大动态细步进数控衰减器系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201922452054.2 (22)申请日 2019.12.30 (73)专利权人 无锡市雷华科技有限公司 地址 214125 江苏省无锡市山水城科教软 件园B区2号楼 (72)发明人 陆田心 (74)专利代理机构 无锡华源专利商标事务所 (普通合伙) 32228 代理人 聂启新 (51)Int.Cl. H03H 17/00(2006.01) (54)实用新型名称 一种大动态细步进数控衰减器系统 (57)摘要 本实用新型公开了一种大动态细步进数控 衰减器系统， 涉及衰减控制领域。

2、， 该系统包括电 源模块、 控制接口、 控制修正寄存器、 第一驱动电 路、 第二驱动电路、 细步进衰减子模块和粗步进 衰减模块； 粗步进衰减模块包括若干级依次级联 的衰减子模块， 每级衰减子模块包括薄膜固定衰 减器及其并联的PIN管开关； 该系统克服了传统 数控衰减器的限制， 具有极宽的工作频率、 极大 的动态范围、 良好的衰减精度和步进， 且输出功 率易于控制， 通过将PIN管开关和薄膜固定衰减 器集成为通用模块， 使得本申请的系统具有体积 小、 重量轻等优点， 通过灵活变换粗步进衰减模 块与细步进衰减子模块的连接方式， 使得该系统 可以大范围的应用于各种雷达、 电子对抗、 仪器 设备等使用。

3、场景。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 210899103 U 2020.06.30 CN 210899103 U 1.一种大动态细步进数控衰减器系统， 其特征在于， 所述系统包括电源模块、 控制接 口、 控制修正寄存器、 第一驱动电路、 第二驱动电路、 细步进衰减子模块和粗步进衰减模块， 所述细步进衰减子模块包括MMIC衰减器， 所述粗步进衰减模块包括若干级依次级联的衰减 子模块， 每级衰减子模块包括薄膜固定衰减器及其并联的PIN管开关； 所述电源模块分别连 接所述控制修正寄存器、 所述第一驱动电路、 所述第二驱动电路、 所述MMIC衰减器和所述粗 步进衰减模块并给予供电， 所述。

4、控制接口连接所述控制修正寄存器， 所述控制修正寄存器 分别连接所述第一驱动电路和所述第二驱动电路， 所述第一驱动电路连接所述MMIC衰减 器， 所述第二驱动电路对应连接所述每级衰减子模块的PIN管开关， 所述MMIC衰减器与所述 粗步进衰减模块相连， 输入端为所述MMIC衰减器， 输出端为所述粗步进衰减模块， 或者， 输 入端为所述粗步进衰减模块， 输出端为所述MMIC衰减器。 2.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述MMIC衰减器基于HMC939型号实现， 所 述MMIC衰减器的步进为1dB， 所述每级衰减子模块的薄膜固定衰减器采用步进为10dB的薄 膜固定衰减器。 权利要求书 1。

5、/1 页 2 CN 210899103 U 2 一种大动态细步进数控衰减器系统 技术领域 0001 本实用新型涉及衰减控制领域， 尤其是一种大动态细步进数控衰减器系统。 背景技术 0002 雷达和电子对抗设备其内部的数控衰减器对工作频率范围、 衰减动态范围、 衰减 精度、 切换速度、 适应温度范围、 抗震动以及体积功耗等性能要求较高。 这就要求选用合理 的衰减控制方式， 而现行主要衰减方式有： 电阻网络衰减技术、 薄膜固定衰减器技术、 PIN管 数控衰减技术和单片微波集成电路(Monolithic Microwave Integrated Circuit， MMIC) 衰减技术。 0003 电。

