DE102016105359A1

DE102016105359A1 - Serieller Kapazitätstuner

Info

Publication number: DE102016105359A1
Application number: DE102016105359.7A
Authority: DE
Inventors: Winfried Bakalski
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2016-03-22
Publication date: 2016-10-06
Also published as: CN106026960B; US9627882B2; CN106026960A; US20160294365A1; KR20160117317A

Abstract

Ein Impedanzanpassnetzwerk umfasst einen ersten Signalanschluss, der konfiguriert ist, ein Signal von einer Quellenschaltung zu empfangen, und einen zweiten Signalanschluss, der konfiguriert ist, das Signal einer Lastschaltung bereitzustellen. Das Netzwerk umfasst ferner einen Reihenzweig, der eine variable kapazitive Komponente zwischen dem ersten Signalanschluss und den zweiten Signalanschluss umfasst. Die variable kapazitive Komponente umfasst eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten kapazitiven Abschnitten, wobei mindestens einer der kapazitiven Abschnitte ein schaltendes Element umfasst, das einen Stapel von in Reihe geschalteten Transistoren umfasst. Das Impedanzanpassnetzwerk umfasst zudem eine Steuerkomponente, die konfiguriert ist, eine Kapazität der variablem kapazitiven Komponente zu steuern, indem der mindestens eine der kapazitiven Abschnitte auf der Grundlage eines vorbestimmten Algorithmus gesteuert wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Impedanztuningsysteme und insbesondere einen Kondensatortuner zum Einstellen der Antennenimpedanz sowie ein zugehöriges Verfahren.
Hintergrund
In elektrischen oder elektronischen Systemen wird eine optimale Leistungsübertragung zwischen einer Quelle elektrischer Energie und einer elektrischen Last erhalten, wenn die Lastimpedanz gleich der Quellenimpedanz ist. Aktuelle Funkfrequenz(radio frequency (RF))- oder Hochfrequenz(HF)-Frontend-Systeme, zum Beispiel ein Mobilkommunikationsnetz, umfassen typischerweise einen Transceiver, einen Leistungsverstärker, ein Oberwellenfilter, einen Antennenschalter, ein Antennenanpassnetzwerk und eine Antenne. Das Antennenanpassnetzwerk ist gestaltet, die Leistungsübertragung zwischen dem Transceiver und der Antenne durch Anpassen der Impedanz des Transceivers an die Impedanz der Zuleitung der Antenne zu verbessern.
Mit dem Fortschritt in der Mobilkommunikationstechnologie wird das Frequenzspektrum der Mobilkommunikationsfrequenzen zunehmend breiter, und auch die Antenne selbst erfordert unterschiedliche Impedanzanpassungseinstellungen für unterschiedliche Umgebungsbedingungen. Das Impedanzanpassnetzwerk muss daher unter Berücksichtigung der verschiedenen möglichen Betriebsfrequenzen und -impedanzen ausgewählt werden. Ferner bedingen die fortgeschrittenen Designanforderungen der Mobilkommunikationssysteme Größeneinschränkungen für das Impedanzanpassnetzwerk.
Es ist daher eine Aufgabe, verbesserte Möglichkeiten zur Impedanzanpassung bereitzustellen.
Kurzfassung
Es werden ein Impedanzanpassnetzwerk nach Anspruch 1, eine Kapazitätstunervorrichtung nach Anspruch 15 sowie ein Verfahren nach Anspruch 26 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsformen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Offenbarung mittels spezifischer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter erklärt und beschrieben.
1 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines Mobilkommunikationsnetzwerks mit einem Impedanzanpassnetzwerk gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung;
2 veranschaulicht ein weiteres Blockdiagramm eines Mobilkommunikationsnetzwerks mit einem Impedanzanpassnetzwerk gemäß einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung;
3A veranschaulicht ein schematisches Diagramm eines variablen kapazitiven Elements gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung;
3B veranschaulicht ein schematisches Diagramm eines schaltenden Elements, das einen Stapel von in Reihe geschalteten Transistoren umfasst, gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung;
4 veranschaulicht ein schematisches Diagramm eines Impedanzanpassnetzwerks mit einem variablen kapazitiven Element gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
5 veranschaulicht ein schematisches Diagramm eines Impedanzanpassnetzwerks mit einem Überbrückungselement gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
6 veranschaulicht einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Einstellen einer Impedanz gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Detaillierte Beschreibung
In einer Ausführungsform der Offenbarung umfasst ein Impedanzanpassnetzwerk einen ersten Signalanschluss, der konfiguriert ist, ein Signal von einer Quellenschaltung zu empfangen, einen zweiten Signalanschluss, der konfiguriert ist, das Signal einer Lastschaltung bereitzustellen, und einen Reihenzweig, der eine variable kapazitive Komponente umfasst, zwischen dem ersten Signalanschluss und dem zweiten Signalanschluss. Das variable kapazitive Komponentenelement umfasst eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten kapazitiven Abschnitten, wobei mindestens einer der kapazitiven Abschnitte ein schaltendes Element umfasst, das einen Stapel von in Reihe geschalteten Transistoren umfasst. Das Impedanzanpassnetzwerk umfasst ferner eine Steuerkomponente, die konfiguriert ist, eine Kapazität der variablem kapazitiven Komponente zu steuern, indem der mindestens eine der kapazitiven Abschnitte, der das schaltende Element umfasst, auf der Grundlage eines vorbestimmten Algorithmus gesteuert wird.
In einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung umfasst eine Kapazitätstunervorrichtung eine variable kapazitive Komponente, die eine Mehrzahl von kapazitiven Elementen in Reihe umfasst. Mindestens eines der Mehrzahl von kapazitiven Elementen umfasst ein Schalterelement, das einen Stapel von in Reihe geschalteten Transistoren umfasst, und eine Kombination der Sperrkapazitäten der Transistoren stellt eine Kapazität des kapazitiven Elements bereit, welches das Schalterelement umfasst. Die Kapazitätstunervorrichtung umfasst ferner eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, eine Gesamtkapazität der variablen kapazitiven Komponente zu erzeugen, indem das mindestens eine kapazitive Element, welches das Schalterelement umfasst, auf der Grundlage eines vorbestimmten Algorithmus ein- und ausgeschaltet wird.
In einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung umfasst ein Verfahren zum Einstellen einer Impedanz ein Ermitteln oder Schätzen einer Quellenimpedanz einer Signalquelle und ein Ermitteln oder Schätzen einer Senkenimpedanz einer Signalsenke. Das Verfahren umfasst ferner ein Einstellen eines Impedanzanpassnetzwerks auf der Basis der Quellenimpedanz und der Senkenimpedanz durch Einstellen einer variablen kapazitiven Komponente, die Teil des Impedanzanpassnetzwerks ist, wobei die variable kapazitive Komponente eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten kapazitiven Elementen umfasst, wobei mindestens eines der kapazitiven Elemente ein Schalterelement umfasst, das einen Stapel von in Reihe geschalteten Transistoren umfasst.
