专利名称：新型的兼容数字式和模拟式的超宽带衰减器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于雷达、通信、制导的电子部件，是一种低插入相移的动态范围 大的超宽带的衰减器集成电路，并且兼容数字式和模拟式。
背景技术：
基于GaAs的微波集成电路(MMIC)的电压控制可变衰减器，被广泛应用于现代高 级电子系统和设备。可变衰减器被应用于1)自动损失控制(ALC)组件的宽频增益控制块，
2)宽频脉冲调制器；3)宽频无反射的单刀单掷(SPST)开关，4)宽频矢量调制器，5)宽频自 动增益控制(AGC)放大器。MMIC电压控制可变衰减器拥有小型，轻量级，高出产量，低成本 等特点，并且简单易用，低功率耗散。鉴于上述应用，可变衰减器拥有大的动态范围和低插 入相移，引起社会广泛的关注。在操作频率范围内有很好的相位平坦度，这是传统标量之外 又一个可用于传播应用的电路。数字衰减器线性度好，大功率处理，衰减控制简单精确。目 前主要的研究集中在模拟衰减器和数字衰减器，然而，近几年，兼容模拟式和数字式的衰减 器受到广泛的关注。描述可变衰减器产品性能的主要技术指标有1)工作频率带宽；幻衰减位数；3) 总衰减量4)衰减精度力)衰减步进；6)最小插入损耗；7)各衰减态相位差；8)各衰减态输 入和输出端电压驻波比；9)各态转换速度；10)电路尺寸；11)承受功率；12)各电路之间电 性能的一致性等。由于设计采用的电路拓扑和工艺实现途径的缺陷，尤其对频带宽、衰减量大的应 用需求时，通常电性能指标难以满足要求。主要缺点有1)电路拓扑复杂；2)设计难度大；
3)工艺加工难度大；4)衰减精度低力)工作频带窄；6)各衰减态之间的相位差大，即信号 幅度变化时，伴随的信号相位变化大；7)各衰减态的输入和输出端电压驻波比差别大；8) 受工艺控制参数影响，电路间电性能一致性较差；9)电路尺寸较大。尤其各衰减态之间的 相位差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本发明的目的在于提供一种砷化镓单片微波集成电路 (MMIC)可变衰减器的电路。实现本发明目的的技术解决方案为一种新型的兼容数字式和模拟式的超宽带衰 减器，包括第一联合控制电路、第二联合控制电路、一个衰减电路以及输入/输出端；第1总 控电压、第11控制电压、第12控制电压、第13控制电压、第14控制电压、第15控制电压、 第16控制电压构成第一联合控制电路，用以控制第1场效应晶体管、第2场效应晶体管、第 01场效应晶体管和第02场效应晶体管的控制电压；第2总控电压、第21控制电压、第22 控制电压、第23控制电压、第M控制电压、第25控制电压和第沈控制电压构成第二联合 控制电路，用以联合控制第3场效应晶体管、第4场效应晶体管、第5场效应晶体管、第6场效应晶体管、第32场效应晶体管、第42场效应晶体管、第52场效应晶体管和第62场效应 晶体管的控制电压；由第1微带线、第2微带线、第3微带线、第4微带线、第5微带线、第6 微带线、第7微带线、第12微带线、第22微带线、第32微带线、第42微带线、第52微带线、 第62微带线、第72微带线、第1场效应晶体管、第2场效应晶体管、第01场效应晶体管、第 02场效应晶体管、第3场效应晶体管、第4场效应晶体管、第5场效应晶体管、第6场效应晶 体管、第32场效应晶体管、第42场效应晶体管、第52场效应晶体管、第62场效应晶体管、 第1电阻、第2电阻、第3电阻、第4电阻、第12电阻、第22电阻、第32电阻、第42电阻以 及输入/输出端口构成衰减电路，第一联合控制电路和第二联合控制电路共同控制该衰减 电路，实现各种不同衰减度。本发明与现有技术相比，其显著优点1、可以控制变化衰减度，衰减精度高；2、拥 有超宽的工作频率带宽，拥有大的动态范围和低插入相移，信号幅度变化而信号相位变化 小；3、控制简单，使用方便，兼容模拟式和数字式；4、电路之间电性能批量一致性好；5、电 路尺寸小；6、成本低。
图1是本发明的模拟/数字可变衰减器电路结构示意图。表1是本发明的主要衰减状态的列表(A表示衰减值，C表示控制信号)。图2是本发明的不同衰减状态的输入端回波损耗测量结果。图3是本发明的不同衰减状态的输出端回波损耗测量结果。图4是本发明的不同衰减状态的插损测量结果。图5是本发明的70dB范围内最大相移误差的测量结果。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细描述。本发明可以控制变化衰减度，拥有大的动态范围和低插入相移，信号幅度变化而 信号相位几乎不变，即各衰减态之间相位差小，衰减精度高，各衰减态输入和输出端电压驻 波比小，拥有超宽的工作频率带宽，减小最小插入损耗，成品率高，控制简单拟，使用方便， 兼容模式和数字式，便于采用微波单片集成电路工艺技术大批量生产的衰减器集成电路。 