[发明专利]一种非对称的微波数字衰减器电路及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于PIN二极管的微波数字衰减器电路，属于微波单片集成电路领域。

背景技术

在微波通讯系统中，往往需要可以通过数字信号控制的固定衰减量的微波数字衰减器。采用PIN二极管实现的方式主要有二种：一种是采用分立的PIN二极管，混合电路的方式完成，其特点是体积大，工作频带窄，控制电路复杂。另一种是采用PIN的单片集成电路，具有体积小，应用频带宽，控制电路复杂。

上述传统的电路中，大多采用对称的电路结构，通常需要2路或更多的电压控制信号，如需要一路信号控制，则需外加一些电路进行转换，不利于电路的小型化。

传统电路中需要多个电感，实现滤波，直流偏置等功能，但电感的工艺实现较复杂，面积大，Q值低，电感值和工艺相关性高。导致电感的变化对电路的微波特性影响较大，特别是单片集成电路MMIC芯片中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的缺陷，提出一种基于PIN二极管的微波数字衰减器电路，采用非对称的串并结构。导通态采用并联结构，衰减态采用串联结构，电路简单，实现一路正电压信号控制。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种非对称的微波数字衰减器电路，包括电压控制单元、微波输入单元、微波输出单元。在微波输入单元与微波输出单元之间连接有两个微波通路，所述两个微波通路采用非对称的串并结构，其中第一微波通路采用两个二极管并联的拓扑结构，第二微波通路采用二极管与电阻串联的拓扑结构，通过电压控制单元输入一路正电压信号控制两个微波通路中二极管的导通或隔离，实现电路呈导通状态或衰减状态。

进一步的，本发明的非对称的微波数字衰减器电路，所述微波输入单元包括依次连接的微波输入端、第一电容、第一传输线，微波输出单元包括依次连接的第二传输线、第二电容和微波输出端；所述两个微波通路连接在第一传输线与第二传输线之间；其中，

第一微波通路包括第三传输线、第一二极管、第二二极管、第四传输线，其中：第三传输线的一端与第一传输线连接，第三传输线的另一端分别连接第一二极管、第二二极管的正极和第四传输线的一端，第四传输线的另一端连接第二传输线；所述第一二极管、第二二极管的负极接地；

第二微波通路包括第三二极管、第五传输线、第一至第三电阻、第六传输线和第四二极管，第三电容；其中：第三二极管的负极连接第一传输线，第三二极管的正极经过第五传输线和第一电阻的一端相连，第一电阻的另一端分别连接第二电阻和第三电阻的一端，第三电阻的另一端通过第三电容接地，第二电阻的另一端经过第六传输线和第四二极管的正极相连，第四二极管的负极连接第二传输线；

电压控制单元包括电压控制端、第四电阻、第四电容、第七传输线，其中：电压控制端分别与第四电阻的一端、第四电容的一端连接，第四电阻的另一端通过第七传输线连接到第一电阻、第二电阻、第三电阻的公共点，所述第四电容的另一端接地。

进一步的，本发明的非对称的微波数字衰减器电路，所述正电压信号为0 V或5V；当正电压信号为0 V时，电路呈导通状态，当正电压信号为5V时，电路呈衰减状态。

进一步的，本发明的非对称的微波数字衰减器电路，第一至第四二极管采用GaAs材料或Si材料制作。

进一步的，本发明的非对称的微波数字衰减器电路，传输线采用GaAs单片集成电路工艺加工。

进一步的，本发明的非对称的微波数字衰减器电路，所述第一至第二传输线的宽度为40um，长度为50um；所述第三至第四传输线的宽度为40um，长度为2500um；所述第五至第六传输线的宽度为40um，长度为100um；所述第七传输线的宽度为10um，长度为600um。

本发明还提出一种非对称的微波数字衰减器电路的控制方法，具体为：

当正电压信号为0 V时，两个微波通路中的二极管的直流偏压为0V，其中：第一微波通路上的二极管均呈导通状态，第二微波通路上的二极管均呈隔离状态，电路呈导通状态；

当正电压信号为5V时，通过控制两个微波通路中的二极管的直流偏压，使两个微波通路中的二极管上的直流偏压大于其导通电压，进而使得第一微波通路上的二极管均呈隔离状态，第二微波通路上的二极管均呈导通状态，第二微波通路中的电阻构成衰减网络，电路呈衰减状态；通过调整两个微波通路中元器件的参数，实现微波频段及所需固定衰减量的要求。

进一步的，非对称的微波数字衰减器电路的控制方法：