具有恒定輸入電容的步進衰減器的制造方法
【專利摘要】公開了具有恒定輸入電容的步進衰減器(320)。在示例性設(shè)計中，一種裝置包括針對不同衰減量具有恒定輸入電容的步進衰減器(320)。該步進衰減器(320)接收輸入信號(Vin)、提供對輸入信號的可變衰減量、并提供輸出信號(Vout)。該步進衰減器(320)可包括串聯(lián)耦合的多個衰減器區(qū)段(340a-340k)。每個衰減器區(qū)段(340a-340k)可包括串聯(lián)的多個電容器(342a-342k；346a-340k)和分流配置。開關(guān)(344a-344k；348a-348k)分別與分流電容器(342a-342k)串聯(lián)和與串聯(lián)電容器(346a-346k)并聯(lián)。該多個衰減器區(qū)段(340a-340k)中的至少一個被選擇以獲得步進衰減器的所選衰減量。衰減器區(qū)段(340a-340k)在被選擇時可提供預定的衰減量或可變的衰減量。該裝置還包括功率檢測器，其從步進衰減器接收輸出信號并確定該輸出信號的功率。
【專利說明】具有恒定輸入電容的步進衰減器
[0001]本申請要求2012年6月 1 日提交的題為"STEPATTENUATORWITHCONSTANTINPUT CAPACITANCE"（具有恒定輸入電容的步進衰減器）的美國臨時申請序列號[121252P1]的 優(yōu)先權(quán)，該臨時申請被轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人并通過引用整體納入于此。
[0002] 背景
[0003]I?領(lǐng)域
[0004] 本公開一般地涉及電子器件，且更具體地涉及步進衰減器。 N.【背景技術(shù)】
[0005] 衰減器是接收和衰減/減小輸入信號并提供作為輸入信號的經(jīng)衰減/較小版本的 輸出信號的電路。步進衰減器是例如以離散步長提供可變衰減量的衰減器。步進衰減器可 被設(shè)計為以射頻（RF)操作并可接收輸入RF信號和提供輸出RF信號。RF步進衰減器可用 于各種電子設(shè)備，諸如無線通信設(shè)備。舉例而言，RF步進衰減器可用在發(fā)射機或接收機中 以將RF信號的一部分耦合到RF功率檢測器。RF步進衰減器可以在必要時衰減RF信號，從 而將在期望功率電平范圍內(nèi)的經(jīng)衰減RF信號提供給RF功率檢測器。這可避免對RF功率 檢測器的損壞并且還可提高來自RF功率檢測器的功率測量的準確性。
[0006] 概述
[0007] 本文公開了具有恒定輸入電容并且具有良好性能的步進衰減器。步進衰減器的恒 定輸入電容即使在步進衰減器提供不同衰減量的情況下也可導致步進衰減器較少地影響 耦合到步進衰減器的其他電路的輸入匹配。
[0008] 在示例性設(shè)計中，一種裝置包括針對不同衰減量具有恒定輸入電容的步進衰減 器。該步進衰減器接收輸入信號、提供對輸入信號的可變衰減量、并且提供輸出信號。該裝 置還可包括耦合到步進衰減器的功率檢測器。該功率檢測器可接收該輸出信號并確定該輸 出信號的功率。
[0009] 在示例性設(shè)計中，步進衰減器可包括多個串聯(lián)耦合的衰減器區(qū)段。每個衰減器區(qū) 段可包括多個電容器并可具有恒定輸入電容。該多個衰減器區(qū)段中的至少一個可被選擇或 不被選擇以獲得步進衰減器的所選衰減量。一般而言，每個衰減器區(qū)段可以是固定衰減器 區(qū)段、或可調(diào)衰減器區(qū)段、或始終被選擇的衰減器區(qū)段。固定衰減器區(qū)段在被選擇時可提供 預定的衰減量?？烧{(diào)衰減器區(qū)段在被選擇時可提供可變衰減量。始終被選擇的衰減器區(qū)段 可在所有時間提供固定的或可變的衰減量。
[0010] 在一種設(shè)計中，每一個衰減器區(qū)段可提供分流電容器、串聯(lián)電容器、以及第一和第 二開關(guān)。分流電容器和第一開關(guān)可串聯(lián)地耦合在衰減器區(qū)段的輸入與電路接地之間。串聯(lián) 電容器和第二開關(guān)可并聯(lián)地耦合在衰減器區(qū)段的輸入與輸出之間。可選擇每一個衰減器區(qū) 段中的分流電容器和串聯(lián)電容器的電容值以（i)在該衰減器區(qū)段被選擇時由該衰減器區(qū) 段提供目標衰減量和（ii)無論該衰減器區(qū)段是否被選擇均提供恒定的輸入電容。
[0011] 下面更詳細地描述本公開的各種方面和特征。
[0012] 附圖簡述
[0013] 圖1示出無線通信設(shè)備的框圖。
[0014] 圖2示出RF功率測量模塊的框圖。
[0015] 圖3-6示出具有恒定輸入電容的步進衰減器的四種示例性設(shè)計。
[0016]圖7示出RF功率檢測器的示意圖。
[0017]圖8示出用于執(zhí)行信號衰減和功率檢測的過程。
[0018]詳細描述
