第12章 射频控制电路 无线通信射频电路技术与设计[文光俊].ppt

第12章 射频控制电路 本章目录 第一节 射频开关 第二节 射频移相器 第三节 射频衰减器 第四节 射频限幅器 知识结构 §12.1 射频开关 §12.1 射频开关 §12.1 射频开关 §12.1 射频开关 §12.1 射频开关 §12.1 射频开关 §12.1 射频开关 §12.1 射频开关 §12.1 射频开关 §12.1 射频开关 §12.1 射频开关 §12.1 射频开关 §12.2 射频移相器 §12.2 射频移相器 §12.2 射频移相器 §12.2 射频移相器 §12.2 射频移相器 §12.2 射频移相器 §12.2 射频移相器 §12.2 射频移相器 §12.2 射频移相器 §12.2 射频移相器 §12.2 射频移相器 §12.2 射频移相器 §12.2 射频移相器 §12.2 射频移相器 §12.3 射频衰减器 §12.3 射频衰减器 §12.3 射频衰减器 §12.3 射频衰减器 §12.3 射频衰减器 §12.3 射频衰减器 §12.3 射频衰减器 §12.3 射频衰减器 §12.3 射频衰减器 §12.3 射频衰减器 §12.3 射频衰减器 §12.3 射频衰减器 §12.3 射频衰减器 §12.3 射频衰减器 本章小结 2. 分段双栅FET技术 下图给出了分段双栅FET电路的示意图。在射频微波频段，我们可以使用双栅GaAs FET器件来获得等相位但不同增益的通路。在这种结构中，双栅FET的栅极1和漏极端口分别用做输入端口和输出端口，栅极2用做控制终端。栅极1被偏置在要求的增益量状态，栅极2被偏置在饱和状态（开状态）。当栅极2偏置逐渐增加到夹断状态时，双栅FET的增益降低，而传输相位不变。 分节双栅FET衰减器的示意图 3. 开关式衰减器 图（a）为开关衰减器的结构。在该衰减器中，两个SPDT开关用于在直通线和参考线之间变换信道。如果所需衰减值超过4dB，则可以使用T或 型电阻网络结构，其中的电阻可以是GaAs台面电阻器或芯片制造工艺中可获得的专用镍铬合金电阻器。Gupta使用的宽带SPDT开关示意图如图（b）所示。其可用的上限频率由SPDT开关本身的隔离度决定。由于开关不含有任何电容性元件，因此对性能没有下限频率限制。 开关衰减器示意图 SPDT开关的示意图 4. 开关式比例型FET 下图给出了开关式比例型FET结构的示意图。开关式比例型FET技术在连接输入和输出端口的两条通路上使用了不同尺寸的FET，不使用外电阻性网络来获得期望的衰减值，而是利用不同对开关式FET的开状态电阻值之差达到选择的衰减量。因此，该技术适用于达到2 dB的较小衰减比特数。对于开关式比例型FET结构，需要加入额外的短传输线节，用于均衡衰减参考通路长度。 开关比例型FET结构示意图 5. 开关式T型桥衰减器 开关式T型桥衰减器由一个经典的T型桥衰减器和一个并联与串联FET组成，一个开关式FET并联在桥电阻 的两端，另一个开关式FET与分流电阻 串联。两个FET的开或关实现了零状态和衰减状态之间的切换，其值由T型桥衰减器决定。T型桥衰减器自身提供了良好的输入/输出匹配。 开关式T型桥衰减器的结构示意图 6. 开关式T形和 形衰减器 开关式T型和 型衰减器与上述结构是相似的，只是衰减器拓扑结构表现为T型或 型形式，单个电阻性元件能够开关进入或推出电路。故这一技术也称之为开关式电阻器法，这种衰减器的结构示意图如图12.44所示。Bedard和Maoz使用 型结构验证了工作频率达到10GHz的衰减器设计。尽管它与T型桥衰减器结构相似，但是，该技术使用了非常小的FET，与开关式衰减器相比，具有更低的插入损耗。 开关式T形或 形衰减器的结构示意图 7. 线性度考虑 随着对微波数字和模拟衰减器的需求日益增大，数字和模拟衰减器主要用于信号调节与控制以满足无线通信行业的初期要求。这种需求促使了许多GaAs供应商已为不同的通信系统及不同的频段应用提供了高性能元件并大量应用在4GHz以下频段。对于诸如信号电平控制的应用，参考状态插入损耗最小化是一个关键要求。当基于系统考虑时，我们还要考虑线性度，因为衰减器是RF系统链路中的一部分，设计者必须确保元件具有足够的线性度余量。衰减器线性度可采用类似于放大器线性度定义的方式来定义，即衰减器插入损耗增大1dB时的工作点位1dB压缩点，这个参量通常定义在输入端，而不像放大器是定义在输出端。此外，一些商家也提供了基于两载波测量的三阶交调截点数据等。 12.3.2 模拟衰减器