本發(fā)明的實(shí)施例涉及電子電路，并且更具體地電壓可變衰減器。

背景技術(shù)：

電壓可變衰減器(vva)可用于射頻(rf)應(yīng)用以提供信號(hào)的受控衰減量。衰減量或輸出信號(hào)功率電平與輸入信號(hào)功率電平的比例可以由模擬衰減控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，諸如衰減控制電壓。在某些實(shí)現(xiàn)方式中，經(jīng)過(guò)反饋環(huán)路設(shè)置衰減控制電壓。

在一種應(yīng)用中，vva用于收發(fā)器，以調(diào)整由功率放大器放大的rf信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度。因此，vva可用于控制收發(fā)器的傳輸功率。在另一應(yīng)用中，vva用于收發(fā)器以向低噪聲放大器(lna)的輸出提供衰減，以及vva的衰減通過(guò)反饋控制，以調(diào)節(jié)接收信號(hào)的功率電平。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一方面，射頻(rf)系統(tǒng)包括電壓可變衰減器(vva)。vva包括輸入端，輸出端，控制電路，第一并聯(lián)電路和第二并聯(lián)電路。該控制電路被配置為控制沿著在輸入端和輸出端之間的vva的信號(hào)路徑的衰減量，并產(chǎn)生第一控制電壓和相對(duì)于第一控制電壓反向改變的第一互補(bǔ)控制電壓。第一分路電路分路電連接至所述信號(hào)路徑，并且包括具有由第控制電壓偏置的柵極的至少一個(gè)n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(nfet)。第二分路電路分路電連接至所述信號(hào)路徑，并且包括具有由第一互補(bǔ)控制電壓偏置的柵極的至少一個(gè)p型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(pfet)。

在另一方面，提供一種信號(hào)衰減的方法。該方法包括：沿著通過(guò)vva的信號(hào)路徑，傳播rf信號(hào)；利用分路電連接到信號(hào)路徑的第一分路電路，向rf信號(hào)提供第一衰減量，并利用分路電連接到信號(hào)路徑的第二分路電路，向rf信號(hào)提供第二衰減量。第一分路電路包括至少一個(gè)nfet，所述第二分路電路包括至少一個(gè)pfet。該方法還包括：使用控制電路，產(chǎn)生控制電壓，以及相關(guān)于控制電壓反向改變的互補(bǔ)控制電壓；使用控制電壓偏置所述至少一個(gè)nfet的柵極，和使用互補(bǔ)控制電壓偏置所述至少一個(gè)pfet的柵極。

在另一方面，提供一種vva。該vva包括控制電路，配置為控制所述vva的衰減量，并生成控制電壓和相關(guān)于控制電壓反向改變的互補(bǔ)控制電壓。vva進(jìn)一步包括分路衰減電路，包括：第一分路電路，第一dc阻斷電容器，第二分路電路，和第二dc阻斷電容器。第一分路電路電連接在信號(hào)節(jié)點(diǎn)和第一直流電壓之間，并且包括具有由控制電壓偏置的柵極的至少一個(gè)nfet。第一dc阻斷電容器電連接在信號(hào)節(jié)點(diǎn)和第一內(nèi)部節(jié)點(diǎn)之間，和第二分路電路電連接在第一內(nèi)部節(jié)點(diǎn)和第二內(nèi)部節(jié)點(diǎn)之間。第二分路電路包括具有由互補(bǔ)控制電壓偏置的柵極的至少一個(gè)pfet，并且該第二dc阻斷電容器電連接在第二內(nèi)部節(jié)點(diǎn)和第一dc電壓之間。

附圖說(shuō)明

這些附圖和本文的相關(guān)描述經(jīng)提供以示出本發(fā)明的具體實(shí)施例，并且不旨在限制。

圖1是包括高線性系統(tǒng)電壓可變衰減器(vva)的rf收發(fā)器的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。

圖2a是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的vva的電路圖。

圖2b是根據(jù)另一實(shí)施例的vva的電路圖實(shí)施例。

圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，用于高線性vva的分路衰減電路的電路圖。

圖4是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，用于高線性vva的分路衰減電路的電路圖。

圖5是對(duì)于vva的兩個(gè)示例，模擬三階互調(diào)(im3)對(duì)衰減控制電壓的曲線圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例的下面詳細(xì)描述呈現(xiàn)本發(fā)明的具體實(shí)施例的各種描述。然而，本發(fā)明可以多種不同方式體現(xiàn)，如由權(quán)利要求定義和覆蓋。在本描述中，參考附圖，其中相同的參考數(shù)字可以指示相同或功能類似的元件。

射頻(rf)系統(tǒng)可用于處理可變強(qiáng)度或功率電平的信號(hào)。rf系統(tǒng)可包括一個(gè)或多個(gè)電壓可變衰減器(vva)，以在傳輸和/或接收信號(hào)路徑中提供增益控制。

例如，在移動(dòng)通信中，接收信號(hào)的功率電平可以取決于多種因素，諸如基站和移動(dòng)設(shè)備之間的距離。因此，vva可用于基站和/或移動(dòng)設(shè)備以提供增益控制，用于調(diào)節(jié)接收信號(hào)的功率電平。在另一示例中，基站和/或移動(dòng)設(shè)備包括vva，用于控制發(fā)射信號(hào)的輸出功率。例如，vva可用于控制由功率放大器放大的rf信號(hào)的功率電平。通過(guò)控制變速器的功率電平，移動(dòng)設(shè)備和基站之間的鏈路能有效地維持。

vva(也稱為被動(dòng)可變衰減器)可用在rf系統(tǒng)中以減少rf信號(hào)的幅度或功率。理想情況下，vva具有高線性進(jìn)行操作，使得vva提供具有相對(duì)低的信號(hào)失真的可控衰減。vva可以使用電路元件實(shí)施(例如，場(chǎng)效應(yīng)晶體管(fet))以提供可變電阻，其由一個(gè)或多個(gè)模擬衰減控制信號(hào)進(jìn)行控制，諸如衰減控制電壓。對(duì)于vva理想地具有高線性，低失真和/或低插入損耗進(jìn)行操作。

