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包括耦合到可变电容的集成滤波器电路的可调谐电路以及相关的集成电路(IC)封装和制作方法

申请号 CN202180067826.8 申请日 2021-09-21 公开(公告)号 CN116250180A 公开(公告)日 2023-06-09
申请人 高通股份有限公司; 发明人 C·H·芸; H·劳里拉; V·莱赫蒂萨洛; V·H·布鲁诺; D·D·金; P·A·泰德萨尔; N·帕克; W·程;
摘要 一种示例性可 调谐 电路 ,包括耦合到 节点 的电感器和耦合到节点的第一电容器。可调谐电路还包括耦合到节点的可变电容器,使得可调谐电路的总电容取决于第一电容器的固定电容和可变电容器的可变电容。在一个示例中,电感器和第一电容器两者都被包括在无源器件中,并且可变电容器被包括在 半导体 器件中。可变电容器允许为了例如校准电容以考虑制造变化和/或调整到世界某个区域中的无线设备使用的操作 频率 范围的目的而 修改 总电容。与可变电容器相比,第一电容器可以是提供总电容的较大部分的更高品质的电容器。
权利要求

1.一种可调谐电路,包括:
电感器,包括第一端子和第二端子,所述第一端子耦合到节点
第一电容器,包括第三端子和第四端子,所述第三端子耦合到所述节点;和
可变电容器,包括第五端子和第六端子,所述第五端子耦合到所述节点。
2.根据权利要求1所述的可调谐电路,其中:
所述第一电容器的所述第四端子和所述可变电容器的所述第六端子被配置为耦合到处于接地电压的接地节点。
3.根据权利要求2所述的可调谐电路,还包括:
第二电感器,包括第七端子和第八端子,所述第七端子耦合到所述第一端子并且所述第八端子耦合到第二节点;
第二电容器,包括第九端子和第十端子,所述第九端子耦合到所述第二节点并且所述第十端子耦合到所述接地节点;和
第二可变电容器,包括第十一端子和第十二端子,所述第十一端子耦合到所述第二节点并且所述第十二端子耦合到所述接地节点。
4.根据权利要求1所述的可调谐电路,其中:
所述第一电容器的所述第四端子和所述可变电容器的所述第六端子耦合到所述电感器的所述第二端子。
5.根据权利要求1所述的可调谐电路,还包括:
无源器件,包括所述电感器和所述第一电容器;和
半导体器件,包括所述可变电容器。
6.根据权利要求5所述的可调谐电路,还包括封装衬底,其中所述无源器件和所述半导体器件耦合到所述封装衬底。
7.根据权利要求5所述的可调谐电路,其中所述无源器件还包括玻璃衬底。
8.根据权利要求7所述的可调谐电路,其中所述无源器件还包括所述电感器的导电元件和所述第一电容器的铜导电元件。
9.根据权利要求1所述的可调谐电路,其中:
所述第一电容器包括固定电容;和
所述可变电容器包括被配置为调谐所述可调谐电路的谐振频率的可变电容。
10.根据权利要求9所述的可调谐电路,其中:
所述可变电容在从最小电容到最大电容的范围内;和
所述最大电容小于所述固定电容的100%。
11.根据权利要求1所述的可调谐电路,被集成到射频(RF)前端模中。
12.根据权利要求1所述的可调谐电路,被集成到选自由以下组成的组的设备中:机顶盒;娱乐单元;导航设备;通信设备;固定位置数据单元;移动位置数据单元;全球定位系统(GPS)设备;移动电话;蜂窝电话;智能电话;会话发起协议(SIP)电话;平板;平板手机;服务器;计算机;便携式计算机;移动计算设备;穿戴式计算设备;台式计算机;个人数字助理(PDA);监视器;计算机监视器;电视机;调谐器;无线电;卫星无线电;音乐播放器;数字音乐播放器;便携式音乐播放器;数字视频播放器;视频播放器;数字视频光盘(DVD)播放器;便携式数字视频播放器;机动车辆;车辆部件;航空电子系统;无人机;和多旋翼直升机
13.一种可调谐电路,包括:
第一声学谐振器,包括第一端子和第二端子,所述第一端子耦合到被配置为接收输入信号的第一节点;和
可变电容器,包括第三端子和第四端子,所述第三端子耦合到所述第一端子,所述第四端子耦合到所述第二端子。
14.根据权利要求13所述的可调谐电路,还包括:
无源器件,包括所述第一声学谐振器;和
半导体器件,包括所述可变电容器。
15.根据权利要求13所述的可调谐电路,其中:
所述第二端子和所述第四端子耦合到接地电压轨。
16.根据权利要求15所述的可调谐电路,还包括:
第二声学谐振器,耦合在输入节点和所述第一节点之间。
17.根据权利要求13所述的可调谐电路,其中:
所述第二端子和所述第四端子耦合到被配置为生成输出信号输出节点
18.根据权利要求17所述的可调谐电路,还包括:
第二声学谐振器,耦合在所述输出节点和接地电压轨之间。
19.一种可调谐电路封装,包括:
封装衬底;
无源器件,耦合到所述封装衬底,所述无源器件包括:
电感器,包括第一端子和第二端子,所述第一端子耦合到节点;
第一电容器,包括第三端子和第四端子,所述第三端子耦合到所述节点;以及半导体器件,耦合到所述封装衬底,所述半导体器件包括可变电容器,所述可变电容器包括第五端子和第六端子,所述第五端子耦合到所述节点。
20.根据权利要求19所述的可调谐电路封装,其中所述无源器件还包括玻璃上无源(POG)器件。
21.根据权利要求19所述的可调谐电路封装,其中所述半导体器件还包括低噪声放大器(LNA)电路。
22.根据权利要求19所述的可调谐电路封装,其中所述半导体器件还包括耦合到所述电感器的所述第一端子的天线开关模块(ASM)并且所述ASM被配置为耦合到天线。
23.根据权利要求22所述的可调谐电路封装,其中:
所述天线被配置为接收包括一定频率范围的信号;并且
所述可调谐电路封装被配置为减少或防止所述信号的至少一个频率的传输。
24.一种制造可调谐电路封装的方法,包括:
形成封装衬底;
形成包括电感器和第一电容器的无源器件,所述电感器包括第一端子和第二端子,所述第一端子耦合到节点,并且所述第一电容器包括第三端子和第四端子,所述第三端子耦合到所述节点;
形成包括可变电容器的半导体器件,所述可变电容器包括第五端子和第六端子;
将所述无源器件耦合到所述封装衬底;以及
将所述半导体器件耦合到所述封装衬底以将所述第五端子耦合到所述节点。

说明书全文

包括耦合到可变电容的集成滤波器电路的可调谐电路以及相

