CN108233892A - 电压可变衰减器、集成电路和衰减方法 - Google Patents

电压可变衰减器、集成电路和衰减方法 Download PDF

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CN108233892A CN201711343320.7A CN201711343320A CN108233892A CN 108233892 A CN108233892 A CN 108233892A CN 201711343320 A CN201711343320 A CN 201711343320A CN 108233892 A CN108233892 A CN 108233892A
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Abstract

本公开涉及电压可变衰减器、集成电路和衰减方法。本公开提供具有可控匹配网络的电压可变衰减器(VVA)。VVA的衰减部分的输出耦合匹配网络。匹配网络包括电阻元件，它可以是场效应晶体管(FET)，其电阻可以作为衰减的函数来控制。特别地，用于控制VVA的衰减部分的电阻的控制电压也被用于控制匹配网络的电阻元件。以这种方式，VVA的输出阻抗可以保持在期望的水平。

Description

电压可变衰减器、集成电路和衰减方法
技术领域
本发明的实施方案涉及电子电路，更特别地涉及具有可控匹配网络的电压可变衰减器。
背景技术
电压可变衰减器(VVA)可以在射频(RF)应用中使用，从而为信号提供可控的衰减量。输出信号功率电平与输入信号功率电平的衰减量或比率可通过模拟衰减控制信号(例如衰减控制电压)来调整。
发明内容
本公开提供具有可控匹配网络的电压可变衰减器(VVA)。VVA的衰减部分的输出耦合匹配网络。匹配网络包括电阻元件，它可以是场效应晶体管(FET)，其电阻可以作为衰减的函数来控制。特别地，用于控制VVA的衰减部分的电阻的控制电压也被用于控制匹配网络的电阻元件。以这种方式，VVA的输出阻抗可以保持在期望的水平。
在第一方面，本公开提供电压可变衰减器，包括：衰减网络，具有至少一个串联臂和耦合到所述至少一个串联臂的至少一个分路臂，其中所述至少一个分路臂的电阻可以是可控的，以便改变衰减器的衰减，还包括：耦合所述衰减网络的匹配网络，其中所述匹配网络包括至少一个其值可控以改变所述电压可变衰减器的输出阻抗的元件。
在第二方面，本公开提供集成电路，包括第一方面的电压可变衰减器。
在第三方面，本公开提供集成电路，包括：输入端口；耦合输入端口的电压可变衰减器；耦合电压可变衰减器份可控匹配网络；和耦合可控匹配网络的输出端口。
在第四方面，本公开提供一种信号衰减的方法，该方法包括：通过电压可变衰减器沿信号路径传播射频(RF)信号；使用所述电压可变衰减器来衰减RF信号，其中衰减量由一个或多个控制电压控制；通过匹配网络输出RF信号，其中匹配网络的输出阻抗由一个或多个控制电压控制。
附图说明
现在将仅以举例的方式并参照附图来描述本公开。
图1是依照第一实施方案示出电压可变衰减器的示意图。
图2是示出第一实施方案的电压可变衰减器的电路图。
图3是图2的电压可变衰减器的电路模型。
图4是示出包括图2的电压可变衰减器的电路和不具有匹配网络的电压可变衰减器的插入损耗针对频率的图。
图5是示出包括图2的电压可变衰减器的电路和不具有匹配网络的电压可变衰减器的最大衰减时的输出回波损耗针对频率的图。
图6是示出包括图2的电压可变衰减器的电路和不具有匹配网络的电压可变衰减器的最小衰减时的输出回波损耗针对频率的图。
图7是示出包括图2的电压可变衰减器的电路和不具有匹配网络的电压可变衰减器的范围针对频率的图。
图8是示出依照第二实施方案的电压可变衰减器的电路图。
图9是示出依照第三实施方案的电压可变衰减器的电路图。
具体实施方式
某些实施例的以下详细描述呈现了本发明的具体实施例的各种描述。然而，本发明可以以权利要求所限定和涵盖的多种不同方式来实施。在本说明书中，参考了附图，其中相同的附图标记可以指示相同或功能类似的元件。应该理解，图中所示的元件不一定按比例绘制。此外，将理解，某些实施例可以包括比图中所示的元件和/或附图中所示的元件的子集中所示的元件更多的元件。此外，一些实施例可以结合来自两个或更多个附图的特征的任何合适的组合。
本公开提供电压可变衰减器(VVA)，包括可控匹配网络。当在信号路径上连接不同的电路时，重要的是电路“匹配”以确保电路之间的信号功率的有效传送。如果电路不匹配，可能会浪费信号功率。为了有效地匹配，VVA的输出阻抗应与连接到VVA输出的电路相匹配。通常这样的阻抗是大约50欧姆。但是，其他阻抗值也是可能的。
在操作期间，VVA被控制以改变其衰减，通常通过改变一个或多个分路臂的电阻。通过改变连接到VVA输出端的臂的电阻，VVA的输出阻抗被改变。对于典型的VVA，在最小衰减设置下，分路臂的电阻很高，VVA的输出阻抗可能在50欧左右。但是，在最大衰减设置下，分路臂的电阻低，输出阻抗低。