三階截取點(diǎn)(ip3)和三階互調(diào)(im3)是線性的措施，并經(jīng)常被用作相對(duì)于vva的優(yōu)點(diǎn)的圖。在給定的衰減設(shè)置，具有高線性度vva向小rf信號(hào)提供有關(guān)和大rf信號(hào)的相同衰減量。因此，理想地是vva的衰減相對(duì)于在rf信號(hào)的幅度或功率電平的變化基本上保持恒定。ip3和im3是vva的線性度的兩個(gè)示例措施。

例如，ip3是從衰減器輸出信號(hào)功率與衰減器輸入信號(hào)功率的圖中獲取的一階和三階線的對(duì)數(shù)軸的數(shù)學(xué)攔截點(diǎn)。在dbm具有大ip3的vva具有高線性度。響應(yīng)于雙音輸入信號(hào)，im3可通過(guò)觀察頻域中的vva的信號(hào)的輸出功率進(jìn)行分析。此外，相對(duì)于失真產(chǎn)物所產(chǎn)生的三階音調(diào)的輸出功率，im3可對(duì)應(yīng)于在基本音調(diào)的輸出功率之間的差。在dbc中測(cè)量的im3可簡(jiǎn)稱為im3，相對(duì)于攜帶者或簡(jiǎn)單的dbc中的im3。在dbc具有大im3的vva具有高線性度。

vva可以包括具有串聯(lián)的多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(fet)的分路電路管，以及提供給fet的柵極的電壓控制可以確定fet的通態(tài)電阻(ron)和vva的相應(yīng)衰減。實(shí)施vva以包含多個(gè)串聯(lián)的fet可以通過(guò)在多個(gè)fet劃分輸入信號(hào)而線性改進(jìn)，因此減少rf信號(hào)振幅對(duì)于由vva提供的衰減量的影響。盡管串聯(lián)連接多個(gè)fet可以提高vva的線性度，這種技術(shù)可不足以單獨(dú)滿足vva的線性度指標(biāo)。

本文提供用于高線性vva的裝置和方法。在某些配置中，vva包括多個(gè)分路臂或在信號(hào)節(jié)點(diǎn)和第一直流電壓(如接地)之間互相平行操作的電路。因此，分路臂相對(duì)于vva的一個(gè)信號(hào)路徑分路。多個(gè)分路臂包括一個(gè)或多個(gè)n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(nfet的)的第一分路臂和一個(gè)或多個(gè)p型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(pfet中)的第二分路臂。在某些實(shí)現(xiàn)中，第一分路臂包括串聯(lián)電連接的兩個(gè)或多個(gè)nfet，以及第二分路臂包括串聯(lián)電連接的兩個(gè)或多個(gè)pfet。所述的nfet的柵極使用控制電壓進(jìn)行控制，并且pfet柵極使用相對(duì)于控制電壓相反變化的互補(bǔ)控制電壓進(jìn)行控制。

通過(guò)使用串聯(lián)級(jí)聯(lián)nfet的分路路徑和串聯(lián)級(jí)聯(lián)pfet的分路路徑，可以實(shí)現(xiàn)具有增強(qiáng)的線性度和高ip3的vva。例如，相對(duì)于使用單個(gè)分路臂的結(jié)構(gòu)，向nfet的柵極施加控制電壓和向pfet的柵極施加互補(bǔ)的控制電壓增加整體ip3線性。特別是，pfet和nfet可相對(duì)于由rf信號(hào)幅值的變化引起的非線性而表現(xiàn)出互補(bǔ)行為。因此，包括由控制電壓控制的nfet的第一分路臂以及由互補(bǔ)控制電壓控制的pfet的第二分路臂可以基本上抵消從rf信號(hào)振幅的變化所引起的非線性。

在某些實(shí)施方式中，vva包括控制電路，產(chǎn)生對(duì)于nfet的柵極具有電壓電平vc的控制電壓，并且產(chǎn)生對(duì)于pfet的柵極具有約v2-vc的電壓電平的互補(bǔ)控制電壓，其中v2是dc電壓，諸如功率高電源電壓。此外，控制電路接收模擬衰減控制信號(hào)，控制電路用它來(lái)生成控制電壓和互補(bǔ)電壓控制。模擬衰減控制信號(hào)在模擬調(diào)諧范圍工作，從而允許對(duì)于由vva提供的衰減量進(jìn)行精細(xì)微調(diào)。當(dāng)模擬衰減控制信號(hào)從一個(gè)值改變到另一個(gè)時(shí)，vva控制電路產(chǎn)生具有不同電壓電平的控制電壓和互補(bǔ)控制電壓，以改變由vva提供的衰減量。在一個(gè)實(shí)施例中，vva的控制電路使用放大器電路實(shí)施，其基于而產(chǎn)生控制電壓和互補(bǔ)控制電壓，并基于使用放大器技術(shù)的模擬控制信號(hào)。

在某些配置中，vva橫跨模擬衰減控制信號(hào)的全范圍進(jìn)行高線性操作。以這種方式實(shí)施vva可以通過(guò)在vva的的整個(gè)工作范圍內(nèi)保持信號(hào)完整性而增強(qiáng)vva的性能及/或緩解反饋回路的實(shí)施，諸如自動(dòng)增益控制(agc)環(huán)路，用于控制vva的的衰減。

本文描述的vva可用于寬范圍的應(yīng)用，包括例如蜂窩式，微波，甚小孔徑終端(vsat)，測(cè)試設(shè)備，和/或傳感器的應(yīng)用程序提供控制的衰減。該vva可向各種頻率的信號(hào)提供衰減，不僅包括那些用于蜂窩通信，諸如3g，4g，wimax，lte和高級(jí)lte通信，而且還向更高的頻率，例如那些在x波段(約7ghz至12千兆赫)，ku波段(約12千兆赫至18千兆赫)，在k波段(約18千兆赫至27千兆赫)，和/或具有帶(約27千兆赫至40千兆赫)。因此，本文的教導(dǎo)也適用于各種各樣的射頻系統(tǒng)，包括微波通信系統(tǒng)。

