專利名稱：一種提高功效的數(shù)控衰減器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種數(shù)控衰減器，應(yīng)用于無(wú)線工業(yè)中砷化鎵微波單片集成控制電
路技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種對(duì)微波信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行精確數(shù)字化控制、信號(hào)相位變化極小的電路。
背景技術(shù)：
微波通信系統(tǒng)不斷地需要高性能、精巧的元件及設(shè)備來(lái)滿足日益復(fù)雜的用戶要 求。用于增益設(shè)定和控制功能的元件在很多領(lǐng)域皆有應(yīng)用需求。數(shù)字控制式衰減電路(簡(jiǎn) 稱數(shù)控衰減器)適用于"智能"天線和其它相似的應(yīng)用領(lǐng)域。這種元件在GSM、PCS、3G等不 同的無(wú)線應(yīng)用中已有增長(zhǎng)的需求，在現(xiàn)代許多最先進(jìn)的電子系統(tǒng)和設(shè)備中倍受歡迎。 數(shù)控衰減器由基本衰減位級(jí)聯(lián)而成，比如五位數(shù)控衰減器由五個(gè)基本衰減位 0. 5dB位、ldb位、2dB位、4dB位和8dB位級(jí)聯(lián)而成。五個(gè)基本衰減位按照一定的順序級(jí)聯(lián) 在一起，通過(guò)控制每一個(gè)基本衰減位的控制電平變化，可以實(shí)現(xiàn)每一個(gè)基本位的預(yù)定衰減 量。五個(gè)基本位的組合變換，可以實(shí)現(xiàn)組合的衰減量。如需要實(shí)現(xiàn)2.5dB的衰減量，需要 將0. 5dB位和2dB位置于衰減態(tài)，其組合后的衰減量為0. 5dB+2dB，即實(shí)現(xiàn)了 2. 5dB衰減 量。同理，需要其它衰減量，只需將對(duì)應(yīng)基本衰減位的控制電平，切換到其衰減態(tài)即可。五 位數(shù)控衰減器的最小基本衰減位為0. 5dB，所以組合衰減量只能從0. 5dB開(kāi)始，以0. 5dB為 衰減步進(jìn)，最大衰減量為15. 5dB(即所有的衰減位置于衰減狀態(tài)，O. 5dB+ldB+2dB+4dB+8dB =15. 5dB)。多位數(shù)控衰減器通過(guò)不同基本位的組合可以實(shí)現(xiàn)2n種組合(五位數(shù)控衰減即 有25 = 32種衰減態(tài))。0.5dB位和ldb位使用的是同一種衰減結(jié)構(gòu)(T型衰減結(jié)構(gòu))，其結(jié) 構(gòu)比較簡(jiǎn)單。2dB位、4dB位和8dB位都采用n型衰減結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱性，結(jié)構(gòu)比較復(fù) 雜。0. 5dB位和ldB位采用T型衰減結(jié)構(gòu)，插入損耗小。2dB位、4dB位和8dB位采用TI型衰 減結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)大的衰減量和較好的衰減平坦度。 但是目前數(shù)控衰減器由于設(shè)計(jì)和工藝實(shí)現(xiàn)途徑的缺陷，存在很多的不足，致使數(shù) 控衰減器附加相移大、衰減精度不準(zhǔn)確、電能損耗大，造成了資源浪費(fèi)。針對(duì)以上問(wèn)題的出 現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)并沒(méi)有很好的解決，給本領(lǐng)域工作的正常進(jìn)行帶來(lái)了麻煩。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決由于數(shù)控衰減器產(chǎn)生的附加相移大而導(dǎo)致的衰減精度控制難
的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種提高功效的數(shù)控衰減器，在n型衰減電路結(jié)構(gòu)中增設(shè) 了微帶相移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，用以中和附加相移，使附加相移大大減小。 本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是，一種提高功效的數(shù)控衰減器，衰
減器電路結(jié)構(gòu)中包括一組由場(chǎng)效應(yīng)管以及配套電阻組成的n型衰減電路，上述的n型衰減 電路結(jié)構(gòu)中增設(shè)了降低諧波干擾的、產(chǎn)生與諧波相位方向相反諧波的微帶相移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。 本實(shí)用新型的有益效果是借助在n型衰減電路結(jié)構(gòu)中增設(shè)微帶相移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，
使附加相移大大減小，有利于對(duì)衰減精度的控制，同時(shí)也減小了能源損耗。
