CN201533291U - 一种提高功效的数控衰减器 - Google Patents

Abstract

一种提高功效的数控衰减器，解决了由于数控衰减器产生的附加相移大而导致的衰减精度控制难的技术问题，采用的技术方案是，衰减器电路结构中包括一组由场效应管以及配套电阻组成的∏型衰减电路，上述的∏型衰减电路结构中增设了降低谐波干扰的、产生与谐波相位方向相反谐波的微带相移补偿机构。本实用新型的有益效果是：借助在∏型衰减电路结构中增设微带相移补偿机构，使附加相移大大减小，有利于对衰减精度的控制，同时也减小了能源损耗。

Description

一种提高功效的数控衰减器

技术领域

本实用新型涉及一种数控衰减器，应用于无线工业中砷化镓微波单片集成控制电路技术领域，特别是一种对微波信号强度进行精确数字化控制、信号相位变化极小的电路。

背景技术

微波通信系统不断地需要高性能、精巧的元件及设备来满足日益复杂的用户要求。用于增益设定和控制功能的元件在很多领域皆有应用需求。数字控制式衰减电路(简称数控衰减器)适用于“智能”天线和其它相似的应用领域。这种元件在GSM、PCS、3G等不同的无线应用中已有增长的需求，在现代许多最先进的电子系统和设备中倍受欢迎。

数控衰减器由基本衰减位级联而成，比如五位数控衰减器由五个基本衰减位0.5dB位、1db位、2dB位、4dB位和8dB位级联而成。五个基本衰减位按照一定的顺序级联在一起，通过控制每一个基本衰减位的控制电平变化，可以实现每一个基本位的预定衰减量。五个基本位的组合变换，可以实现组合的衰减量。如需要实现2.5dB的衰减量，需要将0.5dB位和2dB位置于衰减态，其组合后的衰减量为0.5dB+2dB，即实现了2.5dB衰减量。同理，需要其它衰减量，只需将对应基本衰减位的控制电平，切换到其衰减态即可。五位数控衰减器的最小基本衰减位为0.5dB，所以组合衰减量只能从0.5dB开始，以0.5dB为衰减步进，最大衰减量为15.5dB(即所有的衰减位置于衰减状态，0.5dB+1dB+2dB+4dB+8dB＝15.5dB)。多位数控衰减器通过不同基本位的组合可以实现2ⁿ种组合(五位数控衰减即有2⁵＝32种衰减态)。0.5dB位和1db位使用的是同一种衰减结构(T型衰减结构)，其结构比较简单。2dB位、4dB位和8dB位都采用∏型衰减结构，其结构具有对称性，结构比较复杂。0.5dB位和1dB位采用T型衰减结构，插入损耗小。2dB位、4dB位和8dB位采用∏型衰减结构，可以实现大的衰减量和较好的衰减平坦度。

但是目前数控衰减器由于设计和工艺实现途径的缺陷，存在很多的不足，致使数控衰减器附加相移大、衰减精度不准确、电能损耗大，造成了资源浪费。针对以上问题的出现，现有技术并没有很好的解决，给本领域工作的正常进行带来了麻烦。

发明内容

本实用新型要解决由于数控衰减器产生的附加相移大而导致的衰减精度控制难的技术问题，本实用新型设计了一种提高功效的数控衰减器，在∏型衰减电路结构中增设了微带相移补偿机构，用以中和附加相移，使附加相移大大减小。

本实用新型为实现发明目的采用的技术方案是，一种提高功效的数控衰减器，衰减器电路结构中包括一组由场效应管以及配套电阻组成的∏型衰减电路，上述的∏型衰减电路结构中增设了降低谐波干扰的、产生与谐波相位方向相反谐波的微带相移补偿机构。

本实用新型的有益效果是：借助在∏型衰减电路结构中增设微带相移补偿机构，使附加相移大大减小，有利于对衰减精度的控制，同时也减小了能源损耗。

附图说明

图1现有技术的结构原理图。

图2是本实用新型对∏型衰减电路改进后的结构原理图。

图3是对图2的进一步改进后的结构原理图。

附图中，1是T型衰减电路，2是∏型衰减电路，FET1、FET2、FET3是场效应管，R1、R2、R3是电阻，TL1、TL2、TL3、TL4、TL5、TL6、TL7、TL8、TL9、TL10是微带线。

具体实施方式

参看附图，一种提高功效的数控衰减器，衰减器电路结构中包括一组由场效应管以及配套电阻组成的∏型衰减电路2，上述的∏型衰减电路2结构中增设了降低谐波干扰的、产生与谐波相位方向相反谐波的微带相移补偿机构。

