高功率可調(diào)諧電容器的制造方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]領(lǐng)域
[0002]本申請一般涉及電子電路的操作和設(shè)計(jì)，并且尤其涉及可調(diào)諧電路的操作和設(shè)
i+o
[0003]背景
[0004]傳統(tǒng)高功率可調(diào)諧電容器包括配置為體接觸型開關(guān)的分路開關(guān)，其中開關(guān)的體由負(fù)偏置電源控制。當(dāng)RF功率放大器與這些開關(guān)集成在同一封裝中或者同一管芯上時(shí)，RF接地可能經(jīng)歷不期望的噪聲電平。這些噪聲電平部分地導(dǎo)通了這些體接觸開關(guān)中的結(jié)型二極管，這影響了被分布到所有這些開關(guān)負(fù)偏置電源，因此使得該電容器的性能降級(jí)。
[0005]相應(yīng)地，提供了配置成隔離接地噪聲從而改善性能的高功率可調(diào)諧電容器。
[0006]附圖簡述
[0007]通過參照以下結(jié)合附圖考慮的描述，本文中所描述的以上方面將變得更易于明了，在附圖中:
[0008]圖1示出在無線設(shè)備中使用的常規(guī)前端；
[0009]圖2示出了在圖1中所示的前端中使用的常規(guī)匹配電路；
[0010]圖3示出了在圖2中所示的常規(guī)匹配電路中使用的常規(guī)可調(diào)諧電容器；
[0011]圖4示出了圖3中所示的常規(guī)可調(diào)諧電容器中使用的常規(guī)體接觸FET開關(guān)；
[0012]圖5示出了包括多個(gè)高功率可切換電容器分支的高功率可調(diào)諧電容器的示例性實(shí)施例；
[0013]圖6示出了高功率可切換電容器分支的示例性實(shí)施例；以及
[0014]圖7示出了高功率可調(diào)諧電容器裝置的示例性實(shí)施例。
[0015]詳細(xì)描述
[0016]下面結(jié)合附圖闡述的詳細(xì)描述旨在作為對本發(fā)明的示例性實(shí)施例的描述，而非旨在代表可在其中實(shí)踐本發(fā)明的僅有實(shí)施例。貫穿本描述使用的術(shù)語“示例性”意指“用作示例、實(shí)例或解說”，并且不應(yīng)一定解釋成優(yōu)于或勝于其它示例性實(shí)施例。本詳細(xì)描述包括具體細(xì)節(jié)以提供對本發(fā)明的示例性實(shí)施例的透徹理解。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，沒有這些具體細(xì)節(jié)也可實(shí)踐本發(fā)明的示例性實(shí)施例。在一些實(shí)例中，公知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備以框圖形式示出以免煙沒本文中給出的示例性實(shí)施例的新穎性。
[0017]圖1示出在無線設(shè)備中使用的常規(guī)前端100。例如，前端100適于用在蜂窩電話中。前端100包括向發(fā)射機(jī)104輸出基帶(BB)發(fā)射信號(hào)(Tx BB)的基帶(BB)處理器102。發(fā)射機(jī)104將Tx BB信號(hào)上變頻以生成輸入到功率放大器106的RF信號(hào)。功率放大器106放大該RF信號(hào)以生成輸入到匹配電路110的高功率發(fā)射信號(hào)108。匹配電路110被配置成生成匹配到天線114的高功率經(jīng)匹配信號(hào)112，天線114發(fā)射該高功率經(jīng)匹配信號(hào)。由此，匹配電路110應(yīng)當(dāng)能夠處置高功率RF信號(hào)而不降級(jí)。
[0018]圖2示出了圖1中所示的常規(guī)匹配電路110的詳細(xì)實(shí)施例。匹配電路110包括耦合到可調(diào)諧電容器204的電感器202。電感器202和可調(diào)諧電容器204被配置成處置高功率RF信號(hào)。匹配電路110是通過改變可調(diào)諧電容器204的電容來被調(diào)節(jié)的。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，BB處理器102配置成輸出調(diào)節(jié)可調(diào)諧電容器204的電容值的控制信號(hào)(未示出)。
