[发明专利]线性电调衰减器

说明书

技术领域

本发明涉及一种线性电调衰减器，特别涉及一种由PIN二极管构成的线性电调衰减器。它的直接应用领域为通讯、雷达、声纳和电子对抗等RF、微波网络领域。

背景技术

传统电调衰减器的实现方式之一是采用PIN二极管：在高频段PIN二极管的电阻范围从小于1Ω到10kΩ的可变电阻器(衰减器)，射频工作信号可达50GHz。PIN二极管的电阻大小由流过其上的正向电流大小来控制。

PIN二极管管电调衰减器的主要结构有∏型结构和T型结构。其中由四PIN二极管构成的∏型衰减器由于输入输出其对称性比较好，偏置电路简单，便于多级直接级联而得到了广泛地应用，传统线性电调衰减器的电路框图如图1所示。

传统的四PIN二极管构成的∏型衰减器具有价格低廉、结构简单等特点，传统四PIN二极管∏型衰减器的控制特性图如图3所示，由图3可以看出其控制线性度非常差。由于控制线性度差，控制电压稍微变化一点就会引起衰减量剧烈变化，所以不同衰减器之间的一致性很难很好地匹配，不能满足多路接收系统对控制一致性和控制线性度要求高的应用要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于发明一种新的线性电调衰减器，不仅解决传统电调衰减器线性度差、线性控制范围小、一致性差和调试困难的问题，而且能够很好地满足当今多路接收系统对控制线性度和控制一致性的要求，能方便地多级直接级联成高衰减量的衰减器，便于批量生产。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案在于发明的线性电调衰减器包括：

一个四PIN二极管∏型衰减器，对来自外部输入端IN的信号进行衰减，其输入端通过隔直流电容C1与IN相连，其输出端通过隔直流电容C2与输出端OUT相连，其电源端与反向放大器的电源端Vcc相连；和

一个反向放大器，将来自外部的衰减控制电压信号线性地变换成∏型衰减器相应的控制信号，同时进行电平转换，其输入端与外部衰减控制端Vcon相连，其输出端与所述四PIN二极管∏型衰减器的衰减控制端Vcon1相连，其电源端为Vcc。

所述四PIN二极管∏型衰减器包括：

二个隔直流电容C1、C2，其中，C1的一端与外部输入端IN相连，C1的另一端与R1的一端相连，C2的一端与R6的一端相连，C2的另一端与输出端OUT相连；和

一个输入并联PIN二极管D1、一个输入串联PIN二极管D2、一个输出串联PIN二极管D3、一个输出并联PIN二极管D4、一个滤波电容C3、一个滤波电容C4，其中，D1的阴极与D2的阴极相连，D1的阳极经C3接地，D2的阳极与D3的阳极相连，D4的阴极与D3的阴极相连，D4的阳极经C4接地；和

偏置电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6，其中，R4的一端与外部电源端Vcc相连，R4的另一端通过R3接地，并分别与D2的阳极和D3的阳极相连，R2的一端与所述四PIN二极管∏型衰减器的衰减控制端Vcon1相连，R2的另一端与D1的阳极相连，并经C3接地，R5的一端与所述四PIN二极管∏型衰减器的衰减控制端Vcon1相连，R5的另一端与D4的阳极相连，并经电容C4接地，R1的一端分别与D1的阴极和D2的阴极相连，R1的另一端接地，R6的一端分别与D4的阴极和D3的阴极相连，R6的另一端接地。

所述反向放大器包括：

一个单电源Rail-To-Rail运算放大器IC1、电阻R7、R8、R9、R10，其中，IC1的正电源端与外部电源端Vcc相连，IC1的正输入端经R7与外部电源端Vcc相接，并经R8接地，IC1的负输入端经R10与外部衰减控制端Vcon相连，并经R9与所述四PIN二极管∏型衰减器的衰减控制端Vcon1和IC1的输出端相连。

所述隔直流电容C1、C2是常规普通电容，电容值为1000pF～0.1μF，所述滤波电容C3、C4是常规普通电容，电容值为0.01μF～0.1μF。

所述输入并联PIN二极管D1、输入串联PIN二极管D2、输出串联PIN二极管D3、输出并联PIN二极管D4均为常规的快速PIN二极管，其反向击穿电压V_BR≥100V，其电阻最小值≤10Ω，其电阻最大值≥1500Ω，其结电容≤0.35pF。

所述单电源Rail-To-Rail运算放大器IC1是常规的单电源Rail-To-Rail运算放大器，其工作电压≥18V，其增益带宽积≥10MHz，具有Rail-To-Rail输入和输出功能。