CN111130503B

CN111130503B - 一种低相差数控射频衰减器

Info

Publication number: CN111130503B
Application number: CN202010234143.4A
Authority: CN
Inventors: 柴远
Original assignee: Nanjing Huijun Semiconductor Technology Co ltd
Current assignee: Nanjing Huijun Semiconductor Technology Co ltd
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2020-03-30
Publication date: 2020-08-18
Anticipated expiration: 2040-03-30
Also published as: CN111130503A; WO2021196404A1

Abstract

本发明公开了一种低相差数控射频衰减器，应用于电子电路设计领域，包括主要由衰减器单元构成的小幅度衰减模块、主要由巴伦和电容构成的级间匹配和偏置网络、主要由半导体阵列单元构成的大幅度步进模块、主要由变压器构成的输出匹配网络，级间匹配和偏置网络还包括电流源；输出匹配网络根据应用需求匹配到标准负载或后级电路的输入端，同时可实现对大幅度步进模块的电源供电。本发明适用于CMOS工艺，同样适用于其他硅基半导体工艺，通过共栅极差分晶体管消除了晶体管开关状态不理想的影响，通过数字信号控制，将最大衰减范围扩展至0‑35.5dB，同时保持0.5dB的衰减步进，实现大衰减范围、高幅度控制精度和低附加相位偏差等效果。

Description

一种低相差数控射频衰减器

技术领域

本发明涉及电子电路设计领域，尤其涉及一种低相差数控射频衰减器。

背景技术

通信技术迅速发展，5G和物联网（IoT）已开始进入实用，对信道容量和数据传输速率的要求不断提高。由于低频频谱资源拥挤，高速无线通信网络将主要部署在高频微波波段和毫米波频段。为了提高高频无线电波的传播距离，同时实现灵活的信号覆盖，有源相控阵技术被大量引入。在雷达技术领域，相控阵雷达能够实现高输出功率、快速精确的波束指向转换和多目标跟踪等功能，因此得到广泛应用。相比于无源相控阵，有源相控阵技术更适合近年来对更高发射信号功率、小重量、快速开关、共形、高可靠性等的要求，单片微波集成电路（monolithic-microwave-integrated-circuit）的低成本和高可靠性优势进一步推动了有源相控阵技术的应用。

衰减器是有源相控阵系统中的关键模块之一，它与移相器一起，通过控制天线单元间的幅度和相位关系改变波束的指向和形状。尤其是为了实现低副瓣和多极化性能，需要采用幅度加权等技术，衰减器必须具有足够的幅度变化范围、精确的幅度步进和低附加相位偏差。在现有的CMOS和SiGe等半导体工艺下，步进式衰减器通常有分布式、路径切换式（switched-path）和开关T形/π形几种结构。其中，分布式结构幅度变化范围小、芯片占用面积大；路径切换式结构最小损耗较大，且同样具有面积大的缺点；开关T形/π形结构具有低插入损耗和大衰减范围的特点，但在进行较大幅度衰减时，会引入明显的附加相位偏差。因此，现有的衰减器结构，难以满足未来高速无线通信和高性能雷达应用对衰减位数和精度的更高要求。

单片微波集成电路通常采用高电子迁移率晶体管（high- -electron mobilitytransistor, HEMT）工艺，例如砷化镓（GaAs）和氮化镓（GaN），但它们工艺成本较高，且无法与低成本的CMOS数字逻辑电路相集成，因此难以大范围应用于5G移动通信、汽车雷达和民用卫星通信等民用市场。另一方面，CMOS工艺在集成度和成本等方面表现优异，其工艺的进步使其在民用射频和毫米波领域的地位越来越重要。但是，CMOS晶体管在高频开关性能较差，严重影响开关T形/π形衰减器的性能。