关的集成电路(IC)封装和制作方法

[0001] 优先权申请
[0002] 本申请要求于2020年10月16日提交并且标题为“TUNABLE CIRCUIT INCLUDING INTEGRATED FILTER CIRCUIT COUPLED TO VARIABLE CAPACITANCE,AND RELATED INTEGRATED CIRCUIT(IC)PACKAGES AND FABRICATION METHODS(包括耦合到可变电容的集成滤波器电路的可调谐电路以及相关的集成电路(IC)封装和制作方法)”的美国临时专利申请序列号63/092,920的优先权,该申请以全文引用的方式并入本文。
[0003] 本申请还要求于2021年4月20日提交并且标题为“TUNABLE CIRCUIT INCLUDING INTEGRATED FILTER CIRCUIT COUPLED TO VARIABLE CAPACITANCE,AND RELATED INTEGRATED CIRCUIT(IC)PACKAGES AND FABRICATION METHODS(包括耦合到可变电容的集成滤波器电路的可调谐电路以及相关的集成电路(IC)封装和制作方法)”的美国专利申请序列号17/235,131的优先权,该申请以全文引用的方式并入本文。

背景技术

[0004] I.本公开的领域
[0005] 本公开的领域通常涉及可调谐电路,并且特别地涉及用于集成电路中的射频(RF)信号处理的可调谐电路。
[0006] II.背景技术
[0007] 无线通信行业在世界各地提供无线通信服务,但提供此类能的环境因地而异。例如,用于蜂窝通信的一些频带或频率范围为普遍保留的,但是根据区域,可以不同地使用其它频率。无线接收器包括可调谐电路,该可调谐电路被设计成排除或滤除以特定频率接收的信号以避免干扰期望的信号。可调谐接收器电路被设计成具有传输零点,在该传输零点处在特定频率下的信号被滤除。这些零点可用于限制在优选范围的上端和下端的频率下的信号的接收和处理。用于滤波特定频率的信号的电路的一个示例为LC电路,也称为谐振器电路。LC电路包括彼此串联或并联连接的电感器和电容器。LC电路具有取决于电感器的电感(L)和电容器的电容(C)的谐振频率。能够调整谐振频率的可调谐电路允许无线设备调整接收的频率范围,并且允许由于电感器和电容器的制造变化而可需要的校准。LC电路中的信号传输质量取决于电感器和电容器的Q值,其中较低的Q指示较大的信号损耗。需要以成本有效的方式制造用于无线设备的具有高Q电感器和电容器的可调谐电路。
发明内容
[0008] 详细描述中公开的方面包括可调谐电路,该可调谐电路包括耦合到可变电容的集成滤波器电路。还公开相关的集成电路(IC)封装和制作方法。无线通信设备中的可调谐电路可被调谐以从接收信号中滤波出特定的频率或频带。调谐频率取决于可调谐电路中的电容和电感。本文公开的示例性可调谐电路包括耦合到节点的电感器和耦合到公共节点的第一电容器。可调谐电路还包括耦合到公共节点的可变电容器,使得可调谐电路的总电容取决于第一电容器的固定电容和可变电容器的可变电容。在一个示例中,电感器和第一电容器两者都包括在无源器件中,并且可变电容器在半导体器件中。可变电容器允许为了例如校准电容以考虑制造变化和/或调整到世界某个区域中的无线设备使用的操作频率范围的目的而修改总电容。在一个示例中,第一电容器为提供期望总电容的较大部分的高品质(高Q)电容器,并且可变电容器提供总电容的较小部分。
[0009] 在示例性方面,公开了一种可调谐电路。可调谐电路包括电感器,该电感器包括第一端子和第二端子,第一端子耦合到节点。可调谐电路还包括第一电容器和可变电容器,该第一电容器包括第三端子和第四端子,第三端子耦合到该节点,该可变电容器包括第五端子和第六端子,第五端子耦合到节点。
[0010] 在另一个示例性方面,公开了一种包括第一声学谐振器和可变电路的可调谐电路。第一声学谐振器包括第一端子和第二端子,其中第二端子耦合到被配置为接收输入信号的第一节点。可变电容器包括耦合到第一端子的第三端子和耦合到第二端子的第四端子。
[0011] 在另一个示例性方面,公开了一种可调谐电路封装。可调谐电路封装包括封装衬底、无源器件和半导体器件。无源器件耦合到封装衬底,并且无源器件包括电感器和第一电容器,该电感器包括第一端子和第二端子,第一端子耦合到节点,该第一电容器包括第三端子和第四端子,第三端子耦合到节点。半导体器件耦合到封装衬底,并且半导体器件包括可变电容器,该可变电容器包括第五端子和第六端子,第五端子耦合到节点。
[0012] 在另一个示例性方面,公开了一种制造电路封装的方法。该方法包括:形成封装衬底,以及形成包括电感器和第一电容器的无源器件,电感器包括第一端子和第二端子,第一端子耦合到节点,并且第一电容器包括第三端子和第四端子,第三端子耦合到节点。该方法还包括:形成包括可变电容器的半导体器件,该可变电容器包括第五端子和第六端子,将无源器件耦合到封装衬底,以及将半导体器件耦合到封装衬底以将第五端子耦合到节点。附图说明
[0013] 图1为包括电感器和可变电容器的传统可调谐电路的示意图;
[0014] 图2为包括图1的可调谐电路的集成电路(IC)封装的横截面侧视图;
[0015] 图3为示例性可调谐电路的示意图,该可调谐电路包括耦合到LC电路中的第一节点的电感器、第一电容器和可变电容器,其中第一电容器和可变电容器并联耦合;
[0016] 图4为图3中的示例性可调谐电路的示意图,其中电感器和第一电容器在耦合到封装衬底的玻璃上无源(POG)器件中并且可变电容器在耦合到封装衬底的半导体器件中;
[0017] 图5为图4的可调谐电路的示意图,其中半导体器件包括耦合到POG器件中的电感器的天线开关和低噪声放大器(LNA);
[0018] 图6为多分流电路的示意图,其中POG器件还包括耦合到第二节点的第二电感器和第二电容器,并且半导体器件包括耦合到第二节点的第二可变电容器,其中第二电容器和第二可变电容器并联耦合到接地电压
[0019] 图7为包括并联分流电路和串联分流电路的调谐电路的示意图;
[0020] 图8为包括作为分流电路的并联耦合的声学谐振器和可变电路的可调谐电路的示意图;
