专利名称：微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于雷达、通信、制导的电子部件，特别是一种微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器。
背景技术：
微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器是一种主要用于数字微波通信、移动通信、雷达、电子对抗、制导和仪器等电子系统设备中的电子部件。在超宽带微波毫米波频段的控制电路中，微波毫米波数字衰减器是主要控制电路之一，描述这种产品性能的主要技术指标有1)工作频率带宽；2)衰减位数；3)总衰减量；4)衰减步进；5)衰减精度；6)各衰减态插入损耗；7)各衰减态相移；8)各衰减态输入和输出端电压驻波比；9)电路尺寸等。 微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器的同类产品，由于设计采用的电路拓扑和工艺实现途径的缺陷，通常电性能指标难以满足要求。主要缺点有1)电路拓扑结构复杂；2)设计难度大；3)工艺难度大；4)各衰减态插入损耗大；5)各衰减态相移大；6)衰减精度低；7) 各衰减态输入和输出端电压驻波比大；8)工作频带窄；9)电路尺寸较大；10)控制复杂，使用不方便。尤其各衰减态相移较大是诸多同类产品中的共同缺点，这限制了该类产品在相控阵雷达系统和许多先进的通信系统及武器系统中的广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种本电路拓扑结构简单，设计简便，工艺难度小，各衰减态插入损耗小，相移小，衰减精度高，输入和输出端电压驻波比小，工作频带宽，电路尺寸小，控制简单，使用方便，便于采用微波单片集成电路工艺技术大批量生产的微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器。实现本发明目的的技术解决方案是一种微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器，它由0. 5dB、ldB、2dB、4dB、8dB、16dB衰减单元级联组成，0. 5dB/ldB/2dB衰减单元采用 T型拓扑结构，4dB/8dB/16dB衰减单元采用Π型拓扑结构，衰减单元级联顺序依次为2dB、 0. 5dB、16dB、ldB、8dB、4dB，该衰减器的工作频率范围为32_38GHz，以0. 5dB为步进值在 0. 5-31. 5dB的衰减范围内可以实现64种衰减状态。本电路拓扑结构简单，设计简便，工艺难度小，各衰减态插入损耗小，相移小，衰减精度高，输入和输出端电压驻波比小，工作频带宽，电路尺寸小，控制简单，使用方便，便于采用微波单片集成电路工艺技术大批量生产。本发明与现有技术相比，其显著优点是1、电路拓扑简单，不同衰减值的多位衰减单元级联便构成电控微波毫米波多位步进式数字衰减器；2、设计简单，由于电路拓扑简单， 因而不仅设计比同类产品简单的多，而且产品的综合电性能指标比同类产品更优；3、由于电路拓扑简单使得电路结构简单、紧凑，制造中工艺难度远比同类产品要求低；4、电性能改善大，该衰减器各衰减态插入损耗小，相移小，衰减精度高，输入和输出端电压驻波比小，工作频带宽；5、电路尺寸小，芯片尺寸仅为2. 89mmX 1. 22mmX0. Imm ；6、控制简单，使用方便； 7、可采用集成电路工艺大批量生产。
图1是本发明微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器的结构框图。图2是本发明微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器的0. 5dB衰减单元的电路拓扑结构图。图3是本发明微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器的IdB衰减单元的电路拓扑结构图。图4是本发明微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器的2dB衰减单元的电路拓扑结构图。图5是本发明微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器的4dB衰减单元的电路拓扑结构图。图6是本发明微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器的SdB衰减单元的电路拓扑结构图。图7是本发明微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器的16dB衰减单元的电路拓扑结构图。
