CN114127873B - 可变电容、反射型移相器和半导体设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种可变电容、反射型移相器和半导体设备，涉及电子技术领域，用于解决可变电容的电容值随PVT变化敏感的问题。可变电容包括：第一梳状结构和第一组叉指，第一梳状结构包括多个梳齿，第一组叉指包括至少一个叉指，其中第一组叉指的叉指设置在第一梳状结构的至少两个梳齿之间并且无电接触；第二梳状结构和第二组叉指，第二梳状结构包括多个梳齿，第二组叉指包括至少一个叉指，其中第二组叉指的叉指设置在第一梳状结构的至少两个梳齿之间并且无电接触；以及用于控制第一组叉指的至少一个叉指和第二组叉指的至少一个叉指之间是否有电接触的开关；其中，第一梳状结构、第一组叉指、第二梳状结构以及第二组叉指均为导电材料。
Description
技术领域
本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种可变电容、反射型移相器和半导体设备。
背景技术
相控阵技术是第五代(5th generation，5G)通信系统的核心技术。移相器(phase-shifter，PS)是相控阵技术中的关键模块。其中，反射型移相器(reflection-type phase-shifter，RTPS)由于其双向相移特性、架构简单、极低功耗等优点受到诸多研究机构和产业界的青睐。RTPS包括混合正交耦合器(hybrid quadrature coupler)和可变反射负载，通过改变可变反射负载的阻抗实现移相。可变反射负载的阻抗一般有电感电容(LC)串联、LC并联和π型三种方式，进一步的，可以通过改变电容来改变阻抗。
现有技术中，可变反射负载可以采用变容二极管(varactor)实现，由于变容二极管的电容值随工艺、电压和温度(process voltage and temperature，PVT)变化敏感，导致相移的PVT一致性很差，会严重恶化移相器的相移精度和分辨率。
发明内容
本申请实施例提供一种可变电容、反射型移相器和半导体设备，用于解决可变电容的电容值随PVT变化敏感的问题。
为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：
第一方面，提供了一种可变电容，包括：第一梳状结构和第一组叉指，第一梳状结构包括多个梳齿，第一组叉指包括至少一个叉指，其中第一组叉指的叉指设置在第一梳状结构的至少两个梳齿之间，第一组叉指的叉指与第一梳状结构的梳齿无电接触。第二梳状结构和第二组叉指，第二梳状结构包括多个梳齿，第二组叉指包括至少一个叉指，其中第二组叉指的叉指设置在第一梳状结构的至少两个梳齿之间，第二组叉指的叉指与第二梳状结构的梳齿无电接触，以及用于控制第一组叉指的至少一个叉指和第二组叉指的至少一个叉指之间是否有电接触的开关。其中，第一梳状结构、第一组叉指、第二梳状结构以及第二组叉指均为导电材料。
本申请实施例提供的可变电容和反射型移相器，通过开关控制电容阵列接入电路的电容的数目，来实现对整个可变电容的电容值的控制，可以实现非常小的电容步进和比较大的变容范围。而且由于上述可变电容采用阵列结构的导电材料(例如金属)和开关，在PVT变化时具有较强的稳定性，相对于变容管而言，有利于缓解电容值随PVT变化敏感的问题。
在一种可能的实施方式中，第一梳状结构和第二梳状结构分别包括N+1个梳齿，第一组叉指和第二组叉指分别包括N个叉指；其中，第一组叉指的第n个叉指位于第一梳状结构的第n个梳齿和第n+1梳齿之间，第二组叉指的第n个叉指位于第二梳状结构的第n个梳齿和第n+1梳齿之间，n和N均为正整数，n的取值小于或等于N的取值。
