专利名称：微带分段可变衰减器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微带分段可变衰减器，尤其涉及一种可用于各种微波电路的微带分段可变衰减器。它适合与通信、雷达、测试等领域。
背景技术：
在电子部件家族里，可变衰减器是电路和系统中常用的基本部件之一。可变衰减器的存在，使电路制作和系统的调试变得更加灵活，方便。在几百MHz以下的电路和系统中，可变衰减器已得到广泛地应用。如在微波电路系统中，用于测试，调节电平，增加隔离等等。可是当使用频率在较高频带时，现有结构由接触簧片，滑块，丝杆等制成的立体结构的可变衰减器，其寄生参数大，高频特性较差。
于是本申请人于2004年10月13日和2006年11月11日分别提交了关于可用于各种高频及微波电路的可变衰减器的专利申请，专利号分别为ZL200410051879.9和200610156824.3；发明名称分别为可变衰减器和微带可变衰减器，在该专利文献中公开了一种可变衰减器，其可用于高频及微波电路，其包括基板，其特征在于其还包括位于该基板上的第一膜片电阻和连接到该第一膜片电阻两端的输入端和输出端；该第一膜片电阻的两端还分别与第三膜片电阻的一端及第四膜片电阻的一端相电连接；第三膜片电阻和第四膜片电阻的另一端分别与第二膜片电阻的一端相电连接，第二膜片电阻的另一端与接地端相电连接；该可变衰减器还包括能分别与第一膜片电阻和第二膜片电阻相电接触并分别用来改变第一膜片电阻、第二膜片电阻的阻抗大小的第一导电片和第二导电片；该可变衰减器还包括绝缘物，该第一导电片、第二导电片固定在绝缘物上。
然而上述的可变衰减器只能在给定的范围内对衰减器进行连续调节，而在实际应用的场合中有时也会有只需使用几个固定衰减器值的时候，而此时若采用上述的可变衰减器则调节起来比较费时，而且比较难控制得到所需的衰减器值。
另外，现有的分段衰减器，它是采用将阻性材料推离主回路再短路的方式，即先开路，然后再短路的方式，这样作的问题是，将该分段衰减器接入主回路时，在推开阻性材料的一瞬间，主回路处于开路状态，衰减器的输入射频信号的反射系数会很大，理论上最坏时是全反射，会对主回路造成很大的问题，将这样的分段衰减器接入系统时，经常会烧坏系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种分段定量可调的微带分段可变衰减器，其应用在只需改变几个固定衰减量的场合中时，调节方便、体积小、接入系统容易、不会对系统造成冲击、精度高。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种微带分段可变衰减器，其包括基体、共同接地端、信号输入端、信号输出端，其特征在于所述微带分段可变衰减器还包括在所述基体上的至少一个无源固定衰减器，所述无源固定衰减器的两信号端通过信号微带线相串联，相串联形成的串联固定衰减器的两信号端分别与所述信号输入端和信号输出端相连接，所述的各无源固定衰减器的接地端分别与共同接地端相接地，所述微带分段可变衰减器还包括至少一控制所述无源固定衰减器的两信号端连接以使所述无源固定衰减器短路的导电片和用来移动该导电片位置的拨动开关。
上述技术方案的进一步改进在于该微带分段可变衰减器可制作在同轴连接器内，该拨动开关制作在该同轴连接器的外部。
所述基体可以是多层基体，所述无源固定衰减器制作在基体的表层或内层，所述导电片和所述拨动开关制作在基体的表层，所述无源固定衰减器的两信号端连接到所述导电片所在基体的表层。
在与导电片相接触的所述基体的另外一表面有一个绝缘衬片或绝缘衬底。
该无源固定衰减器也可以是具有温度补偿功能的无源固定衰减器。
为解决上述技术问题，本发明所采用的另一技术方案是提供一种微带分段可变衰减器，其包括基体、共同接地端、信号输入端、信号输出端，其特征在于所述微带分段可变衰减器还包括在所述基体上的至少一个无源固定衰减器，所述无源固定衰减器的两信号端通过信号微带线相串联，相串联形成的串联无源固定衰减器的两信号端分别与所述信号输入端和信号输出端相连接，所述的各无源固定衰减器的接地端分别与共同接地端相接地，所述微带分段可变衰减器还包括至少一控制所述无源固定衰减器的两信号端连接以使所述无源固定衰减器短路的电控开关。