具体实施例方式本发明一种微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器，它由0. 5dB、ldB、2dB、4dB、 8dB、16dB衰减单元级联组成，0. 5dB/ldB/2dB衰减单元采用T型拓扑结构，4dB/8dB/16dB衰减单元采用Π型拓扑结构，衰减单元级联顺序依次为2dB、0. 5dB、16dB、ldB、8dB、4dB，该衰减器的工作频率范围为32-38GHZ，以0. 5dB为步进值在0. 5-31. 5dB的衰减范围内可以实现 64种衰减状态。本发明微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器，0. 5dB衰减单元由第一微波毫米波输入端口 I^al，第一微波毫米波输出端口 1^2，第一氮化镓高电子迁移率晶体管!^1，第一微带线Mal，第二微带线Ma2第三微带线Ma3和两只第一电阻Ral、第二电阻Ra2构成，微波毫米波输入端口 Pal连接第一微带线Mal的一端，第一微带线Mal的另一端接第二微带线Ma2的一端，第二微带线Ma2的另一端接第一微波毫米波输出端口 1^2，第一微带线Mal 接第二微带线Ma2的一端再连接第三微带线Ma3的一端，第三微带线Ma3的另一端接第一氮化镓高电子迁移率晶体管 ^Ι的源极，第一氮化镓高电子迁移率晶体管Fal的栅极接第一电阻Ral的一端，第一电阻Ral的另一端接地，第一氮化镓高电子迁移率晶体管Fal的漏极接第二电阻Ra2的一端，第二电阻Ra2的另一端接地。本发明微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器，IdB衰减单元由第二微波毫米波输入端口 i^bi，第二微波毫米波输出端口 1^2，第二氮化镓高电子迁移率晶体管冊1，第四微带线Mbl，第五微带线Mb2，第六微带线Mb3和第三电阻Rbl、第四电阻此2构成，第二微波毫米波输入端口 Pbl连接第三微带线Mbl的一端，第三微带线Mbl的另一端接第五微带线 Mb2的一端，第五微带线Mb2的另一端接第二微波毫米波输出端口此2，第四微带线Mbl接第五微带线Mb2的一端再连接第六微带线Mb3的一端，第六微带线Mb3的另一端接第二氮化镓高电子迁移率晶体管的源极，第二氮化镓高电子迁移率晶体管的栅极接第三电阻Rbl的一端，第三电阻Rbl的另一端接地，第二氮化镓高电子迁移率晶体管的漏极接第四电阻Rb2的一端，第四电阻Rb2的另一端接地。
本发明微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器，2dB衰减单元由第三微波毫米波输入端口 Pel，第三微波毫米波输出端口 Pc2，第三氮化镓高电子迁移率晶体管Fcl，第七微带线Mcl第八微带线Mc2、第九微带线Mc3和第五电阻Rcl、第六电阻Rc2构成，第三微波毫米波输入端口 Pcl连接第七微带线Mcl的一端，第七微带线Mcl的另一端接第八微带线Mc2的一端，第八微带线(Mc2)的另一端接第三微波毫米波输出端口(Pc2)，第七微带线 (Mcl)接第八微带线(Mc2)的一端再连接第九微带线(Mc3)的一端，第九微带线(Mc3)的另一端第三接氮化镓高电子迁移率晶体管(Fcl)的源极，第三氮化镓高电子迁移率晶体管 Fcl的栅极接电阻Rcl的一端，第五电阻(Rcl)的另一端接地，第三氮化镓高电子迁移率晶体管Fcl的漏极接第六电阻Rc2的一端，第六电阻Rc2的另一端接地。本发明微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器，4dB衰减单元由第四微波毫米波输入端口 Pdl，第四微波毫米波输出端口 Pd2，第四氮化镓高电子迁移率晶体管Fdl、第五氮化镓高电子迁移率晶体管Fd2、第六氮化镓高电子迁移率晶体管Fd3，第十微带线Mdl、 第i^一微带线Md2、第十二微带线Md3、第十三微带线Md4、第十四微带线Md5、第十五微带线Md6、第十六微带线Md7、第十七微带线Md8、第十八微带线Md9和第七电阻Rdl、第八电阻Rd2、第九电阻Rd3、第十电阻Rd4、第i^一电阻Rd5、第十二电阻Rd6构成，第四微波毫米波输入端口 Pdl连接第十微带线Mdl的一端，第十微带线Mdl的另一端接第四氮化镓高电子迁移率晶体管Fdl的源极，第四氮化镓高电子迁移率晶体管Fdl的漏极接第十一微带线 Md2的一端，第十一微带线Md2的另一端接第十二微带线Md3的一段，第十二微带线Md3的另一端接第十三微带线Md4 —端，第十三微带线Md4的另一端接第十六微带线Md7的一端， 第十八微带线Md9的一端接第八电阻Rd2的一端，第八电阻Rd2的另一端接第十七微带线 MdS的一端，第十七微带线MdS的另一端接第十四微带线Md5，第十四微带线Md5的另一端接第四氮化镓高电子迁移率晶体管Fdl的源极，第五氮化镓高电子迁移率晶体管Fd2的漏极接第十四微带线Md5和第十七微带线MdS之间，第五氮化镓高电子迁移率晶体管Fd2的栅极接第九电阻Rd3的一端，第九电阻Rd3的另一端接地，第五氮化镓高电子迁移率晶体管 Fd2的源极接、第十一电阻Rd5的一段，、第十一电阻Rd5的另一端接地，第五氮化镓高电子迁移率晶体管Fd2的栅极接第九电阻Rd3，第九电阻Rd3的另一端接地，第六氮化镓高电子迁移率晶体管Fd3的漏极接第十六微带线Md7和第十八微带线Md9之间，第六氮化镓高电子迁移率晶体管Fd3的栅极接第十电阻Rd4的一端，第十电阻Rd4的另一端接地，第五氮化镓高电子迁移率晶体管Fd2的源极接第十二电阻Rd6的一段，第十二电阻Rd6的另一端接地，第四微波毫米波输出端口 Pd2的一端接第十五微带线Md6，第十五微带线Md6的另一端接第十三微带线Md4和第十六微带线Md7之间。