公开号为CN103441747B的专利中公开了一种低差损低相移高集成度五位步进式超宽带数控衰减器中，基于硅基RF CMOS工艺，由传输线TL0、π型结构的8dB衰减模块、电感L1、T型-桥T型组合结构的0～7dB组合衰减模块、电感L2、π型结构的16dB衰减模块、传输线TL1顺序级联的单一信号通路构成，采用MOS管作为控制开关，由五个独立控制端控制三个衰减模块工作，利用电感网络进行相位补偿，以1dB长度步进在的0～31dB的衰减范围内，可实现共32种状态低差损低相移的信号幅度衰减。但该衰减器存在精度较低、衰减范围较小的缺陷。

公开号为CN108023572A的专利中公开了一种低相差CMOS差分数控衰减器，包括六个差分衰减单元和十个用于级间与输出匹配的电感，共有64个衰减态，衰减步进为0 .5dB，最大衰减量为31 .5dB，采用电容网络进行相位补偿，有效降低了附加相移。该衰减器仍然存在以下缺点：仅采用电容网络进行相位补偿，使得附加相位偏差较高，衰减范围较小。

发明内容

技术目的：针对现有技术中衰减器精度较低、衰减范围小、附加相位偏差较高的缺陷，本发明公开了一种低相差数控射频衰减器，通过小幅度衰减模块与大幅度步进模块相级联，将最大衰减范围扩展至0-35.5dB，同时保持0.5dB的衰减步进，实现了大衰减范围、高幅度控制精度、低附加相位偏差以及宽工作带宽，并有较低的功耗和较小的面积。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明提供以下技术方案。

一种低相差数控射频衰减器，包括主要由衰减器单元构成的小幅度衰减模块、主要由巴伦和电容构成的级间匹配和偏置网络、主要由半导体阵列单元成的大幅度步进模块、主要由变压器构成的输出匹配网络，级间匹配和偏置网络还包括电流源；其中，

所述小幅度衰减模块连接所述射频衰减器的输入信号，用于对所述射频衰减器的输入信号进行小幅度衰减；

所述级间匹配和偏置网络的输入端连接小幅度衰减模块的输出端，用于实现大幅度步进模块的输入宽带匹配和直流偏置；

所述大幅度步进模块连接级间匹配和偏置网络的输出端，用于将该模块输入的信号进行大幅度衰减；

所述输出匹配网络连接大幅度步进模块的输出端，其输出端为射频衰减器的输出端；

所述大幅度步进模块包括六路数字控制信号和并联组合的六级幅度控制单元，其中，数字控制信号与幅度控制单元一一对应连接；除最后一级幅度控制单元包括33个半导体阵列单元外，其它各级幅度控制单元包括2^n-1个半导体阵列单元，其中， n∈[1,5]，各级幅度控制单元的所有第一反相器的输入端相互连接并连接对应的数字控制信号；

所述半导体阵列单元为采用CMOS工艺制作的共栅极晶体管阵列单元，共栅极晶体管阵列单元的结构相同，包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第一反相器和第二反相器，其中，所述第一晶体管和第三晶体管的源极连接大幅度步进模块输入信号的正端，所述第二晶体管和第四晶体管的源极连接大幅度步进模块输入信号的负端，所述第二晶体管和第三晶体管的栅极连接第一反相器的输出端，所述第一晶体管和第四晶体管的栅极连接第二反相器的输出端，所述第二反相器的输入端连接第一反相器的输出端，所述第一晶体管和第二晶体管的漏极连接大幅度步进模块输出信号的正端，所述第三晶体管和第四晶体管的漏极连接大幅度步进模块输出信号的负端。

数字控制信号连接每一个阵列单元的第一反相器输入端，进而控制所述的大幅度步进模块实现电流幅度的调节。阵列单元中晶体管的连接方案，一方面通过将开、关两种状态下的晶体管输出电流做矢量合成，解决了逻辑关断的晶体管存在漏电流的问题，理论上能够完全实现宽带宽下的线性幅度控制且不引入附加相位偏差；另一方面，能够保证在任意数字控制信号下，晶体管阵列中开、关状态的晶体管数量一致，总偏置电流一致，输入端和输出端看到的寄生参数一致，理论上完全消除了不同幅度状态下端口阻抗的变化。

