A 2 GHz Compact Analog Phase Shifter with a Linear Phase-Tune Characteristic

In this paper, we present a 2 GHz compact analog phase shifter with linear phase-tune characteristic. The compact phase shifter was designed base on a lumped all pass network and implemented using a ceramic substrate fabricated with thin-film technique. For a linear phase-tune characteristic, a capacitance of the varactor diode for a tuning voltage was linearized by connecting series capacitor and subsequently produced an almost linear capacitance change. The inductor and bias circuit in the all pass network was implemented using a spiral inductors for small size, which results in the size reduction to $4\;mm{\times}4\;mm$. In order to measure the phase shifter using the probe station, two CPW pads are included at the input and output. The fabricated phase shifter showed an insertion loss of about 4.2~4.7 dB at 2 GHz band and a total $79^{\circ}$ phase change for DC control voltage from 0 to 5 V, and showed linear phase-tune characteristic as expected in the design.

2 GHz 선형 위상 천이 특성을 갖는 소형 아날로그 위상천이기

본 논문에서는 2 GHz 선형 위상 천이 특성을 갖는 위상천이기를 설계 및 제작하여 보였다. 소형의 위상 천이기 구현을 위해 집중소자로 구성된 전통과 회로망(all pass network)을 기반으로 위상천이기를 구성하고, 박막세라믹 공정을 이용하여 제작하였다. 또한, 선형의 위상 천이 특성을 얻기 위해 버랙터(varactor) 다이오드에 직렬 커패시터를 연결하여, 전압에 대한 커패시턴스를 선형화함으로써 비선형성을 개선하였다. 전통과 회로망에 나타나는 인덕터는 스파이럴 인덕터로 구현하고, 이를 다이오드 바이어스 회로에 활용하여 $4\;mm{\times}4\;mm$ 면적을 가지는 소형 위상천이기를 구성할 수 있었다. 또한, 온-웨이퍼(on wafer)로 측정을 위해 입출력은 CPW(Coplanar Waveguide) 형상으로 구현하였으며, 제작된 위상천이기는 버랙터 조정 전압 0~5 V에 대하여, 2 GHz에서 삽입 손실은 약 4.2~4.7 dB, 위상 변화량은 약 $79^{\circ}$였으며, 예상한대로 선형 위상 천이 특성을 보였다.