專利名稱：程控可變四位微波單片集成衰減器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種微波單片集成電路，尤其是一種程控可變四位微波單片集成衰減
O
背景技術：
數(shù)字衰減器是微波通訊系統(tǒng)中常用元器件。數(shù)字衰減器通常由不同衰減量的單位衰減網絡級聯(lián)而成，通過不同單位的組合實現(xiàn)多種衰減量，從而實現(xiàn)對信號的控制處理。傳統(tǒng)的衰減器采用PIN或是GaAs MESFET作為核心開關控制器件，其思路都是通過控制衰減網絡來實現(xiàn)單位衰減，然后級聯(lián)形成需要的多位衰減器，通過開關通道的開與關實現(xiàn)信號的衰減和不衰減。并且傳統(tǒng)的衰減器對應的控制碼為標準的二進制編碼，這種衰減器的不足之處為(1)不衰減時，由于多位自然插入損耗由多位疊加，造成信號的損失；(2)不同單位之間存在失配，難以實現(xiàn)線性疊加，導致衰減精度不高；(3)采用大尺寸管芯開關，對工藝的加工精度要求較高，導致實際成品率不高；(4) 一旦某位發(fā)生偏移，則整個與該位相關的狀態(tài)均發(fā)生偏移，存在遺傳性。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種精度高、成品率高的程控可變四位微波單片集成衰減器。為解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案是 技術方案一程控可變四位微波單片集成衰減器
一種程控可變四位微波單片集成衰減器，其特征在于由輸入端口駐波調節(jié)模塊、微波衰減模塊、輸出端口駐波調節(jié)模塊和控制模塊組成；
所述輸入端口駐波調節(jié)模塊由第一至第三級輸入端口駐波調節(jié)電路級聯(lián)組成；所述第一至第三級輸入端口駐波調節(jié)電路結構相同，其中第一級輸入端口駐波調節(jié)電路由第一駐波調節(jié)電路單元和第一控制開關串聯(lián)而成；
所述微波衰減模塊由第一至第四級微波衰減電路和微波幅度平衡電路并聯(lián)組成；所述第一至第四級微波衰減電路結構相同，其中第一級微波衰減電路由第一固定衰減單元和第一微波單刀單躑開關串聯(lián)組成；
所述輸出端口駐波調節(jié)模塊由第一至第三級輸出端口駐波調節(jié)電路級聯(lián)組成；所述第一至第三級輸入端口駐波調節(jié)電路結構相同，其中第一級輸出端口駐波調節(jié)電路由第四駐波調節(jié)電路單元和第四控制開關串聯(lián)而成；
所述第一至第六控制開關、第一至第四微波單刀單躑開關分別與所述控制模塊的相應控制輸出端相連。所述的程控可變四位微波單片集成衰減器，其特征在于所述輸入端口駐波調節(jié)模塊與輸出端口駐波調節(jié)模塊為對稱結構；
所述第一級輸入端口駐波調節(jié)電路單元由場效應管T8、電阻R8和電阻R81組成；所述第二級輸入端口駐波調節(jié)電路單元由場效應管T9、電阻R9和電阻R91組成；所述第三級輸入端口駐波調節(jié)電路單元由場效應管T10、電阻RlO和電阻RlOl組成；所述場效應管T8、T9 和TlO漏極并聯(lián)后與信號輸入端口 PORTl連接，其源極分別經電阻R8、R9和RlO接地，柵極分別經電阻R8UR91和RlOl接控制模塊的VU V2和V3端口；
所述微波幅度平衡電路22由電阻RO及所連接導線組成，一端連接輸入端口 P0RT1，另一端連接輸出端口 P0RT2 ；所述第一級微波衰減電路由場效應管T4、電阻R4和電阻R4組成；所述第二級微波衰減電路由場效應管T3、電阻R3和電阻R3組成；所述第三級微波衰減電路由場效應管T2、電阻R2和電阻R21組成；所述第四級微波衰減電路由場效應管Tl、電阻Rl和電阻Rll組成；所述場效應管T1、T2、T3、T4的漏極并聯(lián)后連接輸入端口 P0RT1，其源極分別經電阻Rl、R2、R3和R4接輸出端口 P0RT2，柵極分別經電阻Rll、R21、R31和R41 接控制模塊的V4、V5、V6和V7端口；