上述技术方案的进一步改进在于所述电控开关位于所述基体的表层或内层，所述多个无源固定衰减器与所述电控开关位于所述基体的同一层或不同层，若所述电控开关与所述无源固定衰减器不同层，则所述无源固定衰减器的两端连接到所述电控开关所在的层。
该无源固定衰减器也可以是具有温度补偿功能的无源固定衰减器。
本发明的有益效果是由于本发明的微带分段可变衰减器具有一个或多个无源固定衰减器，通过导电片或电控开关将所述无源固定衰减器分段无效掉，从而实现微带分段可变衰减器衰减量的分段定量可调，不会对被接入系统产生开路冲击。将微带分段可变衰减器与连接器相结合，将该微带分段可变衰减器制作在连接器内，大大降低了制作成本和体积；另外，由于本发明的微带分段可变衰减器的多个无源固定衰减器可以位于所述基体的不同层，因此可大大节省固定衰减器所占用的电路板面积和实现衰减器量均匀分段调节；导电片是与无源固定衰减器的端口相连接，而不与微细特殊材料制成的无源固定衰减器直接摩擦接触，从而提高了器件的可靠性。
因此本发明具有以下优点a.不会发生开路状态，可避免接入系统时，对系统产生的反射冲击。
b.可制作在连接器内，使用方便，体积小，成本低。
c.短路片与无源固定衰减器可制作在不同层，可减小体积，还可避免导电片与无源固定衰减器阻抗材料的直接摩擦。
d.由于可以是多层分段式可调，在相同的调节范围内，本发明的分段可变衰减的表面积大大减小。
e.将温度补偿衰减器引入可变衰减器，可改善系统的温度特性。
f.在高频及微波频段实现了无源衰减量的分段定量精密可调；由于采用微带基板结构，其使用频率范围极广；可以在高频及微波频带广范围实现信号的可变衰减。
g.本发明构造简单，与用有源器件制作的衰减器相比，成本极低；
h.无源固定衰减器不限于是分立元件衰减器，也可以是薄膜或厚膜工艺制作的衰减器；i.适用于各种衰减电路；j.适用于各种隔离电路；k.适用于要求衰减精度高的情况；l.可作为试验室的研究开发用的调整，测试设备。
图1是本发明第一实施方式的微带分段可变衰减器的示意图。
图2是本发明第一实施方式的微带分段可变衰减器的等效电路图。
图3是本发明第一实施方式的微带分段可变衰减器无效掉一个无源固定衰减器的示意图。
图4是图3的等效电路图。
图5是本发明第一实施方式的微带分段可变衰减器无效掉两个无源固定衰减器的示意图。
图6是图5的等效电路图。
图7是本发明第一实施方式的微带分段可变衰减器无效掉三个无源固定衰减器的示意图。
图8是图7的等效电路图。
图9是三个无源固定衰减器10相互串联制作在基体9的底面的示意图。
图10是在基体9的正面有导电片6、拨动开关7的示意图。
图11它是第二实施例的整体外观图。
图12它是将类似于图9和图10所示的基体9制作在一个经过设计改造的SMA型连接器内的示意图。
图13它是基体底面加有一个绝缘衬底的示意图。
图14它是在基体9的正面有导电片6、拨动开关7的示意图。
图15它是SMA型连接器的微带分段可变衰减器的外观图。
图16它是本发明第四实施方式的微带分段可变衰减器的示意图。
图17它是将图16安装在一个壳体内的微带分段可变衰减器的外观图。
图18它是微带分段可变衰减器衰减量变化的理论曲线图。
图19它是本发明第五实施方式的微带分段可变衰减器的示意图。
具体实施例方式
请参阅图1，本发明第一实施方式的微带分段可变衰减器，包括基体9、共同接地端3、信号输入端1、信号输出端2，该微带分段可变衰减器还包括在所述基体上的三个无源固定衰减器10，所述无源固定衰减器的两信号端4、5通过信号微带线8相串联，相串联形成的串联固定衰减器的两信号端分别与所述信号输入端1和信号输出端2相连接，各无源固定衰减器的接地端分别与共同接地端3相接地，该微带分段可变衰减器还包括三个控制所述无源固定衰减器的两信号端4、5连接以使所述无源固定衰减器短路的导电片6。该微带分段可变衰减器还包括用来移动所述导电片位置的拨动开关7，该拨动开关7的材料是绝缘材料。该拨动开关7与所述导电片6的一面相邻接，所述导电片的另一面与基体表层相邻接。该导电片6的作用是用来短路所述无源固定衰减器10，以此达到衰减器的分段可变。这里要说明的是，信号微带线8是用于传输射频信号的，它的宽度尺寸与信号频率有关，导电片6的宽度尺寸与信号微带线8的宽度相同为佳。