本发明微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器，SdB衰减单元由由第三十四微波毫米波输入端口 Pel，第三十四微波毫米波输出端口 Pe2，第三十四氮化镓高电子迁移率晶体管狗1、第三十五氮化镓高电子迁移率晶体管狗2、第三十六氮化镓高电子迁移率晶体管狗3，第三十微带线Mel、第三十一微带线Me2、第三十二微带线Me3、第三十三微带线Me4、 第三十四微带线Me5、第三十五微带线Me6、第三十六微带线Me7、第三十七微带线Me8、第三十八微带线Me9和第三十七电阻Rel、第三十八电阻Re2、第三十九电阻Re3、第三十电阻 Re4、第三十一电阻Re5、第三十二电阻Re6构成，第三十四微波毫米波输入端口 Pel连接第三十微带线Mel的一端，第三十微带线Mel的另一端接第三十四氮化镓高电子迁移率晶体管 ^Ι的源极，第三十四氮化镓高电子迁移率晶体管 ^Ι的漏极接第三十一微带线Me2的一端，第三十一微带线Me2的另一端接第三十二微带线Me3的一段，第三十二微带线Me3的另一端接第三十三微带线Me4 —端，第三十三微带线Me4的另一端接第三十六微带线Me7 的一端，第三十八微带线Me9的一端接第三十八电阻Re2的一端，第三十八电阻Re2的另一端接第三十七微带线MeS的一端，第三十七微带线MeS的另一端接第三十四微带线Me5， 第三十四微带线Me5的另一端接第四氮化镓高电子迁移率晶体管的源极，第三十五氮化镓高电子迁移率晶体管(Fe2)的漏极接第三十四微带线(Md)和第三十七微带线(MdS) 之间，第三十五氮化镓高电子迁移率晶体管(Fe2)的栅极接第三十九电阻(Re3)的一端， 第三十九电阻(Re3)的另一端接地，第三十五氮化镓高电子迁移率晶体管狗2的源极接第三十一电阻Re5的一端，第三十一电阻Re5的另一端接地，第三十五氮化镓高电子迁移率晶体管(Fe2)的栅极接第三十九电阻Re3，第三十九电阻Re3的另一端接地，第三十六氮化镓高电子迁移率晶体管狗3的漏极接第三十六微带线Me7和第三十八微带线Me9之间，第三十六氮化镓高电子迁移率晶体管狗3的栅极接第三十电阻Re4的一端，第三十电阻Re4 的另一端接地，第三十五氮化镓高电子迁移率晶体管1^2的源极接第三十二电阻Re6的一段，第三十二电阻(Re6)的另一端接地，第三十四微波毫米波输出端口 Pe2的一端接第三十五微带线Me6，第三十五微带线Me6的另一端接第三十三微带线Me4和第三十六微带线Me7之间。 本发明微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器，16dB衰减单元由第五微波毫米波输入端口 Pfl，第五微波毫米波输出端口 Pf2，第七氮化镓高电子迁移率晶体管Ffl、第八氮化镓高电子迁移率晶体管Ff2、第九氮化镓高电子迁移率晶体管Ff3、第十氮化镓高电子迁移率晶体Ff4，第十九微带线Mf 1、第二十微带Mf2、第二十一微带线Mf3、第二十二微带线 Mf4、第二十三微带线Mf5、第二十四微带线Mf6、第二十五微带线Mf7、第二十六微带线Mf8、 第二十七微带线Mf9、第二十八微带线ΜΠ0、第二十九微带线ΜΠ1、第三十微带线ΜΠ2、第 Si微带线Mf 13、第三十二微带线Mf 14、和第十三电阻Rf 1、第十四电阻Rf2、第十五电阻 Rf3、第十六电阻Rf4、第十七电阻Rf5、第十八电阻Rf6、第十九电阻Rf7、第二十电阻RfS构成，第五微波毫米波输入端口 Pfl连接第二十六微带线MfS的一端，第二十六微带线MfS的另一端接第八氮化镓高电子迁移率晶体管Ff2的源极，微带线Mf 12接第三十二微带线Mf 14 的一段，第三十二微带线Mf 14的另一端第七氮化镓高电子迁移率晶体管Ffl的源极，第七氮化镓高电子迁移率晶体管Ffl的漏极接第三十微带线Mf 12的一端，第三十微带线Mf 12 的另一端接第十九微带线Mfl的一端，第十九微带线Mfl的另一端接第二十一微带线Mf3 的一端，第二十一微带线Mf3的另一端接第八氮化镓高电子迁移率晶体管Ff2，第八氮化镓高电子迁移率晶体管Ff2漏极接第十七电阻Rf5的一端，第十七电阻Rf5的另一端接地，第八氮化镓高电子迁移率晶体管Ff2的另一端接第二十三微带线Mf5的一端，第二十三微带线Mf5的另一端接第二十五微带线Mf7的一端，第三十一微带线Mf 13的一端接微带线Mf5 和第二十五微带线Mf7的中间，第三十一微带线Mfl3的另一端接第五微波毫米波输出端口 Pf2第二十五微带线Mf7的另一端接第九氮化镓高电子迁移率晶体管Ff3的漏极，第九氮化镓高电子迁移率晶体管Ff3的栅极接第十八电阻Rf6的一端，第十八电阻Rf6的另一端接地，第九氮化镓高电子迁移率晶体管Ff3的源极接第二十七微带线Mf9 —端，第二十七微带线Mf9的另一端接第十九微带线Mfl的一端，第十九微带线Mfl的另一端接第十四电阻Rf2的一端，第十四电阻Rf2的另一端接第二十八微带线Mf 10，第二十八微带线MflO的另一端接第二十六微带线MfS的一端，第二十六微带线MfS的另一端接第十氮化镓高电子迁移率晶体Ff4源极，第二十电阻RfS —端接第二十六微带线MfS和第二十八微带线MflO之间，第二十电阻Rf8的另一端接地，第十六电阻Rf4 —端接微带线Mfll和第二十七微带线 Mf9之间，第十六电阻Rf4的另一端接地。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。实施例1。结合图1、图2，本发明的微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器， 0. 5dB衰减单元采用氮化镓高电子迁移率晶体管作为超宽带开关控制器件，采用T型拓扑结构。图2方案由0. 5dB衰减单元由第一微波毫米波输入端口 I^l，第一微波毫米波输出端口 1^2，第一氮化镓高电子迁移率晶体管!