[实用新型]一种数控衰减器

说明书

技术领域

本实用新型涉及信号衰减控制领域，尤其是一种数控衰减器。

背景技术

高性能的定向通信系统和相控阵雷达系统在现代战争中的应用是至关重要的。而位于收发链路中具有幅相控制功能的多功能收发芯片，是实现高精确度定向通信系统和雷达系统的关键部件。整机系统的发射信号的功率和波束方向性都是通过调整系统中多个信号通道中各自通道的特定的信号幅度和相位，经过功率合成的方式来实现的。

而衰减器作为多功能收发芯片的重要组成部分，对信号幅度的精确控制起到了至关重要的作用；主流的数控衰减器实现工艺包括砷化镓（GaAs）和互补金属氧化物半导体（CMOS）。而基于硅基的CMOS工艺正在以低成本和高集成度的优势成为研究的热点。

多功能芯片应用环境多种多样，温度变化剧烈，因此保证衰减器在不同温度下衰减量的恒定是非常重要的。而步进数控衰减器中的各类器件尤其是MOSFET和电阻的性能受温度影响很大，难以在较宽的温度范围内实现恒定的衰减量。

目前国内外的论文与专利极少提及关于衰减器的衰减量温度补偿方面的技术。大量专利和文献均讨论如何利用衰减器的衰减量随温度的变化来补偿系统链路中增益的波动，而对衰减器本身衰减量随温度的波动并没有采取补偿措施，也并没有搜索到相关的论文与专利。发表在《IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES》上的题为“Amplitude/Phase Temperature Compensation Attenuators With Variable-Q FET Resonators”的文章和《1990 IEEE MTT-S Digest》上的题为“A Temperature-Compensated Linearizing Technique for MMIC Attenuators Utilizing GaAs MESEFTS as Voltage-Variable Resistors”的文章, 都描述了一种衰减量随温度变化的步进式衰减器，作者通过提供随温度变化的栅极电压，改变衰减单元中晶体管的导通电阻，达到改变衰减量的目的。美国专利申请号为US7521980B2中公开了一种不随温度与工艺变化的压控衰减器电路；该电路的衰减器部分为简单的电阻分压电路，固定电阻与作为可变电阻场效应管串联，场效应管两端电压作为衰减器输出，场效应管栅极连接可变控制信号；为消除工艺偏差对温度的影响，该专利引入带隙基准电压源与运算放大电路产生与工艺无关且不受温度影响的栅极控制电压信号，该控制信号只与运算放大电路的输入参考电压和输入控制电压的比值有关。 美国专利申请号为US8988127B2中公开了一种补偿衰减量和链路增益的衰减器电路，包括由场效应管构成的衰减网络和温度补偿电路，其结构示意图如图1所示。该专利声称，温度补偿电路的输出可变电压随温度改变，该输出电压连接衰减器中场效应管的栅极，控制不同温度下场效应管的导通电阻，从而达到补偿环境温度给衰减量带来变化的目的。

上述论文与专利均通过栅极来调控nMOS开关管的开关电压，源漏极直流电压一般与地相同。这种栅极控制电路通常需要额外提供一个比nMOS开关管标称工作电压更高的电源电压来实现栅极温控电路。

而本实用新型公开的衰减装置则将温度补偿控制电压与控制场效应管通断的电压分开，栅极只用作导通与关断的控制，而将温度补偿的正电压加在源极和漏极，这个电压足够小于开关NMOS管的标称电压，源漏极温控电路一般用相应nMOS管标称电压源就可以，从而不需要额外提供一个比nMOS开关管标称工作电压更高的电源电压。由于这种偏置在体源和体漏之间提供了反偏电压，该方法还提高了开关nMOS管的线性度。该衰减装置的温度补偿电源中的温敏电阻将温度变化转化为电压变化直接供给衰减器的控制端。衰减器采用多位数控步进方式，每个衰减单元采用切换网络的方式控制衰减量，衰减范围大，附加相移小，适用范围广。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种数控衰减器，解决了现有技术中采用连续可调电压来提供控制信号带来的不便和将控制功能全部交给场效应管的栅极带来的不便的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种数控衰减器，它包括干个依次级联的衰减单元组成，每个衰减单元均设有输入端、输出端和控制端，第一的衰减单元的输入端与输入信号连接，第一个衰减单元的输出端与其后的衰减单元的输入端连接，以此类推，最后一个衰减单元的输出端是整个衰减器的输出端，每个衰减单元的控制端均来自温度补偿电压源的控制信号连接。