CN117941167A - 紧凑低损耗反射型相移器 - Google Patents

紧凑低损耗反射型相移器 Download PDF

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CN117941167A CN202280061680.0A CN202280061680A CN117941167A CN 117941167 A CN117941167 A CN 117941167A CN 202280061680 A CN202280061680 A CN 202280061680A CN 117941167 A CN117941167 A CN 117941167A
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Abstract

本发明的各方面涉及用于射频(RF)无线设备的反射型相移器。根据本文所述的各方面的反射型相位结构可通过紧凑配置改进设备性能，诸如在这些紧凑配置中，将磁和电容耦合集成到设备设计中以集成元件之间的交互，从而在具有宽带性能的紧凑设计中获得改进的相移性能。

Description

紧凑低损耗反射型相移器
技术领域
本公开整体涉及电子器件，并且更具体地，涉及用于射频(RF)无线设备的反射型相移器。
背景技术
无线通信设备和技术正变得越来越普遍。无线通信设备通常发射和接收通信信号。通信信号通常由多种不同组件和电路处理。在一些现代通信系统中，可形成通信波束并在一个或多个方向上进行转向。一种类型的波束转向系统使用被称为相控阵列或相控阵列天线系统。相控阵列可使用多个不同的元件和天线，其中每个元件可处理在相位上偏移一定量的发射和/或接收信号，从而导致相控阵列系统的不同元件处理发射和/或接收信号的轻微相移版本。相控阵列系统可产生窄的、可转向的、高功率的通信波束。相控阵列天线系统还可形成大规模多输入多输出(MIMO)系统的一部分。
发明内容
所附权利要求书的范围内的系统、方法和设备的各种具体实施各自具有若干方面，这些若干方面中没有任何单个一个方面完全负责本文中描述的期望属性。在不限制所附权利要求书的范围的情况下，在本文中描述了某些支配性的特征。
本文所述的方面包括具有相控阵列系统的无线设备。为了在此类设备中实现正交波束转向控制和旁瓣抑制，相控阵列系统元件中的相位和振幅控制是独立的。此类元件中的相移器通过相位分辨率和相移范围特性影响波束形成。同时，设备大小是性能的一个重要方面。除了不消耗直流功率和具有高线性度之外，反射型相移器还可由于反射型相移器的双向性(例如，TRx互易性)而被配置用于发射(Tx)接收(Rx)元件的单个相移器。
根据本文所述的各方面的反射型相位结构可通过紧凑配置进一步改进设备性能，在这些紧凑配置中，将磁和电容耦合集成到设备设计中以集成元件之间的交互，从而在具有宽带性能的紧凑设计中获得改进的相移性能。本文所述的示例提供用于改进的无线前端解决方案的宽带紧凑低损耗双向反射型相移器。
本说明书中所描述的主题的一个或多个具体实施的细节在附图和以下描述中阐述。根据描述、附图和权利要求书，其他特征、方面和优点将变得显而易见。注意，以下附图中的相对尺寸可能不是按比例描绘的。
在一些方面，提供了一种无线通信装置，该无线通信装置包括：具有已调谐终端的反射耦合器，该反射耦合器包括第一反射信号端子、第二反射信号端子、第三反射信号端子和第四反射信号端子；第一可变电容性元件，该第一可变电容性元件从该第一反射信号端子耦合到该第二反射信号端子；第二可变电容性元件，该第二可变电容性元件从该第三反射信号端子耦合到该第四反射信号端子；第一电感元件，该第一电感元件具有第一端部和第二端部，其中该第一电感元件的该第一端部耦合到该第一反射信号端子；第二电感元件，该第二电感元件具有耦合到该第一电感元件的该第二端部的第一端部，以及耦合到该第三反射信号端子的第二端部；第三电感元件，该第三电感元件具有第一端部和第二端部，其中该第三电感元件的该第一端部耦合到该第二反射信号端子；第四电感元件，该第四电感元件具有耦合到该第三电感元件的该第二端部的第一端部，以及耦合到该第四反射信号端子的第二端部；第三可变电容性元件，该第三可变电容性元件从该第一电感元件的该第二端部和该第三电感元件的该第一端部耦合；和第四可变电容性元件，该第四可变电容性元件从该第二电感元件的该第二端部耦合到该第四电感元件的该第一端部。
在一些方面，该第一可变电容性元件、该第二可变电容性元件、该第三可变电容性元件和该第四可变电容性元件被定位为产生适度电容耦合。
在一些方面，该第一电感元件、该第二电感元件、该第三电感元件和该第四电感元件被定位为产生适度磁耦合。
在一些方面，适度磁耦合导致电感元件之间的介于0.3与0.5之间的耦合值。
在一些方面，适度电容耦合大约介于30与50毫微微法拉(fF)之间。
在一些方面，该第一可变电容性元件和该第二可变电容性元件具有共享电容值。
在一些方面，该共享电容值是能够在60fF至140fF的范围内调谐的。
在一些方面，该装置还包括控制电路，该控制电路耦合到该第一可变电容性元件、该第二可变电容性元件、该第三可变电容性元件和该第四可变电容性元件，其中该控制电路被配置为选择电容值以设定相移值。
在一些方面，该装置还包括控制相移组件，该相移组件包括第一相移输入端、第二相移输入端、该第一反射信号端子、该第二反射信号端子、该第三反射信号端子、该第四反射信号端子、第一相移输出端和第二相移输出端。
在一些方面，该装置还包括控制可变增益放大器，该可变增益放大器耦合到该相移组件。
在一些方面，该可变增益放大器包括双向单端输入端、增益控制部、相位校准元件、振幅控制电路和双向单端输出端。
在一些方面，该装置还包括控制发射路径，该发射路径耦合到该可变增益放大器。
在一些方面，该无线通信装置包括双向反射型相移器。
在一些方面，该无线通信装置包括相控阵列元件。
在一些方面，该相控阵列元件还包括发射路径和接收路径，其中该发射路径包括该双向反射型相移器，并且其中该接收路径包括该双向反射型相移器。
在一些方面，该无线通信装置包括毫米波集成电路(mmWIC)。
在一些方面，该mmWIC包括多个相控阵列元件，并且其中该多个相控阵列元件中的第一相控阵列元件包括该第一可变电容性元件、该第二可变电容性元件、该第三可变电容性元件、该第四可变电容性元件、该第一电感元件、该第二电感元件、该第三电感元件和该第四电感元件。
在一些方面，该多个相控阵列元件中的每个相控阵列元件包括双向反射型相移器。
在一些方面，使用用于该第一可变电容性元件、该第二可变电容性元件、该第三可变电容性元件、该第四可变电容性元件、该第一电感元件、该第二电感元件、该第三电感元件和该第四电感元件的耦合变压器布局来产生该适度电容耦合和该适度磁耦合。
在一些方面，该耦合变压器布局使用毫米波集成电路(mmWIC)的两个层，并且该mmWIC的表面积是大约95微米(μm)乘135μm。
在一些方面，使用用于该第一可变电容性元件、该第二可变电容性元件、该第三可变电容性元件、该第四可变电容性元件、该第一电感元件、该第二电感元件、该第三电感元件和该第四电感元件的差分正交混合布局来产生该适度电容耦合和该适度磁耦合。