^1，第一微带线Mal，第二微带线Ma2第三微带线Ma3和两只第一电阻Ral、第二电阻Ra2构成，微波毫米波输入端口 Pal连接第一微带线 Mal的一端，第一微带线Mal的另一端接第二微带线Ma2的一端，第二微带线Ma2的另一端接第一微波毫米波输出端口 1^2，第一微带线Mal接第二微带线Ma2的一端再连接第三微带线Ma3的一端，第三微带线Ma3的另一端接第一氮化镓高电子迁移率晶体管的源极， 第一氮化镓高电子迁移率晶体管Fal的栅极接第一电阻Ral的一端，第一电阻Ral的另一端接地，第一氮化镓高电子迁移率晶体管 ^Ι的漏极接第二电阻Ra2的一端，第二电阻Ra2 的另一端接地。第一氮化镓高电子迁移率晶体管开关采用的是栅极加电的模式，当第一氮化镓高电子迁移率晶体管开关Fal处于导通状态，衰减网络导通，对所加的微波型号进行衰减；当第一氮化镓高电子迁移率晶体管开关Fal处于关断状态，微波信号直接从串联通路的微带线中通过，衰减网络处于参考态。在这两种状态下，微波毫米波的输出信号幅度相差0. 5dB的固定值，输出信号相位几乎不变。实施例2。结合图1、图3，本发明的微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器，IdB 衰减单元采用氮化镓高电子迁移率晶体管作为超宽带开关控制器件，采用T型拓扑结构。图3方案由IdB衰减单元由第二微波毫米波输入端口此1，第二微波毫米波输出端口此2，第二氮化镓高电子迁移率晶体管，第四微带线Mbl，第五微带线Mb2，第六微带线 Mb3和第三电阻Rbl、第四电阻Rb2构成，第二微波毫米波输入端口 Pbl连接第三微带线Mbl 的一端，第三微带线Mbl的另一端接第五微带线Mb2的一端，第五微带线Mb2的另一端接第二微波毫米波输出端口此2，第四微带线Mbl接第五微带线Mb2的一端再连接第六微带线 Mb3的一端，第六微带线Mb3的另一端接第二氮化镓高电子迁移率晶体管的源极，第二氮化镓高电子迁移率晶体管的栅极接第三电阻Rbl的一端，第三电阻Rbl的另一端接地，第二氮化镓高电子迁移率晶体管的漏极接第四电阻Rb2的一端，第四电阻Rb2的另一端接地。第二氮化镓高电子迁移率晶体管开关采用的是栅极加电的模式，当第二氮化镓高电子迁移率晶体管开关处于导通状态，衰减网络导通，对所加的微波型号进行衰减； 当第二氮化镓高电子迁移率晶体管开关处于关断状态，微波信号直接从串联通路的微带线中通过，衰减网络处于参考态。在这两种状态下，微波毫米波的输出信号幅度相差IdB 的固定值，输出信号相位几乎不变。实施例3。结合图1、图4，本发明的微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器，2dB
9衰减单元采用氮化镓高电子迁移率晶体管作为超宽带开关控制器件，采用T型拓扑结构。图4方案由第三微波毫米波输入端口 Pel，第三微波毫米波输出端口 Pc2，第三氮化镓高电子迁移率晶体管Fcl，第七微带线Mcl第八微带线Mc2、第九微带线Mc3和第五电阻Rcl、第六电阻Rc2构成，第三微波毫米波输入端口 Pcl连接第七微带线Mcl的一端，第七微带线Mcl的另一端接第八微带线Mc2的一端，第八微带线Mc2的另一端接第三微波毫米波输出端口 Pc2，第七微带线Mcl接第八微带线Mc2的一端再连接第九微带线Mc3的一端， 第九微带线Mc3的另一端第三接氮化镓高电子迁移率晶体管Fcl的源极，第三氮化镓高电子迁移率晶体管Fcl的栅极接电阻Rcl的一端，第五电阻Rcl的另一端接地，第三氮化镓高电子迁移率晶体管Fcl的漏极接第六电阻Rc2的一端，第六电阻Rc2的另一端接地。氮化镓高电子迁移率晶体管开关采用的是栅极加电的模式，当第三氮化镓高电子迁移率晶体管开关Fcl处于导通状态，衰减网络导通，对所加的微波型号进行衰减；第三氮化镓高电子迁移率晶体管开关采用的是栅极加电的模式，当第三氮化镓高电子迁移率晶体管开关Fcl处于导通状态，衰减网络导通，对所加的微波型号进行衰减；当第三氮化镓高电子迁移率晶体管开关Fcl处于关断状态，微波信号直接从串联通路的微带线中通过，衰减网络处于参考态。 在这两种状态下，微波毫米波的输出信号幅度相差IdB的固定值，输出信号相位几乎不变。实施例4。结合图1、图5，本发明的微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器，4dB 衰减单元采用氮化镓高电子迁移率晶体管作为超宽带开关控制器件，采用T型拓扑结构。图5方案由第四微波毫米波输入端口 Pdl，第四微波毫米波输出端口 Pd2，第四氮化镓高电子迁移率晶体管Fdl、第五氮化镓高电子迁移率晶体管Fd2、第六氮化镓高电子迁移率晶体管Fd3，第十微带线Mdl、第十一微带线Md2、第十二微带线Md3、第十三微带线Md4、 第十四微带线Md5、第十五微带线Md6、第十六微带线Md7、第十七微带线Md8、第十八微带线 Md9和第七电阻Rdl、第八电阻Rd2、第九电阻Rd3、第十电阻Rd4、第i^一电阻Rd5、第十二电阻Rd6构成，第四微波毫米波输入端口 Pdl连接第十微带线Mdl的一端，第十微带线Mdl 的另一端接第四氮化镓高电子迁移率晶体管Fdl的源极，第四氮化镓高电子迁移率晶体管 Fdl的漏极接第十一微带线Md2的一端，第十一微带线Md2的另一端接第十二微带线Md3的一段，第十二微带线Md3的另一端接第十三微带线Md4 —端，第十三微带线Md4的另一端接第十六微带线Md7的一端，第十八微带线Md9的一端接第八电阻Rd2的一端，第八电阻Rd2 