在一种可能的实施方式中，第一组叉指和第二组叉指之间连接有N个开关，其中，N个开关的第n个开关的第一端连接第一组叉指的第n个叉指，第n个开关的第二端连接第二组叉指的第n个叉指。
在一种可能的实施方式中，第一组叉指的叉指与第一梳状结构的梳齿之间填充有电介质，第二组叉指的叉指与第二梳状结构的梳齿之间填充有电介质。导电材料之间填充电介质可以提高电容容量。
在一种可能的实施方式中，第一组叉指包括多个顺序排列的叉指，第一组叉指的每个叉指的长度相等；第二组叉指包括多个顺序排列的叉指，第二组叉指的每个叉指的长度相等。
在一种可能的实施方式中，第一组叉指包括多个顺序排列的叉指，第一组叉指的每个叉指的长度依排列顺序递增或递减；第二组叉指包括多个顺序排列的叉指，第二组叉指的每个叉指的长度依排列顺序递增或递减。
在一种可能的实施方式中，第一组叉指的相邻叉指的长度之比在1.02倍至1.1倍之间，第二组叉指的相邻叉指的长度之比在1.02倍至1.1倍之间。虽然电容值的变化是非线性的，但是反射型移相器的相移曲线是线性的，并且无论电容值大或小均可以实现较小的相移步进。
在一种可能的实施方式中，开关为金属氧化物半导体MOS开关。开关还可以为氮化镓(GaN)开关。
在一种可能的实施方式中，开关由一组数字开关码字控制断开或闭合。
在一种可能的实施方式中，第一梳状结构、第一组叉指、第二梳状结构、第二组叉指以及开关位于同一金属层中。相对于位于不同金属层，工艺更简单。
第二方面，提供了一种反射型移相器，包括：正向输入端、正向输出端、负向输入端、负向输出端、第一混合正交耦合器、第二混合正交耦合器、第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第一可变电容和第二可变电容，其中，第一可变电容和第二可变电容为如第一方面及其任一实施方式所述的可变电容。正向输入端连接第一混合正交耦合器的输入端，正向输出端连接第一混合正交耦合器的隔离端，第一混合正交耦合器的耦合端通过第一电感连接至第一可变电容的第一连接端，第一混合正交耦合器的直通端通过第二电感连接至第二可变电容的第一连接端。负向输入端连接第二混合正交耦合器的输入端，负向输出端连接第二混合正交耦合器的隔离端，第二混合正交耦合器的耦合端通过第三电感连接至第一可变电容的第二连接端，第一混合正交耦合器的直通端通过第四电感连接至第二可变电容的第二连接端。
在一种可能的实施方式中，第一混合正交耦合器和第二混合正交耦合器为平行耦合微带线定向耦合器，第一电感紧邻第三电感布置，第二电感紧邻第四电感布置，第一可变电容和第二可变电容沿第一混合正交耦合器和第二混合正交耦合器的耦合线输入端和输出端走线方向布置在第一电感与第二电感之间以及第三电感与第四电感之间。
第三方面，提供了一种半导体设备，包括如第一方面及其任一实施方式所述的可变电容。关于第二方面和第三方面的技术效果，见第一方面及其任一实施方式。
附图说明
图1A为本申请实施例提供的一种无线通信系统的结构示意图；
图1B为本申请实施例提供的一种相控阵的部分结构示意图；
图1C为本申请实施例提供的一种反射型移相器的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种可变电容的结构示意图一；
图3为本申请实施例提供的一种可变电容的结构示意图二；
图4为本申请实施例提供的一种可变电容的等效电路示意图；
图5为本申请实施例提供的一种可变电容的电容值随开关的开关码字变化的曲线示意图一；
图6为本申请实施例提供的一种反射型移相器的相移曲线的示意图一；
图7为本申请实施例提供的一种可变电容的结构示意图三；
图8为本申请实施例提供的一种可变电容的电容值随开关的开关码字变化的曲线示意图二；
图9为本申请实施例提供的一种反射型移相器的相移曲线的示意图二；
图10为本申请实施例提供的一种可变电容的工艺结构示意图；
图11为本申请实施例提供的一种反射型移相器的结构示意图二；