将匹配网络连接到VVA的输出，其中电阻元件可以根据衰减水平进行控制，无论衰减设置如何，输出阻抗都可以保持在50欧姆左右。在某些实现中，这可以使用FET来实现，其中FET由用于控制VVA的衰减的相同的控制电压来控制。
图1依照本公开的第一实施方案示出电压可变衰减器(VVA)100。VVA100可能包括第一分路电路102、第一串联电路104、第二分路电路106、控制电路108以及可控匹配网络110。VVA 100在输入端IN上接收输入信号并在输出端OUT上提供衰减的输出信号。VVA 100还接收模拟衰减控制信号VATT，其用于控制VVA 100从输入端子IN到输出端子OUT的衰减量。
尽管图1的VVA 100示出了VVA的一个实施例，但是本文的教导适用于各种衰减器。例如，VVA可以包括更多或更少的分路电路和/或串联电路，并且所有电路可以以其他方式布置。例如，在某些实施方式中，串联电路104的阻抗由控制电路108控制。
在描述实施方案中，第一串联电路104在输入端子IN和输出端子OUT之间的信号路径中串联电连接。如图1所示，信号路径包括输入端IN和第一串联电路104之间的节点N1。另外，信号路径包括第一串联电路104和可控匹配网络110之间的节点N2。如图1所示，第一分路电路102连接在节点N1和直流电压之间，直流电压可以是例如接地。另外，第二分路电路106连接在节点N2和直流电压之间。可控匹配网络110连接在节点N2和信号路径的输出端OUT之间。可控匹配网络110也连接到直流电压。
控制电路108接收衰减控制信号VATT。控制电路108为分路电路和可控匹配网络110产生各种控制电压。在描述实施方案中，控制电路108产生第一控制电压VC1，其用于偏置第一分路电路102。另外，控制电路108产生第二控制电压VC2，其用于偏置第二分路电路106，以及可控匹配网络110。尽管图1示出了控制电路108为每个分路电路产生控制电压的实施例，但是其他配置也是可能的。例如，在另一实施方案中，可以使用一个共同的控制电压来偏置每个分路电路。另外，在另一个例子中，不同的控制电压可以用于每个分路电路和可控匹配网络110。
控制电路108基于模拟衰减控制信号VATT的值生成控制电压VC1和VC2。在某些构造中，当模拟衰减控制信号VATT增加时，每个控制电压VC1、VC2增加，并且当模拟衰减控制信号VATT减小时，每个控制电压VC1、VC2减小。在其他配置中，当模拟衰减控制信号VATT增加时，每个控制电压VC1、VC2减小，并且当模拟衰减控制信号VATT减小时，每个控制电压VC1，VC2增加。在一个实施方案中，每个控制电压VC1、VC2相对于模拟衰减控制信号VATT基本线性地变化，使得每个控制电压与模拟衰减控制信号VATT基本上成比例或成反比。
因此，控制电路108使用控制电压VC1、VC2来控制在VVA 100的输入端子IN和输出端子OUT之间传播的RF信号的衰减水平或量。衰减量基于模拟衰减控制信号VATT。
可控匹配网络110也由控制电压VC2控制。在一个实施方案中，可控匹配网络110是可控制的，以将VVA 100匹配到连接到输出端子OUT的电路。在该实施方案中，可控匹配网络110由控制电压VC2控制，控制电压VC2是用于控制第二分路电路106的控制电压。然而，在替代实施例中，可以使用不同的控制电压。
在某些构造中，分路电路102、106各包括至少一个场效应晶体管(FET)、用于偏置FET的栅极的控制电压VC1、VC2。另外，可控匹配网络110可以包括至少一个FET，并且控制电压VC2用于偏置FET的栅极。
在描述实施方案中，第一串联电路104可以是电感器或传输线。或者，第一串联电路104可以包括至少一个FET。但是，其他配置也是可能的。
描述的分路电路102、106和串联电路104可以包括布置成控制VVA100的衰减特性的诸如带状线、无源器件和/或有源器件的组件。例如，分路电路104、106和串联电路104可以被实现为在模拟衰减控制信号VATT的调谐范围上提供期望范围的衰减值。电路还可以被实现为在一定范围的信号频率上提供稳健的性能，和/或针对不同的衰减控制信号值从输入到输出提供相对小的相位变化。
可控匹配网络110可以包括电阻性、电容性和电感性组件的组合，以形成RLC匹配网络。例如，在一个实施方案中，可以使用FET来提供其中可以使用控制电压VC2来改变电阻的电阻元件。以这种方式，匹配网络是可控的。在其他配置中，可以使用其电阻可控的其他电阻元件。
尽管图1的实施例示出了具有第一和第二分路电路102、106和串联电路104的VVA100，但是其他配置也是可能的。例如，其他实施例可以使用任何数量的分路和串联电路。
图2示出了VVA 100的更详细的图示。第一分路电路102包括第一FET 112和第二FET 114。第一FET 112和第二FET 114串联连接在节点N1、信号路径和直流电压之间。因此，第一分路电路104相对于信号路径而分路操作。尽管第一分路电路102被示出为包括两个串联的FET，但是第一分路电路102可以适于包括更多或更少的FET。在某些构造中，FET被实现为N型FET，例如N型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管。然而，本文的教导也适用于使用P型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管的实施方式，或者使用NMOS和PMOS晶体管的组合的实施方式。而且，这里的教导可应用于其他类型的晶体管，诸如双极型晶体管、结型场效应晶体管(JFET)和金属-半导体场效应晶体管(MESFET)。控制电压VC1连接到第一和第二FET 112、114的栅极。在某些实施方式中，栅极电阻器或其他隔离元件被用于将控制电压VC1提供给FET112、114。
