专利名称：Pin二极管可变衰减器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动增益控制电路或类似电路，尤其是用于高频波段如微波波段的可变衰减器。
通常，可变衰减器具有一π型电路或桥接T型电路形式，且两种电路的电阻终端采用PIN二极管，以使衰减量可以随PIN二极管电阻值的变化而改变，也就是，通过改变加在PIN二极管上的电压来进行调节。
常规可变衰减器的具体实例描述如下(1)在日本公开的专利申请No.平3-155210中公开的可变衰减器在这公开的常规实例中，用一反相对数放大器作为控制PIN二极管的一控制电路，且用于与反相对数放大器输出电压相关的衰减特性补偿以改善衰减特性的非线性。
(2)在日本公开的专利申请No.昭57-44314中公布的可变衰减器在公开的常规实例中，采用了一个1/4波长的线，且这个1/4波长线和PIN二极管相并联连接，以致于通过一控制电路改变衰减量时维持一固定的电阻。
然而，上面所描述的常规可变衰减器存在以下问题。
图1(a)是在日本专利申请No.平3-155210中公开的可变衰减器射频电路的电路图，图1(b)是图1(a)所示电路装配实例示意图。
如图1(a)和1(b)所示，在日本公布的专利申请No.平3-155210中公开的可变衰减器中，包括一对电阻15和16，它们分别串联连接在PIN二极管13和14与地之间。
图2是在日本公布的专利申请No.昭57-44314中公开的可变衰减器射频电路的电路图。
如图2所示，在日本专利申请No.昭57-44314中公开的可变衰减器射频电路包括一对1/4波长线133和134，一对终端电阻115和116，和用于去除直流成分的一对电容器126和127。
由于常规可变衰减器具有上述结构，在需屏蔽的情况下，他们具有相应的高频电路尺寸大，和由不需要的谐振或传播模式使隔离下降的问题。
另外，它们是用在频率高于10GHz的微波波段，因此理想器件如电阻和电容是不适用的，它们具有与寄生电容或形状相关的分布恒定的特性，而且有可能降低衰减器的特性。
此外，电阻或类似器件是用薄膜或厚膜技术印制在电路板上的，带来的问题是成本增加。
本发明是针对前面所描述的常规可变衰减器的问题而完成的，本发明的目的是提供一种能够以低成本生产并能抑制不需要的振荡和传播产生的可变衰减器。
为了达到上述目的，本发明提供了一种PIN二极管可变衰减器，特征在于它包括一个射频电路，它包括一个输入射频信号的射频信号输入端，一个输出衰减射频信号的射频信号输出端，第一和第二PIN二极管串联连接于一个信号线，该信号线连接所述射频信号输入端和所述射频信号输出端，第三PIN二极管连接于所述射频信号输入端和地之间，第四PIN二极管连接于所述射频信号输出端和地之间，及一偏置控制电路，其用于控制施加到射频电路的偏置电压，并且当所述第三和第四PIN二极管的射频电阻值高于所述信号线的特征电阻值时，所述偏置控制电路控制偏置电压，以使流过所述第一PIN二极管和所述第三PIN二极管产生的电流和流过所述第二PIN二极管和所述第四PIN二极管产生的电流可为定值，但是当所述第三和第四PIN二极管的射频电阻值低于所述信号线特征电阻值时，所述偏置控制电路控制偏置电压以致于控制流过所述第一和第二PIN二极管的电流，同时流过所述第三和第四PIN二极管的电流被固定为一固定值，即在射频电阻值和特征电阻值变为彼此相等时的值。
这个PIN二极管可变衰减器进一步的特征在于由所述第一至第四PIN二极管构成一π型衰减器。
PIN二极管可变衰减器另外的特征在于所述第一至第四PIN二极管被安装在一直线上。