图12为本申请实施例提供的一种反射型移相器的结构示意图三。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本申请提供的技术方案作进一步说明。应理解，本申请实施例中提供的系统结构和业务场景主要是为了解释本申请的技术方案的一些可能的实施方式，不应被解读为对本申请的技术方案的唯一性限定。本领域普通技术人员可以知晓，随着系统的演进，以及更新的业务场景的出现，本申请提供的技术方案对于相同或类似的技术问题仍然可以适用。
图1A为本申请实施例提供的一种无线通信系统的结构示意图。图1A示出了一个由无线网络设备01和终端02组成的无线通信系统00。应理解，虽然图1A仅示出了一个无线网络设备和一个终端，该无线通信系统也可以包括其他数目的无线网络设备和终端，还可以包括其他网络设备。
参见图1A所示，基站的发射波束集合中有发射波束1、发射波束2以及发射波束3，终端的接收波束集合中有接收波束a、接收波束b以及接收波束c。基站可以通过在一定的时间间隔内依次通过发射波束1至发射波束3来发射信号，以覆盖一定区域内的终端。终端也可以通过在一定的时间间隔内依次通过接收波束a至接收波束c来接收由上述不同发射波束承载的发射信号。
无线通信系统00可以作为基于第三代合作伙伴计划(3rd GenerationPartnership Project，3GPP)技术规范的移动通信系统的一个示例，也可以涵盖基于其他无线通信标准的无线通信系统，例如电气电子工程师学会(Institute of Electrical andElectronics Engineers，IEEE)的802系列，如802.11、802.15、802.20等无线通信标准。
其中，无线网络设备是一种具备无线通信功能的计算设备，可以通过波束赋形等技术生成不同指向的波束，以覆盖小区03，可以与处于小区03内不同方位的终端通信。应理解的是，无线网络设备可以是像基站这样的无线接入网设备。应理解，基站有时也可以被称为无线接入点(access point，AP)，或发送接收点(transmission reception point，TRP)。基站具体可以是5G移动通信系统中的通用节点B(generation Node B，gNB)，4G移动通信系统的演进节点B(evolutional Node B，eNB或eNodeB)，以及其他可能的无线接入技术中的基站。基站的物理形态和发射功率也可以有多种，例如宏基站(macro base station)或微基站(micro base station)。微基站有时也被称为小基站或小小区(small cell)。
终端也可以被称为用户设备(user equipment，UE)，移动台(mobile station，MS)或订户单元(subscriber unit，SU)。终端具体可以是但不限于移动电话、平板电脑(tabletcomputer)，膝上型电脑(laptop computer)，可穿戴设备(智能手表、智能手环，智能头盔，智能眼镜等)，以及其他具备无线接入能力的通信设备，如各种物联网设备，包括各种智能家居设备(比如智能电表和智能家电)以及智能城市设备(比如安防或监控设备，智能道路交通设施)等。
可以理解的是，图1A中的无线通信系统结构只是本申请实施例中的一种示例性的实施方式，本申请实施例中的通信系统结构包括但不仅限于以上通信系统结构。
应理解，图1A中的这些发射波束和接收波束可以通过基站和终端的相控阵来产生。相控阵是一种相位控制电子扫描的天线阵列，利用大量的天线单元排成阵列组成，每个天线单元都可有独立的开关控制，通过控制阵列中各天线单元的幅度和相位，调制电磁波的辐射方向，以合成具有指向性的聚焦扫描的波束。
