A 94-GHZ phase inverter-variable gain amplifier in SiGe BiCMOS

Abstract

Faz dizili radar sistemleri her anten elemanının kazancını ve fazını istenilen şekilde ayarlayarak radyo dalgalarının yönünü elektronik olarak kontrol etme özelliğine sahiptirler. Bunu yapabilmek için, her elemanın kazanç/faz kontrolü olması ve bu parametrelerin birbirlerinden ayrı olarak kontrol edilebilmesi gerekmektedir. W-Bant tasarımlarda, yüksek frekansların farklı ayarlarda değişebilen parazitik etkilerinden dolayı sabit kazanç-360 derece faz kontrolü elde etmek zordur. Faz kontrol görevini sistemdeki farklı bloklara bölmek, tasarım zorluklarını kolaylaştırmaktadır. İyi geliştirilmiş W-Bant SiGe BiCMOS teknolojisi de yüksek frekans ve sistem kontrolü için hayati önem taşımaktadır.Bu tezde, 94-GHz SiGe BiCMOS tabanlı değiştirilebilir kazançlı faz evireci geliştirilmiştir. Tek bit-180 derece faz evirme işlemi W-Bant'ta daha kolay tasarlanabilen çoklu bit-180 derece faz kaydırıcı kullanımını sağlamıştır. Buna ek olarak, istenilen sinyal hüzmesini ve yönünü elde edebilmek için değiştirebilir kazanç yükselteci bu devrenin faz dizili sistemlerde kullanılabilmesini sağlamıştır.

Phased array radar systems are capable of steering the beam of radio waves electronically by adjusting the gain and phase of each antenna element as desired. In order to achieve that, each element has to have gain/phase control and these parameters have to be controlled separately. In W-Band designs, constant gain-360 degree phase control is difficult to achieve due to parasitic effects of high frequencies which may quickly differ across different settings. Dividing the phase control task into different blocks in system eases the design difficulties. A well developed W-Band technology SiGe BiCMOS is also crucial to achieve high frequencies and system control.In this thesis, a 94-GHz SiGe BiCMOS phase inverter with variable gain amplifier is developed. Single bit-180 degree phase inversion enables to use multiple bit-180 degree phase shifter which is easier to design in W-Band. In addition to that, variable gain amplier allows to use this circuit in phased array systems for amplitude tapering to achieve desired beam forming.