所述无源固定衰减器也可以选用具有温度补偿功能的无源固定衰减器。可对系统起到温度稳定的作用。
请参阅图2，它是图1的等效电路图。各个无源固定衰减器10的衰减量分别为M1、M2和M3。串联起来的衰减量为各个无源固定衰减器10的衰减量的总合。
请参阅图3，它是本发明第一实施方式的微带分段可变衰减器无效掉一个无源固定衰减器10的示意图。通过改变拨动开关7的位置，使导电片6将第一个无源固定衰减器10的两端信号端4、5短路，使该无源固定衰减器10无效掉；同样，反向移动拨动开关7，可使其恢复原有的衰减量。
请参阅图4，它是图3的等效电路图。
请参阅图5，它是本发明第一实施方式的微带分段可变衰减器无效掉两个无源固定衰减器10的示意图。
请参阅图6是图5的等效电路图。
请参阅图7，它是本发明第一实施方式的微带分段可变衰减器无效掉三个无源固定衰减器10的示意图。
请参阅图8是图7的等效电路图。
从图3到图8可以看出，若将该微带分段可变衰减器接入到某个系统中使用，该微带分段可变衰减器的可变调节过程中，从被接入的系统来看，没有系统完全开路状态，不会产生输入信号的全反射，不会对被接入系统产生冲击破坏。
请参阅图9、图10和图11，它是本发明第二实施方式的微带分段可变衰减器的组合示意图。基体9是一个6mm乘10mm的陶瓷双面基体，陶瓷基体的厚度为0.63mm。图9是三个无源固定衰减器10相互串联制作在基体9的底面的示意图。各个无源固定衰减器的两信号端4，5通过射频过孔，分别连接到另基体的另一面(正面)。图10是在基体9的正面有导电片6、拨动开关7的示意图。射频过孔可制作成实心过孔，这样可耐摩擦。为了便于导电片的移动，在导电片处于开路状态，即导电片没有与无源固定衰减器的两信号端4，5相接触的状态时，在导电片与基体9间加入阻焊漆11，该阻焊漆不覆盖无源固定衰减器的两端4，5，该阻焊漆的目的是抬高导电片的位置，使导电片向无源固定衰减器的两端4，5移动时，保持平顺。通过拨动导电片6，可使无源固定衰减器的两信号端4，5短路或开路。这里要强调的是，这里所说的开路或短路是指对无源固定衰减器两信号端4，5的开路或短路，不是对被接入系统的开路或短路。
该导电片6可以制作在单层PCB板上，该PCB板与基体接触的那一面(底面)有金属模，该金属模起到导电片的作用。该PCB板的形状与导电片的形状相同。该PCB板的表面，没有金属模，与该拨动开关7相连接，该拨动开关7固定在该PCB板上，该拨动开关7带动该PCB板移动。该基体9制作在一个壳体13内，拨动开关7的一部份伸出到该壳体13外，便于手动操作。在该PCB板的表层与该壳体13的内顶层之间可制作一个弹片或弹簧，目的是让该PCB底面板上的导电片与该无源固定衰减器的两端信号端4，5稳定接触。在该PCB板的表面与壳体13间还制作有一个导轨，该拨动开关7沿导轨移动，目的是在拨动PCB板时，使该PCB底面板上的导电片只能处于两个位置，即该PCB底面板上的导电片完全与该无源固定衰减器的两信号端4，5稳定接触的位置或该PCB底面板上的导电片完全脱离该无源固定衰减器两信号端4，5的位置。此段落没有图示。
本实施例中，基体9选用陶瓷基体的优点是耐高温，薄膜工艺一般选用陶瓷材料作基体，通过薄膜工艺，可将无源固定衰减器直接制作在陶瓷基体上，陶瓷基体的射频特性极好。射频频率越高，陶瓷基体的厚度要求越薄，8GHz以下一般选用0.63mm厚度的陶瓷基体。但陶瓷基体易破碎，为了防止移动拨动开关7时，压碎陶瓷基体，在陶瓷基体与导电片相接触面的反面衬一个绝缘衬片或绝缘衬底12，该绝缘衬底12可以是有机介质衬底或绝缘材料衬底，其作用一是为了防止压碎该陶瓷基体，二是为了起绝缘保护作用，防止双面基体底面的该无源固定衰减器与金属外壳或外部物体直接接触。此段落描述没有图示。
当然，基体9也可选用射频PCB板比如聚四氟乙烯基板，聚四氟乙烯的优点是不易破碎，但不耐高温。