圖1是rf收發(fā)器100的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。rf收發(fā)器系統(tǒng)100的系統(tǒng)100包括基帶系統(tǒng)102，i/q調(diào)制器104，i/q解調(diào)器120，第一高線性vva134a，第二高線性vva134b，功率檢測(cè)器(pd)132a，前置放大器109，功率放大器(pa)110，定向耦合器130，傳輸/接收開(kāi)關(guān)112，rf天線114和低噪聲放大器(lna)116。

由基帶系統(tǒng)102產(chǎn)生的基帶i/q信號(hào)在i/q調(diào)制器104進(jìn)行調(diào)制，并按照前進(jìn)信號(hào)路徑，通過(guò)第一信號(hào)高線性vva134a，前置放大器109，功率放大器110，方向耦合器130，和進(jìn)入傳輸/接收開(kāi)關(guān)112。傳輸/接收開(kāi)關(guān)112可有選擇地將信號(hào)傳遞到rf天線114。前進(jìn)信號(hào)路徑也稱為作為傳輸信號(hào)路徑。

耦合器130可從pa110的輸出向pd132a反饋樣本。功率檢測(cè)器132a可以反過(guò)來(lái)基于所述樣品提供第一模擬衰減控制信號(hào)vatt1給第一高線性vva134a，以便控制由前置放大器109接收到的信號(hào)的衰減量。第一模擬衰減控制信號(hào)vatt1相關(guān)于pa110的輸出功率改變。以這種方式，pa110的輸出功率被調(diào)節(jié)，以及傳輸信號(hào)路徑使用自適應(yīng)功率控制進(jìn)行操作。

在圖1中，傳輸/接收開(kāi)關(guān)112還可以沿著通過(guò)傳輸/接收開(kāi)關(guān)112、lna116，第二高線性vva的134b，及進(jìn)i/q解調(diào)器120、返回信號(hào)路徑從天線114傳遞接收的rf信號(hào)，它向基帶系統(tǒng)102提供解調(diào)的i/q信號(hào)。返回信號(hào)路徑也被稱為接收信號(hào)路徑。

如圖1所示，到第二高線性度vva134b施加第二模擬控制信號(hào)衰減vatt2，以便控制從lna116提供的輸出信號(hào)的衰減量。以這種方式，lna116的輸出功率具有功率控制，用于增強(qiáng)接收器信號(hào)路徑性能和控制由rf收發(fā)器系統(tǒng)100接收的信號(hào)功率。例如，從低噪聲放大器116輸出的信號(hào)強(qiáng)度過(guò)大，所述第二模擬控制信號(hào)衰減vatt2可用于增加所述第二高線性度vva134b的衰減，從而減少接收信號(hào)功率。同樣地，如果被lna116接收到的信號(hào)的強(qiáng)度太小，所述第二控制信號(hào)衰減vatt2可用于減少通過(guò)第二高線性vva134b的衰減，從而提高接收信號(hào)功率。

盡管第二高線性vva134b在開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)中示出，第二模擬控制信號(hào)衰減vatt2可以使用控制回路被提供給第二高線性度vva134b。

在收發(fā)器的設(shè)計(jì)中，諸如rf收發(fā)器系統(tǒng)100，收發(fā)器的整體線性由每一個(gè)單獨(dú)部件的線性度的影響。通過(guò)使用高線性vva134a，134b，rf收發(fā)器可以顯示出相對(duì)于rf信號(hào)水平的線性改進(jìn)。如下面進(jìn)一步描述，高線性vva可補(bǔ)償從rf信號(hào)電平產(chǎn)生的非線性，而這又提高與線性(諸如，im3和ip3)的優(yōu)點(diǎn)。

雖然，rf收發(fā)器系統(tǒng)100示出了可包括如本文所述的高線性vva的rf系統(tǒng)的一個(gè)示例，一個(gè)或多個(gè)高線性vva可以用于rf系統(tǒng)的其他配置，包括例如微波通信系統(tǒng)。另外，雖然部件的特殊結(jié)構(gòu)在圖1中所示，rf收發(fā)器系統(tǒng)100可以適于以各種方式修改。例如，rf收發(fā)器系統(tǒng)100包括更多或更少的接收和/或傳輸路徑。此外，該rf收發(fā)器系統(tǒng)100可被修改以包括更多或更少的組件和/或部件，包括例如vva的不同布置。

圖2a是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的vva200的電路圖。vva200設(shè)有分路第一衰減電路202，第二分路衰減電路206，第三分路衰減電路210，第一串聯(lián)電路204，第二串聯(lián)電路208和控制電路232。vva200在輸入端in接收輸入信號(hào)上，以及提供輸出端子out上的衰減的輸出信號(hào)。vva200還接收模擬衰減控制信號(hào)vatt，它用來(lái)控制vva200從輸入端in到輸出端子out的衰減量。

雖然圖2a的vva200示出了高線性vva的一個(gè)實(shí)施例，本文的教導(dǎo)也適用于各種各樣的構(gòu)造。例如，高線性vv的可以包括更多的衰減電路或更少的分路和/或串聯(lián)電路，和/或電路可以被布置在其它途徑。

在所示實(shí)施例中，第一串聯(lián)電路204和第二串聯(lián)電路208串聯(lián)電連接在輸入端in和輸出端子out之間的信號(hào)通道。如圖2a所示，信號(hào)路徑nx1包括第一和第二串聯(lián)電路204，208之間的節(jié)點(diǎn)nx1。另外，第一分路衰減電路202在輸入端子in和dc電壓之間電連接，它可以是例如接地。另外，第二分路衰減電路206被電連接在節(jié)點(diǎn)nx1和直流電壓之間。而且，第三分路衰減電路210在輸出端子out與dc電壓之間電連接。

