论述如何降低肖特基PIN限幅器损耗

以1dB损耗点比较，新配置可以将最高频率限制由原本的1.3GHz提高到2.4GHz。

　　图4：传统和新限幅器配置的小信号插入损耗相对频率关系图。

　　实际的结果会比这个测量值表现更佳，原因是测试安排可能会扩大损耗，在实际应用上，电路板的走线要短许多，并且限幅器的输出也会直接连接到低噪声放大器而不需经过射频连接器，通过标准化去除测试安排的损耗后，限幅器的1dB带宽可以大幅度提高到3GHz。

　　图5：新限幅器配置進行测试安排影响损耗补偿前和补偿后的小信号插入损耗。

　　除了降低插入损耗外，新的配置也意外地改善了回波损耗(RL, Return Loss)，特别是在1.2GHz到3GHz频带范围变化超过4dB时，非常明显地，新配置的梯型滤波器等效电路会比原始的分流电容拥有更好的匹配，在回波损耗RL ≤ -10dB点，新配置可以大幅度提高最高频率限制达近3倍，由传统配置的1.1GHz提升到2.9GHz。

　　图6：传统和新配置限幅器回波损耗相对于频率关系图。

　　在900MHz时，两个配置拥有相同的输入限制阀值，大约为3dBm，如图7。一个常被忽略的优势是，在30dBm输入功率时新配置的输出泄漏功率可以低约4dB，不过我们无法解释这个改善的背后机制。

　　图7：传统和新配置限幅器于900MHz时输出相对于输入功率的关系。

　　为了确保梯型电路不会影响限幅器瞬态响应的速度，两个配置都以10ms的30dBm 900MHz载波爆发波进行评估，突波泄漏时间在两个配置大约相等，约为2.4μs，如图8。在爆发波的终点也观察到30ns的相近恢复时间，不过新配置的突波和平缓泄漏振幅相对较低。

　　图8：两个限幅器配置的瞬态响应比较。

　　结论

　　相较于原有配置，肖特基PIN限幅器的新电路配置可以同时改善插入损耗、匹配、带宽以及泄漏功率，由于采用了二级管封装寄生电容来形成低通梯型滤波器，因此配置的改变并没有增加额外的器件，也没有加大电路板的占用面积，相同的作法已经成功应用于降低仅PIN二级管限幅器的损耗上。实验结果显示可以在肖特基强化PIN限幅器上取得相同的好处，我们预期新配置可以改善使用这类限幅器无线通信和NMR/MRI接收器的灵敏度，并且预测这个配置可以带来更高频率的运作。

　　附录：扫描式功率测量

　　在扫描式功率测量的上限范围，饱和限幅器二级管会在传输线上趋近于短路，图9中的测试安排使用隔离器和衰减器来消除造成图7中下沉曲线的测量影响，在受测器件的输出使用10dB衰减器取代隔离器是较好的选择，原因是除了不会对受测器件的阻抗变化造成缓存外，还可避免功率传感器烧毁。

　　图9：用来测量限幅器输入输出功率相对关系的测试安排。

　　感谢

　　本文作者在此感谢提出使用二级管寄生特性进行降低损耗作法的导师R. W. Waugh，协助审稿的S. A. Asrul以及同意本文发表的安华高科技管理阶层。