[0021] 图9为包括作为串联滤波器电路的并联耦合的声学谐振器和可变电路的可调谐电路的示意图;
[0022] 图10为图8中的包括串联耦合在信号节点和输出节点之间的第二声学谐振器的可调谐电路的示意图;
[0023] 图11为图9中的包括耦合到输出节点和接地电压轨的声学谐振器电路的可调谐电路的示意图;
[0024] 图12为包括射频(RF)模的示例性无线通信设备的框图,该射频模块包括图3中的调谐电路;和
[0025] 图13为如图3‑11所示并且根据本文公开的任何方面的示例性可调谐电路的框图,该可调谐电路包括电感器、第一电容器和可变电容器,其中第一电容器和可变电容器并联耦合。

具体实施方式

[0026] 现在参考附图,描述本公开的几个示例性方面。本文中使用的词语“示例性”意指“用作示例、实例或说明”。本文中描述为“示例性”的任何方面不一定被解释为比其它方面更优选或更有利。
[0027] 详细描述中公开的方面包括可调谐电路,该可调谐电路包括耦合到可变电容的集成滤波器电路。还公开相关的集成电路(IC)封装和制作方法。无线通信设备中的可调谐电路可被调谐以从接收信号中滤波出特定的频率或频带。调谐频率取决于可调谐电路中的电容和电感。本文公开的示例性可调谐电路包括耦合到节点的电感器和耦合到公共节点的第一电容器。可调谐电路还包括耦合到公共节点的可变电容器,使得可调谐电路的总电容取决于第一电容器的固定电容和可变电容器的可变电容。在一个示例中,电感器和第一电容器两者都包括在无源器件中,并且可变电容器在半导体器件中。可变电容器允许为了例如校准电容以考虑制造变化和/或调整到世界某个区域中的无线设备使用的操作频率范围的目的而修改总电容。在一个示例中,第一电容器为提供期望总电容的较大部分的高品质(高Q)电容器,并且可变电容器提供总电容的较小部分。
[0028] 可调谐电路用于操纵在特定频率或频率范围内的模拟信号。在移动通信设备中,天线接收宽频率范围内的射频(RF)信号,但仅对用于通信的频带内的信号感兴趣。在期望频带的上端或下端之外的频率中接收的信号本质上为噪声,其需要从要处理的信号中排除。电感器‑电容器(LC)谐振器电路,在本文中也可互换地称为LC储能电路,为在电路的传递函数中的特定频率下产生零点的可调谐电路。换句话说,在零频率下的输入信号将不被传递到输出信号,而期望频率的信号被传递到输出进行处理。在本文中,在特定频率下具有零点的储能电路或谐振器电路被称为调谐到此类频率。
[0029] 用于无线通信(例如,语音和数据)的频带由每个国家建立,并且在世界不同区域之间有一定程度的变化。为了制造将在每个区域工作的无线通信设备,RF电路必须为通用的。因此,在可调谐电路中应该提供零点的频率将变化。此外,部件制造中存在可变性,这可导致电路调谐到的频率的变化。出于这两个原因,期望制造可被校准或调谐到期望频率的LC谐振器电路。LC谐振器电路可通过使电容器的电容变化同时保持电感值相同来调谐。
[0030] 图1为包括与可变电容器104串联的电感器102的传统配置中的可调谐电路100的示意图。电感器102的电感L102为固定的,但是可变电容器104的电容C104为可调整的,以使得可调谐电路100能够被调谐到期望频率。可变电容器104可以是例如变容二极管或分立可变电容器,它们中的每一者都在半导体器件中制造。为了校准和/或调整到地理区域的频带的目的,可变电容器104需要在高达电容C104的100%的范围内可调整(即,增大或减小)。
[0031] 用于无线通信设备的RF电路由具有高Q因子的电感器和电容器制造,以改进性能和降低信号损耗。Q因子为无量纲的品质因子,其在电感器和电容器中被不同地测量,但是通常测量存储在设备中的能量与通过热加热(例如,由于电阻)损失的能量的比率,其由部件的材料和构造确定。电感器102的Q因子Q102和可变电容器104的Q因子Q104两者都有助于可调谐电路100的效率和性能。
[0032] 图2为包括图1的传统可调谐电路100的集成电路(IC)封装200的横截面侧视图。IC封装200包括形成在电感器器件204中的电感器202和形成在半导体器件208中的可变电容器206。电感器202可在电感器器件204中以高Q因子210来实现。在这点上,电感器器件204可以是例如玻璃上无源(POG)器件,其中形成电感器202的导电元件(例如线圈)212由高导电材料(诸如厚)制成。
[0033] 可变电容器206与电感器器件204分开形成在半导体器件208中。可变电容器206包括与到电感器器件204的连接相关联的电阻,并且还包括与形成在半导体器件208中相关联的内部电阻。例如,电感器202通过器件到器件连接器216耦合到可变电容器206,该连接器在此示例中包括焊球218A。可变电容器206通过焊球218B耦合回电感器器件204。除了焊球218A和218B的电阻R1和R2之外,还有半导体器件208内部的电阻。可变电容器206由薄金属(例如)层或板(未示出)和薄内部路由迹线(未示出)形成。因此,IC封装200中的可调谐电路100的品质受到形成在半导体器件208中的可变电容器206的Q因子Q206的影响。
[0034] 在半导体器件208中形成可变电容器206也增加半导体器件208的成本,该半导体器件通常还包括其它电路。可变电容器206的总最大电容可占据半导体器件208的大面积(例如,3毫米(mm)×3mm)。半导体器件208的成本以及因此IC封装200的成本部分是由于可变电容器206占据的面积。
[0035] 图3为示例性可调谐电路300的示意图,其在操作上与图2中的IC封装200类似,并且包括串联耦合到第一电容器304和可变电容器306的电感器302,其中第一电容器304和可变电容器306并联耦合到在接地电压VSS下的接地节点308。可调谐电路300可被称为分流电路、储能电路(tank circuit)、谐振电路或LC电路。可调谐电路300滤波或阻止供应给可调谐电路300的RF信号中的目标频率或频率范围。换句话说,可调谐电路300可被调谐以在特定频率处产生传输零点,以从包括一定频率范围的接收的信号中分离出谐振频率的信号。
