TW202239157A - 用於射頻通信系統之雙向可變增益放大器 - Google Patents

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Abstract

本發明提供用於射頻(RF)通信系統之雙向可變增益放大器(VGA)。在某些實施例中，一雙向VGA包含具有耦合至一傳輸/接收埠之一輸入之一第一放大器、具有耦合至一傳輸埠之一輸出之一第二放大器、具有耦合至一接收埠之一輸入之一第三放大器、具有耦合至該傳輸/接收埠之一輸出且至該第一放大器之該輸入之一第四放大器及在一傳輸模式中將該第一放大器之一輸出連接至該第二放大器之一輸入且在一接收模式中將該第三放大器之一輸出連接至該第四放大器之一輸入之一開關電路。

Description

用於射頻通信系統之雙向可變增益放大器
本發明之實施例係關於電子系統且特定言之，係關於射頻(RF)電子器件。
在RF通信系統中使用可變增益放大器(VGA)以提供對使用天線無線地傳輸或接收之RF信號之一可控制量之放大。
可包含一或多個VGA之RF通信系統之實例包含(但不限於)行動電話、平板電腦、基地台、網路存取點、用戶終端設備(CPE)、膝上型電腦及穿戴式電子器件。一RF信號可具有在大約30 kHz至300 GHz之範圍中(諸如針對第五代(5G)通信標準之頻率範圍1 (FR1)，在大約425 MHz至大約7.125 GHz之範圍中，或針對5G通信標準之頻率範圍2 (FR2)，在大約24.250 GHz至大約52.600 GHz之範圍中)之一頻率。
在某些實施例中，本發明係關於一種無線裝置。該無線裝置包含：一天線陣列，其包含複數個天線元件；複數個射頻信號調節電路，其等各與該複數個天線元件之一對應者可操作地相關聯且包含一雙向可變增益放大器；及一收發器，其電耦合至該複數個射頻信號調節電路。該雙向可變增益放大器包含包含耦合至一傳輸/接收埠之一輸入之一第一放大器、包含耦合至一傳輸埠之一輸出之一第二放大器、包含耦合至一接收埠之一輸入之一第三放大器、包含耦合至該傳輸/接收埠之一輸出且至該第一放大器之該輸入之一第四放大器及經組態以在一傳輸模式中將該第一放大器之一輸出連接至該第二放大器之一輸入且在一接收模式中將該第三放大器之一輸出連接至該第四放大器之一輸入之一開關電路。
在各項實施例中，該第一放大器係一第一共同閘極放大器且該第四放大器係一第一共同汲極放大器。根據數項實施例，該第二放大器係一第二共同閘極放大器且該第三放大器係一第二共同汲極放大器。
在若干實施例中，該第一放大器包含具有一第一對源極之一第一對電晶體且該第二放大器包含具有直接連接至該第一對源極之一第二對源極之一第二對電晶體。
在一些實施例中，該開關電路包含在一共同節點處連接之一第一開關及一第二開關，該雙向可變增益放大器進一步包含連接至該共同節點之一可控制電阻器。
在各項實施例中，該第一放大器或該第三放大器之至少一者包含可選擇之一第一對輸入電晶體及一第二對輸入電晶體，該第一對輸入電晶體經組態以在經選擇時提供一信號反相且該第二對輸入電晶體經組態以在經選擇時不提供信號反相。
在若干實施例中，該複數個射頻信號調節電路之各者進一步包含連接至該傳輸/接收埠之一相移器。
在一些實施例中，該複數個射頻信號調節電路之各者進一步包含具有連接至該傳輸埠之一輸入之一功率放大器及具有連接至該接收埠之一輸出之一低雜訊放大器。
在某些實施例中，本發明係關於一種雙向可變增益放大器。該雙向可變增益放大器包含包含耦合至一傳輸/接收埠之一輸入之一第一放大器、包含耦合至一傳輸埠之一輸出之一第二放大器、包含耦合至一接收埠之一輸入之一第三放大器、包含耦合至該傳輸/接收埠之一輸出且至該第一放大器之該輸入之一第四放大器及經組態以在一傳輸模式中將該第一放大器之一輸出連接至該第二放大器之一輸入且在一接收模式中將該第三放大器之一輸出連接至該第四放大器之一輸入之一開關電路。
在一些實施例中，該第一放大器係一第一共同閘極放大器且該第四放大器係一第一共同汲極放大器。根據數項實施例，該第二放大器係一第二共同閘極放大器且該第三放大器係一第二共同汲極放大器。
在若干實施例中，該第一放大器包含具有一第一對源極之一第一對電晶體且該第二放大器包含具有直接連接至該第一對源極之一第二對源極之一第二對電晶體。根據數項實施例，該雙向可變增益放大器進一步包含連接至該第一對源極及該第二對源極之一對電感器，該對電感器經組態以提供至該第一放大器之輸入匹配及至該第四放大器之輸出匹配。
在一些實施例中，該開關電路包含在一共同節點處連接之一第一開關及一第二開關。根據各項實施例，該雙向可變增益放大器進一步包含連接至該共同節點之一可控制電阻器。
在數項實施例中，該第一放大器或該第三放大器之至少一者包含可選擇之一第一對輸入電晶體及一第二對輸入電晶體，該第一對輸入電晶體經組態以在經選擇時提供一信號反相且該第二對輸入電晶體經組態以在經選擇時不提供信號反相。
在若干實施例中，該雙向可變增益放大器進一步包含一偏壓及控制電路，該偏壓及控制電路經組態以在該傳輸模式中關閉該第三放大器及該第四放大器且在該接收模式中關閉該第一放大器及該第二放大器。
在某些實施例中，本發明係關於一種前端系統。該前端系統包含一功率放大器、一低雜訊放大器及一雙向可變增益放大器，該雙向可變增益放大器包含具有耦合至一傳輸/接收埠之一輸入之一第一放大器、具有在一傳輸埠處耦合至該功率放大器之一輸入之一輸出之一第二放大器、具有在一接收埠處耦合至該低雜訊放大器之一輸出之一輸入之一第三放大器、具有耦合至該傳輸/接收埠之一輸出且至該第一放大器之該輸入之一第四放大器及經組態以在一傳輸模式中將該第一放大器之一輸出連接至該第二放大器之一輸入且在一接收模式中將該第三放大器之一輸出連接至該第四放大器之一輸入之一開關電路。
在各項實施例中，該第一放大器係一第一共同閘極放大器且該第四放大器係一第一共同汲極放大器。根據若干實施例，該第二放大器係一第二共同閘極放大器且該第三放大器係一第二共同汲極放大器。
在數項實施例中，該第一放大器包含具有一第一對源極之一第一對電晶體且該第二放大器包含具有直接連接至該第一對源極之一第二對源極之一第二對電晶體。
在若干實施例中，該開關電路包含在一共同節點處連接之一第一開關及一第二開關，該雙向可變增益放大器進一步包含連接至該共同節點之一可控制電阻器。
在各項實施例中，該第一放大器或該第三放大器之至少一者包含可選擇之一第一對輸入電晶體及一第二對輸入電晶體，該第一對輸入電晶體經組態以在經選擇時提供一信號反相且該第二對輸入電晶體經組態以在經選擇時不提供信號反相。
在一些實施例中，該前端系統進一步包含連接至該傳輸/接收埠之一相移器。
某些實施例之以下詳細描述呈現特定實施例之各種描述。然而，可以(例如)如由發明申請專利範圍定義且涵蓋之大量不同方式體現本文中描述之創新。在此描述中，參考圖式，其中相同元件符號可指示相同或功能上類似元件。將理解，圖中繪示之元件不一定按比例繪製。再者，將理解，某些實施例可包含比在一圖式中繪示之更多元件及/或在一圖式中繪示之元件之一子集。此外，一些實施例可併入來自兩個或更多個圖式之特徵之任何適合組合。