图1B为本申请实施例提供的一种相控阵的部分结构示意图。如图1B所示，所述相控阵包括有多个天线组成的天线阵列。这些天线阵列可以为无线通信提供多个收发通道，收发通道的个数可记为N。这些收发通道可以通过合路器将接收信号汇聚，也可以通过分路器将待发送信号拆分。为了控制天线阵列中各天线单元的相位，相控阵自然需要包含用于调整相位变化的移相器，图1B中记为PS。除PS外，图1B中还示出了用于放大信号的一些放大器，包括：可变增益放大器(variable gain amplifier，VGA)，功率放大器(poweramplifier，PA)和低噪声放大器(low noise amplifier，LNA)。应理解，图1B仅为示意，本申请实施例的相控阵还可包含其他器件。
图1C为本申请实施例提供的一种反射型移相器的结构示意图，该反射型移相器可以应用于前述无线通信系统和相控阵。如图1C所示，该反射型移相器可包括：正向输入端IN_P、正向输出端OUT_P、负向输入端IN_N、负向输出端OUT_N、第一混合正交耦合器11、第二混合正交耦合器12、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第一可变电容C1和第二可变电容C2。
正向输入端IN_P连接第一混合正交耦合器11的输入端a1，正向输出端OUT_P连接第一混合正交耦合器11的隔离端b1，第一混合正交耦合器11的耦合端c1通过第一电感L1连接至第一可变电容C1的第一连接端，第一混合正交耦合器11的直通端d1通过第二电感L2连接至第二可变电容C2的第一连接端。
负向输入端IN_N连接第二混合正交耦合器12的输入端a2，负向输出端OUT_N连接第二混合正交耦合器12的隔离端b2，第二混合正交耦合器12的耦合端c2通过第三电感L3连接至第一可变电容C1的第二连接端，第一混合正交耦合器11的直通端d2通过第四电感L4连接至第二可变电容C2的第二连接端。
前文涉及的第一可变电容C1和第二可变电容C2可以为以下可变电容：
如图2所示，该可变电容包括：第一梳状结构23、第二梳状结构24、第一组叉指25、第二组叉指26和至少一个开关K。可选的，还包括第一连接端21和第二连接端22。其中，第一连接端21连接第一梳状结构23，第二连接端22连接第二梳状结构24。
第一梳状结构23包括多个梳齿，第一组叉指25包括至少一个叉指，其中，第一组叉指25的叉指设置在第一梳状结构23的至少两个梳齿之间，第一组叉指25的叉指与第一梳状结构23的梳齿无电接触。进一步地，第一组叉指25的叉指设置在第一梳状结构23的至少两个相邻梳齿之间。
第二梳状结构24包括多个梳齿，第二组叉指26包括至少一个叉指，其中，第二组叉指26的叉指设置在第一梳状结构23的至少两个梳齿之间，第二组叉指26的叉指与第二梳状结构24的梳齿无电接触。进一步地，第二组叉指26的叉指设置在第一梳状结构23的至少两个相邻梳齿之间。
至少一个开关K用于控制第一组叉指25的至少一个叉指和第二组叉指26的至少一个叉指之间是否有电接触。当至少一个开关K闭合时，第一组叉指26的至少一个叉指和第二组叉指26的至少一个叉指之间有电接触，当至少一个开关K断开时，第一组叉指26的对应叉指和第二组叉指26的对应叉指之间无电接触。需要说明的是，第一组叉指25的至少一个叉指和第二组叉指26的至少一个叉指之间可以直接电接触，即不通过开关来控制对应两个叉指之间的通断。
第一梳状结构23、第一组叉指25、第二梳状结构24以及第二组叉指26均为导电材料。进一步地，第一梳状结构23、第二梳状结构24、第一组叉指25、第二组叉指26为金属，例如，该金属可以为铜、铝、金等。
至少一个开关K可以为金属氧化物半导体(metal oxide semiconductor，MOS)管开关或氮化镓(GaN)开关等，本申请不作限定。
