[實(shí)用新型]一種基于三極管的數(shù)字步進(jìn)衰減器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202022961551.8
• 申請(qǐng)日: 2020-12-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN214125258U
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 關(guān)允超;王永利;黃家樂(lè)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 思諾威科技（無(wú)錫）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H03H11/24
• 分類(lèi)號(hào): H03H11/24
• 代理公司: 南京智造力知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32382
• 代理人: 張明明

一種基于三極管的數(shù)字步進(jìn)衰減器，由多個(gè)不同衰減步長(zhǎng)的衰減結(jié)構(gòu)單元級(jí)聯(lián)而成，衰減結(jié)構(gòu)單元包括：橋T型衰減結(jié)構(gòu)單元、Π型衰減結(jié)構(gòu)單元、帶相位補(bǔ)償?shù)臉騎型衰減結(jié)構(gòu)單元、帶相位補(bǔ)償?shù)摩靶退p結(jié)構(gòu)單元，各衰減結(jié)構(gòu)單元的串聯(lián)電路開(kāi)關(guān)或并聯(lián)電路開(kāi)關(guān)均采用偏置電流驅(qū)動(dòng)基極的三極管。采用三級(jí)管作為DSA的開(kāi)關(guān)，由于三極管導(dǎo)通阻抗小，可以獲得較小的插損，另外通過(guò)將并聯(lián)三極管集電極接地發(fā)射極接信號(hào)端的方式減小信號(hào)通路寄生電容影響，可以獲得帶寬較寬的特性；在基本DSA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加補(bǔ)償電感，保持衰減狀態(tài)下相位恒定，通過(guò)改變激勵(lì)三極管的電流的溫度特性可以補(bǔ)償DSA性能隨溫度的變化，保持高低溫下性能相對(duì)穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信系統(tǒng)中模擬和射頻集成電路技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于三極管的數(shù)字步進(jìn)衰減器。

背景技術(shù)

在通信系統(tǒng)中，數(shù)字步進(jìn)衰減器(Digital Step Attenuator，DSA)是用于信號(hào)幅度控制的重要模塊，其原理是通過(guò)改變自身衰減量大小來(lái)調(diào)整信號(hào)放大或衰減的量，因此也被用于波束控制系統(tǒng)中的波束掃描控制。

現(xiàn)有技術(shù)中，DSA采用MOS晶體管做開(kāi)關(guān)，或者采用GaAs等工藝的PHEMT電路結(jié)構(gòu)。對(duì)于采用MOS晶體管的DSA而言，其參考狀態(tài)是：串聯(lián)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通、并聯(lián)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，表現(xiàn)為較小的插損；其衰減狀態(tài)是：串聯(lián)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)、并聯(lián)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，表現(xiàn)為特定幅度的衰減，這類(lèi)DSA存在插損較大、帶寬較窄、相位隨衰減量不同而無(wú)法保持恒定等缺點(diǎn)，另外，高低溫下插損和衰減步進(jìn)波動(dòng)也比較大。

采用MOS晶體管的DSA的缺點(diǎn)的產(chǎn)生原因包括：MOS晶體管導(dǎo)通阻抗較高，因此作為開(kāi)關(guān)在導(dǎo)通時(shí)插損較大；在MOS晶體管作為開(kāi)關(guān)在斷開(kāi)時(shí)源漏寄生電容較大，因此隨工作頻率升高會(huì)惡化插損，限制工作帶寬，另外在參考狀態(tài)和衰減狀態(tài)之間切換時(shí)由于寄生影響還會(huì)導(dǎo)致相位發(fā)生變化；MOS晶體管的導(dǎo)通阻抗和關(guān)斷電容隨溫度變化明顯，導(dǎo)致了高低溫下性能波動(dòng)較大。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是，為了克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提出了一種基于三極管的數(shù)字步進(jìn)衰減器，采用三極管作為DSA的開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)降低插損、提高工作帶寬、降低相位波動(dòng)以及減小高低溫下的性能波動(dòng)。

本實(shí)用新型提出如下技術(shù)方案。

一種基于三極管的數(shù)字步進(jìn)衰減器，由多個(gè)不同衰減步長(zhǎng)的衰減結(jié)構(gòu)單元級(jí)聯(lián)而成，衰減結(jié)構(gòu)單元包括：橋T型衰減結(jié)構(gòu)單元、Π型衰減結(jié)構(gòu)單元、帶相位補(bǔ)償?shù)臉騎型衰減結(jié)構(gòu)單元、帶相位補(bǔ)償?shù)摩靶退p結(jié)構(gòu)單元；

橋T型衰減結(jié)構(gòu)單元的串聯(lián)支路開(kāi)關(guān)和并聯(lián)支路開(kāi)關(guān)均采用三極管，其中，并聯(lián)支路三極管的發(fā)射極經(jīng)電阻與信號(hào)傳輸線(xiàn)連接、且集電極接地；

Π型衰減結(jié)構(gòu)單元的串聯(lián)支路開(kāi)關(guān)、第一并聯(lián)支路開(kāi)關(guān)和第二并聯(lián)支路開(kāi)關(guān)均采用三極管，其中，第一并聯(lián)支路三極管和第二并聯(lián)支路三極管的發(fā)射極分別經(jīng)電阻與信號(hào)傳輸線(xiàn)的兩端連接，且集電極均接地；

帶相位補(bǔ)償?shù)臉騎型衰減結(jié)構(gòu)單元的串聯(lián)支路開(kāi)關(guān)和并聯(lián)支路開(kāi)關(guān)均采用三極管，其中，并聯(lián)支路三極管的發(fā)射極經(jīng)電阻與信號(hào)傳輸線(xiàn)連接、且集電極接地，采用基本儲(chǔ)能元件作為相位補(bǔ)償器件；

帶相位補(bǔ)償?shù)摩靶退p結(jié)構(gòu)單元的串聯(lián)支路開(kāi)關(guān)、第一并聯(lián)支路開(kāi)關(guān)和第二并聯(lián)支路開(kāi)關(guān)均采用三極管，其中，第一并聯(lián)支路三極管和第二并聯(lián)支路三極管的發(fā)射極分別經(jīng)電阻與信號(hào)傳輸線(xiàn)的兩端連接，且集電極均接地，采用基本儲(chǔ)能元件作為相位補(bǔ)償器件。

優(yōu)選地，

橋T型衰減結(jié)構(gòu)單元包括：第一電阻、第二電阻、第一傳輸線(xiàn)阻抗、第二傳輸線(xiàn)阻抗、第一三極管、第二三極管；

信號(hào)輸入端與第一傳輸線(xiàn)阻抗的一端、第一電阻的一端以及第一三極管的發(fā)射極連接；第一傳輸線(xiàn)阻抗的另一端與第二傳輸線(xiàn)阻抗的一端、第二電阻的一端連接；第二傳輸線(xiàn)阻抗的另一端、第一電阻的另一端以及第一三極管的集電極與信號(hào)輸出端連接；第二電阻的另一端與第二三極管的發(fā)射極連接、第二三極管的集電極接地。