低附加相移数字衰减器制造技术

本发明专利技术涉及集成电路制造技术领域，尤其涉及一种低附加相移数字衰减器，包括由开关管M1、开关管M2、电阻Rs、电阻Rp组成的π型衰减器以及微带线、低通网络、电阻Rc和电容Cc；所述低通网络与所述开关管M1并联，所述低通网路的输入输出端分别串联有所述电阻Rc；所述电容Cc与所述电阻Rs并联；所述微带线串联在所述电阻Rs的两端。本发明专利技术结构简单，方法容易实现，而且不会占用多的芯片面积，可以有效地降低衰减器的附加相移，能够满足极低附加相移的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路制造
，尤其涉及一种低附加相移数字衰减器。
技术介绍
微波通信系统不断地需要高性能、小型化的电路及设备来满足日益复杂的用户要求。用于增益控制功能的电路在很多领域皆有应用需求。数字衰减器是重要的微波控制电路，广泛应用于雷达、通讯等无线系统的电子设备中。衰减器通常分为模拟或数字式两类。但在工程应用中，大多数衰减器采用数字形式实现。数字衰减器包括一组级联单元，每个单元又含有一个固定衰减值的衰减位，通过变换控制端控制电压，可以实现预先设定好的衰减值。级联中最小衰减值的衰减位作为最小可分辨衰减值。所有级联单元都处于衰减状态，则实现最大衰减量。传统的衰减器各个衰减位的拓扑有很多种，较常用有T-型桥开关衰减器、T-型开关衰减器和J1-型开关衰减器，都是通过串联或并联开关晶体管和电阻组成，结构如图la、桥T型开关结构，图lb、T型开关结构，图lc、型开关结构所示。T-型桥开关衰减器结构能够提供好的输入/输出匹配，插入损耗小，两端口的相对相移小，但是存在两个环路，会给版图设计带来难度。广泛采用T-型开关结构和J1-型开关结构，其中T-型开关衰减器插入损耗小，适合低衰减位应用，-型开关衰减器结构对称具有抗工艺波动能力强的优点，但是导通态插入损耗和引入的衰减附加相移较大。以上几种衰减拓扑，衰减量是固定的，由其中电阻值的大小决定，电阻网络兼有阻抗匹配或变换作用。同时要充分的考虑附加相移的影响，各个衰减结构各有优缺点，π -型开关衰减位的附加相移最大。J1-型开关衰减结构是构成衰减器必不可少的衰减位结构，通常通过调节微带线的长短实现低附加相移指标，随着对衰减器附加相移提出了越来越高的要求，尤其对于频率更高或带宽要求更宽的衰减器网络来说，需要相应的改进方法，来适应越来越苛刻的性能需求。传统的型衰减器结构通常用于较大衰减位，主要由串联、并联开关管和电阻组成，其中串联电阻Rs和并联电阻Rp组成型网络，开关管Ml并接在电阻Rs两端，开关管M2与电阻Rp串联，三个开关管的通断有效控制网络的参考态和衰减态。开关管性能的好坏直接影响衰减器的性能，在微波电路中广泛采用PIN 二极管、GaAs MESFET,PHEMT等。但是赝配高电子迀移率晶体管PHEMT是现阶段主流应用的异质场效应晶体管，其截止频率、功率性能以及噪声性能都远远的优于MESFET等，由栅极电压控制其工作状态，而漏极和源极分别为微波信号的输入端和输出端。开关GaAs PHEMT FET 一般都工作在导通或关断态，这两种状态的电路模型一般可用R、L、C集中元件来表征。PHEMT开关管简化等效电路如图2a和图2b所不，其中Ron为导通态源、漏间等效电阻，Roff、Coff为关断态并联等效电阻和等效电容。将开关管等效模型应用到型衰减器两种工作状态中，如图3a、图3b和图3c所示。当衰减器工作在参考状态时开关管Ml处于导通状态，等效为阻值较小的导通电阻Rl ;并联管M2工作在截止状态，等效为并联等效电阻Roff和等效电容C2，其中Roff较大可忽略。同理，JT型衰减器工作在衰减状态，开关管Ml工作在截止状态，M2工作在导通状态，给出相应的等效图。两种状态信号路径沿实箭头方向，虚线箭头为信号的泄露。从信号路径可以看出，两种状态有着不同的信号通路，除了实现信号的不同衰减，同时也会引起参考态和衰减态的相位变化。从图3b可以看出31型衰减器工作在参考态可以近似等效一个低通网络，型衰减器工作在衰减态信号通过了一个高通网络，然而低通网络存在信号相位滞后，高通网络使信号相位超前，两者之间存在很大的相位差。要想使二者的相位差相等，两种状态的电容值为O，但这是根本不可能存在的。