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阻抗调谐器及包含其的集成电路芯片和电子装置

申请号 CN202211294763.2 申请日 2022-10-21 公开(公告)号 CN117955448A 公开(公告)日 2024-04-30
申请人 深圳市晶准通信技术有限公司; 发明人 刘石生;
摘要 本 申请 提供一种阻抗调谐器、集成 电路 芯片以及 电子 装置。阻抗调谐器包括:阻抗变换器阵列,包括k个阻抗变换器,每个具有相对应的阻抗变换范围,其中所述k个阻抗变换器中每两个阻抗变换器的阻抗变换范围至少部分是不重叠的,其中k为大于1的整数;以及第一选择模 块 ,具有一个第一端和k个第二端,所述k个第二端一一对应地连接至所述k个阻抗变换器的第一端,第一选择模块被配置为在第一控制 信号 的控制下导通第一选择模块的第一端与第一选择模块的k个第二端中与第一 控制信号 相对应的第二端之间的通道。根据本申请的阻抗调谐器具有较小的尺寸。
权利要求

1.一种阻抗调谐器,其特征在于,包括:
阻抗变换器阵列,包括k个阻抗变换器,每个阻抗变换器具有相对应的阻抗变换范围,其中所述k个阻抗变换器中每两个阻抗变换器的阻抗变换范围至少部分是不重叠的,其中k为大于1的整数;以及
第一选择模,其具有一个第一端和k个第二端,所述k个第二端一一对应地连接至所述k个阻抗变换器的第一端,第一选择模块被配置为在第一控制信号的控制下选择导通第一选择模块的第一端与第一选择模块的k个第二端中与第一控制信号相对应的第二端之间的通道,从而选择导通第一选择模块的第一端与所述k个阻抗变换器中与第一选择模块的该第二端相对应的阻抗变换器之间的通道,其中被选择的该阻抗变换器在其阻抗变换范围内提供匹配的阻抗,其中射频信号从第一选择模块的第一端传输至该阻抗变换器的第二端,或者从该阻抗变换器的第二端传输至第一选择模块的第一端。
2.根据权利要求1所述的阻抗调谐器,其特征在于,还包括第二选择模块,所述第二选择模块具有一个第一端和k个第二端,所述第二选择模块的k个第二端一一对应地连接至所述k个阻抗变换器的第二端,第二选择模块被配置为在第三控制信号的控制下选择导通所述第二选择模块的所述k个第二端中连接至第一选择模块所选择的该阻抗变换器的第二端与第二选择模块的第一端之间的通道,其中所述射频信号从第一选择模块的第一端传输至第二选择模块的第一端,或者从第二选择模块的第一端传输至第一选择模块的第一端。
3.根据权利要求1所述的阻抗调谐器,其特征在于,所述第一选择模块为基于集成电路开关模块。
4.根据权利要求2所述的阻抗调谐器,其特征在于,所述第二选择模块为基于集成电路的开关模块。
5.根据权利要求1所述的阻抗调谐器,其特征在于,所述k个阻抗变换器中的每个包括第一变换单元,其中所述k个阻抗变换器中的第i阻抗变换器包括的第一变换单元为第i第一变换单元,所述第i第一变换单元的第一端连接至所述第i阻抗变换器的第一端,所述第i第一变换单元的第二端连接至所述第i阻抗变换器的第二端,其中i依次取值为大于等于1且小于等于k的整数,其中:
所述k个阻抗变换器中至少一个阻抗变换器的第一变换单元包括:
第一微带线,所述第一微带线具有第一端和第二端,所述第一微带线的第一端连接至该第一变换单元的第一端,所述第一微带线的第二端连接至该第一变换单元的第二端,所述第一微带线还包括位于所述第一微带线的第一端和第二端之间的第一节点;以及第一电容模块,所述第一电容模块的第一端连接至所述第一节点,所述第一电容模块的第二端接地,
其中,所述第一微带线从其第一端至其第二端被布置成单个螺旋结构;或者所述k个阻抗变换器中至少一个阻抗变换器的第一变换单元包括:
第二微带线和第三微带线,其中第二微带线的第一端连接至该第一变换单元的第一端,第三微带线的第二端连接至该第一变换单元的第二端,第二微带线的第二端和第三微带线的第一端共同连接至第二微带线和第三微带线的公共节点;以及
第二电容模块,所述第二电容模块的第一端连接至所述公共节点,所述第二电容模块的第二端接地,
其中,所述第二微带线从其第一端至其第二端被布置成第一螺旋结构,所述第三微带线从其第一端至其第二端被布置成第二螺旋结构,其中,第一螺旋结构和第二螺旋结构分别由第二微带线和第三微带线从各自的与所述公共节点相连接的端起沿相反的螺旋方向绕成,并且其中,在处于工作状态时激励信号从所述公共节点输入,并在所述公共节点处被分流至第二微带线和第三微带线,使得第二微带线和第三微带线中的电流所导致的感应磁场的方向是相反的;或者
所述k个阻抗变换器中至少一个阻抗变换器的第一变换单元包括四分之一波长微带线,其中所述四分之一波长微带线的第一端连接至该第一变换单元的第一端,所述四分之一波长微带线的第二端连接至该第一变换单元的第二端。
6.根据权利要求5所述的阻抗调谐器,其特征在于,被布置为所述单个螺旋结构的所述第一微带线还被配置为:当处于工作状态时,所述第一微带线的第一端至所述第一节点的微带线部分中的电流与所述第一微带线的第二端至所述第一节点的微带线部分中的电流产生的感应磁场的方向相反。
7.根据权利要求5所述的阻抗调谐器,其特征在于,所述第一电容模块或所述第二电容模块的电容可调范围为一固定值。
8.根据权利要求5所述的阻抗调谐器,其特征在于:
所述第一电容模块为可变电容模块,该可变电容模块包括并联的m1个可变电容单元,所述m1个可变电容单元中的每个可变电容单元的第一端连接至所述第一电容模块的第一端,所述每个可变电容单元的第二端接地,用于提供可变的电容值,其中m1是正整数;或者所述第二电容模块为可变电容模块,该可变电容模块包括并联的m2个可变电容单元,所述m2个可变电容单元中的每个可变电容单元的第一端连接至所述第二电容模块的第一端,所述每个可变电容单元的第二端接地,用于提供可变的电容值,其中m2是正整数。
9.根据权利要求5所述的阻抗调谐器,其特征在于,所述k个阻抗变换器中的至少一个阻抗变换器还包括具有相应的阻抗变换范围的第二变换单元,所述第二变换单元的第一端连接至该阻抗变换器的第一变换单元的第二端,所述第二变换单元的第二端接地。
10.根据权利要求9所述的阻抗调谐器,其特征在于,所述第二变换单元包括并联的n个可变阻抗单元,其中所述n个可变阻抗单元中的每个可变阻抗单元的第一端连接至该第二变换单元的第一端,所述每个可变阻抗单元的第二端接地,其中n是正整数。
11.根据权利要求10所述的阻抗调谐器,其特征在于:
所述n个可变阻抗单元中的s个可变阻抗单元包括s个第二电容和s个第二开关,其中所述s个可变阻抗单元中的每个可变阻抗单元包括所述s个第二电容中的一个和所述s个第二开关中的一个,其中每个可变阻抗单元包括的第二电容和第二开关是串联的,所述s个可变阻抗单元中的第h可变阻抗单元包括第h第二电容和第h第二开关,s为大于等于1且小于n的整数,h为大于等于1且小于等于s的整数;或者
所述n个可变阻抗单元中的r个可变阻抗单元包括r个电感和r个第三开关,其中所述r个可变阻抗单元中的每个可变阻抗单元包括所述r个电感中的一个和所述r个第三开关中的一个,所述r个可变阻抗单元中的第t可变阻抗单元包括第t电感和第t第三开关,r为大于等于1且小于等于n的整数,t为大于等于1且小于等于r的整数。
12.根据权利要求11所述的阻抗调谐器,其特征在于:
所述第h第二开关的第一端连接至所述第h可变阻抗单元的第一端,所述第h第二开关的第二端连接至所述第h第二电容的第一端,所述第h第二电容的第二端接地;或者所述第h第二电容的第一端连接至所述第h可变阻抗单元的第一端,所述第h第二电容的第二端连接至所述第h第二开关的第一端,所述第h第二开关的第二端接地。
13.根据权利要求11所述的阻抗调谐器,其特征在于:
所述第t第三开关的第一端连接至所述第t可变阻抗单元的第一端,所述第t第三开关的第二端连接至所述第t电感的第一端,所述第t电感的第二端接地;或者所述第t电感的第一端连接至所述第t可变阻抗单元的第一端,所述第t电感的第二端连接至所述第t第三开关的第一端,所述第t第三开关的第二端接地。
