一种具有低损耗特性的开关式数控衰减器

技术领域

本发明涉及集成电路领域，尤其涉及一种具有低损耗特性的开关式数控衰减器。

背景技术

衰减器是微波控制电路的重要组成部分，用于实现对射频信号幅度的控制。衰减器主要以模拟或数字形式实现，模拟衰减器的衰减值随控制信号连续改变，数字衰减器的衰减值则为若干个离散值。数字衰减器包含一组级联单元，每个单元又含有一个独立比特位，通过切换控制开关状态调制出目标衰减值。这些级联比特位用最低有效位(LSB)电平作为最小可分辨的级别进行二进制加权，用最高有效位(MSB)决定衰减器的上限电平。当所有衰减单元都处于参考态时获得最小衰减，当所有衰减单元都处于衰减态时获得最大衰减，即可实现最大的衰减量。

数控衰减器是相控阵收发组件的核心组成单元。为了满足相控阵系统的高性能、高精度、小型化需求，对数控衰减器的性能提出更高要求，即在保证衰减线性度的同时还必须降低衰减器插入损耗。如图1所示，现有的数控衰减器的信号输入端和输出端之间通过两个隔离电阻进行信号衰减，其电路结构简单，由于开关管的寄生电容在高频工作状态下增大了衰减器的插入损耗，无法使其在较宽的工作频段或者全频段保持衰减精度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种具有低损耗特性的开关式数控衰减器，接近了现有衰减器存在的不足。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种具有低损耗特性的开关式数控衰减器，它包括至少一个衰减单元， 每个衰减单元包括开关支路和隔离支路；所述隔离支路包括隔离电感L

在衰减单元只有一个时，所述隔离支路包括两个串联的隔离电感L

所述开关支路包括第一开关电路和第二开关电路；所述第一开关电路包括晶体管M1，晶体管M1的源极与信号输入端连接，漏极与信号输出端连接，栅极通过一栅极电阻R

所述第二开关电路包括晶体管M2，晶体管M2的源极通过控制电阻R

在衰减单元大于一个时，每两个衰减单元之间通过一电感连接，且第一个衰减单元的一端连接信号输入端，最后一个衰减单元的一端连接信号输出端；

第一个衰减单元的电路结构包括所述的衰减单元的电路结构，剩余所有衰减单元的电路结构相同。

除了第一个衰减单元外，剩余所有衰减单元中的隔离支路包括有一隔离电阻R

除了第一个衰减单元外，剩余所有衰减单元中的开关支路至少包括三个开关电路；

其中一个开关电路包括第一晶体管，第一晶体管的源极连接信号输入端，漏极连接信号输出端，栅极通过一栅极电阻R

另一个开关电路包括第二晶体管，第二晶体管的源极通过一控制电阻R

最后一个开关电路包括第三晶体管，第三晶体管的源极通过另一控制电阻R

所述第一电压源产生的控制电压与第二电压源产生的控制电压为一对反向控制电压，使得各个晶体管工作在不同的开关状态以实现幅度控制。

本发明具有以下优点：一种具有低损耗特性的开关式数控衰减器，通过在隔离支路中加入电感元件，从而减小开关管的寄生电容在高频对性能的影响，达到了减小插入损耗和提高衰减精度的目的。

附图说明

图1为现有开关式数控衰减器的电路示意图；

图2为本发明实施例1的电路结构示意图；

图3为本发明实施例1与现有开关式数控衰减器的衰减精度曲线对比示意图；

图4为本发明实施例2的电路结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下结合附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的保护范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本发明做进一步的描述。

实施例1，如图2所示，该实施例中是由单个衰减单元组成的开关式数控衰减器，其包括2个开关管、2个隔离电感、2个隔离电阻、2个栅极电阻；两个隔离电感L

进一步地，第一电压源产生的控制电压V

实施例1中衰减幅度控制电阻R

实施例2，如图4所示，本实施例包括三级衰减单元级联而成的八位开关数控衰减器，每两个衰减单元通过一个电感连接；第一级衰减单元的电路结构与实施例1中衰减单元的电路结构相同；第二级包括3个开关管、1个隔离电感、1个隔离电阻、2个控制电阻、3个栅极电阻；隔离电阻R

进一步地，第一电压源产生的控制电压V

八位数控衰减器的衰减单元之间采用电感进行阻抗匹配，本实施例的多位开关式数控衰减器，与现有的传统结构相比，减小了开关寄生电容对衰减态插损的影响，达到了提高衰减精度的目的；与实施例1相比，可以实现使每一个衰减单元工作在不同的参考态/衰减态，有八个不同的工作状态。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和完善，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。