专利名称：程控可变四位微波单片集成衰减器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微波单片集成电路，尤其是一种程控可变四位微波单片集成衰减
O
背景技术：
数字衰减器是微波通讯系统中常用元器件。数字衰减器通常由不同衰减量的单位衰减网络级联而成，通过不同单位的组合实现多种衰减量，从而实现对信号的控制处理。传统的衰减器采用PIN或是GaAs MESFET作为核心开关控制器件，其思路都是通过控制衰减网络来实现单位衰减，然后级联形成需要的多位衰减器，通过开关通道的开与关实现信号的衰减和不衰减。并且传统的衰减器对应的控制码为标准的二进制编码，这种衰减器的不足之处为(1)不衰减时，由于多位自然插入损耗由多位叠加，造成信号的损失；(2)不同单位之间存在失配，难以实现线性叠加，导致衰减精度不高；(3)采用大尺寸管芯开关，对工艺的加工精度要求较高，导致实际成品率不高；(4) 一旦某位发生偏移，则整个与该位相关的状态均发生偏移，存在遗传性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种精度高、成品率高的程控可变四位微波单片集成衰减器。为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是 技术方案一程控可变四位微波单片集成衰减器
一种程控可变四位微波单片集成衰减器，其特征在于由输入端口驻波调节模块、微波衰减模块、输出端口驻波调节模块和控制模块组成；
所述输入端口驻波调节模块由第一至第三级输入端口驻波调节电路级联组成；所述第一至第三级输入端口驻波调节电路结构相同，其中第一级输入端口驻波调节电路由第一驻波调节电路单元和第一控制开关串联而成；
所述微波衰减模块由第一至第四级微波衰减电路和微波幅度平衡电路并联组成；所述第一至第四级微波衰减电路结构相同，其中第一级微波衰减电路由第一固定衰减单元和第一微波单刀单踯开关串联组成；
所述输出端口驻波调节模块由第一至第三级输出端口驻波调节电路级联组成；所述第一至第三级输入端口驻波调节电路结构相同，其中第一级输出端口驻波调节电路由第四驻波调节电路单元和第四控制开关串联而成；
所述第一至第六控制开关、第一至第四微波单刀单踯开关分别与所述控制模块的相应控制输出端相连。所述的程控可变四位微波单片集成衰减器，其特征在于所述输入端口驻波调节模块与输出端口驻波调节模块为对称结构；
所述第一级输入端口驻波调节电路单元由场效应管T8、电阻R8和电阻R81组成；所述第二级输入端口驻波调节电路单元由场效应管T9、电阻R9和电阻R91组成；所述第三级输入端口驻波调节电路单元由场效应管T10、电阻RlO和电阻RlOl组成；所述场效应管T8、T9 和TlO漏极并联后与信号输入端口 PORTl连接，其源极分别经电阻R8、R9和RlO接地，栅极分别经电阻R8UR91和RlOl接控制模块的VU V2和V3端口；
所述微波幅度平衡电路22由电阻RO及所连接导线组成，一端连接输入端口 P0RT1，另一端连接输出端口 P0RT2 ；所述第一级微波衰减电路由场效应管T4、电阻R4和电阻R4组成；所述第二级微波衰减电路由场效应管T3、电阻R3和电阻R3组成；所述第三级微波衰减电路由场效应管T2、电阻R2和电阻R21组成；所述第四级微波衰减电路由场效应管Tl、电阻Rl和电阻Rll组成；所述场效应管T1、T2、T3、T4的漏极并联后连接输入端口 P0RT1，其源极分别经电阻Rl、R2、R3和R4接输出端口 P0RT2，栅极分别经电阻Rll、R21、R31和R41 接控制模块的V4、V5、V6和V7端口；