14.根据权利要求1或2所述的阻抗调谐器,其特征在于,被选择的该阻抗变换器在第二控制信号的控制下在其阻抗变换范围内提供匹配的阻抗。
15.根据权利要求1所述的阻抗调谐器,其特征在于,所述k个阻抗变换器中第i阻抗变换器的阻抗变换范围为Ni个阻抗值的集合,其中i为大于等于1小于等于k的整数,Ni为大于等于1的整数。
16.根据权利要求14所述的阻抗调谐器,其特征在于,还包括控制接口,用于接入控制信号,所述控制信号包括所述第一控制信号、所述第二控制信号和所述第三控制信号。
17.根据权利要求1所述的阻抗调谐器,其特征在于,所述第一选择模块还具有一个或多个未连接到所述k个阻抗变换器的冗余的第二端。
18.根据权利要求2所述的阻抗调谐器,其特征在于,所述第二选择模块还具有一个或多个未连接到所述k个阻抗变换器的冗余的第二端。
19.根据权利要求1‑18中任一项所述的阻抗调谐器,其特征在于,所述k个阻抗变换器和所述第一选择模块布置在集成电路芯片的基板上。
20.根据权利要求2所述的阻抗调谐器,其特征在于,所述k个阻抗变换器、所述第一选择模块和所述第二选择模块布置在集成电路芯片的基板上。
21.一种集成电路芯片,其特征在于,包括如权利要求1‑18中任一项所述的阻抗调谐器。
22.一种电子装置,其特征在于,包括如权利要求21所述的集成电路芯片。

说明书全文

阻抗调谐器及包含其的集成电路芯片和电子装置

技术领域

[0001] 本申请涉及射频技术领域,尤其涉及一种阻抗调谐器以及包括所述阻抗调谐器的集成电路芯片和电子装置。

背景技术

[0002] 阻抗调谐器可用于实现两个元件之间或两个射频部件之间的阻抗匹配,还可以测量射频元件或模在不同阻抗下的射频性能。阻抗调谐器的可调范围和调节方式是影响阻
抗调谐器的性能和应用的重要指标。
发明内容
[0003] 根据本申请实施例的一方面,提供一种阻抗调谐器,其包括:
[0004] 阻抗变换器阵列,包括k个阻抗变换器,每个阻抗变换器具有相对应的阻抗变换范围,其中所述k个阻抗变换器中每两个阻抗变换器的阻抗变换范围至少部分是不重叠的,其
中k为大于1的整数;以及
[0005] 第一选择模块,其具有一个第一端和k个第二端,所述k个第二端一一对应地连接至所述k个阻抗变换器的第一端,第一选择模块被配置为在第一控制信号的控制下选择导
通第一选择模块的第一端与第一选择模块的k个第二端中与第一控制信号相对应的第二端
之间的通道,从而选择导通第一选择模块的第一端与所述k个阻抗变换器中与第一选择模
块的该第二端相对应的阻抗变换器之间的通道,其中被选择的该阻抗变换器在其阻抗变换
范围内提供匹配的阻抗,其中射频信号从第一选择模块的第一端传输至该阻抗变换器的第
二端,或者从该阻抗变换器的第二端传输至第一选择模块的第一端。
[0006] 根据本申请实施例的另一方面,提供一种集成电路芯片,其包括如上任一项所述的阻抗调谐器。
[0007] 根据本申请实施例的又一方面,提供一种电子装置,其包括如上所述的集成电路芯片。
[0008] 本申请实施例提供了一种阻抗调谐器、包括阻抗调谐器的集成电路芯片和电子装置,其中,阻抗调谐器包括由多个阻抗变换器组成的阻抗变换器阵列,其中每两个阻抗变换
器的阻抗变换范围至少部分是不重叠的;阻抗调谐器还包括第一选择模块,用于根据第一
控制信号选择导通第一选择模块与多阻抗变换器中的一阻抗变换器之间的通道,以传输射
频信号,使得该阻抗变换器在其阻抗变换范围内为射频信号提供匹配的阻抗。在如上所述
的阻抗调谐器、集成电路芯片和电子装置中,通过包括具有不同阻抗变换范围的多个阻抗
变换器,并使用第一选择模块来选择相应的阻抗变换器,使得阻抗调谐器的总阻抗变换范
围是这多个阻抗变换范围的叠加,增大了阻抗调谐器的阻抗变换范围。
附图说明
[0009] 图1为根据本申请一实施例的阻抗调谐器的组成示意图;
[0010] 图2为根据本申请一实施例的阻抗调谐器的组成示意图;
[0011] 图3为根据本申请另一实施例的阻抗调谐器的组成示意图;
[0012] 图4为根据本申请又一实施例的阻抗调谐器的组成示意图;
[0013] 图5为根据本申请又一实施例的阻抗调谐器的组成示意图;
[0014] 图6为根据本申请一实施例的图3中所示的阻抗变换器的等效电路示意图;
[0015] 图7为根据本申请一实施例的图4中所示的阻抗变换器的等效电路示意图;
[0016] 图8为根据本申请一实施例的阻抗调谐器中的第一/第二电容模块的组成示意图;
[0017] 图9为根据本申请又一实施例的阻抗调谐器中的第一/第二电容模块的组成示意图;
[0018] 图10为根据本申请又一实施例的阻抗调谐器的组成示意图;
[0019] 图11为根据本申请一实施例的阻抗调谐器中的第二变换单元的组成示意图;
[0020] 图12为根据本申请另一实施例的阻抗调谐器中的第二变换单元的组成示意图;
[0021] 图13为根据本申请又一实施例的阻抗调谐器中的第二变换单元的组成示意图;
[0022] 图14为根据本申请又一实施例的阻抗调谐器中的第二变换单元的组成示意图;
[0023] 图15为根据本申请一实施例的图10中所示的阻抗变换器的等效电路示意图;
[0024] 图16为根据本申请一实施例的集成电路芯片的组成示意图;
[0025] 图17为根据本申请一实施例的电子装置的组成示意图。

具体实施方式

[0026] 为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并
不用于限定本申请。
[0027] 需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
[0028] 需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
[0029] 此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
[0030] 本文中所述的阻抗调谐器及其组成部件为射频电路或器件,所述等效电路图为射频信号等效电路图。
[0031] 下面结合附图对本申请的具体实施例进行说明。
[0032] 图1示出根据本申请一实施例的阻抗调谐器的组成示意图。如图1所示,阻抗调谐器包括阻抗变换器阵列100和第一选择模块200,阻抗变换器阵列100包括k个阻抗变换器
100_1、……、100_k,其中k为大于1的整数。其中,每个阻抗变换器100_i(i为正整数,且i=
1,……,k)具有相对应的阻抗变换范围,所述k个阻抗变换器中每两个阻抗变换器的阻抗变
换范围至少部分是不重叠的。这样,阻抗调谐器的总阻抗变换范围是k个阻抗变换器的阻抗
变换范围的叠加。在一个示例中,阻抗变换器的阻抗变换范围可以是一个连续的阻抗值区
间或若干离散的阻抗值。例如,k个阻抗变换器中至少第i阻抗变换器的阻抗变换范围为Ni
个阻抗值的集合,其中i为大于等于1小于等于k的整数,Ni为大于等于1的整数。当Ni等于1
时,第i阻抗变换器的阻抗变换范围为一个固定值,即具有固定的阻抗值。在一个示例中,如果k个阻抗变换器的阻抗变换范围均为一固定的阻抗值,则每个阻抗变换器具有不同的固
定阻抗值。
[0033] 第一选择模块200可以是能够进行通道选择和导通的任何适当的开关模块,例如是半导体开关、射频开关、MEMS开关、机械开关等。在一个示例中,第一选择模块200可以是基于集成电路的开关模块。基于集成电路的开关模块相比于机械或半机械开关使得阻抗调
谐器的体积更小,反应更快,产品更易大规模量产,更易于控制。
[0034] 第一选择模块200具有一个第一端201和k个第二端,以针对k个阻抗变换器提供一一对应的连接端口。在其他示例中,第一选择模块200还可以包括一个或多个冗余的第二
端,以留作备用,例如供测试时使用。在图1的示例中,将第一选择模块200示出为包括k个第二端202_1、……、202_k,在其他示例中,第一选择模块200可以具有大于k个的第二端。如图
