一种具有高散热性能的数控衰减器的制作方法

文档编号:14478126
研发日期:2018/5/19

本实用新型涉及信号衰减技术领域,特别是涉及一种具有高散热性能的数控衰减器。



背景技术:

随着通信技术的发展,通信系统的应用越来越广泛。通信系统通常包括发射机和接收机,当二者之间的距离不同时,接收机所接收的信号幅度也会产生相应地变化,变化范围一般从几十毫伏到几百毫伏。为了防止接收机的内部信号通道不被较大幅度的信号所阻塞,需要增加相应的控制模块来实现对信号幅度的控制。由于数控衰减器具有低功耗、高线性度及工作带宽较宽等优点,通常采用数控衰减器作为控制信号幅度的控制模块。请参照图1,图1为现有技术中的一种数控衰减器的结构示意图。现有技术中,数控衰减器由多个串联且直线排列的衰减模块组成,但是,直线排列的衰减模块占用芯片面积大,且散热不均匀,从而降低了数控衰减器的散热性能,缩短了数控衰减器的使用寿命。

因此,如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。



技术实现要素:

本实用新型的目的是提供一种具有高散热性能的数控衰减器,环形排列的衰减模块占用芯片面积较小,且散热均匀,从而提高了数控衰减器的散热性能,延长了数控衰减器的使用寿命。

为解决上述技术问题,本实用新型提供了一种具有高散热性能的数控衰减器,包括N个串联的衰减模块,第一个衰减模块的输入端作为所述数控衰减器的输入端,最后一个衰减模块的输出端作为所述数控衰减器的输出端,N个所述衰减模块环形排列;每个所述衰减模块均由输入至各自的控制端的控制信号控制衰减,其中:N为大于1的整数。

优选地,所述控制端包括主控制端和互补控制端,所述主控制端和所述互补控制端分别输入的电压信号互补,M个所述衰减模块均包括第一电阻模块、第二电阻模块、第三电阻模块、第一可控开关及第二可控开关,M<N,其中:

所述第一电阻模块的第一端分别与所述第二电阻模块的第一端及所述第一可控开关的第一端连接,其公共端作为所在衰减模块的输入端,所述第一电阻模块的第二端分别与所述第三电阻模块的第一端及所述第一可控开关的第二端连接,其公共端作为所在衰减模块的输出端,所述第一可控开关的控制端作为所在衰减模块的主控制端,所述第二电阻模块的第二端分别与所述第三电阻模块的第二端及所述第二可控开关的第一端连接,所述第二可控开关的第二端接地,所述第二可控开关的控制端作为所在衰减模块的互补控制端。

优选地,M个所述衰减模块还均包括第一分压电阻、第二分压电阻及第三分压电阻,其中:

所述第一分压电阻的第一端与所述第一可控开关的控制端连接,所述第一分压电阻的第二端作为所在衰减模块的主控制端,所述第二分压电阻的第一端与所述第二可控开关的控制端连接,所述第二分压电阻的第二端作为所在衰减模块的互补控制端,所述第三分压电阻的第一端与所述第二可控开关的第二端连接,所述第三分压电阻的第二端接地。

优选地,N-M个所述衰减模块均包括第四电阻模块、第三可控开关、第四可控开关及与所述第四可控开关结构相同的第五可控开关,其中:

所述第四电阻模块的第一端分别与所述第三可控开关的第一端及所述第四可控开关的第一端连接,其公共端作为所在衰减模块的输入端,所述第四电阻模块的第二端分别与所述第三可控开关的第二端及所述第五可控开关的第一端连接,其公共端作为所在衰减模块的输出端,所述第三可控开关的控制端作为所在衰减模块的主控制端,所述第四可控开关的第二端接地,所述第五可控开关的第二端接地,所述第四可控开关的控制端与所述第五可控开关的控制端连接,其公共端作为所在衰减模块的互补控制端。

优选地,N-M个所述衰减模块还均包括第四分压电阻、第五分压电阻、第六分压电阻、第七分压电阻及第八分压电阻,其中:

所述第四分压电阻的第一端与所述第三可控开关的控制端连接,所述第四分压电阻的第二端作为所在衰减模块的主控制端,所述第五分压电阻的第一端与所述第四可控开关的控制端连接,所述第六分压电阻的第一端与所述第五可控开关的控制端连接,所述第五分压电阻的第二端与所述第六分压电阻的第二端连接,其公共端作为所在衰减模块的互补控制端,所述第七分压电阻的第一端与所述第四可控开关的第二端连接,所述第七分压电阻的第二端接地,所述第八分压电阻的第一端与所述第五可控开关的第二端连接,所述第八分压电阻的第二端接地。

