[发明专利]高精度低插损超宽带数字衰减器及其补偿方法

说明书

本发明具体涉及一种高精度低插损超宽带数字衰减器及其补偿方法,属于微波单片机芯片中的衰减器技术领域。包括一个由T型数字衰减器组成的输入单元、一个由简化T型数字衰减器组成的小位补偿电路以及一个由Pi型数字衰减器组成的幅度补偿电路组成的输出单元依次连接构成，所述的输入单元的输出端与Pi型数字衰减器组成的幅度补偿电路的输入端相连，连接处接入一个由简化T型数字衰减器组成的小位补偿电路，所述的幅度补偿电路的衰减电路中接入补偿电容。满足了匹配要求又可以实现16dB衰减位较好的衰减性能，而且简化T型衰减结构可以减小芯片尺寸。对实现更大衰减量的设计提供了更好的思路，可以极大程度提高较大衰减量的衰减位插入损耗、衰减精度等性能。

技术领域

本发明具体涉及一种高精度低插损超宽带数字衰减器及其补偿方法,属于微波单片机芯片中的衰减器技术领域。

背景技术

数字衰减器作为相控阵雷达系统中重要一环，需要为整个系统提供能够改善增益范围的衰减量，同时需要该衰减量的精度较高，另外在数字衰减器实现改变系统增益功能时，其引入的附加相位尽量保持不变，这样就不会发生定位错误的情况，无需增加相位校准模块；同时较小的插入损耗避免由于衰减器模块造成系统模块的增益性能的恶化；另外衰减器的线性度也是判断其性能的重要指标。数字衰减器的控制方式相对简单，优势明显，同时其相对相移量较低，线性度较好，因此被广泛应用在相控阵雷达中。

目前，高精度低插损超宽带数字衰减器，无法实现对数控衰减器的不同频率下的衰减性能进行改善，同时对衰减器的附加相移量、输入输出回波损耗、线性度等性能影响较小，并且能减小芯片面积。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种高精度低插损超宽带数字衰减器及其补偿方法，可以对数控衰减器的不同频率下的衰减性能进行补偿，同时对衰减器的附加相移量、输入输出回波损耗、线性度等性能影响较小，并且减小了芯片面积。

数字衰减器主要有三种结构拓扑：T型、桥-T型和Pi型，根据不同衰减器的指标要求选择合适的衰减拓扑结构，实现设计指标。

高频电路中系统的寄生参数在电路性能中有明显体现，在数字衰减器中，电容电阻之间的寄生和MOS管的寄生电容电阻都会对衰减量有影响，超宽带数字衰减器中，不同频率处的这些影响也不同，导致工作频带内衰减器的高频特性和低频特性有较大波动，带内平坦度较差，这种影响在衰减量比较大的衰减位体现更明显，因此在Pi型衰减结构中，提出幅度补偿电路，即在衰减网络中采用并联电容的方式补偿，由于频率变化导致的衰减精度变化，进而实现工作频带内衰减精度带内平坦度较好。

Pi型衰减结构中，高频时MOS管的寄生电容和寄生电阻会引入较大损耗，导致衰减器在高频部分衰减量较大。因此该补偿电路采用并联电容的方式减小高频部分相对影响，提高带内平坦度。

Pi型衰减结构的等效电路。由该等效电路可知其Z矩阵如下：

（4.1）

根据Z矩阵与散射参量S参数的定义可以得到S参数与Z矩阵的关系表达式如下：

（3.16）

（3.17）

（3.18）

（3.19）