CN1155238C - 频率补偿的二极管衰减器 - Google Patents

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Abstract

一种在50至800MHz频带中的信号衰减器受AGC信号衰减电位的范围支配，包括一个串联在一输入端和一输出端之间的第一衰减PIN二极管，其相对端经第二和第三阻抗匹配PIN二极管交流耦合到交流地电位。第一PIN二极管在宽信号频带上和AGC范围呈现一频率相关斜率。金属箔带形式的第一和第二电感器连接在第二和第三PIN二极管与交流地电位之间。箔带相互靠近设置并排列，以使信号电流在其中以相反方向流动以建立用于补偿第一PIN二极管的频率相关斜率的负性互耦合系数。

Description

频率补偿的二极管衰减器
技术领域
本发明涉及高频调谐器，特别是在包含50至800MHz频带中工作的高频电视接收机调谐器的PIN二极管衰减器。
背景技术
已经熟知，在本发明涉及的频带中，杂散和寄生电容、引线长度、以及元件结构和布局对可接受的性能经常是非常关键的，随着数字式先进电视(ATV)的出现，对宽带线性调谐器的需求显得更加重要。
PIN二极管衰减器在本领域是熟知的。它们的障碍在于：当处理HDTV应用所需的甚高频信号时PIN二极管不是一种理想的″开路″或″短路″电路。实际上，PIN二极管呈现出与一个电阻和一个小电容的并联相关的特性。因此，在更高的频率，一个串联PIN二极管衰减器的衰减趋于下降。另外，由于减小了在该频带更高的频率部分衰减信号中AGC范围的影响，当考虑到AGC范围时加重了这一问题。由于PIN二极管衰减器设置在RF调谐器部分的前面，它对用来防止调谐器电路信号过载的最大衰减和平坦的频率响应非常重要。本发明基本上延续了有用的AGC范围并补偿PIN二极管衰减器应在感兴趣的频带上呈现的频率相关斜率。
发明内容
本发明的一个主要目的是提供一种用于高频电视和其它信号的新的PIN二极管衰减器。
本发明的另一个目的是提供一种被补偿以便在信号频率的宽带上和AGC电平的宽范围提供相对平坦的频率响应的PIN二极管衰减器。
本发明的再一个目的是提供一种具有低的最小介入损耗和制造成本相对便宜的补偿PIN二极管衰减器。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用于变换一个频带的高频信号的宽带衰减器，所述衰减器受AGC信号衰减电位的范围支配，包括：一个输入端和一个输出端；一个串联在所述输入端和所述输出端之间的第一PIN二极管，所述第一PIN二极管在所述频带上和所述AGC范围呈现一频率相关斜率；耦合到所述第一PIN二极管相对端的一个第二和一个第三PIN二极管；用于建立交流地电位的装置；和将所述第二PIN二极管的阴极和所述第三PIN二极管的阳极分别耦合到所述交流地电位，以便针对所述频率相关斜率补偿所述第一PIN二极管的补偿装置，其中所述补偿装置包括：将所述阴极和所述阳极分别耦合到所述交流地电位的第一和第二电感器；和用于在所述第一和所述第二电感器之间建立一负性互耦合系数的装置。
本发明还提供了一种用于变换一个频带的高频信号的宽带衰减器，所述衰减器受AGC信号衰减电位的范围支配，包括：一个输入端和一个输出端；一个串联在所述输入端和所述输出端之间的第一PIN二极管，所述第一PIN二极管在所述频带上和所述AGC范围呈现一频率相关斜率；耦合到所述第一PIN二极管相对端的一个第二和一个第三PIN二极管；用于建立交流地电位的装置；和将所述第二PIN二极管的阴极和所述第三PIN二极管的阳极分别耦合到所述交流地电位，以便针对所述频率相关斜率补偿所述第一PIN二极管的补偿装置，所述补偿装置包括：将所述阴极和所述阳极分别耦合到所述交流地电位的第一组电感器和第二组电感器，所述第一组电感器由第一电感器(L2A)和第二电感器(L2B)组成，所述第二组电感器由第三电感器(L3A)和第四电感器(L3B)组成，其中，所有的电感器(L2A，L2B，L3A，L3B)都以金属箔的形式处在印刷电路板的相对侧上，沿箔长度方向相互靠近设置这些箔并且相互重叠，第一电感器(L2A)和第二电感器(L2B)以及第三电感器(L3A)和第四电感器(L3B)被分别以一种使信号电流以相反方向流经这些电感器的方式连接，以获得在所述第一组电感器和所述第二组电感器之间的负性互耦合系数。
附图说明
本发明的这些和其它目的以及优点在结合附图阅读下面的描述时将变得显而易见，其中：
图1是本发明的补偿PIN二极管衰减器的简化示意图；
图2说明了用于实现负性互耦合系数的补偿电感器的排列；
图3和4说明了本发明印刷电路板装置的前和后侧；和
图5是表明本发明优点的一系列曲线。
具体实施方式
参考图1，由虚线框表示一电视调谐器的前端10。一个同轴输入端12接收50至800MHz频带内的信号。(可以理解也可采用约为几十兆赫兹的更高的频率信号)。输入阻抗约为75欧姆。所选择的信号经电容器14和电容器C1耦合到PIN二极管D1的阳极。一个固定DC电压源(B+)经扼流圈L4耦合到电容器14和C1之间的结点A。一个可变AGC电压通过扼流圈L1施加到C1和PIN二极管D1阳极的结点。PIN二极管D1的阴极(结点B)经电容器1 8耦合到一个端子19，该端子向调谐器前端10中的一个RF和混频器电路(未示出)提供信号。PIN二极管D2的阳极连接到结点A，其阴极连接到串联补偿电感器L2A和L2B。同样，PIN二极管D3的阴极连接到结点B，其阳极连接到串联补偿电感器L3A和L3B。L2B和L3B的另一端经电阻器24连接在一起，并分别经并联旁路电容器C2、C4和C3、C5对分开接到地电位面。一个由扼流圈26和电阻28串联组成的电路从结点B耦合到地电位，以闭合用于控制串联PIN二极管D1的电阻和并联PIN二极管D2和D3的电阻的直流电流环路。如图中″-M″所示，补偿电感器L2A、L2B和L3A、L3B相互耦合配置，以产生负耦合系数。
如图2所示，补偿电感器L2A、L2B和L3A、L3B以金属箔(带线)的形式处在印刷电路板(未示出)相对侧上。沿箔长度方向相互靠近设置这些箔并相互重叠。电感器L2A和L2B在印刷电路板的相对侧上并分别经″镀通″孔30和32连接的一起。同样，电感器L3A和L3B在印刷电路板的相对侧上并分别经镀通孔36和34连接的一起。它们的连接使信号电流以相反方向流经其中，在电感器之间引起一负性互耦合系数。
实际上，调谐器前端在高质量(玻璃)印刷电路板上被小型化，其上包括印刷导电箔的补偿电感器L2A、L2B和L3A、L3B以及地电位箔在其附近。本领域技术人员容易理解，设计整体结构以消除或减小到各个元件的引线长度，引线长度对电路性能有很严重的不良影响。
为了描述而不是限定，所有耦合电容器为0.02微法，电阻器24为470欧姆，电阻器28为5600欧姆，所有扼流圈为1.5微亨。电容器和电阻器全部为表面安装型。电感器L2A、L2B、L3A、L3B的电感值和互感M非常小，在一至几nH(毫微亨)之间，主要取决于二极管D1的寄生电容和补偿的频率范围。二极管是电流型PIN二极管，最好具有不超过1.25pF的截止电容。
图3和4示出补偿调谐器前端的印刷电路板配置，示出了印刷电路板的相对侧。配合图3和4的角部标志A、B、C和D将再现实际印刷电路板的箔图形和元件布局。通过识别开口区38，将地电位箔区在图3和4中分别表示为20和22。可很容易看出，表面安装元件跨接箔截面以形成图1的示意图中描绘的电路配置。这种结构是典型的高频工作，因此不需要详细说明。然而，对电感器L2A、L2B、L3A和L3B的布局应特别指出。
图5示出三条曲线，曲线60表示在没有任何补偿情况下PIN衰减器最大衰减的频率响应，曲线70表示具有第一固定值B+的电路的衰减，曲线80表示具有不同固定值B+的类似表示。在电视信号特别感兴趣的区域(500MHz至860NHz)，与未补偿曲线的60相比，经补偿的曲线70和80相对平坦并呈现较高程度的衰减。很明显，从这些曲线显现出了补偿电路的优点。
至此所描述的是一种针对大范围衰减电平具有相对平坦频率响应的新颖的宽带、低损耗PIN二极管衰减器。可以理解，在不脱离本发明真实精神和范围的情况下本发明所描述的实施例中的许多改进和变化对本领域技术人员是显而易见的。本发明仅由权利要求中所定义的内容限定。