Die vorliegende Offenbarung wird nun unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungsfiguren beschrieben, worin gleiche Bezugsziffern verwendet werden, um durchgängig gleiche Elemente zu bezeichnen, und worin die veranschaulichten Strukturen und Vorrichtungen nicht notwendigerweise maßstabsgerecht gezeichnet sind. Wie hierin verwendet, sollen sich die Begriffe „Komponente“, „System“, „Schnittstelle“, „Element“ und Ähnliches auf eine computerbezogene Einheit, Hardware, Software (z.B. in Ausführung) und/oder Firmware beziehen. Zum Beispiel kann es sich bei einer Komponente um einen Prozess, einen auf einem Prozessor ausgeführten Prozess, eine Steuereinheit, ein Objekt, ein ausführbares Programm, eine Speichervorrichtung und/oder einen Computer mit einer Verarbeitungsvorrichtung handeln. In veranschaulichender Weise kann es sich bei einer auf einem Server ausgeführten Anwendung und dem Server auch um eine Komponente handeln. Eine oder mehrere Komponenten können sich innerhalb eines Prozesses befinden, und eine Komponente kann auf einem einzigen Computer angeordnet und/oder zwischen zwei oder mehr Computern verteilt sein. Ein Satz von Elementen oder ein Satz von anderen Komponenten kann hierin beschrieben sein, wobei der Begriff „Satz“ als „eines oder mehrere“ interpretiert werden kann.
Als ein weiteres Beispiel kann es sich bei einer Komponente um eine Einrichtung mit durch mechanische Teile, die durch eine elektrische oder elektrische Schaltlogik betrieben werden bereitgestellter spezifischer Funktionalität handeln, bei der die elektrische oder elektronische Schaltlogik durch eine Softwareanwendung oder eine Firmwareanwendung betrieben werden kann, die durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt wird. Der eine oder die mehreren Prozessoren können für die Einrichtung intern oder extern sein und können zumindest einen Teil der Software- oder Firmwareanwendung ausführen. Als noch ein weiteres Beispiel kann es sich bei einer Komponente um eine Einrichtung handeln, die durch elektronische Komponenten ohne mechanische Teile eine spezifische Funktionalität bereitstellt; die elektronischen Komponenten können einen oder mehrere Prozessoren darin einschließen, um Software und/oder Firmware auszuführen, die, zumindest zum Teil, die Funktionalität der elektronischen Komponenten verleiht.
Die Verwendung des Wortes „beispielhaft“ soll Konzepte auf eine konkrete Weise vorstellen. Wie in dieser Anmeldung verwendet, soll der Begriff „oder“ vielmehr ein inklusives „Oder“ als ein exklusives „Oder“ bedeuten. Das heißt, sofern nicht anderweitig angegeben oder aus dem Kontext klar ist, soll „X benutzt A oder B“ irgendeine der natürlichen inklusiven Permutationen bedeuten. Das heißt, wenn X A benutzt; X B benutzt; oder X sowohl A als auch B benutzt, dann ist „X benutzt A oder B“ unter jedem der vorhergehenden Fälle erfüllt. Zusätzlich sollten die Artikel „ein“, „eine“ sowie deren Deklinationen, wie sie in dieser Anmeldung und den angehängten Ansprüchen verwendet werden, allgemein als „eines oder mehrere“ bedeutend aufgefasst werden, sofern nicht etwas anderes angegeben oder aus dem Kontext klar ist, dass es sich auf eine Singularform richtet. Des Weiteren sollen in dem Maße, in dem die Begriffe „einschließend“, „schließt ein“, „besitzend“, „aufweisend“, „mit“ oder Varianten davon entweder in der detaillierten Beschreibung oder den Ansprüchen verwendet werden, solche Begriffe in einer Weise ähnlich dem Begriff „umfassend“ inklusiv sein.
In der folgenden Beschreibung wird eine Mehrzahl von Details dargelegt, um eine genauere Erklärung der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Es wird für den Fachmann jedoch ersichtlich sein, dass Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ohne diese spezifischen Details ausgeführt werden können. In andern Fällen sind allgemein bekannte Strukturen und Vorrichtungen in Blockdiagrammform anstatt im Detail gezeigt, um ein Verschleiern der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu vermeiden. Zusätzlich können Merkmale der verschiedenen hierin nachstehend beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes vermerkt ist.
Diese Offenbarung richtet sich auf einen seriellen Kapazitätstuner zum Einstellen einer Impedanz und ein Verfahren zum Betreiben des seriellen Kapazitätstuners. In kabellosen Kommunikationssystemen für den Funkfrequenz(RF)-, den Hochfrequenz(HF)- oder andere Frequenzbereiche kann ein sogenanntes Frontend-System bereitgestellt werden. Solch ein Frontend-System kann Teil einer Mobilstation (z.B. eines Mobiltelefons, Smartphones, Tabletcomputers, USB-Modems) oder einer Basisstation (z.B. einer Basis-Transceiver-Station BTS) eines Mobilkommunikationsnetzwerks sein. Das Frontend-System kann typischerweise einen Transceiver, einen Leistungsverstärker, ein Oberwellenfilter, einen Antennenschalter, ein Impedanzanpassnetzwerk und eine Antenne umfassen. Das Impedanzanpassnetzwerk ist typischerweise zwischen einem Funksender oder -empfänger und seiner Antenne geschaltet, um die Leistungsübertragung zwischen ihnen durch Anpassen der Impedanz des Transceivers an die Zuleitung der Antenne zu verbessern. In manchen Implementierungen wird das Impedanzanpassnetzwerk so betrieben, dass es die Antennenimpedanz umwandelt, wodurch die Antennenimpedanz an die Transceiverimpedanz angepasst wird. Typischerweise kann ein RF- oder HF-Frontend-System konfiguriert sein, mehrere Sendefrequenzen und/oder mehrere Mobilkommunikationsstandards zu unterstützen.
Da das HF-Frontend-System konfiguriert sein kann, mehrere Frequenzen, Mobilkommunikationsstandards und/oder andere Parameter zu unterstützen, die dem Senden oder Empfang von Funksignalen zugehörig sind, kann das Impedanzanpassnetzwerk so ausgewählt werden, dass es die verschiedenen möglichen Nutzungsfälle, Frequenzen und Betriebsmodi sowie deren jeweilige Wahrscheinlichkeiten berücksichtigt, um ein gewichtetes Optimum bereitzustellen. Diese Aufgabe wird zunehmend schwieriger, da das Frequenzspektrum der Mobilkommunikationsfrequenzen zunehmend breiter wird und auch die Antenne selbst unterschiedliche Impedanzanpassungseinstellungen für unterschiedliche Umgebungsbedingungen erfordert.
