[发明专利]一种用于CMOS宽带幅相多功能芯片的衰减器电路

说明书

本发明公开了一种用于CMOS宽带幅相多功能芯片的衰减器电路，属于衰减器电路技术领域，包括依次连接的源随器电路、无源衰减器电路、共栅放大器电路，所述无源衰减器电路包括依次连接的多个基本衰减单元。本发明电路的前后级分别为源随器、共栅放大器，弥补了传统的带MOS开关管的电阻网络隔离度差、衰减器性能易受前后级负载变化的缺点；各个基态衰减单元衰减值和调相指标不随前后级负载变化，易于级联衰减性能优化；可级联到宽带幅相多功能芯片中，且不会恶化可用衰减带宽、衰减精度、寄生调相等核心指标，值得被推广使用。

技术领域

本发明涉及衰减器电路技术领域，具体涉及一种用于CMOS宽带幅相多功能芯片的衰减器电路。

背景技术

宽带高精度低相移数控衰减器作为幅相多功能芯片的核心电路，其在相控阵系统、宽带电子对抗和宽带合成扫频信号发生器等电子系统中都有广泛的应用。在以电子波束扫描(ElectronicBean-steering)为核心的相控阵(PhasedArrays)系统中，衰减精度直接影响波束扫描精度等性能，并在很大程度上制约着系统造价。传统的宽带数控衰减器通常基于固有射频性能优势的III/V族工艺实现，但鉴于基于硅基工艺的CMOS芯片在大批量应用中成本上具有更为显著的优势，故研究基于CMOS工艺用于宽带幅相多功能芯片的高性能的衰减器电路具有重要意义。

通常传统CMOS数控衰减器电路的实现仅采用带MOS开关管的T/PI型电阻网络级联实现，单独的无源的数控衰减器模块固然能实现较大带宽，但这种方法主要存在以下几个问题：带MOS开关管的电阻网络隔离度差，衰减器性能易受前后级负载变化影响；各个基态衰减单元衰减值和调相指标随前后级负载变化趋势不一致，不易级联优化；级联到幅相多功能芯片中往往会导致可用衰减带宽减小，衰减寄生调相恶化，从而限制了整个芯片应用频带。上述问题亟待解决，为此，提出一种用于CMOS宽带幅相多功能芯片的衰减器电路。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有用于CMOS宽带幅相多功能芯片的衰减器电路设计中衰减精度和寄生调幅易受前后级影响、工作带宽受限等问题，提供了一种用于CMOS宽带幅相多功能芯片的衰减器电路，采用源随器、6-bit无源衰减器、共栅放大器三级级联的方式实现，使得该电路级联在系统中，在6GHz～14GHz范围内衰减范围覆盖0～31.5dB。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括依次连接的源随器电路、无源衰减器电路、共栅放大器电路，所述无源衰减器电路包括依次连接的多个基本衰减单元，依次分别为0.5dB基本衰减单元、4dB基本衰减单元、2dB基本衰减单元、8dB基本衰减单元、1dB基本衰减单元、16dB基本衰减单元，所述0.5dB基本衰减单元、4dB基本衰减单元、2dB基本衰减单元、1dB基本衰减单元基于带MOS开关管的T型电阻网络实现，所述8dB基本衰减单元、16dB基本衰减单元基于带MOS开关管的PI型电阻网络实现，所述0.5dB基本衰减单元与所述源随器电路连接，所述16dB基本衰减单元与所述共栅放大器电路连接。

更进一步地，所述源随器电路与无源衰减器电路之间、所述无源衰减器电路与共栅放大器电路之间均设置有隔直电容，所述源随器电路与无源衰减器电路之间、所述无源衰减器电路与共栅放大器电路之间均通过所述隔直电容连接。

更进一步地，所述源随器电路包括MOS管M1、MOS管M2，输入信号输入MOS管M1的栅极，电源VDD端通过偏置电阻RB1与MOS管M1的栅极连接，偏置电压端VB1与MOS管M2的栅极连接，MOS管M1的源极和MOS管M2的漏极连接为输出节点，再与隔直电容连接。

更进一步地，所述MOS管M1的跨导gm₁在18～22ms之间，所述源随器电路输出阻抗在6GHz～14GHz内保持相对恒定。

更进一步地，在所述8dB基本衰减单元、16dB基本衰减单元的带MOS开关管的PI型电阻网络中，通路分别并联电容C2、C3，降低寄生调相。