[0019]圖3示出了常規(guī)高功率可調(diào)諧電容器204的詳細(xì)視圖?？烧{(diào)諧電容器204包括提供固定電容值的金屬-絕緣體-金屬(MiM)電容器302，和包括將該電容器302選擇性地耦合到RF接地的(N個(gè))開關(guān)(M)的開關(guān)堆棧304。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，該電容器302提供了大約Ipf的固定電容值。開關(guān)堆棧304包括多個(gè)體接觸開關(guān)(M1-Mn)并且提供了大約0.1pf的附加電容。電容器302和開關(guān)堆棧304相結(jié)合以形成可切換電容器分支，并且典型情況下多個(gè)可切換電容器分支被利用以形成可調(diào)諧電容器204。
[0020]開關(guān)堆棧304的體接觸開關(guān)(M1-Mn)耦合到柵極偏置信號(hào)(即，_2V)以及體偏置信號(hào)(即，-2V)。如在以下詳細(xì)討論的，該常規(guī)可調(diào)諧電容器204允許接地上的噪聲更改體偏置信號(hào)，因此使得電容器性能降級(jí)。
[0021]圖4示出了圖3中所示的常規(guī)可調(diào)諧電容器中使用的常規(guī)體接觸FET開關(guān)400。例如，開關(guān)400適于作為圖3中所示的任何開關(guān)(M)使用。
[0022]該開關(guān)的體端子402用包括第一負(fù)偏置電源(即，-2V)的體偏置(Bb)信號(hào)來偏置。該開關(guān)400的柵極端子404由包括第二負(fù)偏置電源(即，-2V)的柵極偏置(Gb)信號(hào)來偏置。遺憾的是，當(dāng)功率放大器與體接觸開關(guān)集成在同一封裝中或者同一管芯中時(shí)，RF接地有可能會(huì)經(jīng)歷不期望的噪聲電平。當(dāng)RF接地受RF噪聲影響時(shí)，開關(guān)堆棧304中的開關(guān)(即，圖3中示出的開關(guān)Mn)的結(jié)型二極管406可能部分導(dǎo)通。來自部分導(dǎo)通的結(jié)型二極管406的電流不僅可能改變與RF接地耦合得最近的開關(guān)(Mn)的體處的負(fù)體偏置(Bb)，而且還可能改變開關(guān)堆棧304中所有其他開關(guān)(M)處的負(fù)體偏置(Bb)信號(hào)。這進(jìn)而妨礙了可調(diào)諧電容器204具有穩(wěn)定的負(fù)體偏置(Bb)信號(hào)，從而導(dǎo)致了降級(jí)的電容器性能。
[0023]圖5示出了新穎的高功率可調(diào)諧電容器500的示例性實(shí)施例?？烧{(diào)諧電容器500適于用作圖2中所示的高功率可調(diào)諧電容器204。電容器500包括(N個(gè))高功率可切換電容器分支502。這N個(gè)高功率可切換電容器分支502通過N個(gè)相應(yīng)開關(guān)(SW)耦合在RF信號(hào)輸入504與地506之間。如開關(guān)分支解說的，每個(gè)分支包括固定電容器508、第一開關(guān)群510以及第二開關(guān)群512。第一開關(guān)群510包括體接觸開關(guān)，并且第二開關(guān)群512包括非體接觸(或即浮置體)開關(guān)。第二開關(guān)群512中的開關(guān)沒有體端子，并且不接收體偏置(Bb)信號(hào)。
[0024]應(yīng)當(dāng)注意，第一開關(guān)群510和第二開關(guān)群512可以包括任何數(shù)目的開關(guān)。在操作期間，第二開關(guān)群512用以將體偏置(Bb)信號(hào)從接地解耦，由此維持穩(wěn)定的體偏置(Bb)信號(hào)并將電容器性能改善成優(yōu)于常規(guī)可調(diào)諧電容器。
[0025]高功率可切換電容器分支502是由開關(guān)SW1-SWn選擇性地耦合到地的。如圖5中所解說的，有N個(gè)高功率可切換電容器分支502，它們由這N個(gè)開關(guān)(SW)選擇性地耦合到地。在示例性實(shí)施例中，控制器(未示出)(諸如基帶處理器)用以生成開關(guān)控制信號(hào)514以斷開和閉合這些開關(guān)(SW)來啟用或禁用所選的分支502，從而決定由該可調(diào)諧電容器500提供的電容的量。例如，總電容可以從被啟用的分支502的電容的并聯(lián)組合來確定。由此，單一分支可以被啟用以提供與該分支相關(guān)聯(lián)的電容，或者多個(gè)分支可以被啟用以提供等于與被啟用的分支的總數(shù)相關(guān)聯(lián)的電容的電容。