國際電信聯盟(ITU)係負責與資訊及通信技術相關之全球問題(包含無線電頻譜之共用全球使用)之聯合國(UN)之一專門機構。
第三代合作夥伴計劃(3GPP)係世界各地的電信標準團體之間之一協作，諸如無線電工業及商業協會(ARIB)、電信技術委員會(TTC)、中國通信標準協會(CCSA)、電信行業解決方案聯盟(ATIS)、電信技術協會(TTA)、歐洲電信標準協會(ETSI)及印度電信標準發展協會(TSDSI)。
在ITU之範疇內工作，3GPP開發且維護各種行動通信技術之技術規範，包含(例如)第二代(2G)技術(例如，全球行動通信系統(GSM)及增強GSM演進資料速率(EDGE))、第三代(3G)技術(例如，通用行動電信系統(UMTS)及高速封包存取(HSPA))及第四代(4G)技術(例如，長期演進(LTE)及LTE-Advanced)。
由3GPP控制之技術規範可藉由規範版本而擴展及修訂，該等規範版本可跨多年且指定新特徵及演進之廣度。
在一個實例中，3GPP在版本10中引入LTE之載波聚合(CA)。雖然最初引入兩個下行鏈路載波，但3GPP在版本14中擴展載波聚合以包含至多五個下行鏈路載波及至多三個上行鏈路載波。由3GPP版本提供之新特徵及演進之其他實例包含(但不限於)授權輔助存取(LAA)、增強型LAA (eLAA)、窄頻物聯網(NB-IOT)、車聯網(V2X)及高功率使用者設備(HPUE)。
3GPP在版本15中引入第五代(5G)技術之階段1且在版本16中引入5G技術之階段2。後續3GPP版本將進一步演進且擴展5G技術。5G技術在本文中亦被稱為5G新無線電(NR)。
5G NR支援或計劃支援各種特徵，諸如毫米波頻譜通信、波束成形能力、高頻譜效率波形、低延時通信、多無線電數字學及/或非正交多重存取(NOMA)。雖然此等RF功能性將靈活性提供給網路且增強使用者資料速率，但支援此等特徵可提出數個技術挑戰。
本文中之教示適用於廣泛多種通信系統，包含(但不限於)使用進階蜂巢技術(諸如LTE-Advanced、LTE-Advanced Pro及/或5G NR)之通信系統。
圖1係一通信網路10之一個實例之一示意圖。通信網路10包含一巨型小區基地台1、一小型小區基地台3及使用者設備(UE)之各種實例，包含一第一行動裝置2a、一無線連接之汽車2b、一膝上型電腦2c、一固定無線裝置2d、一無線連接之列車2e、一第二行動裝置2f及一第三行動裝置2g。
雖然在圖1中繪示基地台及使用者設備之特定實例，但一通信網路可包含廣泛多種類型及/或數目之基地台及使用者設備。
例如，在所展示之實例中，通信網路10包含巨型小區基地台1及小型小區基地台3。相對於巨型小區基地台1，小型小區基地台3可以相對較低功率、較短範圍及/或較少並行使用者而操作。小型小區基地台3亦可被稱為一超微型小區、一微微型小區或一微型小區。雖然通信網路10被繪示為包含兩個基地台，但通信網路10可經實施以包含更多或更少基地台及/或其他類型之基地台。
雖然展示使用者設備之各種實例，但本文中之教示適用於廣泛多種使用者設備，包含(但不限於)行動電話、平板電腦、膝上型電腦、IoT裝置、穿戴式電子器件、用戶終端設備(CPE)、無線連接之車輛、無線中繼器及/或廣泛多種其他通信裝置。此外，使用者設備不僅包含在一蜂巢網路中操作之當前可用之通信裝置，而且亦包含將容易地與如本文中描述且主張之本發明系統、程序、方法及裝置一起實施之隨後開發之通信裝置。
圖1之所繪示通信網路10支援使用各種蜂巢技術(包含(例如) 4G LTE及5G NR)之通信。在某些實施方案中，通信網路10進一步經調適以提供一無線區域網路(WLAN)，諸如WiFi。雖然已提供通信技術之各種實例，但通信網路10可經調適以支援廣泛多種通信技術。
在圖1中已描繪通信網路10之各種通信鏈路。可以廣泛多種方式(包含(例如)使用分頻雙工(FDD)及/或分時雙工(TDD))雙工通信鏈路。FDD係使用用於傳輸及接收信號之不同頻率之一類型之射頻通信。FDD可提供數個優點，諸如高資料速率及低延時。相比之下，TDD係使用用於傳輸及接收信號之大約相同頻率且其中在時間上切換傳輸及接收通信之一類型之射頻通信。TDD可提供數個優點，諸如頻譜之有效使用及輸送量在傳輸方向與接收方向之間之可變分配。
在某些實施方案中，使用者設備可使用4G LTE、5G NR及WiFi技術之一或多者與一基地台通信。在某些實施方案中，使用增強型授權輔助存取(eLAA)以聚合一或多個經授權頻率載波(例如，經授權4G LTE及/或5G NR頻率)與一或多個未授權載波(例如，未授權WiFi頻率)。
如圖1中展示，通信鏈路不僅包含UE與基地台之間之通信鏈路，而且亦包含UE間通信及基地台間通信。例如，通信網路10可經實施以支援自前載及/或自回載(例如，如在行動裝置2g與行動裝置2f之間)。
通信鏈路可經由廣泛多種頻率操作。在某些實施方案中，使用5G NR技術在小於6千兆赫(GHz)之一或多個頻帶上及/或在大於6 GHz之一或多個頻帶上支援通信。例如，通信鏈路可伺服頻率範圍1 (FR1)、頻率範圍2 (FR2)或其等之一組合。在一項實施例中，一或多個行動裝置支援一HPUE功率類別規範。
在某些實施方案中，一基地台及/或使用者設備使用波束成形進行通信。例如，波束成形可用於聚焦信號強度以克服路徑損耗，諸如與經由高信號頻率之通信相關聯之高損耗。在某些實施例中，使用者設備(諸如一或多個行動電話)使用波束成形在30 GHz至300 GHz之範圍中之毫米波頻帶及/或在6 GHz至30 GHz (或更特定言之，24 GHz至30 GHz)之範圍中之上釐米波頻率上進行通信。
通信網路10之不同使用者可以廣泛多種方式共用可用網路資源，諸如可用頻譜。
在一個實例中，使用分頻多重存取(FDMA)以將一頻帶劃分為多個頻率載波。另外，一或多個載波被分配給一特定使用者。FDMA之實例包含(但不限於)單載波FDMA (SC-FDMA)及正交FDMA (OFDMA)。OFDMA係將可用頻寬細分為多個相互正交窄頻帶副載波(其等可被單獨指派給不同使用者)之一多載波技術。
共用存取之其他實例包含(但不限於)：分時多重存取(TDMA)，其中將用於使用一頻率資源之特定時槽分配給一使用者；分碼多重存取(CDMA)，其中藉由將一獨有碼指派給各使用者而在不同使用者之間共用一頻率資源；分空間多重存取(SDMA)，其中使用波束成形以藉由空間分割而提供共用存取；及非正交多重存取(NOMA)，其中使用功率域用於多重存取。例如，可使用NOMA以依相同頻率、時間及/或碼但使用不同功率位準伺服多個使用者。
