專利名稱：衰減電路裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種衰減電路裝置，更具體地涉及用于多級(jí)衰減諸如微波段的高頻信號(hào)的一信號(hào)的分級(jí)衰減電路的一種改進(jìn)。
至目前為止，已提出了各種分級(jí)衰減器來獲得關(guān)于高頻信號(hào)的多位的衰減信號(hào)。特別是，當(dāng)它應(yīng)用于一種消費(fèi)產(chǎn)品時(shí)(例如，手提電話機(jī))，一個(gè)主要的條件是，在這些產(chǎn)品中，它可以低價(jià)生產(chǎn)并做成小尺寸。為此，近來人們正在積極地開發(fā)一種利用砷化鎵場效應(yīng)晶體管(GaAs FET)的MMIC(單片微波集成電路)的衰減器。
這些分級(jí)衰減器可粗分為兩類。一類是將多級(jí)π型衰減電路相對于信號(hào)通道串聯(lián)連接的分級(jí)衰減器，如

圖1所示，見MI CROWAVE & RFOCTOBER 1991 pp.71-56“快速GaAs MMIC衰減器具有5-b的分辨率”。另一類是將多級(jí)T型衰減電路相對于信號(hào)通道串聯(lián)連接的分級(jí)衰減器，如圖2所示(“DC-12[GHZ]4位GaAs單片數(shù)字衰減器”，見Applied Mi crowave Winter 91/92 pp.60-67)。
這樣，分級(jí)衰減器通常由π型衰減電路或T型衰減電路組成。如果是π型衰減電路，則有它的介入損耗在某種程度上較大(在DC-10[GHZ]有4[dB]或更大的介入損耗)的缺點(diǎn)。這主要是由于在相對于信號(hào)通道的分流位置上接有兩個(gè)FET(場效應(yīng)晶體管)這一事實(shí)，從而由這兩FET泄漏的電功率引起的介入損耗增加造成的。所以，這類衰減器不適用于要求有較小、介入損耗的多位分級(jí)衰減器。
另一方面，如果是T型衰減電路，聯(lián)接在對信號(hào)通道分流位置上的FET數(shù)目是一個(gè)，比π型衰減電路聯(lián)接的FET數(shù)少一個(gè)，因此，其介入損耗可限制到一個(gè)相當(dāng)小的數(shù)值(DC-2[GH](千兆赫)的情況下，損耗為2db或更小)。所以，這類衰減器適用于要求有較低的介入損耗的多位分級(jí)衰減器。
然而，在T型衰減電路的情況下，有一個(gè)問題是，衰減量變得越大，由元件精度離散性影響的衰減量就越大。即，如果試圖對輸入到與由三級(jí)連接而成的T型分級(jí)衰減器5的50Ω終端信號(hào)通道的高頻信號(hào)衰減16dB，則組成接到第三級(jí)的T型衰減電路5C的電阻的并被接在對信號(hào)通道分流位置上的電阻γ6a的阻值會(huì)變得很小，即約為10Ω。
所以，當(dāng)位于分流位置上的FET6，F(xiàn)ET16的導(dǎo)通(ON)阻值或電阻r6，r6a的電阻值因某些原因已變動(dòng)，則由這變動(dòng)量產(chǎn)生的影響變大。例如，當(dāng)這阻值僅變動(dòng)了2-3Ω，則這變動(dòng)量相當(dāng)于電阻r6，r6a阻值的20-30%，因此，使其衰減量大范圍的波動(dòng)。
另一方面極其精確地控制電阻和位于分流位置上的FET是有限的。因此，實(shí)際上很難利用T型衰減電路獲得具有滿意精度的大的衰減量。
鑒于上面所述，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種可獲得高精度甚至可實(shí)現(xiàn)相對大的衰減量的衰減電路裝置。
