CN1109228A

CN1109228A - 衰减电路装置

Info

Publication number: CN1109228A
Application number: CN94116751A
Authority: CN
Inventors: 小滨一正
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-09-30
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 1995-09-27
Also published as: KR100317657B1; EP0647024B1; JP3362931B2; DE69419995T2; US5448207A; DE69419995D1; JPH07154182A; KR950010351A; EP0647024A1

Abstract

一种具有小的介入损耗并允许元件参数有较大波动的衰减电路。具有多个衰减级中衰减量最大的衰减级是由π型衰减级构成的，多个衰减级中具有最小衰减量的衰减级是用T形衰减级构成的。因此，具有大衰减量并其衰减量精度易于降低的衰减级用π型衰减级构成，使其精度变高，具有小衰减量的衰减级用T形衰减级构成，使其介入损耗可被降低。

Description

本发明涉及一种衰减电路装置，更具体地涉及用于多级衰减诸如微波段的高频信号的一信号的分级衰减电路的一种改进。

至目前为止，已提出了各种分级衰减器来获得关于高频信号的多位的衰减信号。特别是，当它应用于一种消费产品时（例如，手提电话机），一个主要的条件是，在这些产品中，它可以低价生产并做成小尺寸。为此，近来人们正在积极地开发一种利用砷化镓场效应晶体管（GaAs FET）的MMIC（单片微波集成电路）的衰减器。

这些分级衰减器可粗分为两类。一类是将多级π型衰减电路相对于信号通道串联连接的分级衰减器，如图1所示，见MI CROWAVE & RFOCTOBER 1991 pp.71-56“快速GaAs MMIC衰减器具有5-b的分辨率”。另一类是将多级T型衰减电路相对于信号通道串联连接的分级衰减器，如图2所示（“DC-12[GH_Z]4位GaAs单片数字衰减器”，见Applied Mi crowave Winter 91/92 pp.60-67）。

这样，分级衰减器通常由π型衰减电路或T型衰减电路组成。如果是π型衰减电路，则有它的介入损耗在某种程度上较大（在DC-10[GH_Z]有4[dB]或更大的介入损耗）的缺点。这主要是由于在相对于信号通道的分流位置上接有两个FET（场效应晶体管）这一事实，从而由这两FET泄漏的电功率引起的介入损耗增加造成的。所以，这类衰减器不适用于要求有较小、介入损耗的多位分级衰减器。

另一方面，如果是T型衰减电路，联接在对信号通道分流位置上的FET数目是一个，比π型衰减电路联接的FET数少一个，因此，其介入损耗可限制到一个相当小的数值（DC-2[GH]（千兆赫）的情况下，损耗为2db或更小）。所以，这类衰减器适用于要求有较低的介入损耗的多位分级衰减器。

然而，在T型衰减电路的情况下，有一个问题是，衰减量变得越大，由元件精度离散性影响的衰减量就越大。即，如果试图对输入到与由三级连接而成的T型分级衰减器5的50Ω终端信号通道的高频信号衰减16dB，则组成接到第三级的T型衰减电路5C的电阻的并被接在对信号通道分流位置上的电阻γ6a的阻值会变得很小，即约为10Ω。

所以，当位于分流位置上的FET6，FET16的导通（ON）阻值或电阻r6，r6a的电阻值因某些原因已变动，则由这变动量产生的影响变大。例如，当这阻值仅变动了2-3Ω，则这变动量相当于电阻r6，r6a阻值的20-30%，因此，使其衰减量大范围的波动。

另一方面极其精确地控制电阻和位于分流位置上的FET是有限的。因此，实际上很难利用T型衰减电路获得具有满意精度的大的衰减量。

鉴于上面所述，本发明的一个目的是提供一种可获得高精度甚至可实现相对大的衰减量的衰减电路装置。

本发明的上述目的和其它目的已通过设置由多个串联连接的衰减级组成的衰减电路装置来达到，其中，具有最大衰减量（例如16dB）的多个衰减级的衰减器是用π型衰减级10C构成的，而具有最小衰减量（例如4dB，8dB）的多个衰减级的衰减器是用T型衰减级10A，10B构成的。