1所示,k个第二端一一对应地连接至k个阻抗变换器的第一端101_1、……、101_k。第一选择模块200被配置为在第一控制信号的控制下选择导通第一选择模块200的第一端201与第一
选择模块200的k个第二端中与第一控制信号相对应的第二端(例如图1示例中的202_1)之
间的通道,从而选择导通第一选择模块200的第一端201与k个阻抗变换器中与第一选择模
块200的该第二端(202_1)相对应的阻抗变换器(100_1)的第一端(101_1)之间的通道,从而
实现对阻抗变换器的选择。其中被选择的该阻抗变换器(100_1)在其阻抗变换范围内提供
匹配的阻抗。其中,射频信号可以从第一选择模块200的第一端201传输至该阻抗变换器
(100_1)的第二端(102_1),或者也可以从该阻抗变换器(100_1)的第二端(102_1)传输至第
一选择模块200的第一端201。
[0035] 在一个示例中,第一选择模块200可以是单刀多掷开关,其根据第一控制信号来选择要导通的通道,从而选择对应的阻抗变换器以供使用。在一个示例中,第一控制信号由一
控制单元生成并发送给第一选择模块200。该控制单元可以位于阻抗调谐器内,也可以位于
阻抗调谐器外。
[0036] 在如上所述的阻抗调谐器中,通过包括具有不同阻抗变换范围的多个阻抗变换器,并使用第一选择模块来选择要使用的相应阻抗变换器,使得阻抗调谐器的总阻抗变换
范围是这多个阻抗变换范围的叠加,增大了阻抗调谐器的阻抗变换范围。
[0037] 图2示出了根据本申请另一实施例的阻抗调谐器400的组成示意图。在图2的实施例中,阻抗调谐器400除了包括图1中的组成部件,例如第一选择模块200、由k个阻抗变换器
100_1、……、100_k组成的阻抗变换器阵列100,还包括第二选择模块300。
[0038] 第二选择模块300也可以是能够进行通道选择和导通的任何适当的开关模块,例如是半导体开关、射频开关、MEMS开关、机械开关等。在一个示例中,第二选择模块300可以是基于集成电路的开关模块。基于集成电路的开关模块相比于机械或半机械开关使得阻抗
调谐器的体积更小,反应更快,产品更易大规模量产,更易于控制。
[0039] 第二选择模块300具有一个第一端301和k个第二端,以针对k个阻抗变换器提供一一对应的连接端口。在其他示例中,第二选择模块300还可以具有一个或多个冗余的第二
端,以留作备用,例如供测试时使用。在图2的示例中,将第二选择模块300示出为包括k个第二端302_1、……、302_k,在其他示例中,第二选择模块300可以具有大于k个的第二端。如图
2所示,第二选择模块300的k个第二端一一对应地连接至k个阻抗变换器的第二端102_
1、……、102_k。
[0040] 同样地,第二选择模块300也可以是单刀多掷开关,其被配置为在第三控制信号的控制下导通第一选择模块200所选择的阻抗变换器(例如阻抗变换器100_1)的第二端(102_
1)与第二选择模块300的第一端301之间的通道,即导通第二选择模块300的连接至第一选
择模块200所选择的阻抗变换器(100_1)的第二端(302_1)与第二选择模块300的第一端301
之间的通道,从而使得射频信号可以从第一选择模块200的第一端201经被选择的阻抗变换
器(100_1)传输至第二选择模块300的第一端301,或者从第二选择模块300的第一端301经
被选择的阻抗变换器(100_1)传输至第一选择模块200的第一端201。
[0041] 控制第二选择模块300的第三控制信号与控制第一选择模块200的第一控制信号可以是相同的信号,也可以是不同的信号,只要保证第一选择模块200导通的通道中的阻抗
变换器与第二选择模块300导通的通道中的阻抗变换器为同一阻抗变换器即可。
[0042] 另外,在图1和图2的相关实施例中,被选择的阻抗变换器可以具有可调谐的阻抗变换范围,其可以在第二控制信号的控制下在其阻抗变换范围内提供匹配的阻抗。第二控
制信号与第一/第三控制信号被配置为使得第二控制信号所控制的阻抗变换器为位于在第
一/第三控制信号的控制下被导通的通道中的阻抗变换器。
[0043] 在图1和图2的相关实施例中,阻抗调谐器还可以包括电源接口和控制接口。电源接口和控制接口在图1中未示出,在图2中被分别示出为403和404。电源接口403用于接入供
阻抗调谐器工作的电源,控制接口404用于接入控制信号,例如用于控制第一/第二选择模
块的第一/第三控制信号,用于控制阻抗变换器的第二控制信号,等等,如图2中所示。在一
个示例中,除第一、第二、第三控制信号外,控制信号中还可以包括其他控制信息,第一、第二、第三控制信号只占控制信号的一部分。在有些实施例中,阻抗调谐器本身包括控制单
元,则控制接口可用于接入诸如用户输入的外部输入,以供控制单元用来生成控制信号,或
者也可以不包括控制接口。
[0044] 在如下所述的图3‑5以及图10的实施例中,未将阻抗调谐器示出为包括第二选择模块300。但是,可以理解的是,可以在这些实施例的基础上如图2中的实施例那样添加第二
选择模块300、控制接口或电源接口以形成新的实施例。
[0045] 图3至图5示出了根据本申请若干实施例的阻抗调谐器的组成示意图。图3至图5是对图1的阻抗调谐器的进一步细化,在这些组成示意图中,示例性地示出了阻抗调谐器的阻
抗变换器110_i的组成。
[0046] 在图3至图5的实施例中,每个阻抗变换器包括第一变换单元,其中第i第一变换单元110_i的第一端连接至第i阻抗变换器100_i的第一端101_i,第i第一变换单元110_i的第
二端连接至第i阻抗变换器100_i的第二端102_i,其中i是大于等于1小于等于k的整数。每
个第一变换单元用于实现阻抗变换的功能,这里以及下文中将第一变换单元的阻抗变换范
围称为“第一阻抗变换范围”,其中第i第一变换单元110_i具有相应的第i第一阻抗变换范
围。
[0047] 在图3的实施例中,以k个第一变换单元中第1第一变换单元110_1为例示出了第一变换单元的示例组成。第1第一变换单元110_1包括第一微带线111_1和第一电容模块112_
1。第一微带线111_1具有第一端103_1和第二端104_1,第一微带线111_1的第一端103_1连
接至第一变换单元110_1的第一端(即连接至阻抗变换器100_1的第一端101_1),第一微带
线111_1的第二端104_1连接至第一变换单元110_1的第二端(即连接至阻抗变换器100_1的
第二端102_1)。第一微带线111_1还包括位于第一微带线111_1的第一端103_1和第二端
104_1之间的第一节点105_1。
[0048] 第一电容模块112_1的第一端连接至第一节点105_1,第一电容模块112_1的第二端接地。第一电容模块112_1用于提供固定或可调的电容值。
[0049] 在图3的实施例中,在第1第一变换单元110_1中,第一微带线111_1从其第一端103_1至其第二端104_1被布置成单个螺旋结构。第一变换单元110_1的第一电容模块112_1
提供与第1阻抗变换器100_1的阻抗变换范围相对应的电容可调范围。
[0050] 虽然在图3的实施例中仅示出了第1第一变换单元110_1的示例组成,但在其他示例中,k个第一变换单元中的其他一个或多个第一变换单元也可以是与图3中的第1第一变
换单元一样的组成结构。
[0051] 图6示出了图3中所示的第一变换单元110_1的等效电路示意图。如图6所示,第一变换单元110_1的第一电容模块112_1等效于图6中的电容C(1,1),第一微带线111_1等效于两
个电感,其中第一微带线111_1的第一端103_1至第一节点105_1的微带线部分等效于一电
感(例如图6中的L(1,1)),第一微带线111_1的第二端104_1至第一节点105_1的微带线部分等
