如何使用塑膠封裝實現(xiàn)低成本的衰減器的設計

　　模擬衰減器在射頻以及微波網(wǎng)絡方面得到了很廣泛的應用。無論是采用砷化鎵（GaAs MMICs）還是采用PIN管的網(wǎng)絡，它們都是通過電壓來控制射頻信號的功率的。在商業(yè)應用中，比如蜂窩電話網(wǎng)，個人通信網(wǎng)絡，無線局域網(wǎng)以及便攜式無線電等，衰減器的造價是設計中的一個重要因素。本文描述了一種利用塑膠封裝的表面貼片設計的低造價、寬頻帶的PIN管Pi型衰減器。

　　圖1描繪了基本的Pi型衰減器以及它的設計方程。調整分流電阻R1和串聯(lián)電阻R3以滿足衰減值A=20 log（K），同時提供與系統(tǒng)特性阻抗匹配的輸入輸出阻抗。當PIN管工作在高于其截止頻率fc（見附錄A）時，它可以用作為流控可變電阻。故可用三個 PIN管代替Pi型電路中的固定電阻來構造一個可變衰減器。作為一個例子，圖2給出了一個由三個PIN管構成的衰減器，這個電路在10MHZ到500MHZ的頻率范圍內有良好的性能。然而，在Pi型電路中用三個PIN管作為三個可變電阻導致了網(wǎng)絡的不對稱，這就使偏置電路相當復雜。

　　如圖3，如果用兩個PIN管來代替電阻R3，會有很多好處。首先，由于網(wǎng)絡的最大隔離度是由串聯(lián)的PIN管決定的，用兩個PIN 管取代一個管子將提高衰減的最大值，或是在一定的衰減量下使頻率上限增加一倍。第二，代替串聯(lián)電阻的兩個PIN管180度反相工作，使得偶數(shù)階的非線性產(chǎn)物得以抵消。第三，構成的衰減器網(wǎng)絡是對稱的，而且偏置電路非常簡單。V+是一固定電壓，Vc是控制網(wǎng)絡衰減量的可變電壓。采用兩個串聯(lián)PIN管代替一個管子的唯一負面影響就是導致插損的輕微增加，合計小于 0.5dB。R1和R2分別作為串聯(lián)PIN管D2和D3的偏流電阻，它們必須做得足夠高以減小插損；然而，如果它們作得太高，就需要非常高的控制電壓Vc。如果設計者不需要很大的帶寬的話，可以通過在R1和R2及RF線之間加裝一些扼流圈來改善插損特性，這些電感可以降低網(wǎng)絡射頻部份的電阻。R3和R4的選擇視具體的PIN管而定；選擇合適的話，它們將在串聯(lián)與并聯(lián)的PIN 管之間提供恰當?shù)?a href='http://ttokpm.com/tags/電流/' target='_blank' class='arckwlink_none'>電流分配，以保持在整個衰減動態(tài)范圍內的良好的阻抗匹配特性。雖然我們可以通過分析計算來確定R1和 R4的阻值，但由經(jīng)驗來確定它們顯然更快更簡單?；萜盏腍SMP-3810系列表面裝置PIN二極管有良好的線性，較低的截止頻率和較低的價格。為了節(jié)省成本和板子空間，我們選擇了兩個共陰極的HSMP-3814來代替四個單獨的HSMP-3810 PIN管。在選擇了管子，V+=5V及0≤Vc≤15V后，R1和R4可以由經(jīng)驗值確定。測試電路中所有組件的指標都在圖3中給出。