控制電路232接收模擬衰減控制信號(hào)vatt，并對(duì)于分路衰減電路產(chǎn)生控制電壓。在所示實(shí)施例中，控制電路232產(chǎn)生第一控制電壓vc1和第一互補(bǔ)控制電壓vc1'，用于偏置所述第一分路衰減電路202。另外，控制電路232產(chǎn)生第二控制電壓vc2和第二互補(bǔ)控制電壓vc2'，用于偏置所述第二分路衰減電路206。而且，該控制電路232產(chǎn)生第三控制電壓vc3和第三互補(bǔ)控制電壓vc3'，用于偏置所述第三分路衰減電路210。雖然圖2a示出了其中控制電路232產(chǎn)生用于分路兩個(gè)控制電壓的每個(gè)衰減電路的實(shí)施例，其它配置是可能的。例如，在另一實(shí)施例中，公共控制電壓以及公共互補(bǔ)電壓控制被用于偏置兩個(gè)或更多的分路衰減電路。

在所示實(shí)施例中，控制電路232產(chǎn)生互補(bǔ)控制電壓vc1'-vc3'，以分別相對(duì)于控制電壓vc1-vc3相反變化。此外，基于衰減模擬控制信號(hào)vatt的值，產(chǎn)生控制電壓vc1-vc3和互補(bǔ)控制電壓vc1'-vc3'。在某些配置中，當(dāng)衰減模擬控制信號(hào)vatt增加，每個(gè)控制電壓vc1-vc3增加，以及每一個(gè)互補(bǔ)控制電壓vc1'-vc3'下降。在其他配置，當(dāng)模擬衰減控制信號(hào)增vatt加，每個(gè)控制電壓vc1-vc3降低，每個(gè)互補(bǔ)控制電壓vc1'-vc3'增加。在一個(gè)實(shí)施例中，每一個(gè)控制電壓vc1-vc3和互補(bǔ)控制電壓vc1'-vc3'相對(duì)于該模擬衰減控制信號(hào)vatt基本上線性變化，使得每個(gè)控制電壓或互補(bǔ)控制電壓基本上成正比或成反比于模擬衰減控制信號(hào)vatt。

在某些配置中，分路衰減電路202、206、210每個(gè)包括nfet分路臂和pfet分路臂，其相互平行操作并分路到vva的信號(hào)通道。每個(gè)分路臂nfet包括在一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的nfet，和pfet每個(gè)分路臂包括一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的pfet。此外，控制電壓vc1-vc3用于偏壓nfet分路臂的柵極，和互補(bǔ)控制電壓vc1'-vc3'用于pfet分路臂的偏置柵極。以這樣的方式配置控制電路232增強(qiáng)vva200的線性度，提供了從rf信號(hào)電平變化引起的非線性效應(yīng)取消，如本文中詳細(xì)描述。

相應(yīng)地，基于該模擬衰減控制信號(hào)vatt中，控制電路232使用控制電壓vc1-vc3和互補(bǔ)控制電壓vc1'-vc3'，來(lái)調(diào)節(jié)在高線性vva200的輸入端in和輸出out之間的rf信號(hào)傳播的衰減電平或量。

所示的分路衰減電路202、206、210和系列電路204、208可以包括組件，如帶狀線、無(wú)源器件和/或有源器件，其被布置以控制vva200的衰減特性。例如，分路衰減電路202、206、210和系列電路204、208可以被實(shí)現(xiàn)以在模擬衰減控制信號(hào)vatt的調(diào)諧范圍以提供衰減值的期望范圍。該電路可實(shí)現(xiàn)以在信號(hào)頻率范圍提供強(qiáng)大的性能和/或?qū)τ诓煌乃p控制信號(hào)值提供從輸入到輸出的相對(duì)小的相位變化。

在一個(gè)實(shí)施例中，串聯(lián)電路204、208包括電感器，電容器，電阻器，或它們的組合。

如在圖2a中，控制電壓vc1-vc3和互補(bǔ)控制電壓vc1'-vc3'的相應(yīng)對(duì)控制特定分路衰減電路的衰減。例如，第一分路衰減電路202的阻抗或衰減量由第一控制電壓vc1和第一互補(bǔ)控制電壓vc1'控制。作為此前所述，衰減可以以模擬方式控制，由此所述第一控制電壓vc1和第一互補(bǔ)控制電壓vc1'是是基于所述模擬衰減控制信號(hào)vatt的值的模擬電壓。

雖然圖2a的實(shí)施例示出分別具有第一和第二串聯(lián)電路204和208以及第一、第二和第三分路衰減電路202，206和210的高線性vva200，其它配置是可能的。例如，其他實(shí)施例可以使用具有或不具有一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)電路的分路衰減電路，。

圖2a的vva的200的另外的細(xì)節(jié)可以如本文所述。

圖2b是根據(jù)另一實(shí)施例的vva250的電路圖。vva250設(shè)有第一分路衰減電路252、第二分路衰減電路256、第三分路衰減電路260、第一串聯(lián)電感254、第二串聯(lián)電感258以及控制電路282。vva250在輸入端子上in接收輸入信號(hào)，并在輸出端子out上提供衰減的輸出信號(hào)。vva250還接收模擬信號(hào)的衰減控制vatt，它用來(lái)控制從輸入端in向輸出端子out的vva250的衰減量。

在所示實(shí)施例中，第一串聯(lián)電感254和第二串聯(lián)電感器258串聯(lián)電連接在輸入端子in和輸出端子out之間的信號(hào)路徑。第一分路衰減電路252被電連接在輸入端in和第一dc電壓v1之間，其可以例如地。另外，第二分路衰減電路256電連接在第一dc電壓v1和在串聯(lián)電感器254、258之間的信號(hào)路徑的節(jié)點(diǎn)之間。而且，第三分路衰減電路260電連接在輸出端子out和第一dc電壓v1之間。

控制電路282接收模擬衰控制減信號(hào)vatt，并產(chǎn)生用于分路衰減電路的各種控制電壓。在所示實(shí)施例中，控制電路282產(chǎn)生用于偏置所述第一分路衰減電路252的第一控制電壓vc1和第一互補(bǔ)控制電壓v2-vc1，其中v2是第二dc電壓的電壓電平，例如電源高供應(yīng)。此外，控制電路282產(chǎn)生第二控制電壓vc2和第二互補(bǔ)控制電壓v2-vc2，用于偏置所述第二分路衰減電路256。而且，該控制電路282產(chǎn)生第三控制電壓vc3和第三互補(bǔ)控制電壓v2-vc3，用于偏置所述第三分路衰減電路260。