[0019] 以下闡述的詳細描述旨在作為本公開的示例性設(shè)計的描述，而無意表示可在其中 實踐本公開的僅有設(shè)計。術(shù)語"示例性"在本文中用于表示"用作示例、實例或解說"。本文 中描述為"示例性"的任何設(shè)計不必被解釋為優(yōu)于或勝過其他設(shè)計。本詳細描述包括具體 細節(jié)以提供對本公開的示例性設(shè)計的透徹理解。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將明顯的是，沒有這 些具體細節(jié)也可實踐本文描述的示例性設(shè)計。在一些實例中，公知的結(jié)構(gòu)和器件以框圖形 式示出以免湮沒本文中給出的示例性設(shè)計的新穎性。
[0020] 本文中公開了具有恒定輸入電容并具有良好性能的步進衰減器。步進衰減器可用 于各種電子設(shè)備，諸如無線通信設(shè)備、個人數(shù)字助理（PDA)、手持設(shè)備、無線調(diào)制解調(diào)器、智 能電話、膝上型計算機、智能本、上網(wǎng)本、平板設(shè)備、無繩電話、無線本地環(huán)路（WLL)站、藍牙 設(shè)備、消費者電子設(shè)備等。為了清楚起見，下面描述了將步進衰減器用于無線通信設(shè)備。
[0021] 圖1示出了無線通信設(shè)備100的示例性設(shè)計的框圖。在此設(shè)計中，無線設(shè)備100 包括數(shù)據(jù)處理器/控制器110和耦合到天線148的收發(fā)機120。收發(fā)機120包括支持雙向 無線通信的發(fā)射機130和接收機150。一般而言，無線設(shè)備100可包括用于任何數(shù)量的通信 系統(tǒng)、任何數(shù)量的頻帶和任何數(shù)量的天線的任何數(shù)量的發(fā)射機和任何數(shù)量的接收機。
[0022] 在發(fā)射路徑中，數(shù)據(jù)處理器110可處理待傳送的數(shù)據(jù)并向發(fā)射機130提供模擬輸 出基帶信號。在發(fā)射機130內(nèi)，模擬輸出基帶信號可由放大器（Amp) 132放大、由低通濾波 器134濾波以移除由數(shù)模轉(zhuǎn)換導致的鏡頻、由可變增益放大器（VGA) 136放大、和由上變頻 器138從基帶上變頻到RF。經(jīng)上變頻的信號可由濾波器140濾波并由功率放大器（PA) 142 放大以獲得具有合適的輸出功率電平的發(fā)射RF信號。發(fā)射RF信號可被路由通過定向耦合 器144和天線接口電路146并經(jīng)由天線148發(fā)射。
[0023] 在接收路徑中，天線148可從基站和/或其他發(fā)射機站接收信號并可提供所接收 到的RF信號，該RF信號可被路由通過天線接口電路146并提供給接收機150。在接收機 150內(nèi)，所接收到的RF信號可由低噪聲放大器（LNA) 152放大、由帶通濾波器154濾波、和由 下變頻器156從RF下變頻到基帶。經(jīng)下變頻的信號可由VGA158放大、由低通濾波器160 濾波、和由放大器162放大以獲得模擬輸入基帶信號，該模擬輸入基帶信號可被提供給數(shù) 據(jù)處理器110。
[0024] 發(fā)射（TX)LO生成器170可為上變頻器138生成發(fā)射L0信號。接收（RX)LO生成 器174可為下變頻器156生成接收L0信號。鎖相環(huán)（PLL) 172和176可從數(shù)據(jù)處理器110 接收控制信息并分別向L0生成器170和174提供控制信號以生成處于合適頻率的發(fā)射和 接收L0信號。
[0025] 步進衰減器180可從定向稱合器144接收一個或多個RF信號。舉例而言，步進衰 減器180可接收定向耦合器144的輸入端口處的輸入RF信號、輸出端口處的輸出RF信號、 所耦合端口處的所耦合RF信號、和/或反射端口處的反射RF信號。步進衰減器180可衰 減每一個RF信號并將相應(yīng)的經(jīng)衰減RF信號提供給功率檢測器182。功率檢測器182可測 量從步進衰減器180接收的每一個經(jīng)衰減RF信號的功率。步進衰減器184可從天線接口 電路146接收到接收機輸入RF信號并將經(jīng)衰減RF信號提供給功率檢測器186。步進衰減 器184可耦合到LNA152的輸入（如圖1所示）、或LNA152的輸出（圖1中未示出）、或 接收路徑中的某個點。功率檢測器186可測量從步進衰減器184接收的經(jīng)衰減RF信號的 功率。來自功率檢測器182和/或186的功率測量可用來控制收發(fā)機120的操作。
[0026] -般而言，步進衰減器和功率檢測器可在收發(fā)機中的任何點進行功率測量。功率 測量可用于各種目的，諸如調(diào)整發(fā)射RF信號的發(fā)射功率、確定天線阻抗、調(diào)諧一個或多個 匹配網(wǎng)絡(luò)（例如，PA142和天線148之間的匹配網(wǎng)絡(luò)）等。
[0027] 圖1示出了發(fā)射機130和接收機150的示例性設(shè)計。一般而言，發(fā)射機和接收機 中的信號調(diào)理可由放大器、濾波器、混頻器等的一個和多個級來執(zhí)行。這些電路可安排得不 同于圖1中示出的配置。此外，圖1中未示出的其他電路也可用在發(fā)射機和接收機中。舉 例而言，匹配電路可用來匹配圖1中的各種有源電路。也可省略圖1中的一些電路。收發(fā) 機120的全部或部分可實現(xiàn)在一個或多個模擬1C、RFIC(RFIC)、混合信號1C等上。舉例 而言，步進衰減器180和/或184以及功率檢測器182和/或186可實現(xiàn)在RFIC上。