[0036] 具体地,电感器302包括端子310和312,其中端子312耦合到节点314。第一电容器304包括端子316和318,其中端子316耦合到节点314。可变电容器306包括端子320和322,其中端子320耦合到节点314。此外,第一电容器304的端子318和可变电容器306的端子322两者都耦合到接地节点308。因此,第一电容器304和可变电容器306彼此并联耦合,以提供总电容C300。
[0037] 基于总电感L300和总电容C300,将可调谐电路300调谐至谐振频率。总电感L300是由电感器302提供的。因为第一电容器304和可变电容器306并联耦合在节点314和接地节点308之间,所以总电容C300由第一电容器304的固定电容C304加上可变电容器306的可变电容C306提供。可调谐电路300的性能和效率由电感器302的Q因子Q302、第一电容器304的Q因子Q304和可变电容器306的Q因子Q306的组合来确定。电容器在某一频率下的Q因子由下式确定:
[0038] Q=1/(ωCR),其中:
[0039] ω=频率;
[0040] C=总电容;和
[0041] R=电阻。
[0042] 由于第一电容器304和可变电容器306各自对总电容C300的Q因子有贡献,因此Q因子Q302和Q因子Q304的相对影响对应于固定电容C304和可变电容C306之间的关系。例如,如果第一电容器304的固定电容C304比可变电容器306的可变电容C306大得多,那么Q因子Q302将比Q因子Q304对可调谐电路300中电容的总Q因子的影响大得多。
[0043] 图4为图示包括可调谐电路402的示例性可调谐电路封装400的示意图,该可调谐电路可以是图3中的可调谐电路300。与图2中的IC封装200相比,可调谐电路封装400具有改进的性能和更低的成本,因为可调谐电路402的电感器404和第一电容器406在无源器件408中分别以高Q因子Q404和Q406制造。可调谐电路402的可变电容器410在半导体器件412中实现。可调谐电路封装400包括封装衬底414。无源器件408和半导体器件412耦合到封装衬底414并且通过封装衬底414彼此耦合。
[0044] 第一电容器406可在无源器件408中实现,因为第一电容器406具有固定电容C406,这意味着第一电容器406不是可变电容器。在这点上,第一电容器406可在无源器件408中以高Q因子制造。例如,无源器件408可以是POG器件416,其中电感器404和第一电容器406可由导电元件,诸如由高导电材料(诸如厚铜或其它导电金属)形成的金属层和穿玻璃过孔(TGV)形成。POG器件416包括玻璃衬底418。使用高导电材料降低电感器404和第一电容器406的电阻R404和R406。较低的电阻增加效率和性能,这是由高Q因子Q404和Q406来指示的。
[0045] 可调谐电路400必须可调谐至期望频率(例如,以实现传输零点或谐振)。可调谐电路402包括可变电容器410以提供可调谐性。可变电容器410的尺寸可被设计成提供被添加到第一电容器的固定电容C406的可变电容C410的范围(即,C400=C406+C410)。换句话说,总电容C400可被设置在从当可变电容器410被设置为具有零电容时等于第一电容器406的固定电容C406的最小值至多到由第一电容器406的固定电容C406加上来自可变电容器410的可变电容C410的最大值所确定的最大值的范围内。在一个示例中,可变电容C410的最大值可在第一电容器406的固定电容C406的大于100%至小于10%的范围内。例如,第一电容器406的固定电容C406可以是2.5皮法(pF),而可变电容器410的可变电容C410为0.2pF。在可变电容C410小于总电容C400的10%的情况下,可变电容器410的Q因子Q410比第一电容器406对可调谐电路402的总性能和损耗的影响小得多。以此方式,可调谐电路402的性能和功率效率增加。另一方面,可变电容器410可制造得比图2中的可变电容器206小得多,从而节省半导体器件412上的面积。
[0046] 在一个示例中,可变电容器410可以是变容二极管,其中特殊介电材料根据偏置电压提供可变电容。在另一个示例中,可变电容器410可以是彼此并联耦合的一组开关电容器(未示出)。开关电容器可被配置为基于哪些电容器通过闭合的开关耦合到可调谐电路封装400来选择多个分立电容中的一个。
[0047] 图5中图示了示例性可调谐电路封装500的示意图,该电路封装可以是图4中的可调谐电路封装400。提供可调谐电路封装500以说明用于处理RF信号并且采用可调谐电路504的半导体器件502。可调谐电路504可以是图4中的可调谐电路402。半导体器件502包括用于接收信号SRCV的天线506。半导体器件502包括将天线506耦合到可调谐电路504并且还耦合到低噪声放大器(LNA)510的天线开关模块(ASM)508。可调谐电路504被调谐到目标频率F504,以从信号SRCV中滤波在频率F504下的信号或降低其功率。可调谐电路504包括无源器件516中的电感器512和第一电容器514。可调谐电路504还包括半导体器件502中的可变电容器518。可变电容器518并联耦合到第一电容器514,并且提供可调谐电路504中总电容C504的可变性。可变电容器518的最大电容C518比第一电容器514的电容C514小得多。因此,由可变电容器518占据的半导体器件502的面积A518为对由ASM 508和LNA 510占据的面积的小增加,这保持半导体器件502的较低成本。
[0048] 图6为用于图示示例性可调谐电路600的另一个示例的示意图。可调谐电路600为多LC储能调谐的示例。可调谐电路600包括两个图3的可调谐电路300,二者均耦合到节点602,在该节点上从天线或其它源接收信号SRCV。以该方式,可调谐电路600在接收的信号中提供两个传输零点(例如,在通信频率的有用范围的两端各一个零点)。额外的传输零点可通过添加更多的LC储能电路如与图6所示的那些并联的可调谐电路300而由多储能可调谐电路600提供。
[0049] 如图3中的可调谐电路300,可调谐电路600包括:第一电感器604,包括耦合到节点608的第一端子606;第一电容器610,包括耦合到节点608的第一端子612;以及第一可变电容器614,包括耦合到节点608的第一端子616。第一可变电容器614和第一电容器610分别包括耦合到处于接地电压VSS的接地节点622的第二端子618和620。