在一些方面，提供了一种无线通信装置，该无线通信装置包括：具有可调谐终端的90度差分反射耦合器，该90度差分反射耦合器包括第一反射信号端子、第二反射信号端子、第三反射信号端子、第四反射信号端子、双向差分输入端和双向差分输出端；第一电感元件，该第一电感元件具有第一端部和第二端部，其中该第一端部耦合到该第一反射信号端子；第二电感元件，该第二电感元件具有第一端部和第二端部，其中该第二端部耦合到该第二反射信号端子；第三电感元件，该第三电感元件具有第一端部和第二端部，其中该第一端部耦合到该第三反射信号端子；第四电感元件，该第四电感元件具有第一端部和第二端部，其中该第二端部耦合到该第四反射信号端子；第一可变电容性元件，该第一可变电容性元件从该第一反射信号端子耦合到该第二反射信号端子；第二可变电容性元件，该第二可变电容性元件从该第三反射信号端子耦合到该第四反射信号端子；第三可变电容性元件，该第三可变电容性元件从该第一电感元件的该第二端部耦合到该第二电感元件的该第一端部；第四可变电容性元件，该第四可变电容性元件从该第三电感元件的该第二端部耦合到该第四电感元件的该第一端部。
在一些方面，该第一可变电容性元件、该第二可变电容性元件、该第三可变电容性元件和该第四可变电容性元件被定位为产生适度电容耦合。
在一些方面，该适度电容耦合是大约40毫微微法拉(fF)。
在一些方面，该第一电感元件、该第二电感元件、该第三电感元件和该第四电感元件被定位为产生适度磁耦合。
在一些方面，该适度磁耦合导致电感元件之间的介于0.3与0.5之间的耦合值。
在一些方面，该无线通信装置还包括：第一变压器，该第一变压器跨该双向差分输入端耦合；和第二变压器，该第二变压器跨该双向差分输出端耦合。
在一些方面，提供了一种用于操作无线装置的方法，该方法包括：接收通信信号；以及使用双向反射型相移器调整该通信信号的相位，该双向反射型相移器包括：相移器；和耦合到该相移器的可变负载终端，这些可变负载终端包括多个可变电容性元件和多个电感元件；其中该多个可变电容性元件被定位为产生足以影响装置操作频率下的插入损耗的适度电容耦合；并且其中该多个电感元件被定位为在该多个电感元件之间产生足以影响该装置操作频率下的该插入损耗的磁耦合。
在一些方面，该相移器包括90度相移器。
在一些方面，上文所述的装置可包括：移动设备，该移动设备具有用于捕获一个或多个图片的相机。在一些方面，上文所述的装置可包括：用于显示一个或多个图片的显示器。该发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在独立地用于确定所要求保护的主题的范围。本主题应当参考整个说明书的适当部分、任何或所有附图和每项权利要求来理解。
前述内容以及其他特征和实施方案将在参考以下说明书、权利要求书和附图时变得更显而易见。
附图说明
在附图中，除非另外指示，否则相似的参考标号贯穿各个视图指代相似的部件。对于带有字母字符标号的参考标号，诸如“102a”或“102b”，字母字符标号可区分同一图中的两个相似的部件或元件。当旨在使参考标号涵盖所有图中的具有相同参考标号的所有部件时，可省略参考标号的字母字符标号。
图1是示出无线设备与无线通信系统进行通信的图。
图2A是示出可在其中实现本公开的各方面的无线设备的框图。
图2B是示出根据本文所述的一些具体实施的无线设备的各方面的框图。
图3是根据本公开的各方面的示出1x8相控阵列的毫米波(mmW)模块的框图。
图4是示出根据本文所述的实施方案的反射型相移器的各方面的图。
图5是示出根据本文所述的实施方案的反射型相移器的各方面的图。
图6是示出根据本文所述的各方面的与放大器组合的反射型相移器的图。
图7A是示出根据本文所述的一个具体实施的相移器设计的各方面的图表。
图7B是示出根据本文所述的一个具体实施的相移器性能的各方面的图表。
图7C是示出根据本文所述的一个具体实施的相移器性能的各方面的图表。
图8是示出根据本文所述的实施方案的反射型相移器的各方面的图。
图9是描述根据一些方面的用于反射型相移的方法的操作的示例的流程图。
图10是根据一些方面的用于反射型相移的装置的功能框图。
具体实施方式
下文结合附图阐述的具体实施方式旨在作为对示例性具体实施的描述，并非旨在表示其中可实践本发明的唯一具体实施。贯穿描述使用的术语“示例性”意指“用作示例、实例或例示”，并且应不必被解释为优于或胜过其他示例性具体实施。具体实施方式出于提供对示例性具体实施的透彻理解的目的而包括特定细节。在一些实例中，一些设备以框图形式示出。在以下附图中通用的绘图元素可使用相同参考标号来标识。
本文所述的方面包括改进的反射型相移器。此类相移器可与具有相控阵列系统的无线设备一起使用。在无线通信系统中，具有旁瓣抑制的正交波束转向是用于改进通信性能的手段。为了实现正交波束转向控制和旁瓣抑制，使用相控阵列系统元件中的相位和振幅控制。此类元件中的相移器控制相位分辨率和相移范围特性，这些进一步影响通信性能。另外，设备大小是无线设备中的性能的一个重要方面。本文所述的反射型相移器是双向的，因此单个相移器可在相控阵列元件的发射链和接收链两者中使用，从而与非双向的其他相移器(例如，针对每个发射或接收路径都需要相移器)相比减少空间使用。另外，本文所述的示例反射型相移器没有直流(DC)功耗，并且与某些配置的开关型相移器相比具有增加的线性度。
根据本文所述的各方面的反射型相位结构可通过紧凑配置进一步改进设备性能，在这些紧凑配置中，将磁和电容耦合集成到设备设计中以集成元件之间的交互，从而在具有宽带性能的紧凑设计中获得改进的相移性能。由于反射型相移器的无源操作和双向性质，本文所述的反射型结构可用作发射器和接收器之间的共享相移器，使得与先前设备相比，可大大减小相控阵列收发器或前端模块的总面积。本文所述的示例可提供用于改进的无线前端解决方案的宽带紧凑低损耗双向反射型相移器。
本说明书中所描述的主题的一个或多个具体实施的细节在附图及以下描述中阐述。根据描述、附图和权利要求书，其他特征、方面和优点将变得显而易见。注意，以下附图中的相对尺寸可能不是按比例描绘的。
在一些方面，描述了一种反射型相移器，该反射型相移器具有两个输入端和两个输出端，其中耦合到这些输入端和输出端的电容元件和电感元件被配置为使用这些元件的特性以及这些元件之间的共振耦合两者来以减小(例如，改进)的插入损耗性能实现设备性能。在各种具体实施中，可使用差分正交混合结构、耦合变压器结构或其他此类紧凑结构来产生电容元件和电感元件的配置，从而提供改进且紧凑的反射相移性能。
一些方面包括一种反射型相移器，该反射型相移器作为毫米波集成电路(mmWIC)的一部分与相控阵列元件和其他发射(Tx)和接收(Rx)元件集成。这种mmWIC可被进一步配置为移动设备、平板计算机、个人计算机或其他此类无线设备的一部分。以下描述紧凑低损耗反射型相移器以及可使用此类相移器的各种系统、设备和装置的细节和附加方面。
图1是示出无线设备110与无线通信系统120进行通信的图。无线设备110以及无线通信系统120内的所有其他设备可使用根据本文所述的各方面的反射型相移器。无线通信系统120可以是长期演进(LTE)系统、码分多址(CDMA)系统、全球移动通信系统(GSM)系统、无线局域网(WLAN)系统、5G NR(新空口)系统或一些其他无线系统。CDMA系统可以实现宽带CDMA(WCDMA)、CDMA 1X、演进数据优化(EVDO)、时分同步CDMA(TD-SCDMA)或某个其他版本的CDMA。为了简单起见，图1示出了包括两个基站130和132以及一个系统控制器140的无线通信系统120。一般而言，无线通信系统可包括任何数量的基站和任何网络实体集。任何此类设备可用根据本文所述的各方面的反射型相移器来实现。
无线设备110还可被称为用户装备(UE)、移动站、终端、接入终端、订户单元、站等。无线设备110可以是蜂窝电话、智能电话、平板计算机、无线调制解调器、个人数字助理(PDA)、手持式设备、膝上型计算机、智能本、上网本、平板计算机、无绳电话、医疗设备、被配置为(例如，通过物联网)连接到一个或多个其他设备的设备、无线本地环路(WLL)站、蓝牙设备等。无线设备110可与无线通信系统120进行通信。无线设备110还可接收来自广播站(例如，广播站134)的信号和/或来自卫星(例如，一个或多个全球导航卫星系统(GNSS)中的卫星150等)的信号。无线设备110可支持用于无线通信的一种或多种无线电技术，诸如LTE、WCDMA、CDMA 1X、EVDO、TD-SCDMA、GSM、802.11、5G等。