Um einen weiten Bereich möglicher Impedanzen abzudecken, werden typischerweise einstellbare Impedanzanpassnetzwerke verwendet. Das Impedanzanpassnetzwerk kann als ein grundlegendes LC-Netzwerk implementiert sein, das seriell eine Spule und einen einstellbaren Kondensator umfasst, parallel mit einem Ausgang des Impedanzanpassnetzwerks verbunden. In herkömmlichen Systemen ist die einstellbare Kapazität typischerweise unter Verwendung von teuren mikroelektromechanischen Funkfrequenzsystem(radio frequency micro electromechanical systems(RF MEMS))-Kondensatoren oder Barium-Strontium-Titanat(BST)-Kondensatoren oder einfachen RF-Schaltern mit externen Komponenten implementiert. In einer Implementierung umfasst der einstellbare Kondensator drei parallele Zweige, wobei jeder Zweig ein Kondensatorelement umfasst, das mit einem Schalterelement in Reihe geschaltet ist. Die Verwendung externer Komponenten stellt eine Gestaltungsflexibilität bereit, bringt jedoch erhebliche Verluste mit sich, und auch der Platzbedarf ist proportional zur Menge verwendeter Zustände. Um eine weniger teure und weniger verlustbehaftete Alternative bereitzustellen, wird in der vorliegenden Offenbarung ein serieller kapazitiver Tuner vorgestellt, der eine Reihenkondensatortopologie umfasst. In manchen Implementierungen umfasst der serielle Kondensatortuner eine Mehrzahl von kapazitiven Abschnitten, die in einem einzigen Chip integriert sind, wodurch die Verwendung externer Komponenten vermieden und die Größe verringert wird.
1 zeigt ein Beispiel-Frontend-System 100, zum Beispiel ein Mobilkommunikationsnetzwerk, gemäß der vorliegenden Offenbarung, das eine Quellenschaltung 102, eine Lastschaltung 106 und ein Impedanzanpassnetzwerk 104 zwischen der Quellenschaltung 102 und der Lastschaltung 106 umfasst. Die Quellenschaltung 102 ist konfiguriert, der Lastschaltung 106 über das Impedanzanpassnetzwerk 104 ein zu sendendes Signal 103 bereitzustellen. Die Quellenschaltung 102 kann zum Beispiel einen Transceiver, einen Leistungsverstärker, ein Oberwellenfilter und einen Antennenschalter umfassen. Bei Funktion in einem Senderbetriebsmodus, kann der Transceiver in einer Implementierung dem Leistungsverstärker ein Sendesignal (z.B. das Signal 103) an seinem Ausgang bereitstellen. Ein durch den Leistungsverstärker bereitgestelltes verstärktes Sendesignal ist mit dem Oberwellenfilter verbunden, der Frequenzkomponenten des verstärkten Sendesignals außerhalb eines beabsichtigten Sendefrequenzbereichs verringert. Ein Ausgang des Oberwellenfilters ist mit einem der Mehrzahl von Eingängen des Antennenschalters verbunden. Der Antennenschalter kann konfiguriert sein, die Eingänge mit dem Antennenschalterausgang zu verbinden. Der Antennenschalterausgang kann mit einem Eingang des Impedanzanpassnetzwerks 104 verbunden sein.
Das Impedanzanpassnetzwerk 104 kann zum Beispiel ein LC-Netzwerk umfassen, das konfiguriert ist, die Impedanz der Lastschaltung 106 umzuwandeln, um sie an die Impedanz der Quellenschaltung 102 anzupassen. In einem Ausführungsbeispiel kann das LC-Netzwerk eine Reihenkombination einer Spule und eines einstellbaren Kondensators umfassen. Der einstellbare Kondensator kann ein variables kapazitives Element umfassen, das eine Mehrzahl kapazitiver Elemente umfasst, und das variable kapazitive Element kann konfiguriert sein, in unterschiedlichen einstellbaren Zuständen zu arbeiten, von denen jeder einen anderen Kondensatorwert bereitstellt. Zum Beispiel ist in einem ersten einstellbaren Zustand ein erster Satz von kapazitiven Elementen aktiviert, um einen ersten Kapazitätswert bereitzustellen, und in einem zweiten einstellbaren Zustand ist ein zweiter Satz von kapazitiven Elementen aktiviert, um einen zweiten Kapazitätswert bereitzustellen, wobei sich der erste Kapazitätswert und der zweite Kapazitätswert voneinander unterscheiden. Die unterschiedlichen einstellbaren Zustände des variablen kapazitiven Elements können auf der Grundlage von Steuersignalen von einer Steuereinheit konfiguriert werden. Eines oder mehrere von der Mehrzahl von kapazitiven Elementen im variablen kapazitiven Element können als Schalter implementiert sein, von denen jeder auf der Grundlage der Steuersignale von der Steuereinheit ein- oder ausgeschaltet werden kann. Jeder der Schalter kann einen Stapel von in Reihe geschalteten Transistoren umfassen, und die Sperrkapazität jedes dieser Transistoren trägt zur Kapazität der Schalter bei. Zusätzlich trägt in manchen Implementierungen eine Kapazität von Metall-Isolator-Metall-Kondensatoren (MIM) und/oder Metall-Metall-Kondensatoren auch zur Kapazität der Schalter bei. Ferner ist in manchen Implementierungen jeder der Transistoren in dem Stapel gestaltet, eine hohe Transistorbreite zu besitzen, und somit einen niedrigen R_on (Durchlasswiderstand der Transistoren) bereitzustellen und dadurch den Verlust zu verringern.
Die Lastschaltung 106 kann eine Antenne umfassen und ist konfiguriert, vom Impedanzanpassnetzwerk 104 ein zu sendendes Signal 105 zu empfangen. Die Lastschaltung 106 kann so betrieben werden, dass sie unterschiedliche Eingangsimpedanzwerte unter unterschiedlichen Umgebungsbedingungen bereitstellt. Auf der Grundlage der Eingangsimpedanz der Lastschaltung 106 wird das Impedanzanpassnetzwerk 104 so betrieben, dass es eine Impedanz bereitstellt, welche die Eingangsimpedanz der Lastschaltung umwandelt, um sie an die Impedanz der Quellenschaltung 102 anzupassen. Indem die Impedanz der Lastschaltung 106 an die Impedanz der Quellenschaltung 102 angepasst wird, stellt das Impedanzanpassnetzwerk 104 eine maximale Leistungsübertragung zwischen der Quellenschaltung 102 und der Lastschaltung 106 bereit.
2 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform eines Mobilkommunikationsnetzwerks 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Das Mobilkommunikationsnetzwerk 200 umfasst eine Quellenschaltung 202, die konfiguriert ist, einer Lastschaltung 206 ein zu sendendes Signal 203 bereitzustellen. Das Mobilkommunikationsnetzwerk 200 umfasst ferner ein Impedanzanpassnetzwerk 204, das konfiguriert ist, die Impedanz der Lastschaltung 206 so umzuwandeln, dass sie an die Impedanz der Quellenschaltung 202 angepasst ist. Das Impedanzanpassnetzwerk 204 umfasst einen ersten Signalanschluss 212, der konfiguriert ist, das Signal 203 von der Quellenschaltung 202 zu empfangen, und einen zweiten Signalanschluss 214, der konfiguriert ist, der Lastschaltung 206 ein Signal 205 bereitzustellen. Das Impedanzanpassnetzwerk 204 umfasst ferner einen Reihenzweig, der eine Spule 207 und ein variables kapazitives Element 208 umfasst, das den ersten Signalanschluss 212 und den zweiten Signalanschluss 214 verbindet.