圖1現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖2是本實(shí)用新型對(duì)n型衰減電路改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)原理圖。 圖3是對(duì)圖2的進(jìn)一步改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)原理圖。 附圖中，1是T型衰減電路，2是TI型衰減電路，F(xiàn)ET1、FET2、FET3是場(chǎng)效應(yīng)管，Rl、 R2、 R3是電阻，TL1、 TL2、 TL3、 TL4、 TL5、 TL6、 TL7、 TL8、 TL9、 TL10是微帶線。
具體實(shí)施方式參看附圖，一種提高功效的數(shù)控衰減器，衰減器電路結(jié)構(gòu)中包括一組由場(chǎng)效應(yīng)管
以及配套電阻組成的n型衰減電路2，上述的n型衰減電路2結(jié)構(gòu)中增設(shè)了降低諧波干擾
的、產(chǎn)生與諧波相位方向相反諧波的微帶相移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。 上述的微帶相移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)包括微帶線TL1、 TL2、 TL3、 TL4、 TL5、 TL6，微帶線TL1、 TL2、 TL3、 TL4順序串聯(lián)連接在輸入端與輸出端之間，在微帶線TL2與微帶線TL3之間串聯(lián) 有電阻Rl，微帶線TL5連接在場(chǎng)效應(yīng)管FET2漏極與微帶線TL1和微帶線TL2的節(jié)點(diǎn)之間， 微帶線TL6連接在場(chǎng)效應(yīng)管FET3漏極與微帶線TL3和微帶線TL4的節(jié)點(diǎn)之間。 上述的微帶相移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)還包括連接在場(chǎng)效應(yīng)管FET1漏極的微帶線TL7和連接 在場(chǎng)效應(yīng)管FET1源極的微帶線TL8。 上述的微帶相移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)還包括設(shè)置在微帶線TL5與場(chǎng)效應(yīng)管FET2漏極之間的 微帶線TL9、設(shè)置在微帶線TL6與場(chǎng)效應(yīng)管FET3漏極之間的微帶線TLIO。 上述的衰減器電路結(jié)構(gòu)中包括一組T型衰減電路1。 本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例，參看圖2，一種5位砷化鎵單片集成數(shù)控衰減器電
路，主要由5個(gè)基本衰減位組合而成，其中包括兩個(gè)t型衰減電路i和三個(gè)n型衰減電路2，
即0. 5dB位、ldB位、2dB位、4dB位和8dB位所組成。0. 5dB位的輸入端為整個(gè)單片衰減器 的輸入端，8dB位的輸出端為單片衰減器的輸出端。以下對(duì)該發(fā)明的工作原理和實(shí)施方案分 別進(jìn)行描述。 由于單片數(shù)控衰減器的附加相移主要是由n型衰減電路2的2dB位、4dB位和8dB
位三個(gè)基本衰減位引入的，所以本實(shí)施例的重點(diǎn)是解決n型衰減電路2的衰減附加相移。
具體實(shí)施方案如下 首先，分別對(duì)0. 5dB位和ldB位進(jìn)行單獨(dú)優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)0. 5dB和 ldB衰減，衰減附加相移盡量設(shè)計(jì)到O。。因?yàn)門型衰減電路1結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，引入的衰減 附加相移較小，不是考慮的重點(diǎn)。 然后，分別對(duì)2db位、4dB位和8dB位進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)。通過(guò)優(yōu)化n型衰減電路2結(jié)構(gòu) 中的場(chǎng)效應(yīng)管FET1、 FET2、 FET3、電阻Rl、 R2、 R3、微帶線TL1、 TL2、 TL3、 TL4、 TL5、 TL6、 TL7、 TL8、TL9、TL10的元件值分別實(shí)現(xiàn)2dB、4dB和8dB。在優(yōu)化目標(biāo)中將附加相移優(yōu)化目標(biāo)設(shè)成 0° ，衰減精度目標(biāo)設(shè)置為基本衰減位標(biāo)稱值(即2dB位衰減精度設(shè)置成2dB，4dB位和8dB 位衰減精度分別設(shè)置4dB和8dB)。通過(guò)增加微帶相移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，即微帶線TL7、 TL8、 TL9、 TL10可以使得n型衰減電路2結(jié)構(gòu)的附加相移實(shí)際測(cè)試值接近1°左右(在DC 20GHz 范圍內(nèi))。 其次，單獨(dú)設(shè)計(jì)完成各個(gè)單獨(dú)位的衰減精度和附加相移后，可以級(jí)聯(lián)仿真五位數(shù)控衰減器32種衰減狀態(tài)的整體性能，32態(tài)的附加相移指標(biāo)設(shè)計(jì)值可以達(dá)到±2.5°的目 標(biāo)。 若需要實(shí)現(xiàn)其它頻段的低相移多位數(shù)控衰減設(shè)計(jì)，可以采用上述帶有微帶相移補(bǔ)