[0028] 數(shù)據(jù)處理器/控制器110可執(zhí)行無線設(shè)備100的各種功能，例如，處理由無線設(shè)備 100傳送的數(shù)據(jù)和接收的數(shù)據(jù)。存儲器112可存儲供數(shù)據(jù)處理器110用的程序代碼和數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)處理器/控制器110可實現(xiàn)在一個或多個專用集成電路（ASIC)和/或其他1C上。
[0029] 圖2示出了RF功率測量模塊200的示例性設(shè)計的框圖。模塊200包括步進衰減 器220和功率檢測器230。功率檢測器230包括RF功率檢測器240和基帶濾波器/放大 器250。步進衰減器220可對應(yīng)于圖1中的步進衰減器180或184。功率檢測器230可對 應(yīng)于圖1中的功率檢測器182或186。
[0030] 在圖2中所示的示例性設(shè)計中，天線調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)210可從PA260接收發(fā)射RF信號 并可將發(fā)射RF信號的一部分耦合到步進衰減器220。天線調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)210可以是圖1中的天 線接口電路146的一部分，且PA260可以對應(yīng)于圖1中的PA142。在圖2中未示出的另一 個示例性設(shè)計中，定向耦合器可將發(fā)射RF信號的一部分從PA260耦合到步進衰減器220。 在這兩個設(shè)計中，步進衰減器220均可從PA260接收包括發(fā)射RF信號的一部分的輸入RF 信號。步進衰減器220可衰減輸入RF信號并將輸出RF信號提供給RF功率檢測器240。RF 功率檢測器240可檢測來自步進衰減器220的輸出RF信號的功率并可提供指示輸出RF信 號的功率的包絡(luò)信號。濾波器/放大器250可濾波和放大包絡(luò)信號并提供功率檢測器輸出 信號。
[0031] 如圖2中所示，RF功率檢測器240可具有輸入阻抗Zdet，該輸入阻抗可在很大程度 上由RF功率檢測器240的輸入電容Cdet確定，或即Zdet?Xdet，其中
【權(quán)利要求】
1. 一種裝置，包括： 步進衰減器，配置成接收輸入信號、提供對所述輸入信號的可變衰減量、并且提供輸出 信號，所述步進衰減器針對不同的衰減量具有恒定的輸入電容。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括： 功率檢測器，其耦合到所述步進衰減器并被配置成接收所述輸出信號和確定所述輸出 信號的功率。
3. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述步進衰減器包括： 串聯(lián)耦合的多個衰減器區(qū)段，其中每一個衰減器區(qū)段包括多個電容器并具有恒定的輸 入電容，所述多個衰減器區(qū)段中的至少一個被選擇或不被選擇以獲得所述步進衰減器的所 選衰減量。
4. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述多個衰減器區(qū)段中的每一個衰減器區(qū) 段包括： 串聯(lián)地耦合在所述衰減器區(qū)段的輸入與電路接地之間的分流電容器和第一開關(guān)，以及 并聯(lián)地耦合在所述衰減器區(qū)段的輸入和輸出之間的串聯(lián)電容器和第二開關(guān)。
5. 如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，每一個衰減器區(qū)段包括具有第一電容值的 分流電容器和具有第二電容值的串聯(lián)電容器，所述第一和第二電容值是固定值并被選擇成 獲得所述恒定的輸入電容和所述衰減器區(qū)段的目標衰減量。
6. 如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述多個衰減器區(qū)段包括多個具有相同的 第一電容值的分流電容器和多個具有相同的第二電容值的串聯(lián)電容器。
7. 如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述多個衰減器區(qū)段包括多個具有不同的 第一電容值的分流電容器和多個具有不同的第二電容值的串聯(lián)電容器。
8. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述多個衰減器區(qū)段包括至少一個可調(diào)衰 減器區(qū)段，每一個可調(diào)衰減器區(qū)段包括： 串聯(lián)地耦合在所述可調(diào)衰減器區(qū)段的輸入與電路接地之間的可變分流電容器和第一 開關(guān)，以及 并聯(lián)地耦合在所述可調(diào)衰減器區(qū)段的輸入和輸出之間的可變串聯(lián)電容器和第二開關(guān)。