设计中包括场效应晶体管(MESFET)，金属薄膜电阻，植入离子电阻，和微带传输线。为了达 到好的微波性能，使芯片小型化，需要好好考虑场效应晶体管(MESFET)转换结构，加工条 件，电路布局和排版。为实现低插入相移，输入输出低端回波损耗，在设计中场效应晶体管 (MESFET)采用连通道和分流道拥有相同的门宽度。连通道和分流道有相同的信号控制负 载，不需要直流相关电路，电路得到简化。结合图1，本发明新型的兼容数字式和模拟式的超宽带衰减器，包括第一联合控制 电路、第二联合控制电路、一个衰减电路以及输入/输出端；第1总控电压VI、第11控制电 压Veil、第12控制电压Vcl2、第13控制电压Vcl3、第14控制电压Vcl4、第15控制电压 Vcl5、第16控制电压Vcl6构成第一联合控制电路，用以控制第1场效应晶体管F1、第2场 效应晶体管F2、第01场效应晶体管FOl和第02场效应晶体管F02的控制电压；第2总控 电压V2、第21控制电压Vc21、第22控制电压Vc22、第23控制电压Vc23、第M控制电压VW4、第25控制电压Vc25和第沈控制电压VW6构成第二联合控制电路，用以联合控制第 3场效应晶体管F3、第4场效应晶体管F4、第5场效应晶体管F5、第6场效应晶体管F6、第 32场效应晶体管F32、第42场效应晶体管F42、第52场效应晶体管F52和第62场效应晶 体管F62的控制电压；由第1微带线Ml、第2微带线M2、第3微带线M3、第4微带线M4、第 5微带线M5、第6微带线M6、第7微带线M7、第12微带线M12、第22微带线M22、第32微带 线M32、第42微带线M42、第52微带线M52、第62微带线M62、第72微带线M72、第1场效 应晶体管F1、第2场效应晶体管F2、第01场效应晶体管F01、第02场效应晶体管F02、第3 场效应晶体管F3、第4场效应晶体管F4、第5场效应晶体管F5、第6场效应晶体管F6、第32 场效应晶体管F32、第42场效应晶体管F42、第52场效应晶体管F52、第62场效应晶体管 F62、第1电阻R1、第2电阻R2、第3电阻R3、第4电阻R4、第12电阻R12、第22电阻R22、 第32电阻R32、第42电阻R42以及输入/输出端口构成衰减电路，第一联合控制电路和第 二联合控制电路共同控制该衰减电路，实现各种不同衰减度。 本发明新型的兼容数字式和模拟式的超宽带衰减器，第一联合控制电路具体由第 1电阻R1、第2电阻R2、第12电阻R12、第22电阻R22、第10电阻R10、第11电阻R11、第12 电阻R12、第13电阻R13、第14电阻R14、第15电阻R15、第16电阻R16、第17电阻R17、第 18电阻R18、第19电阻R19、第110电阻R110、第111电阻R111、第112电阻R112、第11场 效应晶体管F11、第12场效应晶体管F12、第13场效应晶体管F13、第14场效应晶体管F14、 第15场效应晶体管F15、第16场效应晶体管F16、第1电压控制端口 VI、第11电压控制端 口 Veil、第12电压控制端口 Vcl2、第13电压控制端口 Vcl3、第14电压控制端口 Vcl4、第 15电压控制端口 Vcl5、第16电压控制端口 Vcl6构成；第1主控电压Vl接第10电阻R10， 第10电阻RlO的另一端接第12电阻R12，第12电阻R12两端接第11场效应晶体管Fll的 源极和漏极，第11场效应晶体管Fll的栅极接第11电阻R11，第11电阻Rll的另一端接 电压控制端第11电压控制端口 Vcll ；第12电阻R12的另一端接第14电阻R14，第14电阻 R14的两端接第12场效应晶体管F12的源极和漏极，第12场效应晶体管F12的栅极接第 13电阻R13，第13电阻R13的另一端接第12电压控制端Vcl2 ；R14的另一端接第16电阻 R16，第16电阻R160的两端接第13场效应晶体管F13的源极和漏极，第13场效应晶体管 F13的栅极接第15电阻R15，第15电阻R150的另一端接第13电压控制端Vcl3 ’第16电 阻R16的另一端接第18电阻R18，第18电阻R18的两端接第14场效应晶体管F14的源极 和漏极，第14场效应晶体管F14的栅极接第17电阻R17，第17电阻R17的另一端接第14 电压控制端Vcl4 ；第18电阻R18的另一端接第110电阻Rl 10，第110电阻RllO的两端接 第15场效应晶体管F15的源极和漏极，第15场效应晶体管F15的栅极接第19电阻R19， 第19电阻R19的另一端接第15电压控制端Vcl5 ；第110电阻RllO的另一端接第112电 