一种高功率容量和高线性度的数控衰减结构及衰减器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高功率容量和高线性度的数控衰减结构及衰减器，属于微波技术领域，数控衰减器是采用硅基SOI工艺，在结构上，晶体管的栅极电阻将用于直流偏置电压和射频信号隔离，在串联的第一支路方向上，并联多个串联的晶体管，以增加电流容量，在并联的第二支路方向上，串联多个晶体管，以增加电压容量，选择合适的栅极电阻值而提供不同的栅源电压来改善其线性度；工艺上，基于硅基SOI工艺制作的数控衰减器它具有更低的结电容、弱的短沟道效应、高电阻率衬底等特性，能更好的改善数控衰减器的性能，特别适用于高线性、高功率容量和高集成度的微波毫米微波系统。和高集成度的微波毫米微波系统。和高集成度的微波毫米微波系统。

A numerical control attenuation structure and attenuator with high power capacity and high linearity

【技术实现步骤摘要】
一种高功率容量和高线性度的数控衰减结构及衰减器


[0001]本技术涉及微波
，尤其涉及一种高功率容量和高线性度的数控衰减结构及衰减器。

技术介绍

[0002]衰减器是控制射频信号幅度的二端口网络，是有源相控阵雷达T/R组件的关键器件，也是微波控制电路的重要组成部分。随着微波通信的不断发展，通信系统中不断的需要高性能、小型化集成电路来满足用户越来越复杂的要求，微波单片集成电路(MMIC)器件的密度高、重量小、设计方便、可靠性强、工作频带宽及耗电非常少等优点。目前MMIC已广泛应用于有源相控阵雷达技术，典型的模拟T/R组件的发射链路包括功率放大器(PA)、驱动放大器(DRV)和环形器；接收链路包括低噪声放大器(LNA)、限幅器(Limiter)、数控衰减器(ATT)。数控衰减器的主要作用是修调通道幅度一致性以及在阵面波束控制时进行幅度加权，有时也用于通道信号饱和时的动态调整，通常要求其插入损耗小、衰减精度高和寄生调相变化小等特点，其性能的好坏往往直接影响到整个电路系统中的性能指标。
[0003]数控衰减器的实现方式一般是体硅CMOS工艺技术，随着时间的推移，数控衰减器正向着小型化、平面化、轻量化、高集成度的方向发展，由于体硅CMOS工艺技术的普通数控衰减器存在着插入损耗大，功率容量低、线性度不高等问题。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于克服现有技术中数控衰减器功率容量低、线性度不高等问题，提供了一种高功率容量和高线性度的数控衰减结构及衰减器。
[0005]本技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0006]主要提供一种高功率容量和高线性度的数控衰减结构，所述数控衰减结构包括射频输入端、射频输出端和衰减电路；所述衰减电路包括串联在所述射频输入端和射频输出端之间的第一支路以及并联在所述射频输入端和射频输出端之间的第二支路；
[0007]所述第一支路包括第一晶体管组，所述第一晶体管组两端并联有第二晶体管组；所述第二支路包括两个结构相同的第三晶体管组；所述第一晶体管组、第二晶体管组和第三晶体管组均包括多个串联的晶体管；
[0008]所述第三晶体管组中每个晶体管的栅极均通过第一电阻与直流偏置电压VG连接，所述第一晶体管组和第二晶体管组中每个晶体管的栅极均与反向偏置电压VG连接；其中一个第三晶体管组的漏极与所述第二晶体管组的漏极连接，另一个第三晶体管组的漏极与所述第二晶体管组的源极连接，两个第三晶体管组的源极均接地。
[0009]作为一优选项，一种高功率容量和高线性度的数控衰减结构，所述第二晶体管组的源极和漏极之间并联有一个第二电阻R1。
[0010]作为一优选项，一种高功率容量和高线性度的数控衰减结构，所述第三晶体管组的源极连接有第一微带线L1，并通过第三电阻R2接地。
[0011]作为一优选项，一种高功率容量和高线性度的数控衰减结构，所述第一晶体管组和第二晶体管组中每个晶体管的栅极均通过第四电阻RG与反向偏置电压VG连接。
[0012]作为一优选项，一种高功率容量和高线性度的数控衰减结构，所述第一晶体管组包括两个串联的晶体管，所述第二晶体管组包括两个串联的晶体管，所述第三晶体管组包括三个串联的晶体管。
[0013]作为一优选项，一种高功率容量和高线性度的数控衰减结构，所述射频输入端为50欧姆输入端，所述射频输出端为50欧姆输出端。
