電調(diào)衰減器設(shè)計指導

可以用三個二極管來代替電路中的固定電阻，構(gòu)造一個可變衰減器，不過，這樣會導致網(wǎng)絡中的不對稱，從而導致產(chǎn)生一個相當復雜的偏壓網(wǎng)絡。用兩個PIN二極管來代替其中的串聯(lián)電阻可以獲得幾個性能方面的好處。首先，由于串聯(lián)二極管具有容性電抗而使網(wǎng)絡與其它部分相隔離，用兩個二極管代替一個電阻可以提高最大衰減值或在一定衰減值的條件下使頻率上限翻倍。其二，代替串聯(lián)電阻的兩個二極管是180度反接的，這樣就抑制了偶數(shù)次信號畸變的產(chǎn)生。其三，由此而得到的衰減器網(wǎng)絡是對稱的，從而可以大大簡化偏壓網(wǎng)絡。電源電壓V+是一固定電壓，Vc是控制網(wǎng)絡衰減的可變電壓，用兩個二極管代替電阻的唯一缺點是可能會增加介入損耗。Theattenuationofthepiattenuatorisshownasafunctionoffrequencyfrom10MHzto3GHzfardifferentcontrolvoltages.四元二極管pi型衰減器需要一個恒定的電壓V+和一個可變的控制電壓Vc。對于1.25V的V+，可變控制電壓的范圍為0V到大約5V。電壓V+的值代表了回程損耗與控制電壓范圍之間的一個折衷，更低的V+可以降低回程電壓，但同時也會使控制電壓的工作范圍縮小。本文中介紹的衰減器是在8mm厚的RF4型印刷電路(PCB)上實現(xiàn)的°RF4具有良好的機械穩(wěn)定性和耐久性，成本低，但其損耗大，難于控制，而且介質(zhì)系數(shù)與工作頻率密切相關(guān)。另一方面，玻璃纖維增強型聚四氟乙烯(PTEE)PCB材料具有良好的高頻特性，但是相對昂貴一些，機械穩(wěn)定性也比較差，不適合于某些表面貼裝工藝。選用針對高頻工作要求進行了優(yōu)化的PCB基底材料可以改善高頻性能，各種測量參數(shù)對頻率的依賴程度受到與HSMP-3816二極管四元組、PCB、其它元件及連接器相關(guān)的寄生效應的影響。

Theseplot&showthecontrolvoltageversusattenuationatiof900fand2100MHz.將PIN二極管用做衰減元件時，PIN二極管具有比等效的GaAsMESFETs更高的線性度，通過使用具有厚I層及低介質(zhì)張弛頻率(fdr)的多個PIN二極管就可以將信號畸變減小到最低程度。在Avago公司PIN二極管產(chǎn)品線中HSMP-381x系列產(chǎn)品的I層最厚。在低衰減狀態(tài)，大部分RF能量僅僅是從輸入端傳輸?shù)捷敵龆硕?。不過在高衰減狀態(tài)，更多的RF能量被傾入衰減器，會使信號失真度上升。當Vc接近0時，幾乎沒有電流流過兩個串聯(lián)的二極管，它們接近于零偏壓狀態(tài)，其結(jié)電容將隨RF電壓同步變化，幸運的是，由于兩個二極管是反向串聯(lián)的，所以可以抑制由受RF調(diào)制的電容所產(chǎn)生的某些失真或畸變。由于封裝的兩個反串二極管具有完全互相匹配的特性，因此可以得到最佳的失真抑制能力。Pi衰減器的相位偏移隨衰減值而變化。總的相位偏移接近90度，在三個相隔較遠的工作頻率點(100、900和1800MHz測試時此相位偏移表現(xiàn)相當穩(wěn)定。

S.Theattenuationplottedversusinputthird-^rderinterceptpointat900and2100MHz.圖1所示為n衰減電路的示意電路圖。圖2的左邊為n衰減器的PCB布局，右邊為元件布置。表1中給出了所需要的元件（包括四元二極管）。圖3、4、5給出的成品n衰減器測試性能的樣本。Vc12V+Thisschematicdiagramshowsaversionofthepiattenuatorwithlowerminimumattenuation.增加通過串聯(lián)二極管的電流可以降低衰減下限。將控制電壓保持在最大值5V,減小電阻R3的阻值就可以增大偏移電壓，這可以通過給阻斷RF的電阻R3（表2）串聯(lián)一個表面貼裝鐵酸鹽珠狀電感而實現(xiàn)。在整個頻率范圍內(nèi)，與傳統(tǒng)的瓷芯多層片狀電感相比，這種鐵酸鹽珠狀電感具有更高的阻抗。圖6給出了低衰減下限衰減電路的示意圖，圖7中給出了在Vc=5V的條件下與標準衰減電路的比較結(jié)果。

ThestandardpiattenuatoriscomparedheretothelowerminimumattenuationversionatVc5V.為了建立n衰減器的性能模型以便于進一步分析，安捷倫？司的高級設(shè)計系統(tǒng)(ADS)計算機輔助工程(CAE)軟件為工程師們提供了模擬四元二極管n衰減器性能的技術(shù)支持范例。相應文件可以從.的AgilentEesof知識中心的“Examples”部分下載。STheAFLACsoftwarenrod^^oriheHSMP-381xPINdiodequad(left}isshownherenontt&theSOT-25equivalentlumpedcircuitmodel(right).另外，包含在高頻建模工具APLACCAE軟件包()中的PIN二極管模型也可以預測在給定正向偏移的條件下RF阻值。圖8的左邊給出了HSMP-3816PIN二極管的APLAC模型，將APLAC模型與SOT-25等效電路模型(圖8右邊)結(jié)合在一起，就可以使設(shè)計人員在模擬過程中研究分析封裝的寄生效應。Table1;Additionalcomponentsneededforthevoltage-variableattenuatorPORTIONVALUESIZEMANUFACTCLC247HF0805MurataC3C4.C547nr0603MurataD1HSMP-3816AvagoJ1,J2Edge-mountSMAconnector0,8mrrJIJ4Two-pinheaderR1rR233g0603R3碰Q0603R4rRS150ii0603Table2：Thesecom