PIN二极管衰减器.docx

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PIN二极管衰减器

PIN二极管衰减器

简介

衰减器[1]的目的是介绍损失时，两个电阻阻抗已知数额的运作网络：

Zin=Z1andZout=Z2。

 Z1和Z2被定义为该衰减器连接的终端阻抗。

相合衰减器

如果匹配衰减器输入到Z2 Z1和输出，电路是一个匹配衰减器和损失，完全是由于传输损耗，而不是反射损失。

来源（输入）和负载（输出），可逆转，因为电阻网络的倒数。

如果Z1的= z2在由此产生的匹配衰减器的设计被认为是对称的，或展示网络的对称性。

匹配衰减网络可以是平衡或不平衡（相对于地），在源阻抗的确切性质和负载阻抗而定。

衰减器配置的原则和平衡，不平衡，对称的形式，例如出现在图3.1，3.2和3.3。

这些将在本章中提到的PIN二极管衰减器后来得到了设计。

图3.1不平衡T，平衡H和T和对称ħ

图3.2不平衡B，平衡O和对称B和O

图3.3 桥T和桥ħ

设计公式的不平衡-对称案件情况如下，因为他们在后面的章节中的作用。

在这些设计公式所用符号代表意义如下：

Z1和Z2是阻抗（电阻），以该衰减器匹配终端。

Z=Z1=Z2（对称情况）

N是由从源头上衰减器，以提供给负载的功率吸收功率的比值。

K为衰减器的输入电流，输出到负载电流比。

K=（N）1/2为对称的情况下

A=衰减（dB）=10log（N）or20log（K）

对称T

R1=Z[1-2/（K+1）]R3=2Z/[K-1/K]

对称B

R1=Z[1+2/（K-1）]R3=Z[K-1/K]/2

桥接T

R1=R2=ZR3=Z/（K-1）R4=Z[K-1]

对于其他案件的设计公式，给出了文献[1]

反射衰减器：

如果条件不符合要求，简单的网络可以被设计成反射衰减器。

这些可能包括一个简单的变量系列或一个分流电阻元件，即通过展示必要的不匹配或传输线反射减弱。

在这种情况下，衰减损失几乎完全是由于反射损失虽然有些Transmissiom可能会出现少量亏损。

反射衰减器的例子发生在本章后面。

衰减器的PIN二极管

所有基本衰减器配置可以实现插入变量的电阻在图3.1，3.2和3.3的地方电流控制电阻器（PIN二极管）。

在对称微波桥接t衰减器中，R1=R2=Zo=50欧姆，和R3和R4的情况是可变电阻器，由PIN二极管取代。

可变衰减器与可变电阻元件的PIN二极管，使用正向偏置电阻特性（图3.4）在其完成了将近正向偏置距离设备。

极低的电流范围，因为要避免（见附录A）在低电流值时，PIN二极管的存储电荷（Q报告=如果x J）是小，二极管可以纠正，造成衰减器的信号失真增加。

图3.4典型正向偏置电阻与电流，UM9552

PIN二极管衰减器电路应用

PIN二极管衰减器电路中使用了自动增益控制（AGC）电路和功率水准的应用程序。

他们还用在高功率调制器电路，这是第四章的主题。

一个典型的AGC的配置如图3.5所示。

图3.5射频自动增益控制/矫直机的电路

PIN二极管衰减器可能是一个简单的反射衰减，如跨越输电线路串联或并联式二极管。

有些自动增益控制衰减器阻抗匹配更多的维持与输入功率和负载的衰减是通过其动态范围内变化复杂的网络。

其他的方法来实现，如改变一个RF晶体管级增益AGC功能。

PIN二极管自动增益控制在较低频率牵引和较低的信号失真电路的结果。

Microsemi的公司提供了PIN号码二极管衰减器应用，如UM2100，设计，UM7301B，UM4301B，UM9552，以及UM9301，可提供从100 kHz的高动态范围和低失真信号频率为2千兆赫。