阻R112，第112电阻R112的两端接第16场效应晶体管F16的源极和漏极，第16场效应晶 体管F16的栅极接第111电阻R111，第111电阻Rlll的另一端接第16电压控制端Vcl6 ； 第112电阻R112的另一端接地，第10电阻RlOO与第12电阻R12之间引出一条线并联连 接第1电阻Rl，第二电阻R2，第21电阻R21，第22电阻R22，第1电阻Rl接第1场效应晶 体管Fl的栅极，第2电阻R20接第2场效应晶体管F2的栅极，第12电阻R12接第01场效 应晶体管FOl的栅极，第22电阻R22接第02场效应晶体管F02的栅极；第1电压控制端 口 VI、第11电压控制端口 Veil、第12电压控制端口 Vcl2、第13电压控制端口 Vcl3、第14
8电压控制端口 Vcl4、第15电压控制端口 Vcl5和第16电压控制端口 Vcl6分别加载0电压 时，记为0，加载-5V电压时，记为1，加载为1时，晶体管夹断，不导通，加载为0时，导通，由 此达到数字控制的目的；通过控制第1电压控制端口 VI、第11电压控制端口 Veil、第12电 压控制端口 Vcl2、第13电压控制端口 Vcl3、第14电压控制端口 Vcl4、第15电压控制端口 Vc 15、第16电压控制端口 Vc 16置0或置1，从而控制对Fl、F2、FOl和F02的加载电压，控 制其导通，达到控制不同衰减度的目的。 本发明新型的兼容数字式和模拟式的超宽带衰减器，第二联合控制电路具体由第 2电压控制端V2、第21电压控制端V21、第22电压控制端V22、第23电压控制端￥23、第对 电压控制端V24、第25电压控制端V25、第沈电压控制端V26、第5电阻R5、第6电阻R6、第 7电阻R7、第8电阻R8、第52电阻R52、第62电阻R62、第72电阻R72、第82电阻R82、第20 电阻R20、第21电阻R21、第22电阻R22、第23电阻R23、第M电阻R24、第25电阻R25、第 26电阻R26、第27电阻R27、第28电阻R28、第四电阻R29、第210电阻R210、第211电阻 R211和第212电阻R212构成；第2主控电压V2接第20电阻R20，第20电阻R20的另一端 接第22电阻R22，第22电阻R22两端接第21场效应晶体管F21的源极和漏极，第21场效 应晶体管F21的栅极接第21电阻R21，第21电阻R21的另一端接第21电压控制端Vc21 ； 第22电阻R22的另一端接第M电阻R24，第M电阻R24的两端接第22场效应晶体管F22 的源极和漏极，第22场效应晶体管F22的栅极接第23电阻R23，第23电阻R23的另一端接 第22电压控制端Vc22 ；第M电阻R24的另一端接第沈电阻R26，第沈电阻R26的两端接 第23场效应晶体管F23的源极和漏极，第23场效应晶体管F23的栅极接第25电阻R25，第 25电阻R25的另一端接第23电压控制端Vc23 ；第沈电阻R26的另一端接第28电阻R28， 第28电阻似8的两端接第M场效应晶体管FM的源极和漏极，第M场效应晶体管F24的 栅极接第27电阻R27，第27电阻R27的另一端接第M电压控制端VcM ；第28电阻R28的 另一端接第210电阻R210，第210电阻R210的两端接第25场效应晶体管F25的源极和漏 极，第25场效应晶体管F25的栅极接第四电阻1 29，第四电阻R29的另一端接第25电压 控制端Vc25 ；第210电阻R210的另一端接第212电阻R212，第212电阻R212的两端接第 26场效应晶体管F26的源极和漏极，第沈场效应晶体管F26的栅极接第211电阻R211，第 211电阻R211的另一端接第沈电压控制端VW6 ；第212电阻R212的另一端接地，第20电 阻R20与第22电阻R22之间引出一条线并联连接第5电阻R5、第6电阻R6、第7电阻R7、 第8电阻R8、第52电阻R52、第62电阻R62、第72电阻R72和第82电阻R82，第5电阻R5 接第3场效应晶体管F30的栅极，第6电阻R6接第4场效应晶体管F4的栅极，第7电阻R7 接第5场效应晶体管F5的栅极，第8电阻R8接第6场效应晶体管F6的栅极，第52电阻R52 接第32场效应晶体管F32的栅极，第62电阻R62接第42场效应晶体管F42的栅极，第72 电阻R720接第52场效应晶体管F52的栅极，第82电阻R82接第62场效应晶体管F62的 栅极；第2电压控制端口 V2，第21电压控制端口 Vc21、第22电压控制端口 Vc22、第23电 压控制端口 Vc23、第M电压控制端口 Vc24、第25电压控制端口 Vc25和第沈电压控制端 口 VW6分别加载0电压时，记为0，加载-5V电压时，记为1，加载为1时，晶体管夹断，不导 通，加载为0时，导通，由此达到数字控制的目的；通过控制第2电压控制端口 V2，第21电 压控制端口 Vc21、第22电压控制端口 Vc22、第23电压控制端口 Vc23、第M电压控制端口 VcM、第25电压控制端口 Vc25和第沈电压控制端口 VW6置0或置1，从而控制对第3场效应晶体管F3、第4场效应晶体管F4、第5场效应晶体管F5、第6场效应晶体管F6、第32 场效应晶体管F32、第42场效应晶体管F42、第52场效应晶体管F52和第62场效应晶体管 F62的加载电压，控制其导通，达到控制不同衰减度的目的。