第二分路电路106包括第三FET 116和第四FET 118。这些FET串联在信号路径中的节点N2和直流电压之间。因此，第二分路电路106相对于信号路径分路工作。尽管分路电路106被示出为包括两个串联的FET，但分路电路106可以适于包括更多或更少的FET。在某些构造中，FET被实现为N型FET，例如N型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管。控制电压VC2连接到第三和第四FET 116、118的栅极。控制电压VC2偏置FET 116、118的栅极。在某些实现中，使用栅极电阻器或其他隔离元件来提供控制电压VC2连接到FET 116、118。
分路电路的第一至第四FET 112、114、116和118在信号路径和DC电压之间提供可变阻抗。每个FET的沟道电阻可以通过控制电压VC1、VC2以模拟方式进行控制。通过控制FET112至118的沟道电阻，控制电压VC1、VC2控制分路电路102、106的衰减。
可控匹配网络110可以包括第一电感器120、第五FET 122和电容器124。电感器120可以被放置在节点N2和节点N3之间的信号路径中。节点N3连接在电感器120和输出端子OUT之间。第五FET 122和电容器124串联连接在节点N3和DC电压之间。控制电压VC2连接到FET122的栅极以便偏置FET 122。这样，FET 122的沟道的电阻由控制电压VC2以与第三和第四FET 116相同的方式控制。如此，可控匹配网络110是其中电阻元件由模拟电压衰减信号VATT控制的RLC网络。在某些实施方式中，使用栅极电阻器或其他隔离元件来向FET 122提供控制电压VC2。
当VC2为低电平时，VVA 100处于最小衰减设置，并且输出阻抗很高。在这种情况下，使用静态匹配可以提供50欧姆的输出阻抗。然而，当第二分路电路106的FET导通时，随着VVA 100达到最大衰减设定，分路电路的电阻减小，并且输出阻抗非常低。这使得匹配非常困难。在静态匹配的情况下，输出阻抗将会太低。
可控匹配电路110的目的是确保节点N3处的输出阻抗总是围绕期望的输出阻抗(例如50欧姆)。当VC2为低，并且FET关断，提供高电阻时，电容器124有效地断开，并且节点N3看到与节点N2相同的阻抗。当VC2为高时，FET 122的电阻就低。由于这样的电容器124被有效地连接，并且RLC匹配电路提供了所需的匹配。当VC2为低时，选择电感器120和电容器124以提供所需的匹配(例如50欧姆)。在其他配置中，电感器120可以是电容器或传输线。
通常情况下，VVA将需要匹配到50欧姆。在其他示例中，VVA可能需要与其他阻抗值匹配，但是通常所需阻抗高于输出阻抗。
由于构成可控匹配网络110的RLC电路的电阻元件的电阻也减小，所以可以实现更好的输出回波损耗匹配。另外，VVA的衰减范围也得到了改善。这是因为匹配增加了另一个手臂的电路，从而提高了设备的范围。此外，通过使用与衰减状态相关的匹配网络，VVA 100的插入损耗不受影响。
图3是处于最大衰减状态或设置的VVA 100的电路模型。在一个实施方式中，第一分路电路102由电阻126表示，其可以取值为4至10欧姆。在一个示例中，第二分路电路106由电阻128表示，其可以取值为4至10欧姆。第五FET 122由并联形成的电阻130和电容132表示。电阻130基本上与FET 122的尺寸成比例。电容132基本上与FET 122的尺寸成比例。
在其它配置中，图1和图2中所示的实施例可以具有额外的衰减和额外的匹配臂。例如，为了增加VVA的衰减部分的范围，可以包括额外的分路臂。额外的匹配臂可以用于宽带操作。
图4是插入损耗对频率的图表。图表将没有任何匹配的VVA的性能与图2所示的VVA进行比较。可以看出，与没有匹配的VVA相比，随着频率的增加，插入损耗几乎没有任何恶化。在频率较低的情况下，在7GHz至10GHz范围内，插入损耗几乎相同。随着频率的增加，图2的VVA的插入损耗与没有匹配的VVA相比略有下降，在16GHz附近，插入损耗下降了大约0.3dB。
图5是表示最大衰减状态下的输出回波损耗与频率的关系图。同样，图表将没有任何匹配的VVA的性能与图2中所示的VVA进行比较。可以看出，输出回波损耗在所有频率上均有显着提高。在7GHz时，回波损耗比没有匹配的VVA好4dB左右。在12.5GHz下，回波损耗比没有匹配的VVA好11dB左右。
图6是表示最小衰减状态下的输出回波损耗对频率的图表。可以看出，输出回波损耗在高频处仅略微更差。在频率较低的情况下，在7GHz到10GHz的范围内，回波损耗与没有匹配的VVA几乎相同。随着频率的增加，图2的VVA的插入损耗与没有匹配的VVA相比略微增加，使得在16GHz附近，回波损耗增加了3dB左右。