Claims (4)

1.一种用于变换一个频带的高频信号的宽带衰减器，所述衰减器受AGC信号衰减电位的范围支配，包括：
一个输入端和一个输出端；
一个串联在所述输入端和所述输出端之间的第一PIN二极管，所述第一PIN二极管在所述频带上和所述AGC范围呈现一频率相关斜率；
耦合到所述第一PIN二极管相对端的一个第二和一个第三PIN二极管；
用于建立交流地电位的装置；和
将所述第二PIN二极管的阴极和所述第三PIN二极管的阳极分别耦合到所述交流地电位，以便针对所述频率相关斜率补偿所述第一PIN二极管的补偿装置，所述补偿装置包括：
将所述阴极和所述阳极分别耦合到所述交流地电位的第一组电感器和第二组电感器，所述第一组电感器由第一电感器(L2A)和第二电感器(L2B)组成，所述第二组电感器由第三电感器(L3A)和第四电感器(L3B)组成，其中，
所有的电感器(L2A，L2B，L3A，L3B)都以金属箔的形式处在印刷电路板的相对侧上，沿箔长度方向相互靠近设置这些箔并且相互重叠，第一电感器(L2A)和第二电感器(L2B)以及第三电感器(L3A)和第四电感器(L3B)被分别以一种使信号电流以相反方向流经这些电感器的方式连接，以获得在所述第一组电感器和所述第二组电感器之间的负性互耦合系数。
2.根据权利要求1所述的衰减器，其中，所述连接如下实现：
所述第一电感器和所述第二电感器位于所述印刷电路板的相对侧上并且经镀通孔(30，32)连接，所述第三电感器和第四电感器在所述印刷电路板的相对侧上并且经镀通孔(34，36)连接在一起。
3.根据权利要求1所述的衰减器，其中所述频带包含50至800MHz。
4.根据权利要求3所述的衰减器，其中，用于建立所述交流地电位的装置包括：
第一电容器(C2)、第二电容器(C4)、第三电容器(C3)和第四电容器(C5)，其中，第一电容器和第二电容器将第一组电感器连接到所述交流地电位，且第三电容器和第四电容器将第二组电感器连接到所述交流地电位。
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