效于另一电感(例如图6中的L(2,1))。第一微带线111_1的等效电感值L1为L(1,1)的等效电感值与L(2,1)的等效电感值之和,即L1=L11+L21,其中L11和L21分别为等效电感L(1,1)和L(2,1)的电感值。在一些示例中,第一微带线111_1可以视为由多个微带线部分或多段微带线组成,L11和
L21可以分别视为这些微带线部分或微带线段的各自的电感之和(例如,图6中L(1,1)包括
L(1,1,1)至L(1,a,1),L(2,1)包括L(2,1,1)至L(2,b,1),其中a和b均为正整数),并且由于微带线的螺旋结构布置,在不同的微带线部分或不同段的微带线之间具有不同的耦合电容,在图6中将第
一微带线111_1的各部分之间的总耦合电容用C(3,1)来表示。总耦合电容C(3,1)起到提升阻抗变换器100_1的工作带宽的作用。该耦合电容C(3,1)的电容值与电容C(1,1)的等效电容值相比可忽略不计,因此在计算第一变换单元110_1的等效特征阻抗时将其忽略。
[0052] 由图6的等效电路示意图可知,第一变换单元110_1的等效特征阻抗Z(1,1)为:
[0053]
[0054] 其中,L1为第一微带线111_1的等效电感值,C11为第一电容模块112_1的等效电容值。由此可知,第一变换单元110_1的等效特征阻抗Z(1,1)为实数。
[0055] 以上以第一变换单元110_1为例进行了说明,其他第一变换单元的组成如果与图3中的第一变换单元110_1的组成相同,则它们的等效特征阻抗公式也与上面的公式相同。
[0056] 由以上公式可知,在维持第一变换单元的等效特征阻抗不变的情况下,第一微带线的宽度与第一电容模块的电容值呈反比例关系,即第一微带线的宽度越小,第一微带线
的阻抗越大,则第一电容模块的电容值越大;第一微带线的宽度越大,第一微带线的阻抗越
小,第一电容模块的电容值越小。因此,通过设置或调节第一电容模块的电容值,例如增大
其电容值,可以在减小第一微带线的宽度的情况下使得第一变换单元的阻抗基本保持不
变。由此,通过设置或调节第一电容模块的电容值可以适当减小第一微带线的宽度,从而减
小第一变换单元的尺寸和占用面积。
[0057] 由以上公式还可知,在图3的实施例中,可以通过设置或调节第一微带线的等效电感值和第一电容模块的等效电容值来设置或调节阻抗变换器的阻抗。
[0058] 在一个示例中,可以将第一电容模块的电容值设置为固定,将第一微带线的等效电感值也设置为固定,则第一变换单元具有固定的阻抗值。在一个示例中,可以通过将k个
第一变换单元的固定阻抗值设置为彼此不同,来使得k个阻抗变换器的阻抗值是彼此不同
的。
[0059] 在另一示例中,可以将第一电容模块的电容值设置为固定,将第一微带线的等效电感值设置为具有可调范围,则第一变换单元具有相应的第一阻抗变换范围,则阻抗变换
器具有相应的阻抗变换范围。
[0060] 在又一示例中,可以将第一微带线的等效电感值设置为固定,将第一电容模块的电容值设置为可调,即对应一电容可调范围,以使得阻抗变换器具有相应的阻抗变换范围。
[0061] 在图3的实施例中,第一微带线布置成单个螺旋结构使得阻抗变换器所在的芯片尺寸较小,缩小了阻抗变换器的尺寸。另外螺旋结构的第一微带线和第一电容模块的结合,
使得在保证第一变换单元的等效特征阻抗不变的情况下可以通过设置或调节第一电容模
块的电容值来减小第一微带线的宽度,以减小阻抗变换器的尺寸,从而减小阻抗调谐器的
尺寸。另外,布置成螺旋结构的第一微带线使得第一微带线的各部分之间具有耦合电容,起
到提升阻抗变换器的工作带宽的作用。因此,根据该实施例的阻抗调谐器、包括该阻抗调谐
器的集成电路芯片和电子装置可以在提供较好的工作带宽的同时具有相对较小的尺寸。
[0062] 在一些示例中,第一微带线还被配置为使得:当处于工作状态时,第一微带线的第一端至第一节点之间的电流与第一微带线的第二端至第一节点之间的电流导致的感应磁
场的方向是相反的。这使得能够至少部分地降低第一微带线的第一端至第一节点之间的微
带线部分与第一微带线的第二端至第一节点之间的微带线部分之间的感性互耦,减少由此
带来的损耗,使得可以将螺旋结构布置得更紧凑。这还可以降低对附近电路或元件的电磁
影响,从而可以将阻抗变换器、阻抗调谐器的电路布置得更为紧凑。
[0063] 如上所述,阻抗变换器的第一微带线可等效为两个电感,即从第一微带线的第一端至第一节点为一电感,从第一微带线的第二端至第一节点为另一电感。电感上有信号激
励时会产生感应磁场,该感应磁场会产生感应电场,感应电场会在芯片的衬底中生成感应
涡流,从而产生能量损耗。在本申请实施例中,第一微带线的第一端至第一节点的微带线部
分中的电流与第一微带线的第二端至第一节点的微带线部分中的电流产生的感应磁场的
方向相反,感应磁场的方向相反使得感应磁场产生的感应电场的方向也相反,从而涡流的
方向也相反,方向相反的感应涡流可以部分抵消,使得第一微带线的感应涡流减小,产生的
能量损耗减小。
[0064] 在图4的实施例中,以k个第一变换单元中第1第一变换单元110_1为例示出了第一变换单元的示例组成。第1第一变换单元110_1包括第二微带线113_1、第三微带线114_1和
第二电容模块115_1。第二微带线113_1的第一端106_1连接至第一变换单元110_1的第一端
(即连接至阻抗变换器100_1的第一端101_1),第三微带线114_1的第二端108_1连接至第一
变换单元110_1的第二端(即连接至阻抗变换器100_1的第二端102_1)。第二微带线113_1的
第二端和第三微带线114_1的第一端共同连接至第二微带线113_1和第三微带线114_1的公
共节点107_1。
[0065] 第二电容模块115_1的第一端连接至所述公共节点107_1,第二电容模块115_1的第二端接地。第二电容模块115_1用于提供固定或可调的电容值。
[0066] 在图4的实施例中,在第一变换单元110_1中,第二微带线113_1从其第一端106_1至其第二端107_1被布置成第一螺旋结构,第三微带线114_1从其第一端107_1至其第二端
108_1被布置成第二螺旋结构。第一螺旋结构和第二螺旋结构分别由第二微带线113_1和第
三微带线114_1从各自的与公共节点107_1相连接的端起沿相反的螺旋方向绕成。例如,如
图4中所示,第二微带线113_1从其第二端(即公共节点107_1)至其第一端106_1沿顺时针
向缠绕成第一螺旋结构,第三微带线114_1从其第一端(即公共节点107_1)至其第二端108_
1沿逆时针方向缠绕成第二螺旋结构。在处于工作状态时,激励信号从公共节点107_1输入,
并在公共节点107_1处被分流至第二微带线113_1和第三微带线114_1,使得第二微带线
113_1和第三微带线114_1中的电流所导致的感应磁场的方向是相反的。第1第一变换单元
(即第1阻抗变换器所包括的第一变换单元)的第二电容模块(即第1第二电容模块)115_1提
供与第1阻抗变换器100_1的阻抗变换范围相对应的电容可调范围。
[0067] 图7示出了图4中所示的第一变换单元110_1的等效电路示意图。如图7所示,第一变换单元110_1的第二电容模块115_1等效于图7中的电容C(2,1),第二微带线113_1和第三微
带线114_1分别等效于电感L(A,1)和L(B,1)。第二微带线113_1和第三微带线114_1的等效电感的串联电感值为L1’=LA1+LB1,其中LA1和LB1分别为两个微带线的等效电感的电感值。
[0068] 由图7的等效电路示意图可知,第一变换单元110_1的等效特征阻抗Z(1,1)为:
[0069]
[0070] 其中,L′1为第二微带线113_1和第三微带线114_1的等效电感的串联电感值,C21为第二电容模块115_1的等效电容值。由此可知,第一变换单元110_1的等效特征阻抗Z(1,1)为
实数。
[0071] 以上以第一变换单元110_1为例进行了说明,其他第一变换单元的组成如果与图4中的第一变换单元110_1的组成相同,则它们的等效特征阻抗公式也与上面的公式相同。
