一种新型的单片数控衰减器芯片的制作方法

一种新型的单片数控衰减器芯片
【技术领域】
1.本发明属于数控衰减器技术领域，尤其涉及一种新型的单片数控衰减器芯片。


背景技术：

2.数控衰减器是重要的微波控制电路，广泛应用于宽带通信、电子对抗系统、微波无线电通信、雷达以及空间通信等电子设备，在电路中主要起到增益设定和控制的功能，其性能对射频微波系统有着巨大影响。所以研究单电正压驱动的单片数控衰减器芯片具有重大的应用价值和现实意义。
3.衰减器的开关控制器件多采用gaas赝配高电子迁移率晶体管(phemt)器件，具有导通插损更小、速度更快、截止频率更高等特点，因此成为研制数控衰减器的主流器件。衰减器常用的衰减结构主要有t型、π型、桥t型，每种结构均具有优缺点，选择合理的衰减结构与电路的成功研制是密不可分的。但是由于衰减器使用的是耗尽型gaas开关器件，所以大部分衰减器都是由负电控制的。但是在有些整机系统中是不提供负电源的，这样负电控制的衰减器就受到了一定的限制。同时每个衰减位需要两个互补控制电压，如果想要单电控制，通常需要外加ttl驱动器，则增加了应用系统的复杂性。
4.随着系统小型化强烈需求和gaas单片加工工艺能力的提升，芯片产品的功能更加复杂化。原本单一功能电路的需求逐步减少，更高集成度的芯片应用需求更迫切。因此，传统的数控衰减器存在实用性差、控制复杂、集成度低等问题，均成为急需解决的技术难题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种新型的单片数控衰减器芯片，包括衰减模块、供电电压和控制电压；
6.衰减模块包括依次串联的多个衰减单元，控制电压与衰减单元并联同等数量的控制电压；
7.供电电压串联在衰减单元上；
8.射频信号输入衰减模块，经过衰减后输出。
9.优选的，衰减模块包括第一衰减单元，第二衰减单元，第三衰减单元，第四衰减单元，第五衰减单元，第六衰减单元；
10.供电电压串联第三衰减单元的输出端与第四衰减单元的输入端相连接。
11.优选的，射频信号输入第一衰减单元的输入端，第一衰减单元的输出端与第二衰减单元的输入端相连接，第二衰减单元的输出端与第三衰减单元的输入端相连接，第三衰减单元的输出端与第四衰减单元的输入端相连接，第四衰减单元的输出端与第五衰减单元的输入端相连接，第五衰减单元的输出端与第六衰减单元的输入端相连接，第六衰减单元的输出端将射频信号输出。
12.优选的，衰减单元包括有电阻r3、电阻r4、电阻r5、电容c3和晶体管q1、晶体管q2；
13.其中，电阻r3的两端分别和晶体管q1的源极与漏极连接，电阻r4的一端与晶体管
q1的漏极连接，电阻r4的另一端分别与电阻r5、电容c3的一端连接，电阻r5的另一端与晶体管q1的源极连接，电容c3的另一端分别与电阻r6、晶体管q2的一端连接。
14.优选的，衰减单元还包括有电阻r1、电阻r2、电阻r6、电阻r7、电阻r8和电阻r9，以及电容c1、电容c2、电容c4和电容c5；
15.其中，电阻r1的一端连接晶体管q1的栅极，电阻r1的另一端与电阻r6和电阻r7连接，电阻r2的一端与晶体管q1的源极连接；
16.电阻r6和电阻r7分别连接晶体管q2的漏极和源极，电阻r8的一端连接晶体管q2的栅极，另一端连接电容c5，电容c5的另一端连接电容c4和电阻r9，晶体管q2的源极与电容c4和电阻r9连接后接地。
17.优选的，电阻r3、电阻r4、电阻r5和电容c3组成基本的桥t衰减结构。
18.优选的，晶体管q1和晶体管q2均采用sgsw晶体管。
19.优选的，电容c1和电容c2设置为片外隔直电容。
20.在本发明提供的一种新型的单片数控衰减芯片如下有益效果：解决现有传统技术的不足，提供了一种无需电平转换驱动的单片数控衰减器芯片，在传统的桥t型衰减单元结构进行结构优化，实现正压控制衰减器，除去了逻辑电路，实现单电控制衰减器，与传统衰减器相比，实现了单电源、正压控制，且不需要ttl电路等特点，提高了数控衰减器的实用性、简化了控制结构，集成度高。
【附图说明】
21.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
22.图1为本发明的新型单片数控衰减器芯片的整体结构框图；
23.图2为本发明的衰减单元的电路结构示意图；
24.1、第一衰减单元；2、第二衰减单元；3、第三衰减单元；4、第四衰减单元；5、第五衰减单元；6、第六衰减单元。
【具体实施方式】
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例，仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
26.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，还可以在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清
楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
