[发明专利]基于开口环谐振器的增益可调射频衰减装置

说明书

本发明公开了一种基于开口环谐振器的增益可调射频衰减装置，主要解决现有射频衰减装置结构复杂、难以实现增益调节以及功耗高的问题。其包括：基板(1)和温控器(9)，基板上表面转移有内外两个开口环(2，4)，以形成谐振器，该两个开口环之间设有VO2环(6)，且三个环的中心点重合。该内外两个开口环的两个开口(3，5)沿着基板上表面一个对角线呈中心对称分布，基板上表面的另一个对角线两端对称分布射频输入结构(7)和射频输出结构(8)，温控器由加热台(91)和热传感器(92)构成，其分别紧贴在基板和加热台的下和上表面。本发明能在不改变自身几何结构的情况下实现3.55GHz频点的射频增益调节，可用于5G通信。

技术领域：

本发明属于电子器件技术领域，特别涉及一种增益可调的射频衰减装置，可用于5G通信系统。

背景技术

衰减器是当代通讯系统、温度补偿、收发T/R系统、宽带相控阵列天线系统以及5G移动通讯系统中控制信号功率等级或者排除干扰信号的重要电子元件。在射频领域，衰减器主要用来减小射频功率并提高网络阻抗匹配或放大器的稳定性。

传统射频衰减器体积大、功耗高，无法满足当前消费电子对于集成化与低功耗的需求。同时，传统衰减器的衰减量与结构有关，当衰减器的结构确定之后其衰减量也会随之确定，这限制了传统衰减器的使用范围。据此，很多学者提出了很多针对传统射频衰减器的改进结构。

魏计新在公开号为CN 104393937 B的专利申请中提出了一种射频衰减装置。该射频衰减装置由一个数控衰减器、两个单刀多掷射频开关以及若干个衰减值为10dB整数倍数的同轴固定衰减器构成。通过调整两个单刀多掷射频开关的工作状态，可以改变射频衰减器的衰减量，扩展射频衰减器的使用范围。然而该射频衰减器的控制系统结构复杂、体积较大，无法实现射频衰减器的小型化。

柴远在公开号为CN 111130503 B的专利申请中提出了一种低相差数控射频衰减器。该射频衰减器主要由衰减器单元构成的小幅度衰减模块、巴伦和电容构成的级间匹配和偏置网络、半导体阵列单元构成的大幅度步进模块、变压器构成的输出匹配网络、级间匹配和偏置网络以及电流源构成。通过调整由衰减器单元构成的小幅度衰减模块的工作状态，可以实现多个步进幅度衰减。但是该射频衰减器由于采用多个晶体管电路构成衰减单元，增加了射频衰减器的功耗。

B·J·卡钦斯基与E·特洛弗茨在公开号为CN 107078710 A的专利申请中提出了一种可变高压射频衰减器。该射频衰减器由并联连接至射频输入与射频输出的多个衰减器单元构成，每个衰减单元包含多个耦合电容器与分压电容器。通过调整各个衰减单元的工作状态，可以实现该射频衰减器在高压下的工作。然而该射频衰减器结构复杂，体积偏大，无法实现射频衰减器射频增益的变化。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于开口环谐振器的增益可调射频衰减装置，以简化射频衰减器的结构、降低射频衰减器的功耗，并在不改变射频衰减器几何结构的情况下通过控制控温器的温度调节射频衰减器的增益，从而满足5G通信系统中的不同应用背景对于射频信号增益的需求。

本发明的技术方案是这样实现的:

一.技术原理

本发明利用VO₂材料在相变过程中电阻的变化，将VO₂沉积至开口环谐振器两个金属环之间，通过调整开口环谐振器的工作温度改变VO₂电阻，实现开口环谐振器的射频衰减功能，从而达到射频衰减装置的射频增益衰减效果。

VO₂是一种相变材料，当加热器工作温度从30℃增加至100℃时，VO₂由金红石R相转化为单斜晶M相，同时其电阻从上千欧姆减小至若干欧姆。

开口环谐振器是一种用于射频领域的平面谐振器，其由两个具有开口的金属环构成，可实现特定频率的信号传输功能。