本發(fā)明的上述目的和其它目的已通過設(shè)置由多個(gè)串聯(lián)連接的衰減級(jí)組成的衰減電路裝置來達(dá)到，其中，具有最大衰減量(例如16dB)的多個(gè)衰減級(jí)的衰減器是用π型衰減級(jí)10C構(gòu)成的，而具有最小衰減量(例如4dB，8dB)的多個(gè)衰減級(jí)的衰減器是用T型衰減級(jí)10A，10B構(gòu)成的。
因?yàn)槎鄠€(gè)衰減級(jí)中具有最大衰減量的衰減器是用π型衰減級(jí)10C構(gòu)成的而多個(gè)衰減級(jí)中具有最小衰減量的衰減器是用T型衰減級(jí)10A，10B構(gòu)成的，所以易于受電阻或FET特性影響的高衰減級(jí)的電阻值可用高值。結(jié)果，衰減量的精度可保持在高精度，此外，具有低介入損耗的衰減電路可利用T型衰減電路來實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)參照附圖閱讀下面的具體描述時(shí)，會(huì)使本發(fā)明的性質(zhì)，原理和實(shí)用性變得一目了然。附圖中，相同的部分用相同的標(biāo)號(hào)或字符來表示。
附圖中圖1是表示常規(guī)的π型分級(jí)衰減器的連接圖;
圖2是表示常規(guī)的T型分級(jí)衰減器的聯(lián)接圖;
圖3是表示按照本發(fā)明的衰減電路的一個(gè)實(shí)施例的連接圖;
圖4是說明圖3所示的衰減電路中的由參數(shù)波動(dòng)所造成的對衰減量的影響和介入損耗;
現(xiàn)參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明。
圖3中，20概略地表示3位4dB的數(shù)字分級(jí)(即4dB，8dB和16dB)衰減器。這數(shù)字衰減器20的特性是，具有小介入損耗的T型衰減器電路用于其衰減量相對小的一位，另一方面，可抗參數(shù)波動(dòng)的π型衰減電路用于其衰減量大的一位。
換言之，T型衰減電路10A，10B用于具有如4dB，8dB小衰減量的衰減級(jí)，而π型衰減電路用于具有如16dB之類的大衰減量的衰減級(jí)。
在這方面，構(gòu)成每個(gè)衰減電路10A，10B和10C的FET21到FET26的每個(gè)FET采用GaAs JFET(結(jié)型砷化鎵場效應(yīng)晶體管)。JFET的門脈沖寬度是600微米(μm)，JFET的門脈沖長度是0.5微米(μm)，其夾斷電壓是-1伏。
此外，當(dāng)加有一個(gè)1.5GHZ的高頻信號(hào)RF1N時(shí)，在導(dǎo)通期間(Vg＝0伏)，漏源電阻Rds為5.01Ω，總電容Ctotal為317PF，在截止期間(Vg＝-3伏)，漏源阻值Rds為30.012KΩ，總電容Ctotal為251PF。
將滿足這條件的FET21至FET27的場效應(yīng)晶體管連接到電阻r12。到r16時(shí)，衰減輸入到按4dB，8dB和16dB匹配到50Ω的信號(hào)通道的1.5GHZ高頻信號(hào)Rf1N的多級(jí)衰減器的電阻值最好是圖1到圖3標(biāo)明的電阻值。
在上述結(jié)構(gòu)中，已對在制造這種3位4dB分級(jí)衰減器時(shí)由于工藝過程等原因使電阻值或FETs的特性偏離了設(shè)計(jì)值從而對衰減量產(chǎn)生影響的情況作了說明。由于元件特性波動(dòng)使衰減量值偏離設(shè)計(jì)值成為問題，特別是給予大衰減量的位的衰減級(jí)。因此，這里要對給予16dB衰減量的衰減級(jí)給予注意。
圖4示出了說明在16dB衰減位的分流部分的電阻值已波動(dòng)3Ω的情況下的介入損耗和衰減量變化情況的模擬結(jié)果，并已分別獲得了關(guān)于本實(shí)施例所用的數(shù)字衰減器20，常規(guī)的π型分級(jí)衰減器和常規(guī)的T型分級(jí)衰減器的各個(gè)結(jié)果。
