[发明专利]一种数字移相器

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件及传感器领域，尤其涉及一种数字移相器。

背景技术

移相器(Phase Shifter)是用来改变传输信号相位的器件，在雷达、通讯系统、仪表仪器、导弹控制系统等众多技术领域中有着广泛的应用前景。其中，相控阵雷达是移相器最为重要的应用领域。发射/接收(T/R)组件是现代有源相控阵雷达系统中的核心部件，其性能优越与否在很大程度上影响相控阵雷达系统的整体性能，包括衰减器、微波开关、限幅器、移相器等微波控制电路元件。其中移相器的移相精度决定了T/R组件乃至雷达能否实现波束对空中目标的快速、准确定位以及波束的副瓣抑制能力。因此，移相器部件的性能决定了T/R组件设计的成败，其成本、性能、质量、体积、可靠性也直接影响着相控阵雷达系统的相应指标。

现有的移相器，主要采用砷化镓(GaAs)工艺的高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺来实现。GaN器件为代表的第三代宽禁带半导体器件，可以工作在高温大功率以及辐射等恶劣的条件下，功率容量大，具有GaAs等其他半导体材料在微波射频领域无法比拟的性能优势，可以进一步改善雷达收发组件的性能。针对中等相移量的数字移相器电路，目前大多采用加载线型的拓扑结构，该结构由于需要引入λ/4微带线，不利于移相器集成和缩小面积，且相移精度较差，有必要提出更高性能的数字移相器。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明旨在解决上述问题，提供了一种具有更好性能的数字移相器，用于解决移相器在集成和面积上存在的问题，并且能够提高相移精度。

(二)技术方案

本发明的一方面提供一种数字移相器，包括：GaN基底；以及数字移相电路，形成于该GaN基底上；

其中，所述数字移相电路采用全通型结构的数字移相电路，该全通型结构的数字移相电路采用AlGaN/GaN异质结的高电子迁移率场效应晶体管作为开关器件。

其中，所述全通型结构的数字移相电路，包括第一开关器件101、第二开关器件106、第一电容102、第二电容104、第一电感103、第二电感105和第三电感107，其中：

第一开关器件101和第二开关器件106均采用场效应晶体管；

第一开关器件101的源极依次连接第一电感103、第三电感107后返回连接第一开关器件101的漏极，第一开关器件101的源极和第一开关器件101的漏极之间并联第一电容102；

第二开关器件106的源极连接第二电感105后返回连接第二开关器件106的漏极；第二开关器件106的源极接地；

第二电容104，一端连接于第一电感103和第三电感107中间的位置，一端连接第二开关器件106的漏极。

其中，所述第一开关器件101和第二开关器件106采用的场效应晶体管为具有AlGaN/GaN异质结的高电子迁移率场效应晶体管(HEMT)。

其中，所述具有AlGaN/GaN异质结的高电子迁移率场效应晶体管，包括衬底SiC，其上依次为成核层AlN、异质结AlGaN/GaN中的GaN层、异质结AlGaN/GaN中的AlGaN层。

其中，所述AlGaN层上表面两端具有源极S和漏极D。

其中，所述源极S和漏极D与AlGaN层的接触均为欧姆接触，且源极S和漏极D采用Ti/Al/Ti/Au材料的叠层。

其中，所述AlGaN层上表面的中间为栅极G。

其中，所述栅极G与AlGaN层的接触为肖特基接触，且栅极G采用Ti/Au材料的叠层。

其中，所述栅极G，其栅长为0.25μm，栅宽为8×100μm。

其中，所述GaN层和所述AlGaN层之间还包括插入层AlN，用于促进二维电子气(2DEG)的激发。

(三)有益效果

本发明提供的数字移相器，具有以下积极效果：

(1)本发明的数字移相器，针对中等相移量的相位需求，采用全通型拓扑结构的数字移相电路，不需要引入λ/4微带线，并采用精确容值和感值的器件，从而利于移相器集成和缩小面积，并且，该种设计在频段内具有更低的相位误差，提升了移相器电路的相移精度，从而大大提高了相控阵雷达、通信、电子对抗以及智能武器等军事系统与装备中收发组件的性能。

(2)本发明的数字移相器，适合工作在高温、辐射等恶劣环境中以及具有高功率容量的特点。

附图说明

图1为根据本发明实施例的数字移相器的结构示意图；