CN109546988A - 一种二极管微波压控衰减器线性控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二极管微波压控衰减器线性控制方法，包括如下3种方案：ⅰ.利用二极管导通电阻的非线性与固定电阻分压改变控制电压的线性度；ⅱ.利用二极管导通电阻的非线性改变运算放大器的放大倍数改变控制电压的线性度；ⅲ.将以上两者结合改变控制电压的线性度。通过对输入控制信号的非线性化处理及对运算放大器增益的非线性化处理，使得输出电压成为输入电压的非线性函数，从而补偿衰减器的非线性。通过非线性补偿的方式改变了控制电压的线性度，对压控衰减器的控制电压进行预处理，从而改善了压控衰减器的控制线性度，可以实现对系统增益的精确控制，在雷达、电子对抗、通信等各类微波系统中具有非常广泛的推广应用前景。

Description

一种二极管微波压控衰减器线性控制方法

技术领域

本发明涉及雷达、电子通信、导航、遥感、遥测等技术领域，特别是被广泛应用于雷达、电子对抗、通信等各类微波系统中的微波PIN衰减器线性控制技术。

背景技术

微波衰减器自其诞生以来就一直在通信、电子、航海、航空、航天等领域扮演重要的角色，其作为一种控制器已被广泛应用于雷达、电子对抗、通信等各类微波系统中，具有广泛的用途。

PIN二极管和GaAs MESFET均可用来制作电调衰减器，但PIN二极管在耐功率性能、低损耗等方面有显著的优点，特别是PIN二极管由于其具有极小的寄生电参数，因而在微波低损耗电路中更显优势。

PIN二极管在微波信号与直流偏置同时作用时，所呈现的阻抗主要决定于直流偏置的极性和量值，随着加在其上的电流改变而改变，几乎与微波信号的幅度无关，一般当工作电流增大到5-25mA时，结电阻将降到2Ω以下。PIN电调衰减器就是利用这一原理，通过对直流偏置电流的控制来实现对微波信号的电调衰减。对于吸收式电调衰减器，衰减主要由PIN二极管的损耗形成；对于反射式电调衰减器，衰减主要由PIN二极管的反射形成。普通PIN电调衰减器为模拟控制方式，衰减器的衰减量随控制电流变化，控制较为方便，但对外围电路有一定的要求，而且衰减量随控制电压非线性变化如附图1所示，这很不利于精确控制。

发明内容

本发明设计目的是：鉴于现有电调衰减器的衰减量随控制电压非线性变化不稳定的问题，通过设计改变了控制电压的线性度，可以实现对系统增益的精确控制，在AGC电路中可以很方便地实现闭环控制，减小因增益控制引起的振荡。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种二极管微波压控衰减器线性控制方法，包括如下3种方案：

ⅰ.利用二极管导通电阻的非线性与固定电阻分压改变控制电压的线性度；

ⅱ.利用二极管导通电阻的非线性改变运算放大器的放大倍数改变控制电压的线性度；

ⅲ.将以上两者结合改变控制电压的线性度。

通过运算放大器对控制电压进行预处理，补偿压控衰减器特性的非线性，从而大大提高压控衰减器的线性度。

作为优选，所述二极管可以是普通肖特基势垒二极管，也可为PIN二极管。

进一步的，所述二极管的I-V特性如附图2所示，从图中可以看出二极管的导通电阻与施加的电压呈非线性关系，利用这一特性，通过运算放大器对控制电压进行预处理，补偿压控衰减器特性的非线性，从而大大提高压控衰减器的线性度。

图中，Vi′＝(R2+RD′)/R1+R2+RD′*Vi，

Vc＝(1+RF/(RF+RG+RD))*Vi′，

Vc′＝(RD+RG)/(RF+RG+RD)*Vi′，

式中：RD′与Vi′，也即Vi有关，呈非线性关系；RD与Vc′有关，也即Vi′有关，也呈非线性关系。

通过对输入控制信号的非线性化处理及对运算放大器增益的非线性化处理，使得输出电压成为输入电压的非线性函数，从而补偿衰减器的非线性。

与现有技术相比，实施本发明的二极管微波压控衰减器线性控制方法，具有以下有益效果：通过非线性补偿的方式改变了控制电压的线性度，对压控衰减器的控制电压进行预处理，从而改善了压控衰减器的控制线性度，这在衰减器应用的电子系统中具有很大的优势，可以实现对系统增益的精确控制，在AGC电路中可以很方便地实现闭环控制，减小因增益控制引起的振荡。在雷达、电子对抗、通信等各类微波系统中具有非常广泛的推广应用前景，具有广阔的应用场合及显著的经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为现有的衰减器的衰减量与控制电压的关系曲线；