增強行動寬頻(eMBB)係指用於使LTE網路之系統容量增長之技術。例如，eMBB可係指針對每一使用者具有至少10 Gbps之一峰值資料速率及100 Mbps之一最小值之通信。超可靠低延時通信(uRLLC)係指用於以非常低延時(例如，小於2毫秒)進行通信之技術。uRLLC可用於關鍵任務通信，諸如用於自主駕駛及/或遠端手術應用。大規模機器類型通信(mMTC)係指與至日常物件之無線連接相關聯之低成本及低資料速率通信，諸如與物聯網(IoT)應用相關聯之低成本及低資料速率通信。
圖1之通信網路10可用於支援廣泛多種先進通信特徵，包含(但不限於) eMBB、uRLLC及/或mMTC。
圖2A係使用波束成形進行操作之一通信系統110之一項實施例之一示意圖。通信系統110包含一收發器105、RF信號調節電路104a1、104a2、…、104an、104b1、104b2、…、104bn、104m1、104m2、…、104mn及包含天線元件103a1、103a2、…、103an、103b1、103b2、…、103bn、103m1、103m2、…、103mn之一天線陣列102。
使用毫米波載波、釐米波載波及/或其他頻率載波進行通信之通信系統可採用一天線陣列(諸如天線陣列102)以提供波束成形及用於傳輸及/或接收信號之方向性。
例如，在所繪示實施例中，通信系統110包含 m× n個天線元件(在此實施例中，各天線元件耦合至一單獨RF信號調節電路)之一陣列102。如由省略號指示，通信系統110可使用任何適合數目個天線元件及RF信號調節電路實施。
關於信號傳輸，RF信號調節電路104a1、104a2、…、104an、104b1、104b2、…、104bn、104m1、104m2、…、104mn可將傳輸信號提供至天線陣列102，使得自天線元件輻射之信號使用相長及相消干涉組合以產生在遠離天線陣列102之一給定方向上傳播之展現具有更大信號強度之波束式品質之一聚合傳輸信號。
在信號接收之背景內容中，RF信號調節電路104a1、104a2、…、104an、104b1、104b2、…、104bn、104m1、104m2、…、104mn (例如，藉由單獨控制經接收信號相位)處理經接收信號，使得當信號自一特定方向到達天線陣列102時，接收更大信號能量。因此，通信系統110亦提供用於接收信號之方向性。
可藉由增加陣列之大小而增強信號能量相對集中至一傳輸波束或一接收波束中。例如，在更大信號能量聚焦至一傳輸波束中之情況下，信號能夠傳播一較長距離同時提供用於RF通信之充分信號位準。例如，具有聚焦至傳輸波束中之一大比例之信號能量之一信號可展現高效各向同性輻射功率(EIRP)。
在所繪示實施例中，收發器105將傳輸信號提供至RF信號調節電路104a1、104a2、…、104an、104b1、104b2、…、104bn、104m1、104m2、…、104mn且處理自RF信號調節電路接收之信號。
如圖2A中展示，收發器105產生RF信號調節電路104a1、104a2、…、104an、104b1、104b2、…、104bn、104m1、104m2、…、104mn之控制信號。控制信號可用於各種功能，諸如控制經傳輸及/或經接收信號之增益及相位以控制波束成形。例如，RF信號調節電路104a1、104a2、…、104an、104b1、104b2、…、104bn、104m1、104m2、…、104mn之各者可包含根據本文中之教示實施之一相移器及一雙向VGA。
圖2B係用於提供一傳輸波束之波束成形之一項實施例之一示意圖。圖2B繪示一通信系統之一部分，其包含一第一RF信號調節電路114a、一第二RF信號調節電路114b、一第一天線元件113a及一第二天線元件113b。
雖然繪示為包含兩個天線元件及兩個RF信號調節電路，但一通信系統可包含額外天線元件及/或信號調節電路。例如，圖2B繪示圖2A之通信系統110之一部分之一項實施例。
第一RF信號調節電路114a包含一第一相移器130a、一第一功率放大器131a、一第一低雜訊放大器(LNA) 132a及用於控制功率放大器131a或LNA 132a之選擇之開關。另外，第二RF信號調節電路114b包含一第二相移器130b、一第二功率放大器131b、一第二LNA 132b及用於控制功率放大器131b或LNA 132b之選擇之開關。
雖然展示RF信號調節電路之一項實施例，但RF信號調節電路之其他實施方案係可行的。例如，一信號調節電路可包含一或多個頻帶濾波器、VGA、雙工器(duplexer/diplexer)及/或其他組件。
在所繪示實施例中，第一天線元件113a及第二天線元件113b分離達一距離d。另外，圖2B已註明一角度θ，在此實例中，當傳輸波束方向實質上垂直於天線陣列之一平面時，角度θ具有大約90°之一值，且當傳輸波束方向實質上平行於天線陣列之平面時，角度θ具有大約0°之一值。
藉由控制提供至天線元件113a、113b之傳輸信號之相對相位，可達成一所要傳輸波束角θ。例如，當第一相移器130a具有一參考值0°時，第二相移器130b可經控制以提供大約-2πf(d/ν)cosθ弧度之一相移，其中f係傳輸信號之基本頻率，d係天線元件之間之距離，ν係經輻射波之速度且π係數學常數pi。
在某些實施方案中，距離d經實施為大約½λ，其中λ係傳輸信號之基本分量之波長。在此等實施方案中，第二相移器130b可經控制以提供大約-πcosθ弧度之一相移以達成一傳輸波束角θ。
因此，相移器130a、130b之相對相位可經控制以提供傳輸波束成形。在某些實施方案中，一收發器(例如，圖2A之收發器105)控制一或多個相移器之相位值以控制波束成形。
圖2C係用於提供一接收波束之波束成形之一項實施例之一示意圖。圖2C類似於圖2B，惟圖2C在一接收波束而非一傳輸波束之背景內容中繪示波束成形除外。
如圖2C中展示，第一相移器130a與第二相移器130b之間之一相對相位差可經選擇為大約等於-2πf(d/ν)cosθ弧度以達成一所要接收波束角θ。在其中距離d對應於大約½λ之實施方案中，相位差可經選擇為大約等於-πcosθ弧度以達成一接收波束角θ。
雖然已提供用於提供波束成形之相位值之各種方程式，但其他相位選擇值係可行的，諸如基於一天線陣列之實施方案、RF信號調節電路之實施方案及/或一無線電環境選擇之相位值。 用於 RF 通信系統之雙向 VGA
天線陣列可用於在基地台、網路存取點、行動電話、平板電腦、用戶終端設備(CPE)、膝上型電腦、電腦、穿戴式電子器件及/或其他通信裝置中傳輸及/或接收射頻(RF)信號。例如，利用毫米波載波(例如，30 GHz至300 GHz)、釐米波載波(例如，3 GHz至30 GHz)及/或其他載波頻率之通信裝置可採用一天線陣列以提供波束成形及用於傳輸及/或接收信號之方向性。
在信號傳輸之背景內容中，來自天線陣列之天線元件之信號使用相長及相消干涉組合以產生在遠離天線陣列之一給定方向上傳播之展現具有更大信號強度之波束式品質之一聚合傳輸信號。在信號接收之背景內容中，當信號自一特定方向到達時，更大信號能量由天線陣列接收。因此，一天線陣列亦可提供用於接收信號之方向性。