償機(jī)構(gòu)的n型衰減電路2結(jié)構(gòu)針對(duì)具體工作頻段進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，完全可以實(shí)現(xiàn)其它頻段數(shù)
控衰減器低附加相移的目標(biāo)。不同衰減量的基本衰減位可以通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)基本衰減位不同
的元器件值來(lái)實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型就是基于該工作原理。根據(jù)以上所述，在n型衰減電路2 結(jié)構(gòu)中添加微帶相移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，可以精確設(shè)計(jì)和有效控制寬帶多狀態(tài)數(shù)控衰減器的低附加 相移指標(biāo)。采用砷化鎵單片集成電路制造工藝便可實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
權(quán)利要求一種提高功效的數(shù)控衰減器，衰減器電路結(jié)構(gòu)中包括一組由場(chǎng)效應(yīng)管(FET1、FET2、FET3)以及配套電阻組成的∏型衰減電路(2)，其特征在于所述的∏型衰減電路(2)結(jié)構(gòu)中增設(shè)了降低諧波干擾的、產(chǎn)生與諧波相位方向相反諧波的微帶相移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高功效的數(shù)控衰減器，其特征在于所述的微帶相移 補(bǔ)償機(jī)構(gòu)包括微帶線(TL1、TL2、TL3、TL4、TL5、TL6)，微帶線(TL1、TL2、TL3、TL4)順序串聯(lián) 連接在輸入端與輸出端之間，在微帶線(TL2)與微帶線(TL3)之間串聯(lián)有電阻(Rl)，微帶 線(TL5)連接在場(chǎng)效應(yīng)管(FET2)漏極與微帶線(TL1)和微帶線(TL2)的節(jié)點(diǎn)之間，微帶線 (TL6)連接在場(chǎng)效應(yīng)管(FET3)漏極與微帶線(TL3)和微帶線(TL4)的節(jié)點(diǎn)之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高功效的數(shù)控衰減器，其特征在于所述的微帶相移 補(bǔ)償機(jī)構(gòu)還包括連接在場(chǎng)效應(yīng)管(FET1)漏極的微帶線(TL7)和連接在場(chǎng)效應(yīng)管(FET1)源 極的微帶線(TL8)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高功效的數(shù)控衰減器，其特征在于所述的微帶相移 補(bǔ)償機(jī)構(gòu)還包括設(shè)置在微帶線(TL5)與場(chǎng)效應(yīng)管(FET2)漏極之間的微帶線(TL9)、設(shè)置在 微帶線(TL6)與場(chǎng)效應(yīng)管(FET3)漏極之間的微帶線(TL10)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高功效的數(shù)控衰減器，其特征在于所述的衰減器電 路結(jié)構(gòu)中包括一組T型衰減電路(1)。
專利摘要一種提高功效的數(shù)控衰減器，解決了由于數(shù)控衰減器產(chǎn)生的附加相移大而導(dǎo)致的衰減精度控制難的技術(shù)問(wèn)題，采用的技術(shù)方案是，衰減器電路結(jié)構(gòu)中包括一組由場(chǎng)效應(yīng)管以及配套電阻組成的∏型衰減電路，上述的∏型衰減電路結(jié)構(gòu)中增設(shè)了降低諧波干擾的、產(chǎn)生與諧波相位方向相反諧波的微帶相移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型的有益效果是借助在∏型衰減電路結(jié)構(gòu)中增設(shè)微帶相移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，使附加相移大大減小，有利于對(duì)衰減精度的控制，同時(shí)也減小了能源損耗。
文檔編號(hào)H03H17/00GK201533291SQ200920254480
公開(kāi)日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2009年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
發(fā)明者馮威, 劉志軍, 劉文杰, 方園, 李富強(qiáng), 武繼斌, 王向瑋, 謝媛媛, 魏洪濤 申請(qǐng)人:石家莊開(kāi)發(fā)區(qū)華北集成電路設(shè)計(jì)有限公司