本发明新型的兼容数字式和模拟式的超宽带衰减器，衰减电路具体由第1微带线 Ml、第2微带线M2、第3微带线M3、第4微带线M4、第5微带线M5、第6微带线M6、第7微带 线M7、第12微带线M12、第22微带线M22、第32微带线M32、第42微带线M42、第52微带 线M52、第62微带线M62、第72微带线M72、第1场效应晶体管F1、第2场效应晶体管F2、 第01场效应晶体管F01、第02场效应晶体管F02、第3场效应晶体管F3、第4场效应晶体 管F4、第5场效应晶体管F5、第6场效应晶体管F6、第32场效应晶体管F32、第42场效应 晶体管F42、第52场效应晶体管F52、第62场效应晶体管F62、第1电阻R1、第2电阻R2、第 3电阻R3、第4电阻R4、第12电阻R12、第22电阻R22、第32电阻R32、第42电阻R42和输 入/输出端口构成；信号输入端接第1微带线M1，第1微带线Ml的另一端接第3电阻R3， 第3电阻R3的两端接第1场效应晶体管Fl的源极和漏极，第3电阻R3的另一端接第2微 带线M2，第2微带线M2的另一端接第3微带线M3和第3场效应晶体管F3的漏极，第3场 效应晶体管F3的源极接地，第3微带线M3的另一端接第4微带线M4和第4场效应晶体管 F4的漏极，第4场效应晶体管F4的源极接地，第4微带线M4的另一端接第5微带线M5和 第5场效应晶体管F5的漏极，第5场效应晶体管F5的源极接地，第5微带线M5的另一端 接第6微带线M6和第6场效应晶体管F6的漏极，第6场效应晶体管F6的源极接地，第6 微带线M6的另一端第4电阻R4，第4电阻R4的两端接第2场效应晶体管F2的源极和漏 极，第4电阻R4的另一端接第7微带线M7，第7微带线M7的另一端接第12微带线M12，第 12微带线M12的另一端接第32电阻R32，第32电阻R32的两端接第01场效应晶体管FOl 的源极和漏极，第32电阻R32的另一端接第22微带线M22，第22微带线M220的另一端接 第32电阻M320和第32场效应晶体管F32的漏极，第32场效应晶体管F32的源极接地，第 32场效应晶体管F32的另一端接第42微带线M42和第42场效应晶体管F42的漏极，第42 场效应晶体管F42的源极接地，第42微带线M42的另一端接第52微带线M52和第52场效 应晶体管F52的漏极，第52场效应晶体管F52的源极接地，第52微带线M52的另一端接第 62微带线M620和第62场效应晶体管F62的漏极，第62场效应晶体管F62的源极接地，第 62场效应晶体管M62的另一端接第42电阻R42，第42电阻R420的两端接第02场效应晶 体管F02的源极和漏极，第42电阻R42的另一端接第72微带线M72，第72微带线M72的另 一端接信号输出端；通过第一联合控制电路控制第1场效应晶体管F1、第2场效应晶体管 F2、第01场效应晶体管F01、第02场效应晶体管F02的连通，以及第二联合控制电路控制第 3场效应晶体管F3、第4场效应晶体管F4、第5场效应晶体管F5、第6场效应晶体管F6、第 32场效应晶体管F32、第42场效应晶体管F42、第52场效应晶体管F52、第62场效应晶体 管F62的分流，从而达到在数字控制情况下，6位的衰减是2，4，6，8，16，32，64dB，实现70dB 动态范围内2dB的分辨率。下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。如图1，电路中的转换场效应晶体管(MESFET)是通过2. 5千欧的门级电阻控制的， 可以为每个转换场效应晶体管(MESFET)和控制源提供足够的射频隔离。在模拟控制情况 下，第11场效应晶体管F11，第12场效应晶体管F12，第13场效应晶体管F13，第14场效应晶体管F14，第15场效应晶体管F15，第16场效应晶体管F16，第21场效应晶体管F21，第 22场效应晶体管F22，第23场效应晶体管F23，第M场效应晶体管F24，第25场效应晶体 管F25和第沈场效应晶体管M6处于OFF状态高电阻。