无线通信系统120还可包括无线设备160。在一些方面，无线设备160可以是无线接入点，或者是包括无线局域网(WLAN)或包括其一部分的另一无线通信设备。在一些方面，无线设备110可被配置为客户驻地装备(CPE)，其可与基站130和另一无线设备110或者无线通信系统120中的其他设备进行通信。在一些实施方案中，CPE可被配置为使用WAN信令与无线设备160进行通信，并且基于这种通信与基站130交接，而不是无线设备160直接与基站130进行通信。在无线设备160被配置为使用WLAN信令进行通信的示例性实施方案中，WLAN信号可包括WiFi或其他通信信号。
图2A是示出可在其中实现本公开的紧凑低损耗反射型相移器的无线设备200的框图。无线设备200可例如是图1中所示的无线设备110的实施方案。在一些示例中，无线设备200(或下文描述和/或例示的设备中的任一设备)可以是图1所示的设备中的任一设备的示例。
图2A示出了具有发射器230和接收器250的收发器220的示例。一般而言，对发射器230和接收器250中的信号的调节可由放大器、滤波器、升频器、降频器等的一个或多个级来执行。这些电路块可与图2A中所示的配置不同地进行布置。此外，图2A中未示出的其他电路块也可用于调节发射器230和接收器250中的信号。除非另外指出，否则图2A或附图中的任何其他图中的任何信号都可以是单端的或差分的。图2A中的一些电路块也可被省略。
在图2A所示的示例中，无线设备200通常包括收发器220和数据处理器210。数据处理器210可包括操作地耦合到存储器298的处理器296。存储器298可被配置为存储使用参考标号299大致示出的数据和程序代码，并且通常可包括模拟和/或数字处理组件。处理器296可以是任何控制或计算电路。收发器220包括支持双向通信的发射器230和接收器250。一般而言，无线设备200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和/或接收器。收发器220的全部或一部分可被实现在一个或多个模拟集成电路(IC)、RF IC(RFIC)、混合信号IC等上。
在发射路径中，数据处理器210处理要被发射的数据并且向发射器230提供同相(I)和正交(Q)模拟输出信号。在一些方面，数据处理器210包括数模转换器(DAC)214a和214b，用于将由数据处理器210生成的数字信号转换为I和Q模拟输出信号(例如，I和Q输出电流)以用于进一步处理。在其他实施方案中，DAC 214a和214b被包括在收发器220中，并且数据处理器210以数字方式向收发器220提供数据(例如，用于I和Q)。
在发射器230内，基带(例如，低通)滤波器232a和232b分别对I和Q模拟发射信号进行滤波以移除由在前的数模转换引起的不期望镜频。放大器(Amp)234a和234b分别放大来自基带滤波器232a和232b的信号，并提供I和Q基带信号。具有升频混频器241a和241b的升频器240利用来自发射(TX)本地振荡器(LO)信号发生器290的I TX LO信号和Q TX LO信号来对I基带信号和Q基带信号进行升频，并提供经升频信号。所接收的RF信号由LNA 252放大并且由滤波器滤波以获得期望RF输入信号。降频器260中的降频混频器261a和261b将滤波器的输出与来自RX LO信号发生器280的I和Q接收(RX)LO信号(即，LO_I和LO_Q)进行混频以生成I和Q基带信号。I和Q基带信号由放大器262a和262b放大，并且由基带(例如，低通)滤波器264a和264b进一步滤波，以获得I和Q模拟输入信号，向数据处理器210提供这些信号。在所示的示例性实施方案中，数据处理器210包括用于将模拟输入信号转换成要由数据处理器210进一步处理的数字信号的模数转换器(ADC)216a和216b。在一些实施方案中，ADC216a和216b被包括在收发器220中并且以数字方式向数据处理器210提供数据。
在图2A中，TX LO信号发生器290生成用于升频的I和Q TX LO信号，而RX LO信号发生器280生成用于降频的I和Q RX LO信号。每个LO信号是具有特定基频的周期性信号。锁相环(PLL)292从数据处理器210接收时序信息，并生成用于调整来自LO信号发生器290的TXLO信号的频率和/或相位的控制信号。类似地，PLL 282从数据处理器210接收时序信息，并且生成用于调整来自LO信号发生器280的RX LO信号的频率和/或相位的控制信号。
在一些方面，RX PLL 282、TX PLL 292、RX LO信号发生器280和TX LO信号发生器290可另选地组合成单个LO发生器电路295，该LO发生器电路可包括用于提供TX LO信号和RX LO信号的公共或共享LO信号发生器电路。另选地，可使用单独的LO发生器电路来生成TXLO信号和RX LO信号。
无线设备200可支持CA，并且可(i)接收由一个或多个小区在多个下行链路载波上以不同频率发射的多个下行链路信号，以及/或者(ii)在多个上行链路载波上向一个或多个小区发射多个上行链路信号。然而，本领域技术人员将理解，本文所述的方面可在不支持载波聚合的系统、设备和/或架构中实现。
图2A中功能性地示出了收发器220的某些组件，并且其中示出的配置可表示或可不表示某些具体实施中的物理设备配置。例如，如上文所述，收发器220可以在各种集成电路(IC)、RF IC(RFIC)、混合信号IC等中实现。在一些实施方案中，收发器220在具有各种模块、芯片和/或组件的基板或板(诸如印刷电路板(PCB))上实现。
图2A的无线设备200是外差式(或超外差式)架构的示例，其中升频器240和降频器260被配置为处理基带与中频(IF)之间的通信信号。例如，升频器240可被配置为将IF信号提供给升频器275。在一些方面，升频器275可包括求和功能278和升频混频器276。求和功能278将升频器240的I和Q输出进行组合，并且向混频器276提供非正交信号。非正交信号可以是单端的或差分的。混频器276被配置为接收来自升频器240的IF信号和来自TX RF LO信号发生器277的TX RF LO信号，并向相移电路281提供经升频RF信号。虽然PLL 292在图2A中被示出为由信号发生器290、277共享，但可实现针对每个信号发生器的相应PLL。
在一些方面，相移电路281中的组件可包括一个或多个可调整或可变相控阵列元件，并且可通过连接从数据处理器210接收一个或多个控制信号，并且基于所接收的控制信号来操作这些可调整或可变相控阵列元件。
在一些方面，相移电路281包括相移器283和相控阵列元件287。虽然为了便于例示而示出了三个相移器283和三个相控阵列元件287，但是相移电路281可包括更多或更少的相移器283和相控阵列元件287。
每个相移器283可被配置为从升频器275接收RF发射信号，将相位改变一定量，并且向相应的相控阵列元件287提供RF信号。每个相控阵列元件287可包括发射和接收电路，该发射和接收电路包括一个或多个滤波器、放大器、驱动器放大器和功率放大器。在一些实施方案中，相移器283可并入相应相控阵列元件287内。如本文所述，由于紧凑低损耗反射型相移器(例如，如下文在图5至图9中所描述)的双向性质以及在各种具体实施中使用切换电路或其他此类电路的多个路径，反射型相移器可各自支持发射和接收电路两者。