因为多个衰减级中具有最大衰减量的衰减器是用π型衰减级10C构成的而多个衰减级中具有最小衰减量的衰减器是用T型衰减级10A，10B构成的，所以易于受电阻或FET特性影响的高衰减级的电阻值可用高值。结果，衰减量的精度可保持在高精度，此外，具有低介入损耗的衰减电路可利用T型衰减电路来实现。

当参照附图阅读下面的具体描述时，会使本发明的性质，原理和实用性变得一目了然。附图中，相同的部分用相同的标号或字符来表示。

附图中：

图1是表示常规的π型分级衰减器的连接图;

图2是表示常规的T型分级衰减器的联接图;

图3是表示按照本发明的衰减电路的一个实施例的连接图;

图4是说明图3所示的衰减电路中的由参数波动所造成的对衰减量的影响和介入损耗;

现参考附图对本发明的优选实施例进行说明。

图3中，20概略地表示3位4dB的数字分级（即4dB，8dB和16dB）衰减器。这数字衰减器20的特性是，具有小介入损耗的T型衰减器电路用于其衰减量相对小的一位，另一方面，可抗参数波动的π型衰减电路用于其衰减量大的一位。

换言之，T型衰减电路10A，10B用于具有如4dB，8dB小衰减量的衰减级，而π型衰减电路用于具有如16dB之类的大衰减量的衰减级。

在这方面，构成每个衰减电路10A，10B和10C的FET21到FET26的每个FET采用GaAs JFET（结型砷化镓场效应晶体管）。JFET的门脉冲宽度是600微米（μm），JFET的门脉冲长度是0.5微米（μm），其夹断电压是-1伏。

此外，当加有一个1.5GH_Z的高频信号RF_1N时，在导通期间（Vg＝0伏），漏源电阻Rds为5.01Ω，总电容Ctotal为317PF，在截止期间（Vg＝-3伏），漏源阻值Rds为30.012KΩ，总电容Ctotal为251PF。

将满足这条件的FET21至FET27的场效应晶体管连接到电阻r12。到r16时，衰减输入到按4dB，8dB和16dB匹配到50Ω的信号通道的1.5GH_Z高频信号Rf_1N的多级衰减器的电阻值最好是图1到图3标明的电阻值。

在上述结构中，已对在制造这种3位4dB分级衰减器时由于工艺过程等原因使电阻值或FETs的特性偏离了设计值从而对衰减量产生影响的情况作了说明。由于元件特性波动使衰减量值偏离设计值成为问题，特别是给予大衰减量的位的衰减级。因此，这里要对给予16dB衰减量的衰减级给予注意。

图4示出了说明在16dB衰减位的分流部分的电阻值已波动3Ω的情况下的介入损耗和衰减量变化情况的模拟结果，并已分别获得了关于本实施例所用的数字衰减器20，常规的π型分级衰减器和常规的T型分级衰减器的各个结果。

正如图4所示，本实施例的数字衰减器20的介入损耗显著地小于π型分级衰减器的介入损耗，并近似于具有有利的介入损耗特性的T型分级衰减器的介入损耗。因此发现，本实施例的数字衰减器20的介入损耗特性显示出满意的介入损耗特性。

下面说明在构成16dB衰减位的分流部分的电阻r6，r6a和r16的电阻值已从调定值偏移±3Ω的情况下，对衰减量的影响。

在本实施例的数字衰减器20的情况下，当电阻r16的阻值已从调定值（64.4Ω）波动了时，它仅波动±0.3dB。这波动量近似地与π型分级衰减器的波动量值相同，这个波动主要由于生产工艺的波动引起。