的另一端接第十七微带线Md8的一端，第十七微带线Md8的另一端接第十四微带线Md5，第十四微带线Md5的另一端接第四氮化镓高电子迁移率晶体管Fdl的源极，第五氮化镓高电子迁移率晶体管Fd2的漏极接第十四微带线Md5和第十七微带线MdS之间，第五氮化镓高电子迁移率晶体管Fd2的栅极接第九电阻Rd3的一端，第九电阻Rd3的另一端接地，第五氮化镓高电子迁移率晶体管Fd2的源极接、第十一电阻Rd5的一段，、第十一电阻Rd5的另一端接地，第五氮化镓高电子迁移率晶体管Fd2的栅极接第九电阻Rd3，第九电阻Rd3的另一端接地，第六氮化镓高电子迁移率晶体管Fd3的漏极接第十六微带线Md7和第十八微带线Md9之间，第六氮化镓高电子迁移率晶体管Fd3的栅极接第十电阻Rd4的一端，第十电阻 Rd4的另一端接地，第五氮化镓高电子迁移率晶体管Fd2的源极接第十二电阻Rd6的一段， 第十二电阻Rd6的另一端接地，第四微波毫米波输出端口 Pd2的一端接第十五微带线Md6， 第十五微带线Md6的另一端接第十三微带线Md4和第十六微带线Md7之间。各氮化镓高电子迁移率晶体管开关采用的是栅极加电的模式，当第四氮化镓高电子迁移率晶体管Fdl处于导通状态且第五氮化镓高电子迁移率晶体管Fd2、第六氮化镓高电子迁移率晶体管Fd3 处于关断状态，衰减网络导通，对所加的微波型号进行衰减；当第四氮化镓高电子迁移率晶体管Fdl处于关断状态且第五氮化镓高电子迁移率晶体管Fd2、第六氮化镓高电子迁移率晶体管Fd3处于导通状态，衰减网络处于参考态。在这两种状态下，微波毫米波的输出信号幅度相差固定值，输出信号相位几乎不变。实施例5。结合图1、图6，本发明的微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器，SdB 衰减单元采用氮化镓高电子迁移率晶体管作为超宽带开关控制器件，采用Π型拓扑结构。图6方案由第三十四微波毫米波输入端口 Pel，第三十四微波毫米波输出端口 Pe2，第三十四氮化镓高电子迁移率晶体管狗1、第三十五氮化镓高电子迁移率晶体管狗2、第三十六氮化镓高电子迁移率晶体管狗3，第三十微带线Mel、第三十一微带线Me2、 第三十二微带线Me3、第三十三微带线Me4、第三十四微带线Me5、第三十五微带线Me6、 第三十六微带线Me7、第三十七微带线Me8、第三十八微带线Me9和第三十七电阻Rel、第三十八电阻Re2、第三十九电阻Re3、第三十电阻Re4、第三i^一电阻Re5、第三十二电阻Re6 构成，第三十四微波毫米波输入端口 Pel连接第三十微带线Mel的一端，第三十微带线Mel 的另一端接第三十四氮化镓高电子迁移率晶体管I^el的源极，第三十四氮化镓高电子迁移率晶体管 ^Ι的漏极接第三十一微带线Me2的一端，第三十一微带线Me2的另一端接第三十二微带线Me3的一段，第三十二微带线Me3的另一端接第三十三微带线Me4 —端，第三十三微带线Me4的另一端接第三十六微带线Me7的一端，第三十八微带线Me9的一端接第三十八电阻Re2的一端，第三十八电阻Re2的另一端接第三十七微带线MeS的一端，第三十七微带线MeS的另一端接第三十四微带线Me5，第三十四微带线Me5的另一端接第四氮化镓高电子迁移率晶体管 ^Ι的源极，第三十五氮化镓高电子迁移率晶体管狗2的漏极接第三十四微带线Me5和第三十七微带线MdS之间，第三十五氮化镓高电子迁移率晶体管 Fe2的栅极接第三十九电阻Re3的一端，第三十九电阻Re3的另一端接地，第三十五氮化镓高电子迁移率晶体管狗2的源极接第三十一电阻Re5的一端，第三十一电阻Re5的另一端接地，第三十五氮化镓高电子迁移率晶体管狗2的栅极接第三十九电阻Re3，第三十九电阻Re3的另一端接地，第三十六氮化镓高电子迁移率晶体管狗3的漏极接第三十六微带线 Me7和第三十八微带线Me9之间，第三十六氮化镓高电子迁移率晶体管Fe3的栅极接第三十电阻Re4的一端，第三十电阻Re4的另一端接地，第三十五氮化镓高电子迁移率晶体管Fe2 的源极接第三十二电阻Re6的一段，第三十二电阻Re6的另一端接地，第三十四微波毫米波输出端口 Pe2的一端接第三十五微带线Me6，第三十五微带线Me6的另一端接第三十三微带线Me4和第三十六微带线Me7之间。各氮化镓高电子迁移率晶体管开关采用的是栅极加电的模式，当第三十四氮化镓高电子迁移率晶体管开关Fel处于导通状态且第五氮化镓高电子迁移率晶体管开关狗2、第三十六氮化镓高电子迁移率晶体管开关Fe3处于关断状态，衰减网络导通，对所加的微波型号进行衰减；当第三十四氮化镓高电子迁移率晶体管开关 ^Ι处于关断状态且第三十五氮化镓高电子迁移率晶体管开关狗2、第三十六氮化镓高电子迁移率晶体管开关Fe3处于导通状态，衰减网络处于参考态。在这两种状态下，微波毫米波的输出信号幅度相差固定值，输出信号相位几乎不变。实施例6。结合图1、图7，本发明的微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器， 16dB衰减单元采用氮化镓高电子迁移率晶体管作为超宽带开关控制器件，采用Π式拓扑结构。