型衰减器设计.pdf

低成本的表面贴 PIN 管的 Pi 型衰减器 简介 模拟衰减器在射频以及微波网络方面得到了很广泛的应用。无论是采用砷化镓 微波集成电路（ GaAs MMICs ）还是采用 PIN 管的网络，它们都是通过电压来控制 射频信号的功率的。在商业应用中，比如蜂窝电话网，个人通信网络，无线局域网 以及便携式无线电等，衰减器的造价是设计中的一个重要因素。本文描述了一种利 用塑胶封装的表面贴片设计的低造价、宽频带的 PIN 管 Pi 型衰减器。 背景 图 1 描绘了基本的 Pi 型衰减器以及它的设计 方程。调整分流电阻 R1 和串联电阻 R3 以满足 衰减值 A=20 log(K) ，同时提供与系统特性阻抗 匹配的输入输出阻抗。 当 PIN 管工作在高于其截 止频率 fc （见附录A ）时，它可以用作为流控可 变电阻。故可用三个 PIN 管代替 Pi 型电路中的 固定电阻来构造一个可变衰减器。 作为一个例子，图 2 给出了一个由三个 PIN 管构成的衰减器，这个电路在 10MHZ 到 500MHZ 的频率范围内有良好的性能。然而，在 Pi 型电路中用三个 PIN 管作为三个可变电阻导致了网络的不对称，这就使偏置电路相当复杂。 4 个 PIN 管组成的 Pi 型衰减器 如图 3，如果用两个 PIN 管来代替电阻 R3 ，会有很多好处。首先，由于网络的 最大隔离度是由串联的 PIN 管决定的，用两个 PIN 管取代一个管子将提高衰减的最 大值，或是在一定的衰减量下使频率上限增加一倍。 第二，代替串联电阻的两个 PIN 管 180 度反相工作，使得偶数阶的非线性产物得以抵消。第三，构成的衰减器网络 是对称的，而且偏置电路非常简单。 V+ 是一固定电压， Vc 是控制网络衰减量的可 变电压。采用两个串联 PIN 管代替一个管子的唯一负面影响就是导致插损的轻微增 加，合计小于 0.5dB 。R1 和 R2 分别作为串联 PIN 管 D2 和 D3 的偏流电阻，它们 必须做得足够高以减小插损；然而，如果它们作得太高，就需要非常高的控制电压 Vc 。如果设计者不需要很大的带宽的话，可以通过在 R1 和 R2 及 RF 线之间加装 一些扼流圈来改善插损特性， 这些电感可以降低网络射频部份的电阻。 R3 和 R4 的 选择视具体的 PIN 管而定；选择合适的话， 它们将在串联与并联的 PIN 管之间提供 恰当的电流分配，以保持在整个衰减动态范围内的良好的阻抗匹配特性。虽然我们 可以通过分析计算来确定 R1 和 R4 的阻值，但由经验来确定它们显然更快更简单。 惠普的 HSMP-3810 系列表面装置 PIN 二极管有良好的线性，较低的截止频率和较 低的价格。为了节省成本和板子空间，我们选择了两个共阴极的 HSMP-3814 来代 替四个单独的 HSMP-3810 PIN 管。在选择了管子， V+=5V 及 0 ≤Vc ≤15V 后，R1 和 R4 可以由经验值确定。测试电路中所有组件的指标都在图