需要说明的是，本申请涉及的电接触可以理解为导电材料相互接触以使电流通过的状态。本申请涉及的梳状结构可以理解为一端共连接另一端无连接的E形导电材料，本申请实施例涉及的叉指可以理解为梳状结构的两个梳齿间的导电材料。应理解，虽然图2中示出的叉指是条状的，但是本申请实施例的叉指可以不仅限于图2所示的条状，只要该叉指和梳状结构的两个梳齿构成本申请实施例所需的电容即可。
本申请实施例中，第一梳状结构23包括的梳齿的数量大于第一组叉指25包括的叉指的数量。第二梳状结构24包括的梳齿的数量大于第二组叉指26包括的叉指的数量。第一组叉指25包括的叉指的数量或者第二组叉指26包括的叉指的数量大于等于至少一个开关K中开关的数量。即在一些相邻的梳齿之间可以无叉指，在第一组叉指25和第二组叉指26一些相对的叉指之间可以无开关，例如，第一梳状结构23和第二梳状结构24分别包括10个梳齿，第一组叉指25和第二组叉指26分别包括6个叉指，至少一个开关K包括4个开关。
在一种可能的实施方式中，如图3所示，第一梳状结构23和第二梳状结构24分别包括N+1个梳齿，第一组叉指25和第二组叉指26分别包括N个叉指。至少一个开关K包括N个开关K1-KN，这N个开关K1-KN连接在第一组叉指25和第二组叉指26之间。
第一组叉指25中第n个叉指an位于第一梳状结构23的第n个梳齿Sn和第n+1个梳齿Sn+1之间，并且第一组叉指25中第n个叉指an与第一梳状结构23的第n个梳齿Sn和第n+1个梳齿Sn+1无电接触。
第二组叉指26中第n个叉指bn位于第二梳状结构24的第n个梳齿Tn和第n+1个梳齿Tn+1之间，并且第二组叉指26中第n个叉指bn与第二梳状结构24的第n个梳齿Tn和第n+1个梳齿Tn+1无电接触。
第一组叉指25的叉指与第一梳状结构23的梳齿之间填充有电介质，第二组叉指26的叉指与第二梳状结构24的梳齿之间填充有电介质。具体的，第一组叉指25中第n个叉指an与第一梳状结构23的第n个梳齿Sn和第n+1个梳齿Sn+1之间填充介电质，第二组叉指26中第n个叉指bn与第二梳状结构24的第n个梳齿Tn和第n+1个梳齿Tn+1之间填充介电质。
N个开关的第n个开关Kn的第一端连接第一组叉指25中第n个叉指an的一端，第n个开关Kn的第二端连接第二组叉指26中第n个叉指bn的一端。
其中，n和N均为正整数，n的取值小于或等于N的取值。
如图4所示，示出了上述可变电容等效电路，第一组叉指25中第n个叉指an与第一梳状结构23的第n个梳齿Sn和第n+1个梳齿Sn+1之间形成电容C1n，第二组叉指26中第n个叉指bn与第二梳状结构24的第n个梳齿Tn和第n+1个梳齿Tn+1之间形成电容C2n。
当第n个开关Kn闭合时，电容C1n和电容C2n串联，此时闭合开关Kn对应的电容Cn的电容值为(C1n*C2n)/(C1n+C2n)。特别地，当电容C1n与电容C2n相等时，开关Kn对应的电容Cn的电容值为C1n/2或C2n/2。因此，通过在该电容结构中引入开关Kn，可以使得电容的最小变化值为(C1n*C2n)/(C1n+C2n)，小于电容C1n或电容C2n，因此能够降低可变电容的电容调整精度。
当超过1个开关闭合时，闭合开关对应的电容并联，整个可变电容的电容值为并联的电容之和。通过闭合不同数量的开关，可以实现可变电容的电容值的改变。例如，开关K1对应的电容为C1，开关Kn对应的电容为Cn，如果开关K1和Kn闭合，则整个可变电容的电容值为C1+Cn。
本申请实施例提供的可变电容和反射型移相器，通过开关控制电容阵列接入电路的电容的数目，来实现对整个可变电容的电容值的控制，可以实现非常小的电容步进和比较大的变容范围，其电容步进可以为2fF～3fF，变容比可以达到3.4。而且由于上述可变电容采用阵列结构的导电材料(例如金属)，在PVT变化时具有较强的稳定性，解决了电容值随PVT变化敏感的问题。