图7方案由第五微波毫米波输入端口 Pfl，第五微波毫米波输出端口 Pf2，第七氮化镓高电子迁移率晶体管Ffl、第八氮化镓高电子迁移率晶体管Ff2、第九氮化镓高电子迁移率晶体管Ff3、第十氮化镓高电子迁移率晶体Ff4，第十九微带线Mf 1、第二十微带Mf2、 第二i^一微带线Mf3、第二十二微带线Mf4、第二十三微带线Mf5、第二十四微带线Mf6、第二十五微带线Mf7、第二十六微带线Mf8、第二十七微带线Mf9、第二十八微带线ΜΠ0、第二十九微带线Mfl 1、第三十微带线ΜΠ2、第三十一微带线ΜΠ3、第三十二微带线ΜΠ4、和第十三电阻Rfl、第十四电阻Rf2、第十五电阻Rf3、第十六电阻Rf4、第十七电阻Rf5、第十八电阻Rf6、第十九电阻Rf7、第二十电阻RfS构成，第五微波毫米波输入端口 Pfl连接第二十六微带线MfS的一端，第二十六微带线MfS的另一端接第八氮化镓高电子迁移率晶体管Ff2 的源极，微带线Mf 12接第三十二微带线Mf 14的一段，第三十二微带线Mf 14的另一端第七氮化镓高电子迁移率晶体管Ffl的源极，第七氮化镓高电子迁移率晶体管Ffl的漏极接第三十微带线Mf 12的一端，第三十微带线Mf 12的另一端接第十九微带线Mfl的一端，第十九微带线Mfl的另一端接第二十一微带线Mf3的一端，第二十一微带线Mf3的另一端接第八氮化镓高电子迁移率晶体管Ff2，第八氮化镓高电子迁移率晶体管Ff2漏极接第十七电阻 Rf5的一端，第十七电阻Rf5的另一端接地，第八氮化镓高电子迁移率晶体管Ff2的另一端接第二十三微带线Mf5的一端，第二十三微带线Mf5的另一端接第二十五微带线Mf7的一端，第三十一微带线Mfl3的一端接微带线Mf5和第二十五微带线Mf7的中间，第三十一微带线ΜΠ3的另一端接第五微波毫米波输出端口 Pf2第二十五微带线MfT的另一端接第九氮化镓高电子迁移率晶体管Ff3的漏极，第九氮化镓高电子迁移率晶体管Ff3的栅极接第十八电阻Rf6的一端，第十八电阻Rf6的另一端接地，第九氮化镓高电子迁移率晶体管Ff3 的源极接第二十七微带线Mf9 —端，第二十七微带线Mf9的另一端接第十九微带线Mfl的一端，第十九微带线Mfl的另一端接第十四电阻Rf2的一端，第十四电阻Rf2的另一端接第二十八微带线ΜΠ0，第二十八微带线ΜΠ0的另一端接第二十六微带线MfS的一端，第二十六微带线MfS的另一端接第十氮化镓高电子迁移率晶体Ff4源极，第二十电阻RfS — 端接第二十六微带线MfS和第二十八微带线MflO之间，第二十电阻RfS的另一端接地，第十六电阻Rf4 —端接微带线Mfll和第二十七微带线Mf9之间，第十六电阻Rf4的另一端接地。各氮化镓高电子迁移率晶体管开关采用的是栅极加电的模式，当第七氮化镓高电子迁移率晶体管Ffl、第八氮化镓高电子迁移率晶体管Ff2处于导通状态且第九氮化镓高电子迁移率晶体管Ff3、第十氮化镓高电子迁移率晶体管Ff4处于关断状态，衰减网络导通，对所加的微波型号进行衰减；当第七氮化镓高电子迁移率晶体管Ffl、第八氮化镓高电子迁移率晶体管Ff2处于关断状态且第九氮化镓高电子迁移率晶体管Ff3、第十氮化镓高电子迁移率晶体管Ff4处于导通状态，微波信号直接从串联通路的微带线中通过，衰减网络处于参考态。在这两种状态下，微波毫米波的输出信号幅度相差固定值，输出信号相位几乎不变。衰减单元级联顺序依次为2dB、0. 5dB、16dB、ldB、8dB、4dB。测试结果表明，在32-38GHz频率范围内，各个衰减态的衰减精度与插损均较为理想，附加相移最大仅为+6. 28° /-1.53°，为该数字衰减器的使用带来了方便。
权利要求
1.一种微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器，其特征在于它由0.5dB、ldB、 2dB、4dB、8dB、16dB衰减单元级联组成，0. 5dB/ldB/2dB衰减单元采用T型拓扑结构， 4dB/8dB/16dB衰减单元采用Π型拓扑结构，衰减单元级联顺序依次为2dB、0. 5dB、16dB、 ldB、8dB、4dB，该衰减器的工作频率范围为32-38GHz，以0. 5dB为步进值在0. 5-31. 5dB的衰减范围内可以实现64种衰减状态。
2.根据权利要求1所述的微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器，其特征在于 0. 5dB衰减单元由第一微波毫米波输入端口(Pal)，第一微波毫米波输出端口(Pa2)，第一氮化镓高电子迁移率晶体管(Fal )，第一微带线(Mal )，第二微带线(Ma2)第三微带线(Ma3) 和两只第一电阻(Ral)、第二电阻(Ra2)构成，微波毫米波输入端口(Pal)连接第一微带线 (Mal)的一端，第一微带线(Mal)的另一端接第二微带线(Ma2)的一端，第二微带线(Ma2) 的另一端接第一微波毫米波输出端口(Pa2)，第一微带线(Mai)接第二微带线(Ma2)的一端再连接第三微带线(Ma3)的一端，第三微带线(Ma3)的另一端接第一氮化镓高电子迁移率晶体管(Fal)的源极，第一氮化镓高电子迁移率晶体管(Fal)的栅极接第一电阻(Ral)的一端，第一电阻(Ral)的另一端接地，第一氮化镓高电子迁移率晶体管(Fal)的漏极接第二电阻(Ra2)的一端，第二电阻(Ra2)的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器，其特征在于ldB 衰减单元由第二微波毫米波输入端口(Pbl )，第二微波毫米波输出端口(PId2)，第二氮化镓高电子迁移率晶体管(冊1 )，第四微带线(Mbl )，第五微带线(Mb2)，第六微带线(Mb3)和第三电阻(Rbl)、第四电阻(Rb2)构成，第二微波毫米波输入端口(Pbl)连接第三微带线(Mbl) 的一端，第三微带线(Mbl)的另一端接第五微带线(Mb2)的一端，第五微带线(Mb2)的另一端接第二微波毫米波输出端口(Pb2)，第四微带线(Mbl)接第五微带线(Mb2)的一端再连接第六微带线(Mb3)的一端，第六微带线Mb3的另一端接第二氮化镓高电子迁移率晶体管(冊1)的源极，第二氮化镓高电子迁移率晶体管(冊1)的栅极接第三电阻(Rbl)的一端， 第三电阻(Rbl)的另一端接地，第二氮化镓高电子迁移率晶体管(冊1)的漏极接第四电阻 (Rb2)的一端，第四电阻(诎2)的另一端接地。
