專利名稱：程控可變五位非互易微波單片集成衰減器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)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五位非互易微波單片集成衰減器。
背景技術(shù)：
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(wǎng)絡(luò)級聯(lián)而成，通過不同單位的組合實(shí)現(xiàn)多種衰減量，從而實(shí)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(guān)控制器件，其思路都是通過控制衰減網(wǎng)絡(luò)來實(shí)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(guān)通道的開與關(guān)實(shí)現(xiàn)信號的衰減和不衰減。并且傳統(tǒng)的衰減器對應(yīng)的控制碼為標(biāo)準(zhǔn)的二進(jìn)制編碼，這種衰減器的不足之處為(1)不衰減時(shí)，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(shí)現(xiàn)線性疊加，導(dǎo)致衰減精度不高；(3)采用大尺寸管芯開關(guān)，對工藝的加工精度要求較高，導(dǎo)致實(shí)際成品率不高；(4) 一旦某位發(fā)生偏移，則整個(gè)與該位相關(guān)的狀態(tài)均發(fā)生偏移，存在遺傳性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種精度高、成品率高的程控程控可變五位非互易微波單片集成衰減器。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是
一種程控可變五位非互易微波單片集成衰減器，其特征在于由輸入端口駐波調(diào)節(jié)模塊、微波衰減模塊、輸出端口駐波調(diào)節(jié)模塊和控制模塊組成；所述輸入端口駐波調(diào)節(jié)模塊與輸出端口駐波調(diào)節(jié)模塊不對稱；
所述輸入端口駐波調(diào)節(jié)模塊由第一至第三級輸入端口駐波調(diào)節(jié)電路輸入端口駐波調(diào)節(jié)電路級聯(lián)組成；所述第一至第三級輸入端口駐波調(diào)節(jié)電路級結(jié)構(gòu)相同，其中第一級輸入端口駐波調(diào)節(jié)電路由第一駐波調(diào)節(jié)電路單元和第一控制開關(guān)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(jié)構(gòu)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(guān)串聯(lián)組成；
所述輸出端口駐波調(diào)節(jié)模塊由第一至第四級輸出端口駐波調(diào)節(jié)電路級聯(lián)組成；所述第一級輸出端口駐波調(diào)節(jié)電路由第四駐波調(diào)節(jié)電路單元和第四控制開關(guān)串聯(lián)而成，所述第二至第四級輸出端口駐波調(diào)節(jié)電路結(jié)構(gòu)相同，其中第二級輸出端口駐波調(diào)節(jié)電路由第五駐波調(diào)節(jié)電路單元和第五控制開關(guān)串聯(lián)而成；
所述第一至第七控制開關(guān)、第一至第四微波單刀單躑開關(guān)分別與控制模塊的相應(yīng)控制輸出端相連。所述的程控可變五位非互易微波單片集成衰減器，其特征在于所述第一級輸入端口駐波調(diào)節(jié)電路單元由場效應(yīng)管T5、電阻R5和電阻R51組成；所述第二級輸入端口駐波調(diào)節(jié)電路單元由場效應(yīng)管T6、電阻R6和電阻R61組成；所述第三級輸入端口駐波調(diào)節(jié)電路單元由場效應(yīng)管T7、電阻R7和電阻R71組成；所述場效應(yīng)管T5、T6、和Τ7的漏極并聯(lián)后與信號輸入端口 PORTl連接，其源極分別經(jīng)電阻R5、R6、R7接地，柵極分別經(jīng)電阻R51、R61和 R71接控制模塊的V1、V2、V3控制端口 ；
所述微波幅度平衡電路21由電阻RO及所連接導(dǎo)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(yīng)管Tl、電阻Rl和電阻Rll組成；所述第二級微波衰減電路由場效應(yīng)管T2、電阻R2和電阻R2組成；所述第三級微波衰減電路由場效應(yīng)管T3、電阻R3和電阻R3組成；所述第四級微波衰減電路由場效應(yīng)管T4、電阻 R4和電阻R41組成；所述場效應(yīng)管Tl、T2、T3、T4的漏極并聯(lián)后連接輸入端口 P0RT1，其源極分另Ij經(jīng)電阻Rl、R2、R3和R4接輸出端口 P0RT2，柵極分別經(jīng)電阻Rl 1、R21、R31和R41接控制模塊的V5、V6、V7、和V8端口；