这些器件在标准PC板施工或在包的表面贴装技术适用于设计封装。

微波衰减器电路相合

各种配置匹配衰减器电路的设计已获得方程。

现在我们看看这些设计的微波衰减器的实际执行。

直交分合衰减器

正交杂种商业提供从10兆赫到2千兆赫，多达十年内在的带宽。

图3.6和3.7的系列是典型的正交配置或PIN二极管并联混合电路。

对于50欧姆正交杂种与支线，作为一个二极管电阻功能衰减，如图3.8所示。

图3.6正交混合匹配衰减器（PIN二极管系列安装）

图3.7正交混合匹配衰减器（并联式的PIN二极管）

图3.8正交混合衰减器衰减

下面的公式总结这些正交混合衰减器的性能：

串联连接的PIN二极管

Attenuation=20log{1/（1+2Zo/Rs）},dB

并联PIN二极管

Attenuation=20log{1/（1+2Rs/Zo）]},dB

正交混合配置可以控制的两倍简单串联或并联二极管衰减器的权力，因为权力是把这一事件的路径除以混合体。

参考文献[1]表明，在每个二极管的最大功率消耗仅为总数的25％，入射功率，这在衰减6分贝值出现的。

不过，分行负载电阻必须能够在最大衰减消散总数的50％，入射功率。

分公司的负载电阻的目的是使衰减不敏感的个体二极管之间的分歧并增加3 dB的衰减器的功率处理。

这两种类型的混合衰减器具有较好的动态范围。

配置混合型衰减器的衰减是该系列水平大于6分贝可取的，而配置混合衰减器的分流是低于6 dB的衰减幅度更可取。

四分之一波衰减器

匹配衰减器还可以配置使用四分之一波长电路技术，使用或集中或分散的电路元件。

四分之一波长匹配串联二极管衰减器如图3.9和图3.10分流连接二极管。

性能方程，下面给出的电路图，并与卢比的衰减特性，在图3.11绘制一个具有50欧姆的特性阻抗传输系统。

图3.9四分之一波长匹配衰减器（串联二极管）

图3.10四分之一波长匹配衰减器（并联连接的二极管）

下面的公式总结这些四分之一波衰减性能：

四分之一波衰减性能方程：

（串联二极管）Attenuation=20log（1+Zo/Rs）,dB

并联连接的二极管Attenuation=20log（1+Rs/Zo）,dB

图3.11衰减四分之一波衰减器

四分之一波长衰减器匹配时，两个二极管偏置到相同的电阻。

这通常发生，因为这两个二极管连接串联的直流电流供应，所以相同的正向偏置电流通过两个二极管。

该系列连接的配置是衰减和分流连接的配置较高的值最好是低衰减水平的首选。

桥接三通及B衰减器

衰减器设计的基本配置，一起与设计公式，描述了在本章的初始部分。

最适合匹配的宽带衰减器的应用，尤其是在从HF波段UHF频段的RF频段，通过适当的，是桥的B＆TEE的电路。

这些电路上截止频率通常取决于偏置电路的隔离，可以得到与实际电路元件。

饲料在射频更高的价值也可能影响一个特定的衰减设计可以实现最高值透过泄漏。

桥接三通电路如图3.12和B电路，如图3.14。

图3.12桥三通衰减器电路

为桥接电路三通衰减是从下面的公式得到[1,2]：

Attenuation=20log（1+ZO/RS1）,dB,andZ02=RS1xRS2

这些方程可以解决，表明衰减取决于RS2的比例RS1的匹配条件，而衰减器（ZO），关于RS1和RS2的产品而定。

之间的正向偏置电阻（RS1，2）的PIN二极管的正向偏置电流的关系还需要确定的二极管驱动器所需要的维护每个衰减期望值阻抗匹配电流值的集合。

图3.4显示了Rs比If为UM9552。

为桥接电路采用UM9552三通的设计过程提供[2]。

 TEE的衰减器的衰减桥曲线如图3.13。

图3.13桥TEE的衰减器的衰减

图3.14 X衰减器电路

在B衰减器电路也有一个定义的方程组，对三个二极管电阻值的衰减状态的依赖性[1]。

Attenuation=20log{（RS1+Z0）/（RS1-Z0）}dB

where:

RS1=RS2（Ohms）andRS3=2RS1Z02/（RS12-Z02）（Ohms）

在B衰减方程可以得到解决，曲线图3.15所示的性能。

我们看到，RS1和卢比的最低值是50欧姆。

Rs1=Rs2简单的说就是衰减器是对称的，即电源和负载阻抗是相同的，等于50欧姆。

图3.15的B衰减器衰减

在这两个桥食道和B衰减器电路，PIN二极管的偏置在两个不同的电阻值，同时，这些必须跟踪，使衰减器仍然是在动态范围的衰减器不同的值相匹配。

建议电压控制偏置电路如图3.16桥接TEE的衰减器和图3.17，为B衰减器。

图3.16衰减器偏置电路三通桥

图3.17B衰减器偏置电路

反射衰减器

与此相反的匹配电路的PIN二极管衰减器，反射衰减器可在设计采用了单系列或PIN二极管开关配置分流（第二章）。

在这个应用中，PIN二极管只偏重的前进方向，利用电流控制PIN二极管电阻特性。

参考图3.4，正向偏置电流可连续变化，从高抗低电阻值。

通过引入衰减是在传输线的阻抗不匹配。

这将导致一些权力要体现对电源回来。

这在许多应用系统不可取，因为它可能会导致不稳定的频率牵引和动力。

然而，价格便宜反射衰减器的设计和建设。

衰减值获得使用这些反射衰减器可以从下面的公式计算：

串联PIN二极管衰减器：

Attenuation=20log（1+RS/2Z0）,dB

并联连接的PIN二极管衰减器：

Attenuation=20log（1+Z0/2RS）,dB

这些方程在图3.18绘制与Z0=50欧姆串联和并联衰减器。

这些方程和曲线假设的PIN二极管的阻抗是纯电阻。

以上UHF频段，电容和感抗的PIN二极管芯片封装的必须予以考虑。

图3.18反射衰减器衰减

失真的PIN二极管衰减器

失真是一个PIN二极管衰减器电路，特别是关键的参数，定义，描述，并在附录E和文献[3]讨论。

PIN二极管的应用类型推荐

高功率>1瓦UM2100，UM4000，UM4300，UM9552

AGC的UM4000，UM6000，UM7000

低频UM2100，UM4000，UM4300，UM9552

超低频UM2100，UM9552