CN106411288A - 一种低附加相移的多位数控衰减器 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种低附加相移多位数控衰减器，通过设置串联的调谐电容和与之并联的电阻，结合pi型结构、T型结构与桥T型结构的特定电路结构，在维持平坦度、衰减精度等参数合理的情况下，对衰减器衰减态和参考态的相位进行调谐，使得衰减态与参考态的相位差尽可能减小，从而有效改善了衰减器的附加相移指标，且结构设计巧妙，所使用元器件较少，成型后体积小巧，符合实际需求，具有很高的使用价值和推广价值。

Description

一种低附加相移的多位数控衰减器

技术领域

本发明涉及一种衰减器，具体地说，是涉及一种低附加相移的多位数控衰减器。

背景技术

衰减器是一种提供衰减的电子元器件，广泛地应用于电子设备中，它的主要用途是：调整电路中信号的大小；在比较法测量电路中，可用来直读被测网络的衰减值；改善阻抗匹配，若某些电路要求有一个比较稳定的负载阻抗时，则可在此电路与实际负载阻抗之间插入一个衰减器，能够缓冲阻抗的变化。

相位控制阵系统是由一群天线组成的阵列，送往各个天线的讯号的相对相位经过适当调整，在指定方向强化讯号的强度，并且压抑其他方向的强度。

其中，多位数控衰减器是相位控制阵系统的重要组成模块，是相位控制阵系统实现增益控制的核心部件。传统微波衰减器具有较好的平坦度和衰减精度，且其结构简单成本较低，但是衰减附加相移较高，不能很好满足相位控制阵系统要求。因此，目前急需一种低附加相移多位数控衰减器，来更好的满足相位控制阵系统要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低附加相移多位数控衰减器，它可以克服现有技术的不足，解决现有技术存在的衰减器附加相移较大，不能较好的满足系统要求的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种低附加相移多位数控衰减器，其特征在于，包括多个衰减位电路结构，所述多个衰减位电路结构为pi型结构、T型结构与桥T型结构三种衰减位电路结构中的一种或多种；

每种所述衰减位电路结构的接地端均串联一调谐电容，并且所述调谐电容的两端均并联有一电阻。

上述装置，优先的，所述pi型结构，包括第一场效应管M1，第二场效应管M2，第三场效应管M3，第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第四电阻R4，第一调谐电容C1；所述pi型结构输入信号端与所述第一场效应管M1漏极、所述第二场效应管M2漏极和所述第一电阻R1的一端相连，所述pi型结构输出信号端与所述第一场效应管M1源极、所述第三场效应管M3漏极和所述第一电阻R1的另一端相连，所述第二电阻R2的一端、所述第三电阻R3的一端、所述电阻R4的一端与所述第一调谐电容C1的一端相连，所述第四电阻R4的另一端与所述第一调谐电容C1的另一端接地；所述第一场效应管M1的栅极连接于控制信号D，所述第二场效应管M2与场效应管M3的栅极连接于反相控制信号其中控制信号D是由外部电路提供。

上述装置，优先的，所述T型结构，包括第四场效应管M4，第五场效应管M5，第五电阻R5，第六电阻R6，第七电阻R7，第八电阻R8，第二调谐电容C2；所述T型结构输入信号端与所述第四场效应管M4漏极和所述第五电阻R5的一端相连，所述T型结构输出信号端与所述第四场效应管M4源极和所述第六电阻R6的一端相连，所述第五电阻R5的另一端、所述第六电阻R6的另一端和所述第五场效应管M5漏极相连，所述第七电阻R7的一端、所述第八电阻R8的一端和所述第二调谐电容C2的一端相连，所述第八电阻R8的另一端与所述第二调谐电容C2的另一端接地，所述第四场效应管M4的栅极连接于控制信号D，所述第五场效应管M5的栅极连接于反相控制信号其中控制信号D是由外部电路提供。