[0050] 此外,可调谐电路600包括第二电感器624,其包括第一端子626,该第一端子626耦合到第一电感器604的第一端子606。第二电感器624还包括耦合到第二节点630的第二端子628。可调谐电路600包括第二电容器632,其包括耦合到第二节点630的第一端子634和耦合到接地节点622的第二端子636。可调谐电路600还包括第二可变电容器638,该第二可变电容器638包括耦合到第二节点630的第一端子606的第一端子640和耦合到接地节点622的第二端子642。
[0051] 第一电容器610和第二电容器632在无源器件644中以高Q因子Q610和Q632制作。由于第一可变电容器614和第二可变电容器638需要相对较小的电容C614和C638,因此可调谐电路600占据半导体器件646的较小面积。第一可变电容器614和第二可变电容器638的较低Q因子Q614和Q638对可调谐电路600的性能和效率没有显著的负面影响。
[0052] 图7为图示根据本文公开的方面的示例性可调谐电路700的另一个示例的示意图。可调谐电路700包括用于滤波接收的信号SRCV的频率的分流和串联LC调谐。与图3中的可调谐电路300类似,可调谐电路700包括电感器702,其中第一端子704耦合到输入节点706并且第二端子708耦合到内部电路节点710。可调谐电路700还包括第一电容器712和第一可变电容器714,每个电容器耦合到串联LC分流电路配置中的内部电路节点710和接地节点716。可调谐电路700包括并联LC储能电路配置中的第二电感器718、第二电容器720和第二可变电容器722。也就是说,第二电感器718、第二电容器720和第二可变电容器722中的每一者分别包括耦合到第二内部电路节点730的第一端子724、726和728。第二电感器718、第二电容器
720和第二可变电容器722还分别包括耦合到输入节点706的第二端子732、734和736,该输入节点耦合到电感器702的第一端子704。
[0053] 第一电容器712和第二电容器720分别提供固定电容C712和C720,并且在无源器件738中以高Q因子Q712和Q720制作。半导体器件740中的第一可变电容器714和第二可变电容器
722分别提供可变电容C714和C722。
[0054] 可调谐电路700与可调谐电路600的不同之处在于,第二电容器720和第二可变电容器722与第二电感器718并联,以形成LC并联储能电路,而图6中的第二电容器632和第二可变电容器638串联耦合到第二电感器624,形成串联LC谐振器或串联LC储能电路。两种类型的LC谐振器电路(串联和并联)都是通过变化电容来调谐的。不是像在图2所示的半导体器件208中那样在具有低Q因子的基于半导体的可变电容器(未示出)中提供所有电容,而是在无源器件738中具有固定电容C712和C720以及高Q因子Q712和Q720的第一电容器712和第二电容器720中提供可调谐电路700中的大部分电容。因此,半导体器件740中的第一可变电容器714和第二可变电容器722可小得多,并且它们的低Q因子Q714和Q722对可调谐电路700的性能和效率没有显著的负面影响。
[0055] 图8‑11为图示示例性可调谐电路800‑1100的示意图,每个可调谐电路包括并联耦合到可变电容器的声学谐振器。与具有基于电感和电容的谐振频率的LC谐振器电路相比,声学谐振器的谐振频率可另外基于压电材料的声学谐振。本公开不限于特定的声学谐振器。因此,这种类型的声学谐振器的细节不在本公开的范围内。然而,作为示例,薄膜体声学谐振器(未图示)可以包括夹在许多不同配置中的金属电极之间的压电材料。在该方面,压电材料在金属电极之间提供介电层,这也产生有助于确定谐振频率的电容。因此,在示例性方面,可以通过变化与声学谐振器并联的电容来调谐声学谐振器的谐振频率。下面参考图8‑11描述可调谐电路800‑1100。
[0056] 图8为可调谐电路800的示意图,其包括并联耦合到可变电容器804的声学谐振器802。声学谐振器802包括第一端子806和第二端子808。可变电容器804包括第三端子810和第四端子812。第一端子806和第三端子810耦合到被供应RF信号SRCV的信号节点814。第二端子808和第四端子812两者都耦合到接地电压轨816。在这点上,可调谐电路800为分流电路。
在一个示例中,声学谐振器802包括在无源器件818中,该无源器件可以是POG器件820,并且可变电容器804包括在半导体器件822中。可调谐电路800的电容C800为声学谐振器802的固定电容C802和可变电容器804的可变电容C804的组合。
[0057] 图9为可调谐电路900的示意图,其包括并联耦合到可变电容器904的声学谐振器902。声学谐振器902包括第一端子906和第二端子908。可变电容器904包括第三端子910和第四端子912。第一端子906和第三端子910耦合到被供应RF信号SRCV的信号节点914。例如,第二端子908和第四端子912两者都耦合到输出节点916,通过该输出节点916可向移动设备中的处理电路(未示出)提供经滤波的信号SFTR。在这点上,可调谐电路900为串联谐振器电路。在一个示例中,声学谐振器902包括在无源器件918中并且可变电容器904包括在半导体器件920中。可调谐电路900的电容C900为声学谐振器902的固定电容C902和可变电容器904的可变电容C904的组合。
[0058] 图10为可调谐电路1000的示意图,其包括并联耦合到可变电容器1004的并联声学谐振器1002,类似于图8中的可调谐电路800。可调谐电路1000还包括串联耦合在接收信号(例如,RF信号)SRCV的信号节点1008和输出节点1010之间的串联声学谐振器1006。并行声学谐振器1002包括第一端子1012和第二端子1014。可变电容器1004包括第三端子1016和第四端子1018。第一端子1012和第三端子1016耦合到输出节点1010。第二端子1014和第四端子1018两者都耦合到接地电压轨1020。
[0059] 图11为可调谐电路1100的示意图,其包括并联耦合到可变电容器1104的并联声学谐振器1102,类似于图9中的可调谐电路900。可调谐电路1100还包括耦合在输出节点1108和接地电压轨1110之间的分流声学谐振器1106。