作为优选，所述大幅度步进模块信号衰减范围为0-30 dB，衰减步进长度为6dB。

作为优选，所述级间匹配和偏置网络包括第一巴伦、第一电容、第二电容和偏置电流源，所述第一巴伦的第一输入端连接所述小幅度衰减模块的输出信号，第二输入端接地，第一巴伦的第一输出端连接所述大幅度步进模块的输入信号正端，第二输出端连接所述大幅度步进模块的输入信号负端，所述第一电容和第二电容分别并联在第一巴伦的输入端和输出端，所述偏置电流源输出连接所述的第一巴伦输出线圈的中心抽头。

作为优选，所述小幅度衰减模块包括若干个级联的衰减器单元和与各个衰减器单元一一对应的数字控制信号，所述数字控制信号用于控制衰减器单元处于直通状态或衰减状态。

作为优选，所述若干个级联的衰减器单元包括第一衰减器单元，所述第一衰减器单元包括第五晶体管、第一电阻和第二电阻，第五晶体管栅极通过串联第一电阻连接第七数字控制信号，第五晶体管源极通过串联第二电阻连接到地，第五晶体管漏极连接所述射频衰减器的输入信号，第七数字控制信号置1时，第一衰减器单元处于衰减状态，第七数字控制信号置0时，第一衰减器单元处于直通状态。

作为优选，所述小幅度衰减模块信号衰减范围为0-5.5 dB，衰减步进长度为0.5dB。

作为优选，所述衰减器单元的数量为四个，衰减范围分别为0-0.5dB、0-1dB、0-2dB、0-2dB。

作为优选，所述半导体阵列单元还为采用BiCMOS工艺、SOI工艺或III-IV族元素化合物半导体工艺制作的阵列单元。

有益效果：

1、本发明通过小幅度衰减模块与大幅度步进模块相级联，将最大衰减范围扩展至0-35.5dB，同时保持0.5dB的衰减步进，实现了大衰减范围、高幅度控制精度、低附加相位偏差以及宽工作带宽，并有较低的功耗和较小的面积；

2、本发明采用CMOS晶体管阵列单元，通过将开、关两种状态下的晶体管输出电流做矢量合成，解决了逻辑关断的晶体管存在漏电流的问题，实现宽带宽下的线性幅度控制且不引入附加相位偏差；同时，能够保证在任意数字控制信号下，晶体管阵列中开、关状态的晶体管数量一致，总偏置电流一致，输入端和输出端看到的寄生参数一致，消除了不同幅度状态下端口阻抗的变化；

3、本发明中的大幅度步进模块为有源结构，在高频微波频段和部分毫米波频段可以提供增益，使得射频衰减器整体具有较低的插入损耗。

附图说明

图1为本发明的总结构示意图；

图2为图1中大幅度步进模块及其输入/输出匹配和偏置网络的电路结构图示例；

图3为图2中半导体阵列单元电路结构示意图；

图4为图1中小幅度衰减模块的结构图示例；

图5为图4的电路结构示意图；

其中，311-第五晶体管，312-第一电阻，313-第二电阻，314-第六晶体管，315-第三电阻，316-第四电阻，317-第七晶体管，318-第五电阻，319-第六电阻，320-第八晶体管，321-第七电阻，322-第八电阻。

具体实施方式

为了进一步的说明本发明公开的技术方案，下面结合说明书附图和具体实施例作详细的阐述。本领域的技术人员应得知，在不违背本发明精神前提下所做出的优选和改进均落入本发明的保护范围，对于本领域的惯用技术在本具体实施例中不做详细记载和说明。

如图1所示，本发明提供的一种低相差数控射频衰减器，其结构包括大幅度步进模块100、由变压器构成的输出匹配网络200、多个衰减器单元构成的小幅度衰减模块300、由巴伦和电容以及电流源构成的级间匹配和偏置网络400。