27.下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，参见图1；
28.一种新型的单片数控衰减器芯片，包括衰减模块、供电电压和控制电压；所述衰减模块包括依次串联的多个衰减单元，所述控制电压与衰减单元并联同等数量的控制电压；所述供电电压串联在所述衰减单元上；射频信号输入所述衰减模块，经过衰减后输出。
29.其中衰减模块包括第一衰减单元，第二衰减单元，第三衰减单元，第四衰减单元，第五衰减单元，第六衰减单元；6个串联的衰减单元即可实现数控衰减，控制电压分别输入六个衰减单元的对应的晶体管。
30.所述供电电压串联输入到第三衰减单元的输出端与第四衰减单元的输入端相连接。
31.所述射频信号输入第一衰减单元的输入端，第一衰减单元的输出端与第二衰减单元的输入端相连接，第二衰减单元的输出端与第三衰减单元的输入端相连接，第三衰减单元的输出端与第四衰减单元的输入端相连接，第四衰减单元的输出端与第五衰减单元的输入端相连接，第五衰减单元的输出端与第六衰减单元的输入端相连接，第六衰减单元的输出端将射频信号输出。
32.参见图2，衰减单元包括有电阻r3、电阻r4、电阻r5、电容c3和晶体管q1、晶体管q2；
33.晶体管q1和晶体管q2均采用sgsw晶体管，分别作为射频通路和衰减通路的开关控制器件。
34.其中，电阻r3的两端分别和晶体管q1的源极与漏极连接，电阻r4的一端与晶体管q1的漏极连接，电阻r4的另一端分别与电阻r5、电容c3的一端连接，电阻r5的另一端与晶体管q1的源极连接，电容c3的另一端分别与电阻r6、晶体管q2的一端连接。
35.当互补控制电压作用于第一晶体管q1和第二晶体管q2时，实现直通/衰减的选择，开关控制器件源端的参考电压的存在，使得互补控制电压为正电压0/5v或0/3.3v控制。
36.衰减单元还包括有电阻r1、电阻r2、电阻r6、电阻r7、电阻r8和电阻r9，以及电容c1、电容c2、电容c4和电容c5；
37.其中，所述电阻r1的一端连接晶体管q1的栅极，电阻r1的另一端与电阻r6和电阻r7连接，所述电阻r2的一端与晶体管q1的源极连接；
38.电阻r2和电阻r8作为射频隔离大电阻，供电电压通过射频隔离大电阻作用于开关控制器件的源端，为第一晶体管q1和第二晶体管q2提供源极参考电压。
39.所述电阻r6和电阻r7分别连接晶体管q2的漏极和源极，电阻r8的一端连接晶体管q2的栅极，另一端连接电容c5，所述电容c5的另一端连接电容c4和电阻r9，所述晶体管q2的源极与电容c4和电阻r9连接后接地。
40.电容c4和电阻r9以及电容c5可以进行高频段的衰减精度的调节，其中电容为了防止直流在桥t结构的接地端有泄漏，需在片内集成大电容，衰减单元在整个芯片电路中起到衰减控制的功能，该电路在普通的桥t结构基础上加以优化，实现正电控制的同时，提高了衰减器自身的衰减精度。
41.电阻r3、电阻r4、电阻r5和电容c3组成基本的桥t衰减结构，根据各衰减单元需求，调节电阻值，实现0.5db、1db、2db、4db、8db以16db的衰减量。
42.电容c1和电容c2设置为片外隔直电容，因为设计频段为2.7ghz～8ghz，要实现全频段隔直，需要20pf的电容，片内集成会占用很大面积和浪费成本，故此部分为片外结构。
43.上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
44.在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
45.综上，在本发明提供的一种新型的单片数控衰减芯片如下有益效果：解决现有传统技术的不足，提供了一种无需电平转换驱动的单片数控衰减器芯片，在传统的桥t型衰减单元结构进行结构优化，实现正压控制衰减器，除去了逻辑电路，实现单电控制衰减器。与传统衰减器相比，实现了单电源、正压控制，且不需要ttl电路等特点，提高了数控衰减器的实用性、简化了控制结构，集成度高。
46.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例，仅仅是示意性的，例如单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行，另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
47.作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
48.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
49.集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read
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only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
50.上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。