[0060] 如上所述,图8‑11中的可变电容器804、904、1004和1104提供可变电容,用于调谐可调谐电路800‑1100的谐振频率。在这点上,声学谐振器802、902、1002和1102可以高Q因子制作,以改进性能和效率。
[0061] 图12图示了示例性无线通信设备1200,其包括由一个或多个IC 1202形成的RF部件,其中IC 1202中的任一者可包括示例性可调谐电路,该可调谐电路包括耦合到LC电路中的第一节点的电感器、第一电容器和可变电容器,其中第一电容器和可变电容器并联耦合,如图3‑11中的任一者所示并且根据本文公开的任何方面。作为示例,无线通信设备1200可以被包括或被提供在上述设备中的任一者中。如图12所示,无线通信设备1200包括收发器1204和数据处理器1206。数据处理器1206可包括存储数据和程序代码的存储器。收发器
1204包括支持双向通信的发射器1208和接收器1210。通常,无线通信设备1200可包括用于任何数量的通信系统和频带的任何数量的发射器1208和/或接收器1210。收发器1204的全部或一部分可在一个或多个模拟IC、RFIC、混合信号IC等上实现。
[0062] 发射器1208或接收器1210可使用超外差架构或直接转换架构实现。在超外差架构中,信号在多个阶段中在RF和基带之间进行频率转换,例如,在一个阶段中从RF转换到中频(IF),并且然后在另一个阶段中从IF转换到基带。在直接转换架构中,信号在一个阶段中在RF和基带之间进行频率转换。超外差和直接转换架构可使用不同的电路块和/或具有不同的要求。在图12中的无线通信设备1200中,发射器1208和接收器1210使用直接转换架构实现。
[0063] 在发射路径中,数据处理器1206处理要发射的数据并且向发射器1208提供I和Q模拟输出信号。在示例性无线通信设备1200中,数据处理器1206包括数模转换器(DAC)1212(1)、1212(2),用于将由数据处理器1206生成的数字信号转换成I和Q模拟输出信号,例如I和Q输出电流,以便另外处理。
[0064] 在发射器1208内,低通滤波器1214(1)、1214(2)分别滤波I和Q模拟输出信号,以去除由先前的数模转换引起的不期望的信号。放大器(AMP)1216(1)、1216(2)分别放大来自低通滤波器1214(1)、1214(2)的信号,并且提供I和Q基带信号。上变频器1218通过混频器1220(1)、1220(2)对I和Q基带信号与来自TX LO信号生成器1222的I和Q发射(TX)本地振荡器(LO)信号进行上变频,以提供上变频信号1224。滤波器1226滤波上变频信号1224,以去除由上变频引起的不期望的信号以及接收频带中的噪声。功率放大器(PA)1228放大来自滤波器1226的上变频信号1224以获得期望的输出功率电平并且提供发射RF信号。发射RF信号通过双工器或开关1230路由并且经由天线1232发射。
[0065] 在接收路径中,天线1232接收由基站发射的信号并且提供接收的RF信号,该信号通过双工器或开关1230路由并且提供给低噪声放大器(LNA)1234。双工器或开关1230被设计成以特定的接收(RX)到TX双工器频率分离来操作,使得RX信号与TX信号隔离。接收的RF信号由LNA 1234放大并且由滤波器1236滤波以获得期望的RF输入信号。下变频混频器1238(1)、1238(2)将滤波器1236的输出与来自RX LO信号生成器1240的I和Q RX LO信号(即,LO_I和LO_Q)混频以生成I和Q基带信号。I和Q基带信号由AMP 1242(1)、1242(2)放大并且由低通滤波器1244(1)、1244(2)另外滤波以获得I和Q模拟输入信号,这些信号被提供给数据处理器1206。在此示例中,数据处理器1206包括模数转换器(ADC)1246(1)、1246(2),用于将模拟输入信号转换成要由数据处理器1206另外处理的数字信号。
[0066] 在图12的无线通信设备1200中,TX LO信号生成器1222生成用于上变频的I和Q TX LO信号,而RX LO信号生成器1240生成用于下变频的I和Q RX LO信号。每个LO信号都是具有特定基频的周期信号。TX相环(PLL)电路1248从数据处理器1206接收定时信息并且生成用于调整来自TX LO信号生成器1222的TX LO信号的频率和/或相位控制信号。类似地,RX PLL电路1250从数据处理器1206接收定时信息并且生成用于调整来自RX LO信号生成器1240的RX LO信号的频率和/或相位的控制信号。
[0067] 可在任何基于处理器的设备中提供或集成无线通信设备1200,其各自包括示例性可调谐电路,该可调谐电路包括耦合到LC电路中的第一节点的电感器、第一电容器和可变电容器,其中第一电容器和可变电容器并联耦合,如图3‑11中的任一者所示并且根据本文公开的任何方面。示例但不限于包括机顶盒、娱乐单元、导航设备、通信设备、固定位置数据单元、移动位置数据单元、全球定位系统(GPS)设备、移动电话、蜂窝电话、智能电话、会话发起协议(SIP)电话、平板电脑、平板手机、服务器、计算机、便携式计算机、移动计算设备、穿戴式计算设备(例如,智能手表、健康或健身跟踪器、眼镜等)、台式计算机、个人数字助理(PDA)、监视器、计算机监视器、电视机、调谐器、无线电、卫星无线电、音乐播放器、数字音乐播放器、便携式音乐播放器、数字视频播放器、视频播放器、数字视频光盘(DVD)播放器、便携式数字视频播放器、机动车辆、车辆部件、航空电子系统、无人机和多旋翼直升机