图7是显示VVA与频率的范围的图表。可以看出，所有频率范围都有所改善。在7GHz时，范围提高了约1dB，而在16GHz时，范围提高了约5dB。
图8示出了根据本公开的第二实施例的电压可变衰减器(VVA)200。VVA 200与VVA100类似，但是可控匹配网络是以不同的方式构建的。这样，VVA 200可以包括第一分路电路202、第一串联电路204、第二分路电路206、控制电路208和可控匹配网络210。VVA 200在输入端IN接收输入信号，并在输出端OUT上提供衰减的输出信号。VVA 200还接收模拟衰减控制信号VATT，其用于控制从输入端IN到输出端OUT的VVA200的衰减量。
与VVA 100一样，VVA 200是VVA的一个实施例的示例，并且本文的教导适用于各种各样的衰减器。例如，VVA可以包括更多或更少的分路电路和/或串联电路，并且所有电路可以以其他方式布置。
在描述实施方案中，第一串联电路204在输入端子IN和输出端子OUT之间的信号路径中串联电连接。如图8所示，信号路径包括输入端IN和第一串联电路204之间的节点N1。另外，信号路径包括第一串联电路204和可控匹配网络210之间的节点N2。如图8所示，第一分路电路202连接在节点N1与直流电压之间，例如可以是接地。另外，第二分路电路206连接在节点N2和直流电压之间。可控匹配网络210连接在节点N2和信号路径的输出端OUT之间。可控匹配网络210也连接到直流电压。
控制电路208接收衰减控制信号VATT。控制电路208产生用于分路电路和可控匹配网络210的各种控制电压。在描述实施方案中，控制电路208产生用于偏置第一分路电路202的第一控制电压VC1。另外，控制电路208产生用于偏置第二分路电路206的第二控制电压VC2以及可控匹配网络210。尽管图8示出了控制电路208为每个分路电路产生控制电压，其他配置都是可能的。例如，在另一实施方案中，可以使用一个共同的控制电压来偏置每个分路电路。另外，在另一个例子中，不同的控制电压可以用于每个分路电路和可控匹配网络210。
控制电路208基于模拟衰减控制信号VATT的值产生控制电压VC1和VC2。在某些构造中，当模拟衰减控制信号VATT增加时，每个控制电压VC1、VC2增加，并且当模拟衰减控制信号VATT减小时，每个控制电压VC1、VC2减小。在其他配置中，当模拟衰减控制信号VATT增加时，每个控制电压VC1、VC2减小，并且当模拟衰减控制信号VATT减小时，每个控制电压VC1、VC2增加。在一个实施方案中，每个控制电压VC1、VC2相对于模拟衰减控制信号VATT基本线性地变化，使得每个控制电压与模拟衰减控制信号VATT基本上成比例或成反比。
因此，控制电路208使用控制电压VC1、VC2来控制在VVA 200的输入端子IN和输出端子OUT之间传播的RF信号的衰减水平或量。衰减量基于模拟衰减控制信号VATT。
可控匹配网络210也由控制电压VC2控制。在一个实施方案中，可控匹配网络210是可控的，以将VVA 200匹配到连接到输出端子OUT的电路。在该实施方案中，可控匹配网络210由控制电压VC2控制，控制电压VC2是用于控制第二分路电路206的相同的控制电压。然而，在替代实施例中，可以使用不同的控制电压。
与第一实施例一样，在某些构造中，分路电路202、206每个包括至少一个场效应晶体管(FET)、用于偏置FET的栅极的控制电压VC1、VC2。另外，可控匹配网络210可以包括至少一个FET，并且控制电压VC2用于偏置FET的栅极。
在描述实施方案中，第一串联电路204可以是电感器或传输线。或者，第一串联电路204可以包括至少一个FET。但是，其他配置也是可能的。
以与VVA 100相同的方式，描述的分路电路202、206和串联电路204可以包括布置成控制VVA 200的衰减特性的诸如带状线、无源器件和/或有源器件的组件。
可控匹配网络210可以包括电阻性、电容性和电感性组件的组合，以形成RLC匹配网络。例如，在一个实施方案中，可以使用FET来提供其中可以使用控制电压VC2来改变电阻的电阻元件。以这种方式，匹配网络是可控的。
第一分路电路202包括第一FET 212和第二FET 214。第一FET 212和第二FET 214串联连接在信号路径中的节点N1与直流电压之间。因此，第一分路电路204相对于信号路径而分路。尽管第一分路电路202被示出为包括两个串联的FET，但是第一分路电路202可以适于包括更多或更少的FET。在某些构造中，FET被实现为N型FET，例如N型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管。控制电压VC1连接到第一和第二FET 212、214的栅极。
第二分路电路206包括第三FET 216和第四FET 218。这些FET串联连接在信号路径的节点N2和直流电压之间。因此，第二分路电路206相对于信号路径而分路操作。尽管分路电路206被示出为包括两个串联的FET，但是分路电路206可以适于包括更多或更少的FET。在某些构造中，FET被实现为N型FET，例如N型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管。控制电压VC2连接到第三和第四FET 216、218的栅极。控制电压VC2偏置FET 216、218的栅极。
