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可調(diào)衰減器在各種通訊應(yīng)用中是有用的器件，例如，衰減器可用來(lái)控制收發(fā)器的信號(hào)水平，特別是在許多現(xiàn)代通訊系統(tǒng)中，高線性度是一個(gè)關(guān)鍵的要求，使用一只安華高科的低成本SOT-25表面貼裝二極管四元組，就可以構(gòu)造一個(gè)簡(jiǎn)單的電壓控制衰減器，這個(gè)簡(jiǎn)單的衰減器在0.3~3000MHz的寬頻段仍然具有出色的線性特性。
這種衰減器不僅非常適合于有線電視(CATV)網(wǎng)絡(luò)和CATV機(jī)頂盒，在甚高頻無(wú)線及蜂窩通訊設(shè)備及低頻微波通訊、特別在空間有限而不能使用分布式元件的應(yīng)用中也非常有用。
安華高科的HSMP-3816二極管四元組采用5腳無(wú)引線SOT-25表面貼裝型封裝。π結(jié)四元組PIN二極管由從同一晶片挑選的、電氣特性密切匹配的毗連元件組成。在封裝的四元組中，腳1和腳3用于RF輸入/輸出，腳2用來(lái)為二極管提供偏壓，腳4、5用來(lái)提供分路偏壓。除了尺寸方面的優(yōu)勢(shì)外，與四個(gè)分離元件組成的四元組相比，將四個(gè)性能完全匹配的PIN二極管捆綁到SOT-25封裝中有助于保證衰減器的輸入輸出臂之間具有更好的對(duì)稱性。
用兩個(gè)并聯(lián)電阻和一個(gè)串聯(lián)電阻就可以構(gòu)造一個(gè)基本的pi配置固定電壓衰減器，通過配置即可以得到A=20log (K)的衰減，同時(shí)提供能夠匹配具體應(yīng)用電路特性阻抗的輸入/輸出阻抗。在工作頻率高于衰減器截止頻率的情況下，一個(gè)PIN二極管可以做為電流控制可變電阻使用。不過，只有在工作頻率完全高于二極管的截止頻率fc=1/2πτ的條件下這個(gè)電流控制變阻模型才比較精確，這里τ為器件中少數(shù)載流子的生命周期。在工作頻率10倍于fc時(shí)，一個(gè)PIN二極管就可以精確地用一個(gè)具有恒定微值結(jié)電容的電流控制并聯(lián)電阻來(lái)模擬。工作頻率低于0.1fc時(shí)，PIN二極管就表現(xiàn)為一個(gè)普通的PN結(jié)二極管。
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工作頻率在0.1fc到10fc之間時(shí)，PIN二極管的特性就變得非常復(fù)雜，一般表現(xiàn)為一個(gè)與一個(gè)高頻電流電感或電容并聯(lián)的、隨頻率變化而變化的電阻。另外，工作在這個(gè)范圍內(nèi)時(shí)，信號(hào)失真畸變也非常嚴(yán)重。對(duì)于HSMP-3810型二極管而言，τ≈1500ns，其截止頻率為1,000kHz，因此在1000kHz以上二極管的電阻值與工作頻率無(wú)關(guān)，不過，由于已經(jīng)針對(duì)寬帶衰減器應(yīng)用對(duì)此二極管進(jìn)行了優(yōu)化，所以即使在fc以下此二極管也具有良好的特性。
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可以用三個(gè)二極管來(lái)代替電路中的固定電阻，構(gòu)造一個(gè)可變衰減器，不過，這樣會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中的不對(duì)稱，從而導(dǎo)致產(chǎn)生一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的偏壓網(wǎng)絡(luò)。用兩個(gè)PIN二極管來(lái)代替其中的串聯(lián)電阻可以獲得幾個(gè)性能方面的好處。首先，由于串聯(lián)二極管具有容性電抗而使網(wǎng)絡(luò)與其它部分相隔離，用兩個(gè)二極管代替一個(gè)電阻可以提高最大衰減值或在一定衰減值的條件下使頻率上限翻倍。其二，代替串聯(lián)電阻的兩個(gè)二極管是180度反接的，這樣就抑制了偶數(shù)次信號(hào)畸變的產(chǎn)生。其三，由此而得到的衰減器網(wǎng)絡(luò)是對(duì)稱的，從而可以大大簡(jiǎn)化偏壓網(wǎng)絡(luò)。電源電壓V+是一固定電壓，Vc是控制網(wǎng)絡(luò)衰減的可變電壓，用兩個(gè)二極管代替電阻的唯一缺點(diǎn)是可能會(huì)增加介入損耗。
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四元二極管pi型衰減器需要一個(gè)恒定的電壓V+和一個(gè)可變的控制電壓Vc。對(duì)于1.25V的V+，可變控制電壓的范圍為0V到大約5V。電壓V+的值代表了回程損耗與控制電壓范圍之間的一個(gè)折衷，更低的V+可以降低回程電壓，但同時(shí)也會(huì)使控制電壓的工作范圍縮小。
本文中介紹的衰減器是在8mm厚的RF4型印刷電路(PCB)上實(shí)現(xiàn)的。RF4具有良好的機(jī)械穩(wěn)定性和耐久性，成本低，但其損耗大，難于控制，而且介質(zhì)系數(shù)與工作頻率密切相關(guān)。另一方面，玻璃纖維增強(qiáng)型聚四氟乙烯(PTEE)PCB材料具有良好的高頻特性，但是相對(duì)昂貴一些，機(jī)械穩(wěn)定性也比較差，不適合于某些表面貼裝工藝。選用針對(duì)高頻工作要求進(jìn)行了優(yōu)化的PCB基底材料可以改善高頻性能，各種測(cè)量參數(shù)對(duì)頻率的依賴程度受到與HSMP-3816二極管四元組、PCB、其它元件及連接器相關(guān)的寄生效應(yīng)的影響。
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