相移电路281的输出被提供给天线阵列248。在一些方面，天线阵列248包括通常对应于相移器283和相控阵列元件287的数量的多个天线，例如使得每个天线元件耦合到相应相控阵列元件287。在一些方面，相移电路281和天线阵列248可称为相控阵列。
在接收方向上，相移电路281的输出被提供给降频器285。在一些方面，降频器285可包括I/Q生成功能291和降频混频器286。在一些方面，混频器286根据由RX RF LO信号发生器279提供的RX RF LO信号将由相移电路281提供的接收RF信号降频为IF信号。I/Q生成功能291从混频器286接收IF信号并生成用于降频器260的I和Q信号，该降频器将IF信号降频为基带，如上所述。虽然PLL 282在图2A中被示出为由信号发生器280、279共享，但可实现针对每个信号发生器的相应PLL。
在一些实施方案中，升频器275、降频器285和相移电路281在公共IC上实现。在一些实施方案中，求和功能278和I/Q生成功能291与混频器276和286分开实现，使得混频器276、286和相移电路281在公共IC上实现，但求和功能278和I/Q生成功能291不在公共IC上实现(例如，求和功能278和I/Q生成功能291在耦合到具有混频器276、286的IC的另一IC中实现)。在一些实施方案中，LO信号发生器277、279被包括在公共IC中。在其中相移电路在具有276、286、277、278、279和/或291的公共IC上实现的一些实施方案中，公共IC和天线阵列248包括在可经由连接器耦合到收发器220的其他组件的模块中。在一些实施方案中，相移电路281例如相移电路281在其上实现的芯片通过互连件耦合到天线阵列248。例如，天线阵列248的组件可在基板上实现，并且经由柔性印刷电路耦合到实现相移电路281的集成电路。
图2B是更详细地示出图2A的一些组件的实施方案的框图297。在一些方面，升频器275将RF发射信号提供到相移电路281，并且降频器285从相移电路281接收RF接收信号。在一些方面，相移电路281包括RF可变增益放大器(VGA)284、分离器/组合器288、相移器283和相控阵列元件287。在一些方面，相移电路281可在毫米波集成电路(mmWIC)上实现。在一些这样的实施方案中，升频器275和/或降频器285(或仅混频器276、286)也在mmWIC上实现。在一些方面，RF VGA 284可包括TX VGA 293A和RX VGA 293B。在一些实施方案中，TX VGA293A和RX VGA 293B可独立地实现。在一实施方案中，VGA 284可以是双向的在一些方面，分离器/组合器288可以是配电网络和并电网络的示例。在一些实施方案中，分离器/组合器288可被实现为单个组件或者被实现为单独的信号分离器和信号组合器。相移器283耦合到相应相控阵列元件287。每个相应相控阵列元件287耦合到天线阵列248中的相应天线元件。在一些方面，相移器283和相控阵列元件287通过连接294从数据处理器210接收控制信号。图2B所示的示例性实施方案包括具有四个相移器283-1、283-2、283-3和283-n、四个相控阵列元件287-1、287-2、287-3和287-n以及四个天线248-1、248-2、248-3和248-n的1x4阵列。然而，1x4相控阵列仅作为示例示出，并且其他配置诸如1x2、1x6、1x8、2x3、2x4或其他配置是可能的。
图3是根据本公开的一些方面的具有1x8相控阵列的毫米波(mmW)RF模块301的框图。尽管RF模块301被示出和描述为包括1x8相控阵列，但是RF模块301的其他阵列配置是可能的。如本文所用，术语“模块”和“RF模块”是指在单个基板或结构上并入一些或所有RF组件、例如使得将所有组件包括在公共封装件中的硬件配置。
在一些方面，RF模块301可包括毫米波集成电路(mmWIC)310(也称为射频集成电路(RFIC))、天线阵列320、功率管理集成电路(PMIC)315和连接器317。
在一些方面，mmWIC 310可包括多个相控阵列元件，诸如相控阵列元件300。在图3所示的1X8相控阵列示例中，存在八(8)个相控阵列元件300a、300b、300c、300d、300e、300f、300g和300h。在一些实施方案中，mmWIC 310耦合到基板，并且天线321-328中的一者或多者在RF模块301中的基板的表面上实现和/或在该基板的一个或多个内层上实现。
相控阵列元件300a-300h是可在毫米波集成电路(mmWIC)上以相控阵列实现的单个元件的示例。相控阵列元件300可以是来自图2A、图2B的相控阵列元件287中的任一相控阵列元件的示例。
在一些方面，每个相控阵列元件300可包括发射部分和接收部分。在一些方面，发射部分可包括相移器(例如，可与接收部分共享该相移器)、可变增益放大器、可变电容、一个或多个放大器路径、以及磁路。
相移器可从信号分离器诸如图2B的分离器/组合器288接收发射信号。在一些方面，该信号可以是由混频器电路提供的射频(RF)信号。在一些方面，相移器可通过连接接收控制信号，该控制信号控制通过连接提供到VGA的发射信号的相位。在一些方面，相移器基于所提供的控制信号将连接上的信号的相位改变可在0度与360度之间的量。
可变增益放大器可包括一个或多个级。例如，在毫米波频率下，VGA的多个级可用于生成期望的增益控制和功率控制。在一些方面，VGA可通过连接接收控制信号，该控制信号控制提供到放大器路径的发射信号的增益和功率。在一些方面，放大器路径可包括驱动器放大器和功率放大器。
在一些方面，接收部分可包括低噪声放大器(LNA)，在一些方面，该LNA可以是两级LNA。LNA的输出被提供给相移器。相移器可通过连接将接收信号提供给信号组合器，诸如图2B的分离器/组合器288。在一些方面，连接上的信号可以是提供给混频器电路的RF信号。在一些方面，相移器可通过连接接收控制信号，该控制信号控制接收信号的相位。考虑Tx和Rx路径的数量，由于每个元件由相位阵列系统中的每个元件重复使用，在Tx和Rx路径之间共享元件可通过减少设备空间以及减少组合的Tx和Rx路径中的组件的数量来提供显著价值。相移器元件特别地形成前端系统的大部分，并且如果天线的数量增加(例如，当天线的尺寸例如由于通信频率的增加而减小时)，相移器元件可占据额外的空间。在Tx与Rx路径之间共享相移器，具有超线性度同时还有限制芯片面积使用，通过对准Tx与Rx相位偏移以及改进相位阵列互易性(它是通信设备改进场性能的高值参数)而提供设备益处。
在一些方面，mmWIC 310可包括本地振荡器(LO)信号发生器277和279(图2A)、升频器275和降频器285。升频器275可耦合到信号连接312，该信号连接可耦合到分离器/组合器288(图2B)，并且降频器285可耦合到信号连接362，该信号连接也可耦合到分离器/组合器288(图B)或另一组合器。在超外差式架构中的一些方面，升频器275可被配置为接收升频器240(图2A)的输出，并且降频转换器285可被配置为将输出提供到降频转换器260(图2A)。
在一些方面，相控阵列元件300a至300h类似于上文所述的相控阵列元件。此外，相控阵列元件300b可类似于相控阵列元件300a，或者可以是相控阵列元件300a的“镜像”。相控阵列元件300c、300e和300g可类似于相控阵列元件300a；并且相控阵列元件300d、300f和300h可类似于相控阵列元件300b。为了说明清晰，省略了相控阵列元件300c、300d、300e、300f、300g和300h的细节。