在所示實(shí)施例中，控制電路282被實(shí)現(xiàn)為基于放大器的電路，以采用放大器技術(shù)來(lái)生成控制電壓和互補(bǔ)控制電壓。如圖2b中所示，示出的控制電路282包括產(chǎn)生所述第一控制電壓vc1的第一放大器電路291，其生成所述第一互補(bǔ)控制電壓v2-vc1的第二放大器電路292，產(chǎn)生所述第二控制電壓vc2的第三放大器電路293，生成該第二互補(bǔ)控制電壓v2-vc2的第四放大電路294，生成第三控制電壓vc3的第五放大器電路295，以及產(chǎn)生所述第三互補(bǔ)控制電壓v2-vc3的第六放大器電路296。盡管圖2b示出了基于放大器控制電路的一個(gè)實(shí)施例，其它控制電路配置是可能的。

圖2b的vva250的另外細(xì)節(jié)可以如本文所述。

圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的高線性vva的分路衰減電路300的電路圖。分路衰減電路300包括第一分路電路或臂302和第二分路電路或臂304。衰減分路電路300還包括第一dc阻斷電容器306，第二dc阻斷電容器308和dc偏置電路309。該分路衰減電路300相對(duì)于輸入端子in和輸出端子out之間的信號(hào)路徑被分路電連接。

在圖3的實(shí)施例中，輸入端in和輸出端out被示出為直接連接在一起。然而，其它配置是可能的。例如，在一個(gè)或多個(gè)配置中，一些電路系列(如，電感器和/或其它電路元件)電連接在輸入端in和輸出端子out端子之間。

如圖3所示，第一分路電路302電連接在信號(hào)路徑節(jié)點(diǎn)和第一直流電壓v1之間，接收控制電壓vc，其控制由第一分路電路302提供的衰減量。第二分路器或互補(bǔ)分路電路304電連接在信號(hào)路徑節(jié)點(diǎn)和第一dc電壓v1之間，并與第一分路電路302平行進(jìn)行操作。第二分路電路304接收互補(bǔ)的控制電壓v2-vc，其中，v2是第二直流電壓的電壓電平。因此，互補(bǔ)控制電壓具有基于所述第二dc電壓v2和控制電壓vc之間的差的電壓電平，并且因此相對(duì)于控制電壓vc成反比。

在某些配置中，第一dc電壓v1是地電壓，和第二dc電壓v2高的電源電壓。在其它配置中，第一dc電壓v1是地電壓，和第二dc電壓v2是參考電壓。雖然第一和第二dc電壓v1、v2的兩個(gè)示例性構(gòu)造被提供，第一和第二dc電壓v1、v2可以多種方式產(chǎn)生。

相對(duì)于第一分路電路302向第二分路電路304提供獨(dú)立的dc偏置電壓，dc偏置電路309和第一和第二dc阻斷電容器306、308已被包括在內(nèi)。如圖3所示，第一dc阻斷電容器306電連接在信號(hào)路徑節(jié)點(diǎn)和第一內(nèi)部節(jié)點(diǎn)n1，并且第二dc阻斷電容器308電連接在第一dc電壓v1和第二內(nèi)部節(jié)點(diǎn)n2之間。另外，第二分路電路304電連接在第一內(nèi)部節(jié)點(diǎn)n1與第二內(nèi)部節(jié)點(diǎn)n2之間。因此，在本實(shí)施例中，第一dc阻斷電容器306、第二分路電路304和第二dc阻斷電容器308串聯(lián)電連接在信號(hào)路徑節(jié)點(diǎn)和第一dc電壓v1之間。

直流偏置電路309電連接在是第一內(nèi)部節(jié)點(diǎn)內(nèi)部n1和第二節(jié)點(diǎn)n2之間，并控制第一內(nèi)部節(jié)點(diǎn)n1與第二內(nèi)部節(jié)點(diǎn)n2的dc偏置電壓。在某些配置中，dc偏置電路309進(jìn)一步向第一分路電路302和/或第二分路電路304的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)提供直流偏壓。在一個(gè)實(shí)施例中，直流偏壓電路309使用dc偏置電壓(大約等于所述第二dc電壓v2)偏置第一內(nèi)部節(jié)點(diǎn)n1和第二內(nèi)部節(jié)點(diǎn)n2。如在圖3中所示，第一分路電路302使用第一dc電壓v1偏置。在某些配置中，輸入端子in和輸出端子out之間的信號(hào)路徑利用第一dc電壓v1進(jìn)行偏壓。

分路衰減電路300可衰減rf信號(hào)，其在輸入端子in和輸出端子out之間傳播，作為控制電壓vc的函數(shù)?？刂齐妷簐c與互補(bǔ)控制電壓v2-vc可以基于模擬衰減控制信號(hào)通過(guò)控制電路產(chǎn)生，如之前相對(duì)于圖2a和2b描述。控制電壓vc可以在第一分路電路302中提供電壓電平用于偏置電路元件(如晶體管)，以及互補(bǔ)控制電壓v2-vc可以在第二分路電路304中提供電壓電平用于偏置電路元件(如晶體管)。在一個(gè)實(shí)施例中，第一分路電路302包括串聯(lián)電連接的兩個(gè)或更多個(gè)nfet，并且第二分路電路304包括串聯(lián)電連接的兩個(gè)或更多個(gè)pfet。在某些配置中，所述兩個(gè)或更多的nfet被實(shí)現(xiàn)為n型金屬氧化物半導(dǎo)體(nmos)晶體管，并且所述兩個(gè)或更多的pfet被實(shí)現(xiàn)為p型金屬氧化物半導(dǎo)體(pmos)晶體管。