所述第一級輸出端口駐波調(diào)節(jié)電路由場效應(yīng)管Tll和T12、電阻Rll和Rlll組成；所述第二級輸出端口駐波調(diào)節(jié)電路由場效應(yīng)管T10、電阻RlO和RlOl組成；所述第三級輸出端口駐波調(diào)節(jié)電路由場效應(yīng)管T9、電阻R9和R91組成；所述第四級輸出端口駐波調(diào)節(jié)電路由場效應(yīng)管T8、電阻R8和電阻R81組成；所述場效應(yīng)管Tll的漏極接輸出端口 P0RT2，其源極接所述場效應(yīng)管T12的漏極，柵極與所述場效應(yīng)管T12的柵極連接后經(jīng)所述電阻Rll接控制模塊的V4端口 ；所述場效應(yīng)管T12的源極經(jīng)所述電阻Rlll接地；
所述場效應(yīng)管T10、T9、T8的漏極并聯(lián)后連接輸出端口 P0RT2，其源極分別經(jīng)電阻R10、 R9和R8接地，柵極分別經(jīng)電阻R101、R91、R81接控制模塊的V3、V2和Vl端口。所述的程控可變五位非互易微波單片集成衰減器，其特征在于第一至第四微波單刀單擲開關(guān)、第一至第七控制開關(guān)控制開關(guān)采用砷化鎵場效應(yīng)晶體管實(shí)現(xiàn)。所述的程控可變五位非互易微波單片集成衰減器，其特征在于端口均歸一化至 50歐姆。所述的程控可變五位非互易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的固定衰減量比值為1: 2: 4: 8，所述微波幅度平衡電路的衰減值為 0. 5dB。所述的程控可變五位非互易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。所述的程控可變五位非互易微波單片集成衰減器，其特征在于所述控制模塊的控制編碼與衰減量的關(guān)系如下表所示，其中Al為最小衰減量，第一至第三控制開關(guān)，第一至第四微波單刀單擲開關(guān)，第四至第七控制開關(guān)對應(yīng)的控制端分別為V1、V2、V3、V4、V5、V6、 V7、V8、V3、V2、V1。
權(quán)利要求
1.一種程控可變五位非互易微波單片集成衰減器，其特征在于由輸入端口駐波調(diào)節(jié)模塊、微波衰減模塊、輸出端口駐波調(diào)節(jié)模塊和控制模塊(21)組成；所述輸入端口駐波調(diào)節(jié)模塊與輸出端口駐波調(diào)節(jié)模塊不對稱；所述輸入端口駐波調(diào)節(jié)模塊由第一至第三級輸入端口駐波調(diào)節(jié)電路輸入端口駐波調(diào)節(jié)電路級聯(lián)組成；所述第一至第三級輸入端口駐波調(diào)節(jié)電路級結(jié)構(gòu)相同，其中第一級輸入端口駐波調(diào)節(jié)電路由第一駐波調(diào)節(jié)電路單元(1)和第一控制開關(guān)(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(24 )并聯(lián)組成； 所述第一至第四級微波衰減電路結(jié)構(gòu)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(guān)(8)串聯(lián)組成；所述輸出端口駐波調(diào)節(jié)模塊由第一至第四級輸出端口駐波調(diào)節(jié)電路級聯(lián)組成；所述第一級輸出端口駐波調(diào)節(jié)電路由第四駐波調(diào)節(jié)電路單元(22)和第四控制開關(guān)(23)并聯(lián)而成，所述第二至第四級輸出端口駐波調(diào)節(jié)電路結(jié)構(gòu)相同，其中第二級輸出端口駐波調(diào)節(jié)電路由第五駐波調(diào)節(jié)電路單元(15)和第五控制開關(guān)(16)串聯(lián)而成；所述第一至第七控制開關(guān)(2、4、6、16、17、19、21)、第一至第四微波單刀單躑開關(guān)(8、 10、12、14)分別與控制模塊(21)的相應(yīng)控制輸出端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的程控可變五位非互易微波單片集成衰減器，其特征在于所述第一級輸入端口駐波調(diào)節(jié)電路單元由場效應(yīng)管T5、電阻R5和電阻R51組成；所述第二級輸入端口駐波調(diào)節(jié)電路單元由場效應(yīng)管T6、電阻R6和電阻R61組成；所述第三級輸入端口駐波調(diào)節(jié)電路單元由場效應(yīng)管T7、電阻R7和電阻R71組成；所述場效應(yīng)管T5、T6、和T7的漏極并聯(lián)后與信號輸入端口 