在一些方面，相控阵列元件300a将输出提供到天线321，而相控阵列元件300b将输出提供到天线322。类似地，相控阵列元件300c将输出提供到天线323，而相控阵列元件300d将输出提供到天线324；相控阵列元件300e将输出提供到天线325，而相控阵列元件300f将输出提供到天线326；并且，相控阵列元件300g将输出提供到天线327，而相控阵列元件300h将输出提供到天线328。
在一些方面，PMIC模块315提供并控制RF模块301上的组件所使用的功率，并且连接器317将RF模块301耦合到通信设备中的其他组件。
在其他方面，其他模块是可能的，例如1x4阵列、1x16阵列、2x4阵列或其他配置。在这些实施方案中的一些实施方案中，mmWIC可包括mmWIC 310中所包括的所有组件，但两个mmWIC可不同地进行配置(例如，某些连接可不同地进行设定)。
图3所示和以上所述的配置仅是示例。此外，所有这些组件可包括在设备中而不是封装在模块中。例如，相控阵列元件可耦合到天线在其上实现的单独基板，而不是与天线一起耦合在模块中。
在一些实施方案中，不管在每个相控阵列元件中实现多少路径，都可仅使用单个相移器。在一些方面，每个TRx对与共享的相移器相关联。
图4是示出根据本文所述的实施方案的反射型相移器400的各方面的图。反射型相移器400包括耦合器410(例如，90度耦合器)以及耦合到90度耦合器410的可变负载终端430和431。可变负载终端430和431包括多个可变电容性元件和多个电感元件。下文(例如，在图5至图9中)论述此类终端的具体示例具体实施。当在端子411处接收到输入信号时，该信号被分成(相等功率的)两个分量，这两个分量在端子421和422处以90度相位差输出。端子421和422处的信号根据负载终端430和431的值进行反射。与负载终端430和431相关联的反射进一步与可通过调谐负载终端430和431的值来调整的相移相关联。反射的信号然后从可变负载终端430和431返回到耦合器410，在该耦合器处，这些信号相干地组合并且在端子412处输出。
如上所述，根据本文所述的各方面，所示的反射型相移器是双向的，因此端子412处的输入信号可使用以上针对相反路径描述的类似机制来在端子411处提供相移的信号。
与使用DC功率的某些其他相移器例如某些基于向量调制器的相移器相比，这种相移器提供改进的线性、带宽和功耗特性。然而，一些无源反射型和开关型相移器可包括更高的插入损耗和更大的集成电路面积。通过有效地构造可变负载终端431和430，本文所述的各方面以紧凑结构和改进的插入损耗(特别是在与5G通信系统和5G前端元件相关联的频率范围内)来改进现有无源相移设备。与其他有源矢量调制相移器架构相比，本文所述的各方面提供了提供双向操作能力的相移器，其中411、412处的信号可被配置用于不同Tx/Rx模式。由于mmW相位阵列平面布置设计和物理路由限制的挑战，这种双向操作能力导致具有在Tx和Rx路径之间共享的元件的改进的设备，其中可减小总芯片面积。
图5是示出根据本文所述的实施方案的包括反射型相移器570的装置500的各方面的图。在一些示例中，相移器570是一个(或任何)或相移器283的示例。装置500包括可用于校准信号的振幅和相位特性的可变增益放大器部分以及相移器570两者。可变增益放大器包括第一变压器510，其接收单端信号(例如，来自混频器275或分离器288)并将连接511处的信号转换为差分信号。来自第一变压器510的输出差分信号被提供给增益控制元件520。增益控制元件520可用于针对相移器570校准差分信号振幅，并且可使用从耦合到装置500的控制电路接收的数字控制信号来设定。相位校准元件530可以是用于针对相移器570校准差分输入信号的电容元件或任何其他这样的元件。与增益控制元件520一样，相位校准元件可使用来自耦合到装置500的控制电路的控制信号来调整。然后，差分信号通过第二变压器540并且被提供到90度耦合器560的输入558。对于双向操作，耦合到变压器550的90度耦合器560的输出端559可经由连接551连接到可变增益放大器结构，该可变增益放大器结构与上述结构成镜像，具有用于未图示的经由变压器550的反向路径输入的振幅和增益控制元件。在这种具体实施中，当信号被输入到输出559时，可使用开关电路或其他这样的电路元件管理从90度耦合器560的输入558输出的信号。
当信号被输入到90度耦合器560时(根据所使用的双向操作，经由输入558或输出559)，输入差分信号被分成具有90度相移的大约相等振幅的两个信号。第一信号在第一反射信号端子561和第二反射信号端子562处作为差分信号输出。第二信号在90度耦合器560的第三反射信号端子563和第四反射信号端子564处作为第二差分信号输出。第一信号和第二信号由90度耦合器560配置成具有彼此偏移90度的相位。如上所述，两个输出信号由相移器570的所描述可变负载终端反映。
图5中的可变负载终端的特定具体实施(例如，其可以是根据本文所述的各方面的可变负载终端430和431的具体实施)包括从第一反射信号端子561耦合到第二反射信号端子562的第一可变电容性元件571。第二可变电容性元件572从第三反射信号端子563耦合到第四反射信号端子564。具有第一端部和第二端部的第一电感元件581使第一电感元件581的第一端部耦合到第一反射信号端子561。第二电感元件582具有耦合到第一电感元件581的第二端部的第一端部，以及耦合到第三反射信号端子563的第二端部。第三电感元件583具有第一端部和第二端部，其中第三电感元件583的第一端部耦合到第二反射信号端子562。第四电感元件584具有耦合到第三电感元件583的第二端部的第一端部，以及耦合到第四反射信号端子564的第二端部。第三可变电容性元件573从第一电感元件581的第二端部(例如，其也是第二电感元件582的第二端部，在图5的图中，示出了它们之间的电容耦合579)耦合到第三电感元件583的第一端部。第四可变电容性元件574从第二电感元件582的第二端部耦合到第四电感元件584的第一端部。
控制信号591连接到四个可变电容性元件571、572、573和574。控制线被指示为附接在与电感元件的连接点处，但是被实施为避免影响信号。控制信号可耦合到用于设定在90度耦合器560的输出端处产生的相移的控制电路。例如，调整可变电容性元件571、572、573和574中的一者或多者可调整由相移器570提供的相移。
除了上述和图5所示的连接之外，电容耦合579和磁耦合589是相移器570的性能的整体部分。图5所示的电容耦合579不是物理电路的元件，而是由于上述可变电容性元件的定位而存在的。在实现装置500的物理结构中，第一可变电容性元件571、第二可变电容性元件572、第三可变电容性元件573和第四可变电容性元件574被定位和制造为产生电容耦合579。图5的图示示出了由于元件定位而导致的电容耦合579的电影响。电容耦合是用于产生具有低插入损耗的紧凑相移器的装置500设计的一部分。在一些示例中，当可变电容性元件571-574的电容值在大约50和150毫微微法拉(fF)之间的范围内时，电磁体耦合579可具有大约40毫微微法拉(fF)的值。在一些方面，电容耦合可配置在位于相移器570的元件的可变(例如，可调谐)范围内的范围内。在其他示例中，取决于使用装置500或相移器570的设备的应用和特性，可使用其他范围。
类似于电容耦合579，电感元件581-584被类似地定位和制造为产生磁耦合589。正如电容耦合579一样，磁耦合是用于产生具有低插入损耗的紧凑相移器的装置500设计的一部分。在一些方面，第一电感元件581、第二电感元件582、第三电感元件583和第四电感元件584被配置(例如，定位、制造等)为产生具有大约0.3和0.5之间的适度耦合系数值的磁耦合。在其他方面，取决于使用装置500或相移器570的设备的应用和特性，可使用其他范围。