需要说明的是，图4中示出的是第一组叉指25中的所有叉指等长，第二组叉指26中的所有叉指等长的情况，即第一组叉指25包括多个顺序排列的叉指，第一组叉指25的每个叉指的长度相等；第二组叉指26包括多个顺序排列的叉指，第二组叉指26的每个叉指的长度相等。但是本申请对第一组叉指25或第二组叉指26中叉指的长度不限定，例如，第一组叉指25或第二组叉指26中的叉指可以等长或不等长，可以长短相间，还可以如下面描述的长度逐渐递增或递减：即第一组叉指25包括多个顺序排列的叉指，第一组叉指25的每个叉指的长度依排列顺序递增或递减；第二组叉指26包括多个顺序排列的叉指，第二组叉指26的每个叉指的长度依排列顺序递增或递减。
开关K由一组数字开关码字控制断开或闭合，相应地，可变电容的电容值随开关K的开关码字变化。如图5所示，为可变电容的电容值随开关K1-KN的开关码字变化的曲线，开关码字指开关K1-KN对应的二进制表示，例如一个比特对应一个开关的开关状态，该比特位为0表示开关断开，该比特位为1表示开关闭合，开关K1-KN按照从低到高比特位来表示，则0010可以表示开关K1、K3、K4断开，开关K2闭合。
从图4的曲线可以看出，可变电容的电容值变化为线性的。
反射型移相器的相移特性如下面公式1。
其中，
为相移量，W为频率，L为与可变电容串联的电感的电感值，Z0为特征阻抗，Cn为可变电容第n个开关Kn导通时的电容值。
上述公式中
为可变电容的所有开关都断开时的初始相移，是一个常数。反射型移相器的相移
实质上为1/Cn的反正切函数，当可变电容的电容值如图5所示呈线性变化时，对应的反射型移相器的相移曲线如图6所示。从中可以看出，反射型移相器的相移
是非线性的，这就意味着相移步进也是非线性的，并且相移步进随着n的增大不断减小，在n很小的时候最大，这对于实现高分辨率(high resolution)反射型移相器是非常不利的。
为了解决这一问题，可以通过合理地设置第n个开关闭合时的电容值Cn，把公式1拟合成近似正切函数，这样，通过合理控制电容步进就可以得到线性的相移曲线和较小的相移步进。
可选的，第n个开关Kn闭合时，可变电容的总电容值(即第一组叉指25中第n个叉指an与第一梳状结构23的第n个梳齿Sn和第n+1个梳齿Sn+1之间形成的电容，以及，第二组叉指26中第n个叉指bn与第二梳状结构24的第n个梳齿Tn和第n+1个梳齿Tn+1之间形成的电容，这二者之和)为如下值：
根据上述公式，第一组叉指25的相邻叉指(例如叉指an+1与叉指an)的长度之比在1.02倍至1.1倍之间，第二组叉指26的相邻叉指(例如叉指bn+1与叉指bn)的长度之比在1.02倍至1.1倍之间。优化后的可变电容的结构如图7所示，优化后的可变电容的电容值随开关K1-KN的开关码字变化的曲线如图8所示，对应的反射型移相器的相移曲线如图9所示。
从中可以看出，虽然电容值的变化是非线性的，但是反射型移相器的相移曲线是线性的，并且无论电容值大或小均可以实现较小的相移步进。
可以在同一金属层中刻蚀梳状结构和叉指，即第一梳状结构23、第一组叉指25、第二梳状结构24、第二组叉指26以及开关K位于同一金属层中；或者，第一梳状结构23、第一组叉指25位于第一金属层中，第二梳状结构24、第二组叉指26位于第二金属层中，开关K可以位于第一金属层或第二金属层中，开关K与另一金属层中的叉指之间可以通过通孔导通。
示例性地，如图10所示，示出了一种可变电容的工艺结构，可以在金属层8中刻蚀梳状结构和叉指。图中仅示出了第一梳状结构23的第1个梳齿S1、第2个梳齿S2、第3个梳齿S3以及第一组叉指25的叉指a1和叉指a2。相邻梳齿和叉指之间形成电容。需要说明的是，本申请并不限定只能采用上述工艺结构。
如图11所示，当第一混合正交耦合器11和第二正交耦合器12为集中LC耦合器时：