图2为PIN二极管的I-V特性曲线；

图3为本实施例非线性化处理电路图；

图4为本实施例补偿后的衰减器的线性化处理电路图。

具体实施方式

下面将结合本说明书的附图，对本发明的技术方案以实施例的方式进行清楚、完整地描述。

实施例：

请参阅图1，本实施例提出一种PIN二极管微波电调衰减器线性控制电路，包括预处理电路和压控衰减器设有的非线性电路，所述预处理电路包括一运算放大器B、两PIN二极管RD和与运算放大器增益参数相适用的电阻(R1，R2，RG，RF)，其中，RD′与Vi呈非线性关系；RD与Vc′呈非线性关系，两所述PIN二极管(RD，RD′)分别连接所述运算放大器的正极和负极，再分别于所述电阻R2、所述电阻RG串连后接地。

特别的，所述运算放大器负极与Vc电源端并联有电阻RF，至此可将由Vi电源端的电信号进行非线性化处理。

参阅附图2，从图中可以看出二极管的导通电阻与施加的电压呈非线性关系，利用这一特性，通过运算放大器对控制电压进行预处理，补偿压控衰减器特性的非线性，从而大大提高压控衰减器的线性度。

图3和图4中，Vi′＝(R2+RD′)/R1+R2+RD′*Vi，

Vc＝(1+RF/(RF+RG+RD))*Vi′，

Vc′＝(RD+RG)/(RF+RG+RD)*Vi′，

式中：RD′与Vi′，也即Vi有关，呈非线性关系；RD与Vc′有关，也即Vi′有关，也呈非线性关系。

通过对输入控制信号的非线性化处理及对运算放大器增益的非线性化处理，使得输出电压成为输入电压的非线性函数，从而补偿衰减器的非线性。

此时Vc电源端为输出端，连接压控衰减器的非线性电路，预处理电路的非线性化处理后的电信号恰好补偿压控衰减器特性的非线性，从而大大提高压控衰减器的线性度。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种二极管微波压控衰减器线性控制方法，其特征在于：包括如下3种方案：

ⅰ.利用二极管导通电阻的非线性与固定电阻分压改变控制电压的线性度；

ⅱ.利用二极管导通电阻的非线性改变运算放大器的放大倍数改变控制电压的线性度；

ⅲ.将以上两者结合改变控制电压的线性度；

通过运算放大器对控制电压进行预处理，补偿压控衰减器特性的非线性，从而大大提高压控衰减器的线性度。

2.根据权利要求1所述的二极管微波压控衰减器线性控制方法，其特征在于：所述二极管可以是普通肖特基势垒二极管，也可为PIN二极管。

3.根据权利要求1所述的二极管微波压控衰减器线性控制方法，提出一种PIN二极管微波电调衰减器线性控制电路，其特征在于：包括预处理电路和压控衰减器设有的非线性电路，所述预处理电路包括一运算放大器(B)、两PIN二极管(RD，RD′)和与运算放大器增益参数相适用的电阻(R1，R2，RG，RF)，两所述PIN二极管(RD，RD′)分别连接所述运算放大器的正极和负极，再分别于所述电阻R2、所述电阻RG串连后接地，其中，

Vi′＝(R2+RD′)/R1+R2+RD′*Vi，

Vc＝(1+RF/(RF+RG+RD))*Vi′，

Vc′＝(RD+RG)/(RF+RG+RD)*Vi′，

式中：RD′与Vi呈非线性关系，RD与Vc′呈非线性关系。

4.根据权利要求3所述的PIN二极管微波电调衰减器线性控制电路，其特征在于：所述运算放大器负极与Vc电源端并联有电阻RF，至此可将由Vi电源端的电信号进行非线性化处理。

建议：红色字体部分，做细节技术性描述，增加方案的讲解过程和实现方式，并附带电路图。