图6是示出根据本文所述的各方面的可与放大器组合的反射型相移器600的示图。相移器600可被认为是图5的相移器570的模型。相移器600包括输入611、输出612、耦合器610(例如，用电容元件和电感元件建模)、以及连接到耦合器610的可变负载终端的模型。
在图5所示的方面，耦合器610经由输入611或输出612接收信号，并且在第一反射信号端子621、第二反射信号端子622处输出该信号的相移90度的两个相等振幅的版本。可变负载终端被示出为具有第一端部和第二端部的第一电感元件641，其中第一端部耦合到第一反射信号端子621。第二电感元件642具有第一端部和第二端部，其中第二端部耦合到第二反射信号端子622。如图所示，端子621和622连接到电感元件643和644，这些电感元件被配置用于磁(例如，电感)耦合646。第一可变电容性元件631从第一反射信号端子621耦合到第一基准端子690(例如，地电位)。第二可变电容性元件632从第一电感元件641的第二端部耦合到第二基准端子690。第三可变电容性元件633从第二电感元件642的第一端部耦合到第三基准端子690。第四可变电容性元件634从第二反射信号端子耦合到第四基准端子690。正如上面所述，这些元件被定位和设计为将磁耦合645和电容耦合651和652集成到相移器600的操作设计中。该设计可包括在与特定操作相关联的范围(例如，50-150fF)内的电容耦合以及具有在操作范围内(例如，在0.3与0.5之间)的耦合值的磁耦合。在一些方面，可如下对信号进行建模，其中偶模表示为在端子621处输出的信号：
(1)
其中
(2)Le＝Lp(1+KL)
(3)
(4)A＝1-ω2 Lp(1+KL)C2
并且
(5)B＝Z0ω((C1+C2)-ω2Lp(1+KL)C1C2)
奇模可被建模为：
(6)
其中
(7)Lo＝Lp(1-KL)
(8)
(9)C＝1-ω2 Lp(1-KL)(C2+2Cm)
并且
(10)D＝Z0ω((C1+C2+4Cm)-ω2Lp(1-KL)(C1+2Cm)(C2+2Cm))
然后可使用上述将相移器建模为：
(11)
并且
(12)
图7A是示出根据本文所述的一个具体实施的相移器设计的各方面的图表。图7A示出了具有性能特性713的图表703。如图所示，将如具有特性713的图表703所示的电容耦合(例如，耦合579)添加到具有约40fF的值的配置允许调谐C1和C2两者，同时提供改进的插入损耗。图表703示出了根据本文所述的各方面磁耦合和电容耦合两者可如何改进耦合器设计范围。
图7B和图7C是示出根据本文所述的一个具体实施的相移器性能的各方面的图表。图7B和图7C示出了与包括电容耦合(例如，耦合579)和磁耦合(例如，耦合589)两者的图7A的设备配置相关联的改进的插入损耗性能。图表704和705均示出了相对于x轴上的输出信号相移绘图的y轴上的插入损耗(IL)。通过在图表701-703所示的范围内调整可变电容性元件(例如，元件571-574)，在给定相移器中实现x轴相移。图表704示出了大约9分贝(dB)的最大插入损耗714且无电容耦合。图表705示出了大约5dB的改进的最大插入损耗715和电容耦合。经由将磁耦合和电容耦合两者集成在一起的紧凑可调谐元件设计来实现改进的插入损耗性能。
图8是示出根据本文所述的实施方案的反射型相移器的各方面的图。图8的布局800可被实现为反射型相移器中的可变负载终端的布线布局结构，该布线布局结构用于在限制集成电路中的区域使用的紧凑布局中实现上述改进的插入损耗。在一些方面，布局800的mmW性能可通过第一层上的布线810和第二层上的布线820来实现。第一层布线可耦合到用于从相移器中的90度耦合器输出的一个信号的端子(例如，端子561和562)，并且第二层布线可耦合到用于从该耦合器输出的另一信号的端子(例如，端子563和564)。因此，布线810和820可以其中它们堆叠或重叠(例如，至少部分地重叠)的配置来布置。在一些示例中，布线810、820可形成于多于两个的层上。耦合值可由设备制造特性、耦合到布线810和820的元件以及布局800的特定尺寸来确定。在各种具体实施中，可存在除图8所示之外的附加电容元件或电感元件。在一些具体实施中，其他结构诸如差分正交混合结构可被配置用于与根据本文所述的各方面的反射型相移器一起使用。此类正交混合结构可在实现反射型相移器的装置中的可变负载终端的布线布局结构中使用，以实现本文所述的紧凑低损耗性能。此外，在不同的具体实施中，混合结构的类型可以是不同的。根据本文所述的示例，其他方面可针对可变负载终端结构使用不同的布局。一些方面可使用具有针对可变值和耦合两者构造的电容元件和电感元件的单层布局，以实现紧凑低损耗性能。附加方面可包括除上述那些之外的其他多层结构。在各种方面，可使用包括足以影响相移和插入损耗性能的耦合的任何这样的布局。
图9是描述根据一些方面的用于反射型相移的方法的操作的示例的流程图。方法900中的框可按或可不按所示顺序执行，并且在一些实施方案中，可至少部分地并行地执行。
方法900包括框902，其涉及接收通信信号。通信信号可在双向反射型相移器处从无线装置的作为接收路径的一部分的天线元件接收(例如，其中信号在天线元件处无线地接收，然后传播到相移器)，或者可从作为发射路径的一部分的发射电路接收。
方法900包括框904，其涉及使用双向反射型相移器来调整通信信号(例如，在执行该方法的装置处无线地接收的通信信号，或者在准备由该装置进行无线传输的Tx路径中的通信信号)的相位。如本文所述，双向反射型相移器可由发射路径和接收路径共享，并且可调整发射信号和接收信号两者的通信信号相位特性。在一些方面，双向反射型相移器包括相移器和耦合到该相移器的可变负载终端，这些可变负载终端包括多个可变电容性元件和多个电感元件。在一些方面，该多个可变电容性元件被定位为产生足以影响装置操作频率下的插入损耗的适度电容耦合。在一些方面，该多个电感元件被定位为在该多个电感元件之间产生足以影响装置操作频率下的插入损耗的磁耦合。在一些方面，相移器是90度相移器。在其他方面，双向反射型相移器包括本文所述的其他结构，并且可根据本文所述的操作中的任何操作进行操作。
图10是根据一些方面的用于反射型相移的装置的功能框图。装置1000包括用于发射或接收通信信号的部件1002，以及用于共享发射和接收路径中的所发射和所接收的通信信号的共享双向反射型相移的部件1004。如上所述，当由单个天线元件的发射和接收电路共享时，反射型相移器可通过使用利用单独相移器进行设计的显著更小的空间来改进设备。根据本文所述的各方面，双向相移部件1004提供此类设备改进以及上文所述的其他改进。
本文所述的电路架构可在一个或多个IC、模拟IC、RFIC、混合信号IC、ASIC、印刷电路板(PCB)、电子设备等上实现。本文所述的电路架构也可利用各种IC工艺技术来制造，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)、N沟道MOS(NMOS)、P沟道MOS(PMOS)、双极结型晶体管(BJT)、双极CMOS(BiCMOS)、硅锗(SiGe)、砷化镓(GaAs)、异质结双极型晶体管(HBT)、高电子迁移率晶体管(HEMT)、绝缘体上硅(SOI)等。