第一混合正交耦合器11包括电容Cc1、电容Cc2、电容Cg1、电容Cg2、电容Cg3、电容Cg4、电感Lg1、电感Lg2。第一混合正交耦合器11的输入端a1连接电容Cc1的第一端、电容Cg1的第一端、电感Lg1的第一端；第一混合正交耦合器11的输入端c1连接电容Cc1的第二端、电容Cg3的第一端、电感Lg2的第一端；第一混合正交耦合器11的直通端d1连接电容Cc2的第一端、电容Cg2的第一端、电感Lg1的第二端；第一混合正交耦合器11的输出端b1连接电容Cc2的第二端、电容Cg4的第一端、电感Lg2的第二端；电容Cg1的第二端、电容Cg2的第二端、电容Cg3的第二端、电容Cg4的第二端接地。
第二混合正交耦合器12包括电容Cc3、电容Cc4、电容Cg5、电容Cg6、电容Cg7、电容Cg8、电感Lg3、电感Lg4。第二混合正交耦合器12的输入端a2连接电容Cc3的第一端、电容Cg5的第一端、电感Lg3的第一端；第二混合正交耦合器12的输入端c2连接电容Cc3的第二端、电容Cg7的第一端、电感Lg4的第一端；第二混合正交耦合器12的直通端d2连接电容Cc4的第一端、电容Cg6的第一端、电感Lg3的第二端；第二混合正交耦合器12的输出端b2连接电容Cc4的第二端、电容Cg8的第一端、电感Lg4的第二端；电容Cg5的第二端、电容Cg6的第二端、电容Cg7的第二端、电容Cg8的第二端接地。
如图12所示，当第一混合正交耦合器11和第二混合正交耦合器12为平行耦合微带线定向耦合器时，第一混合正交耦合器11包括第一条耦合微带线111和第二条耦合微带线112。第二混合正交耦合器12包括第三条耦合微带线121和第四条耦合微带线122。第一条耦合微带线111的第一端a1连接正向输入端IN_P，第一条耦合微带线111的第二端d1连接第二电感L2的第一端；第二条耦合微带线112的第一端c1连接第一电感L1的第一端，第二条耦合微带线112的第二端b1连接正向输出端OUT_P。第三条耦合微带线121的第一端a2连接负向输入端IN_N，第三条耦合微带线121的第二端d2连接第四电感L4的第一端；第四条耦合微带线122的第一端c2连接第三电感L3的第一端，第四条耦合微带线122的第二端b2连接负向输出端OUT_N。
第一电感L1紧邻第三电感L3布置，第二电感L2紧邻第四电感L4布置，第一可变电容C1和第二可变电容C2沿第一混合正交耦合器11和第二混合正交耦合器12的耦合线输入端和输出端走线方向布置在第一电感L1与第二电感L2之间以及第三电感L3与第四电感L4之间。
图12所示的反射型移相器的布局方式相对于图11所示的反射型移相器的布局方式，利用了两个耦合器之间的空间来布置可变电容，可有有效地降低反射型移相器整体版图的面积。
本申请实施例还提供了一种半导体设备，可以包括前文所述的可变电容。其所能达到的有益效果可参考上文所提供的实施方式中的有益效果，此处不再赘述。所述半导体设备既可以是例如手机或基站这样的整机设备，也可以是整机设备中的集成电路产品，例如应用于射频通信的芯片等。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (13)
1.一种可变电容，其特征在于，包括：
第一梳状结构和第一组叉指，所述第一梳状结构包括多个梳齿，所述第一组叉指包括至少一个叉指，其中所述第一组叉指的叉指设置在所述第一梳状结构的至少两个梳齿之间，所述第一组叉指的叉指与所述第一梳状结构的梳齿无电接触；
第二梳状结构和第二组叉指，所述第二梳状结构包括多个梳齿，所述第二组叉指包括至少一个叉指，其中所述第二组叉指的叉指设置在所述第一梳状结构的至少两个梳齿之间，所述第二组叉指的叉指与所述第二梳状结构的梳齿无电接触；以及
用于控制所述第一组叉指的至少一个叉指和所述第二组叉指的至少一个叉指之间是否有电接触的开关；
