压控衰减器、压控衰减器的实现方法与应用电路技术

本发明专利技术揭示一种压控衰减器及其实现方法，以及一种应用压控衰减器实现的自动电平控制电路，其中，本发明专利技术的压控衰减器包括：传输匹配网络，其具有射频信号输入端、射频信号输出端以及耦合输出端与直通输出端；第一、第二衰减匹配网络，其射频信号输入端分别与所述传输匹配网络的耦合输出端和直通输出端连接，且该第一、第二衰减匹配网络的耦合输出端和直通输出端均分别连接电阻值可随偏置电压大小而变化的负载，通过改变所述负载的偏置电压，使传输匹配网络的传输衰减特性随负载的电阻值的变化而可控变化。本发明专利技术的压控衰减器具有良好的线性指标性能，且结构简单，便于生产制造于元件更换，具有通用性好的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信领域射频技术，尤其是涉及一种宽带高线性压控衰减器及其实现方法，以及一种应用该压控衰减器实现的自动电平控制电路。
技术介绍
随着第三代移动通信系统调制技术的不断发展，移动通信对于射频系统中的自动电平控制电路(Automatic Level Control，ALC)在深度控制的情况下的线性都有了越来越高的指标要求。在现代无线通信系统中，无线环境随着可利用频谱资源的减少变得非常的恶劣，不同系统之间、相同系统的干扰情况变得越来越多，强的干扰信号会导致系统无法正常工作，严重的会导致通信设备的硬件电路损坏等恶劣的后果，所以现代通信系统中广泛采用自动电平控制电路来提高通信系统的可靠性。请参见图1所示，为业界所广泛使用的一种自动电平控制电路的电路结构示意图。自动电平控制电路在通信设备的输出端耦合部分信号，由功率放大器120作功率放大处理后输出；同时，经通过检测电路130的检测所述功率放大器120输出端的射频功率，并由控制电路140将检测的射频功率与设定的功率门限值相比较，若在大于门限值的情况下，则控制硬件射频通路中压控衰减器110不断衰减，使输入功率在不断增加10dB的情况下，保持输出功率不变。上述电路的控制方式完全通过硬件电路实现，具有响应速度快、衰减(控制)变化连续、可靠性好等特点，广泛的应用在通信系统硬件设计中。在传统的设计方案中，大多选用集成可变增益放大管用作自动电平控制电路中的衰减器。但是，在研发及生产过程中发现现有器件具有以下缺点1、在大功率输出以及深度衰减条件下，现有器件消耗的线性会导致自动电平控制电路的线性度很差；2、现有的集成可变增益放大管大多为集成电路(IC)器件，线性及基本应用参数性能都能达到要求，但存在成本较高的缺点，且由于制造工艺复杂，当被损坏后更换器件也相对困难，给开发和生产带来不便； 3、集成电路器件还存在承受功率有限的缺陷，无法满足一些大功率条件下的应用，同时大功率条件下也面临着线性度恶化的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种压控衰减器及其实现方法，以及使用该压控衰减器实现的自动电位控制电路，以解决目前由集成可变增益放大管用作通信射频模块中的压控衰减器时存在的线性度较差、无法应用于大功率的情形等缺陷的技术问题。为解决上述问题，本专利技术公开一种压控衰减器，包括传输匹配网络，其具有射频信号输入端、射频信号输出端以及耦合输出端与直通输出端；第一、第二衰减匹配网络，其射频信号输入端分别与所述传输匹配网络的耦合输出端和直通输出端连接，且该第一、第二衰减匹配网络的耦合输出端和直通输出端均分别连接电阻值可随偏置电压大小而变化的负载，通过改变所述负载的偏置电压，使传输匹配网络的传输衰减特性随负载的电阻值的变化而可控变化。其中，所述负载为两个串接的PIN型二极管，其中之一的阳极与所述第一、第二衰减匹配网络的耦合输出端或直通输出端连接，另一二极管的阴极接地。其中，所述负载为PIN型二极管，其阳极与所述第一、第二衰减匹配网络的耦合输出端或直通输出端连接，阴极接地。其中，所述传输匹配网络以及所述第一、第二衰减匹配网络均为3dB正交电桥。相应的，本专利技术公开一种压控衰减器的实现方法，包括通过传输匹配网络将输入的射频信号分路输出正交射频信号，分别输入连接在该传输匹配网络的耦合输出端和直通输出端的第一、第二衰减匹配网络；改变连接在第一、第二衰减匹配网络的耦合输出端和直通输出端上负载的偏置电压来改变负载的电阻值，使传输匹配网络的传输衰减特性随负载的电阻值的变化而可控变化。其中，所述负载为两个串接的PIN型二极管，其中之一的阳极与所述第一、第二衰减匹配网络的耦合输出端或直通输出端连接，另一二极管的阴极接地。