所述第一级输出端口驻波调节电路由场效应管Τ7、电阻R7和电阻R71组成；所述第二级输出端口驻波调节电路由场效应管Τ6、电阻R6和电阻R61组成；所述第三级输出端口驻波调节电路由场效应管Τ5、电阻R5和电阻R51组成；所述场效应管Τ5、Τ6和Τ7的漏极并联后连接输出端口 P0RT2，其源极分别经电阻R5、R6和R7接地，栅极分别经电阻R51、R61 和R71接控制模块的VI、V2和V3端口。所述的程控可变四位微波单片集成衰减器，其特征在于所述第一至第四固定衰减单元(7、9、11、13)的固定衰减量比值为1: 2: 4: 8。所述的程控可变四位微波单片集成衰减器，其特征在于输入端口输入阻抗和输出端口的输出阻抗归一化为50欧姆。所述的程控可变四位微波单片集成衰减器，其特征在于所述第一至第四控制开关微波单刀单掷开关(8、10、12、14)、第一至第六控制开关控制开关(2、4、6、16、17、19)采用砷化镓场效应晶体管实现。所述的程控可变四位微波单片集成衰减器，其特征在于所述电路集成在单片晶圆上。所述程控可变四位微波单片集成衰减器的控制方法-M为最小衰减量，控制开关 2，4，6，微波单刀单掷开关8，10，12，14，控制开关16，17，18对应的控制端分别为VI，V2，V3， V4, V5，V6，V7，V3，V2，VI，所述控制模块的控制编码与衰减量的关系如下表所示
权利要求
1.一种程控可变四位微波单片集成衰减器，其特征在于由输入端口驻波调节模块、 微波衰减模块、输出端口驻波调节模块和控制模块(21)组成；所述输入端口驻波调节模块由第一至第三级输入端口驻波调节电路级联组成；所述第一至第三级输入端口驻波调节电路结构相同，其中第一级输入端口驻波调节电路由第一驻波调节电路单元(1)和第一控制开关(2)串联而成；所述微波衰减模块由第一至第四级微波衰减电路和微波幅度平衡电路(22 )并联组成； 所述第一至第四级微波衰减电路结构相同，其中第一级微波衰减电路由第一固定衰减单元 (7)和第一微波单刀单踯开关(8)串联组成；所述输出端口驻波调节模块由第一至第三级输出端口驻波调节电路级联组成；所述第一至第三级输入端口驻波调节电路结构相同，其中第一级输出端口驻波调节电路由第四驻波调节电路单元(15)和第四控制开关(16)串联而成；所述第一至第六控制开关(2、4、6、16、17、19)、第一至第四微波单刀单踯开关(8、10、 12,14)分别与所述控制模块(21)的相应控制输出端相连。
2.根据权利要求1所述的程控可变四位微波单片集成衰减器，其特征在于所述输入端口驻波调节模块与输出端口驻波调节模块为对称结构；所述第一级输入端口驻波调节电路单元由场效应管T8、电阻R8和电阻R81组成；所述第二级输入端口驻波调节电路单元由场效应管T9、电阻R9和电阻R91组成；所述第三级输入端口驻波调节电路单元由场效应管T10、电阻RlO和电阻RlOl组成；所述场效应管T8、T9 和TlO漏极并联后与信号输入端口 PORTl连接，其源极分别经电阻R8、R9和RlO接地，栅极分别经电阻R8UR91和RlOl接控制模块的VI、V2和V3端口；所述微波幅度平衡电路22由电阻RO及所连接导线组成，一端连接输入端口 P0RT1，另一端连接输出端口 P0RT2 ；所述第一级微波衰减电路由场效应管T4、电阻R4和电阻R4组成；所述第二级微波衰减电路由场效应管T3、电阻R3和电阻R3组成；所述第三级微波衰减电路由场效应管T2、电阻R2和电阻R21组成；所述第四级微波衰减电路由场效应管Tl、电阻Rl和电阻Rll组成；所述场效应管T1、T2、T3、T4的漏极并联后连接输入端口 P0RT1，其源极分别经电阻Rl、R2、R3和R4接输出端口 P0RT2，栅极分别经电阻Rll、R21、R31和R41 接控制模块的V4、V5、V6和V7端口；所述第一级输出端口驻波调节电路由场效应管Τ7、电阻R7和电阻R71组成；所述第二级输出端口驻波调节电路由场效应管Τ6、电阻R6和电阻R61组成；所述第三级输出端口驻波调节电路由场效应管Τ5、电阻R5和电阻R51组成；所述场效应管Τ5、Τ6和Τ7的漏极并联后连接输出端口 P0RT2，其源极分别经电阻R5、R6和R7接地，栅极分别经电阻R51、R61 和R71接控制模块的VI、V2和V3端口。