4.根据权利要求1所述的微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器，其特征在于2dB 衰减单元由第三微波毫米波输入端口(Pel )，第三微波毫米波输出端口(Pc2)，第三氮化镓高电子迁移率晶体管(Fcl)，第七微带线(Mcl)第八微带线(Mc2)、第九微带线(Mc3)和第五电阻(Rcl)、第六电阻(Rc2)构成，第三微波毫米波输入端口(Pel)连接第七微带线(Mcl)的一端，第七微带线(Mcl)的另一端接第八微带线(Mc2)的一端，第八微带线(Mc2)的另一端接第三微波毫米波输出端口(Pc2)，第七微带线(Mcl)接第八微带线(Mc2)的一端再连接第九微带线(Md)的一端，第九微带线(Md)的另一端第三接氮化镓高电子迁移率晶体管 (Fcl)的源极，第三氮化镓高电子迁移率晶体管(Fcl)的栅极接电阻(Rcl)的一端，第五电阻(Rcl)的另一端接地，第三氮化镓高电子迁移率晶体管(Fcl)的漏极接第六电阻(Rc2)的一端，第六电阻(Rc2)的另一端接地。
5.根据权利要求1所述的微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器，其特征在于4dB 衰减单元由第四微波毫米波输入端口(Pdl)，第四微波毫米波输出端口(Pd2)，第四氮化镓高电子迁移率晶体管(Fdl)、第五氮化镓高电子迁移率晶体管(Fd2)、第六氮化镓高电子迁移率晶体管(Fd3)，第十微带线(Mdl)、第i^一微带线(Md2)、第十二微带线(Md3)、第十三微带线(Md4)、第十四微带线(Md5)、第十五微带线(Md6)、第十六微带线(Md7)、第十七微带线(Md8)、第十八微带线(Md9)和第七电阻(Rdl)、第八电阻(Rd2)、第九电阻(Rd3)、第十电阻(Rd4)、第i^一电阻(Rd5 )、第十二电阻(Rd6 )构成，第四微波毫米波输入端口(Pdl)连接第十微带线(Mdl)的一端，第十微带线(Mdl)的另一端接第四氮化镓高电子迁移率晶体管 (Fdl)的源极，第四氮化镓高电子迁移率晶体管(Fdl)的漏极接第十一微带线(Md2)的一端，第十一微带线(Md2)的另一端接第十二微带线(Md3)的一段，第十二微带线(Md3)的另一端接第十三微带线(Md4) —端，第十三微带线(Md4)的另一端接第十六微带线(Md7)的一端，第十八微带线(Md9)的一端接第八电阻(Rd2)的一端，第八电阻(Rd2)的另一端接第十七微带线(MdS)的一端，第十七微带线(MdS)的另一端接第十四微带线(Md5)，第十四微带线(Md5)的另一端接第四氮化镓高电子迁移率晶体管(Fdl)的源极，第五氮化镓高电子迁移率晶体管(Fd2)的漏极接第十四微带线(Md5)和第十七微带线(MdS)之间，第五氮化镓高电子迁移率晶体管(Fd2)的栅极接第九电阻(Rd3)的一端，第九电阻(Rd3)的另一端接地，第五氮化镓高电子迁移率晶体管(Fd2)的源极接、第十一电阻(Rd5)的一段，、第十一电阻(Rd5)的另一端接地，第五氮化镓高电子迁移率晶体管(Fd2)的栅极接第九电阻(Rd3)， 第九电阻(Rd3)的另一端接地，第六氮化镓高电子迁移率晶体管(Fd3)的漏极接第十六微带线(Md7)和第十八微带线(Md9)之间，第六氮化镓高电子迁移率晶体管(Fd3)的栅极接第十电阻(Rd4)的一端，第十电阻(Rd4)的另一端接地，第五氮化镓高电子迁移率晶体管 (Fd2)的源极接第十二电阻(Rd6)的一段，第十二电阻(Rd6)的另一端接地，第四微波毫米波输出端口(Pd2)的一端接第十五微带线(Md6)，第十五微带线(Md6)的另一端接第十三微带线(Md4)和第十六微带线(Md7)之间。
6.根据权利要求1所述的微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器，其特征在于 8dB衰减单元由由第三十四微波毫米波输入端口(Pel)，第三十四微波毫米波输出端口 (Pe2)，第三十四氮化镓高电子迁移率晶体管(Fel)、第三十五氮化镓高电子迁移率晶体管 (Fe2)、第三十六氮化镓高电子迁移率晶体管(Fe3)，第三十微带线(Mel)、第三十一微带线 (Me2)、第三十二微带线(Me3)、第三十三微带线(Me4)、第三十四微带线(Me5)、第三十五微带线(Me6)、第三十六微带线(Me7)、第三十七微带线(Me8)、第三十八微带线(Me9)和第三十七电阻(Rel)、第三十八电阻(Re2)、第三十九电阻(Re3)、第三十电阻(Re4)、第三i^一电阻(Re5)、第三十二电阻(Re6)构成，第三十四微波毫米波输入端口(Pel)连接第三十微带线(Mel)的一端，第三十微带线(Mel)的另一端接第三十四氮化镓高电子迁移率晶体管 (Fel)的源极，第三十四氮化镓高电子迁移率晶体管(Fel)的漏极接第三十一微带线(Me2) 的一端，第三十一微带线(Me2)的另一端接第三十二微带线(Me3)的一段，第三十二微带线(Me3)的另一端接第三十三微带线(Me4) —端，第三十三微带线(Me4)的另一端接第三十六微带线(Me7)的一端，第三十八微带线(Me9)的一端接第三十八电阻(Re2)的一端， 