因此，許多毫米波(mmW)系統可使用多元件天線陣列以產生可操縱波束，其中以其他方向為代價，傳輸器或接收器增益在特定空間方向上增強。波束操縱改良路徑損耗及對干擾之穩健性兩者。藉由配置各天線處之傳輸器或接收器信號之相對相位及量值而控制波束之方向及寬度。
一RF信號調節電路可用於調節一傳輸信號以用於經由一天線陣列之一天線元件傳輸及/或調節來自天線元件之一經接收信號以藉此達成所要增益及相位。此等RF信號調節電路可包含用於提供對與一特定天線元件相關聯之一RF信號之可控制相位調整之至少一個相移器及用於提供對RF信號之可控制增益調整之至少一個可變增益放大器(VGA)。為了提供波束成形之靈活性，可期望用於相移之可用相位調整跨越一寬角度範圍，例如，一完整360°。RF信號調節電路可進一步包含其他電路系統，諸如用於放大一信號以供傳輸之一功率放大器及/或用於放大一經接收信號同時引入一相對小量之雜訊之一低雜訊放大器(LNA)。
為了增益控制，一RF信號調節電路可包含級聯以放大一RF傳輸信號以在一天線元件上傳輸之一傳輸VGA及一功率放大器，以及級聯以放大自天線元件接收之一RF接收信號之一LNA及一接收VGA。可使用一對傳輸/接收開關選擇傳輸VGA/功率放大器或LNA/接收LNA。
為了相位控制，一粗略相移器及一精細相移器可經級聯且用於使RF傳輸信號或RF接收信號相移。在某些實施方案中，粗略相移器提供相位交換(一0°位移或一180°位移)，而精細相移器容許跨越一180°範圍之精細增益控制步長。因此，一粗略相移器及一精細相移器之組合可提供一完整360°範圍內之相移。
為了減小晶粒面積，可期望將一傳輸VGA及一接收VGA組合成可用於放大RF傳輸信號或RF接收信號之一單一雙向VGA。此一組態不僅可減小晶粒面積，而且亦消除傳輸/接收開關之一者以減少損耗。
圖3係根據一項實施例之一RF信號調節電路110之一示意圖。RF信號調節電路110包含一精細相移器PS1、一雙向VGA (BVGA)、一功率放大器(PA)、一低雜訊放大器(LNA)、一天線ANT及一傳輸/接收開關TRS。
天線ANT耦合至傳輸/接收開關TRS之一天線端子。天線ANT可對應於用於波束成形之一更大天線陣列(例如，圖2A之天線陣列102)之一天線元件。如圖3中展示，傳輸/接收開關TRS之一傳輸端子及一接收端子分別連接至PA之一輸出及LNA之一輸入。PA自BVGA接收一傳輸信號TX，而LNA將一接收信號RX提供至BVGA。VGA之增益由一增益控制信號GAIN CTL控制。信號TR可對應於在一傳輸模式中提供至BVGA之一輸入傳輸信號或在一接收模式中由BVGA輸出之一經放大接收信號。信號TR由精細相移器PS1相移，該精細相移器PS1由相位控制信號PHASE CTL控制。
相對於具有一單獨傳輸VGA及一單獨接收VGA之一組態，RF信號調節電路110提供減小之晶粒面積。再者，RF信號調節電路110僅包含一個傳輸/接收開關，且因此相對於使用一對傳輸/接收開關用於選擇一傳輸VGA/PA或選擇一LNA/接收VGA之一組態以低開關損耗操作。
圖4係根據一項實施例之一雙向VGA 120之一示意圖。雙向VGA 120包含一第一匹配網路M1、一第二匹配網路M2、一第三匹配網路M3、一第一放大器A1、一第二放大器A2、一第三放大器A3、一第四放大器A4、一第一開關S1、一第二開關S2及一可控制電阻器R1。雙向VGA 120進一步包含一TR埠、一TX埠及一RX埠。
TR埠可連接至可提供0°至180°相移(例如，以基於一相位控制信號之精細步長或增量)之一精細相移器(例如，圖3之PS1)。第一匹配網路M1用於匹配第一放大器A1之一輸入及第四放大器A4之一輸出兩者。
在一傳輸模式中，第二放大器A2及第二匹配網路M2將來自第一放大器A1之一信號引導至TX埠。在一接收模式中，第三放大器A3及第三匹配網路M3自RX埠接收接收信號且藉由第四放大器A4將其引導朝向TR埠。一開關電路(在此實例中，包含開關S1及開關S2)控制在傳輸模式中第一放大器A1之輸出至第二放大器A2之輸入之連接，及在接收模式中第三放大器A3之輸出至第四放大器A4之輸入之連接。
在某些實施方案中，第一放大器A1係一共同閘極(CG)放大器且第二放大器A4係一共同汲極(CD)放大器。藉由以此方式實施第一放大器A1及第四放大器A4，放大器A1及A4之源極端子可簡單地連接在一起，且第一匹配網路M1可實施為兩個電感器及兩個電容器之一配置。若第一放大器A1經適當地停用，則其不干擾第四放大器A4之操作且反之亦然。此外，藉由適當地選擇場效電晶體(FET)大小及偏壓條件，第一匹配網路M1可提供第一放大器A1之輸入及第四放大器A4之輸出兩者之匹配。
在某些實施方案中，第二放大器A2係一CD放大器，且第三放大器A3係一CG放大器。例如，第二放大器A2可係第四放大器A4之一複本，而第三放大器A3可係第一放大器A1之一複本。以此方式實施放大器幫助匹配傳輸及接收增益量值、相位及/或群組延遲。為了進一步增強此匹配，第二匹配網路M2及第三匹配網路M3可對應於第一匹配網路M1之一複本，藉此相較於用於使用一疊接放大器之一組態之網路提供隨頻率之更小群組延遲變動。
再者，使用CD及CG放大器避免疊接放大器之使用，當供應電壓為低時，疊接放大器可使用大匹配電感器及/或具有不足輸出壓縮點。例如，當使用一疊接放大器時，VGA之埠可連接至高電容FET閘極，因此使使用大匹配電感器成為必要。相比之下，使用CD及CG放大器容許VGA之埠連接至相較於FET閘極具有相對低電容之FET源極。
圖5係根據另一實施例之一雙向VGA 130之一示意圖。雙向VGA 130包含一第一放大器121、一第二放大器122、一第三放大器123、一第四放大器124、一偏壓及控制電路125、一可控制電阻器R1、一第一開關S1、一第二開關S2、一第一電容器C1、一第二電容器C2、一第三電容器C3、一第四電容器C4、一第五電容器C5、一第六電容器C6、一第七電容器C7、一第八電容器C8、一第九電容器C9、一第十電容器C10、一第十一電容器C11、一第十二電容器C12、一第十三電容器C13、一第十四電容器C14、一第一電感器L1、一第二電感器L2、一第三電感器L3、一第四電感器L4、一第五電感器L5、一第六電感器L6、一第七電感器L7、一第八電感器L8、一第九電感器L9及一第十電感器L10。雙向VGA 130進一步包含一差分TR埠、一差分TX埠及一差分RX埠。
第一放大器121包含偏壓電阻器Rb1、電晶體N1及電晶體N2且使用電感器L5及L6作為負載。第一放大器121實施為由來自偏壓及控制電路125之一第一閘極偏壓電壓Vg1控制之一CG放大器。
第二放大器122包含偏壓電阻器RB2a、偏壓電阻器RB2b、電晶體N3及電晶體N4。第二放大器122實施為由來自偏壓及控制電路125之一第二閘極偏壓電壓Vg2控制之一CD放大器。