正如圖4所示，本實(shí)施例的數(shù)字衰減器20的介入損耗顯著地小于π型分級(jí)衰減器的介入損耗，并近似于具有有利的介入損耗特性的T型分級(jí)衰減器的介入損耗。因此發(fā)現(xiàn)，本實(shí)施例的數(shù)字衰減器20的介入損耗特性顯示出滿意的介入損耗特性。
下面說明在構(gòu)成16dB衰減位的分流部分的電阻r6，r6a和r16的電阻值已從調(diào)定值偏移±3Ω的情況下，對衰減量的影響。
在本實(shí)施例的數(shù)字衰減器20的情況下，當(dāng)電阻r16的阻值已從調(diào)定值(64.4Ω)波動(dòng)了時(shí)，它僅波動(dòng)±0.3dB。這波動(dòng)量近似地與π型分級(jí)衰減器的波動(dòng)量值相同，這個(gè)波動(dòng)主要由于生產(chǎn)工藝的波動(dòng)引起。
另一方面，在介入損耗特性占主導(dǎo)作用的T型分級(jí)衰減器的情況下，當(dāng)電阻r6a的阻值從設(shè)定值(11.7Ω)波動(dòng)時(shí)，它分別波動(dòng)不小于1dB。因此，在本實(shí)施例的數(shù)字衰減器20的情況下，即使聯(lián)接到分流部分的場效應(yīng)晶體管FET26，F(xiàn)ET27的漏一源導(dǎo)通電阻Rds的數(shù)值或電阻值由于生產(chǎn)過程的不穩(wěn)定使其偏離了設(shè)定值，其衰減量的差異也會(huì)被抑制到一個(gè)很小的數(shù)值，使得該影響不大。這樣，在數(shù)字衰減器20的情況下，由于任何生產(chǎn)過程的不穩(wěn)定造成的每一元件的參數(shù)波動(dòng)容許偏差可設(shè)定到較大的數(shù)值。因此，產(chǎn)量可望大大提高。
按照上述結(jié)構(gòu)，鑒于具有大衰減量的16dB衰減位的衰減級(jí)是由π型衰減電路10C組成的這一事實(shí)和具有小衰減量的4dB衰減位的衰減級(jí)和8dB衰減位的衰減級(jí)是由T型衰減電路10A和10B組成的這一事實(shí)，使具有高精度衰減量和低介入損耗的數(shù)字衰減器得以實(shí)現(xiàn)。
而且，由于采用了具有少量元件的T型衰減電路10A和10B作為具有小衰減量的4dB衰減位和8dB衰減位這一事實(shí)，使這種數(shù)字衰減器20可由少量元件組成。
在上述實(shí)施例中，本發(fā)明是應(yīng)用于控制具有3位衰減量的分級(jí)衰減器。然而，本發(fā)明不僅限于此，而是也可應(yīng)用于控制具有3位以上衰減量的分級(jí)衰減器。
此外，在上述諸實(shí)施例中，本發(fā)明被用于4dB分級(jí)衰減器。但是，本發(fā)明不僅限于此，而是可應(yīng)用于一級(jí)大于4dB的情況，并也可應(yīng)用于一級(jí)小于4dB的情況。
而且，在上述實(shí)施例中，僅有一級(jí)π型衰減電路被連接到T型衰減電路。然而，本發(fā)明不僅僅限于此，而是也可應(yīng)用于連接有兩級(jí)以上π型衰減電路的情況。
此外，在上述實(shí)施例中，輸入信號(hào)是1.5GHZ的高頻信號(hào)。然而，本發(fā)明不僅限于此，而是也可廣泛適用于輸入信號(hào)范圍從直流電平到幾十GHZ頻段的高頻信號(hào)的情況。
此外，在上述諸實(shí)施例中，使用于為調(diào)整手提電話的輸入和輸出增益的分級(jí)衰減器。但是，本發(fā)明并不僅限于此，而是也可用作其它移動(dòng)通訊終端的輸出和增蓋控制元件。此外，它也可應(yīng)用于除移動(dòng)通訊終端以外的各種電子裝置。
