[发明专利]一种低插损毫米波数字衰减器

说明书

本发明公开了一种低插损毫米波数字衰减器，包括功率输入端和功率输出端，功率输入端接收射频输入信号，功率输出端连接负载，其特征在于：在所述功率输入端和功率输出端之间串联连接有n级衰减单元；每一级衰减单元均由射频开关和四分之一波长微带线构成；所有的四分之一波长微带线串联连接，第一级衰减单元的四分之一波长微带线输入端与功率输入端连接，最后一级衰减单元的四分之一波长微带线的输出端连接功率输出端；每一级衰减单元的射频开关的控制端接收开关控制信号；当某个射频开关截止时，与该截止的射频开关对应的衰减单元将收到的射频信号通过对应的四分之一波长微带线传输到下一级衰减单元；可广泛应用在3G、4G、5G等高频通信系统中。

技术领域

本发明属于无线通信电子电路技术领域，具体涉及低插损毫米波数字衰减器。

背景技术

5G无线通信应用中，需要对每一通道中信号的幅度进行精确控制，数控衰减器用于对信号幅度进行控制，其衰减精度对整机的性能影响巨大。同时，衰减器的插入损耗会导致接收通道的噪声系数恶化和发射通道中的输出功率下降。

衰减器作为T/R模块的一部分，控制着不同路径上的信号幅度，不仅需要提供大的动态范围和精确的衰减量，还需要在进行幅度控制的同时保证小的传输相移以避免复杂的相位校准。同时，小的插入损耗可以减小衰减器对通道增益的固有影响。另外，由于T/R系统需要使用大量的收发单元，低功耗对于衰减电路来说将是一个重要的要求。因此低插损、高精度的数控衰减器是保证无线通信性能的关键，需要重点突破相关技术。

传统的毫米波数字衰减器插损较大，导致通信系统接收通道噪声系数上升、线性度下降、功耗增加。本发明提出的一种低插损毫米波数字衰减器，实现了降低毫米波衰减器插损的目标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于实现低插损毫米波数字衰减器电路。

本发明为了解决上述技术问题，采用如下的技术方案：

一种低插损毫米波数字衰减器，包括功率输入端和功率输出端，功率输入端接收射频输入信号，功率输出端连接负载，其特征在于：在所述功率输入端和功率输出端之间串联连接有n级衰减单元，n取≥1的自然数；每一级衰减单元均由射频开关和四分之一波长微带线构成；所有的四分之一波长微带线串联连接，第一级衰减单元的四分之一波长微带线输入端与功率输入端连接，最后一级衰减单元的四分之一波长微带线的输出端连接功率输出端；每一级衰减单元的射频开关的控制端接收开关控制信号。当某个射频开关截止时，与该截止的射频开关对应的衰减单元将收到的射频信号通过对应的四分之一波长微带线传输到下一级衰减单元；当某个射频开关导通时，与该导通的射频开关对应的衰减单元将收到的射频信号通过该导通的射频开关衰减后再通过对应的四分之一波长微带线传输到下一级衰减单元。

本发明所有衰减单元均采用相同的电路来实现，每一级衰减单元均由射频开关和四分之一波长微带线构成；当所有的射频开关都截止时，射频信号仅通过n条四分之一波长微带线传输，其损耗仅为n条四分之一波长微带线的线损，并且随着信号频率上升，四分之一波长微带线变短，衰减器的插损和面积将进一步下降；当射频开关导通时，由于射频开关具有导通电阻，因此导通电阻会吸收部分射频输入信号功率，其吸收的功率量和射频开关导通电阻值具有比例关系，当射频开关导通电阻和负载电阻相等即为50ohm时，射频开关吸收的射频信号功率最大，衰减量也最大。

根据本发明所述的低插损毫米波数字衰减器的优选方案，射频开关由MOS场效应管构成，MOS场效应管的栅极为射频开关的控制端，接收开关控制信号；MOS场效应管的源极接地，MOS场效应管的漏极接四分之一波长微带线输入端。