上述装置，优先的，所述桥T型结构，包括第六场效应管M6，第七场效应管M7，第九电阻R9，第十电阻R10，第十一电阻R11，第十二电阻R12，第十三电阻R13，第三调谐电容C3；所述桥T型结构输入信号端与所述第六场效应管M6漏极、所述第九电阻R9的一端和所述第十电阻R10的一端相连，所述桥T型结构输出信号端与所述第六场效应管M6源极、所述第九电阻R9的另一端和所述第十一电阻R11的一端相连，所述第十电阻R10的另一端、所述第十一电阻R11的另一端和所述第七场效应管M7漏极相连，所述第十二电阻R12的一端、所述第十三电阻R13的一端和所述第三调谐电容C3的一端相连，所述第十三电阻R13的另一端与所述第三调谐电容C3的另一端接地，所述第六场效应管M6的栅极连接于控制信号D，所述第七场效应管M7的栅极连接于反相控制信号其中控制信号D是由外部电路提供。

上述装置，优先的，还包括输入匹配电路、级间匹配电路和输出匹配电路；

相邻的所述衰减位电路结构之间通过所述级间匹配电路相连；

所述多个衰减位电路结构中的第一衰减位电路结构前连接有所述输入匹配电路，所述多个衰减位电路结构中的最末衰减位电路结构后连接有所述输出匹配电路。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的一种低附加相移多位数控衰减器，通过设置串联的调谐电容和与之并联的电阻，结合pi型结构、T型结构与桥T型结构的特定电路结构，在维持平坦度、衰减精度等参数合理的情况下，对衰减器衰减态和参考态的相位进行调谐，使得衰减态与参考态的相位差尽可能减小，从而有效改善了衰减器的附加相移指标，且结构设计巧妙，所使用元器件较少，成型后体积小巧，符合实际需求；

同时，本发明提供的电路结构中，巧妙的设计电路接地端，在通过设置串联谐振电容对相位进行调谐的同时通过一个并联电阻为电路提供到地的直流支路，以保证衰减器核心部分电路能够正常工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的pi型衰减位电路结构示意图；

图2为本发明实施例提供的T型衰减位电路结构示意图；

图3为本发明实施例提供的桥T型衰减位电路结构示意图；

图4为本发明实施例提供的低附加相移多位数控衰减装置多位级联电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明实施例提供了一种低附加相移多位数控衰减器，包括多个衰减位电路结构，多个衰减位电路结构为pi型结构、T型结构与桥T型结构三种衰减位电路结构中的一种或多种。每种衰减位电路结构的接地端均串联一调谐电容，并且调谐电容的两端均并联有一电阻。

该三种结构均可以作为低附加相移多位数控衰减器中的其中一个或多个衰减位，低附加相移多位数控衰减器可以根据具体应用要求改变其衰减位数。

优选地，作为一种可实施方式，参见图1所示，pi型结构1，包括第一场效应管M1，第二场效应管M2，第三场效应管M3，第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第四电阻R4，第一调谐电容C1；pi型结构输入信号端与第一场效应管M1漏极、第二场效应管M2漏极和第一电阻R1的一端相连，pi型结构输出信号端与所述第一场效应管M1源极、第三场效应管M3漏极和第一电阻R1的另一端相连，第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端、第四电阻R4的一端与第一调谐电容C1的一端相连，第四电阻R4的另一端与第一调谐电容C1的另一端接地；第一场效应管M1的栅极连接于控制信号D，第二场效应管M2与场效应管M3的栅极连接于反相控制信号其中，反相控制信号为控制信号D的反逻辑，控制信号D是由外部电路提供。

优选地，作为一种可实施方式，参见图2所示，T型结构2，具体包括第四场效应管M4，第五场效应管M5，第五电阻R5，第六电阻R6，第七电阻R7，第八电阻R8，第二调谐电容C2；T型结构输入信号端与第四场效应管M4漏极和第五电阻R5的一端相连，T型结构输出信号端与第四场效应管M4源极和第六电阻R6的一端相连，第五电阻R5的另一端、第六电阻R6的另一端和第五场效应管M5漏极相连，第七电阻R7的一端、第八电阻R8的一端和第二调谐电容C2的一端相连，第八电阻R8的另一端与第二调谐电容C2的另一端接地，第四场效应管M4的栅极连接于控制信号D，第五场效应管M5的栅极连接于反相控制信号

优选地，作为一种可实施方式，参见图3所示，桥T型结构3，具体包括第六场效应管M6，第七场效应管M7，第九电阻R9，第十电阻R10，第十一电阻R11，第十二电阻R12，第十三电阻R13，第三调谐电容C3；桥T型结构输入信号端与第六场效应管M6漏极、第九电阻R9的一端和第十电阻R10的一端相连，桥T型结构输出信号端与第六场效应管M6源极、第九电阻R9的另一端和第十一电阻R11的一端相连，第十电阻R10的另一端、第十一电阻R11的另一端和第七场效应管M7漏极相连，第十二电阻R12的一端、第十三电阻R13的一端和第三调谐电容C3的一端相连，第十三电阻R13的另一端与第三调谐电容C3的另一端接地，第六场效应管M6的栅极连接于控制信号D，第七场效应管M7的栅极连接于反相控制信号