所述第一級輸出端口駐波調節(jié)電路由場效應管Τ7、電阻R7和電阻R71組成；所述第二級輸出端口駐波調節(jié)電路由場效應管Τ6、電阻R6和電阻R61組成；所述第三級輸出端口駐波調節(jié)電路由場效應管Τ5、電阻R5和電阻R51組成；所述場效應管Τ5、Τ6和Τ7的漏極并聯(lián)后連接輸出端口 P0RT2，其源極分別經電阻R5、R6和R7接地，柵極分別經電阻R51、R61 和R71接控制模塊的VI、V2和V3端口。所述的程控可變四位微波單片集成衰減器，其特征在于所述第一至第四固定衰減單元(7、9、11、13)的固定衰減量比值為1: 2: 4: 8。所述的程控可變四位微波單片集成衰減器，其特征在于輸入端口輸入阻抗和輸出端口的輸出阻抗歸一化為50歐姆。所述的程控可變四位微波單片集成衰減器，其特征在于所述第一至第四控制開關微波單刀單擲開關(8、10、12、14)、第一至第六控制開關控制開關(2、4、6、16、17、19)采用砷化鎵場效應晶體管實現(xiàn)。所述的程控可變四位微波單片集成衰減器，其特征在于所述電路集成在單片晶圓上。所述程控可變四位微波單片集成衰減器的控制方法-M為最小衰減量，控制開關 2，4，6，微波單刀單擲開關8，10，12，14，控制開關16，17，18對應的控制端分別為VI，V2，V3， V4, V5，V6，V7，V3，V2，VI，所述控制模塊的控制編碼與衰減量的關系如下表所示
權利要求
1.一種程控可變四位微波單片集成衰減器，其特征在于由輸入端口駐波調節(jié)模塊、 微波衰減模塊、輸出端口駐波調節(jié)模塊和控制模塊(21)組成；所述輸入端口駐波調節(jié)模塊由第一至第三級輸入端口駐波調節(jié)電路級聯(lián)組成；所述第一至第三級輸入端口駐波調節(jié)電路結構相同，其中第一級輸入端口駐波調節(jié)電路由第一駐波調節(jié)電路單元(1)和第一控制開關(2)串聯(lián)而成；所述微波衰減模塊由第一至第四級微波衰減電路和微波幅度平衡電路(22 )并聯(lián)組成； 所述第一至第四級微波衰減電路結構相同，其中第一級微波衰減電路由第一固定衰減單元 (7)和第一微波單刀單躑開關(8)串聯(lián)組成；所述輸出端口駐波調節(jié)模塊由第一至第三級輸出端口駐波調節(jié)電路級聯(lián)組成；所述第一至第三級輸入端口駐波調節(jié)電路結構相同，其中第一級輸出端口駐波調節(jié)電路由第四駐波調節(jié)電路單元(15)和第四控制開關(16)串聯(lián)而成；所述第一至第六控制開關(2、4、6、16、17、19)、第一至第四微波單刀單躑開關(8、10、 12,14)分別與所述控制模塊(21)的相應控制輸出端相連。
2.根據權利要求1所述的程控可變四位微波單片集成衰減器，其特征在于所述輸入端口駐波調節(jié)模塊與輸出端口駐波調節(jié)模塊為對稱結構；所述第一級輸入端口駐波調節(jié)電路單元由場效應管T8、電阻R8和電阻R81組成；所述第二級輸入端口駐波調節(jié)電路單元由場效應管T9、電阻R9和電阻R91組成；所述第三級輸入端口駐波調節(jié)電路單元由場效應管T10、電阻RlO和電阻RlOl組成；所述場效應管T8、T9 和TlO漏極并聯(lián)后與信號輸入端口 PORTl連接，其源極分別經電阻R8、R9和RlO接地，柵極分別經電阻R8UR91和RlOl接控制模塊的VI、V2和V3端口；所述微波幅度平衡電路22由電阻RO及所連接導線組成，一端連接輸入端口 P0RT1，另一端連接輸出端口 P0RT2 ；所述第一級微波衰減電路由場效應管T4、電阻R4和電阻R4組成；所述第二級微波衰減電路由場效應管T3、電阻R3和電阻R3組成；所述第三級微波衰減電路由場效應管T2、電阻R2和電阻R21組成；所述第四級微波衰減電路由場效應管Tl、電阻Rl和電阻Rll組成；所述場效應管T1、T2、T3、T4的漏極并聯(lián)后連接輸入端口 P0RT1，其源極分別經電阻Rl、R2、R3和R4接輸出端口 P0RT2，柵極分別經電阻Rll、R21、R31和R41 接控制模塊的V4、V5、V6和V7端口；所述第一級輸出端口駐波調節(jié)電路由場效應管Τ7、電阻R7和電阻R71組成；所述第二級輸出端口駐波調節(jié)電路由場效應管Τ6、電阻R6和電阻R61組成；所述第三級輸出端口駐波調節(jié)電路由場效應管Τ5、電阻R5和電阻R51組成；所述場效應管Τ5、Τ6和Τ7的漏極并聯(lián)后連接輸出端口 P0RT2，其源極分別經電阻R5、R6和R7接地，柵極分別經電阻R51、R61 和R71接控制模塊的VI、V2和V3端口。