第三放大器123包含偏壓電阻器Rb3、電晶體N5及電晶體N6且使用電感器L9及L10作為負載。第三放大器123實施為由來自偏壓及控制電路125之一第三閘極偏壓電壓Vg3控制之一CG放大器。
第四放大器124包含偏壓電阻器Rb4a、偏壓電阻器Rb4b、電晶體N7及電晶體N8。第四放大器124實施為由來自偏壓及控制電路125之一第四閘極偏壓電壓Vg4控制之一CD放大器。
如圖5中展示，偏壓及控制電路125接收用於設定雙向VGA 130之一增益之一增益控制信號GAIN CTL及用於指示一傳輸模式或一接收模式之一模式信號MODE。然而，控制雙向VGA 130之其他組態係可行的。
在此實施例中，偏壓及控制電路125產生分別用於加偏壓於放大器A1、A2、A3及A4以及基於雙向VGA 130是否在傳輸模式或接收模式中操作而選擇性地啟用放大器之Vg1、Vg2、Vg3及Vg4。偏壓及控制電路125亦產生用於控制電阻器R1之一電阻以改變雙向VGA之增益設定之一增益信號GAIN VGA及用於控制開關S1及S2之一開關控制信號S CTL。
電晶體N1及N2 (與負載電感器L5及L6一起操作)形成用於傳輸方向之CG輸入放大器。電感器L1及L2以及電容器C1及C2形成用於TR埠之匹配網路。另外，電容器C5、C6、C7及C8操作為用於將可變電阻器R1之DC偏壓與所描繪CG及CD放大器隔離之DC阻擋電容器。電晶體N3及N4一起形成用於傳輸方向之輸出CD級。用於TX埠之一匹配網路包含電感器L3及L4以及電容器C3及C4。
在接收方向上，電晶體N5及N6與電感器L9及L10一起形成CG輸入放大器且電晶體N7及N8形成輸出CD放大器。在所繪示實施例中，電晶體N7及N8之源極分別直接連接至電晶體N1及N2之源極，且此四個FET共用TR埠匹配網路。因此，不需要一顯式傳輸-接收開關。因此，達成減小之損耗及更小面積。
再者，如圖5中展示之CG及CD放大器之使用提供RF埠之間之相當良好隔離，且RF埠阻抗相對於可變電阻器R1之設定具有幾乎無變動。由於CG及CD放大器避免堆疊裝置(相較於疊接放大器)，故其等容許大輸出電壓擺動及極佳輸出壓縮點，此在具有低供應電壓(VDD)之應用中尤其可期望。
因此，圖5之雙向VGA 130可展現數個優點，包含(但不限於)小晶粒面積、低損耗、終端阻抗之寬頻匹配、增益平坦度、低群組延遲變動及/或來自一低功率供應電壓之更高輸出1dB壓縮點(OP1dB)。
圖6係根據一項實施例之一粗略相移器150之一示意圖。粗略相移器150包含一電晶體N1a、一電晶體N1b、一電晶體N2a、一電晶體N2b、一偏壓電阻器Rb1a及一偏壓電阻器Rb1b。粗略相移器150包含一差分輸入埠IN及一差分輸出埠OUT。閘極偏壓電壓Vg1a加偏壓於電晶體N1a及電晶體N1b之閘極，而閘極偏壓電壓Vg1b加偏壓於電晶體N2a及電晶體N2b之閘極。
粗略相移器150可替換一CG放大器之輸入電晶體對(諸如圖5之第一放大器A1及/或第三放大器A3之輸入電晶體對)以提供用於視需要提供一180°相移之靈活性。
因此，當整體使用一差分信號路徑時，可容易地在一雙向VGA中完成相位交換。例如，第一放大器A1及第三放大器A3之各者可實施為如圖6中展示之具有交叉連接汲極之兩個FET對(而非一單一FET對)。藉由根據所要相移(0°或180°)啟用一個或另一FET對而完成相位交換。
例如，若Vg1a高且Vg1b低，則電晶體N1a及N1b將傳導且放大器不反相(0°相移)。然而，若Vg1b高且Vg1a低，則電晶體N2a及N2b將傳導且放大器將反相(180°相移)。
圖7係用於一雙向VGA之一增益控制電路160之一項實施例之一示意圖。增益控制電路160包含用於控制存在於一第一埠RFP與一第二埠RFN之間之電阻之量之三個電阻選擇電路。雖然在此實例中展示三個電阻選擇電路，但可包含更多或更少電阻選擇電路，如由省略號指示。雖然描繪一增益控制電路之一個實例，但可在一雙向VGA中使用增益控制電路之其他實施方案。
在本文中之某些實施方案中，藉由跨差分信號路徑連接之一數位控制電阻器完成增益調整。例如，該電阻器可實施為藉由數位切換FET連接至差分信號路徑或與差分信號路徑斷開之複數個電阻器。
在所繪示實施例中，各電阻選擇電路包含在第一埠RFP與第二埠RFN之間串聯之一第一FET、一電阻器及一第二FET，其中使用一對電阻器運用一控制電壓加偏壓於FET之閘極。例如，如圖6中展示，第一電阻選擇電路包含在RFP與RFN之間串聯之電晶體N61a、電阻器RR1及電晶體N61b，及用於使用一第一控制電壓Vc1分別加偏壓於N61a及N61b之閘極之偏壓電阻器R61a及R61b。同樣地，第二電阻選擇電路包含在RFP與RFN之間串聯之電晶體N62a、電阻器RR2及電晶體N62b，及用於使用一第二控制電壓Vc2分別加偏壓於N62a及N62b之閘極之偏壓電阻器R62a及R62b。此外，第三電阻選擇電路包含在RFP與RFN之間串聯之電晶體N63a、電阻器RR3及電晶體N63b，及用於使用一第三控制電壓Vc3分別加偏壓於N63a及N63b之閘極之偏壓電阻器R63a及R63b。控制電壓Vc1、Vc2及Vc3之值可由一偏壓及控制電路(例如，圖5之偏壓及控制電路125)設定。
在某些實施方案中，電阻器之RF埠(RFP及RFN)經DC偏壓至一所要DC值(例如，一電壓Vsd)。例如，若Vc1高於Vsd，則RR1將連接於RFP與RFN之間。同樣地，若Vc2高於Vsd，則RR2將連接於RFP與RFN之間。類似地，若Vc3高於Vsd，則RR3將連接於RFP與RFN之間。在一些實施方案中，電阻器將具有相同值，而在其他實施方案中，其等或其等倒數電導值可使用二進制加權或另一所要加權方案加權。
圖8係一行動裝置800之一項實施例之一示意圖。行動裝置800包含一基頻帶系統801、一收發器802、一前端系統803、天線804、一電源管理系統805、一記憶體806、一使用者介面807及一電池808。
行動裝置800可用於使用廣泛多種通信技術進行通信，該等通信技術包含(但不限於) 2G、3G、4G (包含LTE、LTE-Advanced及LTE-Advanced Pro)、5G NR、WLAN (例如，Wi-Fi)、WPAN (例如，藍牙及ZigBee)、WMAN (例如，WiMax)及/或GPS技術。
收發器802產生RF信號以供傳輸且處理自天線804接收之傳入RF信號。將理解，可藉由在圖8中共同表示為收發器802之一或多個組件達成與RF信號之傳輸及接收相關聯之各種功能性。在一個實例中，可提供用於處置某些類型之RF信號之單獨組件(例如，單獨電路或晶粒)。
前端系統803幫助調節傳輸至天線804及/或自天線804接收之信號。在所繪示實施例中，前端系統803包含相移器810、功率放大器(PA) 811、低雜訊放大器(LNA) 812、濾波器813、開關814及VGA 815。然而，其他實施方案係可行的。