将pi型衰减位电路结构1应用于本发明实施例的低附加相移多位数控衰减器时，其工作流程为：当控制信号D为高电平时，则反相控制信号为低电平，此时第一场效应管M1导通，第二场效应管M2与第三场效应管M3关断，则两个到地支路表现为高阻，而信号通路表现为第一场效应管M1的导通电阻与第一电阻R1并联，由于第一场效应管M1的导通电阻很小，则信号通过该衰减位后几乎不衰减，此状态为参考态；当控制信号D为低电平时，则反相控制信号为高电平，此时第一场效应管M1关断，第二场效应管M2与第三场效应管M3开启，则信号通过两个到地支路泄漏到地，其余信号主要由电阻第一R1流向输出端，此时输出信号将有一定量的衰减，此状态为衰减态。电路接地点的第一调谐电容C1的作用为对参考态和衰减态的信号相位进行调谐，使这两个状态的相位差尽可能小，电阻R4的作用为给电路提供一个直流接地点。

T型衰减位电路结构2的工作流程为：当控制信号D为高电平时，则反相控制信号为低电平，此时第四场效应管M4导通，第五场效应管M5关断，则到地支路表现为高阻，而信号通路表现为第五电阻R5与第六电阻R6串联再与第四场效应管M4的导通电阻并联，由于第四场效应管M4的导通电阻很小，则信号通过该衰减位后几乎不衰减，此状态为参考态；当控制信号D为低电平时，则反相控制信号为高电平，此时第四场效应管M4关断，第五场效应管M5开启，则信号通过到地支路泄漏到地，其余信号主要由第五电阻R5与第六电阻R6流向输出端，此时输出信号将有一定量的衰减，此状态为衰减态。电路接地点的第二调谐电容C2的作用为对参考态和衰减态的信号相位进行调谐，使这两个状态的相位差尽可能小，第八电阻R8的作用为给电路提供一个直流接地点。

桥T型衰减位电路结构3的工作流程为：当控制信号D为高电平时，则反相控制信号为低电平，此时第六场效应管M6导通，第七场效应管M7关断，则到地支路表现为高阻，而信号通路表现为第十电阻R10与第十一电阻R11串联再与第六场效应管M6的导通电阻和第九电阻R9并联，由于第六场效应管M6的导通电阻很小，则信号通过该衰减位后几乎不衰减，此状态为参考态；当控制信号D为低电平时，则反相控制信号为高电平，此时第六场效应管M6关断，第七场效应管M7开启，则信号通过到地支路泄漏到地，其余信号主要由第九电阻R9、第十电阻R10与第十一电阻R11流向输出端，此时输出信号将有一定量的衰减，此状态为衰减态。电路接地点的第三调谐电容C3的作用为对参考态和衰减态的信号相位进行调谐，使这两个状态的相位差尽可能小，第十三电阻R13的作用为给电路提供一个直流接地点。

参见图2所示，本发明实施例的低附加相移多位数控衰减器，为多位级联电路，还包括输入匹配电路、级间匹配电路和输出匹配电路。每一衰减位电路结构都是一个衰减位，衰减位电路B1，B2，···Bn之间通过级间匹配电路相连，第一衰减位B1前连接有输入匹配电路，最末衰减位Bn后连接有输出匹配电路，低附加相移多位数控衰减器的电路输入端连接于输入匹配电路的一端，低附加相移多位数控衰减器的电路输出端连接于输出匹配电路的一端。

该低附加相移多位数控衰减器的衰减位数可以根据需要任意变化，相邻的衰减位电路之间通过级间匹配电路相连，整个电路的输入端连接于输入匹配电路的一端，输出端连接于输出匹配电路的一端。每一个衰减位电路通过控制信号D与反相控制信号来控制该位的状态，则该低附加相移多位数控衰减器可以实现的总衰减状态数为2ⁿ个。