In einer bestimmten Ausführungsform kann das variable kapazitive Element 208 eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten kapazitiven Abschnitten umfassen. Mindestens einer der kapazitiven Abschnitte kann als ein schaltendes Element implementiert sein, das einen Transistor umfasst. In manchen Implementierungen können die als schaltende Elemente implementierten kapazitiven Abschnitte einen Stapel von in Reihe geschalteten Transistoren umfassen, und eine Kombination der Sperrkapazitäten all der in Reihe geschalteten Transistoren in dem Stapel trägt zur Kapazität der kapazitiven Abschnitte bei. Ferner können MIM-Kondensatoren und/oder Metall-Metall-Kondensatoren parallel zum Stapel von Transistoren in den schaltenden Elementen auch zur Kapazität der als schaltende Elemente implementierten kapazitiven Abschnitte beitragen. Zusätzlich kann das variable kapazitive Element 208 kapazitive Abschnitte umfassen, wobei die Kapazität durch die MIM-Kapazität oder die Metall-Metall-Kapazität allein beigetragen wird.
Das Impedanzanpassnetzwerk 204 umfasst ferner eine Steuerschaltung 210, die konfiguriert ist, Steuersignale bereitzustellen, um die als schaltende Elemente implementierten kapazitiven Abschnitte zu steuern. In einer Ausführungsform werden die als schaltende Elemente implementierten kapazitiven Abschnitte durch die Steuerschaltung 210 auf der Grundlage eines vorbestimmten Algorithmus ein- und ausgeschaltet, wodurch die Kapazität des variablen kapazitiven Elements 208 gesteuert wird. Der vorbestimmte Algorithmus kann ein Schalten der als schaltende Elemente implementierten kapazitiven Abschnitte in einer vorbestimmten Richtung umfassen, um Spannungsüberlastung zu vermeiden. In manchen Implementierungen umfasst die Steuerschaltung 210 einen Thermometercode-Decodierer. In anderen Implementierungen kann die Steuerschaltung 210 andere Steueralgorithmen umfassen, die sich vom Thermometercode unterscheiden.
3a veranschaulicht ein variables kapazitives Element 300 gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. Das variable kapazitive Element 300 umfasst einen Reihenzweig, der eine Mehrzahl von kapazitiven Abschnitten C1 306, C2 308, C3 310, C4 312 und C5 314 zwischen einem ersten Signalanschluss 302 und einem zweiten Signalanschluss 304 umfasst. Die kapazitiven Abschnitte C2 308, C3 310 und C4 312 umfassen jeweils schaltende Elemente S1 316, S2 318 und S3 320 und sind konfiguriert, auf der Grundlage von Steuersignalen von einer Steuereinheit eingeschaltet oder ausgeschaltet zu werden. Jedes der ersten, zweiten und dritten schaltenden Elemente S1 316, S2 318 und S3 320 umfasst einen Stapel von in Reihe geschalteten Transistoren, und sie nutzen vorteilhaft die Sperrkapazität eines Transistors, insbesondere eines Feldeffekttransistors, obwohl die Sperrkapazität C_off typischerweise als ein parasitäres unerwünschtes Phänomen von Feldeffekttransistoren betrachtet wird. Eine Kombination der Sperrkapazitäten des Stapels von in Reihe geschalteten Transistoren und der MIM-Kapazität und/oder Metall-Metall-Kapazitäten tragen zur Gesamtkapazität des ersten, zweiten und dritten schaltenden Elements S1 316, S2 318 bzw. S3 320 bei. In einer Ausführungsform sind die kapazitiven Abschnitte C2 308, C3 310 und C4 312 konfiguriert, gleiche Kapazitätswerte bereitzustellen, und in anderen Ausführungsformen können die Kapazitätswerte unterschiedlich sein.
In einer Ausführungsform werden die schaltenden Elemente S1 316, S2 318 und S3 320 in Einerschritten in einer vorbestimmten Richtung auf der Grundlage der Steuersignale von der Steuereinheit geschaltet. Zum Beispiel wird in einer Implementierung das erste schaltende Element S1 316 als erstes ausgeschaltet, gefolgt vom zweiten schaltenden Element S2 318 und dann dem dritten schaltenden Element S3 320. Die Anzahl von Transistoren im ersten, zweiten und dritten schaltenden Element S1 316, S2 318 und S3 320 kann unterschiedlich sein und wird auf der Grundlage der voraussichtlichen Spannung an dem schaltenden Element in der Stufe abgeleitet, in der das entsprechende schaltende Element ausgeschaltet ist. Zum Beispiel ist in einer Ausführungsform die Anzahl von Transistoren in S1 316 größer als die Anzahl von Transistoren in S2 318, und die Anzahl von Transistoren in S2 318 ist größer als die Anzahl von Transistoren in S3 320.
Ferner umfasst das variable kapazitive Element 300 zwei als MIM-Kondensatoren und/oder Metall-Metall-Kapazitäten implementierte kapazitive Abschnitte C1 306 und C5 314, die feste Kapazitätswerte bereitstellen. Die kapazitiven Abschnitte C1 306 und C5 314 können auch eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten MIM-Kondensatoren und/oder Metall-Metall-Kondensatoren umfassen, und die Anzahl von MIM-Kondensatoren und/oder Metall-Metall-Kondensatoren in den kapazitiven Abschnitten C1 306 und C5 314 wird auf der Grundlage der voraussichtlichen Spannung an den kapazitiven Abschnitten C1 306 und C5 314 abgeleitet, wenn das erste, zweite und dritte schaltende Element S1 316, S2 318 und S3 320 eingeschaltet sind. Zusätzlich umfasst das variable kapazitive Element 300 zwischen dem ersten Signalanschluss 302 und einem Referenzpotentialanschluss 326 einen ersten Nebenzweig, der ein erstes Schutzelement gegen elektrostatische Entladung (electro static discharge (ESD)) ESD1 322 umfasst, und zwischen dem zweiten Signalanschluss 304 und dem Referenzpotentialanschluss 326 einen zweiten Nebenzweig, der ein zweites Schutzelement gegen elektrostatische Entladung (ESD) ESD2 324 umfasst.
3b veranschaulicht ein schaltendes Element 350, das einen Stapel von in Reihe geschalteten Transistoren umfasst.
In einer Ausführungsform kann das schaltende Element 350 dem schaltenden Element S1 316 von 3a entsprechen. Das schaltende Element 350 umfasst eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten Transistoren 352a, 352b bis zu 352N, wobei N eine beliebige ganze Zahl sein kann. Die Anzahl von Transistoren N wird auf der Grundlage der voraussichtlichen Spannung an dem schaltenden Element 350 in der Stufe abgeleitet, in der das entsprechende schaltende Element ausgeschaltet ist. Wenn die Transistoren ausgeschaltet sind, trägt eine Sperrkapazität, zum Beispiel 354, und die Sperrkapazitäten jedes der in Reihe geschalteten Transistoren zur Kapazität des schaltenden Elements 350 bei. Zusätzlich tragen die MIM-Kapazität und/oder die Metall-Metall-Kapazität ebenfalls zur Gesamtkapazität des schaltenden Elements 350 bei.