请参阅图11，它是第二实施例的整体外观图。它可以直接安装在所需系统中，该信号输入端1、信号输出端2、共同接地端3表露在壳体的底部，可直接焊接在所需系统中，该绝缘衬底12是绝缘树脂作衬底，既起到绝缘作用，又起到保护该陶瓷基体的作用，还有固定壳体的作用。该拨动开关7表露在壳体外部，便于调节。
另外也利用多层制作工艺，将无源固定衰减器制作在多层基体的不同层上，比如用薄膜工艺，将无源固定衰减器制作在不同层上，所述无源固定衰减器位于所述基体的表层或内层；当所述无源固定衰减器位于所述基体内层，所述无源固定衰减器的两信号端4、5连接到所述导电片所在基体的表层；当所述无源固定衰减器与导电片不在同一表层时，所述无源固定衰减器的两信号端连接到所述导电片所在基体的表层；这样可小型化，同时可防止该导电片与无源固定衰减器的阻性材料的直接摩擦，可避免影响无源固定衰减器的性能。此段落描述没有图示。
请参阅图12、图13、图14和图15，它是本发明第三实施方式的微带分段可变衰减器的组合示意图。该微带分段可变衰减器可制作在同轴连接器内，该拨动开关7制作延伸到该同轴连接器的外部。连接器可选用SMA型、N型或BNC型等连接器。
请参阅图12，它是将类似于图9和图10所示的基体9制作在一个经过设计改造的SMA型连接器14内的示意图。将该SMA型连接器的同轴信号线切开，在该SMA型连接器14内部设计一个可插入该基体9大小的空间，该SMA连接器的信号输入端与该串联固定衰减器的信号输入端1相连接、经该串联固定衰减器信号输出端子2与该SMA型连接器信号输出端相连接，该共同接地端3与SMA型连接器的外壳相连接。
请参阅图13，它是基体9下面加有绝缘衬底12的示意图。在制作有无源固定衰减器的该基体9的那一面加有一个绝缘衬底12，然后用一个金属套将其固定，该金属套与该共同接地端3相连接。
请参阅图14，它是在基体9的正面有导电片6、拨动开关7的示意图。它与图10的描述相类似。
同样，可以将导电片制作在单层PCB板上，该拨动开关7固定在该PCB板上，该拨动开关7带动该PCB板移动，拨动开关7的一部份表露到该SMA型连接器14的壳体外，便于手动操作。在该PCB板的表层与该壳体间可制作一个弹片或弹簧，目的是让该PCB底面板上的导电片与该无源固定衰减器的两信号端4，5稳定接触；在该PCB板的表面与该壳体间还制作有一个导轨，该拨动开关7沿导轨移动，目的是在拨动PCB板时，使该PCB底面板上的导电片只能处于两个位置，即该PCB底面板上的导电片完全与该无源固定衰减器的两信号端4，5稳定接触的位置或该PCB底面板上的导电片完全脱离该无源固定衰减器两信号端4，5的位置。此段落没有图示。
请参阅图15，它是SMA型连接器的微带分段可变衰减器的外观图。该拨动开关7的一部分表露在SMA型连接的外部，便于调节，图中有三个拨动开关。该无源固定衰减器的衰减量可自由组合。通过选择不同衰减量的无源固定衰减器，可很方便地选择微带分段可变衰减器的衰减范围和步进精度。
另外，也可以将拨动开关7制作成旋转式拨动开关，比如通过外部旋转螺帽或螺杆带动拨动开关动作，起到改变衰减量的作用。此段落没有图示。
还可以在连接器的外部加入散热器，可制作出连接器型的大功率的微带分段可变衰减器。此段落没有图示。
请参阅图16、它是本发明第四实施方式的微带分段可变衰减器的示意图。图16显示了三个无源固定衰减器10相互串联在一起，虚线显示了一个由PCB板制成的有导电片功能的圆形PCB板，该PCB板与该无源固定衰减器的两信号端4，5相接触的那一面刻制有导电片，通过旋转PCB板，可无效掉无源固定衰减器。为了防止过度旋转，在该PCB的边缘设置有限位头15。
请参阅图17，它是将图16安装在一个壳体内的微带分段可变衰减器的外观图。拨动开关7延伸到该壳体的外部，便于调节。
请参阅图18，它是微带分段可变衰减器衰减量变化的理论曲线图。通过选择不同衰减量的无源固定衰减器，可很方便地选择微带分段可变衰减器的衰减范围和步进精度。