[0072] 与图3的实施例类似,由以上公式可知,在维持第一变换单元的等效特征阻抗不变的情况下,第二/第三微带线的宽度与第二电容模块的电容值呈反比例关系,即第二/第三
微带线的宽度越小,第二/第三微带线的阻抗越大,则第二电容模块的电容值越大;第二/第
三微带线的宽度越大,第二/第三微带线的阻抗越小,第二电容模块的电容值越小。因此,通过设置或调节第二电容模块的电容值,例如增大其电容值,可以在减小第二/第三微带线的
宽度的情况下使得第一变换单元的阻抗基本保持不变。由此,通过设置或调节第二电容模
块的电容值可以适当减小第二/第三微带线的宽度,从而减小第一变换单元的尺寸和占用
面积。
[0073] 由以上公式还可知,在图4的实施例中,可以通过设置或调节第二/第三微带线的等效电感值或第二电容模块的等效电容值来设置或调节阻抗变换器的阻抗。
[0074] 在一个示例中,可以将第二电容模块的电容值设置为固定,将第二和第三微带线的串联等效电感值也设置为固定,则第一变换单元具有固定的阻抗值。在一个示例中,可以
通过将k个第一变换单元的固定阻抗值设置为彼此不同,来使得k个阻抗变换器的阻抗值是
彼此不同的。
[0075] 在另一示例中,可以将第二电容模块的电容值设置为固定,将第二和第三微带线的串联等效电感值设置为具有可调范围,则第一变换单元具有相应的第一阻抗变换范围,
则阻抗变换器具有与第一阻抗变换范围相应的阻抗变换范围。
[0076] 在一个示例中,可以将第二/第三微带线的等效电感值设置为固定,将第二电容模块的电容值设置为可调,即对应一电容可调范围,以使得第一变换单元具有相应的第一阻
抗变换范围,从而使得阻抗变换器具有与第一阻抗变换范围相应的阻抗变换范围。
[0077] 在图4的实施例中,将第一变换单元的第二/第三微带线分别布置成螺旋结构使得阻抗变换器所在的芯片尺寸较小,缩小了阻抗变换器的尺寸。另外螺旋结构的第二/第三微
带线和第二电容模块的结合,使得在保证第一变换单元的等效特征阻抗不变的情况下可以
通过设置或调节第二电容模块的电容值来减小第二/第三微带线的宽度,以减小阻抗变换
器的尺寸,从而减小阻抗调谐器的尺寸。因此,根据该实施例的阻抗调谐器、包括该阻抗调
谐器的集成电路芯片和电子装置可以具有相对较小的尺寸。
[0078] 在一些示例中,例如图4的示例中,第一变换单元的第二微带线和第三微带线还被配置为:当处于工作状态时,第二微带线中的电流与第三微带线中的电流产生的感应磁场
的方向相反。
[0079] 如上所述,第二微带线和第三微带线可以等效于两个电感,即一电感对。在采用电感对的射频电路(例如本申请实施例中的阻抗调谐器)实施例中,电感对的布局在很大程度
上影响电路尺寸的大小。电感中有信号激励时会产生感应磁场,感应磁场会产生感应电场,
感应电场会产生辐射,从而产生能量损耗。例如,感应电场在电路介质中会产生涡流,在空
间中会产生电磁辐射。如果将两个电感布置为位置靠近,它们之间会产生互耦,使得这种损
耗加剧。本申请的实施例通过将电感对的两个电感(即第二微带线和第三微带线)配置为产
生的感应磁场方向相反来至少部分地减小两个电感之间的互耦,使得两个电感的感应磁场
所导致的感应电场的方向也相反,从而部分或完全抵消,由此减轻或消除感应电场带来的
能量损耗,从而使得可以将电感对的两个电感布局为距离较近,以进一步减小阻抗调谐器
所占的芯片面积。这还可以降低对附近电路或元件的电磁影响,从而可以将阻抗变换器、阻
抗调谐器的电路布置得更为紧凑。
[0080] 在本文中,微带线的“第一端”和“第二端”只是为了区分微带线的两个端点而进行的命名,两个端点的名称可以互换。另外,“微带线从其第一端至其第二端被布置成螺旋结构/单个螺旋结构”及类似表述意指微带线的一端和另一端分别作为该螺旋结构的起始点
和结束点。
[0081] 在图3的实施例中,第一微带线被示出为由一段微带线组成,是一段连续的微带线,其中第一微带线的第一节点为第一微带线上除两个端点之外的任一点。在其他实施例
中,第一微带线可以由物理上离散分布的多段微带线串联而成,其中相邻的两段微带线之
间具有诸如导线的电连接。在这种情况下,第一微带线的第一节点是第一微带线的除两个
端点之外的任一点,即,第一微带线的第一节点可以是组成第一微带线的多段微带线中相
邻段微带线之间的电连接上的任一点,或者是所述多段微带线中的一段微带线上的点(不
包括第一微带线的两个端点)。因此,在本文中,“位于所述第一微带线的第一端和第二端之间的第一节点”或类似表述意指第一微带线的第一节点是组成第一微带线的一段或多段微
带线上除第一微带线的两个端点之外的任一点,或者是组成第一微带线的多段微带线中的
任意相邻段微带线之间的电连接上的任一点。
[0082] 相邻两段微带线之间的电连接可以是金属导线、微带线或其他电连接方式。如果电连接为一段微带线,则该段微带线可以看作是第一微带线的一部分。
[0083] 在图4的实施例中,第二微带线和第三微带线均被示出为由一段微带线组成,并且第二微带线和第三微带线的公共节点被示出为是由第二微带线的第二端与第三微带线的
第一端重合并连接在一起而形成。
[0084] 在一些实施例中,第二微带线和第三微带线均可以由物理上离散分布的多段微带线串联而成,其中相邻的两段微带线之间具有诸如导线的电连接。
[0085] 在一些实施例中,第二微带线的第二端和第三微带线的第一端可以不是重合的,而是通过诸如导线的电连接而连接在一起,其中第二微带线和第三微带线的公共节点是它
们之间的电连接上的任意一点(包括第二微带线的第二端和第三微带线的第一端)。
[0086] 组成第二/第三微带线的多段微带线中的相邻两段微带线之间的电连接或者第二微带线和第三微带线之间的电连接可以是金属导线、微带线或其他电连接方式。如果电连
接为一段微带线,则该段微带线可以看作是第二/第三微带线的一部分。
[0087] 在图3的实施例中,第一微带线111_1被示出为从其第一端103_1至其第二端104_1沿顺时针方向被布置成单个螺旋。在其他示例中,被布置成单个螺旋结构的第一微带线
111_1从其第一端103_1至其第二端104_1的螺旋方向也可以是逆时针方向。在图3的示例
中,螺旋结构可以看作是从第一微带线111_1的第一端103_1起沿从内到外的方向(即,从里
面的到外面的匝)缠绕到第二端104_1。在其他示例中,也可以从第一微带线111_1的第一
端103_1起沿从外到内的方向(即,从外面的匝到里面的匝)缠绕到第二端104_1。
[0088] 另外,无需始终按照从内到外或从外到内的方向进行缠绕,而是可以一次或多次改变方向,例如,从第一微带线111_1的第一端103_1至第二端104_1的绕线方式为:先从外
到内再从内到外按照逆时针方向缠绕。
[0089] 在图4的实施例中,第二微带线113_1和第三微带线114_1的螺旋方向及缠绕方式的示例均可以与如上所述的第一微带线类似,在此不再赘述。
[0090] 图3和图4示例中的螺旋结构的每匝可以为任意适当的规则或者不规则形状,例如圆形、椭圆形、多边形,等等。在图3和图4的示例中,螺旋结构被示出为每匝的形状基本为方形,螺旋结构的每匝的拐均为直角。在其他示例中,螺旋结构的每匝的形状或者它们的拐
角形状也可以是其他形状,并且多个拐角可以具有相同或不同的形状,例如拐角形状为弧
形、斜切角等。
[0091] 阻抗变换器可以布置在集成电路芯片中。第一微带线、第二微带线或第三微带线可以由金属材料构成,金属材料可以是单层的,且位于集成电路芯片的同一布线层中。在另
一示例中,金属材料也可以是多层的,每层金属材料位于集成电路芯片的一布线层中。
[0092] 在微带线形成的螺旋结构中,微带线(例如第一微带线、第二微带线或第三微带线)的一部分与另一部分可能会有交叉点。在这些交叉区域处,可以使得微带线的一部分通
过空气桥跨越另一部分,以避免交叉部分之间的距离过近导致信号干扰。在这种情况下,微
带线形成的螺旋结构大致为平面结构。