本文所述的实现电路的装置可为独立的设备，或者可为更大设备的一部分。设备可为(i)独立的IC、(ii)可包括用于存储数据和/或指令的存储器IC的一个或多个IC的集合、(iii)RFIC诸如RF接收器(RFR)或RF发射器/接收器(RTR)、(iv)ASIC诸如移动站调制解调器(MSM)、(v)可被嵌入在其他设备内的模块、(vi)接收器、蜂窝电话、无线设备、手机或移动单元，(vii)等等。
虽然详细示出和描述了选定的方面，但应当理解，在不脱离如以下权利要求书所限定的、本发明的实质和范围的情况下，可在其中进行各种替换和更改。
本文所述的方面包括但不限于：
方面1：一种无线通信装置，包括：具有已调谐终端的反射耦合器，该反射耦合器包括第一反射信号端子、第二反射信号端子、第三反射信号端子和第四反射信号端子；第一可变电容性元件，该第一可变电容性元件从该第一反射信号端子耦合到该第二反射信号端子；第二可变电容性元件，该第二可变电容性元件从该第三反射信号端子耦合到该第四反射信号端子；第一电感元件，该第一电感元件具有第一端部和第二端部，其中该第一电感元件的该第一端部耦合到该第一反射信号端子；第二电感元件，该第二电感元件具有耦合到该第一电感元件的该第二端部的第一端部，以及耦合到该第三反射信号端子的第二端部；第三电感元件，该第三电感元件具有第一端部和第二端部，其中该第三电感元件的该第一端部耦合到该第二反射信号端子；第四电感元件，该第四电感元件具有耦合到该第三电感元件的该第二端部的第一端部，以及耦合到该第四反射信号端子的第二端部；第三可变电容性元件，该第三可变电容性元件从该第一电感元件的该第二端部和该第三电感元件的该第一端部耦合；和第四可变电容性元件，该第四可变电容性元件从该第二电感元件的该第二端部耦合到该第四电感元件的该第一端部。
方面2：根据方面1所述的无线通信装置，其中该第一可变电容性元件、该第二可变电容性元件、该第三可变电容性元件和该第四可变电容性元件被定位为产生适度电容耦合。
方面3：根据方面1至2中任一项所述的无线通信装置，其中该第一电感元件、该第二电感元件、该第三电感元件和该第四电感元件被定位为产生适度磁耦合。
方面4：根据方面3所述的无线通信装置，其中该适度磁耦合导致电感元件之间的介于0.3与0.5之间的耦合值。
方面5：根据方面3至4中任一项所述的无线通信装置，其中该适度电容耦合大约介于30与50毫微微法拉(fF)之间。
方面6：根据方面1至5中任一项所述的无线通信装置，其中该第一可变电容性元件和该第二可变电容性元件具有共享电容值。
方面7：根据方面6所述的无线通信装置，其中该共享电容值是能够在60fF至140fF的范围内调谐的。
方面8：根据方面1至7中任一项所述的无线通信装置，还包括：控制电路，该控制电路耦合到该第一可变电容性元件、该第二可变电容性元件、该第三可变电容性元件和该第四可变电容性元件，其中该控制电路被配置为选择电容值以设定相移值。
方面9：根据方面1至8中任一项所述的无线通信装置，还包括：相移组件，该相移组件包括第一相移输入端、第二相移输入端、该第一反射信号端子、该第二反射信号端子、该第三反射信号端子、该第四反射信号端子、第一相移输出端和第二相移输出端。
方面10：根据方面9所述的无线通信装置，还包括：可变增益放大器，该可变增益放大器耦合到该相移组件。
方面11：根据方面10所述的无线通信装置，其中该可变增益放大器包括双向单端输入端、增益控制部、相位校准元件、振幅控制电路和双向单端输出端。
方面12：根据方面10至11中任一项所述的无线通信装置，还包括：发射路径，该发射路径耦合到该可变增益放大器。
方面13：根据方面1至12中任一项所述的无线通信装置，其中该无线通信装置包括双向反射型相移器。
方面14：根据方面1至13中任一项所述的无线通信装置，其中该无线通信装置包括相控阵列元件。
方面15：根据方面14所述的无线通信装置，该相控阵列元件还包括发射路径和接收路径，其中该发射路径包括该双向反射型相移器，并且其中该接收路径包括该双向反射型相移器。
方面16：根据方面1至15中任一项所述的无线通信装置，其中该无线通信装置包括毫米波集成电路(mmWIC)。
方面17：根据方面16所述的无线通信装置，其中该mmWIC包括多个相控阵列元件，并且其中该多个相控阵列元件中的第一相控阵列元件包括该第一可变电容性元件、该第二可变电容性元件、该第三可变电容性元件、该第四可变电容性元件、该第一电感元件、该第二电感元件、该第三电感元件和该第四电感元件。
方面18：根据方面17所述的无线通信装置，其中该多个相控阵列元件中的每个相控阵列元件包括双向反射型相移器。
方面19：根据方面3至6中任一项所述的无线通信装置，其中使用用于该第一可变电容性元件、该第二可变电容性元件、该第三可变电容性元件、该第四可变电容性元件、该第一电感元件、该第二电感元件、该第三电感元件和该第四电感元件的耦合变压器布局来产生该适度电容耦合和该适度磁耦合。
方面20：根据方面19所述的无线通信装置，其中该耦合变压器布局使用毫米波集成电路(mmWIC)的两个层，并且该mmWIC的表面积是大约95微米(μm)乘135μm。
方面21：根据方面3至6中任一项所述的无线通信装置，其中使用用于该第一可变电容性元件、该第二可变电容性元件、该第三可变电容性元件、该第四可变电容性元件、该第一电感元件、该第二电感元件、该第三电感元件和该第四电感元件的差分正交混合布局来产生该适度电容耦合和该适度磁耦合。方面22：一种无线通信装置，包括：具有可调谐终端的90度差分反射耦合器，该90度差分反射耦合器包括第一反射信号端子、第二反射信号端子、第三反射信号端子、第四反射信号端子、双向差分输入端和双向差分输出端；第一电感元件，该第一电感元件具有第一端部和第二端部，其中该第一端部耦合到该第一反射信号端子；第二电感元件，该第二电感元件具有第一端部和第二端部，其中该第二端部耦合到该第二反射信号端子；第三电感元件，该第三电感元件具有第一端部和第二端部，其中该第一端部耦合到该第三反射信号端子；第四电感元件，该第四电感元件具有第一端部和第二端部，其中该第二端部耦合到该第四反射信号端子；第一可变电容性元件，该第一可变电容性元件从该第一反射信号端子耦合到该第二反射信号端子；第二可变电容性元件，该第二可变电容性元件从该第三反射信号端子耦合到该第四反射信号端子；第三可变电容性元件，该第三可变电容性元件从该第一电感元件的该第二端部耦合到该第二电感元件的该第一端部；第四可变电容性元件，该第四可变电容性元件从该第三电感元件的该第二端部耦合到该第四电感元件的该第一端部。
方面23：根据方面22所述的无线通信装置，其中该第一可变电容性元件、该第二可变电容性元件、该第三可变电容性元件和该第四可变电容性元件被定位为产生适度电容耦合。
方面24：根据方面23所述的无线通信装置，其中该适度电容耦合是大约40毫微微法拉(fF)。
方面25：根据方面22至24中任一项所述的无线通信装置，其中该第一电感元件、该第二电感元件、该第三电感元件和该第四电感元件被定位为产生适度磁耦合。
方面26：根据方面25所述的无线通信装置，其中该适度磁耦合导致电感元件之间的介于0.3与0.5之间的耦合值。
方面27：根据方面22至26中任一项所述的无线通信装置，还包括：第一变压器，该第一变压器跨该双向差分输入端耦合；和第二变压器，该第二变压器跨该双向差分输出端耦合。
方面28：一种用于操作无线装置的方法，该方法包括：接收通信信号；以及使用双向反射型相移器调整该通信信号的相位，该双向反射型相移器包括：相移器；和耦合到该相移器的可变负载终端，这些可变负载终端包括多个可变电容性元件和多个电感元件；其中该多个可变电容性元件被定位为产生足以影响装置操作频率下的插入损耗的适度电容耦合；并且其中该多个电感元件被定位为在该多个电感元件之间产生足以影响该装置操作频率下的该插入损耗的磁耦合。
方面29：根据方面28所述的方法，其中该相移器包括90度相移器。

