可调谐阻抗匹配网络和可调谐双工器匹配系统技术方案

本发明专利技术提供了可调谐阻抗匹配网络和可调谐双工器匹配系统。可调谐阻抗匹配网络可以包括阻抗元件，其连接在第一节点和第二节点之间，用于在第一节点和第二节点之间传递信号。例如，阻抗元件可以是传输线或电感器。此外，匹配网络可以包括与阻抗元件并联的第一电容器，其中第一电容器是可调谐的。匹配网络也可以包括第二电容器，该第二电容器包括第一和第二端子。第二电容器的第一端子可以连接到第一节点。第二电容器的第二端子可以连接到第一节点的本地电压基准。第三电容器包括第一和第二端子。第二电容器的第一端子可以连接到第二节点。第二和第三电容器也可以是可调谐的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文所公开的主题涉及匹配网络、系统和电路。更具体地，本文所公 开的主题涉及可调谐阻抗匹配网络和可调谐双工器匹配系统。
技术介绍
匹配电路广泛地用于将电路内各种组件的阻抗转换为目标基准阻抗 (例如，传输线阻抗和/或测试端口)，或用于直接匹配两个具有不同的(可 能复数的)阻抗的组件以便最大功率传递。典型地，匹配电路具有两个用 于组件之间的或组件和基准阻抗之间的在线插入(insertion in-line)的节点。 匹配电路的节点可以通过匹配组件，在一个或两个方向携带信号。匹配功 能特别有利于射频信号。匹配电路可以在组件之前或之后，当该组件嵌入 在电路中时具有特定输入和输出阻抗。如果在信号路径中组件在匹配电路 之后，那么组件的目标阻抗是它的输入阻抗。如果在信号路径中组件在匹 配电路之前，那么组件的目标阻抗是它的输出阻抗。匹配电路用于通过补偿感兴趣的阻抗和目标阻抗之间的差，将信号所 见的阻抗设置为目标阻抗。阻抗的补偿是通过匹配电路的配置和匹配电路 的组件值来确定的。能够通过使用集总元件电感器或电容器或两者来实现 大范围的阻抗匹配和传递功能电路。在较高的频率(大约lGHz以上)，用 分布式传输线网络来代替集总元件电感器或电容器或两者是有利的。在这 些高频率中，即便是集总元件也可以具有传输线特性。这种代替的有用之 处也取决于衬底的电介质常数(DK)，以及面积限制。在本领域中，已知匹配电路的不同的配置。电路的选择取决于将要匹配的阻抗。 一些实例包括串联电容器、分路电容器；串联电容器、分路电 感器；串联电感器、分路电容器，等等。用于匹配电路的常用配置被称为 是pi网络，其依次为分路电容器、串联电感器和分路电感器。如果能够容 忍插入损耗，则能够使用变压器，甚至电阻网络。通常，匹配电路应该具有最小损耗以防止信息信号中的额外渐衰。过 多的损耗增加了对电子系统中其它组件的需求，特别是有源元件，例如放 大器。在对低噪声放大器(LNA)的输入处，由于考虑到噪声，不能仅仅 通过增加LNA增益来补足(补偿)增加的信号损耗。类似地，功率放大器 的输出处的信号损耗增加了放大器的功率补偿以实现给定输入功率。组件和匹配电路的阻抗是频率依赖的。阻抗只有在单个操作频率处才 能完美地匹配，或在有限的频带上最佳地匹配。如果设计者希望在不止一 个频带处操作设备，则必须在性能和电路复杂性之间进行折衷。通常，分 离的信号路径和电路用于不同的频带，以使分离性能最佳化。这增加了电 路的成本和大小，并且需要使用例如开关或双工器的信号选择电路。可调谐阻抗匹配网络与固定的阻抗匹配网络相比具有优势。具体地， 可调谐阻抗匹配网络能够包括可控制的元件，可以针对希望的频率来最佳 地调谐该元件。此外，可调谐阻抗匹配网络的优势是能够适应环境和组件 变化。例如，当有物体置于天线附近时，天线阻抗能够变化。此外，阻抗 能够根据温度并且根据组件制造而变化。在无线手持设备中，已经证明难以在大概200MHz以上的频率处实现 可调谐匹配电路。要认识到的是，在许多应用中，低损耗可调谐匹配网络 或可调谐双工器匹配系统将是有益的，特别是在便携式无线通信设备中。
技术实现思路
