一种衰减器的制作方法

本发明涉及一种衰减器，属于信号传输技术领域，尤其涉及一种采用相位相消的方式实现信号衰减的可变衰减器。

背景技术：

现有衰减器的技术方案，π型衰减器结构图如图1所示，T型衰减器结构图如图2所示。衰减器结构由电阻和晶体管构成，单个衰减器衰减范围较小，若希望实现大范围衰减，需要多个衰减器级联，这就导致了芯片面积的增大，进而增加生产成本。大多数可变衰减器采用π型、T型、桥T型这三种基本形式实现。现有衰减器的衰减范围小，芯片面积大，成本高。

技术实现要素：

衰减器在信号传输系统中可以控制传输功率的大小，或作为去耦原件，还可以用于改善阻抗匹配等。本发明设计的衰减器，主要应用于射频微波电路中控制信号的功率。本发明采用相位相消的方式实现信号衰减，具有衰减范围大(43dB以上)，衰减幅度可连续调节，且芯片面积小的优点。

本发明采用的技术方案为一种衰减器，该衰减器包括差分输入端RFIN1、差分输入端RFIN2、输入缓冲器1、输入缓冲器2，pHEMT管M1，pHEMT管M2，负载电阻RL和射频输出端RFOUT。

输入缓冲器1即Buffer1和输入缓冲器2即Buffer2均由pHEMT晶体管以及电阻网络构成。

差分信号分别输入差分输入端RFIN1和差分输入端RFIN2，差分输入端RFIN1与输入缓冲器1的输入端连接；差分输入端RFIN2与输入缓冲器2输入端连接。

输入缓冲器1的输出端与pHEMT管M1的漏极连接；偏压VDD接在pHEMT管M1的栅极。

输入缓冲器2的输出端与pHEMT管M2的漏极连接；控制电压Vctr接在pHEMT管M2的栅极。

pHEMT管M1和pHEMT管M2的源极以及射频输出端RFOUT共同加载在负载电阻RL的一端，负载电阻RL的另一端接地。

pHEMT管M1和pHEMT管M2采用共栅极连接方式的布置。

pHEMT管M1与pHEMT管M2均为砷化镓耗尽型管，采用GaAspHEMT工艺制作而成。衰减器中的起主要作用的pHEMT管M1和pHEMT管M2均采用共栅极连接方式，其中pHEMT管M1通过偏置网络连接其栅极以提供合适的偏置电压，控制电压Vctr控制pHEMT管M2的栅极电压改变其沟道电阻，进而控制经过pHEMT管M2信号的大小。沟道电阻越大pHEMT管M2源极输出信号越小，沟道电阻越小pHEMT管M2源极输出信号越大，且pHEMT管M2的沟道电阻与控制电压Vctr负相关，即Vctr越大，pHEMT管M2源极输出信号越大。由pHEMT管M2源极输出的信号与经过pHEMT管M1源极输出的信号大小越接近，相位相消效果更明显，衰减程度越高，因此，衰减器的衰减程度受控制电压Vctr控制，衰减程度随Vctr增大而增大。

本发明不同于传统的T型，π型，桥T型全新的衰减器结构，其采用了相位相消的衰减方式，衰减范围大，芯片面积小。

本发明设计的衰减器，采用新型结构，在获得更大衰减范围的同时芯片面积更小，可以使生产成本更低。

附图说明

图1为π型衰减器结构图。

图2为T型衰减器结构图。

图3为新型衰减器芯片结构图。

图4为不同控制电压下衰减器增益图。

具体实施方式

本发明提出基于砷化镓(GaAs)pHEMT(赝高电子迁移率晶体管)工艺的新型衰减器芯片。衰减器芯片结构图如图3所示。衰减器采用差分输入单端输出的信号传输形式。图中+Vs、-Vs为一正一负的差分输入信号，分别出入到RFIN1和RFIN2，信号相位相差180°，+Vs信号经过缓冲器1(Buffer1)、pHEMT管M1，-Vs信号经过缓冲器2(Buffer2)、pHEMT管M2。给M1的栅极加适当的偏压VDD，相当于在+Vs通路上串联了一个小阻值的电阻。另外一个相位相差180°的信号-Vs，经过缓冲器2(Buffer2)、pHEMT管M2，这时M2管可以被看做是一个受Vctr控制的可变电阻。+Vs、-Vs分别从pHEMT管M1和pHEMT管M2的源极输出，一起加载在负载电阻RL上，此时两个信号叠加在一起会出现相位相消现象，同时实现差分信号到单端信号的转换。Vctr通过控制pHEMT管M2的栅压来改变其沟道的电阻。此外，控制电压Vctr的设计范围是0.5V-1.2V，在外加控制电压Vctr为0.5V时，没有衰减效果，当pHEMT管M2的栅压即Vctr等于1.2V时，衰减度最大。RFOUT为输出端。

衰减器控制电压0.5V-1.2V，工作频率0.1GHz-2GHz，衰减范围9dB-43dB。图4为不同控制电压下，衰减器的增益曲线图。从图4中可以看到，在不同控制电压下，增益曲线平坦度较好，衰减器衰减度达到设计预期。