在一個(gè)實(shí)施例中，dc偏置電路309在第一內(nèi)部節(jié)點(diǎn)n1和第二內(nèi)部節(jié)點(diǎn)n2向互補(bǔ)分路電路304提供第二dc電壓v2。第一dc阻斷電容器306和第二dc阻斷電容器308操作以對(duì)于dc和比截止頻率低的頻率在第一分路電路302和第二分路電路304之間提供dc(直流)阻斷，并且對(duì)于大于截止頻率的rf信號(hào)提供高頻耦合。以這種方式，第一分路電路302可相對(duì)于第一dc電壓v1被偏壓，而第二分路電路304可相對(duì)于第二dc電壓v2被偏壓。例如，第一dc電壓v1可以接地(0伏直流)，而第二dc電壓v2可以是正電源(例如，12伏直流)。在這種方式中，第一分路電路302的元件可通過(guò)控制電壓vc相對(duì)于第一dc電壓v1被偏置，所述第二分路電路304的元件可以相對(duì)于第二dc電壓v2由互補(bǔ)控制電壓v2-vc以互補(bǔ)方式偏置。

第一分路電路302所提供的衰減或衰減電平可部分地由控制電壓vc相對(duì)于第一dc電壓v1的大小來(lái)確定。作為以前所述，控制電壓vc可以以模擬方式控制，以便以模擬方式改變衰減。在穩(wěn)定狀態(tài)下，控制電壓vc可被控制以使得第一分路電路302具有恒定的衰減。輸入端in和輸出端out之間的rf信號(hào)的振幅和功率變化也引起所述第一分路電路302的衰減變化，從而導(dǎo)致非線性行為。

類似地，第二分路電路304的衰減或衰減電平可部分地由控制電壓vc相對(duì)于所述第二dc電壓v2的幅度確定。控制電壓vc可以被控制為模擬信號(hào)，以便提供所述衰減的連續(xù)模擬控制，而在穩(wěn)定狀態(tài)下，控制電壓vc可以被控制來(lái)操作第二分路電路304具有恒定衰減。另外，在輸入端互補(bǔ)的rf信號(hào)的變化可導(dǎo)致互補(bǔ)分路電路304的衰減變化，由此導(dǎo)致非線性行為。

對(duì)于具有高于截止頻率的頻率操作的rf信號(hào)，第一和第二dc阻斷電容器306、308可以耦合在第一和第二內(nèi)部節(jié)點(diǎn)n1和n2，使得第一分路電路302和第二分路電路304對(duì)于rf信號(hào)并行電連接。

因此，從輸入端in到輸出端out傳播的rf信號(hào)的總衰減基于所述第一分路電路302與第二分路電路304的并行操作。有利地，第一和第二分路電路302、304的并行操作允許取消或補(bǔ)償由于rf信號(hào)變化的衰減變化。特別是，由于rf信號(hào)電平的變化的第二分路電路304的衰減變化相反或互補(bǔ)于第一分路電路302由于該rf信號(hào)電平變化的衰減變化。因此，第一和第二分路電路302、304的非線性效應(yīng)是互補(bǔ)的，以及整個(gè)分路衰減電路300的衰減凈變化小于在所述第一分路電路302或第二分路電路304的個(gè)體衰減差異。

以此方式，當(dāng)在并行操作中，第一分路電路302和第二分路電路304操作為用戶提供具有增強(qiáng)的線性的分路衰減電路300。因此，當(dāng)分路衰減電路300的一個(gè)或多個(gè)示例在vva的信號(hào)路徑中操作，vva表現(xiàn)出高線性度，其中包括例如高ip3和/或im3。

分路衰減電路300的另外的細(xì)節(jié)可以如本文所述。

圖4是根據(jù)另一實(shí)施例的用于高線性vva的分路衰減電路400的電路圖。分路衰減電路400包括第一分路電路或臂352和第二分路電路或臂354。分路衰減電路400還包括第一和第二dc阻斷電容器306、308，其可以如之前所述。分路衰減電路400還包括使用第一dc偏置電阻310和第二直流偏置電阻312實(shí)現(xiàn)的dc偏置電路。

如圖4所示，第一分路電路352電連接在信號(hào)路徑節(jié)點(diǎn)和第一dc電壓v1之間，并且接收控制電壓vc。第二分路電路354在信號(hào)路徑節(jié)點(diǎn)和第一直流電壓v1之間并聯(lián)電連接第一分路電路352。第二分路電路354接收互補(bǔ)控制信號(hào)以等于互補(bǔ)控制電壓v2-vc。

第一dc阻斷電容器306連接在信號(hào)路徑節(jié)點(diǎn)和第一節(jié)內(nèi)部點(diǎn)n1之間，和第二dc阻斷電容器308連接在第一dc電壓v1和第二內(nèi)部節(jié)點(diǎn)n2之間。還如所示，第一dc偏置電阻310電連接在第一內(nèi)部節(jié)點(diǎn)n1與第二dc電壓v2之間，而所述第二dc偏置電阻312被連接在第二內(nèi)部節(jié)點(diǎn)n2與第二dc電壓v2之間。因此，第一和第二dc偏置電阻310、312操作以控制第一和第二內(nèi)部節(jié)點(diǎn)n1、n2的dc偏置電壓約等于所述第二dc電壓v2。

第一分路電路352包括在信號(hào)路徑節(jié)點(diǎn)和第一dc電壓v1之間串聯(lián)級(jí)聯(lián)電連接的第一nfet402、第二nfet404和第三nfet406。如圖4所示，第一nfet402的漏極電連接到信號(hào)路徑的節(jié)點(diǎn)，并且所述第一nfet的源極402電連接到所述第二nfet404的漏極。另外，第二nfet404的源極電連接到所述第三nfet406的漏極，和第三nfet406的源極電連接到第一dc電壓v1。

盡管第一分路電路352被示為包括串聯(lián)的三個(gè)nfet，第一分路電路352可適于包括更多或更少的nfet。在一個(gè)實(shí)施例中，第一分路電路352包括串聯(lián)的1-7nfet。在另一個(gè)實(shí)施例中，第一分路電路352包括串聯(lián)2-6nfet。在某些配置中，所述的nfet被實(shí)現(xiàn)為nmos晶體管。

第一分路電路352進(jìn)一步包括在第一nfet402的柵極和控制電壓vc之間電連接的第一柵極電阻器401，在第二nfet404的柵極和控制電壓vc之間電連接的第二柵極電阻器403，以及在第三nfet406的柵極和控制電壓vc之間電連接的第三柵極電阻405。