[0093] 具体地,可以通过在微带线的交叉区域设置牺牲层,该牺牲层可以为光刻胶等,通过将该牺牲层设置在交叉的微带线部分之间,当微带线的金属层制备结束后,通过光照或
者加热等工艺去除牺牲层,从而形成空气桥结构。
[0094] 在另一些示例中,也可以通过其他方式来处理微带线的交叉区域。例如,在微带线的一部分与另一部分的交叉区域处,将所述一部分与所述另一部分布置在集成电路芯片的
不相邻的不同布线层中。
[0095] 在图5的实施例中,以k个第一变换单元中第1第一变换单元110_1为例示出了第一变换单元的示例组成。第1第一变换单元110_1包括四分之一波长微带线116_1,其中四分之
一波长微带线116_1的第一端连接至该第一变换单元110_1的第一端(即连接至阻抗变换器
100_1的第一端101_1),四分之一波长微带线116_1的第二端连接至该第一变换单元110_1
的第二端(即连接至阻抗变换器100_1的第二端102_1)。
[0096] 在图5的实施例中,第一变换单元110_1的等效阻抗为四分之一波长微带线116_1的阻抗,也为实数。在一个示例中,阻抗调谐器的多个第一变换单元均由四分之一波长微带
线组成,可以通过将这多个第一变换单元的四分之一波长微带线的宽度设置为不同的值,
来使得它们的阻抗变换范围彼此不同。
[0097] 如上所述,图3或图4实施例中的第一电容模块或第二电容模块所提供的电容可以是固定值,也可以是可变电容值。图8和图9示出了根据本申请实施例的第一或第二电容模
块的示例组成示意图,在这些实施例中第一或第二电容模块为可变电容模块。
[0098] 如图8中所示,第一电容模块112_i或第二电容模块115_i为可变电容模块,该可变电容模块包括并联的m个可变电容单元T(C,i,1)、……、T(C,i,m),所述m个可变电容单元中的每个可变电容单元T(C,i,j)(其中j为大于等于1且小于等于m的整数)用于提供可变的电容值,
其第一端连接至第一电容模块112_i或第二电容模块115_i的第一端,其第二端接地,其中m
是正整数。在这里及以下的示例中,为方便起见,将第一电容模块112_i和第二电容模块
115_i均描述为包括m个可变电容单元,但可以理解的是,它们可以包括不同数量的可变电
容单元,例如,第一电容模块112_i包括m1个可变电容单元,第二电容模块115_i包括m2个可
变电容单元,m1和m2均为正整数,m1可以等于或不等于m2。
[0099] 图9中示出了第一电容模块112_i或第二电容模块115_i的每个可变电容单元的示例组成示意图。图8中的每个可变电容单元T(C,i,j)在图9中被示出为包括电容C(C,i,j)和开关SW(C,i,j),其中j为大于等于1且小于等于m的整数。在图9的示例中,在可变电容单元T(C,i,j)中,开关SW(C,i,j)的第一端连接至可变电容单元T(C,i,j)的第一端,即第一节点105_i或公共节点107_i,开关SW(C,i,j)的第二端连接至电容C(C,i,j)的第一端,电容C(C,i,j)的第二端接地。在另一示例中,电容C(C,i,j)和开关SW(C,i,j)的位置可以互换,即,在可变电容单元T(C,i,j)中,电容C(C,i,j)的第一端连接至可变电容单元T(C,i,j)的第一端,即第一节点105_i或公共节点107_i,电容C(C,i,j)的第二端连接至开关SW(C,i,j)的第一端,开关SW(C,i,j)的第二端接地。
[0100] 在这些示例中,通过电容C(C,i,j)加开关SW(C,i,j)的方式来实现可变电容,电容C(C,i,j)和开关SW(C,i,j)组成的可变电容单元T(C,i,j)的等效电容值在开关SW(C,i,j)导通时和在开关SW(C,i,j)关断时是不同的。可变电容单元T(C,i,j)的等效电容值是开关SW(C,i,j)的开/关(或者导通/关断)状态的函数,可以用C(C,i,j)(St(C,i,j))来表示,其中St(C,i,j)为变量,代表开关SW(C,i,j)的状态,其决定着可变电容单元T(C,j,i)的等效电容值函数C(C,i,j)(St(C,i,j))的值,不同的状态St(C,i,j)对应不同的等效电容值。
[0101] 在一个示例中,当开关SW(C,i,j)处于导通状态时,可变电容单元T(C,i,j)的等效电容值C(C,i,j)(St(C,i,j))等于电容C(C,i,j)的电容值C(c,C,i,j);当开关SW(C,i,j)处于关断状态时,可变电容单元T(C,i,j)的等效电容值C(C,i,j)(St(C,i,j))等于电容C(C,i,j)的电容值C(c,C,i,j)与开关SW(C,i,j)此时的等效电容值C(Q,C,i,j)的串联电容值, 即,开关SW(C,i,j)的等效电容值C(s,C,i,j)(St(C,i,j))随着其开/关状态St(C,i,j)而发生变化,从而使得可变电容单元T(C,i,j)的等效电容值C(C,i,j)(St(C,i,j))发生变化。
[0102] 第一/第二电容模块112_i、115_i的总等效电容值Ci_eq1可以表示为所有可变电容单元T(C,i,j)的等效电容值C(C,i,j)(St(C,i,j))的和,即 因此,可
以通过改变开关SW(C,i,j)的导通/关断状态来改变可变电容单元T(C,i,j)的等效电容值C(C,i,j)(St(C,i,j)),从而改变第一/第二电容模块的总等效电容值Ci_eq1,从而改变第一变换单元
110_i的等效阻抗。
[0103] 在图9中,将可变电容单元的电容C(C,i,j)示出为是单个电容,但在其他示例中,电容C(C,i,j)或如下所述的第二变换单元中的电容C(Z,i,j)可以是一个或多个电容并联或串联而成的。
[0104] 在图8和图9中仅示出了阻抗调谐器的一个阻抗变换器的第一/第二电容模块的组成示意图,阻抗调谐器的其他阻抗变换器的第一/第二电容模块可以具有如图8和9所示且
如上所述的同样的组成。但是,不同的阻抗变换器的第一变换单元的第一/第二电容模块所
包括的可变电容单元的个数可以是相同的,也可以是不同的。
[0105] 在一些示例中,可变电容单元的开关具体为射频开关。每个射频开关可以包括晶体管,晶体管的第一端连接至第一节点或公共节点,晶体管的第二端连接至该可变电容单
元所包括的电容的第一端,该电容的第二端接地。或者,作为射频开关的晶体管的第一端连
接至该可变电容单元所包括的电容,晶体管的第二端接地。在一些示例中,射频开关或晶体
管还具有控制端,用于接入控制信号以控制晶体管的导通/关断,从而改变可变电容单元的
等效电容值。
[0106] 本文所述的“晶体管的第一端”、“晶体管的第二端”是指晶体管除控制端之外的另两端,将其分别称为“第一端”和“第二端”只是为了区分它们,应当理解的是,可以将晶体管除控制端之外的另两端中的任一端称为“第一端”,将另一端称为“第二端”。例如,当晶体管的三端为栅极、源极和漏极时,控制端可以是栅极,第一端可以是源极和漏极其中之一,第二端是另一极。
[0107] 在一个示例中,晶体管可以为CMOS(互补金属化物半导体)器件,尤其是基CMOS,例如硅基NMOS或硅基PMOS。在另一示例中,晶体管可以是Bi‑CMOS,尤其是锗硅Bi‑
CMOS。在又一示例中,晶体管可以为HEMT(高电子迁移率晶体管),例如可以是砷化镓pHEMT
(赝配高电子迁移率晶体管),也可以是磷化铟pHEMT,也可以是氮化镓HEMT。
[0108] 在以上描述中,将晶体管示出并描述为是具有三端的器件(例如晶体管为三极管、场效应管等),但是应当理解的是,晶体管也可以是具有两端的器件(例如,二极管、PIN管
等)或两端器件与其他器件的组合,例如,二极管或PIN管与电容的组合,在这种情况下,晶
体管的控制端与二极管的两端中的一端实际上为一端。