其中任何满足要求的匹配电路结构都适用于级间匹配电路、输入匹配电路和输出匹配电路。

本发明提供的一种低附加相移多位数控衰减器方案在维持平坦度、衰减精度等参数合理的情况下，通过特定结构的设置，有效改善了衰减器的附加相移指标，且结构设计巧妙，所使用元器件较少，成型后体积小巧，符合实际需求。

本发明实施例中，串联调谐电容的作用为对衰减器衰减态和参考态的相位进行调谐，使得衰减态与参考态的相位差尽可能减小，从而改善衰减附加相移指标。

本发明实施例通过对电路接地点的巧妙设计，增加串联调谐电容对相位进行调谐，且通过并联电阻为电路提供到地的直流支路，以保证衰减器核心部分电路能够正常工作。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种低附加相移多位数控衰减器，其特征在于，包括多个衰减位电路结构，所述多个衰减位电路结构为pi型结构、T型结构与桥T型结构三种衰减位电路结构中的一种或多种；

每种所述衰减位电路结构的接地端均串联一调谐电容，并且所述调谐电容的两端均并联有一电阻。

2.根据权利要求1所述的一种低附加相移多位数控衰减器，其特征在于，所述pi型结构，包括第一场效应管M1，第二场效应管M2，第三场效应管M3，第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第四电阻R4，第一调谐电容C1；所述pi型结构输入信号端与所述第一场效应管M1漏极、所述第二场效应管M2漏极和所述第一电阻R1的一端相连，所述pi型结构输出信号端与所述第一场效应管M1源极、所述第三场效应管M3漏极和所述第一电阻R1的另一端相连，所述第二电阻R2的一端、所述第三电阻R3的一端、所述电阻R4的一端与所述第一调谐电容C1的一端相连，所述第四电阻R4的另一端与所述第一调谐电容C1的另一端接地；所述第一场效应管M1的栅极连接于控制信号D，所述第二场效应管M2与场效应管M3的栅极连接于反相控制信号其中控制信号D是由外部电路提供。

3.根据权利要求1所述的一种低附加相移多位数控衰减器，其特征在于，所述T型结构，包括第四场效应管M4，第五场效应管M5，第五电阻R5，第六电阻R6，第七电阻R7，第八电阻R8，第二调谐电容C2；所述T型结构输入信号端与所述第四场效应管M4漏极和所述第五电阻R5的一端相连，所述T型结构输出信号端与所述第四场效应管M4源极和所述第六电阻R6的一端相连，所述第五电阻R5的另一端、所述第六电阻R6的另一端和所述第五场效应管M5漏极相连，所述第七电阻R7的一端、所述第八电阻R8的一端和所述第二调谐电容C2的一端相连，所述第八电阻R8的另一端与所述第二调谐电容C2的另一端接地，所述第四场效应管M4的栅极连接于控制信号D，所述第五场效应管M5的栅极连接于反相控制信号其中控制信号D是由外部电路提供。

4.根据权利要求1所述的一种低附加相移多位数控衰减器，其特征在于，所述桥T型结构，包括第六场效应管M6，第七场效应管M7，第九电阻R9，第十电阻R10，第十一电阻R11，第十二电阻R12，第十三电阻R13，第三调谐电容C3；所述桥T型结构输入信号端与所述第六场效应管M6漏极、所述第九电阻R9的一端和所述第十电阻R10的一端相连，所述桥T型结构输出信号端与所述第六场效应管M6源极、所述第九电阻R9的另一端和所述第十一电阻R11的一端相连，所述第十电阻R10的另一端、所述第十一电阻R11的另一端和所述第七场效应管M7漏极相连，所述第十二电阻R12的一端、所述第十三电阻R13的一端和所述第三调谐电容C3的一端相连，所述第十三电阻R13的另一端与所述第三调谐电容C3的另一端接地，所述第六场效应管M6的栅极连接于控制信号D，所述第七场效应管M7的栅极连接于反相控制信号其中控制信号D是由外部电路提供。

5.根据权利要求1所述的一种低附加相移多位数控衰减器，其特征在于，还包括输入匹配电路、级间匹配电路和输出匹配电路；

相邻的所述衰减位电路结构之间通过所述级间匹配电路相连；

所述多个衰减位电路结构中的第一衰减位电路结构前连接有所述输入匹配电路，所述多个衰减位电路结构中的最末衰减位电路结构后连接有所述输出匹配电路。