CN201352781Y - 一种程控步进衰减器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种程控步进衰减器，以提高程控步进衰减器的隔离度。该程控步进衰减器至少包括第一节衰减电路、第二节衰减电路、控制开关和控制控制开关通断的控制模块，第一节衰减电路由一个数字程控步进衰减单元串联一个由固定衰减单元和导线构成的并联单元组成，在并联单元的每条支路上设置控制开关；第二节衰减电路至少包括一个由固定衰减单元和导线构成的并联单元组成，在并联单元的每条支路上设置控制开关；第一节衰减电路和第二节衰减电路串联。根据本实用新型提出的方案可以提高程控步进衰减器的隔离度。

Description

一种程控步进衰减器

技术领域

本实用新型涉及通信领域中的电子元器件，尤其涉及一种程控步进衰减器。

背景技术

衰减器常用于电信设备和电子仪器中，专用于减小所通过的传输信号的幅度，一般是把较大的电压信号衰减到一定的比例倍数(一般指功率衰减)，以达到安全或理想的电平值，方便测试工作。例如在有线电视系统里经常使用衰减器，以便满足多端口对电平的要求，如放大器的输入端、输出端电平的控制、分支衰减量的控制。在通信领域中，尤其在射频和微波中衰减器更是被广泛使用。

衰减器可以分为固定衰减器和步进衰减器(即可调衰减器)。固定衰减器是指在一定频率范围内衰减比例倍数固定的衰减器。步进衰减器是指在一定频率范围内衰减比例倍数以一个固定值(例如1dB)等间隔可调的衰减器。步进衰减器又分为手动步进衰减器和程控步进衰减器。随着现代社会的高速发展与不断进步，手动步进衰减器已经满足不了生产发展的需要，程控步进衰减器越来越多地应用于生产发展。

程控步进衰减器是一种由外部控制的、可步进调整衰减量的微波器件。它的使用精度高，可重复性好，可调范围大，广泛使用于微波合成信号源、矢量网络分析仪、频谱分析仪等自动化测试设备中。例如程控步进衰减器在手机测试系统中被用来测试手机接收灵敏度，还可使用于各种需要实现微波信号电平调节的系统中。

在实际应用中，程控步进衰减器性能的优劣与隔离度有关，在一定的范围内，程控步进衰减器的隔离度越高，衰减比例倍数越高，性能越优良，因此社会的发展需要隔离度高的程控步进衰减器。

现有技术中程控步进衰减器的衰减比例倍数最高为121dB。具体结构概述如下：该种程控步进衰减器包含八个衰减单元，这八个衰减单元的衰减量分别是10dB、20dB、40dB、40dB、1dB、2dB、4dB、4dB，合计121dB，采用衰减器内部的射频机械开关进行转换，射频机械开关在顶针的带动下，可以对每一个衰减单元选择衰减或是直通，以实现0～121dB之间的任何一个整数衰减量，例如111dB是由10dB、20dB、40dB、40dB及1dB组成，其他三个衰减单元选择直通。该程控步进衰减器的射频机械开关采用边缘线型传输线(edge-line)结构，通过磁环通电产生磁性，吸引顶针来触动簧片以导通开关。

简言之，现有的程控步进衰减器的隔离度不够高，衰减比例倍数最高为121dB，难以满足市场的需求，进一步，现有的程控步进衰减器结构复杂、工艺要求高，而且能耗较大、制作成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种程控步进衰减器，使其隔离度更高、衰减比例倍数更高、精度更高，并降低其结构复杂度、工艺要求、能耗、制作成本，增强其实用性。

本实用新型提供的程控步进衰减器，至少包括第一节衰减电路、第二节衰减电路、控制开关和控制控制开关通断的控制模块，所述第一节衰减电路由一个数字程控步进衰减单元串联一个由固定衰减单元和导线构成的并联单元组成，在并联单元的每条支路上设置控制开关；所述第二节衰减电路至少包括一个由固定衰减单元和导线构成的并联单元组成，在并联单元的每条支路上设置控制开关；所述第一节衰减电路和第二节衰减电路串联。