[0014]本技术还提供一种数控衰减器，包括多个相互级联的不同尺寸的所述数控衰减结构，所述数控衰减结构之间通过第二微带线L2连接。
[0015]作为一优选项，所述数控衰减器包括6个数控衰减结构。
[0016]作为一优选项，一种数控衰减器，所述第二微带线L2为50欧姆微带线。
[0017]本技术还提供一种数控衰减器封装，所述封装包括有硅基SOI衬底和设在所述硅基SOI衬底上的金属层，所述金属层上设有所述数控衰减结构。
[0018]需要进一步说明的是，上述各选项对应的技术特征在不冲突的情况下可以相互组合或替换构成新的技术方案。
[0019]与现有技术相比，本技术有益效果是：
[0020](1)本技术的数控衰减结构，通过在串联方向的第一支路上并联多个串联的晶体管，增加了电流容量，在并联方向的第二支路上串联多个晶体管，增加了电压容量，提高了功率容量；通过选择在并联方向的第二支路上晶体管的第一电阻合适的阻值来确定栅源电压，来改善数控衰减结构的线性度；实现高功率容量和高线性度的数控衰减结构。
[0021](2)本技术通过在第二晶体管组的源极和漏极之间并联有一个第二电阻R1，将第二电阻R1的横向面积加大可以进一步提高电流通过效率，从而提高功率容量。
[0022](3)直流偏置电压VG通过第一电阻与第三晶体管组连接提供偏置电压、反向偏置电压VG通过第四电阻RG与第一晶体管组、第二晶体管组连接提供反向偏置电压，用于直流偏置电压和射频信号隔离。
[0023](4)本技术的数控衰减器，通过不同尺寸、相同结构的数控衰减结构来实现不同的衰减量，可以做到0.5dB、1dB、2dB、4dB、8dB、16dB的衰减量，通过不同衰减量的组合可以实现不同的衰减状态，实现6位数控，具有广泛的应用市场。
[0024](5)本技术的数控衰减器封装，在工艺上采用硅基SOI工艺，相比于体硅CMOS工艺的普通数控衰减器存在着插入损耗大，功率容量、线性度不高等问题，改善了数控衰减器的功率容量和线性度，具有更低的结电容、弱的短沟道效应、高电阻率衬底等特性，能更好的改善数控衰减器的性能。
附图说明
[0025]图1为本技术示出的一种高功率容量和高线性度的数控衰减结构的结构示意图；
[0026]图2为本技术示出的数控衰减结构的具体电路图；
[0027]图3为本技术示出的数控衰减器的示意图；
[0028]图4为本技术示出的数控衰减器仿真后，衰减器全状态的衰减量曲线和全状
态的相对衰减值曲线图；
[0029]图5为本技术示出的数控衰减器仿真后，全状态的输入回波损耗S11曲线和全状态的输出回波损耗S22曲线；
[0030]图6为本技术示出的数控衰减器仿真后，前仿真IIP3和后仿真IIP3曲线。
具体实施方式
[0031]下面结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
[0032]在本技术的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高功率容量和高线性度的数控衰减结构，其特征在于，所述数控衰减结构包括射频输入端(1)、射频输出端(2)和衰减电路；所述衰减电路包括串联在所述射频输入端(1)和射频输出端(2)之间的第一支路(3)以及并联在所述射频输入端(1)和射频输出端(2)之间的第二支路(4)；所述第一支路(3)包括第一晶体管组(31)，所述第一晶体管组(31)两端并联有第二晶体管组(5)；所述第二支路(4)包括两个结构相同的第三晶体管组(41)；所述第一晶体管组(31)、第二晶体管组(5)和第三晶体管组(41)均包括多个串联的晶体管；所述第三晶体管组(41)中每个晶体管的栅极均通过第一电阻(42)与直流偏置电压VG连接，所述第一晶体管组(31)和第二晶体管组(5)中每个晶体管的栅极均与反向偏置电压VG连接；其中一个第三晶体管组(41)的漏极与所述第二晶体管组(5)的漏极连接，另一个第三晶体管组(41)的漏极与所述第二晶体管组(5)的源极连接，两个第三晶体管组(41)的源极均接地。2.根据权利要求1所述的一种高功率容量和高线性度的数控衰减结构，其特征在于，所述第二晶体管组(5)的源极和漏极之间并联有一个第二电阻R1。3.根据权利要求1所述的一种高功率容量和高线性度的数控衰减结构，其特征在于，所述第三晶体管组(41)的源极连接有第一微带...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭力，霍晓石，陈阳，郭焕熙，
申请(专利权)人：成都海威华芯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：