4 veranschaulicht ein schematisches Diagramm eines Impedanzanpassnetzwerks 400, das manche möglichen Implementierungsdetails für das variable kapazitive Element 401 zeigt. Das variable kapazitive Element 401 umfasst eine Mehrzahl von kapazitiven Abschnitten C1 406, C2 408, C3 410, C4 412 und C5 414 zwischen einem ersten Signalanschluss 402 und einem zweiten Signalanschluss 404. Der erste kapazitive Abschnitt C1 406 und der fünfte kapazitive Abschnitt C5 414 umfassen MIM-Kondensatoren und/oder Metall-Metall-Kondensatoren, und der zweite kapazitive Abschnitt C2 408, der dritte kapazitive Abschnitt C3 410 und der vierte kapazitive Abschnitt C4 412 umfassen schaltende Elemente S1 416, S2 418 bzw. S3 420. Die schaltenden Elemente S1 416, S2 418 bzw. S3 420 umfassen jeweils einen Stapel von in Reihe geschalteten Transistoren. Jedes der schaltenden Elemente S1 416, S2 418 und S3 420 wird durch die Steuerschaltung 426 gesteuert, die konfiguriert ist, Steuersignale A, B und C für die entsprechenden schaltenden Elemente S1 416, S2 418 und S3 420 zum Beispiel auf der Grundlage eines vorbestimmten Algorithmus bereitzustellen.
In der Ausführungsform von 4 können vier unterschiedliche Kapazitätswerte erhalten werden, indem das erste schaltende Element S1 416, das zweite schaltende Element S2 418 und das dritte schaltende Element S3 420 einzeln nichtleitend gemacht werden, und daher kann das variable kapazitive Element 401 so betrieben werden, dass es einen 4-stufigen Kapazitätstuner bereitstellt. Ein Transistor (insbesondere ein Feldeffekttransistor), der sich in einem leitfähigen Zustand befindet, kann als ein Widerstand R_on angesehen werden, wobei es sich bei R_on um den Durchlasswiderstand des Transistors handelt. In einem nichtleitenden Zustand kann der Transistor als ein Kondensator mit einer Kapazität C_off angesehen werden, wobei es sich bei C_off um die Sperrkapazität des Transistors handelt. Die Steuersignale A, B und C sind konfiguriert, die schaltenden Elemente S1 416, S2 418 und S3 420 in Einerschritten in einer vorbestimmten Richtung einzuschalten oder auszuschalten, um Spannungsüberlastung zu vermeiden.
In einer Beispielimplementierung wird eine einheitliche Kapazität gleich 6 pF ausgewählt, um in Reihe in Einerschritten auf der Grundlage der Steuersignale A, B und C geschaltet zu werden, wodurch ein Reihenkondensatortuner von 1,5 pF bis 6 pF implementiert wird. Dafür sind die schaltenden Elemente S1 416, S2 418 und S3 420 in 4 so ausgewählt, dass sie jeweils einen Kapazitätswert von 6 pF besitzen, und die MIM-Kondensatoren C1 406 und C5 414 sind so ausgewählt, dass sie jeweils einen Kapazitätswert von 12 pF besitzen. Zum Beispiel sei zu Beginn angenommen, dass das erste schaltende Element S1 416, das zweite schaltende Element S2 418 und das dritte schaltende Element S3 420 eingeschaltet (d.h. leitfähig) sind. Daher ist in Stufe eins die Gesamtkapazität des variablen kapazitiven Elements 401 gleich 6 pF (aus der Reihenkombination der MIM-Kondensatoren C1 406 (12 pF) und C5 414 (12 pF)). In Stufe zwei wird das erste schaltende Element S1 416 ausgeschaltet, was einen Kapazitätswert von 6 pF in Reihe mit den zwei MIM-Kondensatoren C1 406 und C5 414 einbringt, und daher wird die Gesamtkapazität des variablen kapazitiven Elements 401 gleich 3 pF. In Stufe drei wird das zweite schaltende Element S2 418 ausgeschaltet, was einen Kapazitätswert von 6 pF in Reihe einbringt, und daher wird die Gesamtkapazität des variablen kapazitiven Elements 401 gleich 2 pF. In Stufe vier wird das dritte schaltende Element S2 420 ausgeschaltet, was einen Kapazitätswert von 6 pF in Reihe einbringt, und daher wird die Gesamtkapazität des variablen kapazitiven Elements 401 gleich 1,5 pF. Somit wird das variable kapazitive Element so betrieben, dass es vier unterschiedliche Kapazitätswerte (1,5 pF, 2 pF, 3 pF und 6 pF) auf der Grundlage der Steuersignale von der Steuerschaltung 426 bereitstellt. In anderen Implementierungen können nichteinheitliche Kapazitätswerte in jeder Stufe geschaltet werden, um den Reihenkondensatortuner zu implementieren. Ferner kann in weiteren Implementierungen die Anzahl von schaltenden Elementen variiert werden, wodurch ein N-stufiger Tuner implementiert wird.
Die Anzahl von Transistoren in dem Stapel in jedem der schaltenden Elemente S1 416, S2 418 und S3 420 kann unterschiedlich sein, und in einer Ausführungsform wird eine optimale Anzahl von Transistoren in dem Stapel auf der Grundlage der Spannung abgeleitet, die voraussichtlichen an den schaltenden Elementen in der Stufe auftreten wird, in der das entsprechende schaltende Element ausgeschaltet ist. In einer Beispielimplementierung wird eine maximale Spannungsklassifizierung des variablen kapazitiven Elements 401 in 4 als 40 V angenommen, die maximale Spannungsklassifizierung jedes der Transistoren in dem Stapel wird als 1,5 V angenommen, und die maximale Spannungsklassifizierung der MIM-Kondensatoren wird als 10 V angenommen. Wenn in Stufe eins zum Beispiel das erste schaltende Element S1 416, das zweite schaltende Element S2 418 und das dritte schaltende Element S3 420 eingeschaltet sind, teilen sich die gesamten 40 V gleich unter den zwei MMI-Kondensatoren C1 406 und C5 414 auf (d.h. 20 V an C1 406 und 20 V an C5 414). Da die maximale Spannungsklassifizierung der MMI-Kondensatoren als 10 V angenommen wird, sind insgesamt 2 MIM-Kondensatoren miteinander gruppiert, um C1 406 bzw. C5 414 auszubilden, um 20 V auszuhalten. Wenn in Stufe zwei das erste schaltende S1 416 ausgeschaltet ist, treten 20 V (d.h. die Hälfte von 40 V) am ersten schaltenden Element S1 416 auf. Da die maximale Spannungsklassifizierung jedes der Transistoren in dem Stapel als 1,5 V angenommen wird, müssen insgesamt 14 Transistoren miteinander in Reihe gruppiert werden, um das erste schaltenden Element S1 416 auszubilden, um 20 V auszuhalten. Wenn ferner in Stufe drei das zweite schaltende Element S2 418 ausgeschaltet ist, treten 13,33 V (d.h. ein Drittel von 40 V) am zweiten schaltenden Element S2 418 auf. Um 13,33 V auszuhalten, müssen daher insgesamt mindestens 9 Transistoren in Reihe gruppiert werden, um das zweite schaltende Element S2 418 auszubilden. Wenn ferner in Stufe vier das dritte schaltende Element S3 420 ausgeschaltet ist, treten 10 V (d.h. ein Viertel von 40 V) am dritten schaltenden Element S3 420 auf. Um 10 V auszuhalten, müssen daher insgesamt mindestens 7 Transistoren in Reihe gruppiert werden, um das dritte schaltende Element S3 420 auszubilden. In anderen Implementierungen kann die Anzahl von Transistoren in dem Stapel auf der Grundlage einer Anzahl von Faktoren variieren, wie die Anzahl von schaltenden Elementen oder die Anzahl verwendeter einstellbarer Zustände, die maximale Spannungsklassifizierung der Vorrichtung und die Spannungsklassifizierung der Transistoren. Die Steuerschaltung 426 wird so betrieben, dass sie das erste schaltende Element S1 416, das zweite schaltende Element S2 418 und das dritte schaltende Element S3 420 gemäß dem vorbestimmten Algorithmus (oder einer vorbestimmten Richtung) schaltet, wobei der vorbestimmte Algorithmus zuerst ein Ausschalten des schaltenden Elements mit der höchsten Anzahl von Transistoren umfasst, um die Spannungsbeanspruchung auszuhalten. Zum Beispiel wird im variablen kapazitiven Element 401 von 4 das erste schaltende Element S1 416 mit einem Stapel von mindestens 14 in Reihe geschalteten Transistoren zuerst ausgeschaltet, gefolgt vom zweiten schaltenden Element S2 418 mit einem Stapel von mindestens 9 in Reihe geschalteten Transistoren und dann vom dritten schaltenden Element S3 420 mit einem Stapel von mindestens 7 in Reihe geschalteten Transistoren.