在具有上述结构的本发明中，当第三和第四PIN二极管的射频电阻值高于信号线特征电阻值时，偏置控制电路控制偏置电压致使流过第一PIN二极管和第三PIN二极管产生的电流和流过第二PIN二极管和第四PIN二极管产生的电流可以被固定在不同的衰减量。然而，当第三和第四PIN二极管的射频电阻值低于信号线特征电阻值时，偏置控制电路控制偏置电压以致于控制流过第一和第二PIN二极管的电流，同时流过第三和第四PIN二极管的电流被固定在射频阻抗值和特征阻抗值相等时的值，以改变衰减量。
由于以这种方式通过控制流过PIN二极管的电流来改变输出的衰减量，因此射频电路所需要的元件数量减少了，来自于屏蔽盒尺寸增加或其它原因引发的不需要的振荡和传播得以抑制。
本发明的上述的和其它的目的、特征和积极效果，通过下面结合说明本发明最佳实施例的附图的描述，将变得一目了然。
图1(a)是在日本公布专利申请No.平3-155210中公开的可变衰减器射频电路的电路图，图1(b)是图1(a)所示电路的一个安装实施示意图。
图2是在日本公布专利申请No.昭57-44134中公开的可变衰减器射频电路的电路图；图3是本发明的一个PIN二极管可变衰减器的实施例电路图。
图4(a)是表示施加在图3所示可变电阻上的电压特性曲线图，图4(b)是图3中所示运算放大器输出电流特性曲线图，图4(c)是图3中所示运算放大器输出端电压特性曲线图，图4(d)是在图3中所示偏置控制端施加的电压特性曲线图，图4(e)是施加在图3中所示的偏置控制端的电压特性和施加在图3中所示的一个PIN二极管上的电压特性曲线图；图5是表示图3所示可变衰减器与控制电压相对应的衰减量和回波损耗特性曲线图。
图6(a)是表示图3所示可变衰减器PIN二极管和连接线路结构的顶视平面图，图6(b)是表示图3所示可变衰减器PIN二极管和连接线路排列的侧视图。
图3是本发明的PIN二极管可变衰减器的一个实施例电路图。
如图3所示，这个实施例包括用于处理射频信号的射频电路和用于控制施加到射频电路18的偏置电压的偏置控制电路。射频电路18包括输入射频信号的射频信号输入端1，输出射频信号的射频信号输出2，串联在射频信号输入端1和射频信号输出端2之间信号线上并分别作为第一PIN二极管和第二PIN二极管的PIN二极管11和12，连接在射频信号输人端1和地之间并作为第三PIN二极管的PIN二极管13，连接在射频信号输出端2和地之间并作为第四PIN二极管的PIN二极管14，和三个扼流圈61至63。偏置控制电路17包括由外输入控制电压的控制输入端5，用于传送控制信号到射频电路18与射频电路18连接的偏置控制端3和4，用于根据自控制输入端5输入的控制信号控制施加到PIN二极管11至14上电压的运算放大器41至43，8个电阻21至28，连接于运算放大器42的一输入端的可变电阻20，三个二极管30至32，及稳压二极管35。
应注意到PIN二极管11至14被连接成一π型衰减器，以使PIN二极管11的阴极端和PIN二极管13的阳极端被连接到射频信号输入端1，PIN二极管12的阴极端和PIN二极管14的阳极端被连接于射频信号输出端2，PIN二极管13和14的阴极接地。
下面将描述前面所述结构的可变衰减器的工作过程。
经过射频信号输入端1输入的一信号通过PIN二极管11和12传送到射频信号输出端2。
图4(a)是表示施加在图3中所示可变电阻20上的电压特性曲线图，图4(b)是表示自图3中所示运算放大器41和42输出的电流特性曲线图，图4(c)是在图3所示的运算放大器41和42的输出端的电压特性曲线图，图4(d)是施加在图3所示偏置控制端3上的电压特性曲线图，图4(e)是表示在图3中所示的偏置控制端4施加的电压特性和PIN二极管11上施加的电压特性曲线图。
当PIN二极管13和14的射频电阻值高于连接射频信号输入端1和射频信号输出端2的信号线特征阻抗值时(在这个例子是为50Ω)，施加在PIN二极管11和PIN二极管13的电压总量和施加在PIN二极管12和PIN二极管14的电压总量，也就是V3，被控制以成为固定值(产生的电流为固定的)。