优选地,所述第一电阻模块、所述第二电阻模块及所述第三电阻模块均包括多个阻值小于预设阻值的电阻。

优选地,所述第四电阻模块包括多个阻值小于预设阻值的电阻。

优选地,该数控衰减器还包括加入在相邻的衰减模块的输出端和输入端之间的电感,其中,所述电感为电感值小于预设电感值的电感。

优选地,所述第一可控开关和/或所述第二可控开关和/或所述第三可控开关和/或所述第四可控开关和/或所述第五可控开关均为GaAs pHEMT管,所述GaAs pHEMT管的漏极作为所述第一可控开关和/或所述第二可控开关和/或所述第三可控开关和/或所述第四可控开关和/或所述第五可控开关的第一端,所述GaAs pHEMT管的源极作为所述第一可控开关和/或所述第二可控开关和/或所述第三可控开关和/或所述第四可控开关和/或所述第五可控开关的第二端,所述GaAs pHEMT管的栅极作为所述第一可控开关和/或所述第二可控开关和/或所述第三可控开关和/或所述第四可控开关和/或所述第五可控开关的控制端。

本实用新型提供了一种具有高散热性能的数控衰减器,包括N个串联的衰减模块,第一个衰减模块的输入端作为数控衰减器的输入端,最后一个衰减模块的输出端作为数控衰减器的输出端,N个衰减模块环形排列;每个衰减模块均由输入至各自的控制端的控制信号控制衰减,其中:N为大于1的整数。

与现有技术中数控衰减器包含的衰减模块直线排列相比,本申请提供的数控衰减器中包含的衰减模块按照环形排列方式串联起来。本申请通过输入控制信号至衰减模块的控制端,从而控制衰减。环形排列的衰减模块占用芯片面积较小,且散热均匀,从而提高了数控衰减器的散热性能,延长了数控衰减器的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案,下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的一种数控衰减器的结构示意图;

图2为本实用新型提供的一种具有高散热性能的数控衰减器的结构示意图;

图3为一种应用图2所示衰减模块的具体结构示意图;

图4为另一种应用图2所示衰减模块的具体结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种具有高散热性能的数控衰减器,环形排列的衰减模块占用芯片面积较小,且散热均匀,从而提高了数控衰减器的散热性能,延长了数控衰减器的使用寿命。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。

请参照图2,图2为本实用新型提供的一种具有高散热性能的数控衰减器的结构示意图。

该数控衰减器包括N个串联的衰减模块1,第一个衰减模块1的输入端作为数控衰减器的输入端,最后一个衰减模块1的输出端作为数控衰减器的输出端,N个衰减模块1环形排列;每个衰减模块1均由输入至各自的控制端的控制信号控制衰减,其中:N为大于1的整数。

需要说明的是,本申请中的预设是提前设置好的,只需要设置一次,除非根据实际情况需要修改,否则不需要修改。

具体地,数控衰减器通常是以一定的衰减步进来控制其衰减量。与模拟衰减器相比,数控衰减器的匹配特性更好,衰减精度更高。与具有固定衰减值的固定衰减器相比,数控衰减器应用范围更广。

比如,应用在微波接收机中,数控衰减器的应用可以体现在:通过减小变频损耗对本振输出功率进行控制,从而将噪声系数最小化,达到较优的接收状态。或者应用在电子战争系统中,数控衰减器的应用可以体现在:在雷达正常工作时,只降低对雷达的干扰信号而不引起衰减,在外界的干扰突然变强时,迅速加大衰减,提升战场上雷达的作战生存能力。

这里的数控衰减器可以通过GaAs pHEMT管工艺实现,具有高速、低损耗及尺寸小等优点。

本申请中的数控衰减器包括多个串联的衰减模块1,衰减模块1可以按照衰减量由小到大的顺序排列,然后再进行串联(级联),从而实现整体的衰减功能。此时,衰减量最小的衰减模块1(第一个衰减模块1)的输入端作为数控衰减器的输入端,衰减量最大的衰减模块1(最后一个衰减模块1)的输出端作为数控衰减器的输出端。至于衰减模块1的具体排列顺序,本申请在此不做特别的限定。

在串联的过程中,如图2所示,按照环形排列进行串联,即除了第一个衰减模块1和最后一个衰减模块1外,上一个衰减模块1的输出端与下一个衰减模块1的输入端连接,形成环形。需要说明的是,环形排列不只是像图2中排列成方形,也可以排列成圆形或者椭圆形,本申请在此不做特别的限定。

可见,本申请通过环形排列衰减模块1,占用芯片面积较小,而且,使数控衰减器中的器件在有限的面积内尽量呈现均匀分布,保证散热均匀,避免局部温度过高,达到更好的散热性能,延长了数控衰减器的使用寿命。