如图2所示，本发明中的大幅度步进模块100由64个共栅极晶体管阵列单元并联组合而成，每个共栅极晶体管阵列单元包括第一晶体管101、第二晶体管102、第三晶体管103、第四晶体管104、第一反相器105和第二反相器106。第一晶体管101和第四晶体管104互为差分对，栅极相互连接为交流地，并连接反相器106的输出端，第二反相器106的输入端连接第一反相器105的输出端；第二晶体管102、第三晶体管103互为差分对，栅极相互连接为交流地，并连接反相器105的输出端。第一晶体管101和第二晶体管102的开关逻辑相反，漏极相互连接，合成一个导通晶体管的输出电流和另一个关断晶体管的漏电流，并连接到大幅度步进模块100输出信号的正端V_A,OUT+，第三晶体管103和第四晶体管104的开关逻辑相反，漏极相互连接，合成一个导通晶体管的输出电流和另一个关断晶体管的漏电流，并连接到大幅度步进模块100输出信号的负端V_A,OUT−。其中，第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管尺寸相同。数字控制信号连接每一个阵列单元的第一反相器输入端，进而控制所述的大幅度步进模块100实现电流幅度的调节。阵列单元中晶体管的连接方案，一方面通过将开、关这两种状态下的晶体管输出电流做矢量合成，解决了逻辑关断的晶体管存在漏电流的问题，理论上能够完全实现宽带宽下的线性幅度控制且不引入附加相位偏差；另一方面，能够保证在任意数字控制信号下，晶体管阵列中开、关状态的晶体管数量一致，总偏置电流一致，输入端和输出端看到的寄生参数一致，理论上完全消除了不同幅度状态下端口阻抗的变化。

图3为本发明采用的共栅极晶体管阵列中任意一个单元的主要电路结构和寄生参数，用以解释幅度控制开关的工作原理。第一晶体管101、第四晶体管104组成第一个差分对，第二晶体管102、第三晶体管103组成第二个差分对，两个差分对开关逻辑相反，总有一对工作在共栅极放大状态，输出差分电流I_ON；另一对差分对处于关断状态，但是，由于高频晶体管版图的寄生参数C_ds、C_gs、C_gd等的影响，其漏极仍然输出漏电流I_OFF。经过电流合成，阵列单元的输出端输出的差分电流为I_ON−I_OFF。同理，如果阵列单元的控制逻辑与图中所示相反，则输出差分电流−(I_ON−I_OFF)。两个控制逻辑相反的阵列单元即能够合成零电流，抵消了漏电流I_OFF的影响，实现完全的关断，消除了寄生参数对不理想开关特性的影响。晶体管阵列单元中总是一对处于导通状态，另一对处于关断状态，因此无论控制逻辑如何，其直流功耗和输入输出阻抗保持恒定。

需要说明的是，如图2和图3所示，大幅度步进模块100优选了CMOS工艺的N型晶体管，但是采用P型晶体管同样可行。本发明的幅度控制原理同样适用于其他半导体工艺，如BiCMOS（Bipolar-CMOS）工艺、SOI（Silicon-on-Insulator）工艺、III-IV族元素化合物半导体工艺（氮化镓（GaN）、砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）等）等。