分路电路的第一至第四FET 212至218在信号路径和DC电压之间提供可变阻抗。每个FET的沟道电阻可以通过控制电压VC1、VC2以模拟方式进行控制。通过控制FET 212至218的沟道电阻，控制电压VC1、VC2控制分路电路202、206的衰减。
可控匹配网络210可以包括第一电感器220、第五FET 222、第一电容器224、第六FET 226和第二电容器228。电感器220可以放置在节点N2与节点N3之间的信号路径中。节点N3连接在电感器220和节点N4之间。节点N4连接在节点N3和输出端子OUT之间。第五FET 222和第一电容器224串联连接在节点N3和DC电压之间。第六FET 226和第二电容器228串联连接在节点N4和DC电压之间。控制电压VC2连接到FET 222的栅极，以便偏置FET 222。控制电压VC2经由第七FET 230连接到FET 226的栅极。
数字控制信号A0连接到FET 230的栅极以便开启和关断FET 230。第八FET 232以FET 230与FET 226的栅极之间的分路布置耦合。FET232也耦合到DC电压。如此，FET 222和226的沟道的电阻由控制电压VC2以与第三和第四FET 216、318相同的方式控制。数字控制信号A0确定FET 226是否由VC2控制。这样，可控匹配网络210是其中电阻元件由模拟电压衰减信号VATT控制的RLC网络。操作方式与第一实施例相同。
通过使用交换可控匹配网络210，网络210提供有用匹配的频率范围增加。在描述实施方案中，为了改善器件的频率范围，使用两个并联RC电路。然而，在替代配置中，可以使用三个或更多分路RC电路。例如，电容器224可以用于第一频率f1。电容器224和228可以用于第二频率f2。当A0＝1时，FET 222和226打开，并且可以在频率f2处提供匹配。当A0＝0时，FET 222将打开，所以可以在频率f1处提供匹配。
图9示出了根据本公开的第三实施例的电压可变衰减器(VVA)300。VVA 300与VVA200相似，但是可控匹配网络是以不同的方式构建的。此外，电路的衰减部分还包括附加的分路电路，以增加VVA的范围。
VVA 300可以包括第一分路电路302、第一串联电路304、第二分路电路306、第二串联电路308、第三分路电路310、控制电路312和可控匹配网络314。VVA 300在输入端IN上接收输入信号，并在输出端OUT上提供衰减的输出信号。VVA 300还接收模拟衰减控制信号VATT，其用于控制VVA 300从输入端子IN到输出端子OUT的衰减量。
第三实施例的衰减部分与前述实施例的衰减部分之间的主要区别在于存在三条而不是两条分路电路。此外，还有两个，而不是一个串联电路。在其他配置中，可以使用四个或更多分路电路和三个或更多串联电路。分路臂的数量越多，电路的衰减范围就越大。在描述实施方案中，除了数目不同之外，分路器和串联臂以与前述实施例相同的方式连接。
控制电路312接收衰减控制信号VATT。控制电路312产生用于分路电路和可控匹配网络314的各种控制电压。在描述实施方案中，控制电路312产生用于偏置第一分路电路302的第一控制电压VC1。另外，控制电路312产生第二控制电压VC2，其用于偏置第二分路电路306，并控制可控匹配网络314。另外，控制电路312产生第三控制电压VC3，其用于偏置第三分路电路310，并控制可控匹配网络314。否则，控制电路312以与第二实施例的控制电路208相同的方式操作。
第一分路电路302包括第一FET 316和第二FET 318。第一FET 316和第二FET 318串联连接在信号路径中的节点N1与直流电压之间。因此，第一分路电路302相对于信号路径而分路操作。尽管第一分路电路302被示出为包括两个串联的FET，但是第一分路电路302可以适于包括更多或更少的FET。在某些构造中，FET被实现为N型FET，例如N型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管。控制电压VC1连接到第一和第二FET 316、318的栅极。
第二分路电路306包括第三FET 320和第四FET 322。这些FET串联在信号路径中的节点N2和直流电压之间。因此，第二分路电路306相对于信号路径分路操作。尽管分路电路306被示出为包括两个串联的FET，但是分路电路306可以适于包括更多或更少的FET。在某些构造中，FET被实现为N型FET，例如N型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管。控制电压VC2连接到第三和第四FET 320、322的栅极。控制电压VC2偏置FET 320、322的栅极。