Claims (29)

1.一种无线通信装置，包括：
具有已调谐终端的反射耦合器，所述反射耦合器包括第一反射信号端子、第二反射信号端子、第三反射信号端子和第四反射信号端子；
第一可变电容性元件，所述第一可变电容性元件从所述第一反射信号端子耦合到所述第二反射信号端子；
第二可变电容性元件，所述第二可变电容性元件从所述第三反射信号端子耦合到所述第四反射信号端子；
第一电感元件，所述第一电感元件具有第一端部和第二端部，其中所述第一电感元件的所述第一端部耦合到所述第一反射信号端子；
第二电感元件，所述第二电感元件具有耦合到所述第一电感元件的所述第二端部的第一端部，以及耦合到所述第三反射信号端子的第二端部；
第三电感元件，所述第三电感元件具有第一端部和第二端部，其中所述第三电感元件的所述第一端部耦合到所述第二反射信号端子；
第四电感元件，所述第四电感元件具有耦合到所述第三电感元件的所述第二端部的第一端部，以及耦合到所述第四反射信号端子的第二端部；
第三可变电容性元件，所述第三可变电容性元件从所述第一电感元件的所述第二端部和所述第三电感元件的所述第一端部耦合；和
第四可变电容性元件，所述第四可变电容性元件从所述第二电感元件的所述第二端部耦合到所述第四电感元件的所述第一端部。
2.根据权利要求1所述的无线通信装置，其中所述第一可变电容性元件、所述第二可变电容性元件、所述第三可变电容性元件和所述第四可变电容性元件被定位为产生适度电容耦合。
3.根据权利要求2所述的无线通信装置，其中所述第一电感元件、所述第二电感元件、所述第三电感元件和所述第四电感元件被定位为产生适度磁耦合。
4.根据权利要求3所述的无线通信装置，其中所述适度磁耦合导致电感元件之间的介于0.3与0.5之间的耦合值。
5.根据权利要求4所述的无线通信装置，其中所述适度电容耦合大约介于30毫微微法拉(fF)与50fF之间。
6.根据权利要求1所述的无线通信装置，其中所述第一可变电容性元件和所述第二可变电容性元件具有共享电容值。
7.根据权利要求6所述的无线通信装置，其中所述共享电容值是能够在60fF至140fF的范围内调谐的。
8.根据权利要求1所述的无线通信装置，还包括：控制电路，所述控制电路耦合到所述第一可变电容性元件、所述第二可变电容性元件、所述第三可变电容性元件和所述第四可变电容性元件，其中所述控制电路被配置为选择电容值以设定相移值。
9.根据权利要求1所述的无线通信装置，还包括：相移组件，所述相移组件包括第一相移输入端、第二相移输入端、所述第一反射信号端子、所述第二反射信号端子、所述第三反射信号端子、所述第四反射信号端子、第一相移输出端和第二相移输出端。
10.根据权利要求9所述的无线通信装置，还包括：可变增益放大器，所述可变增益放大器耦合到所述相移组件。
11.根据权利要求10所述的无线通信装置，其中所述可变增益放大器包括双向单端输入端、增益控制部、相位校准元件、振幅控制电路和双向单端输出端。
12.根据权利要求11所述的无线通信装置，还包括：发射路径，所述发射路径耦合到所述可变增益放大器。
13.根据权利要求1所述的无线通信装置，其中所述无线通信装置包括双向反射型相移器。
14.根据权利要求13所述的无线通信装置，其中所述无线通信装置包括相控阵列元件。
15.根据权利要求14所述的无线通信装置，所述相控阵列元件还包括发射路径和接收路径，其中所述发射路径包括所述双向反射型相移器，并且其中所述接收路径包括所述双向反射型相移器。
16.根据权利要求1所述的无线通信装置，其中所述无线通信装置包括毫米波集成电路(mmWIC)。
17.根据权利要求16所述的无线通信装置，其中所述mmWIC包括多个相控阵列元件，并且其中所述多个相控阵列元件中的第一相控阵列元件包括所述第一可变电容性元件、所述第二可变电容性元件、所述第三可变电容性元件、所述第四可变电容性元件、所述第一电感元件、所述第二电感元件、所述第三电感元件和所述第四电感元件。
18.根据权利要求17所述的无线通信装置，其中所述多个相控阵列元件中的每个相控阵列元件包括双向反射型相移器。
19.根据权利要求3所述的无线通信装置，其中使用用于所述第一可变电容性元件、所述第二可变电容性元件、所述第三可变电容性元件、所述第四可变电容性元件、所述第一电感元件、所述第二电感元件、所述第三电感元件和所述第四电感元件的耦合变压器布局来产生所述适度电容耦合和所述适度磁耦合。
20.根据权利要求19所述的无线通信装置，其中所述耦合变压器布局使用毫米波集成电路(mmWIC)的多个层。
21.根据权利要求3所述的无线通信装置，其中使用用于所述第一可变电容性元件、所述第二可变电容性元件、所述第三可变电容性元件、所述第四可变电容性元件、所述第一电感元件、所述第二电感元件、所述第三电感元件和所述第四电感元件的差分正交混合布局来产生所述适度电容耦合和所述适度磁耦合。
22.一种无线通信装置，包括：
具有可调谐终端的90度差分反射耦合器，所述90度差分反射耦合器包括第一反射信号端子、第二反射信号端子、第三反射信号端子、第四反射信号端子、双向差分输入端和双向差分输出端；
第一电感元件，所述第一电感元件具有第一端部和第二端部，其中所述第一端部耦合到所述第一反射信号端子；
第二电感元件，所述第二电感元件具有第一端部和第二端部，其中所述第二端部耦合到所述第二反射信号端子；
第三电感元件，所述第三电感元件具有第一端部和第二端部，其中所述第一端部耦合到所述第三反射信号端子；
第四电感元件，所述第四电感元件具有第一端部和第二端部，其中所述第二端部耦合到所述第四反射信号端子；
第一可变电容性元件，所述第一可变电容性元件从所述第一反射信号端子耦合到所述第二反射信号端子；
第二可变电容性元件，所述第二可变电容性元件从所述第三反射信号端子耦合到所述第四反射信号端子；
第三可变电容性元件，所述第三可变电容性元件从所述第一电感元件的所述第二端部耦合到所述第二电感元件的所述第一端部；
第四可变电容性元件，所述第四可变电容性元件从所述第三电感元件的所述第二端部耦合到所述第四电感元件的所述第一端部。
23.根据权利要求22所述的无线通信装置，其中所述第一可变电容性元件、所述第二可变电容性元件、所述第三可变电容性元件和所述第四可变电容性元件被定位为产生适度电容耦合。
24.根据权利要求23所述的无线通信装置，其中所述适度电容耦合是大约40毫微微法拉(fF)。
25.根据权利要求22所述的无线通信装置，其中所述第一电感元件、所述第二电感元件、所述第三电感元件和所述第四电感元件被定位为产生适度磁耦合。
26.根据权利要求25所述的无线通信装置，其中所述适度磁耦合导致电感元件之间的介于0.3与0.5之间的耦合值。
27.根据权利要求22所述的无线通信装置，还包括：
第一变压器，所述第一变压器跨所述双向差分输入端耦合；和
第二变压器，所述第二变压器跨所述双向差分输出端耦合。
28.一种用于操作无线装置的方法，所述方法包括：
接收通信信号；以及
使用双向反射型相移器调整所述通信信号的相位，所述双向反射型相移器包括：
相移器；和
耦合到所述相移器的可变负载终端，所述可变负载终端包括多个可变电容性元件和多个电感元件；
其中所述多个可变电容性元件被定位为产生足以影响装置操作频率下的插入损耗的适度电容耦合；并且
其中所述多个电感元件被定位为在所述多个电感元件之间产生足以影响所述装置操作频率下的所述插入损耗的磁耦合。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述相移器包括90度相移器。
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