如图2所示，本发明中的大幅度步进模块100中共栅极晶体管阵列单元按不同权重分为6组，构成6个幅度控制单元。第一幅度控制单元110包括一个共栅极晶体管阵列单元，由第一数字控制信号V_D0控制开关；第二幅度控制单元111包括两个共栅极晶体管阵列单元，其两个第一反相器输入端相互连接，由第二数字控制信号V_D1控制开关；第三幅度控制单元112包括四个共栅极晶体管阵列单元，其四个第一反相器输入端相互连接，由第三数字控制信号V_D2控制开关，所述第四幅度控制单元113包括八个共栅极晶体管阵列单元，其八个第一反相器输入端相互连接，由第四数字控制信号V_D3控制开关，所述第五幅度控制单元114包括十六个共栅极晶体管阵列单元，其十六个第一反相器输入端相互连接，由第五数字控制信号V_D4控制开关，所述第六幅度控制单元115包括三十三个共栅极晶体管阵列单元，其三十三个第一反相器输入端相互连接，由第六数字控制信号V_D5控制开关。六组幅度控制单元的数字控制信号V_D5、V_D4、V_D3、V_D2、V_D1和V_D0全部置1时为幅度最大状态，输出电流幅度为64(I_ON−I_OFF)。

在此基础上，第五数字控制信号V_D4改为置0时，输出电流幅度为32(I_ON−I_OFF)，幅度衰减量为6dB；第五数字控制信号V_D4和第四数字控制信号V_D3改为置0时，输出电流幅度为16(I_ON−I_OFF)，幅度衰减量为12dB；第五数字控制信号V_D4、第四数字控制信号V_D3和第三数字控制信号V_D2改为置0时，输出电流幅度为8(I_ON−I_OFF)，幅度衰减量为18dB；第五至第二数字控制信号V_D4、V_D3、V_D2和V_D1改为置0时，输出电流幅度为4(I_ON−I_OFF)，幅度衰减量为24dB；数字控制信号V_D4、V_D3、V_D2、V_D1和V_D0改为置0时，输出电流幅度为2(I_ON−I_OFF)，幅度衰减量为30dB。由于消除了不理想开关的影响，且晶体管阵列单元功耗和阻抗恒定，以上六种幅度状态理论上没有相位偏差，且功耗和输入输出阻抗一致。同理，第一至第六数字控制信号全部置0时同样是幅度最大状态，与其全部置1时相比输出信号相位相差180゜，此时幅度控制逻辑为上述逻辑取反，同样实现6dB步进，0-30dB最大衰减范围。作为对比，传统的开关T形/π形衰减器，或可变增益放大器（Variable Gain Amplifier）在实现较大的衰减范围时，附加相移明显，且随频率升高而增大。需要说明的是，本发明的幅度控制原理理论上可以实现任何最大衰减dB数为6的倍数的衰减量，但是过大的最大衰减范围会成倍增加晶体管数目。

如图2所示，本实例中大幅度步进模块100的输出匹配网络200为差分输出，采用基于变压器/巴伦的匹配网络，或基于传输线/电感-电容的匹配网络，根据应用需求匹配到标准负载或后级电路的输入端，同时实现对大幅度步进模块100的电源供电。需要说明的是，根据应用情况，输出匹配网络200可以改为单端输出，可以由巴伦/变压器、LC阻抗匹配网络、传输线等实现。

大幅度步进模块100为有源结构，在高频微波频段和部分毫米波频段可以提供增益，使得射频衰减器整体具有较低的插入损耗。同时在不供电的情况下也实现衰减功能，此时同样具有较低的插入损耗。

图4给出了一种小幅度衰减模块的结构，本实例中，小幅度衰减模块300由四级衰减单元级联组成，包括0.5−dB衰减单元301，1−dB衰减单元302，两个2−dB衰减单元303和304，实现0.5dB步进，0-5.5dB衰减范围。