第三分路电路310包括第五FET 324和第六FET 326。这些FET串联在信号路径中的节点N3和DC电压之间。因此，第三分路电路310相对于信号路径而分路操作。尽管分路电路310被示出为包括两个串联的FET，但是分路电路310可以适于包括更多或更少的FET。在某些构造中，FET被实现为N型FET，例如N型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管。控制电压VC3连接到第五和第六FET 324、326的栅极。控制电压VC3偏置FET 324、326的栅极。
分路电路的第一至第六FET 316至326在信号路径和DC电压之间提供可变阻抗。每个FET的沟道电阻可以通过控制电压VC1、VC2、VC3以模拟方式进行控制。通过控制FET 316至326的沟道电阻，控制电压VC1、VC2、VC3控制分路电路302、306、310的衰减。
可控匹配网络210可以包括第一电感器328、第七FET 330、第一电容器332、第八FET 334、第二电容器336、第九FET 338和第三电容器340。电感器328可以放置在节点N3和节点N4之间的信号路径。节点N4连接在电感器328和节点N5之间。节点N5连接在节点N4和节点N6之间。节点N6连接在节点N5和输出端子OUT之间。第七FET 330和第一电容器332串联连接在节点N4和DC电压之间。第八FET 334和第二电容器336串联连接在节点N5和DC电压之间。第九FET 338和第二电容器340串联连接在节点N6和DC电压之间。
可控匹配网络314还包括多路复用器342。多路复用器314将控制电压VC3作为其输入。在其他配置中，VVA 300可以具有四个或更多个臂，并且第n臂可以由控制电压VCN控制。然后控制电压VCN用作多路复用器342的输入。多路复用器由数字控制信号A0至A2控制。然后多路复用器的输出连接到FET 330、334和338的栅极。数字控制信号用于以与图8所示的切换配置类似的方式确定操作频率。数字控制确定使用哪个匹配的武器。这样，可控匹配网络314是其中电阻元件由模拟电压衰减信号VATT控制的RLC网络。操作方式与第一和第二实施例相同。
通过使用交换可控匹配网络314，网络314提供有用匹配的频率范围增加。在描述实施方案中，为了改善器件的频率范围，使用三个并联RC电路。然而，在替代配置中，可以使用三个或更多分路RC电路。
如上所述，数字控制信号A0到A2确定操作的频率。例如，电容器332可用于频率f1，电容器332和336可用于频率f2，电容器332、336和340可用于频率f3。当A0＝1时，FET 330导通，当A1＝1时，FET 330和336导通，而当A2＝1时，FET 330、336和338导通。
如上所述，VVA 300的衰减部分包括不同数目的分路臂。可以选择更多的臂来达到更高的衰减水平。然后用最后一个分路臂的控制电压给多路复用器提供一个控制信号送到匹配网络的臂上。
在以上每个实施例中，电感器120、220、328已经被示出为匹配网络110、210、314的一部分。然而，在替代配置中，电感器可以是传输线或电容器。
在每个前述实施例中，分路和串联电路配置有至少两个分路臂。第一和第二实施例包括两个分路臂，并且可以被描述为处于Pi配置。本公开还可以包括包括单个分路臂的配置。这样的配置可以被称为T配置。分流器和串联臂的总数是根据要求的范围、插入损耗和线性确定的。串联臂可以被配置为包括低频的FET。在高频时，串联臂可以包括传输线或电感器。VVA可以包括任何数量的臂，并且每个臂可以包括任何数量的FET，这取决于所需的操作参数。
上述VVA的主要应用是高频通信。特别是，VVA通常用于控制增益。这样，上述的VVA可以用于任何高频增益控制应用中。
在上述配置中，开关被实现为FET。但是，也可以使用其他开关，例如双极结型晶体管(BJT)。
应用
本文所述的VVA可用于在广泛的应用中提供可控的衰减，包括例如蜂窝、微波、甚小口径终端(VSAT)、测试设备和/或传感器应用。VVA可以为各种频率的信号提供衰减，不仅包括用于蜂窝通信的那些信号，诸如3G、4G、WiMAX、LTE和高级LTE通信，还包括较高频率，例如X频带(大约7GHz至12GHz)、Ku频带(大约12GHz至18GHz)、K频带(大约18GHz至27GHz)和/或Ka频带(大约27GHz至40GHz)。因此，这里的教导适用于各种各样的RF系统，包括微波通信系统。
采用上述高线性度电压可变衰减器的器件可以实现为各种电子器件。电子设备的示例可以包括但不限于消费电子产品、消费电子产品的部件、电子测试设备等。例如，这里描述的高线性度电压可变衰减器可以包括在集成电路，诸如单片微波集成电路(MMIC)、包括诸如功率放大器、低噪声放大器、压控振荡器、混频器、调谐器、谐振器和/或开关的射频和/或微波电路。消费电子产品可以包括但不限于移动电话、电话、电视机、计算机显示器、计算机、手持式计算机、个人数字助理(PDA)、汽车、车辆发动机管理控制器、变速器控制器、安全带控制器、防抱死制动系统控制器、摄像机、照相机、数字照相机、便携式存储器芯片、洗衣机、干衣机、洗衣机/烘干机、复印机、传真机机器、扫描仪、多功能外围设备等。此外，电子设备可以包括未完成的产品，包括用于工业、医疗和汽车应用的产品。