3.根据权利要求1所述的程控可变四位微波单片集成衰减器，其特征在于所述输入端口驻波调节模块与输出端口驻波调节模块为非对称结构；所述第一级输入端口驻波调节电路单元由场效应管Τ8、电阻R8和电阻R81组成；所述第二级输入端口驻波调节电路单元由场效应管Τ9、电阻R9和电阻R91组成；所述第三级输入端口驻波调节电路单元由场效应管Τ10、电阻RlO和电阻RlOl组成；所述场效应管Τ8、Τ9 和TlO漏极并联后与信号输入端口 PORTl连接，其源极分别经电阻R8、R9和RlO接地，栅极分别经电阻R81、R91和RlOl接控制模块的VI、V2和V3端口 ；所述微波幅度平衡电路22由电阻RO及所连接导线组成，一端连接输入端口 P0RT1，另一端连接输出端口 P0RT2 ；所述第一级微波衰减电路由场效应管T4、电阻R4和电阻R4组成；所述第二级微波衰减电路由场效应管T3、电阻R3和电阻R3组成；所述第三级微波衰减电路由场效应管T2、电阻R2和电阻R21组成；所述第四级微波衰减电路由场效应管Tl、电阻Rl和电阻Rll组成；所述场效应管T1、T2、T3、T4的漏极并联后连接输入端口 P0RT1，其源极分别经电阻Rl、R2、R3和R4接输出端口 P0RT2，栅极分别经电阻Rll、R21、R31和R41 接控制模块的V4、V5、V6和V7端口；所述第一级输出端口驻波调节电路由场效应管Τ71、Τ72电阻R7和电阻R71组成；所述第二级输出端口驻波调节电路由场效应管Τ61、Τ62、电阻R6和电阻R61组成；所述第三级输出端口驻波调节电路由场效应管Τ51、Τ52、电阻R5和电阻R51组成；所述场效应管Τ52、 Τ62和Τ72的漏极并联后连接输出端口 P0RT2，其源极分别接场效应管Τ51、Τ61和Τ71的漏极，栅极分别与场效应管Τ52、Τ62和Τ72的栅极连接后，再分别经电阻R51、R61和R71接控制模块的VI、V2和V3端口 ；所述场效应管T51、T61和T71的源极分别经电阻R5、R6和R7 接地。
4.根据权利要求1所述的程控可变四位微波单片集成衰减器，其特征在于所述第一至第四固定衰减单元(7、9、11、13)的固定衰减量比值为1: 2: 4: 8。
5.根据权利要求1所述的程控可变四位微波单片集成衰减器，其特征在于输入端口输入阻抗和输出端口的输出阻抗归一化为50欧姆。
6.根据权利要求1所述的程控可变四位微波单片集成衰减器，其特征在于所述第一至第四控制开关微波单刀单掷开关(8、10、12、14)、第一至第六控制开关控制开关(2、4、6、 16、17、19)采用砷化镓场效应晶体管实现。
7.根据权利要求1所述的程控可变四位微波单片集成衰减器，其特征在于所述电路集成在单片晶圆上。
全文摘要
本发明公开了一种程控可变四位微波单片集成衰减器，由输入端口驻波调节模块、微波衰减模块、输出端口驻波调节模块和控制模块(21)组成，端口均归一化至50欧姆，可以级联使用实现更大的衰减量。所述程控可变四位微波单片集成衰减器具有如下优点所有衰减网络并联，对微波信号的损耗非常的小；所有的控制开关、所有微波单刀单掷开关均采用非常小的砷化镓场效应晶体管实现，开关性能非常好，衰减器的工作带宽非常宽；衰减电路与微波幅度平衡电路并联，整个工作频带内衰减量非常均衡平坦；衰减控制编码没有规律，某一位发生偏移，不会对结果造成多大的影响；新结构的引入降低了工艺的敏感度，使芯片成品率从60%提高到80%。
文档编号H03H7/03GK102355219SQ20111016947
公开日2012年2月15日 申请日期2011年6月22日 优先权日2011年6月22日
发明者王会智 申请人:中国电子科技集团公司第十三研究所