[发明专利]固态阻抗调谐器

说明书

一种固态阻抗调谐器(30)或阻抗调谐器系统，包括外壳结构(36)以及被电组合并且布置在外壳结构内的一个封装件中的至少两个固态调谐器模块(10)。每个调谐器模块包括至少一个固态控制元件。另一实施例涉及以标准化系统架构配置的阻抗调谐器模块卡。该卡包括底盘板以及集成在该卡上并且被支承在底盘板上或者由底盘板来支承的至少一个固态调谐器模块，每个模块包括至少一个固态控制元件。公开了一种用于校准包括被组合在一个封装件中的至少两个固态调谐器模块的固态阻抗调谐器的方法。

背景技术

阻抗调谐器用于向被测设备呈现阻抗(也被称为VSWR、gamma、反射、回波损耗)并且根据所述阻抗来测量其性能。存在各种形式的阻抗调谐器，包括机械滑动螺钉调谐器，机械滑动螺钉调谐器使用机械探针结合板状线(slabline)并且其探针位置指示所得到的阻抗。探针关于板状线的水平位置通常影响向被测设备(DUT)呈现的阻抗的相位，而探针的竖直位置通常影响向DUT呈现的阻抗的幅度。因为可以以很高的分辨率以极小的步长来移动探针，所以可以任意生成几千个、几万个或者甚至几十万个阻抗状态。优点包括高的分辨率、高的点计数、高的功率容量和宽的频率带宽。缺点包括调谐速度以及尺寸和重量。

电子阻抗调谐器利用PIN二极管或开关，具有固定的或扫频偏置电压和电流，其产生非均匀的低密度阻抗曲线。美国专利5034708和5276411中描述了电子或固态阻抗调谐器的示例，这两个专利的全部内容通过引用被合并在本文中。电子或固态调谐器的优点包括高的调谐速度以及小的尺寸和重量。缺点包括低的点密度和低的功率容量。

重要的是应当注意，高的调谐速度和高的点密度是阻抗调谐器的主要要求中的两个要求。

无源负载牵引(load pull)系统已经广泛地用于特征化微波设备。负载牵引系统在受控条件下测量DUT，包括由DUT查看的受控的阻抗。受控的阻抗可以包括DUT的任何端口上的阻抗，并且典型的负载牵引测量会测量多个阻抗下的DUT性能以示出阻抗对DUT性能的影响。能够被控制和/或改变的一些其它条件包括频率、功率水平、偏置值或温度。

在本文档中，阻抗、反射或反射系数全部作为一般术语使用以描述在RF端口处看到的RF终止。它们是离开RF端口的信号以及进入端口的相同频率的信号的函数。反射系数通过以下表达式与阻抗相关：

其中Z是阻抗，Γ是反射系数。两个术语包含相同的信息，因此如果一个术语已知，则另一个也已知。因此，在本文档中，它们将可互换地使用。

调谐分辨率是指示可用的阻抗在阻抗或反射平面中有多彼此接近的术语。高分辨率(或者精细分辨率)表示可用阻抗之间的间隙非常小。低分辨率意指可用阻抗之间的间隙较大。

匹配范围是指示能够由调谐器在期望的相位范围上实现的最大反射的术语。作为阻抗调谐器规范，这一术语通常表示所有或者多数反射相位值(以实现调谐分辨率)。然而，可以修改用于调谐器系统的这一定义以意指有限的相位范围上的最大反射。例如，很多功率晶体管在基频需要低的阻抗，因此仅在史密斯图的低阻抗(左侧)需要高的匹配范围。

自动化负载牵引系统已经广泛地用在机械调谐器中，然而尺寸和低的速度仍然是限制。使用PIN二极管作为开关元件的固态调谐器也已经用于负载牵引系统，并且这些调谐器可以提供大的速度优势，但是它们具有有限的调谐分辨率。

附图说明

本领域技术人员在结合附图阅读时根据下面的详细描述将很容易理解本公开内容的特征和优点，在附图中：

图1是示出固态控制元件阵列的示例性实施例的示意图。

图2图示包括连接到组合器电路的两个控制元件阵列的调谐器模块的示例性实施例。

图3图示包括级联在一起并且布置在外壳或封装件(package)内的两个调谐器模块的固态调谐器系统的另一示例性实施例。图3A图示示例性调谐器系统的外部配置。