毫米波单片集成数字衰减器的研究(6)
(4) 衰减步进和衰减精度
衰减步进是指最小可控单元的衰减量大小。例如一个位衰减器，步进0.5dB，则它的衰减量可分别为0.5dB、1dB、1.5dB、…、31.5dB。衰减精确度是指每个衰减位的准确度，用衰减误差 表示。
(5) 衰减附加相移
衰减附加相移是指衰减时相位的变化量。衰减的特征可以显示在幅度上。衰减器的系统要求是在所有可能的衰减状态下，通过衰减器的插入相位在理想情况下应当是不变的。实现这个相位不变的情况即每次衰减器的设定改变时无须重新调整系统的插入相位。
(6) 功率容量
衰减器的功率容量主要是指开关元件所能承受的最大微波功率。开关的功率容量取决于导通和截止两个状态下的电流和电压状况，即在开关导通状态时允许通过的最大导通电流和截止状态时两端能够承受的最大电压。
衰减器一般有以下一些基本的用途:
(1) 调节微波源输出功率电平: 在微波超外差接收机中对本振输出功率进行控制，获得最佳噪声系数和变频损耗，达到最佳接收效果。在微波接收机中，实现自动增益控制，可以改善浮动的动态范围。
(2) 去祸元件: 作为振荡器与负载之间的去藕元件，消除负载失配对信号源的影响，这是保证微波系统稳定工作的重要措施。
(3) 用于雷达对抗干扰中的跳变衰减器: 是一种衰减能量的可变衰减器，平时不引起衰减，遇到外界干扰时，突然加大衰减。
2.2开关式衰减结构
开关式衰减结构的拓扑电路如图2.3.1所示：
图2.3.1 开关式衰减结构拓扑电路图
开关式衰减结构通过输入端和输出端的一对单刀双掷(SPDT)开关来选择微波信号通过参考路径或者是衰减路径。此拓扑结构的性能优劣主要取决于一对SPDT开关的性能。SPDT开关的隔离度决定了开关式衰减结构的上限频率，在一定的工作频率下，关断状态的SPDT开关隔离度越高，信号远离传输信道的概率就越小。
图2.3.2 SPDT开关的示意图
图2.3.2为SPDT开关的示意图。此SPDT开关采用串-并联结构。这样的开关衰减结构具有对称性，这样对称性优势在于在提高开关性能的过程中，可以通过均衡参考路径和衰减路径的长度来控制相位，从而保证衰减器在切换状态是可以相位不变。另一方面，从客观的角度来说，对称性的优势体现在对工艺参数和应用环境的变化不敏感，这通常用来设计实现较大的衰减为。当然开关式衰减结构也存在一定的缺点，如：(1)如果每一对SPDT开关本身的插入损耗较大，多位开关式衰减结构级联时参考态的总插入损耗也会相应较大；(2)开关式衰减结构在几种常用单位衰减电路拓扑结构中占用芯片面积是最大的。
2.3几种衰减结构的分析比较
从微波网络的观点看，电阻型衰减器是一个二端口有耗微波网络，电阻衰减器属于一种通过行微波元器件。通常利用电阻构成T型、桥T型和PI型网络来实现集总参数衰减器，通常情况下，由于衰减量是固定的，所以由其中电阻值的大小决定。电阻网络同时具有使电路中的阻抗互相匹配或者相互变换的作用。
根据己知的衰减量，可以把其中的三个电阻元件分别看作一个微波网络来计算，而这三个微波网络是级联的关系。转移参量[A] 选用入射波电压和反射波电压作为物理量，为微波工程中处理不连续性提供了方便，这样的设计较适用于处理网络间的级联问题。散射参量矩阵[S]联系的是网络各端口及各端口之间的归一化反射波电压与归一化入射波电压之间的关系，它在微波技术中占有很重要的地位，因为唯有[s]矩阵中的各参量在微波波段有明确的物理意义且可直接测量，所以需要将转移参量[A]转换成散射参量[s]。