另一方面，当PIN二极管13和14的射频电阻值低于信号线的特征电阻值时，流过PIN二极管13和14的电流被固定在射频电阻值和信号线的特征电阻值相等时的值(以致固定I4)，同时仅有流过PIN二极管11和12的电流(电压)受控制，以改变衰减量。
在本实施例中，预先调节可变电阻20，致使PIN二极管13和14的电阻可以固定在50Ω。
图5是表示图3所示可变衰减器与控制电压相对应的衰减量和回波损耗特性曲线图。
如图5所示，在本实施例的可变衰减器中，控制直线表现为一固定阻抗特性，其中所得到的回波损耗是20dB。
图6(a)是表示图3所示可变衰减器的PIN二极管和连接线路排放顶视平面图，图6(b)是表示图3所示可变衰减器的PIN二极管和连接线路排放的侧视图。
在这个实施例中，如图6(a)和6(b)所示，裸芯片的4个PIN二极管11至14被设置在一直线上，并以围绕PIN二极管11至14的方式在PIN二极管11至14的外面设置一屏蔽盒51。
根据上面所述的结构，可以防止在波导振荡模中从输入到输出的传播中产生的隔离性下降，盒谐振频率可以是高频，并能够形成具有很好特性的可变衰减器。
由于本发明具有前面所描述的结构，所以表现出了如下效果。
(1)由于它被设置为通过控制流过个别的PIN二极管的电流来改变衰减量，所以在射频电路中所需要的元件数量被减少，所以能够在一较小的空间实现射频性能很好的可变衰减器。
(2)由于本发明具有PIN二极管直接接地的结构，所以薄膜(或厚膜)电阻被作为非必要的，电路板的成本会下降，且屏蔽盒的宽度可以缩小。
其次，能够抑制不需要的谐振或传播的产生。
可以看出这里所给出的PIN二极管可变衰减器的变化和改动对熟悉本领域的人来说显然是很容易的。但应意识到所有这些修改或变化是包括在所附的权利要求范围之内的。
权利要求
1.一种PIN二极管可变衰减器，其特征在于，它包括一个射频电路，射频电路包括输入射频信号的射频信号输入端，输出衰减的射频信号的射频信号输出端，串联连接在连接所述射频信号输入和所述射频信号输出端的一信号线上的第一和第二PIN二极管，连接在所述射频信号输入端和地之间的第三PIN二极管，和连接在所述射频信号输出端和地之间的第四PIN二极管，及一个用于控制施加到所述射频电路偏置电压的偏置控制电路，且当所述第三和第四PIN二极管的射频电阻值高于所述信号线的特征电阻值时，所述偏置控制电路控制偏置电压，以使流过所述第一PIN二极管和所述第三PIN二极管产生的电流和流过所述第二PIN二极管和所述第四PIN二极管产生的电流可以为固定值，但是当所述第三和第四PIN二极管的射频电阻值低于所述信号线的特征电阻值时，所述控制电路控制偏置电压从而控制流过所述第一和第二PIN二极管的电流，同时流过所述第三和第四PIN二极管的电流被固定在射频电阻值和特征电阻值变为相等时的电流值。
2.根据权利要求1所述的PIN二极管可变衰减器，其特征在于所述第一至第四PIN二极管构成一π型衰减器。
3.根据权利要求1所述的PIN二极管可变衰减器，其特征在于所述第一至第四PIN二极管被设置在一直线上。
4.根据权利要求2所述的PIN二极管可变衰减器，其特征在于所述第一至第四PIN二极管被设置在一直线上。
全文摘要
本发明提供一种可变衰减器，其生产成本低并可抑制产生不需要的谐振和传播。当PIN二极管13和14的射频电阻值高于连接射频输入端1和射频输出端2的信号线阻抗时，加到PIN二极管11和13的电压总量和加到PIN二极管12和14的电压总量V
文档编号H03H7/24GK1162867SQ9710035
公开日1997年10月22日 申请日期1997年1月28日 优先权日1996年1月30日
发明者大曲新一 申请人:日本电气株式会社