本实用新型提供了一种具有高散热性能的数控衰减器,包括N个串联的衰减模块,第一个衰减模块的输入端作为数控衰减器的输入端,最后一个衰减模块的输出端作为数控衰减器的输出端,N个衰减模块环形排列;每个衰减模块均由输入至各自的控制端的控制信号控制衰减,其中:N为大于1的整数。

与现有技术中数控衰减器包含的衰减模块直线排列相比,本申请提供的数控衰减器中包含的衰减模块按照环形排列方式串联起来。本申请通过输入控制信号至衰减模块的控制端,从而控制衰减。环形排列的衰减模块占用芯片面积较小,且散热均匀,从而提高了数控衰减器的散热性能,延长了数控衰减器的使用寿命。

在上述实施例的基础上:

请参照图3,图3为一种应用图2所示衰减模块的具体结构示意图。

作为一种优选地实施例,控制端包括主控制端和互补控制端,主控制端和互补控制端分别输入的电压信号互补,M个衰减模块1均包括第一电阻模块R1、第二电阻模块R2、第三电阻模块R3、第一可控开关M1及第二可控开关M2,M<N,其中:

第一电阻模块R1的第一端分别与第二电阻模块R2的第一端及第一可控开关M1的第一端连接,其公共端作为所在衰减模块1的输入端,第一电阻模块R1的第二端分别与第三电阻模块R3的第一端及第一可控开关M1的第二端连接,其公共端作为所在衰减模块1的输出端,第一可控开关M1的控制端作为所在衰减模块1的主控制端,第二电阻模块R2的第二端分别与第三电阻模块R3的第二端及第二可控开关M2的第一端连接,第二可控开关M2的第二端接地,第二可控开关M2的控制端作为所在衰减模块1的互补控制端。

具体地,如图3所示,该衰减模块1的衰减结构具有极好的端口驻波特性,插入损耗较低,是适用于小衰减量的衰减结构。该衰减模块1由开关控制电阻网络构成,即该衰减模块1的主控制端和互补控制端分别输入互补的电压信号(高电位的电压信号与低电位的电压信号为互补的电压信号)。当主控制端接高电位,互补控制端接低电位时,第一可控开关M1导通,第二可控开关M2断开,此时该衰减模块1输入的信号直接经第一可控开关M1导通的通路通过,衰减为0dB。

反之,当主控制端接低电位,互补控制端接高电位时,第一可控开关M1断开,第二可控开关M2导通,此时第一可控开关M1之前导通的通路关断,该衰减模块1输入的信号流经整个衰减结构,实现衰减。

较优地,第三电阻模块R3的阻值等于第二电阻模块R2的阻值,从而使所在衰减模块1达到较优地端口阻抗匹配效果。

作为一种优选地实施例,M个衰减模块1还均包括第一分压电阻、第二分压电阻及第三分压电阻,其中:

第一分压电阻的第一端与第一可控开关M1的控制端连接,第一分压电阻的第二端作为所在衰减模块1的主控制端,第二分压电阻的第一端与第二可控开关M2的控制端连接,第二分压电阻的第二端作为所在衰减模块1的互补控制端,第三分压电阻的第一端与第二可控开关M2的第二端连接,第三分压电阻的第二端接地。

具体地,为了保护第一可控开关M1和第二可控开关M2,衰减模块1还加入了第一分压电阻、第二分压电阻及第三分压电阻,起到分压限流的作用,进一步延长了数控衰减器的使用寿命。

请参照图4,图4为另一种应用图2所示衰减模块的具体结构示意图。

作为一种优选地实施例,N-M个衰减模块1均包括第四电阻模块R4、第三可控开关M3、第四可控开关M4及与第四可控开关M4结构相同的第五可控开关M5,其中:

第四电阻模块R4的第一端分别与第三可控开关M3的第一端及第四可控开关M4的第一端连接,其公共端作为所在衰减模块1的输入端,第四电阻模块R4的第二端分别与第三可控开关M3的第二端及第五可控开关M5的第一端连接,其公共端作为所在衰减模块1的输出端,第三可控开关M3的控制端作为所在衰减模块1的主控制端,第四可控开关M4的第二端接地,第五可控开关M5的第二端接地,第四可控开关M4的控制端与第五可控开关M5的控制端连接,其公共端作为所在衰减模块1的互补控制端。

具体地,如图4所示,该衰减模块1的衰减结构具有较小的尺寸,比较适用于高频的情况,插入损耗较小,端口驻波性能较好。该衰减模块1也由开关控制电阻网络构成。同理,该衰减模块1的主控制端和互补控制端分别输入互补的电压信号。当主控制端接高电位,互补控制端接低电位时,第三可控开关M3导通,第四可控开关M4及第五可控开关M5均断开,此时该衰减模块1输入的信号全部经由第三可控开关M3导通的通路通过,衰减网络实际并未被接入信号通路,整个衰减模块1不起衰减效果。