Das Impedanzanpassnetzwerk 400 umfasst ferner zwei ESD-Schutzelemente ESD1 422 und ESD2 424, die konfiguriert sind, auf beiden Seiten Schutz gegen elektrostatische Entladung (ESD) zu bieten, d.h. gegen die Spannungsstöße, die beim ersten Signalanschluss 402 eintreffen, als auch gegen die Spannungsstöße, die beim zweiten Signalanschluss 404 eintreffen. Die ESD-Schutzelemente ESD1 422 und ESD2 424 leiten einen hohen Spannungsstoß als moderaten elektrischen Strom zum Groundpotential bei einem Referenzpotentialanschluss 426, wodurch das variable kapazitive Element 401 geschützt wird. In manchen Ausführungsformen ist das variable kapazitive Element 401 als eine Nebenvorrichtung ausgeführt, in welcher der zweite Signalanschluss geerdet ist. Daher können in solchen Implementierungen die Kapazität C5 414 und das ESD2 424 entfernt werden, und C5 414 kann mit C1 406 vereint werden, um Chipgröße einzusparen.
Ferner umfasst das variable kapazitive Element 401 Widerstände R1, R2 und R3, die so betrieben werden, dass sie die Schaltfunktionalität der schaltenden Elemente S1 416, S2 418 und S3 420 definieren, indem deren Source und Drain auf gleichem Potential gehalten werden. In manchen Ausführungsformen umfasst jeder der Widerstände R1, R2 und R3 ferner eine Mehrzahl von Widerständen, wobei es einen Widerstand zwischen Source und Drain von jedem der Transistoren gibt, umfassend den Stapel von in Reihe geschalteten Transistoren in den schaltenden Elementen S1 416, S2 418 und S3 420. Zusätzlich wird ein Widerstand R4 bereitgestellt, um den Potentialwert festzulegen, der zum Beispiel in 4 auf Erdpotential festgelegt ist. Üblicherweise umfassen die Widerstände R1, R2 und R3 Widerstandswerte im Bereich von 20 kOhm bis 100 kOhm, und der Widerstand R4 besitzt einen hohen Widerstandswert wie 1 MOhm. Der Widerstand R4 zwingt das Source-Drain-Potential der schaltenden Elemente S1 416, S2 418 und S3 420 auf Ground, und dadurch schaltet sie ein positives Potential am Gate der S1/S2/S3-Schalter ein, und ein negatives Potential am Gate der S1/S2/S3-Schalter schaltet sie aus. Ferner sind hohe Widerstände erforderlich, um die Vorrichtungsgruppierung zu ermöglichen. Zum Beispiel zwingen im Schaltmodus von ausgeschaltetem RF die Sperrkapazitäten die RF-Spannung dazu, sich über die Transistoren zu verteilen. Ein niedriger Widerstand würde Verluste der Q-Faktoren verursachen und auch die Spannungsverteilung an den Transistoren stören.
5 veranschaulicht das schematische Diagramm des Impedanzanpassnetzwerks 500 gemäß einer weiteren Ausführungsform, in der das variable kapazitive Element 501 konfiguriert ist, selektiv durch ein Überbrückungselement umgangen zu werden. Die Überbrückungsfunktionalität wird durch ein Schalterelement S4 528 bereitgestellt, das einen Feldeffekttransistor umfasst. In manchen Implementierungen umfasst das Schalterelement S4 528 einen Stapel von in Reihe geschalteten Transistoren. Das Schalterelement S4 528 ist zum variablen kapazitiven Element 501 parallel geschaltet. Während des normalen Betriebs des Impedanzanpassnetzwerks 500 ist das Schalterelement S4 528 ausgeschaltet (d.h. nichtleitend) und somit können die Sperrkapazitäten der Transistoren im Schalterelement 528 zur Gesamtkapazität des variablen kapazitiven Elements 501 beitragen. Während des Überbrückungsmodus ist das Schalterelement S4 528 aktiviert oder eingeschaltet, was dann das Impedanzanpassnetzwerk 500 kurzschließt.
6 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren 600 zum Einstellen einer Impedanz gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung veranschaulicht. In 602 wird eine Quellenimpedanz ermittelt, die einer Signalquelle zugeordnet ist. In 604 wird eine Senkenimpedanz ermittelt, die einer Signalsenke zugeordnet ist. In 606 wird ein Impedanzanpassnetzwerk auf der Grundlage der ermittelten Quellenimpedanz und der Senkenimpedanz eingestellt, um die Senkenimpedanz und die Quellenimpedanz anzupassen. Das Einstellen des Impedanzanpassnetzwerks in 606 umfasst ferner ein Einstellen eines variablen kapazitiven Elements, das Teil des Impedanzanpassnetzwerks ist, wobei das variable kapazitive Element eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten kapazitiven Elementen umfasst, wobei mindestens eines der kapazitiven Elemente ein Schalterelement umfasst, das als ein Stapel von in Reihe geschalteten Transistoren implementiert ist. In manchen Ausführungsformen werden die Quellen- und die Senkenimpedanz unter Verwendung von Richtungskopplern ermittelt, die vorwärts laufende und reflektierte Leistungs-pegel erfassen. In anderen Ausführungsformen werden die Quellen- und Senkenimpedanz unter Verwendung einer Nachschlagetabelle ermittelt. Indem das Telefon unter Verwendung des Gyroskops, des Helligkeitssensors der Anzeige usw. überprüft wird, kann man das aktuelle „Handling“ nähern und die einzustellende Impedanz ermitteln.
