- 分析有线电视和通讯应用的PIN二极管衰减器的结构

　　普通的二极管由PN结组成。在P和N半导体材料之间加入一薄层低掺杂的本征（Intrinsic）半导体层，组成的这种P-I-N结构的二极管就是PIN 二极管。正因为有本征（Intrinsic）层的存在，PIN 二极管应用很广泛，从低频到高频的应用都有，主要用在RF领域，用作RF 开关和RF保护电路，也有用作光电二极管（PhotoDiode）。PIN 二极管包括PIN光电二极管和PIN开关二极管。

　　PIN二极管还可以调节到高频范围。为改善隔离特性，我们可以将两个或多个二极管串联起来，但同时会引起介入损耗的增大。PIN二极管本质上还属于电流控制的电阻器。为减少介入损耗，它们需要采用大量的直流电源以降低I（本征）区内的电阻率。这显然会影响电池寿命。这种特点，再加上PIN二极管方案需要大量器件，使得这种技术很难应用于便携手持式产品。

　　Pi衰减器的相位偏移随衰减值而变化。总的相位偏移接近90度，在三个相隔较远的工作频率点（100、900和1800 MHz）测试时此相位偏移表现相当稳定。

 

　　图1所示为π衰减电路的示意电路图。图2的左边为π衰减器的PCB布局，右边为元件布置。表1中给出了所需要的元件（包括四元二极管）。图3、4、5给出的成品π衰减器测试性能的样本。

 

　　增加通过串联二极管的电流可以降低衰减下限。将控制电压保持在最大值5V，减小电阻R3的阻值就可以增大偏移电压，这可以通过给阻断RF的电阻R3（表2）串联一个表面贴装铁酸盐珠状电感而实现。在整个频率范围内，与传统的瓷芯多层片状电感相比，这种铁酸盐珠状电感具有更高的阻抗。图6给出了低衰减下限衰减电路的示意图，图7中给出了在Vc=5V的条件下与标准衰减电路的比较结果。

    为了建立π衰减器的性能模型以便于进一步分析，安捷伦公司的高级设计系统(ADS)计算机辅助工程(CAE)软件为工程师们提供了模拟四元二极管π衰减器性能的技术支持范例。

　　另外，包含在高频建模工具APLAC CAE软件包中的PIN二极管模型也可以预测在给定正向偏移的条件下RF阻值。图8的左边给出了HSMP-3816 PIN二极管的APLAC模型，将APLAC模型与SOT-25等效电路模型（图8右边）结合在一起，就可以使设计人员在模拟过程中研究分析封装的寄生效应。