反之,当主控制端接低电位,互补控制端接高电位时,第三可控开关M3断开,第四可控开关M4及第五可控开关M5均导通,此时电阻网络全部接入信号通路中,从而实现衰减。

作为一种优选地实施例,N-M个衰减模块1还均包括第四分压电阻、第五分压电阻、第六分压电阻、第七分压电阻及第八分压电阻,其中:

第四分压电阻的第一端与第三可控开关M3的控制端连接,第四分压电阻的第二端作为所在衰减模块1的主控制端,第五分压电阻的第一端与第四可控开关M4的控制端连接,第六分压电阻的第一端与第五可控开关M5的控制端连接,第五分压电阻的第二端与第六分压电阻的第二端连接,其公共端作为所在衰减模块1的互补控制端,第七分压电阻的第一端与第四可控开关M4的第二端连接,第七分压电阻的第二端接地,第八分压电阻的第一端与第五可控开关M5的第二端连接,第八分压电阻的第二端接地。

同样地,为了保护第三可控开关M3、第四可控开关M4及第五可控开关M5,衰减模块1还加入了第四分压电阻、第五分压电阻、第六分压电阻、第七分压电阻及第八分压电阻,起到分压限流的作用,进一步延长了数控衰减器的使用寿命。

较优地,第五分压电阻的阻值等于第六分压电阻的阻值,第七分压电阻的阻值等于第八分压电阻的阻值,从而使所在衰减模块1达到较优地端口阻抗匹配效果。

作为一种优选地实施例,第一电阻模块R1、第二电阻模块R2及第三电阻模块R3均包括多个阻值小于预设阻值的电阻。

具体地,第一电阻模块R1、第二电阻模块R2及第三电阻模块R3均可以由一个阻值大于一定值的电阻组成。更优地,第一电阻模块R1、第二电阻模块R2及第三电阻模块R3均可以包括多个阻值小于设置好的阻值的电阻。通过多个阻值较小的电阻代替一个阻值较大的电阻,将阻值较大的电阻进行分解,当大功率的信号加载在数控衰减器的输入端和输出端时,将热量均匀的分担至每个阻值较小的电阻上,也即电阻的分散也伴随着热量的分散,在很大程度上缓解了单个电阻的热效应,避免单一器件产生过高的热量而对器件造成损害。

此外,将电阻分解实际也将单独的衰减模块1在水平方向拉长,这样也更有利于各衰减模块1串联时环形排列方式的实现,达到热均匀。

作为一种优选地实施例,第四电阻模块R4包括多个阻值小于预设阻值的电阻。

同样地,第四电阻模块R4可以由一个阻值大于一定值的电阻组成。更优地,第四电阻模块R4可以包括多个阻值小于设置好的阻值的电阻。通过多个阻值较小的电阻代替一个阻值较大的电阻,从而将电阻进行一定的分解,减小单独电阻的热效应,有利于数控衰减器的整体散热。

作为一种优选地实施例,该数控衰减器还包括加入在相邻的衰减模块1的输出端和输入端之间的电感,其中,电感为电感值小于预设电感值的电感。

具体地,在相邻的衰减模块1的输出端和输入端之间,即每两级衰减模块1之间加入了电感值小于设置好的电感,电感对寄生电容进行谐振补偿,从而达到更优的端口阻抗匹配效果。

作为一种优选地实施例,第一可控开关M1和/或第二可控开关M2和/或第三可控开关M3和/或第四可控开关M4和/或第五可控开关M5均为GaAs pHEMT管,GaAs pHEMT管的漏极作为第一可控开关M1和/或第二可控开关M2和/或第三可控开关M3和/或第四可控开关M4和/或第五可控开关M5的第一端,GaAs pHEMT管的源极作为第一可控开关M1和/或第二可控开关M2和/或第三可控开关M3和/或第四可控开关M4和/或第五可控开关M5的第二端,GaAs pHEMT管的栅极作为第一可控开关M1和/或第二可控开关M2和/或第三可控开关M3和/或第四可控开关M4和/或第五可控开关M5的控制端。

具体地,这里的第一可控开关M1和/或第二可控开关M2和/或第三可控开关M3和/或第四可控开关M4和/或第五可控开关M5均可以为GaAs pHEMT管。本申请中的第一可控开关M1、第二可控开关M2、第三可控开关M3、第四可控开关M4及第五可控开关M5也可以为其他开关器件,本申请在此不做特别的限定。

还需要说明的是,在本说明书中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下,在其他实施例中实现。因此,本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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