Das Einstellen der variablen kapazitiven Komponente umfasst ein Einschalten oder Ausschalten der mindestens einen kapazitiven Komponente, die das schaltende Element umfasst, was dazu führt, dass das entsprechende kapazitive Element mit einem Signalpfad des Impedanzanpassnetzwerks verbunden ist oder nicht. Ferner umfasst das Einstellen des variablen kapazitiven Elements ein Einschalten oder Ausschalten der kapazitiven Elemente, die das Schaltelement umfassen, in Reihe in Einerschritten in einer vorbestimmten Richtung.
Obwohl die Verfahren vorstehend als eine Reihe von Handlungen oder Ereignissen veranschaulicht und beschrieben sind, wird ersichtlich sein, dass die veranschaulichte Reihenfolge solcher Handlungen oder Ereignisse nicht in einem einschränkenden Sinn zu interpretieren ist. Zum Beispiel können manche Handlungen in anderen Reihenfolgen und/oder gleichzeitig mit anderen Handlungen oder Ereignissen abgesehen von den hierin veranschaulichten und beschriebenen auftreten. Zusätzlich sind unter Umständen nicht alle veranschaulichten Handlungen erforderlich, um einen oder mehrere Aspekte oder Ausführungsformen der Erfindung hierein zu implementieren. Zudem können eine oder mehrere der hierin abgebildeten Handlungen in einer oder mehreren separaten Handlungen und/oder Phasen ausgeführt werden.
Wie vorstehen hervorgehoben, besitzt das eine Reihenkondensatortopologie umfassende Impedanzanpassnetzwerk viele Vorteile. Der integrierte Ansatz unter Verwendung des RF-Transistors selbst als den zur Kapazität Beitragenden macht die Verwendung externer RF-Schalter und anderer diskreter Komponenten überflüssig. Die Beseitigung externer Komponenten verringert die Kosten der Vorrichtung und verringert weiter die Chipgröße. Zusätzliche Einstellzustände können hinzugefügt werden, ohne die Chipgröße wesentlich zu vergrößern. Zusätzlich können aufgrund der Beseitigung von RF-Schaltern höhere Q-Faktoren erreicht werden. Bei der Reihenkondensatortopologie ist Ron des Schalters nicht fest und kann entsprechend den verwendeten Kondensatoren skaliert werden. Zum Beispiel ist der Q-Faktor pro Stufe
wobei es sich bei Ron um den Gesamtdurchlasswiderstand der Transistoren handelt. Bei der Reihenkondensatortopologie erhöht sich mit jedem weiteren Zustand (d.h. Ausschalten der schaltenden Elemente in Einerschritten) der Q-Faktor, da der Gesamt-Ron drastisch auf fast Null abfällt. Des Weiteren macht die Verwendung eines optimierten Stapelns den Aufbau für höhere RF-Spannungen mit geringem Leistungsverlust geeignet. Zusätzlich ermöglicht es das Nutzen von Transistoren mit großer Transistorbreite zum Senken von R_on zudem, den Leistungsverlust zu verringern.
Obwohl die Offenbarung in Hinblick auf eine oder mehrere Implementierungen veranschaulicht und beschrieben wurde, können Änderungen und/oder Modifikationen an den veranschaulichten Beispielen vorgenommen werden, ohne vom Geist und Umfang der angehängten Ansprüche abzuweichen. In besonderer Hinsicht auf die verschiedenen durch die vorstehend beschriebenen Komponenten oder Strukturen (Bauteilgruppen, Vorrichtungen, Schaltungen, Systeme usw.) durchgeführten Funktionen, sollen die zum Beschreiben solcher Komponenten verwendeten Begriffe (einschließlich einer Bezugnahme auf ein „Mittel“) einer beliebigen Komponenten oder Struktur entsprechen, sofern nicht anderweitig angegeben, welche die angegebene Funktion der beschrieben Komponente durchführt (z.B. die funktionell äquivalent ist), selbst wenn sie nicht zur offenbarten Struktur strukturell äquivalent ist, welche die Funktion in den hierin veranschaulichten beispielhaften Implementierungen der Offenbarung durchführt.

Claims

Impedanzanpassnetzwerk, umfassend: einen ersten Signalanschluss, der eingerichtet ist, ein Signal von einer Quellenschaltung zu empfangen; einen zweiten Signalanschluss, der eingerichtet ist, das Signal einer Lastschaltung bereitzustellen; einen Reihenzweig, der eine variable kapazitive Komponente zwischen dem ersten Signalanschluss und dem zweiten Signalanschluss umfasst, wobei die variable kapazitive Komponente eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten kapazitiven Abschnitten umfasst, wobei mindestens einer der kapazitiven Abschnitte ein Schaltelement umfasst, das einen Stapel von in Reihe geschalteten Transistoren umfasst, und eine Steuerkomponente, die eingerichtet ist, eine Kapazität der variablen kapazitiven Komponente zu steuern, indem der mindestens eine der kapazitiven Abschnitte auf der Grundlage eines vorbestimmten Algorithmus gesteuert wird.
Impedanzanpassnetzwerk nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine der kapazitiven Abschnitte, der das Schaltelement umfasst, einen ersten kapazitiven Abschnitt, der ein erstes Schaltelement umfasst, das einen Stapel von in Reihe geschalteten Transistoren umfasst, und einen zweiten kapazitiven Abschnitt umfasst, der ein zweites Schaltelement umfasst, das einen Stapel von in Reihe geschalteten Transistoren umfasst.
Impedanzanpassnetzwerk nach Anspruch 2, wobei der erste kapazitive Abschnitt, der das erste Schaltelement umfasst, und der zweite kapazitive Abschnitt, der das zweite Schaltelement umfasst, in Reihe geschaltet sind.
Impedanzanpassnetzwerk nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Steuerkomponente eingerichtet ist, die kapazitiven Abschnitte, welche die Schaltelemente umfassen, gemäß dem vorbestimmten Algorithmus in Reihe in Einerschritten in einer vorbestimmten Richtung ein- oder auszuschalten, um Spannungsüberlastung zu vermeiden.
Impedanzanpassnetzwerk nach Anspruch 4, wobei eine Spannung am kapazitiven Abschnitt, der das Schaltelement umfasst, in der Stufe, in welcher der entsprechende kapazitive Abschnitt, der das Schaltelement umfasst, ausgeschaltet ist, eine Anzahl von Transistoren im entsprechenden kapazitiven Abschnitt, der das Schaltelement umfasst, bestimmt.
Impedanzanpassnetzwerk nach einem der Ansprüche 2–5, wobei eine Anzahl von Transistoren in dem ersten kapazitiven Abschnitt, der das erste Schaltelement umfasst, höher ist als eine Anzahl von Transistoren in dem zweiten kapazitiven Abschnitt, der das zweite Schaltelement umfasst.
Impedanzanpassnetzwerk nach Anspruch 6, wobei der vorbestimmte Algorithmus umfasst, den ersten kapazitiven Abschnitt mit einer höheren Anzahl von Transistoren zuerst auszuschalten, gefolgt von einem Ausschalten des zweiten kapazitiven Abschnitts.