例如，前端系統803可提供數個功能性，包含(但不限於)放大信號以供傳輸、放大經接收信號、對信號濾波、在不同頻帶之間切換、在不同功率模式之間切換、在傳輸與接收模式之間切換、信號之雙工、信號之多工(例如，雙工或三工)或其某一組合。
行動裝置800使用波束成形進行操作。例如，前端系統803包含具有由收發器802控制之可變相位之相移器810及具有由收發器802控制之可變增益之VGA 815。VGA 815可包含根據本文中之教示實施之一或多個雙向VGA。在某些實施方案中，收發器802基於自處理器801接收之資料控制相移器810之相位及VGA 815之增益。
相移器810及VGA 815經控制以提供波束成形及用於使用天線804傳輸及/或接收信號之方向性。例如，在信號傳輸之背景內容中，提供至用於傳輸之一天線陣列之傳輸信號之相位及增益經控制使得經輻射信號使用相長及相消干涉組合以產生在一給定方向上傳播之展現具有更大信號強度之波束式品質之一聚合傳輸信號。在信號接收之背景內容中，相位及增益經控制使得當信號自一特定方向到達天線陣列時，接收更大信號能量。
VGA 815可根據本文中之任何實施例實施。雖然圖8繪示可包含根據本文中之教示實施之相移器之一行動裝置之一個實例，但本文中之VGA可用於以廣泛多種方式實施之通信系統中。因此，其他實施方案係可行的。
在某些實施方案中，行動裝置800支援載波聚合，藉此提供增加峰值資料速率之靈活性。載波聚合可用於分頻雙工(FDD)及分時雙工(TDD)兩者，且可用於聚合複數個載波或頻道。載波聚合包含連續聚合，其中聚合在相同操作頻帶內之連續載波。載波聚合亦可係不連續的，且可包含在一共同頻帶內或在不同頻帶中頻率分離之載波。
天線804可包含用於廣泛多種類型之通信之天線。例如，天線804可包含用於傳輸及/或接收與廣泛多種頻率及通信標準相關聯之信號之天線。
在某些實施方案中，天線804支援MIMO通信及/或切換式分集通信。例如，MIMO通信使用用於經由一單一射頻頻道傳達多個資料串流之多個天線。歸因於無線電環境之空間多工差異，MIMO通信獲益於較高信雜比，改良之編碼及/或減少之信號干擾。切換式分集係指其中選擇一特定天線以在一特定時間操作之通信。例如，可使用一開關以基於各種因素(諸如一經觀察位元錯誤率及/或一信號強度指示符)自一天線群組選擇一特定天線。
在某些實施方案中，天線804包含用於增強波束成形之天線元件之一或多個陣列。
基頻帶系統801耦合至使用者介面807以促進各種使用者輸入及輸出(I/O) (諸如語音及資料)之處理。基頻帶系統801將傳輸信號之數位表示提供給收發器802，收發器802處理該等數位表示以產生RF信號以供傳輸。基頻帶系統801亦處理由收發器802提供之經接收信號之數位表示。如圖8中展示，基頻帶系統801耦合至記憶體806以促進行動裝置800之操作。
記憶體806可用於廣泛多種目的，諸如儲存資料及/或指令以促進行動裝置800之操作及/或提供使用者資訊之儲存。
電源管理系統805提供行動裝置800之數個電源管理功能。在某些實施方案中，電源管理系統805包含控制功率放大器811之供應電壓之一PA供應控制電路。例如，電源管理系統805可經組態以改變提供給一或多個功率放大器811之(若干)供應電壓以改良效率，諸如功率附加效率(PAE)。
如圖8中展示，電源管理系統805自電池808接收一電池電壓。電池808可係用於行動裝置800中之任何適合電池，包含(例如)鋰離子電池。
圖9係一模組680之一項實施例之一平面圖。模組680包含一基板690以及形成於基板690上及/或附接至基板690之各種結構。例如，模組680包含(若干)天線陣列681、相移傳輸線682、囊封683、(若干) IC 684 (在此實施例中，包含一控制電路691及VGA 692)、(若干)表面安裝裝置或(若干) SMD 685、(若干)整合式被動裝置或(若干) IPD 686及屏蔽687。模組680繪示可包含於包含根據本文中之教示實施之一或多個VGA之一通信裝置之一模組中之組件及結構之各種實例。
雖然展示組件及結構之一組合之一個實例，但一模組可包含更多或更少組件及/或結構。
圖10A係一模組700之另一實施例之一透視圖。圖10B係沿著線10B-10B獲取之圖10A之模組700之一橫截面。
模組700包含一層壓基板或積層701、一半導體晶粒或IC 702 (圖10A中不可見)、SMD (圖10A中不可見)及包含天線元件710a1、710a2、710a3、…、710an、710b1、710b2、710b3、…、710bn、710c1、710c2、710c3、…、710cn、710m1、710m2、710m3、…、710mn之一天線陣列。
雖然圖10A及圖10B中未展示，但模組700可包含為了清楚起見已自圖省略之額外結構及組件。再者，可視需要針對一特定應用及/或實施方案以廣泛多種方式修改或調適模組700。
天線元件710a1、710a2、710a3、…、710an、710b1、710b2、710b3、…、710bn、710c1、710c2、710c3、…、710cn、710m1、710m2、710m3、…、710mn形成於積層701之一第一表面上，且可用於基於實施方案接收及/或傳輸信號。雖然展示天線元件之一4x4陣列，但更多或更少天線元件係可行的，如由省略號指示。再者，天線元件可以其他圖案或組態排列，包含(例如)使用天線元件之不均勻配置之陣列。此外，在另一實施例中，提供多個天線陣列，諸如用於傳輸及接收之單獨天線陣列。
在所繪示實施例中，IC 702係在積層701之與第一表面相對之一第二表面上。然而，其他實施方案係可行的。在一個實例中，IC 702內部整合至積層701。
在某些實施方案中，IC 702包含與天線元件710a1、710a2、710a3、…、710an、710b1、710b2、710b3、…、710bn、710c1、710c2、710c3、…、710cn、710m1、710m2、710m3、…、710mn相關聯且包含根據本文中之教示實施之VGA之RF信號調節電路。雖然展示具有一個半導體晶片之一實施方案，但本文中之教示適用於具有額外晶片之實施方案。
積層701可包含各種結構，包含(例如)導電層、介電層及/或焊料遮罩。層之數目、層厚度及用於形成層之材料可基於廣泛多種因素進行選擇且可隨著應用及/或實施方案而變動。積層701可包含用於提供至天線元件之信號饋送及/或接地饋送之電連接之通孔。例如，在某些實施方案中，通孔可幫助提供IC 702之RF信號調節電路與對應天線元件之間之電連接。
天線元件710a1、710a2、710a3、…、710an、710b1、710b2、710b3、…、710bn、710c1、710c2、710c3、…、710cn、710m1、710m2、710m3、…、710mn可對應於以廣泛多種方式實施之天線元件。在一個實例中，天線元件之陣列包含由積層701之第一側上之一圖案化導電層形成之貼片天線元件，其中一接地平面使用在積層701之相對側上或在積層701內部之一導電層形成。天線元件之其他實例包含(但不限於)偶極天線元件、陶瓷諧振器、沖壓金屬天線及/或雷射直接成型天線。 應用