这种情况下，第11控制电压Veil， 第12控制电压Vcl2，第13控制电压Vcl3，第14控制电压Vcl4，第15控制电压Vcl5，第16 控制电压Vcl6，第21控制电压Vc21，第22控制电压Vc22，第23控制电压￥(23，第对控制 电压VW4，第25控制电压Vc25，和第沈控制电压VW6都被设置在VP，VP是一个负极的 MESFET夹断电压，或者比-I VP I更小，VP—般为-5V。衰减由Vl电压和V2电压控制，Vl电 压控制第1场效应晶体管F1，第2场效应晶体管F2，第01场效应晶体管F01，第02场效应 晶体管F02的连接转换，V2电压控制第3场效应晶体管F3，第4场效应晶体管F4，第5场 效应晶体管F5，第6场效应晶体管F6，第32场效应晶体管F32，第42场效应晶体管F42，第 52场效应晶体管F52，第62场效应晶体管F62的分流转换。由第1总控压VI、第2总控压 V2控制衰减从最小到最大的变化。第一总控压Vl从OV变到VPFl，F2，FOl和F02的阻抗 值从低阻抗变到高阻抗；第二总控压V2同步从VP变到0VF3, F4，F5，F6，F32，F42，F52，和 F62的阻抗值从高阻抗变换到低阻抗，反之亦然。在数字控制情况下，6位的衰减是2，4，6， 8，16，32，64(^，实现70(^动态范围内2dB的分辨率。引起衰减的MSEFET (F1，F2，FOl，F02)是由电阻(R10，R12，R14，R16，R18，R110，和 R112)和 MESFET(F11，F12，F13，F14，F15，和 F16)联合控制。MESFET(F3, F4, F5, F6, F32, F42，F52，F62)引起的衰减是由电阻(R20，R22，R24，R26，R28，R210，和R212)和MESFET(F21， F22, F23, F24, F25, andF26)联合控制。当控制电压 VI，Veil, Vcl2, Vcl3, Vcl4, Vcl5 禾口 Vcl6 是 0V, V2, Vc21, Vc22, Vc23, Vc24, Vc25，和 Vc26 是-5V.时，衰减器处于最小衰减，或 者说处于“ON”状态。在这种情况下，衰减器在0. 045GHz 50GHz范围内有最小的插入损耗 2 4dB，小于-14dB的输入输出回波损耗。当控制电压VI，Veil，Vcl2，Vcl3，Vcl4，Vcl5， 和Vcl6为-5V, V2, Vc21, Vc22, Vc23, Vc24, Vc25，和Vc26处于0V，此时衰减器处于最大衰 减状态，或者说处于“OFF”状态。在这种情况下，衰减器在0. 045GHz到50GHz范围内有大于 70dB的插入损耗，小于-10.88dB的输入输出回波损耗。可以参考图1，当VI，V2, Veil，和 Vc21 是-5V,并且 Vcl2, Vcl3, Vcl4, Vcl5, Vcl6, Vc22, Vc23, Vc24, Vc25, Vc26 是 0V, Fll, F21 处于高电阻态，F12, F13, F14, F15, F16, F22, F23, F24, F25，和 F26 处于低电阻态，R10, R12形成了适当的电压分配网络。同样的，也可以看到R20和R22形成了一个很好的电压分 配网络。在A点的一个合适的电压控制连通转换MSEFET (Fl，F2，F01, F02)，在B点有另一 个合适的电压控制分流转换MESFET (F3，F4，F5，F6，F32，F42，F52，F62)，同时实现2dB的衰 减。上述描述在其他情况下也相同适用，OV的控制信号记为0，-5V的控制信号记为1，对于 图1，我们用表1给出了数字式控制主要衰减状态的列表。
1权利要求
1.一种新型的兼容数字式和模拟式的超宽带衰减器，其特征在于包括第一联合控制 电路、第二联合控制电路、一个衰减电路以及输入/输出端；第1总控电压(Vl)、第11控制 电压(Veil)、第12控制电压(Vcl2)、第13控制电压(Vcl3)、第14控制电压(Vcl4)、第15 控制电压(Vcl5)、第16控制电压(VC16)构成第一联合控制电路，用以控制第1场效应晶体 管(Fl)、第2场效应晶体管(F》、第01场效应晶体管(FOl)和第02场效应晶体管(F02) 的控制电压；第2总控电压(V2)、第21控制电压(Vc21)、第22控制电压(Vc22)、第23控制 电压(Vc2!3)、第M控制电压(Vc24)、第25控制电压(Vc2Q和第沈控制电压(Vc26)构成 第二联合控制电路，用以联合控制第3场效应晶体管(F3)、第4场效应晶体管(F4)、第5场 效应晶体管(冊)、第6场效应晶体管(F6)、第32场效应晶体管(F3》、第42场效应晶体管 (F42)、第52场效应晶体管(F52)和第62场效应晶体管(F62)的控制电压；由第1微带线 (Ml)、第2微带线(M2)、第3微带线(M3)、第4微带线(M4)、第5微带线(M5)、第6微带线 (M6)、第7微带线(M7)、第12微带线(Ml2)、第22微带线(M22)、第32微带线(M32)、第42 微带线(M42)、第52微带线(M52)、第62微带线(M62)、第72微带线(M72)、第1场效应晶 体管(Fl)、第2场效应晶体管(F》、第01场效应晶体管(FOl)、第02场效应晶体管(F02)、 第3场效应晶体管(F3)、第4场效应晶体管(F4)、第5场效应晶体管(冊)、第6场效应晶体 管(F6)、第32场效应晶体管(F3》、第42场效应晶体管(F4》、第52场效应晶体管(F52)、 第62场效应晶体管(F62)、第1电阻(Rl)、第2电阻(R2)、第3电阻(R3)、第4电阻(R4)、 第12电阻(R12)、第22电阻(R22)、第32电阻(R32)、第42电阻(R42)以及输入/输出端 口构成衰减电路，第一联合控制电路和第二联合控制电路共同控制该衰减电路，实现各种 不同衰减度。
2.根据权利要求1所述的新型的兼容数字式和模拟式的超宽带衰减器，其特征在于 第一联合控制电路具体由第1电阻(Rl)、第2电阻(R2)、第12电阻(R12)、第22电阻(R22)、 第10电阻(RlO)、第11电阻(Rll)、第12电阻(R12)、第13电阻(R13)、第14电阻(R14)、 第15电阻(R15)、第16电阻(R16)、第17电阻(R17)、第18电阻(R18)、第19电阻(R19)、第 110电阻(RllO)、第111电阻(Rlll)、第112电阻(Rl 12)、第11场效应晶体管(Fll)、第12场 效应晶体管(FU)、第13场效应晶体管(FU)、第14场效应晶体管(F14)、第15场效应晶体 管(F15)、第16场效应晶体管(F16)、第1电压控制端口(Vl)、第11电压控制端口(Veil)、 第12电压控制端口(Vcl2)、第13电压控制端口(Vcl3)、第14电压控制端口(Vc 14)、第15 电压控制端口(Vcl5)、第16电压控制端口(VC16)构成；第1主控电压(Vl)接第10电阻 (RlO)，第10电阻(RlO)的另一端接第12电阻(R12)，第12电阻(R12)两端接第11场效 应晶体管(Fll)的源极和漏极，第11场效应晶体管(Fll)的栅极接第11电阻(Rll)，第11 电阻(Rll)的另一端接电压控制端第11电压控制端口(Veil)第12电阻(R12)的另一端 接第14电阻(R14)，第14电阻(R14)的两端接第12场效应晶体管(F12)的源极和漏极，第 12场效应晶体管(F12)的栅极接第13电阻(R13)，第13电阻(R13)的另一端接第12电压 控制端(Vcl2) ；R14的另一端接第16电阻(R16)，第16电阻(R160的两端接第13场效应晶 体管(F13)的源极和漏极，第13场效应晶体管(F13)的栅极接第15电阻(R15)，第15电阻 (R150的另一端接第13电压控制端(Vcl3)；第16电阻(R16)的另一端接第18电阻(R18)， 第18电阻(R18)的两端接第14场效应晶体管(F14)的源极和漏极，第14场效应晶体管 (F14)的栅极接第17电阻(R17)，第17电阻(R17)的另一端接第14电压控制端(Vcl4)第18电阻(R18)的另一端接第110电阻(RllO)，第110电阻(RllO)的两端接第15场效应晶 体管(F15)的源极和漏极，第15场效应晶体管(F15)的栅极接第19电阻(R19)，第19电 阻(R19)的另一端接第15电压控制端(Vcl5)；第110电阻(RllO)的另一端接第112电阻 (R112)，第112电阻(R112)的两端接第16场效应晶体管(F16)的源极和漏极，第16场效 应晶体管(F16)的栅极接第111电阻(Rlll)，第111电阻(Rlll)的另一端接第16电压控 制端(VC16)第112电阻(R112)的另一端接地，第10电阻(R100与第12电阻(R12)之间 引出一条线并联连接第1电阻(Rl)，第二电阻(R2)，第21电阻(R21)，第22电阻(R22)，第 1电阻(Rl)接第1场效应晶体管(Fl)的栅极，第2电阻(R20接第2场效应晶体管(F2)的 栅极，第12电阻(R12)接第01场效应晶体管(FOl)的栅极，第22电阻(R22)接第02场效 应晶体管(F02)的栅极；第1电压控制端口(Vl)、第11电压控制端口(Veil)、第12电压控 制端口(Vcl2)、第13电压控制端口(Vcl3)、第14电压控制端口(Vc 14)、第15电压控制端 口 (Vc 15)和第16电压控制端口 (Vcl6)分别加载0电压时，记为0，加载-5V电压时，记为 1，加载为1时，晶体管夹断，不导通，加载为0时，导通，由此达到数字控制的目的；通过控制 第1电压控制端口(VI)、第11电压控制端口(Veil)、第12电压控制端口(Vcl2)、第13电 压控制端口(Vcl3)、第14电压控制端口(Vcl4)、第15电压控制端口(Vcl5)、第16电压控 制端口 (Vcl6)置0或置1，从而控制对F1、F2、F01和F02的加载电压，控制其导通，达到控 制不同衰减度的目的。