图5给出了一种小幅度衰减模块300的电路实现方式，0.5−dB衰减单元301包括第五晶体管311、第一电阻312和第二电阻313，第五晶体管311栅极通过串联第一电阻312连接第七数字控制信号V_D6，源极通过串联第二电阻313连接到地，漏极串接线路电阻与所述射频衰减器的输入信号V_IN连接。第七数字控制信号V_D6置0时第一衰减器单元处于直通状态，第七数字控制信号V_D6置1时处于衰减状态，通过选择第五晶体管311的尺寸和第二电阻313的大小实现0-0.5dB衰减范围。1−dB衰减单元和2−dB衰减单元可以采用相同的电路结构、设计方法和控制逻辑。同理，1−dB衰减单元302包括第六晶体管314、第三电阻315和第四电阻316，第六晶体管314栅极通过串联第三电阻315连接第八数字控制信号V_D7，漏极串接线路电阻与所述第五晶体管311漏极连接；2−dB衰减单元303包括第七晶体管317、第五电阻318和第六电阻319，第七晶体管317栅极通过串联第五电阻318连接第九数字控制信号V_D8，漏极串接线路电阻与所述第六晶体管314漏极连接；2−dB衰减单元304包括第八晶体管320、第七电阻321和第八电阻322，第八晶体管320栅极通过串联第七电阻321连接第十数字控制信号V_D9，漏极串接线路电阻与所述第七晶体管317漏极连接；第八晶体管320漏极串接线路电阻与所述小幅度衰减模块300的输出信号V_M连接。由于每一个衰减单元衰减范围小，因此容易实现端口宽带匹配、小附加相位偏差和较小的面积。

第七至第十数字控制信号V_D6、V_D7、V_D8和V_D9分别控制四个衰减器单元，实现了0.5dB步进，0-5.5dB最大衰减范围。由于需要的最大衰减范围仅有0-5.5dB，本实例选取了级联四个简化T形衰减器单元的方案，保持了其插入损耗小、无功耗和面积小的优点，避免了引入较大的附加相位偏差和插入损耗。需要说明的是，衰减单元采用其他电路实现方法同样可行，例如传统T形或π形衰减器结构。

本发明提出了小幅度衰减模块300与大幅度步进模块100相级联的射频衰减器结构，通过这种方法，最大衰减范围扩展至0-35.5dB，同时保持0.5dB的衰减步进，实现了大衰减范围、高幅度控制精度、低附加相位偏差以及宽工作带宽，并有较低的功耗和较小的面积。需要说明的是，本设计实例根据需求优选了0.5dB步进，其他最小步进例如0.25dB或1dB同样可行，可通过修改级联衰减器单元的元件值或级联个数实现。

如图2所示，本发明中级间匹配和偏置网络400包括第一巴伦401、第一电容402、第二电容403和电流源404，第一巴伦401输入端连接所述小幅度衰减模块300的输出信号V_M，输出端连接所述大幅度步进模块100的输入信号V_A,IN+和V_A,IN−，第一电容402和第二电容403分别并联在第一巴伦401的输入端和输出端。大幅度步进模块100为共栅结构，容易实现其输入端的宽带匹配。电流源输出连接第一巴伦401输出线圈的中心抽头，为大幅度步进模块100提供偏置。需要说明的是，本发明的大幅度步进模块也可以在不供电的情况下实现衰减功能，此时仅最小插入损耗/最大增益有所不同。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种低相差数控射频衰减器，其特征在于：包括主要由衰减器单元构成的小幅度衰减模块（300）、主要由巴伦和电容构成的级间匹配和偏置网络（400）、主要由半导体阵列单元构成的大幅度步进模块（100）、主要由变压器构成的输出匹配网络（200），级间匹配和偏置网络（400）还包括电流源；其中，

所述小幅度衰减模块（300）连接所述射频衰减器的输入信号，用于对所述射频衰减器的输入信号进行小幅度衰减；

所述级间匹配和偏置网络（400）的输入端连接小幅度衰减模块（300）的输出端，用于实现大幅度步进模块（100）的输入宽带匹配和直流偏置；

所述大幅度步进模块（100）连接级间匹配和偏置网络（400）的输出端，用于将该模块输入的信号进行大幅度衰减；

所述输出匹配网络（200）连接大幅度步进模块（100）的输出端，其输出端为射频衰减器的输出端；

所述大幅度步进模块（100）包括六路数字控制信号和并联组合的六级幅度控制单元，其中，数字控制信号与幅度控制单元一一对应连接；除最后一级幅度控制单元包括33个半导体阵列单元外，其它各级幅度控制单元包括2^n-1个半导体阵列单元，其中，n∈[1,5]，各级幅度控制单元的所有第一反相器（105）的输入端相互连接并连接对应的数字控制信号；