前面的描述和权利要求可以将元件或特征称为“连接”或“耦合”在一起。如本文所使用的，除非另有明确说明，否则“连接”是指一个元件/特征直接或间接连接到另一个元件/特征，而不一定是机械地连接。类似地，除非另有明确说明，否则“耦合”意味着一个元件/特征直接或间接耦合到另一个元件/特征，并且不一定机械地耦合。因此，虽然附图中示出的各种示意图描绘了元件和组件的示例性布置，但是在实际实施例中(假设所描绘的电路的功能没有受到不利影响)可以存在额外的中间元件、装置、特征或组件。
尽管已经根据某些实施例描述了本发明，但是对于本领域的普通技术人员来说显而易见的其他实施例(包括不提供本文中提出的所有特征和优点的实施例)也在本发明的范围内。而且，上述各种实施例可以被组合以提供进一步的实施例。另外，在一个实施例的上下文中示出的某些特征也可以并入其他实施例中。因此，本发明的范围仅通过参考所附权利要求来限定。

Claims (20)

1.电压可变衰减器，包括：
衰减网络，包括至少一个串联臂和耦合到所述至少一个串联臂的至少一个分路臂，其中所述至少一个分路臂的电阻是可控的，以便改变所述电压可变衰减器的衰减；和
耦合所述衰减网络的匹配网络，其中所述匹配网络包括至少一个其值可控以改变所述电压可变衰减器的输出阻抗的元件。
2.权利要求1所述的电压可变衰减器，其中所述至少一个元件包括至少一个具有可控电阻的电阻元件。
3.权利要求2所述的电压可变衰减器，其中所述至少一个电阻元件被实现为一个或多个场效应晶体管(FET)。
4.权利要求3所述的电压可变衰减器，其中所述一个或多个FET的栅极被一个或多个控制电压偏置。
5.权利要求1所述的电压可变衰减器，还包括被配置为产生一个或多个控制电压的控制电路，所述控制电压被设置为控制所述至少一个分路臂的电阻和所述至少一个元件的值。
6.权利要求5所述的电压可变衰减器，其中所述一个或多个控制电压包括被设置为控制所述至少一个分路臂的电阻和所述至少一个元件的值的第一控制电压。
7.权利要求6所述的电压可变衰减器，其中所述电压可变衰减器被配置为使得所述第一控制电压信号的增加会增加所述电压可变衰减器的衰减并降低所述电压可变衰减器的输出阻抗。
8.权利要求5所述的电压可变衰减器，其中所述匹配网络包括至少两个分路匹配臂和开关，所述开关设置成控制所述至少两个分路匹配臂中的哪一个由所述一个或多个控制电压控制。
9.权利要求1所述的电压可变衰减器，其中所述至少一个分路臂包括两个或多个分路臂。
10.权利要求1所述的电压可变衰减器，其中所述匹配网络还包括至少一个串联匹配臂和至少一个分路匹配臂，其中，所述至少一个分路匹配臂包括至少一个元件。
11.权利要求10所述的电压可变衰减器，其中所述至少一个串联匹配臂包括电感元件并且所述至少一个分路匹配臂还包括电容元件。
12.权利要求1所述的电压可变衰减器，其中所述至少一个串联臂包括电感器、传输线或电阻器中的至少一个。
13.权利要求1所述的电压可变衰减器，其中所述匹配网络包括两个或多个分路匹配臂和多路复用器，所述多路复用器耦合所述两个或多个分路匹配臂中的每一个以及一个或多个控制电压。
14.权利要求13所述的电压可变衰减器，其中所述多路复用器基于所述电压可变衰减器的所需操作频率来确定要控制所述两个或多个臂中的哪一个。
15.权利要求1所述的电压可变衰减器，在集成电路上实施。
16.集成电路，包括：
输入端口；
耦合所述输入端口的电压可变衰减器；
耦合所述电压可变衰减器的可控匹配网络；和
耦合所述可控匹配网络的输出端口。
17.权利要求16所述的集成电路，还包括控制电路，耦合所述电压可变衰减器和所述可控匹配网络，并被布置为供应至少一个控制电压至所述电压可变衰减器以控制衰减，和至所述可控匹配网络以控制输出阻抗。
18.权利要求17所述的集成电路，其中第一控制电压供应至所述电压可变衰减器和所述可控匹配网络。
19.一种信号衰减的方法，该方法包括：
通过电压可变衰减器沿信号路径传播射频(RF)信号；
使用所述电压可变衰减器来衰减RF信号，包括使用一个或多个控制电压来控制由所述电压可变衰减器提供的衰减量；和
通过匹配网络输出射频信号，包括使用一个或多个控制电压来控制所述匹配网络的输出阻抗。
20.权利要求19所述的方法，还包括使用所述一个或多个控制电压的第一控制电压来控制所述衰减量和所述输出阻抗。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3065339B1 (fr) 2017-04-13 2019-07-05 Stmicroelectronics Sa Ligne de transmission avec dispositif de limitation des pertes par desadaptation
KR20200086997A (ko) * 2019-01-10 2020-07-20 삼성전자주식회사 신호 이득을 조절하기 위한 전자 회로를 포함하는 장치
KR20210045112A (ko) * 2019-10-16 2021-04-26 삼성전자주식회사 무선 통신 시스템에서 가변 신호 감쇠를 위한 장치 및 방법