柵極電阻401、403、405使用控制電壓vc操作以偏壓nfets402、404、406的柵極，并同時(shí)在分路衰減電路400和生成控制電壓vc的控制電路之間提供隔離。例如，高頻信號(hào)分量可通過(guò)寄生柵極-漏極和/或柵極-源極電容耦合到nfets402、404、406的柵極，以及柵極電阻器401、403、405可以提供電阻，以防止高頻信號(hào)分量到達(dá)控制電路。雖然在圖4中示出柵偏壓的一個(gè)例子，其他的配置也是可能的。

第一nfet402、第二nfet404和第三nfet406可以各種方式連接。在一個(gè)示例中，nfet402、404、406的主體電連接到第一dc電壓v1。在另一示例中，nfet被實(shí)現(xiàn)為硅上絕緣體(soi)處理的nmos晶體管，以及nmos晶體管的主體電浮動(dòng)。

第二分路電路pfet304包括在信號(hào)路徑節(jié)點(diǎn)和第一dc電壓v1之間串聯(lián)連接的第一pfet408、第二pfet412和第三pfet414，以及因此第二分路電路304平行于第一分路電路304進(jìn)行操作，以提供衰減到rf信號(hào)。為了對(duì)第一和第二分路電路352、354提供dc偏置電壓，第一和第二dc阻斷電容器306、308已被包括在內(nèi)。第一dc阻斷電容器306中、第二分路電路354和第二dc阻斷電容器308電連接在信號(hào)路徑節(jié)點(diǎn)和第一dc電壓v1之間。在所示實(shí)施例中，第一pfet408的源極電連接到第一內(nèi)部節(jié)點(diǎn)n1，以及第一pfet408的漏極電連接到第二pfet412的源極。另外，第二pfet412的漏極電連接到所述第三pfet414的源極，和第三pfet414的漏極電連接到第二內(nèi)部節(jié)點(diǎn)n2。

雖然在第二分路電路354被示為包括三個(gè)串聯(lián)的pfet，第二分路電路354可適于包括更多或更少的pfet。在一個(gè)實(shí)施例中，第二分路電路354包括串聯(lián)從1到7的pfet。在另一個(gè)實(shí)施例中，第二分路電路354包括串聯(lián)從2至6的pfet。在某些配置中，所述的pfet被實(shí)現(xiàn)為pmos晶體管。

第二分路電路354包括電連接在所述第一pfet408的柵極和互補(bǔ)控制電壓v2-vc之間的第一柵極電阻411，第二柵極電阻器413電連接在第二pfet412的柵極和互補(bǔ)控制電壓v2-vc之間；以及第三柵極電阻415電連接在第三pfet414和互補(bǔ)控制電壓v2-vc的柵極之間。柵極電阻411，413，415使用互補(bǔ)控制電壓v2-vc操作以偏壓pfet408，412，414的柵極，而在分路衰減電路400和產(chǎn)生所述互補(bǔ)控制電壓v2-vc的控制電路之間提供隔離。

所述第一pfet408，第二pfet412和第三pfet414的主體可以各種方式連接。在一個(gè)示例中，pfet408，412，414的主體電連接到第二dc電壓v2。在另一示例中，pfet被實(shí)現(xiàn)為在soi工藝的pmos晶體管，以及pmos晶體管的主體電浮動(dòng)。

第一可變分路阻抗電路352的串聯(lián)級(jí)聯(lián)nfet提供信號(hào)路徑節(jié)點(diǎn)和第一dc電壓v1之間的可變阻抗。每個(gè)nfet的漏極-源極阻抗或通道電阻可以以模擬方式由控制電壓vc控制。例如，對(duì)于每個(gè)nfet的漏極-到-源阻抗由柵極-源極電壓進(jìn)行控制。通過(guò)控制第一電路352的串聯(lián)級(jí)聯(lián)分路的nfet的漏極-源阻抗，控制電壓vc控制第一分路電路352的衰減。

通過(guò)使第一分路電路352的衰減變化，在輸入端子in的rf信號(hào)電平的變化也可引起非線性行為。例如，當(dāng)rf信號(hào)增加在輸入端子in的功率或電壓振幅的擺動(dòng)時(shí)，分路電路352的串聯(lián)級(jí)聯(lián)nfet的每個(gè)nfet內(nèi)可以具有柵極-源極電壓變化和/或漏極-源極電壓變化。這些變化反過(guò)來(lái)可以調(diào)節(jié)nfet402,404，406的漏極-源阻抗。由于rf信號(hào)電平變化的阻抗變化也被稱為rf信號(hào)變化引起的阻抗變化。rf信號(hào)變化引起的阻抗變化可引起第一分路電路352的衰減，而這又引起可降低vva的ip3和/或im3的非線性行為。

同樣地，第二分路電路354的串聯(lián)級(jí)聯(lián)pfet提供的信號(hào)路徑節(jié)點(diǎn)和第一dc電壓v1之間的可變阻抗。每個(gè)pfet的漏極-源阻抗或通道電阻可以模擬方式由互補(bǔ)v2-vc控制電壓進(jìn)行控制。例如，對(duì)于每一個(gè)pfet，漏極-源極阻抗由柵極-源極電壓進(jìn)行控制。通過(guò)控制第二分路電路354的級(jí)聯(lián)串聯(lián)pfet的漏極-源極阻抗，互補(bǔ)控制電壓v2-vc控制所述第二分路電路354的衰減。

對(duì)于在輸入端子in和輸出端子out之間具有比截止頻率更高的頻率操作的射頻信號(hào)，所述第一和第二dc阻斷電容器306，308可以耦合第一和第二內(nèi)部節(jié)點(diǎn)n1和n2，使得第一分路電路352和第二分路電路354對(duì)于rf信號(hào)并行電連接。

相應(yīng)地，從in輸入端子到輸出端子out傳播的rf信號(hào)的總衰減由基于所述第一分路電路352與第二分路電路354的并行操作。有利地，第一和第二分路電路352，354的并行操作允許抵消或補(bǔ)償由rf信號(hào)中的變化造成的衰減變化。