6、阻网络衰减技术是早期使用的一种较为广泛的技术。 主要采用电阻网络形成， 该技术虽然调试方便， 但不能实时控制衰减量。 0004 薄膜固定衰减器技术是在电阻网络衰减技术上进行技术升级形成的， 其具有更小 的体积、 更大的频段和环境适应性， 但由于其衰减级数固定不可调， 当该衰减级数不能满足 需求时只能更换另一个薄膜固定衰减器， 使得调试很不方便， 使用性较差。 0005 PIN管衰减技术则采用了压控偏置技术实现PIN管电阻值的变化， 采用电阻网络衰 减技术实现功率的实时衰减控制， 但受PIN管限制其工作频段和耐受功率也相对较小。 0006 MMIC衰减技术代表了数控衰减技术的方向， 是微波设备集。

7、成化小型化的关键技术 之一。 该技术的优点是衰减连续的快速切换、 极高的分辨率、 小体积、 工作带宽等， 但其衰减 动态范围受限。 0007 以上的衰减方式均不能完全满足雷达和电子对抗设备系统外场的使用要求。 实用新型内容 0008 本发明人针对上述问题及技术需求， 提出了一种大动态细步进数控衰减器系统。 使用本申请的系统可以解决现有数控衰减器不适宜在雷达和电子对抗外场设备中使用的 问题。 0009 本实用新型的技术方案如下： 0010 一种大动态细步进数控衰减器系统， 该系统包括电源模块、 控制接口、 控制修正寄 存器、 第一驱动电路、 第二驱动电路、 细步进衰减子模块和粗步进衰减模块， 细。

8、步进衰减子 模块包括MMIC衰减器， 粗步进衰减模块包括若干级依次级联的衰减子模块， 每级衰减子模 块包括薄膜固定衰减器及其并联的PIN管开关； 电源模块分别连接控制修正寄存器、 第一驱 动电路、 第二驱动电路、 MMIC衰减器和粗步进衰减模块并给予供电， 控制接口连接控制修正 寄存器， 控制修正寄存器分别连接第一驱动电路和第二驱动电路， 第一驱动电路连接MMIC 衰减器， 第二驱动电路对应连接每级衰减子模块的PIN管开关， MMIC衰减器与粗步进衰减模 块相连， 输入端为MMIC衰减器， 输出端为粗步进衰减模块， 或者， 输入端为粗步进衰减模块， 输出端为MMIC衰减器。 0011 其进一步。

9、的技术方案为， MMIC衰减器基于HMC939型号实现， MMIC衰减器的步进为 说明书 1/3 页 3 CN 210899103 U 3 1dB， 每级衰减子模块的薄膜固定衰减器采用步进为10dB的薄膜固定衰减器。 0012 本实用新型的有益技术效果是： 0013 本申请引入了MMIC衰减技术、 薄膜固定衰减器技术和PIN管衰减技术， 使得本申请 的衰减器系统克服了传统数控衰减器的限制， 具有极宽的工作频率(DC-40GHz)、 温度范围、 极高的切换速度、 极大的动态范围(120dB)、 良好的衰减精度和步进、 极高的功率稳定度 和可靠性， 且输出功率易于控制， 通过将PIN管开关和薄膜固。

10、定衰减器集成为通用模块， 使 得本申请的系统具有体积小、 抗振强、 功耗小、 重量轻等优点， 通过灵活变换粗步进衰减模 块与细步进衰减子模块的连接方式， 使得该系统可以大范围的应用于各种雷达、 电子对抗、 仪器设备等使用场景。 附图说明 0014 图1是本申请公开的大动态细步进数控衰减器系统的结构框图。 具体实施方式 0015 下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。 0016 如图1所示， 一种大动态细步进数控衰减器系统， 该系统包括电源模块、 控制接口、 控制修正寄存器、 第一驱动电路、 第二驱动电路、 细步进衰减子模块和粗步进衰减模块。 0017 细步进衰减子模块包括MMIC。