在上述技术方案中，优选地，还可以在每个并联单元的两端分别设置控制每条支路通断的控制开关，也可以采用金属腔体对每一节电路分别进行封装。

所述控制开关可以采用有源射频开关或单刀双掷开关。

所述固定衰减单元还包括薄膜电阻，所述薄膜电阻集成在陶瓷基片或白宝石基片上。

本实用新型克服了现有技术中由于程控步进衰减器的隔离度不够高而导致衰减比例倍数不够高的缺陷，进一步克服了现有技术中程控步进衰减器的结构复杂、工艺要求高，而且能耗较大、制作成本高的缺陷，因而增强了实用性。

附图说明

图1是本实用新型实施例中程控步进衰减器的结构示意图。

具体实施方式

为了提高程控步进衰减器的隔离度，本实施例提供一种程控步进衰减器，参见图1所示，包括：第一节衰减电路L1、第二节衰减电路L2、若干控制开关以及控制这些控制开关通断的控制模块k，第一节衰减电路L1和第二节衰减电路L2串联，并且采用金属腔体对每一节电路分别进行封装，以提高隔离度。

其中，第一节衰减电路L1由一个数字程控步进衰减单元s串联一个并联单元构成，该并联单元由一个固定衰减单元a1和导线b1构成，并且在该并联单元的每条支路上分别设置控制开关k1、k2，本实施例中的控制开关k1、k2可以采用有源射频开关，也可以采用单刀双掷开关。

其中，第二节衰减电路L2至少包括一个并联单元，该并联单元由一个固定衰减单元a2和导线b2构成，该并联单元的每条支路上分别设置有控制开关k3、k4，用来控制两条并联支路的通断。本实施例中的第二节衰减电路L2由两个这样的并联单元串联组成，另一个并联单元由一个固定衰减单元a3和导线b3构成，该并联单元的每条支路上分别设置有控制开关k5、k6，用来控制两条并联支路的通断。本实施例中的控制开关k3、k4、k5、k6可以采用有源射频开关，也可以采用单刀双掷开关。进一步，串联的两个并联单元之间还可以通过一个控制开关进行隔离，以提高隔离度。

本实施例中的程控步进衰减器可以使用软件控制衰减量，在测试系统中通过一次连接，测试多台产品，耗能小。使用频段为DC～3GHz，衰减量程为0dB～127dB，最小步进量为1dB。本实施例中的程控步进衰减器包括一个数字程控步进衰减片s(即上述数字程控步进衰减单元)、三个32dB的固定衰减单元a1、a2、a3及6个有源射频开关k1、k2、k3、k4、k5、k6，该数字程控步进衰减片s的步进量为0.5dB，量程为31.5dB。本实施例中通过外围控制电路k(即控制模块)控制上述6个有源射频开关的通断来实现不同的通路，以达到不同的衰减量。当误差超过0.5dB时，由数字程控步进衰减片s自动补偿，可以把精度控制在0.5dB的范围内。

为了便于描述，本实施例中将第一节衰减电路L1的并联单元中包括32dB固定衰减单元a1的支路称为通路A，第二节衰减电路L2的两个并联单元中包括32dB固定衰减单元a2、a3的支路依次称为通路B、通路C，这里将通路A、B、C称为下通路，相应地将与通路A、B、C串联的导线b1、b2、b3称为上通路，通过外围控制电路k控制6个有源射频开关k1、k2、k3、k4、k5、k6来切换上下通路。

本实施例中程控步进衰减器的主要工作原理为：根据不同的衰减范围，通过外围控制电路k控制6个有源射频开关来切换通路，实现数字程控步进衰减片s加上不同数量的固定衰减单元测量，即当超过某一定范围时，就相应增加一个固定衰减单元。

下面具体描述测量过程。

首先将测量范围0dB-127dB分为连续的4段：0dB-31dB、32dB-63dB、64dB-95dB、96dB-127dB。

(1)测量范围为0dB-31dB时，由于数字程控步进衰减片s的量程为31.5dB，故通过外围控制电路k控制6个有源射频开关，选择上通路，即只采用数字程控步进衰减片s来测量。

(2)测量范围为32dB-63dB时，由于固定衰减单元的量程为32dB，故通过外围控制电路k控制6个有源射频开关，选择通路A，即采用数字程控步进衰减片s和一个固定衰减单元a1来测量，此时数字程控步进衰减片s重新开始衰减，量程在31dB的基础上增加32dB，故测量范围可达到32dB-63dB。

(3)测量范围为64dB-95dB时，通过外围控制电路k控制6个有源射频开关，选择通路B、C，即采用数字程控步进衰减片s和两个固定衰减单元a2、a3来测量，此时数字程控步进衰减片s重新开始衰减，量程在31dB的基础上增加2×32dB，故测量范围可达到64dB-95dB。