例如，當(dāng)rf信號(hào)在輸入端in增加功率或振幅的電壓擺動(dòng)，第二分路電路354中串聯(lián)級(jí)聯(lián)pfet的每個(gè)pfet內(nèi)電壓可具有電壓變化，其可以調(diào)節(jié)pfet408，412，414的漏極-源阻抗。此外，當(dāng)rf信號(hào)在輸入端子in增加功率或振幅電壓的擺幅，第一個(gè)分路電壓電路352的串聯(lián)級(jí)聯(lián)nfet的每個(gè)nfet可具有電壓變化，其可以調(diào)節(jié)nfet402，404，406的漏極-源阻抗。然而，第二分路電路354的rf引入阻抗變化互補(bǔ)或相反于第一分路電路352的，由于pfet的漏-源的阻抗變化互補(bǔ)于所述fet。例如，當(dāng)rf信號(hào)引入變化引起nfet402，404，406的柵極-源極電壓增加時(shí)，相同的rf引入變化引起pfet408，412，414的柵極到源極電壓減少。同樣地，當(dāng)rf信號(hào)引入變化引起nfet402，404，406柵極-源極電壓減小時(shí)，相同的rf引入變化引起pfet408，412，414柵極-源極電壓增加。

因此，第一和第二分路電路352，354的并行操作允許取消或補(bǔ)償由于rf信號(hào)中的變化的衰減變化。相比僅具有一個(gè)分路電路的vva，這種分路衰減電路400的凈衰減變化的減少可以反過(guò)來(lái)提高線性特性。

雖然圖4的結(jié)構(gòu)示出包括三個(gè)nfet和三個(gè)pfet的分路衰減電路400，或具有較少或較多nfet和/或更少或更多的pfet的其它配置是可能的。例如，某些配置可以在第一分路電路352使用一個(gè)nfet和/或第二分路電路354中使用一個(gè)pfet。

分路衰減電路400的另外的細(xì)節(jié)可以如本文所述。

圖5是用于vva的兩個(gè)實(shí)施例，模擬im3對(duì)衰減控制電壓的曲線圖500。該圖500包括第一圖502，用于模擬具有一個(gè)nfet的一個(gè)分路路徑的vva，和第二圖504，用于模擬具有一個(gè)nfet的第一分路路徑和一個(gè)pfet的第二分路路徑的高線性vva。第二圖504的高線性vva可使用控制電壓和互補(bǔ)控制電壓來(lái)控制。雖然示出的模擬結(jié)果的一個(gè)例子，其他結(jié)果是可能的，包括例如基于處理、執(zhí)行和/或模擬參數(shù)的結(jié)果。

如圖5中所示，控制電壓vc是具有單位伏的電壓信號(hào)。此外，以dbc的im3被示出為反映線性程度的正量。圖502和504的最低值或最小值相對(duì)于控制電壓vc對(duì)應(yīng)于衰減器何處呈現(xiàn)最大的非線性行為。從圖5中，當(dāng)控制電壓vc約為0.45v時(shí)，可以看到高線性度全vva的第二圖504和vva的第一圖502實(shí)現(xiàn)最小im3。

另外，如曲線圖500中，高線性vva的第二圖504的最小im3是(約55dbc)并且大于vva的第一圖502的最小im3(約49dbc)。由于高線性度vva的第二圖504具有比第一圖502的較大的最小im3幅度，第二圖504的高線性度vva相比于第一圖502的vva表現(xiàn)出卓越的線性度性，包括更高的ip3點(diǎn)。

應(yīng)用

設(shè)備采用上述高線性可變電壓衰減器可以被實(shí)現(xiàn)為各種電子設(shè)備。該電子設(shè)備可以包括(例如，而不限于)消費(fèi)電子產(chǎn)品、電子消費(fèi)產(chǎn)品部件、電子測(cè)試設(shè)備等。例如，高線性電壓可變衰減本文所述可以包含在個(gè)集成電路，如單片微波集成電路(mmic)，包括無(wú)線電頻率和/或微波電路，例如功率放大器、低噪聲放大器、壓控振蕩器、混頻器、調(diào)諧器、諧振器和/或開(kāi)關(guān)。在消費(fèi)性電子產(chǎn)品可以包括(而不限于)移動(dòng)電話、電話、電視、計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、計(jì)算機(jī)、手持式計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(pda)、汽車、車輛發(fā)動(dòng)機(jī)管理控制器、變速器控制器、安全帶控制器、制動(dòng)系統(tǒng)控制器、攝像機(jī)、照相機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、便攜式存儲(chǔ)器芯片、洗衣機(jī)、烘干機(jī)、洗衣機(jī)/烘干機(jī)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、掃描儀、多功能外圍設(shè)備等。此外，電子設(shè)備包括未完成的產(chǎn)品，其中包括針對(duì)工業(yè)，醫(yī)療和汽車領(lǐng)域。

前面的描述和權(quán)利要求可指元件或特征“連接”或“耦合”在一起。如本文所用，除非明確另有說(shuō)明，“連接”意指一個(gè)元件/特征是直接或間接地連接到另一個(gè)元件/特征，并且不一定是機(jī)械連接。同樣地，除非明確另有說(shuō)明，“耦合”意指一個(gè)元件/特征是直接或間接地聯(lián)接到另一個(gè)元件/特征，并且不一定是機(jī)械連接。因此，盡管在圖中所示的各種原理圖描繪元件和部件的實(shí)施例的安排，附加的居間的元件，設(shè)備，特征或組件可存在實(shí)際實(shí)施例(假定所描述的電路的功能性沒(méi)有產(chǎn)生不利影響)。

雖然本發(fā)明在的某些實(shí)施例方面描述，其他實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的，包括不提供所有的本文所闡述的特征和優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施例還是在本發(fā)明的范圍。此外，上述各種實(shí)施例可被組合以提供進(jìn)一步的實(shí)施例。此外，在一個(gè)實(shí)施例的上下文中所示的某些特征也可以并入其他實(shí)施例。因此，本發(fā)明的范圍僅通過(guò)參考所附的權(quán)利要求限定。