所述半导体阵列单元为采用CMOS工艺制作的共栅极晶体管阵列单元，共栅极晶体管阵列单元的结构相同，包括第一晶体管（101）、第二晶体管（102）、第三晶体管（103）、第四晶体管（104）、第一反相器（105）和第二反相器（106），其中，所述第一晶体管（101）和第三晶体管（103）的源极连接大幅度步进模块（100）输入信号的正端（V_A,IN+），所述第二晶体管（102）和第四晶体管（104）的源极连接大幅度步进模块（100）输入信号的负端（V_A,IN-），所述第二晶体管（102）和第三晶体管（103）的栅极连接第一反相器（105）的输出端，所述第一晶体管（101）和第四晶体管（104）的栅极连接第二反相器（106）的输出端，所述第二反相器（106）的输入端连接第一反相器（105）的输出端，所述第一晶体管（101）和第二晶体管（102）的漏极连接大幅度步进模块（100）输出信号的正端（V_A,OUT+），所述第三晶体管（103）和第四晶体管（104）的漏极连接大幅度步进模块（100）输出信号的负端（V_A,OUT-）。

2.根据权利要求1所述的一种低相差数控射频衰减器，其特征在于：所述大幅度步进模块（100）信号衰减范围为0-30 dB，衰减步进长度为6dB。

3.根据权利要求1所述的一种低相差数控射频衰减器，其特征在于：所述级间匹配和偏置网络（400）包括第一巴伦（401）、第一电容（402）、第二电容（403）和偏置电流源（404），所述第一巴伦（401）的第一输入端连接所述小幅度衰减模块（300）的输出信号（V_M），第二输入端接地，第一巴伦（401）的第一输出端连接所述大幅度步进模块（100）的输入信号正端（V_A,IN+），第二输出端连接所述大幅度步进模块（100）的输入信号负端（V_A,IN−），所述第一电容（402）和第二电容（403）分别并联在第一巴伦（401）的输入端和输出端，所述偏置电流源（404）输出连接所述的第一巴伦（401）输出线圈的中心抽头。

4.根据权利要求1所述的一种低相差数控射频衰减器，其特征在于：所述小幅度衰减模块（300）包括若干个级联的衰减器单元和与各个衰减器单元一一对应的数字控制信号，所述数字控制信号用于控制衰减器单元处于直通状态或衰减状态。

5.根据权利要求4所述的一种低相差数控射频衰减器，其特征在于：所述若干个级联的衰减器单元包括第一衰减器单元（301），所述第一衰减器单元（301）包括第五晶体管（311）、第一电阻（312）和第二电阻（313），第五晶体管（311）栅极通过串联第一电阻（312）连接第七数字控制信号（V_D6），第五晶体管（311）源极通过串联第二电阻（313）连接到地，第五晶体管（311）漏极连接所述射频衰减器的输入信号（V_IN），第七数字控制信号（V_D6）置1时，第一衰减器单元（301）处于衰减状态，第七数字控制信号（V_D6）置0时，第一衰减器单元（301）处于直通状态。

6.根据权利要求4所述的一种低相差数控射频衰减器，其特征在于：所述小幅度衰减模块（300）信号衰减范围为0-5.5 dB，衰减步进长度为0.5dB。

7.根据权利要求4所述的一种低相差数控射频衰减器，其特征在于：所述衰减器单元的数量为四个，衰减范围分别为0-0.5dB、0-1dB、0-2dB、0-2dB。

8.根据权利要求1所述的一种低相差数控射频衰减器，其特征在于：所述半导体阵列单元还为采用BiCMOS工艺、SOI工艺或III-IV族元素化合物半导体工艺制作的阵列单元。