其中，所述第一梳状结构、所述第一组叉指、所述第二梳状结构以及所述第二组叉指均为导电材料。
2.根据权利要求1所述的可变电容，其特征在于：
所述第一梳状结构和所述第二梳状结构分别包括N+1个梳齿，所述第一组叉指和所述第二组叉指分别包括N个叉指；
其中，所述第一组叉指的第n个叉指位于所述第一梳状结构的第n个梳齿和第n+1梳齿之间，所述第二组叉指的第n个叉指位于所述第二梳状结构的第n个梳齿和第n+1梳齿之间，n和N均为正整数，n的取值小于或等于N的取值。
3.根据权利要求2所述的可变电容，其特征在于：
所述第一组叉指和所述第二组叉指之间连接有N个开关，其中，所述N个开关的第n个开关的第一端连接所述第一组叉指的第n个叉指，所述第n个开关的第二端连接所述第二组叉指的第n个叉指。
4.根据权利要求1至3任一项所述的可变电容，其特征在于：
所述第一组叉指的叉指与所述第一梳状结构的梳齿之间填充有电介质，所述第二组叉指的叉指与所述第二梳状结构的梳齿之间填充有电介质。
5.根据权利要求1至4任一项所述的可变电容，其特征在于：
所述第一组叉指包括多个顺序排列的叉指，所述第一组叉指的每个叉指的长度相等；
所述第二组叉指包括多个顺序排列的叉指，所述第二组叉指的每个叉指的长度相等。
6.根据权利要求1至4任一所述的可变电容，其特征在于：
所述第一组叉指包括多个顺序排列的叉指，所述第一组叉指的每个叉指的长度依排列顺序递增或递减；
所述第二组叉指包括多个顺序排列的叉指，所述第二组叉指的每个叉指的长度依排列顺序递增或递减。
7.根据权利要求6所述的可变电容，其特征在于：
所述第一组叉指的相邻叉指的长度之比在1.02倍至1.1倍之间，所述第二组叉指的相邻叉指的长度之比在1.02倍至1.1倍之间。
8.根据权利要求1至7任一所述的可变电容，其特征在于：
所述开关为金属氧化物半导体MOS开关。
9.根据权利要求1至8任一所述的可变电容，其特征在于：
所述开关由一组数字开关码字控制断开或闭合。
10.根据权利要求1至9任一所述的可变电容，其特征在于：
所述第一梳状结构、所述第一组叉指、所述第二梳状结构、所述第二组叉指以及所述开关位于同一金属层中。
11.一种反射型移相器，其特征在于，包括：
正向输入端、正向输出端、负向输入端、负向输出端、第一混合正交耦合器、第二混合正交耦合器、第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第一可变电容和第二可变电容，其中，所述第一可变电容和所述第二可变电容为权利要求1至10任一项所述的可变电容，
所述正向输入端连接所述第一混合正交耦合器的输入端，所述正向输出端连接所述第一混合正交耦合器的隔离端，所述第一混合正交耦合器的耦合端通过所述第一电感连接至所述第一可变电容的第一连接端，所述第一混合正交耦合器的直通端通过所述第二电感连接至所述第二可变电容的第一连接端；
所述负向输入端连接所述第二混合正交耦合器的输入端，所述负向输出端连接所述第二混合正交耦合器的隔离端，所述第二混合正交耦合器的耦合端通过所述第三电感连接至所述第一可变电容的第二连接端，所述第一混合正交耦合器的直通端通过所述第四电感连接至所述第二可变电容的第二连接端。
12.根据权利要求11所述的反射型移相器，其特征在于：
所述第一混合正交耦合器和所述第二混合正交耦合器为平行耦合微带线定向耦合器，所述第一电感紧邻所述第三电感布置，所述第二电感紧邻所述第四电感布置，所述第一可变电容和所述第二可变电容沿所述第一混合正交耦合器和所述第二混合正交耦合器的耦合线输入端和输出端走线方向布置在所述第一电感与所述第二电感之间以及所述第三电感与所述第四电感之间。
13.一种半导体设备，其特征在于，包括如权利要求1至10任一项所述的可变电容。
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