第三十八电阻(Re2)的另一端接第三十七微带线(MeS)的一端，第三十七微带线(MeS)的另一端接第三十四微带线(Me5)，第三十四微带线(Me5)的另一端接第四氮化镓高电子迁移率晶体管(Fel)的源极，第三十五氮化镓高电子迁移率晶体管(Fe2)的漏极接第三十四微带线(Md)和第三十七微带线(MdS)之间，第三十五氮化镓高电子迁移率晶体管(Fe2)的栅极接第三十九电阻(Re； )的一端，第三十九电阻(Rd)的另一端接地，第三十五氮化镓高电子迁移率晶体管(Fe2)的源极接第三十一电阻(Re5)的一端，第三十一电阻(Re5)的另一端接地，第三十五氮化镓高电子迁移率晶体管(Fe2)的栅极接第三十九电阻(Re3)，第三十九电阻(Re3)的另一端接地，第三十六氮化镓高电子迁移率晶体管(Fe3)的漏极接第三十六微带线(Me7)和第三十八微带线(Me9)之间，第三十六氮化镓高电子迁移率晶体管 (Fe3)的栅极接第三十电阻(Re4)的一端，第三十电阻(Re4)的另一端接地，第三十五氮化镓高电子迁移率晶体管狗2的源极接第三十二电阻(Re6)的一段，第三十二电阻(Re6)的另一端接地，第三十四微波毫米波输出端口(Pe2)的一端接第三十五微带线(Me6)，第三十五微带线(Me6)的另一端接第三十三微带线(Me4)和第三十六微带线(Me7)之间。
7.根据权利要求1所述的微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器，其特征在于 16dB衰减单元由第五微波毫米波输入端口(Pfl)，第五微波毫米波输出端口(Pf2)，第七氮化镓高电子迁移率晶体管(Ffl)、第八氮化镓高电子迁移率晶体管(Ff2)、第九氮化镓高电子迁移率晶体管(Ff3)、第十氮化镓高电子迁移率晶体(Ff4)，第十九微带线(Mfl)、第二十微带(Mf2)、第二i^一微带线(Mf3)、第二十二微带线(Mf4)、第二十三微带线(Mf5)、 第二十四微带线(Mf6)、第二十五微带线(Mf7)、第二十六微带线(Mf8)、第二十七微带线 (Mf9)、第二十八微带线(ΜΠ0)、第二十九微带线(ΜΠ1)、第三十微带线(ΜΠ2)、第三i^一微带线(Mfl3)、第三十二微带线(Mfl4)、和第十三电阻(Rfl)、第十四电阻(Rf2)、第十五电阻(Rf3)、第十六电阻(Rf4)、第十七电阻(Rf5)、第十八电阻(Rf6)、第十九电阻(Rf7)、第二十电阻(RfS)构成，第五微波毫米波输入端口(Pfl)连接第二十六微带线(MfS)的一端， 第二十六微带线(MfS)的另一端接第八氮化镓高电子迁移率晶体管(Ff2)的源极，微带线 (Mf 12)接第三十二微带线(Mf 14)的一段，第三十二微带线(Mf 14)的另一端第七氮化镓高电子迁移率晶体管(Ffl)的源极，第七氮化镓高电子迁移率晶体管(Ffl)的漏极接第三十微带线(Mfl2)的一端，第三十微带线(Mfl2)的另一端接第十九微带线(Mfl)的一端，第十九微带线(ΜΠ )的另一端接第二十一微带线(Mf3)的一端，第二十一微带线(Mf3)的另一端接第八氮化镓高电子迁移率晶体管(Ff2)，第八氮化镓高电子迁移率晶体管(Ff2)漏极接第十七电阻(Rf5)的一端，第十七电阻(Rf5)的另一端接地，第八氮化镓高电子迁移率晶体管(Ff2)的另一端接第二十三微带线(Mf5)的一端，第二十三微带线(Mf5)的另一端接第二十五微带线(Mf7)的一端，第三十一微带线(Mf 13)的一端接微带线Mf5和第二十五微带线(Mf7)的中间，第三十一微带线(Mfl3)的另一端接第五微波毫米波输出端口(Pf2)第二十五微带线(Mf7)的另一端接第九氮化镓高电子迁移率晶体管(Ff3)的漏极，第九氮化镓高电子迁移率晶体管(Ff3)的栅极接第十八电阻(Rf6)的一端，第十八电阻(Rf6)的另一端接地，第九氮化镓高电子迁移率晶体管(Ff3)的源极接第二十七微带线(Mf9) —端，第二十七微带线(Mf9)的另一端接第十九微带线(Mfl)的一端，第十九微带线(Mfl)的另一端接第十四电阻(Rf2)的一端，第十四电阻(Rf2)的另一端接第二十八微带线(MflO)，第二十八微带线(MflO)的另一端接第二十六微带线(MfS)的一端，第二十六微带线(MfS)的另一端接第十氮化镓高电子迁移率晶体(Ff4)源极，第二十电阻(Rf8) —端接第二十六微带线 (MfS)和第二十八微带线(MflO)之间，第二十电阻(RfS)的另一端接地，第十六电阻(Rf4) — 端接微带线(Mfll)和第二十七微带线(Mf9)之间，第十六电阻(Rf4)的另一端接地。
全文摘要
本发明公开了一种微波毫米波超宽带低相移六位数字衰减器。它由0.5dB、1dB、2dB、4dB、8dB、16dB六部分衰减单元级联组成，0.5dB/1dB/2dB衰减单元采用T型拓扑结构，4dB/8dB/16dB衰减单元采用∏型拓扑结构，衰减单元级联顺序依次为2dB、0.5dB、16dB、1dB、8dB、4dB，该衰减器的工作频率范围为32-38GHz，以0.5dB为步进值在0.5-31.5dB的衰减范围内可以实现64种衰减状态。本电路拓扑结构简单，衰减态相移小，插入损耗小，衰减精度高，输入和输出端电压驻波比小，工作频带宽，电路尺寸小，便于采用MMIC工艺批量生产。
文档编号H03H7/03GK102403973SQ20111033173
公开日2012年4月4日 申请日期2011年10月27日 优先权日2011年10月27日
发明者冯媛, 孙宏途, 尹洪浩, 左同生, 戚湧, 戴永胜, 李平, 汉敏, 谢秋月, 韩群飞 申请人:无锡南理工科技发展有限公司