11、衰减器， 本申请的MMIC衰减器基于HMC939型号实现， 且MMIC衰减器的步进为1dB， 其工作频率为DC-40GHz， 可以实现超宽频带细步进快速衰减控 制功能。 粗步进衰减模块包括若干级依次级联的衰减子模块， 每级衰减子模块包括薄膜固 定衰减器及其并联的PIN管开关， 可以实现超宽频带大步进大动态衰减控制功能， 大步进主 要是通过薄膜固定衰减器自身宽温宽频下高精度的衰减精度保证的。 比如本申请的系统采 用四级依次级联的衰减子模块， 每级衰减子模块的薄膜固定衰减器采用步进为10dB的薄膜 固定衰减器。 电源模块分别连接控制修正寄存器、 第一驱动电路、 第二驱动电路、 MMIC衰减 器和粗。

12、步进衰减模块并通过内部DC-DC将12V电源转换为5V电源， 给上述连接器件供电。 控 制接口连接控制修正寄存器， 控制接口将FPGA中修正过的SPI信号或电平信号(即衰减修正 量)传输至控制修正寄存器进行存储， 控制修正寄存器主要存储各个温度下各个频段的衰 减修正量， 控制修正寄存器分别连接第一驱动电路和第二驱动电路， 第一驱动电路连接 MMIC衰减器， 第二驱动电路对应连接每级衰减子模块的PIN管开关， 第一驱动电路和第二驱 动电路用于TTL电平的输出， 具有极高的切换速度。 MMIC衰减器与粗步进衰减模块相连， 因 此本申请的系统具有极大的动态衰减范围(120dB)、 良好的衰减精度和步。

13、进、 极高的功率 稳定度和可靠性。 可选的， 输入端为MMIC衰减器， 输出端为粗步进衰减模块。 或者， 输入端为 粗步进衰减模块， 输出端为MMIC衰减器。 另外， 由于控制修正寄存器、 第一驱动电路和第二 驱动电路属于本领域常规电路， 因此本申请对其具体电路不作详细介绍。 0018 在本申请中， MMIC衰减器连接第一级衰减子模块， MMIC衰减器通过微调节每级的 衰减子模块保证薄膜固定衰减器宽温宽频下的衰减精度， 比如调节后的第一级衰减子模块 的衰减精度为1-9、 第二级衰减子模块的衰减精度为11-19、 第三级衰减子模块的衰减精度 为21-29以此类推， 该系统的工作原理为： 0019。

14、 雷达和电子对抗设备的射频功率输入至大动态细步进数控衰减器系统， 同时在控 说明书 2/3 页 4 CN 210899103 U 4 制接口输入射频功率需要衰减的级数并存储在控制修正寄存器中， 当系统开始工作时， 控 制修正寄存器将衰减修正量输出至第一驱动电路， 第一驱动电路控制细步进衰减子模块 (MMIC衰减器)导通并对射频信号进行功率电平的衰减， 当未达到需要衰减的级数时， 控制 修正寄存器将剩余衰减修正量输出至第二驱动电路， 第二驱动电路根据剩余衰减修正量控 制需要导通的PIN管开关的数量， 比如当还需衰减30dB时， 则第三级PIN管开关和第四级PIN 管开关闭合， 此时第三级薄膜固定。

15、衰减器和第四级薄膜固定衰减器被短路， 前两级薄膜固 定衰减器接入电路构成衰减30dB后， 衰减后的射频功率输出至系统。 0020 本申请通过将PIN管开关和薄膜固定衰减器集成为通用模块， 使得本申请的系统 具有体积小、 抗振强、 功耗小、 重量轻等优点， 通过灵活变换粗步进衰减模块与细步进衰减 子模块的连接方式， 使得该系统可以大范围的应用于各种雷达、 电子对抗、 仪器设备等使用 场景。 0021 以上所述的仅是本申请的优选实施方式， 本实用新型不限于以上实施例。 可以理 解， 本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他 改进和变化， 均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。 说明书 3/3 页 5 CN 210899103 U 5 图1 说明书附图 1/1 页 6 CN 210899103 U 6 。