另一方面，在介入损耗特性占主导作用的T型分级衰减器的情况下，当电阻r6a的阻值从设定值（11.7Ω）波动时，它分别波动不小于1dB。因此，在本实施例的数字衰减器20的情况下，即使联接到分流部分的场效应晶体管FET26，FET27的漏一源导通电阻Rds的数值或电阻值由于生产过程的不稳定使其偏离了设定值，其衰减量的差异也会被抑制到一个很小的数值，使得该影响不大。这样，在数字衰减器20的情况下，由于任何生产过程的不稳定造成的每一元件的参数波动容许偏差可设定到较大的数值。因此，产量可望大大提高。

按照上述结构，鉴于具有大衰减量的16dB衰减位的衰减级是由π型衰减电路10C组成的这一事实和具有小衰减量的4dB衰减位的衰减级和8dB衰减位的衰减级是由T型衰减电路10A和10B组成的这一事实，使具有高精度衰减量和低介入损耗的数字衰减器得以实现。

而且，由于采用了具有少量元件的T型衰减电路10A和10B作为具有小衰减量的4dB衰减位和8dB衰减位这一事实，使这种数字衰减器20可由少量元件组成。

在上述实施例中，本发明是应用于控制具有3位衰减量的分级衰减器。然而，本发明不仅限于此，而是也可应用于控制具有3位以上衰减量的分级衰减器。

此外，在上述诸实施例中，本发明被用于4dB分级衰减器。但是，本发明不仅限于此，而是可应用于一级大于4dB的情况，并也可应用于一级小于4dB的情况。

而且，在上述实施例中，仅有一级π型衰减电路被连接到T型衰减电路。然而，本发明不仅仅限于此，而是也可应用于连接有两级以上π型衰减电路的情况。

此外，在上述实施例中，输入信号是1.5GH_Z的高频信号。然而，本发明不仅限于此，而是也可广泛适用于输入信号范围从直流电平到几十GH_Z频段的高频信号的情况。

此外，在上述诸实施例中，使用于为调整手提电话的输入和输出增益的分级衰减器。但是，本发明并不仅限于此，而是也可用作其它移动通讯终端的输出和增盖控制元件。此外，它也可应用于除移动通讯终端以外的各种电子装置。

而且，在上述诸实施例中，对要求16dB衰减量的衰减电路10C，采用π型衰减电路来代替T型衰减电路。然而，本发明并不仅限于此，而是也可对要求10dB以上衰减量的衰减电路采用π型衰减电路，使之获得和上述相同的效果。

而且，在上述诸实施例中，FET采用GaAs FET。然而，本发明并不仅限于此，而是也可采用由其它化合物半导体构成的FET。此外，可采用硅系统晶体管。

而且，在上述诸实施例中，FET采用JFET。然而，本发明并不仅限于此，而是也可广泛适用于采用MESFET（金属半导体FET）的情况和采用MOSFET（金属氧化物半导体FET）的情况。

如上所述，按照本发明，多个衰减级中具有最大衰减量的衰减级是用π型衰减电路构成的，多个衰减级中具有最小衰减量的衰减级是用T型衰减电路构成的，因此使得衰减电路容易实现并保持了较高精度的衰减量，也保持了较低的介入损耗。

虽然已对本发明的优选实施例作了描述，但很明显，对本领域的技术人员来说，可能作出各种变化和修改，所以，所附权利要求书包括的所有这些变化和修改均属于本发明的精神和范围。

Claims

1、一种具有多个串联连接的衰减级的衰减电路装置，其特征在于：

所述多个衰减级中具有最大衰减量的一个衰减级是由一个π型衰减级组成的；和

所述多个衰减级中具有最小衰减量的一个衰减级是由一个T型衰减级组成的。

2、如权利要求1所述的衰减电路装置，其特征在于，所述π型衰减级和所述T型衰减级包括：

一个与串联在信号通道串联位置的多个电阻装置并联连接的有源元件;和

一个与联接在所述信号通道并联位置的一个或多个电阻装置串联连接的有源元件。

3、如权利要求1所述的衰减电路装置，其特征在于，所述π型衰减级被用在所述多个衰减级中要求衰减量10dB或10dB以上的这样一个衰减级。

4、如权利要求2所述的衰减电路装置，其特征在于，所述有源元件是一个其半导体材料是化合物半导体的场效应晶体管。