Reflection-Type 5-bit Digital Phase Shifter with Constant Insertion Loss

This paper presents 12.2 GHz ~ 12.7 GHz frequency band reflection type 5-bit digital phase shifter with constant insertion loss property that was fabricated with relatively low cost's InGaAs HEMT for amplifier. The unavoidable large insertion loss difference between on and off states of HEMT, when it is designed by conventional design theory based on ideal switching device, is removed by transforming the HEMT impedances at on and off states to other proper values connecting a certain length transmission line to HEMT and then applying the conventional design theory. The fabricated 5-bit digital phase shifter shows very good insertion loss properties of less than 1.5 dB insertion loss difference and -4.5 dB ~ -6 dB insertion loss in 35 phase steps at 12.2 GHz ~ 12.7 GHz. These results verify the design method presented in this paper, which is useful to design phase shifter of constant insertion loss with non-ideal switching device.

균일 삽입 손실 특성을 갖는 반사형의 5-비트 디지털 위상 변위기

본 논문에서는 스위칭 소자인 beam lead 형태의 pin 다이오드대신에 저가인 증폭기용 HEMT를 스위칭소자로 하여 12 GHz 대역에서 동작하는 일정 삽입 손실의 5-비트 디지털 반사형 위상 변위기를 설계 및 제작한다. 기존의 이상적인 스위칭소자에 기초한 이론에 의해 설계할 때 필연적인 HEMT소자의 on, off시 큰 삽입손실차는 특정한 길이의 전송선로를 우선 스위칭 소자에 연결하여 HEMT소자의 on, off시 임피던스를 변환한 후 기존의 방식대로 설계하는 방법에 의해 제거할 쑤 있었다. 제작된 위상변위기는 설계 주파수인 12.2GHz - 12.7GHz 대역내 32단계의 스위칭 상태에서 삽입손실이 -4.5dB에서 -6dB 범위에 있으며 특히 전 단계에서 삽입 손실의 변화량이 1.5 dB 이내로 양호한 특성을 가져 본 논문에서 처음 시도한 임피던스 변환용 전송선에 의한 삽입 손실차 제거방법의 타당성을 확인할 수 있었다.