3.根据权利要求1所述的新型的兼容数字式和模拟式的超宽带衰减器，其特征在于 第二联合控制电路具体由第2电压控制端(M)、第21电压控制端(V21)、第22电压控制端 (V22)、第23电压控制端(V23)、第24电压控制端(V24)、第25电压控制端(V25)、第洸电 压控制端(V26)、第5电阻(R5)、第6电阻(R6)、第7电阻(R7)、第8电阻(R8)、第52电阻 (R52)、第62电阻(R62)、第72电阻(R72)、第82电阻(R82)、第20电阻(R20)、第21电阻 (R21)、第22电阻(R22)、第23电阻(R23)、第M电阻(R24)、第25电阻(R25)、第沈电阻 (R26)、第27电阻(R27)、第28电阻(R28)、第29电阻(R29)、第210电阻(R210)、第211电阻 (R211)和第212电阻(R212)构成；第2主控电压V2接第20电阻(R20)，第20电阻(R20) 的另一端接第22电阻(R22)，第22电阻(R2》两端接第21场效应晶体管(F21)的源极和 漏极，第21场效应晶体管(F21)的栅极接第21电阻(R21)，第21电阻(R21)的另一端接 第21电压控制端(Vc21)；第22电阻(R22)的另一端接第M电阻(RM)，第M电阻(R24) 的两端接第22场效应晶体管(F22)的源极和漏极，第22场效应晶体管(F22)的栅极接第 23电阻(R23)，第23电阻(R23)的另一端接第22电压控制端(Vc22)；第M电阻(RM)的 另一端接第26电阻(似6)，第W电阻(似6)的两端接第M场效应晶体管(FM)的源极和 漏极，第23场效应晶体管(F23)的栅极接第25电阻(R25)，第25电阻(R25)的另一端接 第23电压控制端(Vc23)；第沈电阻(似6)的另一端接第28电阻(似8)，第观电阻(R28) 的两端接第M场效应晶体管(F24)的源极和漏极，第M场效应晶体管(FM)的栅极接第 27电阻(R27)，第27电阻(R27)的另一端接第M电压控制端(Vc24)；第28电阻(似8)的 另一端接第210电阻(R210)，第210电阻(R210)的两端接第25场效应晶体管(F25)的源 极和漏极，第25场效应晶体管(F25)的栅极接第四电阻(似9)，第四电阻(似9)的另一 端接第25电压控制端(Vc25)；第210电阻(R210)的另一端接第212电阻(R212)，第212 电阻(R2U)的两端接第沈场效应晶体管(M6)的源极和漏极，第沈场效应晶体管(F26)的栅极接第211电阻(R211)，第211电阻(R211)的另一端接第沈电压控制端(Vc26)；第 212电阻(R212)的另一端接地，第20电阻(R20)与第22电阻(R22)之间引出一条线并联 连接第5电阻(R5)、第6电阻(R6)、第7电阻(R7)、第8电阻(R8)、第52电阻(R52)、第62 电阻(R62)、第72电阻(R72)和第82电阻(R82)，第5电阻(R5)接第3场效应晶体管(F30 的栅极，第6电阻(R6)接第4场效应晶体管(F4)的栅极，第7电阻(R7)接第5场效应晶 体管(冊)的栅极，第8电阻(R8)接第6场效应晶体管(F6)的栅极，第52电阻(R52)接 第32场效应晶体管(F32)的栅极，第62电阻(R6》接第42场效应晶体管(F42)的栅极， 第72电阻(R720接第52场效应晶体管(F52)的栅极，第82电阻￠8 接第62场效应晶 体管(F62)的栅极；第2电压控制端口(V2)，第21电压控制端口(Vc21)、第22电压控制 端口(Vc2》、第23电压控制端口(Vc2!3)、第M电压控制端口(Vc24)、第25电压控制端口 (Vc25)和第26电压控制端口 (Vc26)分别加载0电压时，记为0，加载-5V电压时，记为1， 加载为1时，晶体管夹断，不导通，加载为0时，导通，由此达到数字控制的目的；通过控制第 2电压控制端口(V2)，第21电压控制端口(Vc21)、第22电压控制端口(Vc22)、第23电压 控制端口(Vc23)、第M电压控制端口(VcM)、第25电压控制端口(Vc2Q和第沈电压控 制端口(Vc26)置0或置1，从而控制对第3场效应晶体管(F3)、第4场效应晶体管(F4)、第 5场效应晶体管(冊)、第6场效应晶体管(F6)、第32场效应晶体管(F3》、第42场效应晶 体管(F42)、第52场效应晶体管(F52)和第62场效应晶体管(F62)的加载电压，控制其导 通，达到控制不同衰减度的目的。