而且，在上述諸實(shí)施例中，對要求16dB衰減量的衰減電路10C，采用π型衰減電路來代替T型衰減電路。然而，本發(fā)明并不僅限于此，而是也可對要求10dB以上衰減量的衰減電路采用π型衰減電路，使之獲得和上述相同的效果。
而且，在上述諸實(shí)施例中，F(xiàn)ET采用GaAs FET。然而，本發(fā)明并不僅限于此，而是也可采用由其它化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的FET。此外，可采用硅系統(tǒng)晶體管。
而且，在上述諸實(shí)施例中，F(xiàn)ET采用JFET。然而，本發(fā)明并不僅限于此，而是也可廣泛適用于采用MESFET(金屬半導(dǎo)體FET)的情況和采用MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體FET)的情況。
如上所述，按照本發(fā)明，多個(gè)衰減級(jí)中具有最大衰減量的衰減級(jí)是用π型衰減電路構(gòu)成的，多個(gè)衰減級(jí)中具有最小衰減量的衰減級(jí)是用T型衰減電路構(gòu)成的，因此使得衰減電路容易實(shí)現(xiàn)并保持了較高精度的衰減量，也保持了較低的介入損耗。
雖然已對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作了描述，但很明顯，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可能作出各種變化和修改，所以，所附權(quán)利要求書包括的所有這些變化和修改均屬于本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有多個(gè)串聯(lián)連接的衰減級(jí)的衰減電路裝置，其特征在于所述多個(gè)衰減級(jí)中具有最大衰減量的一個(gè)衰減級(jí)是由一個(gè)π型衰減級(jí)組成的；和所述多個(gè)衰減級(jí)中具有最小衰減量的一個(gè)衰減級(jí)是由一個(gè)T型衰減級(jí)組成的。
2.如權(quán)利要求1所述的衰減電路裝置，其特征在于，所述π型衰減級(jí)和所述T型衰減級(jí)包括一個(gè)與串聯(lián)在信號(hào)通道串聯(lián)位置的多個(gè)電阻裝置并聯(lián)連接的有源元件;和一個(gè)與聯(lián)接在所述信號(hào)通道并聯(lián)位置的一個(gè)或多個(gè)電阻裝置串聯(lián)連接的有源元件。
3.如權(quán)利要求1所述的衰減電路裝置，其特征在于，所述π型衰減級(jí)被用在所述多個(gè)衰減級(jí)中要求衰減量10dB或10dB以上的這樣一個(gè)衰減級(jí)。
4.如權(quán)利要求2所述的衰減電路裝置，其特征在于，所述有源元件是一個(gè)其半導(dǎo)體材料是化合物半導(dǎo)體的場效應(yīng)晶體管。
全文摘要
一種具有小的介入損耗并允許元件參數(shù)有較大波動(dòng)的衰減電路。具有多個(gè)衰減級(jí)中衰減量最大的衰減級(jí)是由π型衰減級(jí)構(gòu)成的，多個(gè)衰減級(jí)中具有最小衰減量的衰減級(jí)是用T形衰減級(jí)構(gòu)成的。因此，具有大衰減量并其衰減量精度易于降低的衰減級(jí)用π型衰減級(jí)構(gòu)成，使其精度變高，具有小衰減量的衰減級(jí)用T形衰減級(jí)構(gòu)成，使其介入損耗可被降低。
文檔編號(hào)H03H7/24GK1109228SQ9411675
公開日1995年9月27日 申請日期1994年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月30日
發(fā)明者小濱一正 申請人:索尼公司