3.根據權利要求1所述的程控可變四位微波單片集成衰減器，其特征在于所述輸入端口駐波調節(jié)模塊與輸出端口駐波調節(jié)模塊為非對稱結構；所述第一級輸入端口駐波調節(jié)電路單元由場效應管Τ8、電阻R8和電阻R81組成；所述第二級輸入端口駐波調節(jié)電路單元由場效應管Τ9、電阻R9和電阻R91組成；所述第三級輸入端口駐波調節(jié)電路單元由場效應管Τ10、電阻RlO和電阻RlOl組成；所述場效應管Τ8、Τ9 和TlO漏極并聯(lián)后與信號輸入端口 PORTl連接，其源極分別經電阻R8、R9和RlO接地，柵極分別經電阻R81、R91和RlOl接控制模塊的VI、V2和V3端口 ；所述微波幅度平衡電路22由電阻RO及所連接導線組成，一端連接輸入端口 P0RT1，另一端連接輸出端口 P0RT2 ；所述第一級微波衰減電路由場效應管T4、電阻R4和電阻R4組成；所述第二級微波衰減電路由場效應管T3、電阻R3和電阻R3組成；所述第三級微波衰減電路由場效應管T2、電阻R2和電阻R21組成；所述第四級微波衰減電路由場效應管Tl、電阻Rl和電阻Rll組成；所述場效應管T1、T2、T3、T4的漏極并聯(lián)后連接輸入端口 P0RT1，其源極分別經電阻Rl、R2、R3和R4接輸出端口 P0RT2，柵極分別經電阻Rll、R21、R31和R41 接控制模塊的V4、V5、V6和V7端口；所述第一級輸出端口駐波調節(jié)電路由場效應管Τ71、Τ72電阻R7和電阻R71組成；所述第二級輸出端口駐波調節(jié)電路由場效應管Τ61、Τ62、電阻R6和電阻R61組成；所述第三級輸出端口駐波調節(jié)電路由場效應管Τ51、Τ52、電阻R5和電阻R51組成；所述場效應管Τ52、 Τ62和Τ72的漏極并聯(lián)后連接輸出端口 P0RT2，其源極分別接場效應管Τ51、Τ61和Τ71的漏極，柵極分別與場效應管Τ52、Τ62和Τ72的柵極連接后，再分別經電阻R51、R61和R71接控制模塊的VI、V2和V3端口 ；所述場效應管T51、T61和T71的源極分別經電阻R5、R6和R7 接地。
4.根據權利要求1所述的程控可變四位微波單片集成衰減器，其特征在于所述第一至第四固定衰減單元(7、9、11、13)的固定衰減量比值為1: 2: 4: 8。
5.根據權利要求1所述的程控可變四位微波單片集成衰減器，其特征在于輸入端口輸入阻抗和輸出端口的輸出阻抗歸一化為50歐姆。
6.根據權利要求1所述的程控可變四位微波單片集成衰減器，其特征在于所述第一至第四控制開關微波單刀單擲開關(8、10、12、14)、第一至第六控制開關控制開關(2、4、6、 16、17、19)采用砷化鎵場效應晶體管實現(xiàn)。
7.根據權利要求1所述的程控可變四位微波單片集成衰減器，其特征在于所述電路集成在單片晶圓上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種程控可變四位微波單片集成衰減器，由輸入端口駐波調節(jié)模塊、微波衰減模塊、輸出端口駐波調節(jié)模塊和控制模塊(21)組成，端口均歸一化至50歐姆，可以級聯(lián)使用實現(xiàn)更大的衰減量。所述程控可變四位微波單片集成衰減器具有如下優(yōu)點所有衰減網絡并聯(lián)，對微波信號的損耗非常的小；所有的控制開關、所有微波單刀單擲開關均采用非常小的砷化鎵場效應晶體管實現(xiàn)，開關性能非常好，衰減器的工作帶寬非常寬；衰減電路與微波幅度平衡電路并聯(lián)，整個工作頻帶內衰減量非常均衡平坦；衰減控制編碼沒有規(guī)律，某一位發(fā)生偏移，不會對結果造成多大的影響；新結構的引入降低了工藝的敏感度，使芯片成品率從60%提高到80%。
文檔編號H03H7/03GK102355219SQ20111016947
公開日2012年2月15日 申請日期2011年6月22日 優(yōu)先權日2011年6月22日
發(fā)明者王會智 申請人:中國電子科技集團公司第十三研究所