PORTl連接，其源極分別經(jīng)電阻R5、R6、R7接地，柵極分別經(jīng)電阻R51、R61和R71接控制模塊(21)的VI、V2、V3控制端口 ；所述微波幅度平衡電路21由電阻RO及所連接導(dǎo)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(yīng)管Tl、電阻Rl和電阻Rll組成；所述第二級微波衰減電路由場效應(yīng)管T2、電阻R2和電阻R2組成；所述第三級微波衰減電路由場效應(yīng)管T3、電阻R3和電阻R3組成；所述第四級微波衰減電路由場效應(yīng)管T4、電阻 R4和電阻R41組成；所述場效應(yīng)管Tl、T2、T3、T4的漏極并聯(lián)后連接輸入端口 P0RT1，其源極分另Ij經(jīng)電阻Rl、R2、R3和R4接輸出端口 P0RT2，柵極分別經(jīng)電阻Rl 1、R21、R31和R41接控制模塊的V5、V6、V7、和V8端口；所述第一級輸出端口駐波調(diào)節(jié)電路由場效應(yīng)管Tll和T12、電阻Rll和Rlll組成；所述第二級輸出端口駐波調(diào)節(jié)電路由場效應(yīng)管T10、電阻RlO和RlOl組成；所述第三級輸出端口駐波調(diào)節(jié)電路由場效應(yīng)管T9、電阻R9和R91組成；所述第四級輸出端口駐波調(diào)節(jié)電路由場效應(yīng)管T8、電阻R8和電阻R81組成；所述場效應(yīng)管Tll的漏極接輸出端口 P0RT2，其源極接所述場效應(yīng)管T12的漏極，柵極與所述場效應(yīng)管T12的柵極連接后經(jīng)所述電阻Rll接控制模塊的V4端口 ；所述場效應(yīng)管T12的源極經(jīng)所述電阻Rlll接地；所述場效應(yīng)管T10、T9、T8的漏極并聯(lián)后連接輸出端口 P0RT2，其源極分別經(jīng)電阻R10、 R9和R8接地，柵極分別經(jīng)電阻R101、R91、R81接控制模塊的V3、V2和Vl端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的程控可變五位非互易微波單片集成衰減器，其特征在于第一至第四微波單刀單擲開關(guān)(8、10、12、14)、第一至第七控制開關(guān)控制開關(guān)(2、4、6、16、17、 19、21)采用砷化鎵場效應(yīng)晶體管實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的程控可變五位非互易微波單片集成衰減器，其特征在于端口均歸一化至50歐姆。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的程控可變五位非互易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(9、11、13、15、17)的固定衰減量比值為1: 2: 4: 8，所述微波幅度平衡電路(24)的衰減值為0. 5dB。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的程控可變五位非互易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五位非互易微波單片集成衰減器，由輸入端口駐波調(diào)節(jié)模塊、微波衰減模塊、輸出端口駐波調(diào)節(jié)模塊和控制模塊(21)組成；所述輸入端口駐波調(diào)節(jié)模塊與輸出端口駐波調(diào)節(jié)模塊完全對稱。所述程控可變五位互易微波單片集成衰減器具有如下優(yōu)點(diǎn)所有衰減網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)，對微波信號的損耗非常的??；所有的控制開關(guān)、所有微波單刀單擲開關(guān)均采用非常小的砷化鎵場效應(yīng)晶體管實(shí)現(xiàn)，開關(guān)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(gè)工作頻帶內(nèi)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(jié)果造成多大的影響；新結(jié)構(gòu)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H03H7/03GK102291097SQ20111016947
公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)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(tuán)公司第十三研究所