[0109] 在如上所述的示例中,当射频开关处于导通状态时,其等效于一阻抗较小的电阻,可忽略不计,此时可变电容单元T(C,i,j)可视为仅包括电容C(C,i,j),因此此时可变电容单元T(C,i,j)的等效电容值C(C,i,j)(St(C,i,j))可视为等于电容C(C,i,j)的电容值C(c,C,i,j),即C(C,i,j)(St(C,i,j))=C(c,C,i,j)。当射频开关SW(C,i,j)处于关断状态时,射频开关SW(C,i,j)可视为一电容,假设其等效电容值C(s,C,i,j)(St(C,i,j))此时为C(Q,C,i,j),则可变电容单元T(C,i,j)的等效电容值 可以看出,一般地,可变电容单元T(C,i,j)的等效电
容值在开关SW(C,i,j)处于导通状态时大于在开关SW(C,i,j)处于关断状态时。
[0110] 通过图8和图9的各实施例,可以由第一变换单元的第一或第二电容模块提供可变的电容值,从而使得第一变换单元的等效阻抗具有相应的阻抗变换范围。结合图3和图4以
及图9可知,当第一变换单元110_i为图3和图4中的示例组成时,第一变换单元110_i的等效
阻抗为 其中L为第一微带线的电感值或第二微带线与第三微带线的串联电感
值,Ci_eq1为第一电容模
[0111] 块或第二电容模块的总等效电容值。当第一变换单元110_i为图5中的示例组成时,第一变换单元110_i的等效阻抗为Z(1,i)=Z(S,i),其中Z(S,i)为第一变换单元110_i的四分之一波长微带线116_i的阻抗。综上,第一变换单元110_i的等效阻抗Z(1,i)近似实数。
[0112] 图10示出了根据本申请又一实施例的阻抗调谐器的组成示意图。图10的实施例是在图3至图5的实施例的基础上进一步包括其他组件的实施例。在该实施例中,至少一个阻
抗变换器,例如第i阻抗变换器100_i,其中i是大于等于1且小于等于k的整数,不仅包括第
一变换单元110_i,还包括第二变换单元120_i。在该阻抗变换器100_i中,第二变换单元
120_i的第一端连接至第一变换单元110_i的第二端,第二变换单元120_i的第二端接地。在
图10中,将第1阻抗变换器100_1和第k阻抗变换器100_k示出为如上所述那样包括第二变换
单元120_1、120_k。在其他示例中,可以有更多(例如3个、4个、……、k个)或更少(例如1个)的阻抗变换器如图10中那样包括第一变换单元和第二变换单元两者。第二变换单元用于提
供可变的阻抗值,例如可变电容值、可变电感值或可变的电容和电感值。
[0113] 图11至图14示出了根据本申请实施例的第二变换单元的示例组成示意图。
[0114] 图11示出了图10中的阻抗调谐器的一个阻抗变换器(例如第i个)100_i所包括的第二变换单元120_i的示例组成示意图。如图11所示,第二变换单元120_i包括并联的n个可
变阻抗单元T(Z,i,1)、……、T(Z,i,n),其中n是大于等于1的整数,每个可变阻抗单元T(Z,i,j)用于提供可变的阻抗。n个可变阻抗单元中每个可变阻抗单元T(Z,i,j)(其中j为整数且j=
1,……,n)的第一端连接至该第二变换单元120_i的第一端,每个可变阻抗单元T(Z,i,j)的第二端接地。
[0115] 图12示出了第二变换单元120_i的一个示例组成。与图9中第一变换单元110_i的第一/第二电容模块112_i、115_i的可变电容单元的示例组成一样,在图12的实施例中,第
二变换单元120_i的每个可变阻抗单元T(Z,i,j)也由串联的开关SW(Z,i,j)和电容C(Z,i,j)组成。
在图12的示例中,在可变阻抗单元T(Z,i,j)中,开关SW(Z,i,j)的第一端连接至可变阻抗单元T(Z,i,j)的第一端,开关SW(Z,i,j)的第二端连接至电容C(Z,i,j)的第一端,电容C(Z,i,j)的第二端接地。在另一示例中,电容C(Z,i,j)和开关SW(Z,i,j)的位置可以互换,即,在可变阻抗单元T(Z,i,j)中,电容C(Z,i,j)的第一端连接至可变电容单元T(Z,i,j)的第一端,电容C(Z,i,j)的第二端连接至开关SW(Z,i,j)的第一端,开关SW(Z,i,j)的第二端接地。
[0116] 关于图12中的可变阻抗单元T(Z,i,j)的电容C(Z,i,j)和开关SW(Z,i,j)的其他描述可参见对图9实施例的电容C(C,i,j)和开关SW(C,i,j)的描述。在图12的示例中,电容C(Z,i,j)和开关SW(Z,i,j)组成的可变阻抗单元T(Z,i,j)的等效电容值在开关SW(Z,i,j)导通时和在开关SW(Z,i,j)关断时是不同的。可变阻抗单元T(Z,i,j)的等效电容值是开关SW(Z,i,j)的开/关(或者导通/关断)状态的函数。与图9的示例相同,开关SW(Z,i,j)可以是射频开关,例如晶体管开关,当开关SW(Z,i,j)导通时其等效于一阻值非常小的电阻,当开关SW(Z,i,j)关断时其等效于一电容值较小的电容。在一个示例中,当开关SW(Z,i,j)处于导通状态时,可变阻抗单元T(Z,i,j)的等效电容值约等于电容C(Z,i,j)的电容值C(c,Z,i,j);当开关SW(Z,i,j)处于关断状态时,可变阻抗单元T(Z,i,j)的等效电容值约等于此时开关SW(Z,i,j)的等效电容与电容C(Z,i,j)的串联电容值其中C(Q,Z,i,j)为此时开关SW(Z,i,j)的等效电容值。
[0117] 假设可变阻抗单元T(Z,i,j)的等效电容值为C(Z,i,j)(St(Zi,j)),则第二变换单元120_i的总等效电容值Ci_eq2为n个可变阻抗单元的等效电容的并联电容值,即则第二变换单元120_i的等效阻抗为
[0118] 图13示出了第二变换单元120_i的另一示例组成。在图13的示例中,第二变换单元120_i的n个可变阻抗单元T(Z,i,j)每个均由串联的开关SW(Z,i,j)和电感L(Z,i,j)组成。在图13的示例中,在可变阻抗单元T(Z,i,j)中,开关SW(Z,i,j)的第一端连接至可变阻抗单元T(Z,i,j)的第一端处,开关SW(Z,i,j)的第二端连接至电感L(Z,i,j)的第一端,电感L(Z,i,j)的第二端接地。在其他示例中,电感L(Z,i,j)和开关SW(Z,i,j)的位置可以互换,即,在可变阻抗单元T(Z,i,j)中,电感L(Z,i,j)的第一端连接至可变阻抗单元T(Z,i,j)的第一端,电感L(Z,i,j)的第二端连接至开关SW(Z,i,j)的第一端,开关SW(Z,i,j)的第二端接地。
[0119] 类似地,每个电感L(Z,i,j)可以是单个电感(如图13所示),也可以是多个电感的串联。
[0120] 在图13的示例中,同样是通过控制开关SW(Z,i,j)的开/关状态来改变可变阻抗单元T(Z,i,j)的阻抗。例如,假设开关SW(Z,i,j)为晶体管开关,则:当开关SW(Z,i,j)处于导通状态时,其可等效为一阻抗比较小的电阻,可忽略不计,则此时可变阻抗单元T(Z,i,j)的阻抗Z(Z,i,j)=jωl(Z,i,j),其中l(Z,i,j)为电感L(Z,i,j)的电感值;当开关SW(Z,i,j)处于关断状态时,其可等效为一电容值比较小的电容,假设其等效电容值为C(Q,Z,i,j),则此时可变阻抗单元T(Z,i,j)的阻抗 由于C(Q,Z,i,j)的值非常小,因此 远远大于jωl(Z,i,j),
因此可变阻抗单元T(Z,i,j)的阻抗绝对值在开关SW(Z,i,j)处于关断状态时远远大于在开关
SW(Z,i,j)处于导通状态时。因此,通过控制开关SW(Z,i,j)的开/关状态,可以改变可变阻抗单元T(Z,i,j)的阻抗Z(Z,i,j),从而使得第二变换单元120_i能够提供可变的阻抗。
[0121] 在图13的示例中,第二变换单元120_i的等效阻抗为
[0122] 图14示出了第二变换单元120_i的又一示例组成。在该示例中,组成第二变换单元120_i的k个可变阻抗单元中的一部分可变阻抗单元如图12那样由串联的开关和电容组成,
一部分可变阻抗单元如图13那样由串联的开关和电感组成。如图14所示,第二变换单元