请参阅图19，它是本发明第五实施方式的微带分段可变衰减器的示意图。它与第一实施方式的区别在于，用高速电控开关代替了导电片6和拨动开关7。电控开关需要外部的控制信号来控制电控开关的开与关，以此来改变该微带分段可变衰减器的衰减量。电控开关可以选用微波高速开关管(比如PIN管)或场效应管(FET)作开关管。在设计该电控开关时要考虑到各电控开关间开关触发信号(控制信号)的相互隔离，可以在电控开关间加入藕合电容，藕合电容的作用是让射频微波信号通过，阻碍开关触发信号通过。开关触发信号一般是频率较低的信号。在开关触发信号与电控开关间加入高阻抗线，其作用是阻碍射频微波信号从开关触发信号处漏出。
所述无源固定衰减器也可以选用具有温度补偿功能的无源固定衰减器。可对系统起到温度稳定的作用。
同样，可利用多层制作工艺，将无源固定衰减器制作在多层基体的不同层上，比如用薄膜工艺，在不同层上制作无源固定衰减器，所述无源固定衰减器位于所述基体的表层或内层；所述电控开关位于所述基体的表层或内层，所述多个无源固定衰减器与所述电控开关位于所述基体的同一层或不同层，若所述电控开关与所述无源固定衰减器不同层，则所述无源固定衰减器的两信号端4、5连接到所述电控开关所在基体的那层。此段落没有图示。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种微带分段可变衰减器，其包括基体、共同接地端、信号输入端、信号输出端，其特征在于所述微带分段可变衰减器还包括在所述基体上的至少一个无源固定衰减器，所述无源固定衰减器的两信号端通过信号微带线相串联，相串联形成的串联固定衰减器的两信号端分别与所述信号输入端和信号输出端相连接，所述的各无源固定衰减器的接地端分别与共同接地端相接地，所述微带分段可变衰减器还包括至少一控制所述无源固定衰减器的两信号端连接以使所述无源固定衰减器短路的导电片和用来移动该导电片位置的拨动开关。
2.根据权利要求1所述的微带分段可变衰减器，其特征在于该微带分段可变衰减器可制作在同轴连接器内，该拨动开关制作在该同轴连接器的外部。
3.根据权利要求1或2所述的微带分段可变衰减器，其特征在于所述基体可以是多层基体，所述无源固定衰减器制作在基体的表层或内层，所述导电片和所述拨动开关制作在基体的表层，所述无源固定衰减器的两信号端连接到所述导电片所在基体的表层。
4.根据权利要求3所述的微带分段可变衰减器，其特征在于在与导电片相接触的所述基体的另外一表面有一个绝缘衬片或绝缘衬底。
5.根据权利要求1、2或3所述的微带分段可变衰减器，其特征在于该无源固定衰减器也可以是具有温度补偿功能的无源固定衰减器。
6.一种微带分段可变衰减器，其包括基体、共同接地端、信号输入端、信号输出端，其特征在于所述微带分段可变衰减器还包括在所述基体上的至少一个无源固定衰减器，所述无源固定衰减器的两信号端通过信号微带线相串联，相串联形成的串联无源固定衰减器的两信号端分别与所述信号输入端和信号输出端相连接，所述的各无源固定衰减器的接地端分别与共同接地端相接地，所述微带分段可变衰减器还包括至少一控制所述无源固定衰减器的两信号端连接以使所述无源固定衰减器短路的电控开关。
7.根据权利要求5所述的微带分段可变衰减器，其特征在于所述电控开关位于所述基体的表层或内层，所述多个无源固定衰减器与所述电控开关位于所述基体的同一层或不同层，若所述电控开关与所述无源固定衰减器不同层，则所述无源固定衰减器的两端连接到所述电控开关所在的层。
8.根据权利要求7所述的微带分段可变衰减器，其特征在于该无源固定衰减器也可以是具有温度补偿功能的无源固定衰减器。
全文摘要
本发明涉及了一种微带分段可变衰减器，它包括基体、共同接地端、信号输入端、信号输出端；所述微带分段可变衰减器还包括在所述基体上的多个无源固定衰减器，所述无源固定衰减器的两信号端通过信号微带线相串联，相串联形成的串联固定衰减器的两信号端分别与所述信号输入端和信号输出端相连接，所述各无源固定衰减器的接地端分别与共同接地端相接地，所述微带分段可变衰减器还包括控制所述无源固定衰减器的两信号端连接以使所述无源固定衰减器短路的导电片或电控开关。本发明适用于各种高频及微波电路，实现了衰减器量的分段定量可调。
文档编号H03H7/24GK101079606SQ200710108328
公开日2007年11月28日 申请日期2007年5月12日 优先权日2007年4月18日
发明者阎跃军, 阎跃鹏 申请人:阎跃军, 阎跃鹏