在通常的微波衰减网络中，往往通过微带线来弥补两种状态间的相位差，但是对于频率更高或带宽要求更高的衰减器网络来说，仅仅依靠微带线很难实现低附加相移的衰减器，需要相应的改进方法，来适应越来越苛刻的性能需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种低附加相移-型开关衰减位结构，对于高频和宽带应用需求的场合，需要在其他性能没有恶化的基础上采取有效的改进措施，实现低附加相移的功能需求。本专利技术为实现上述目的，采用以下技术方案:一种低附加相移数字衰减器，包括由开关管M1、开关管M2、电阻Rs、电阻Rp组成的型衰减器以及微带线、低通网络、电阻Re和电容Ce，所述低通网络与所述开关管Ml并联，所述低通网路的输入输出端分别串联有所述电阻Re ;所述电容Ce与所述电阻Rs并联；所述微带线串联在所述电阻Rs的两端连接至输入输出端口 ；所述开关管M2为两个，两个开关管M2的漏极分别与所述电容Ce的两端连接，两个开关管M2的源极分别与所述电阻Rp的一端连接，两个所述电阻Rp的另一端分别接地。优选地，所述低通网络为一阶型结构或T型结构。优选地，所述低通网络为电感或电容。本专利技术的有益效果是:本专利技术结构简单，方法容易实现，而且不会占用多的芯片面积，可以有效地降低衰减器的附加相移，能够满足极低附加相移的需求。传统的π型衰减器由电阻Rp、Rs开关管Μ1、开关管M2和微带线构成。对于高频和宽带应用需求的场合，仅仅通过微带线降低衰减器附加相移往往会受到限制，本专利技术中引入低通网络并且通过单独的电感或电容来实现，有效的降低附加相移，并且结构简单占用面积小。电容Ce与电阻Rs并联，进一步改善附加相移，并且同能有效增加宽带应用的平坦度。【附图说明】图1a为桥T型开关结构不意图； 图1b为T型开关结构不意图； 图1c为传统的31型开关结构示意图； 图2a为PHEMT开关管导通状态等效电路图； 图2b为PHEMT开关管截止状态等效电路图； 图3a为传统的型开关结构原理图； 图3b为:π型开关结构参考态等效电路图； 图3c为:π型开关结构:S减态等效电路图； 图4为本专利技术的31型开关结构原理图； 图5a为低通网络电感构成的31型开关结构原理图； 图5b为低通网络电容构成的31型开关结构原理图。【具体实施方式】下面结合附图及较佳实施例详细说明本专利技术的【具体实施方式】。如图4所示，本专利技术提供了一种低附加相移的型衰减器。包括传统型结构、微带线、低通网络、电阻Re和电容Ce。基于传统型衰减器由于参考态与衰减态信号路径不同，衰减状态的等效电路为一个高通网络，衰减态的相位超前参考态。为了有效降低衰减态的相位，将一个低通网络与开关管Ml并联，当衰减器工作在衰减状态时等效为高通网络与低通网络的并联，二者相位互相弥补，通过适当调整低通网络的元件值，使衰减器的衰减状态和参考状态的相位相等。独立的将低通网络与传统的型衰减器并联会降低衰减量，需要在低通网络的输入输出加入适当阻值的电阻，避免工作在衰减态时输入信号由低通网络直接输出。为进一步改善衰减附加相移在电阻Rs两端加入电容Ce，同能有效增加宽带应用的平坦度。专利技术示意图如图4所示。在实际电路应用中低通网络仅需采用传统的一阶 型结构和T型结构，甚至仅需要单独的电感或电容。结合本专利技术提出了两种具体实施方案，如图5a和5b所示。包括传统π型结构、微带线、低通网络、电阻Re和电容Ce。其中a的低通网络仅为一个串联电感实现，b中的低通网络通过一个电容到地，这样大大简化了传统的π本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低附加相移数字衰减器，其特征在于：包括由开关管M1、开关管M2、电阻Rs、电阻Rp组成的π型衰减器以及微带线、低通网络、电阻Rc和电容Cc；所述低通网络与所述开关管M1并联，所述低通网路的输入输出端分别串联有所述电阻Rc；所述电容Cc与所述电阻Rs并联；所述微带线串联在所述电阻Rs的两端连接至输入输出端口；所述开关管M2为两个，两个开关管M2的漏极分别与所述电容Cc的两端连接，两个开关管M2的源极分别与所述电阻Rp的一端连接，两个所述电阻Rp的另一端分别接地。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李慧超，黄华，
申请(专利权)人：黄华，
类型：发明
国别省市：天津;12