4.根据权利要求1所述的新型的兼容数字式和模拟式的超宽带衰减器，其特征在于 衰减电路具体由第1微带线(Ml)、第2微带线(M2)、第3微带线(M3)、第4微带线(M4)、第 5微带线(M5)、第6微带线(M6)、第7微带线(M7)、第12微带线(M12)、第22微带线(M22)、 第32微带线(M32)、第42微带线(M42)、第52微带线(M52)、第62微带线(M62)、第72微 带线(M72)、第1场效应晶体管(Fl)、第2场效应晶体管(F》、第01场效应晶体管(FOl)、 第02场效应晶体管(FO》、第3场效应晶体管(F!3)、第4场效应晶体管(F4)、第5场效应晶 体管(冊)、第6场效应晶体管(F6)、第32场效应晶体管(F3》、第42场效应晶体管(F42)、 第52场效应晶体管(F52)、第62场效应晶体管(F62)、第1电阻(Rl)、第2电阻(R2)、第3 电阻(R3)、第4电阻(R4)、第12电阻(R12)、第22电阻(R22)、第32电阻(R32)、第42电阻 (R42)和输入/输出端口构成；信号输入端接第1微带线(Ml)，第1微带线(Ml)的另一端 接第3电阻(R3)，第3电阻(R3)的两端接第1场效应晶体管(Fl)的源极和漏极，第3电阻 (R3)的另一端接第2微带线(M2)，第2微带线(M2)的另一端接第3微带线(M3)和第3场 效应晶体管(F!3)的漏极，第3场效应晶体管(F!3)的源极接地，第3微带线(ΙΟ)的另一端接 第4微带线(M4)和第4场效应晶体管(F4)的漏极，第4场效应晶体管(F4)的源极接地，第 4微带线(M4)的另一端接第5微带线(IK)和第5场效应晶体管(冊)的漏极，第5场效应 晶体管(冊)的源极接地，第5微带线(IK)的另一端接第6微带线(M6)和第6场效应晶体 管(F6)的漏极，第6场效应晶体管(F6)的源极接地，第6微带线(M6)的另一端第4电阻 (R4)，第4电阻(R4)的两端接第2场效应晶体管(F》的源极和漏极，第4电阻(R4)的另一 端接第7微带线(M7)，第7微带线(M7)的另一端接第12微带线(M12)，第12微带线(M12) 的另一端接第32电阻(R32)，第32电阻(R32)的两端接第01场效应晶体管(FOl)的源极 和漏极，第32电阻(R32)的另一端接第22微带线(M22)，第22微带线(M220的另一端接第32电阻(M320和第32场效应晶体管(F3》的漏极，第32场效应晶体管(F3》的源极接地， 第32场效应晶体管(F32)的另一端接第42微带线(M4》和第42场效应晶体管(F42)的 漏极，第42场效应晶体管(F42)的源极接地，第42微带线(M4》的另一端接第52微带线 (M52)和第52场效应晶体管(F5》的漏极，第52场效应晶体管(F5》的源极接地，第52微 带线(M52)的另一端接第62微带线(M620和第62场效应晶体管(F62)的漏极，第62场效 应晶体管(F6》的源极接地，第62场效应晶体管(M6》的另一端接第42电阻￠4 ，第42 电阻(R420的两端接第02场效应晶体管(F02)的源极和漏极，第42电阻￠4 的另一端 接第72微带线(M72)，第72微带线(M72)的另一端接信号输出端；通过第一联合控制电路 控制第1场效应晶体管(Fl)、第2场效应晶体管(F》、第01场效应晶体管(FOl)、第02场 效应晶体管(FO》的连通，以及第二联合控制电路控制第3场效应晶体管(F3)、第4场效应 晶体管(F4)、第5场效应晶体管(冊)、第6场效应晶体管(F6)、第32场效应晶体管(F32)、 第42场效应晶体管(F4》、第52场效应晶体管(F5》、第62场效应晶体管(F62)的分流， 从而达到在数字控制情况下，6位的衰减是2，4，6，8，16，32，64dB，实现70dB动态范围内2dB 的分辨率。
全文摘要
本发明公开了一种新型的兼容数字式和模拟式的超宽带衰减器。当衰减变化时，相位补偿技术被应用于MMIC设计中，减少插入相移，保证阻抗匹配。电路设计用到连通场效应晶体管(MESFET)和分流场效应晶体管(MESFET)的控制信号等效装载方法(即在大部分电路中拥有相同连通和分流门宽度)来简化电路，无需直流电路。MMIC在超宽频带内显示了优秀的性能，并用薄片内芯片检测证实了设计思路的可行。数字/模拟低插入相移的大动态范围的超宽带衰减器集成电路主要广泛应用于数字微波通信、移动通信、相控阵雷达、电子对抗、制导和仪器等电子系统设备中的电子部件。
文档编号H03H11/00GK102111122SQ20101055589
公开日2011年6月29日 申请日期2010年11月24日 优先权日2010年11月24日
发明者周聪, 张红, 徐利, 戴冰清, 戴永胜, 於秋杉, 杨健, 王立杰, 盛卫星, 郭永新, 陈少波, 陈曦 申请人:南京理工大学