力。因此，移相器部件的性能決定了T/R組件設計的成敗，其成本、性能、質量、體積、可靠性也直接影響著相控陣雷達系統的相應指標。

現有的移相器，主要采用砷化鎵(GaAs)工藝的高電子遷移率晶體管(HEMT)工藝來實現。GaN器件為代表的第三代寬禁帶半導體器件，可以工作在高溫大功率以及輻射等惡劣的條件下，功率容量大，具有GaAs等其他半導體材料在微波射頻領域無法比擬的性能優勢，可以進一步改善雷達收發組件的性能。針對中等相移量的數字移相器電路，目前大多采用加載線型的拓撲結構，該結構由于需要引入λ/4微帶線，不利于移相器集成和縮小面積，且相移精度較差，有必要提出更高性能的數字移相器。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明旨在解決上述問題，提供了一種具有更好性能的數字移相器，用于解決移相器在集成和面積上存在的問題，并且能夠提高相移精度。

(二)技術方案

本發明的一方面提供一種數字移相器，包括：GaN基底；以及數字移相電路，形成于該GaN基底上；

其中，所述數字移相電路采用全通型結構的數字移相電路，該全通型結構的數字移相電路采用AlGaN/GaN異質結的高電子遷移率場效應晶體管作為開關器件。

其中，所述全通型結構的數字移相電路，包括第一開關器件101、第二開關器件106、第一電容102、第二電容104、第一電感103、第二電感105和第三電感107，其中：

第一開關器件101和第二開關器件106均采用場效應晶體管；

第一開關器件101的源極依次連接第一電感103、第三電感107后返回連接第一開關器件101的漏極，第一開關器件101的源極和第一開關器件101的漏極之間并聯第一電容102；

第二開關器件106的源極連接第二電感105后返回連接第二開關器件106的漏極；第二開關器件106的源極接地；

第二電容104，一端連接于第一電感103和第三電感107中間的位置，一端連接第二開關器件106的漏極。

其中，所述第一開關器件101和第二開關器件106采用的場效應晶體管為具有AlGaN/GaN異質結的高電子遷移率場效應晶體管(HEMT)。

其中，所述具有AlGaN/GaN異質結的高電子遷移率場效應晶體管，包括襯底SiC，其上依次為成核層AlN、異質結AlGaN/GaN中的GaN層、異質結AlGaN/GaN中的AlGaN層。

其中，所述AlGaN層上表面兩端具有源極S和漏極D。

其中，所述源極S和漏極D與AlGaN層的接觸均為歐姆接觸，且源極S和漏極D采用Ti/Al/Ti/Au材料的疊層。

其中，所述AlGaN層上表面的中間為柵極G。

其中，所述柵極G與AlGaN層的接觸為肖特基接觸，且柵極G采用Ti/Au材料的疊層。

其中，所述柵極G，其柵長為0.25μm，柵寬為8×100μm。

其中，所述GaN層和所述AlGaN層之間還包括插入層AlN，用于促進二維電子氣(2DEG)的激發。

(三)有益效果

本發明提供的數字移相器，具有以下積極效果：

(1)本發明的數字移相器，針對中等相移量的相位需求，采用全通型拓撲結構的數字移相電路，不需要引入λ/4微帶線，并采用精確容值和感值的器件，從而利于移相器集成和縮小面積，并且，該種設計在頻段內具有更低的相位誤差，提升了移相器電路的相移精度，從而大大提高了相控陣雷達、通信、電子對抗以及智能武器等軍事系統與裝備中收發組件的性能。

(2)本發明的數字移相器，適合工作在高溫、輻射等惡劣環境中以及具有高功率容量的特點。

附圖說明

圖1為根據本發明實施例的數字移相器的結構示意圖；