[0068] 在该方面,图13图示了基于处理器的系统1300的示例,该系统包括示例性可调谐电路,该可调谐电路包括耦合到LC电路中的第一节点的电感器、第一电容器和可变电容器,其中第一电容器和可变电容器并联耦合,如图3‑11中的任一者所示并且根据本文公开的任何方面。在此示例中,基于处理器的系统1300包括一个或多个中央处理器单元(CPU)1302,其也可被称为CPU或处理器核,每个都包括一个或多个处理器1304。(一个或多个)CPU 1302可具有耦合到(一个或多个)处理器1304的高速缓冲存储器1306,用于快速访问临时存储的数据。作为示例,(一个或多个)处理器1304可包括示例性可调谐电路,该可调谐电路包括耦合到LC电路中的第一节点的电感器、第一电容器和可变电容器,其中第一电容器和可变电容器并联耦合,如图3‑11中的任一者所示并且根据本文公开的任何方面。(一个或多个)CPU 1302耦合到系统总线1308,并且可将包括在基于处理器的系统1300中的主设备和从设备相互耦合。众所周知,(一个或多个)CPU 1302通过在系统总线1308上交换地址、控制和数据信息来与这些其它设备通信。例如,(一个或多个)CPU 1302可将总线事务请求通信到作为从设备的示例的存储器控制器1310。尽管图13中未图示,但是可提供多个系统总线1308,其中每个系统总线1308构成不同的结构。
[0069] 其它主设备和从设备可连接到系统总线1308。如图13中所图示的,作为示例,这些设备可包括包括存储器控制器1310和一个或多个存储器阵列1314的存储器系统1312、一个或多个输入设备1316、一个或多个输出设备1318、一个或多个网络接口设备1320以及一个或多个显示控制器1322。存储器系统1312、一个或多个输入设备1316、一个或多个输出设备1318、一个或多个网络接口设备1320以及一个或多个显示控制器1322中的每一者都可包括示例性可调谐电路,该可调谐电路包括耦合到LC电路中的第一节点的电感器、第一电容器和可变电容器,其中第一电容器和可变电容器并联耦合,如图3‑11中的任一者所示并且根据本文公开的任何方面。(一个或多个)输入设备1316可包括任何类型的输入设备,包括但不限于输入键、开关、语音处理器等。(一个或多个)输出设备1318可包括任何类型的输出设备,包括但不限于音频、视频、其它视觉指示器等。(一个或多个)网络接口设备1320可以是被配置为允许与网络1324交换数据的任何设备。网络1324可以是任何类型的网络,包括但不限于有线或无线网络、私有或公共网络、局域网(LAN)、无线局域网(WLAN)、广域网(WAN)、TM
BLUETOOTH 网络和互联网。网络接口设备1320可被配置为支持任何类型的期望的通信协议。
[0070] (一个或多个)CPU 1302还可被配置为通过系统总线1308访问(一个或多个)显示控制器1322,以控制发送至一个或多个显示器1326的信息。(一个或多个)显示控制器1322经由一个或多个视频处理器1328将要显示的信息发送至(一个或多个)显示器1326,该视频处理器将要显示的信息处理成适合于(一个或多个)显示器1326的格式。(一个或多个)显示器1326可包括任何类型的显示器,包括但不限于阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子显示器、发光二极管(LED)显示器等。(一个或多个)显示控制器1322、(一个或多个)显示器1326和/或(一个或多个)视频处理器1328可包括示例性可调谐电路,该可调谐电路包括耦合到LC电路中的第一节点的电感器、第一电容器和可变电容器,其中第一电容器和可变电容器并联耦合,如图3‑11中的任一者所示并且根据本文公开的任何方面。
[0071] 本领域技术人员将另外认识到,结合本文公开的方面描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法可实现为电子硬件、存储在存储器或另一个计算机可读介质中并且由处理器或其它处理设备执行的指令,或两者的组合。作为示例,本文中描述的主设备和从设备可用在任何电路、硬件部件、IC或IC芯片中。本文公开的存储器可以是任何类型和大小的存储器,并且可被配置为存储任何类型的期望信息。为了清楚地说明这种可互换性,各种说明性部件、块、模块、电路和步骤已在上面根据它们的功能进行一般性描述。如何实现此类功能取决于特定的应用、设计选择和/或施加在整个系统上的设计约束。熟练的技术人员可针对每个特定的应用以不同的方式实现所描述的功能,但是此类实现决定不应该被解释为导致脱离本公开的范围。
[0072] 结合本文公开的方面描述的各种说明性逻辑块、模块和电路可使用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程阵列(FPGA)或其它可编程逻辑设备、分立门或晶体管逻辑、分立硬件部件或其被设计成执行本文所述的功能的任何组合来实现或执行。处理器可以是微处理器,但是替代地,处理器可以是任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可被实现为计算设备的组合(例如,DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP内核组合的一个或多个微处理器,或任何其它此类配置)。
[0073] 本文公开的方面可体现在硬件和存储在硬件中的指令中,并且可驻留在例如随机存取存储器(RAM)、闪存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD‑ROM或本领域已知的任何其它形式的计算机可读介质中。示例性存储介质耦合到处理器,使得处理器可从存储介质读取信息,并且向存储介质写入信息。替代地,存储介质可集成到处理器中。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在远程站中。替代地,处理器和存储介质可作为分立部件驻留在远程站、基站或服务器中。
[0074] 还应注意,本文任何示例性方面中描述的操作步骤被描述为提供示例和讨论。所描述的操作可以除了说明的顺序之外的多种不同顺序来执行。此外,在单个操作步骤中描述的操作实际上可在多个不同步骤中执行。此外,可组合在示例性方面中讨论的一个或多个操作步骤。应当理解,流程图中说明的操作步骤可进行多种不同修改,这对于本领域技术人员来说将为显而易见的。本领域技术人员还应当理解,信息和信号可使用各种不同的技术和方法中的任一种来表示。例如,在整个以上描述中可提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和芯片可由电压、电流、电磁波磁场或粒子、光场或粒子或其任何组合来表示。