根据本公开，提供了新颖的可调谐阻抗匹配网络和可调谐双工器匹配 系统。因此，本专利技术公开的目的是为了提供一种新颖的可调谐阻抗匹配网络 和可调谐双工器匹配系统。通过本文所述的主题，至少完全或部分地实现 了从本公开所显而易见的主题。附图说明现在参考附图解释本文所述的主题，其中图1A是根据本文所述主题的实施例的可调谐阻抗匹配网路的示意图IB是根据本文所述主题的实施例的可调谐阻抗匹配网路的示意图； 图1C是根据本文所述主题的实施例的可调谐匹配网路的示意图； 图1D是根据本文所述主题的实施例的可调谐匹配网路的示意图； 图2A是根据本文所述主题的实施例的可调谐阻抗匹配网路的示意图； 图2B是根据本文所述主题的实施例的可调谐双工器匹配系统的示意图3是根据本文所述主题的实施例的双工器电路的示意图； 图4A-4F是根据本文所述主题的实施例的MEMS可变电容器的不同的 视图5是根据本文所述主题的实施例的MEMS可变电容器的顶视图； 图6A-6C是根据本文所述主题的实施例的MEMS可变电容器的不同视图7和8是图1B中所显示的匹配网络的仿真结果的Smith图表； 图9-16是图2D中所显示的系统的仿真结果的Smith图表； 图17是这种可调谐匹配电路的一个物理实现；以及 图18是图1B中所显示的匹配电路的基于MEMS的可调谐电容器实现 的方框图。具体实施例方式根据本专利技术公开，提供了可调谐阻抗匹配网络和可调谐双工器匹配系 统。本文所述的网路和系统在包括例如天线和放大器的组件的无线接收机 和发送机系统中的阻抗匹配中具有特定应用。这些组件的系统性能对阻抗 不匹配是非常敏感的。提高的阻抗匹配能够提高这些系统的信噪比、效率、 稳定性、线性和带宽。根据本专利技术公开的可调谐阻抗匹配网络包括连接在第一节点和第二节点之间的阻抗元件，用于在第一节点和第二节点之间传递信号。例如，阻 抗元件可以是传输线或电感器。此外，匹配网络可以包括与阻抗元件并联 连接的第一电容器，其中第一电容器是可调谐的。匹配网络也可以包括包 含有第一和第二端子的第二电容器。第二电容器的第一端子能够与第一节 点连接。第二电容器的第二端子能够与第三节点连接，第三节点可以是第 一节点的本地电压基准。第三电容器包括第一和第二端子。第二电容器的 第一端子能够与第二节点连接。第二电容器的第二端子能够与第四节点连 接，第四节点可以是第二节点的本地电压基准。 一个或多个电容器可以是微机电系统(MEMS)可变电容器。图1A和1B分别是根据本文所述主题的实施例的可调谐阻抗匹配网络 100和102的示意图。图1B的网络是图IA所显示的两个网络的串联，其 中图1B的中央电容器是图1A的两个电容器的组合。类似地，可以将图1A 中所显示的三个或多个网络串联组合，以实现希望的功能。参考图1A，网络IOO被配置为修正资源和负载之间的阻抗不匹配。网 络100可以包括任意合适的数量的无源和/或可控组件的组合，根据特定应 用和设备需要来选择这些组件。网络100能够包括连接在节点Nl和N2之间的阻抗元件正，用于在节 点Nl和N2之间传递信号。在一个实例中，可以将节点Nl和N2分别连 接到资源和负载。阻抗元件IE能够具有高阻抗并且可以是频率依赖性的。 例如，阻抗元件正阻抗值的范围可以是基准阻抗的1/10到10倍，使得大 部分有利范围在基准阻抗之上。阻抗元件应该具有很低的损耗。在一个实 例中，阻抗元件能够是两个或多个都具有低损耗的元件。在一个实例中， 阻抗元件ID可以是电感器。在一个实例中，阻抗元件正可以是传输线。 传输线可以作为匹配元件来使用，用于将一个特性阻抗与另一个匹配。如本文所参考的，驻波比(SWR)是波腹处的非完全驻波的振幅(最 大)与相邻节点处的振幅(最小)的比例。通常，将SWR定义为称为VSWR (电压驻波比)的电压比。也可能将SWR定义为电流，得到ISWR，其具 有相同的数值。将功率驻波比(PSWR)定义为SWR的平方。在统一的传 输线中，驻波的电压分量是由叠加在反射波(振幅V》上的前向波(振幅 Vf)构成的。电容器Cl本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可调谐阻抗匹配网络，包括：　（ａ）连接在第一节点和第二节点之间的阻抗元件，用于在所述第一节点和第二节点之间传递信号；　（ｂ）与所述阻抗元件并联连接的第一电容器，其中，所述第一电容器是可调谐的；　（ｃ）包括第一端子和第二 端子的第二电容器，其中，所述第二电容器的所述第一端子连接到所述第一节点，其中，所述第二电容器的所述第二端子连接到第三节点，并且其中，所述第三节点是所述第一节点的本地电压基准；以及　（ｄ）包括第一端子和第二端子的第三电容器，其中，所述第 二电容器的所述第一端子连接到所述第二节点，其中，所述第二电容器的所述第二端子连接到第四节点，并且其中，所述第四节点是所述第二节点的本地电压基准。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：AS莫里斯，T叶，S格里菲斯，
申请(专利权)人：维斯普瑞公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]