120_i包括n个可变阻抗单元T(Z,i,j)(其中j为整数且j=1,……,n),其中,在图14中将第一个可变阻抗单元(第1可变阻抗单元)T(Z,i,1)示出为包括电感L(Z,i,1)和开关SW(Z,i,1),将最后一个可变阻抗单元T(Z,i,n)示出为包括开关SW(Z,i,n)和电容C(Z,i,n)。在图14的示例中,至少一个可变阻抗单元由串联的开关和电容组成,并且至少一个可变阻抗单元由串联的开关和电
感组成。
[0123] 在图14的示例中:对于由串联的开关和电容组成的可变阻抗单元,如在图9和图12的实施例中所述,通过控制其开关的开/关状态可以改变该可变阻抗单元的等效电容值;对
于由电感和开关组成的可变阻抗单元,如在图13的实施例中所述,通过控制其开关的开/关
状态可以改变其等效阻抗值。总之,通过控制图14中的可变阻抗单元T(Z,i,j)的开关SW(Z,i,j)的开/关状态,同样可以改变可变阻抗单元T(Z,i,j)的阻抗Z(Z,i,j),从而使得第二变换单元
120_i能够提供可变阻抗。
[0124] 在图14的示例中,第二变换单元120_i的等效阻抗同样为
[0125] 综上,第二变换单元120_i的等效阻抗Z(2,i)是包括虚部的,主要用来调节阻抗变换器100_i的阻抗值的虚部。
[0126] 图15示出了图10中包括第二变换单元120_i的阻抗变换器100_i的等效电路示意图。如图15中所示,假设第二变换单元120_i在节点109_i处连接到第一变换单元110_i的第
二端,并假设要匹配的参考阻抗为Z(c,i),如前所述,第一变换单元110_i的等效阻抗为
Z(1,i),那么从节点109_i往阻抗变换器100_i的第一端101_i的方向看去的等效阻抗为
Z(1,i)’,即Z(1,i)’为Z(1,i)和Z(c,i)的合并等效阻抗,或者称为经第一变换单元110_i进行阻抗变换后的匹配阻抗。在阻抗变换器100_i包括第二变换单元120_i的情况下,从阻抗变换器
100_i的第二端102_i看向第一端101_i的阻抗,或者称为经阻抗变换器100_i进行阻抗变换
后的阻抗可表示为:
[0127]
[0128] 由上述等效阻抗表达式可知,通过调节第一变换单元110_i和第二变换单元120_i中的至少一个即可达到调节阻抗Z′(2,i)的目的。另外,如上所述,第一变换单元110_i的等效特征阻抗Z′(1,i)近似实数,因此Z′(1,i)也是实数,而第二变换单元120_i的等效特征阻抗Z(2,i)是包括虚部的。因此,由Z′(2,i)的上述表达式可知,Z′(2,i)包括实部和虚部,其中实部与Z′(1,i)和Z(2,i)均相关,其大小可通过调节第一变换单元110_i或第二变换单元120_i来调节;虚部为与Z(2,i)相关,其大小可通过调节第二变换单元120_i来调节。
[0129] 在上面的实施例中,每个第一/第二电容模块可以包括多个可变电容单元,这些可变电容单元的器件参数(例如电容的参数、开关的参数)可以是相同的,也可以是不同的。另
外,每个第二变换单元也可以包括多个可变阻抗单元,同样,这些可变阻抗单元的器件参数
(例如电容的参数、电感的参数、开关的参数)可以是相同的,也可以是不同的。
[0130] 在以上所述的阻抗调谐器的各实施例中,阻抗调谐器是芯片化的,其各组成部件,例如阻抗变换器、第一选择模块、第二选择模块、第一/第二变换单元、第一/第二/第三微带线、第一/第二电容模块、可变电容/阻抗单元等,均布置在芯片(例如集成电路芯片)中,例
如布置在集成电路芯片的基板上。
[0131] 在以上各实施例所对应的附图中,仅仅示意性地示出了阻抗调谐器的组成部件以及它们的连接关系,除非在本申请中明确说明,图中各部件之间的相对位置关系并不代表
实际电路芯片中各部件之间的必然的相对位置关系,本申请各实施例中各部件的位置及其
相对位置关系并不限于各附图中示出的示例。例如,虽然在附图中将第一/第二电容模块示
出为位于第一微带线、第二微带线或第三微带线所形成的螺旋结构之外,但是,第一/第二
电容模块的实际物理位置并不限于此,而是还可以位于诸如第一微带线、第二微带线或第
三微带线所形成的螺旋结构之内等的任何其他适当位置。
[0132] 图16示出了根据本申请实施例的集成电路芯片的组成示意框图。如图16所示,集成电路芯片500包括阻抗调谐器400,其中阻抗调谐器400为如上述任一项实施例所述的阻
抗调谐器。集成电路芯片500可以是射频芯片或使用如上所述的阻抗调谐器的其他任何芯
片。在本实施例中,集成电路芯片500包括衬底基板,阻抗调谐器400设置于衬底基板上。具
体地,该衬底基板可以为硅基底、硅锗基底、砷化镓基底、氮化镓基底、磷化铟基底等。
[0133] 集成电路芯片500可以用在诸如手机的电子装置中。图17示出了根据本申请实施例的电子装置的组成示意框图。如图17所示,电子装置600包括集成电路芯片500,其中集成
电路芯片500为如上所述的集成电路芯片。
[0134] 电子装置600可以是无线设备、仪器、仪表、测量电子设备、测试系统或其他任何可以使用根据本申请实施例的阻抗调谐器的电子装置。无线设备可以是用户设备(UE)、移动
站、终端、接入终端、订户单元、基站等。无线设备还可以是蜂窝电话、智能手机、平板电脑、无线调制解调器个人数字助理(PDA)、手持设备、膝上型计算机、智能本、上网本、无绳电话、无线本地环路(WLL)站、蓝牙设备等。无线设备可以是能够与无线通信系统进行通信,也可以是能够接收来自广播站的信号、来自一个或多个卫星的信号等。无线设备可以支持一
个或多个无线通信技术(例如,5G、LTE、CDMA2000、WCDMA、TD‑SCDMA、GSM、802.11、毫米波等)。
[0135] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为了描述的方便和简洁,仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的
功能单元、模块完成,即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块,以完成以上
描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中,也可
以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。另外,各功能
单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分,并不用于限制本申请的保护范围。上述系
统中单元、模块的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
[0136] 在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述或记载的部分,可以参见其它实施例的相关描述。
[0137] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个
功能单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目
的。
[0138] 另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个芯片单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0139] 以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各
实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改
或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围,均应
包含在本申请的保护范围之内。
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