US11677392B2 (en) 2021-04-16 2023-06-13 Analog Devices International Unlimited Company Bias networks for DC or extended low frequency capable fast stacked switches

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030132814A1 (en) * 2002-01-15 2003-07-17 Nokia Corporation Circuit topology for attenuator and switch circuits
CN1514540A (zh) * 2002-11-12 2004-07-21 Lg电子株式会社 可变衰减器系统及方法
CN202261183U (zh) * 2011-10-14 2012-05-30 四川九洲电器集团有限责任公司 一种射频功率衰减电路
US20140152395A1 (en) * 2012-12-03 2014-06-05 Electronics And Telecommunications Research Institute Low phase shift voltage variable attenuator

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4875023A (en) 1988-05-10 1989-10-17 Grumman Aerospace Corporation Variable attenuator having voltage variable FET resistor with chosen resistance-voltage relationship
US5929719A (en) 1997-06-19 1999-07-27 Turner; Mark Shielded cable with in-line attenuator
GB2334838B (en) 1998-02-26 2002-11-27 Mitel Semiconductor Ltd Variable attenuator circuit
JP4056500B2 (ja) 2004-06-28 2008-03-05 三菱電機株式会社 伝送線路基板および半導体パッケージ
US8461898B2 (en) 2009-12-23 2013-06-11 Rf Micro Devices, Inc. Temperature compensation attenuator
US8614597B2 (en) 2011-06-16 2013-12-24 M/A-Com Technology Solutions Holdings, Inc. High linear voltage variable attenuator (VVA)
US9882549B2 (en) 2016-02-23 2018-01-30 Analog Devices Global Apparatus and methods for high linearity voltage variable attenuators
US9590591B1 (en) 2016-03-17 2017-03-07 Analog Devices Global High frequency signal attenuators

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030132814A1 (en) * 2002-01-15 2003-07-17 Nokia Corporation Circuit topology for attenuator and switch circuits
US6737933B2 (en) * 2002-01-15 2004-05-18 Nokia Corporation Circuit topology for attenuator and switch circuits
CN1514540A (zh) * 2002-11-12 2004-07-21 Lg电子株式会社 可变衰减器系统及方法
CN202261183U (zh) * 2011-10-14 2012-05-30 四川九洲电器集团有限责任公司 一种射频功率衰减电路
US20140152395A1 (en) * 2012-12-03 2014-06-05 Electronics And Telecommunications Research Institute Low phase shift voltage variable attenuator

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US10103712B2 (en) 2018-10-16

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