本文中描述之實施例之原理及優點可用於廣泛多種應用。
例如，VGA可包含於各種電子裝置中，包含(但不限於)消費型電子產品、消費型電子產品之部分、電子測試設備等。例示性電子裝置包含(但不限於)一基地台、一無線網路存取點、一行動電話(例如，一智慧型電話)、一平板電腦、一電視、一電腦監視器、一電腦、一手持式電腦、一個人數位助理(PDA)、一微波爐、一冰箱、一汽車、一立體聲系統、一磁碟播放器、一數位相機、一攜帶型記憶體晶片、一洗衣器、一乾衣器、一影印機、一傳真機、一掃描儀、一多功能周邊裝置、一手錶、一時鐘等。此外，電子裝置可包含未完成產品。 結論
除非背景內容另外明確要求，否則貫穿描述及發明申請專利範圍，字詞「包括(comprise/comprising)」及類似者應被解釋為一包含性意義而非一排他性或詳盡性意義；即「包含，但不限於」之意義。如本文中通常使用之字詞「耦合」係指可直接連接或藉由一或多個中間元件連接之兩個或更多個元件。同樣地，如本文中通常使用之字詞「連接」係指可直接連接或藉由一或多個中間元件連接之兩個或更多個元件。另外，字詞「本文」、「上文」、「下文」及具有類似含義之字詞當用於本申請案中時應指本申請案整體且非本申請案之任何特定部分。在背景內容允許之情況下，使用單數或複數之上文實施方式中之字詞亦可分別包含複數或單數。字詞「或」係指兩個或更多個品項之一清單，該字詞涵蓋字詞之以下解譯之全部：清單中之品項之任何者、清單中之品項之全部及清單中之品項之任何組合。
再者，除非另外具體陳述或另外在如所使用之背景內容內理解，否則本文中所使用之條件用語，諸如尤其「可」、「可以」、「可能」、「能夠」、「例如」、「舉例而言」、「諸如」及類似者通常旨在傳達某些實施例包含而其他實施例不包含某些特徵、元件及/或狀態。因此，此條件用語通常不旨在暗示特徵、元件及/或狀態以一或多項實施例所需之任何方式或一或多項實施例一定包含用於在具有或不具有作者輸入或提示之情況下決定在任何特定實施例中是否包含或待執行此等特徵、元件及/或狀態之邏輯。
本發明之實施例之上文詳細描述不旨在為詳盡性或將本發明限於上文揭示之精確形式。雖然為了闡釋性目的在上文描述本發明之特定實施例及實例，但各種等效修改在本發明之範疇內係可能的，如熟習相關技術者將認知。例如，雖然程序或方塊以給定順序呈現，但替代實施例可以不同順序執行具有步驟之常式或採用具有方塊之系統，且一些程序或方塊可被刪除、移動、添加、細分、組合及/或修改。可以各種不同方式實施此等程序或方塊之各者。又，雖然程序或方塊有時被展示為連續執行，但此等程序或方塊可代替性地並列執行或可在不同時間執行。
本文中提供之本發明之教示可適用於其他系統，不一定為上文描述之系統。可組合上文描述之各項實施例之元件及動作以提供進一步實施例。
雖然已描述本發明之某些實施例，但此等實施例已僅藉由實例呈現，且不旨在限制本發明之範疇。實際上，可以各種其他形式體現本文中描述之新穎方法及系統；此外，可對本文中描述之方法及系統之形式做出各種省略、置換及改變而不脫離本發明之精神。隨附發明申請專利範圍及其等等效物旨在涵蓋如將落在本發明之範疇及精神內之此等形式或修改。
1:巨型小區基地台 2a:第一行動裝置 2b:無線連接之汽車 2c:膝上型電腦 2d:固定無線裝置 2e:無線連接之列車 2f:第二行動裝置 2g:第三行動裝置 3:小型小區基地台 10:通信網路 102:天線陣列 103a1至103an:天線元件 103b1至103bn:天線元件 103m1至103mn:天線元件 104a1至104an:射頻(RF)信號調節電路 104b1至104bn:射頻(RF)信號調節電路 104m1至104mn:射頻(RF)信號調節電路 105:收發器 110:通信系統 113a:第一天線元件 113b:第二天線元件 114a:第一射頻(RF)信號調節電路 114b:第二射頻(RF)信號調節電路 120:雙向可變增益放大器(VGA) 121:第一放大器 122:第二放大器 123:第三放大器 124:第四放大器 125:偏壓及控制電路 130:雙向可變增益放大器(VGA) 130a:第一相移器 130b:第二相移器 131a:第一功率放大器 131b:第二功率放大器 132a:第一低雜訊放大器(LNA) 132b:第二低雜訊放大器(LNA) 150:粗略相移器 160:增益控制電路 680:模組 681:天線陣列 682:相移傳輸線 683:囊封 684:IC 685:表面安裝裝置(SMD) 686:整合式被動裝置(IPD) 687:屏蔽 690:基板 691:控制電路 692:可變增益放大器(VGA) 700:模組 701:層壓基板/積層 702:半導體晶粒/IC 710a1至710an:天線元件 710b1至710bn:天線元件 710c1至710cn:天線元件 710m1至710mn:天線元件 800:行動裝置 801:基頻帶系統 802:收發器 803:前端系統 804:天線 805:電源管理系統 806:記憶體 807:使用者介面 808:電池 810:相移器 811:功率放大器(PA) 812:低雜訊放大器(LNA) 813:濾波器 814:開關 815:可變增益放大器(VGA) A1:第一放大器 A2:第二放大器 A3:第三放大器 A4:第四放大器 ANT:天線 BVGA:雙向可變增益放大器(VGA) C1:第一電容器 C2:第二電容器 C3:第三電容器 C4:第四電容器 C5:第五電容器 C6:第六電容器 C7:第七電容器 C8:第八電容器 C9:第九電容器 C10:第十電容器 C11:第十一電容器 C12:第十二電容器 C13:第十三電容器 C14:第十四電容器 GAIN CTL:增益控制信號 GAIN VGA:增益信號 IN:差分輸入埠 L1:第一電感器 L2:第二電感器 L3:第三電感器 L4:第四電感器 L5:第五電感器 L6:第六電感器 L7:第七電感器 L8:第八電感器 L9:第九電感器 L10:第十電感器 LNA:低雜訊放大器 M1:第一匹配網路 M2:第二匹配網路 M3:第三匹配網路 MODE:模式信號 N1:電晶體 N2:電晶體 N3:電晶體 N4:電晶體 N5:電晶體 N6:電晶體 N7:電晶體 N8:電晶體 N1a:電晶體 N1b:電晶體 N2a:電晶體 N2b:電晶體 N61a:電晶體 N61b:電晶體 N62a:電晶體 N62b:電晶體 N63a:電晶體 N63b:電晶體 OUT:差分輸出埠 PA:功率放大器 PS1:精細相移器 R1:可控制電阻器 R61a:偏壓電阻器 R61b:偏壓電阻器 R62a:偏壓電阻器 R62b:偏壓電阻器 R63a:偏壓電阻器 R63b:偏壓電阻器 Rb1:偏壓電阻器 Rb1a:偏壓電阻器 Rb1b:偏壓電阻器 Rb2a:偏壓電阻器 Rb2b:偏壓電阻器 Rb3:偏壓電阻器 Rb4a:偏壓電阻器 Rb4b:偏壓電阻器 RFN:第二埠 RFP:第一埠 RR1:電阻器 RR2:電阻器 RR3:電阻器 RX:接收信號 S1:第一開關 S2:第二開關 S CTL:開關控制信號 TR:信號 TRS:傳輸/接收開關 TX:傳輸信號 Vc1:第一控制電壓 Vc2:第二控制電壓 Vc3:第三控制電壓 VDD:供應電壓 Vg1:第一閘極偏壓電壓 Vg1a:閘極偏壓電壓 Vg1b:閘極偏壓電壓 Vg2:第二閘極偏壓電壓 Vg3:第三閘極偏壓電壓 Vg4:第四閘極偏壓電壓