[0026]圖6不出了高功率可切換電容器分支600的不例性實(shí)施例。例如，可切換電容器分支600適于用作圖5中所示的高功率可調(diào)諧電容器500中使用的高功率可切換電容器分支502中的任一者。可切換電容器分支600包括固定電容器602和開關(guān)布置，該開關(guān)布置包括了第一開關(guān)群604 (包括一個(gè)或多個(gè)體接觸FET開關(guān))和第二開關(guān)群606 (包括一個(gè)或多個(gè)非體接觸(或即浮置體)FET開關(guān))。例如，第二開關(guān)群606包括FET開關(guān)608、610，F(xiàn)ET開關(guān)608、610配置為浮置體開關(guān)(S卩，體是浮置的并且不連接到任何體偏置信號(hào))。將會(huì)假設(shè)，與可切換電容器分支600相關(guān)聯(lián)的到地的開關(guān)被閉合。
[0027]電容器602具有第一端子612，第一端子612被連接以接收待濾波的RF輸入信號(hào)。電容器602具有輸出經(jīng)濾波輸入信號(hào)的第二端子614。在端子614處的經(jīng)濾波輸入信號(hào)被輸入到第一開關(guān)群604，第一開關(guān)群604切換經(jīng)濾波輸入信號(hào)以在端子616處生成經(jīng)切換的經(jīng)濾波輸入信號(hào)。第一開關(guān)群604利用連接到它們的體端的體偏置(Bb)來切換在端子614處的經(jīng)濾波輸入信號(hào)，以在端子616處生成經(jīng)切換的經(jīng)濾波輸入信號(hào)。第一開關(guān)群604利用柵極偏置(Gb)以偏置其柵極端子。在示例性實(shí)施例中，第一開關(guān)群604中僅一個(gè)體接觸開關(guān)被利用。在其他示例性實(shí)施例中，第一開關(guān)群604中的多個(gè)體接觸開關(guān)被利用。
[0028]第二開關(guān)群606包括一個(gè)或多個(gè)浮置體開關(guān)，這些浮置體開關(guān)在端子616處接收經(jīng)切換的經(jīng)濾波輸入信號(hào)并且將該信號(hào)切換到地以形成回路。第二開關(guān)群606中的浮置體開關(guān)具有耦合以接收柵極偏置(Gb)信號(hào)的柵極端子。第二開關(guān)群606中的浮置體開關(guān)具有浮置體，并且因此沒有被耦合到體偏置(Bb)信號(hào)。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，第二開關(guān)群606中僅一個(gè)浮置體開關(guān)被利用。在其他不例性實(shí)施例中，第二開關(guān)群606中有多個(gè)浮置體開關(guān)被利用。
[0029]在操作期間，第二開關(guān)群606中的浮置體開關(guān)用以將負(fù)體偏置(Bb)電源(-2V)從RF接地上的噪聲解耦。例如，RF接地上的噪聲不導(dǎo)通第二開關(guān)群606中的浮置體開關(guān)的內(nèi)部結(jié)型二極管。因此，可調(diào)諧電容器500的性能被改進(jìn)而優(yōu)于常規(guī)可調(diào)諧電容器。由于開關(guān)608、610處置正被切換的強(qiáng)主RF信號(hào)的非常小的部分，因此將開關(guān)608、610實(shí)現(xiàn)為浮置體FET開關(guān)不會(huì)顯著影響可調(diào)諧電容器500的總體線性性能。
[0030]因此，在各種示例性實(shí)施例中，提供了新穎的高功率可調(diào)諧電容器，其包括多個(gè)可切換電容器分支502。每個(gè)分支包括新穎的開關(guān)布置，該開關(guān)布置具有連接到第二開關(guān)群606 (包括至少一個(gè)浮置體開關(guān))的第一開關(guān)群604 (體接觸開關(guān))。浮置體開關(guān)被配置成使得RF接地上的噪聲從第一開關(guān)群604所利用的負(fù)體偏置(Bb)電源信號(hào)解耦，由此提供優(yōu)于利用全部體接觸開關(guān)的常規(guī)可調(diào)諧電容器的改進(jìn)的性能。此新穎的開關(guān)布置也提供與常規(guī)電路實(shí)質(zhì)上相同的功率容量和線性。
[0031]圖7示出了高功率可調(diào)諧電容器裝置700的示例性實(shí)施例。例如，裝置700適于用作圖1中所示的電容器106。在一方面，裝