其中，所述传输匹配网络以及所述第一、第二衰减匹配网络均为3dB正交电桥。相应的，本专利技术还公开一种自动电平控制电路，包括压控衰减器；与之连接的功率放大器；连接于功率放大器的输出端，用于检测输出功率的检测电路；连接在检测电路与压控衰减器的输入端之间的控制电路，用于将检测功率与预设功率门限值作对比，根据对比结果，控制改变压控衰减器的传输衰减特性；其中，所述压控衰减器包括传输匹配网络，其具有射频信号输入端、射频信号输出端以及耦合输出端与直通输出端；第一、第二衰减匹配网络，其射频信号输入端分别与所述传输匹配网络的耦合输出端和直通输出端连接，且该第一、第二衰减匹配网络的耦合输出端和直通输出端均分别连接电阻值可随偏置电压大小而变化的负载，所述控制电路与所述负载连接，通过所述控制电路控制改变所述负载的偏置电压，使传输匹配网络的传输衰减特性随负载的电阻值的变化而可控变化。其中，所述负载为两个串接的PIN型二极管，其中之一的阳极与所述第一、第二衰减匹配网络的耦合输出端或直通输出端连接，另一二极管的阴极接地。其中，所述传输匹配网络以及所述第一、第二衰减匹配网络均为3dB正交电桥。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果1、本专利技术的压控衰减器是通过控制电压来改变衰减网络的等效阻抗，从而改变传输网络的传输特性，其在很宽频带上均可达到＞20dB的衰减量并具有良好的线性；且本专利技术应用于很广的频率范围，通过改变匹配网络的频率响应，实现在宽频带上的良好的应用，以及具有高功率容量下很好的OIP3特性；2、本专利技术和放大管一起使用可替代现有射频模块中用作衰减器的可变增益放大器，且本专利技术可用于电路的自动电平控制(ALC)；3、本专利技术的压控衰减器结构简单，且方便器件更换及调试，具有成本较低，通用性好的优点。附图说明图1是现有的一种自动电平控制电路的电路结构示意图；图2是本专利技术压控衰减器一种较佳具体实现例的电路结构示意图；图3是本专利技术自动电平控制电路一种较佳具体实施例的电路结构示意图。具体实施例方式请参见图2所示，是本专利技术的压控衰减器一种较佳具体实现例的电路结构示意图。本专利技术提出的是一种基于四端口网络的压控衰减器，通过电压大小来改变网络内部的阻抗，相应的实现改变衰减器衰减量的大小。本专利技术的压控衰减器具体包括传输匹配网络210，具有射频信号输入端(port1)、射频信号输出端(port2)以及耦合输出端(port3)与直通输出端(port4)，其耦合输出端与直通输出端分别与第一、第二衰减匹配网络220和230的射频信号输入端连接，且所述第一、第二衰减匹配网络220和230的耦合输出端与直通输出端，均分别连接两个串接PIN型二极管240后接地。其中，传输匹配网络210以及第一、第二衰减匹配网络220和230均为一3dB正交电桥。在详细介绍本专利技术压控衰减器的工作原理之前，先对3dB正交电桥以及PIN型二极管的特性作简单的介绍3dB正交电桥又称为3dB正交耦合器，是以3dB定向耦合器为基础，其耦合输出端输出的信号和直通输出端输出的信号幅度相等，为射频信号输入端输入信号的幅度值的一半，即3dB，且两输出端输出信号其相位差为90°，因此其称为3dB正交耦合器。PIN型二极管是在P区和N区之间夹一层本征半导体(或低浓度杂质的半导体)构造的晶体二极管。PIN中的“I”是“本征”意义的英文略语。当其工作频率超过100MHz时，由于少数载流子的存贮效应和“本征”层中的渡越时间效应，其二极管失去整流作用而变成阻抗元件，并且，其阻抗值随偏置电压而改本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压控衰减器，其特征在于，包括：传输匹配网络，其具有射频信号输入端、射频信号输出端以及耦合输出端与直通输出端；第一、第二衰减匹配网络，其射频信号输入端分别与所述传输匹配网络的耦合输出端和直通输出端连接，且该第一、第二衰减匹配网络的耦合输出端和直通输出端均分别连接电阻值可随偏置电压大小而变化的负载，通过改变所述负载的偏置电压，使传输匹配网络的传输衰减特性随负载的电阻值的变化而可控变化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨磊，
申请(专利权)人：深圳国人通信有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]