上述的微带相移补偿机构包括微带线TL1、TL2、TL3、TL4、TL5、TL6，微带线TL1、TL2、TL3、TL4顺序串联连接在输入端与输出端之间，在微带线TL2与微带线TL3之间串联有电阻R1，微带线TL5连接在场效应管FET2漏极与微带线TL1和微带线TL2的节点之间，微带线TL6连接在场效应管FET3漏极与微带线TL3和微带线TL4的节点之间。

上述的微带相移补偿机构还包括连接在场效应管FET1漏极的微带线TL7和连接在场效应管FET1源极的微带线TL8。

上述的微带相移补偿机构还包括设置在微带线TL5与场效应管FET2漏极之间的微带线TL9、设置在微带线TL6与场效应管FET3漏极之间的微带线TL10。

上述的衰减器电路结构中包括一组T型衰减电路1。

本实用新型的一个具体实施例，参看图2，一种5位砷化镓单片集成数控衰减器电路，主要由5个基本衰减位组合而成，其中包括两个T型衰减电路1和三个∏型衰减电路2，即0.5dB位、1dB位、2dB位、4dB位和8dB位所组成。0.5dB位的输入端为整个单片衰减器的输入端，8dB位的输出端为单片衰减器的输出端。以下对该发明的工作原理和实施方案分别进行描述。

由于单片数控衰减器的附加相移主要是由∏型衰减电路2的2dB位、4dB位和8dB位三个基本衰减位引入的，所以本实施例的重点是解决∏型衰减电路2的衰减附加相移。具体实施方案如下：

首先，分别对0.5dB位和1dB位进行单独优化设计，通过优化设计实现0.5dB和1dB衰减，衰减附加相移尽量设计到0°。因为T型衰减电路1结构比较简单，引入的衰减附加相移较小，不是考虑的重点。

然后，分别对2db位、4dB位和8dB位进行单独设计。通过优化∏型衰减电路2结构中的场效应管FET1、FET2、FET3、电阻R1、R2、R3、微带线TL1、TL2、TL3、TL4、TL5、TL6、TL7、TL8、TL9、TL10的元件值分别实现2dB、4dB和8dB。在优化目标中将附加相移优化目标设成0°，衰减精度目标设置为基本衰减位标称值(即2dB位衰减精度设置成2dB，4dB位和8dB位衰减精度分别设置4dB和8dB)。通过增加微带相移补偿机构，即微带线TL7、TL8、TL9、TL10可以使得∏型衰减电路2结构的附加相移实际测试值接近1°左右(在DC～20GHz范围内)。

其次，单独设计完成各个单独位的衰减精度和附加相移后，可以级联仿真五位数控衰减器32种衰减状态的整体性能，32态的附加相移指标设计值可以达到±2.5°的目标。

若需要实现其它频段的低相移多位数控衰减设计，可以采用上述带有微带相移补偿机构的∏型衰减电路2结构针对具体工作频段进行具体设计，完全可以实现其它频段数控衰减器低附加相移的目标。不同衰减量的基本衰减位可以通过优化设计基本衰减位不同的元器件值来实现。本实用新型就是基于该工作原理。根据以上所述，在∏型衰减电路2结构中添加微带相移补偿机构，可以精确设计和有效控制宽带多状态数控衰减器的低附加相移指标。采用砷化镓单片集成电路制造工艺便可实现本实用新型。

Claims (5)

1.一种提高功效的数控衰减器，衰减器电路结构中包括一组由场效应管(FET1、FET2、FET3)以及配套电阻组成的∏型衰减电路(2)，其特征在于：所述的∏型衰减电路(2)结构中增设了降低谐波干扰的、产生与谐波相位方向相反谐波的微带相移补偿机构。

2.根据权利要求1所述的一种提高功效的数控衰减器，其特征在于：所述的微带相移补偿机构包括微带线(TL1、TL2、TL3、TL4、TL5、TL6)，微带线(TL1、TL2、TL3、TL4)顺序串联连接在输入端与输出端之间，在微带线(TL2)与微带线(TL3)之间串联有电阻(R1)，微带线(TL5)连接在场效应管(FET2)漏极与微带线(TL1)和微带线(TL2)的节点之间，微带线(TL6)连接在场效应管(FET3)漏极与微带线(TL3)和微带线(TL4)的节点之间。

3.根据权利要求1所述的一种提高功效的数控衰减器，其特征在于：所述的微带相移补偿机构还包括连接在场效应管(FET1)漏极的微带线(TL7)和连接在场效应管(FET1)源极的微带线(TL8)。

4.根据权利要求1所述的一种提高功效的数控衰减器，其特征在于：所述的微带相移补偿机构还包括设置在微带线(TL5)与场效应管(FET2)漏极之间的微带线(TL9)、设置在微带线(TL6)与场效应管(FET3)漏极之间的微带线(TL10)。

5.根据权利要求1所述的一种提高功效的数控衰减器，其特征在于：所述的衰减器电路结构中包括一组T型衰减电路(1)。

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