[0075] 提供本公开的先前描述以使得本领域的任何技术人员能够制造或使用本公开。对本公开的各种修改对于本领域技术人员来说将为显而易见的,并且本文中定义的一般原理可应用于其它变型。因此,本公开不旨在限于本文描述的示例和设计,而是符合与本文公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。
[0076] 实现示例在以下编号条款中描述:
[0077] 1.一种可调谐电路,包括:
[0078] 电感器,包括第一端子和第二端子,该第一端子耦合到节点;
[0079] 第一电容器,包括第三端子和第四端子,该第三端子耦合到该节点;和[0080] 可变电容器,包括第五端子和第六端子,该第五端子耦合到该节点。
[0081] 2.根据条款1的可调谐电路,其中:
[0082] 该第一电容器的该第四端子和该可变电容器的该第六端子被配置为耦合到处于接地电压的接地节点。
[0083] 3.根据条款2的可调谐电路,还包括:
[0084] 第二电感器,包括第七端子和第八端子,该第七端子耦合到该第一端子并且该第八端子耦合到第二节点;
[0085] 第二电容器,包括第九端子和第十端子,该第九端子耦合到该第二节点并且该第十端子耦合到该接地节点;和
[0086] 第二可变电容器,包括第十一端子和第十二端子,该第十一端子耦合到该第二节点并且该第十二端子耦合到该接地节点。
[0087] 4.根据条款1的可调谐电路,其中:
[0088] 该第一电容器的该第四端子和该可变电容器的该第六端子耦合到该电感器的该第二端子。
[0089] 5.根据条款1至条款4中任一项的可调谐电路,还包括:
[0090] 无源器件,包括该电感器和该第一电容器;和
[0091] 半导体器件,包括该可变电容器。
[0092] 6.根据条款5的可调谐电路,还包括封装衬底,其中该无源器件和该半导体器件耦合到该封装衬底。
[0093] 7.根据条款5的可调谐电路,其中该无源器件还包括玻璃衬底。
[0094] 8.根据条款7的可调谐电路,其中该无源器件还包括该电感器的铜导电元件和该第一电容器的铜导电元件。
[0095] 9.根据条款1至条款8中任一项的可调谐电路,其中:
[0096] 该第一电容器包括固定电容;和
[0097] 该可变电容器包括被配置为调谐该可调谐电路的谐振频率的可变电容。
[0098] 10.根据条款9的可调谐电路,其中:
[0099] 该可变电容在从最小电容到最大电容的范围内;和
[0100] 该最大电容小于该固定电容的100%。
[0101] 11.根据条款1至条款10中任一项的可调谐电路,被集成到射频(RF)前端模块中。
[0102] 12.根据条款1至条款11中任一项的可调谐电路,被集成到选自由以下各项组成的组的设备中:机顶盒;娱乐单元;导航设备;通信设备;固定位置数据单元;移动位置数据单元;全球定位系统(GPS)设备;移动电话;蜂窝电话;智能电话;会话发起协议(SIP)电话;平板电脑;平板手机;服务器;计算机;便携式计算机;移动计算设备;穿戴式计算设备;台式计算机;个人数字助理(PDA);监视器;计算机监视器;电视机;调谐器;无线电;卫星无线电;音乐播放器;数字音乐播放器;便携式音乐播放器;数字视频播放器;视频播放器;数字视频光盘(DVD)播放器;便携式数字视频播放器;机动车辆;车辆部件;航空电子系统;无人机;和多旋翼直升机。
[0103] 13.一种可调谐电路,包括:
[0104] 第一声学谐振器,包括第一端子和第二端子,该第一端子耦合到被配置为接收输入信号的第一节点;和
[0105] 可变电容器,包括第三端子和第四端子,该第三端子耦合到该第一端子,该第四端子耦合到该第二端子。
[0106] 14.根据条款13的可调谐电路,还包括:
[0107] 无源器件,包括该第一声学谐振器;和
[0108] 半导体器件,包括该可变电容器。
[0109] 15.根据条款13或条款14的可调谐电路,其中:
[0110] 该第二端子和该第四端子耦合到接地电压轨。
[0111] 16.根据条款15的可调谐电路,还包括:
[0112] 第二声学谐振器,耦合在输入节点和该第一节点之间。
[0113] 17.根据条款13的可调谐电路,其中:
[0114] 该第二端子和该第四端子耦合到被配置为生成输出信号的输出节点。
[0115] 18.根据条款17的可调谐电路,还包括:
[0116] 第二声学谐振器,耦合在该输出节点和接地电压轨之间。
[0117] 19.一种可调谐电路封装,包括:
[0118] 封装衬底;
[0119] 无源器件,耦合到该封装衬底,该无源器件包括:
[0120] 电感器,包括第一端子和第二端子,该第一端子耦合到节点;
[0121] 第一电容器,包括第三端子和第四端子,该第三端子耦合到该节点;和[0122] 半导体器件,耦合到该封装衬底,该半导体器件包括可变电容器,该可变电容器包括第五端子和第六端子,该第五端子耦合到该节点。
[0123] 20.根据条款19的可调谐电路封装,其中该无源器件还包括玻璃上无源(POG)器件。
[0124] 21.根据条款19或条款20的可调谐电路封装,其中该半导体器件还包括低噪声放大器(LNA)电路。
[0125] 22.根据条款19至条款21中任一项的可调谐电路封装,其中该半导体器件还包括耦合到该电感器的该第一端子的天线开关模块(ASM)并且该ASM被配置为耦合到天线。
[0126] 23.根据条款22的可调谐电路封装,其中:
[0127] 该天线被配置为接收包括一定频率范围的信号;和
[0128] 该可调谐电路封装被配置为减少或防止该信号的至少一个频率的传输。
[0129] 24.一种制造可调谐电路封装的方法,包括:
[0130] 形成封装衬底;
[0131] 形成包括电感器和第一电容器的无源器件,该电感器包括第一端子和第二端子,该第一端子耦合到节点,并且该第一电容器包括第三端子和第四端子,该第三端子耦合到该节点;
[0132] 形成包括可变电容器的半导体器件,该可变电容器包括第五端子和第六端子;
[0133] 将该无源器件耦合到该封装衬底;以及
[0134] 将该半导体器件耦合到该封装衬底以将该第五端子耦合到该节点。
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