Impedanzanpassnetzwerk nach einem der Ansprüche 1–7, wobei die variable kapazitive Komponente ferner einen oder mehrere kapazitive Abschnitte umfasst, die Metall-Isolator-Metall-Kondensatoren und/oder Metall-Metall-Kondensatoren umfassen.
Impedanzanpassnetzwerk nach Anspruch 8, wobei eine Spannung an den kapazitiven Abschnitten, die Metall-Isolator-Metall-Kondensatoren und/oder Metall-Metall-Kondensatoren umfassen, eine Anzahl der Metall-Isolator-Metall-Kondensatoren und/oder Metall-Metall-Kondensatoren bestimmt.
Impedanzanpassnetzwerk nach einem der Ansprüche 1–9, wobei die kapazitiven Abschnitte, die das Schaltelement umfassen, ferner Metall-Isolator-Metall-Kapazität und/oder Metall-Metall-Kondensatoren umfassen, die parallel zur Baugruppe von in Reihe geschalteten Transistoren geschaltet sind.
Impedanzanpassnetzwerk nach einem der Ansprüche 1–10, ferner umfassend einen Referenzpotentialanschluss, einen ersten Nebenzweig zwischen dem ersten Signalanschluss und dem Referenzpotentialanschluss, wobei der erste Nebenzweig ein erstes Schutzelement gegen elektrostatische Entladung umfasst, und einen zweiten Nebenzweig zwischen dem zweiten Signalanschluss und dem Referenzpotentialanschluss, wobei der zweite Nebenzweig ein zweites Schutzelement gegen elektrostatische Entladung umfasst.
Impedanzanpassnetzwerk nach einem der Ansprüche 1–11, ferner umfassend einen Überbrückungsschalter parallel zur variablen kapazitiven Komponente, der eingerichtet ist, die variable kapazitive Komponente in einem Signalpfad zwischen dem ersten Signalanschluss und dem zweiten Signalanschluss zu überbrücken und so aus dem Signalpfad auszuschließen, wenn der Überbrückungsschalter eingeschaltet ist.
Impedanzanpassnetzwerk nach Anspruch 12, wobei der Überbrückungsschalter einen Stapel von in Reihe geschalteten Transistoren umfasst.
Impedanzanpassnetzwerk nach einem der Ansprüche 1–13, wobei die variable kapazitive Komponente auf einem einzigen Chip integriert ist.
Kapazitätstunervorrichtung, umfassend: eine variable kapazitive Komponente, die eine Mehrzahl von kapazitiven Elementen in Reihe umfasst; wobei mindestens eines der Mehrzahl von kapazitiven Elementen ein Schaltelement umfasst, das einen Stapel von in Reihe geschalteten Transistoren umfasst; wobei eine Kombination von Sperrkapazitäten der Transistoren eine Kapazität des kapazitiven Elements bereitstellt, welches das Schaltelement umfasst; und eine Steuerung, die eingerichtet ist, eine Gesamtkapazität der variablen kapazitiven Komponente zu erzeugen, indem das mindestens eine der Mehrzahl von kapazitiven Elementen, welches das Schaltelement umfasst, auf der Grundlage eines vorbestimmten Algorithmus ein- oder ausgeschaltet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Schaltelement ferner eine zu dem Stapel von in Reihe geschalteten Transistoren parallel geschaltete Metall-Isolator-Metall-Kapazität und/oder Metall-Metall-Kapazität umfasst und wobei eine Kombination der Sperrkapazitäten der Transistoren und der Metall-Isolator-Metall-Kapazität und/oder der Metall-Metall-Kapazität die Kapazität des Schaltelements bereitstellen.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei das mindestens eine der Mehrzahl von kapazitiven Elementen, welches das Schaltelement umfasst, ein erstes kapazitives Element, das ein erstes Schaltelement umfasst, das einen Stapel von in Reihe geschalteten Transistoren umfasst, und ein zweites kapazitives Element, das ein zweites Schaltelement umfasst, das einen Stapel von in Reihe geschalteten Transistoren umfasst, umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei das erste kapazitive Element und das zweite kapazitive Element in Reihe geschaltet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, wobei eine Anzahl von Transistoren in dem ersten kapazitiven Element, welches das erste Schaltelement umfasst, höher ist als eine Anzahl von Transistoren in dem zweiten kapazitiven Element, welches das zweite Schaltelement umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei der vorbestimmte Algorithmus umfasst, das erste kapazitive Element mit einer höheren Anzahl von Transistoren zuerst auszuschalten, gefolgt von einem Ausschalten des zweiten kapazitiven Elements.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15–20, wobei die variable kapazitive Komponente ferner ein oder mehrere kapazitive Elemente umfasst, die als Metall-Isolator-Metall-Kondensatoren und/oder Metall-Metall-Kondensatoren implementiert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15–21, wobei die variable kapazitive Komponente eingerichtet ist, N unterschiedliche Kapazitätswerte auf der Grundlage von Steuersignalen von der Steuerung zu erzeugen, wobei N eine reelle, insbesondere natürliche, Zahl ist und größer oder gleich 2 ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15–22, wobei eine Anzahl von durch die variable Kapazitätskomponente zu erzeugenden Kapazitätswerten eine Anzahl von kapazitiven Elementen bestimmt, welche die Schaltelemente in der variablen kapazitiven Komponente umfassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15–23, wobei die Steuerung eingerichtet ist, die kapazitiven Elemente, welche die Schaltelemente umfassen, gemäß dem vorbestimmten Algorithmus in Reihe in Einerschritten in einer vorbestimmten Richtung ein- oder auszuschalten, um Spannungsüberlastung zu vermeiden.
Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei eine Spannung am kapazitiven Element, welches das Schaltelement umfasst, in der Stufe, in der das entsprechende kapazitive Element, welches das Schaltelement umfasst, ausgeschaltet ist, eine Anzahl von Transistoren im entsprechenden kapazitiven Element bestimmt, welches das Schaltelement umfasst.
Verfahren zum Einstellen einer Impedanz, wobei das Verfahren umfasst: Ermitteln oder Schätzen einer Quellenimpedanz einer Signalquelle; Ermitteln oder Schätzen einer Senkenimpedanz einer Signalsenke; und Einstellen eines Impedanzanpassnetzwerks auf der Grundlage der Quellenimpedanz und der Senkenimpedanz durch Einstellen einer variablen kapazitiven Komponente, die Teil des Impedanzanpassnetzwerks ist, wobei die variable kapazitive Komponente eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten kapazitiven Elementen umfasst, wobei mindestens eines der kapazitiven Elemente ein Schaltelement umfasst, das einen Stapel von in Reihe geschalteten Transistoren umfasst.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei das Einstellen der variablen kapazitiven Komponente ein Einschalten oder Ausschalten des mindestens einen des kapazitiven Elements umfasst, welches das Schaltelement umfasst, was dazu führt, dass das entsprechende kapazitive Element mit einem Signalpfad des Impedanzanpassnetzwerks verbunden ist oder nicht.
Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, wobei das Einstellen der variablen kapazitiven Komponente ferner ein Ein- oder Ausschalten der kapazitiven Elemente, die das Schaltelement umfassen, in Reihe in Einerschritten in einer vorbestimmten Richtung umfasst.