9. 如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述可變分流電容器被設(shè)為第一組電容值 中的一個且所述可變串聯(lián)電容器被設(shè)為第二組電容值中的一個，所述第一組中的每一個電 容值與所述第二組中的一個電容值成對。
10. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，每一個可調(diào)衰減器區(qū)段支持多個不同的衰 減量，所述多個不同的衰減量通過用所述可變分流電容器的所述第一組電容值和所述可變 串聯(lián)電容器的所述第二組電容值形成的多對電容值來確定。
11. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述多個衰減器區(qū)段包括至少一個第一衰 減器區(qū)段和至少一個第二衰減器區(qū)段，每一個第一衰減器區(qū)段在被選擇時提供預定的衰減 量，每一個第二衰減器區(qū)段在被選擇時提供多個不同的衰減量中的一個。
12. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述多個衰減器區(qū)段包括被配置成始終提 供固定的或可變的衰減量的衰減器區(qū)段。
13. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述步進衰減器包括： 串聯(lián)地耦合在所述步進衰減器的輸入與電路接地之間的可變分流電容器和第一開關(guān)， 以及 并聯(lián)地耦合在所述步進衰減器的輸入和輸出之間的可變串聯(lián)電容器和第二開關(guān)。
14. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述步進衰減器包括： 包括耦合為分壓網(wǎng)絡(luò)的至少兩個電容器的輸入?yún)^(qū)段，所述輸入?yún)^(qū)段提供固定的衰減 量。
15. -種方法，包括： 用步進衰減器來衰減輸入信號以獲得輸出信號，所述步進衰減器提供對所述輸入信號 的可變衰減量；以及 針對不同的衰減量為所述步進衰減器維持恒定的輸入電容。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，還包括： 用功率檢測器來檢測所述輸出信號的功率。
17. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，還包括： 選擇所述步進衰減器的多個衰減器區(qū)段中的至少一個以獲得對所述輸入信號的所選 衰減量，每一個衰減器區(qū)段包括多個電容器并具有所述恒定的輸入電容。
18. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述步進衰減器包括可調(diào)衰減器區(qū)段，所 述可調(diào)衰減器區(qū)段包括可變分流電容器和可變串聯(lián)電容器，所述方法還包括： 為所述可變分流電容器選擇第一組電容值中的一個以獲得對所述輸入信號的所選衰 減量，以及 為所述可變串聯(lián)電容器選擇第二組電容值中的一個以獲得對所述輸入信號的所選衰 減量。
19. 一種設(shè)備，包括： 用于衰減輸入信號以獲得輸出信號的裝置，所述用于衰減的裝置提供對所述輸入信號 的可變衰減量并且針對不同的衰減量具有恒定的輸入電容。
20. 如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，還包括： 用于檢測所述輸出信號的功率的裝置。
21. 如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，還包括： 用于選擇所述用于衰減的裝置的多個衰減器區(qū)段中的至少一個以獲得對所述輸入信 號的所選衰減量的裝置，每一個衰減器區(qū)段具有所述恒定的輸入電容。
22. 如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，所述用于衰減的裝置包括可調(diào)衰減器區(qū) 段，所述可調(diào)衰減器區(qū)段包括可變分流電容器和可變串聯(lián)電容器的，所述設(shè)備還包括： 用于為所述可變分流電容器選擇第一組電容值中的一個以獲得對所述輸入信號的所 選衰減量的裝置，以及 用于為所述可變串聯(lián)電容器選擇第二組電容值中的一個以獲得對所述輸入信號的所 選衰減量的裝置。
【文檔編號】H03H7/25GK104380600SQ201380028505
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月1日
【發(fā)明者】X·王, X·張, M·G·迪基克 申請人:高通股份有限公司