現將參考隨附圖式藉由非限制性實例描述本發明之實施例。
圖1係一通信網路之一個實例之一示意圖。
圖2A係使用波束成形操作之一通信系統之一項實施例之一示意圖。
圖2B係用於提供一傳輸波束之波束成形之一項實施例之一示意圖。
圖2C係用於提供一接收波束之波束成形之一項實施例之一示意圖。
圖3係根據一項實施例之一射頻(RF)信號調節電路之一示意圖。
圖4係根據一項實施例之一雙向可變增益放大器(VGA)之一示意圖。
圖5係根據另一實施例之一雙向VGA之一示意圖。
圖6係根據一項實施例之一粗略相移器之一示意圖。
圖7係用於一雙向VGA之一增益控制電路之一項實施例之一示意圖。
圖8係一行動裝置之一項實施例之一示意圖。
圖9係一模組之一項實施例之一平面圖。
圖10A係一模組之另一實施例之一透視圖。
圖10B係沿著線10B-10B獲取之圖10A之模組之一橫截面。
120:雙向可變增益放大器(VGA)
A1:第一放大器
A2:第二放大器
A3:第三放大器
A4:第四放大器
GAINVGA:增益信號
M1:第一匹配網路
M2:第二匹配網路
M3:第三匹配網路
R1:可控制電阻器
S1:第一開關
S2:第二開關

Claims (20)

  1. 一種無線裝置，其包括： 一天線陣列，其包含複數個天線元件； 複數個射頻信號調節電路，其等各與該複數個天線元件之一對應者可操作地相關聯且包含一雙向可變增益放大器，該雙向可變增益放大器包含包含耦合至一傳輸/接收埠之一輸入之一第一放大器、包含耦合至一傳輸埠之一輸出之一第二放大器、包含耦合至一接收埠之一輸入之一第三放大器、包含耦合至該傳輸/接收埠之一輸出且至該第一放大器之該輸入之一第四放大器及經組態以在一傳輸模式中將該第一放大器之一輸出連接至該第二放大器之一輸入且在一接收模式中將該第三放大器之一輸出連接至該第四放大器之一輸入之一開關電路；及 一收發器，其電耦合至該複數個射頻信號調節電路。
  2. 如請求項1之無線裝置，其中該第一放大器係一第一共同閘極放大器且該第四放大器係一第一共同汲極放大器。
  3. 如請求項2之無線裝置，其中該第二放大器係一第二共同閘極放大器且該第三放大器係一第二共同汲極放大器。
  4. 如請求項1之無線裝置，其中該第一放大器包含具有一第一對源極之一第一對電晶體且該第二放大器包含具有直接連接至該第一對源極之一第二對源極之一第二對電晶體。
  5. 如請求項1之無線裝置，其中該開關電路包含在一共同節點處連接之一第一開關及一第二開關，該雙向可變增益放大器進一步包含連接至該共同節點之一可控制電阻器。
  6. 如請求項1之無線裝置，其中該第一放大器或該第三放大器之至少一者包含可選擇之一第一對輸入電晶體及一第二對輸入電晶體，該第一對輸入電晶體經組態以在經選擇時提供一信號反相且該第二對輸入電晶體經組態以在經選擇時不提供信號反相。
  7. 如請求項1之無線裝置，其中該複數個射頻信號調節電路之各者進一步包含連接至該傳輸/接收埠之一相移器。
  8. 如請求項1之無線裝置，其中該複數個射頻信號調節電路之各者進一步包含具有連接至該傳輸埠之一輸入之一功率放大器及具有連接至該接收埠之一輸出之一低雜訊放大器。
  9. 一種雙向可變增益放大器，其包括： 一第一放大器，其包含耦合至一傳輸/接收埠之一輸入； 一第二放大器，其包含耦合至一傳輸埠之一輸出； 一第三放大器，其包含耦合至一接收埠之一輸入； 一第四放大器，其包含耦合至該傳輸/接收埠且至該第一放大器之該輸入之一輸出；及 一開關電路，其經組態以在一傳輸模式中將該第一放大器之一輸出連接至該第二放大器之一輸入，且在一接收模式中將該第三放大器之一輸出連接至該第四放大器之一輸入。
  10. 如請求項9之雙向可變增益放大器，其中該第一放大器係一第一共同閘極放大器且該第四放大器係一第一共同汲極放大器。
  11. 如請求項10之雙向可變增益放大器，其中該第二放大器係一第二共同閘極放大器且該第三放大器係一第二共同汲極放大器。
  12. 如請求項9之雙向可變增益放大器，其中該第一放大器包含具有一第一對源極之一第一對電晶體且該第二放大器包含具有直接連接至該第一對源極之一第二對源極之一第二對電晶體。
  13. 如請求項12之雙向可變增益放大器，其進一步包括連接至該第一對源極及該第二對源極之一對電感器，該對電感器經組態以提供至該第一放大器之輸入匹配及至該第四放大器之輸出匹配。
  14. 如請求項9之雙向可變增益放大器，其中該開關電路包含在一共同節點處連接之一第一開關及一第二開關。
  15. 如請求項14之雙向可變增益放大器，其進一步包括連接至該共同節點之一可控制電阻器。
  16. 如請求項9之雙向可變增益放大器，其中該第一放大器或該第三放大器之至少一者包含可選擇之一第一對輸入電晶體及一第二對輸入電晶體，該第一對輸入電晶體經組態以在經選擇時提供一信號反相且該第二對輸入電晶體經組態以在經選擇時不提供信號反相。
  17. 如請求項9之雙向可變增益放大器，其進一步包括一偏壓及控制電路，該偏壓及控制電路經組態以在該傳輸模式中關閉該第三放大器及該第四放大器且在該接收模式中關閉該第一放大器及該第二放大器。
  18. 一種前端系統，其包括： 一功率放大器； 一低雜訊放大器；及 一雙向可變增益放大器，其包含包含耦合至一傳輸/接收埠之一輸入之一第一放大器、包含在一傳輸埠處耦合至該功率放大器之一輸入之一輸出之一第二放大器、包含在一接收埠處耦合至該低雜訊放大器之一輸出之一輸入之一第三放大器、包含耦合至該傳輸/接收埠之一輸出且至該第一放大器之該輸入之一第四放大器及經組態以在一傳輸模式中將該第一放大器之一輸出連接至該第二放大器之一輸入且在一接收模式中將該第三放大器之一輸出連接至該第四放大器之一輸入之一開關電路。
  19. 如請求項18之前端系統，其中該第一放大器係一第一共同閘極放大器且該第四放大器係一第一共同汲極放大器。
  20. 如請求項19之前端系統，其中該第二放大器係一第二共同閘極放大器且該第三放大器係一第二共同汲極放大器。
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