(4)测量范围为96dB-127dB时，通过外围控制电路k控制6个有源射频开关，选择通路A、B、C，即采用数字程控步进衰减片s和三个固定衰减单元a1、a2、a3来测量，此时数字程控步进衰减片s重新开始衰减，量程在31dB的基础上增加3×32dB，故测量范围可达到96dB-127dB。

至此本实施例中程控步进衰减器测量0dB-127dB的衰减量描述完毕。

本实施例中通过屏蔽接插件与外围控制电路k连接，实现数字衰减控制；第一节衰减电路L1末端通过屏蔽同轴电缆与第二节衰减电路L2连接；实施例中的数字程控衰减片s用例可以为派更PE4302，采用程控高精度步进衰减器，在误差超过预设阈值时，以小于产品的设计步进自动校正，如产品步进为1dB，该数字步进衰减器步进为0.5dB；有源射频开关用例可以为HMC545。

本实施例中固定衰减单元a1、a2、a3用例可以为采用分布参数、薄膜电路设计的一种宽带高精度衰减片，宽频段衰减量一致性好，带内波动小，利用真空镀膜、化学刻蚀的方法，将薄膜电阻做在很薄的陶瓷基片或白宝石基片上制成。

本实施例中程控步进衰减器从电路结构上把整个电路分为两节L1、L2，每一节分别用金属腔体进行封装，在具体实施过程中包括但不限于使用数量更多的金属腔体进行封装以提高隔离度。

本实施例中程控步进衰减器的第二节衰减电路L2包括通路B和通路C，在具体实施过程中包括但不限于在两个通路之间用开关进行分离，然后再合路，以提高隔离度。

总而言之，本实施例中程控步进衰减器包括：第一节衰减电路L1、第二节衰减电路L2、6个有源射频开关k1、k2、k3、k4、k5、k6以及外围控制电路k，当衰减量超过数字程控步进衰减片s的量程时，通过外围控制电路k来控制通路的切换，来逐渐增加固定衰减单元的数量，实现步进衰减。

有益效果：本实施例中程控步进衰减器在电路中运用高隔离度开关，两节电路分腔封装，隔离度达到127dB，与现有技术中最高的隔离度为121dB相比有较大提高；进一步，采用外围控制电路k来实现通路之间的切换，响应快速，而且通过外围控制电路k来与仪表之间互联，实现快速通信；采用高精度数字步进衰减器s，整个衰减过程精度较高；与现有技术中程控步进衰减器结构复杂、工艺要求高、能耗较大、制作成本高相比，本实施例中程控步进衰减器结构相对简单、工艺要求较低、能耗较小、制作成本较低，因而实用性更强。

以上所述仅为本实用新型的几种具体实施例，以上实施例仅用于对本实用新型的技术方案和发明构思做说明而非限制本实用新型的权利要求范围。凡本技术领域中技术人员在本专利的发明构思基础上结合现有技术，通过逻辑分析、推理或有限实验可以得到的其他技术方案，也应该被认为落在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1、一种程控步进衰减器，至少包括第一节衰减电路、第二节衰减电路、控制开关和控制控制开关通断的控制模块，其特征在于，

所述第一节衰减电路由一个数字程控步进衰减单元串联一个由固定衰减单元和导线构成的并联单元组成，在并联单元的每条支路上设置控制开关；

所述第二节衰减电路至少包括一个由固定衰减单元和导线构成的并联单元组成，在并联单元的每条支路上设置控制开关；

所述第一节衰减电路和第二节衰减电路串联。

2、如权利要求1所述的程控步进衰减器，其特征在于，采用金属腔体对每一节电路分别进行封装。

3、如权利要求1所述的程控步进衰减器，其特征在于，在每个并联单元的两端分别设置控制每条支路通断的控制开关。

4、如权利要求1所述的程控步进衰减器，其特征在于，所述控制开关采用有源射频开关。

5、如权利要求1所述的程控步进衰减器，其特征在于，所述控制开关采用单刀双掷开关。

6、如权利要求1至5中任一权利要求所述的程控步进衰减器，其特征在于，所述固定衰减单元还包括薄膜电阻，所述薄膜电阻集成在陶瓷基片或白宝石基片上。

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