具有恒定输入电容的步进衰减器的制造方法
【专利摘要】公开了具有恒定输入电容的步进衰减器(320)。在示例性设计中，一种装置包括针对不同衰减量具有恒定输入电容的步进衰减器(320)。该步进衰减器(320)接收输入信号(Vin)、提供对输入信号的可变衰减量、并提供输出信号(Vout)。该步进衰减器(320)可包括串联耦合的多个衰减器区段(340a-340k)。每个衰减器区段(340a-340k)可包括串联的多个电容器(342a-342k；346a-340k)和分流配置。开关(344a-344k；348a-348k)分别与分流电容器(342a-342k)串联和与串联电容器(346a-346k)并联。该多个衰减器区段(340a-340k)中的至少一个被选择以获得步进衰减器的所选衰减量。衰减器区段(340a-340k)在被选择时可提供预定的衰减量或可变的衰减量。该装置还包括功率检测器，其从步进衰减器接收输出信号并确定该输出信号的功率。
【专利说明】具有恒定输入电容的步进衰减器
[0001]本申请要求2012年6月 1 日提交的题为"STEPATTENUATORWITHCONSTANTINPUT CAPACITANCE"（具有恒定输入电容的步进衰减器）的美国临时申请序列号[121252P1]的 优先权，该临时申请被转让给本申请的受让人并通过引用整体纳入于此。
[0002] 背景
[0003]I?领域
[0004] 本公开一般地涉及电子器件，且更具体地涉及步进衰减器。 N.【背景技术】
[0005] 衰减器是接收和衰减/减小输入信号并提供作为输入信号的经衰减/较小版本的 输出信号的电路。步进衰减器是例如以离散步长提供可变衰减量的衰减器。步进衰减器可 被设计为以射频（RF)操作并可接收输入RF信号和提供输出RF信号。RF步进衰减器可用 于各种电子设备，诸如无线通信设备。举例而言，RF步进衰减器可用在发射机或接收机中 以将RF信号的一部分耦合到RF功率检测器。RF步进衰减器可以在必要时衰减RF信号，从 而将在期望功率电平范围内的经衰减RF信号提供给RF功率检测器。这可避免对RF功率 检测器的损坏并且还可提高来自RF功率检测器的功率测量的准确性。
[0006] 概述
[0007] 本文公开了具有恒定输入电容并且具有良好性能的步进衰减器。步进衰减器的恒 定输入电容即使在步进衰减器提供不同衰减量的情况下也可导致步进衰减器较少地影响 耦合到步进衰减器的其他电路的输入匹配。
[0008] 在示例性设计中，一种装置包括针对不同衰减量具有恒定输入电容的步进衰减 器。该步进衰减器接收输入信号、提供对输入信号的可变衰减量、并且提供输出信号。该装 置还可包括耦合到步进衰减器的功率检测器。该功率检测器可接收该输出信号并确定该输 出信号的功率。
[0009] 在示例性设计中，步进衰减器可包括多个串联耦合的衰减器区段。每个衰减器区 段可包括多个电容器并可具有恒定输入电容。该多个衰减器区段中的至少一个可被选择或 不被选择以获得步进衰减器的所选衰减量。一般而言，每个衰减器区段可以是固定衰减器 区段、或可调衰减器区段、或始终被选择的衰减器区段。固定衰减器区段在被选择时可提供 预定的衰减量。可调衰减器区段在被选择时可提供可变衰减量。始终被选择的衰减器区段 可在所有时间提供固定的或可变的衰减量。
[0010] 在一种设计中，每一个衰减器区段可提供分流电容器、串联电容器、以及第一和第 二开关。分流电容器和第一开关可串联地耦合在衰减器区段的输入与电路接地之间。串联 电容器和第二开关可并联地耦合在衰减器区段的输入与输出之间。可选择每一个衰减器区 段中的分流电容器和串联电容器的电容值以（i)在该衰减器区段被选择时由该衰减器区 段提供目标衰减量和（ii)无论该衰减器区段是否被选择均提供恒定的输入电容。
[0011] 下面更详细地描述本公开的各种方面和特征。
[0012] 附图简述
[0013] 图1示出无线通信设备的框图。
[0014] 图2示出RF功率测量模块的框图。
[0015] 图3-6示出具有恒定输入电容的步进衰减器的四种示例性设计。
[0016]图7示出RF功率检测器的示意图。
[0017]图8示出用于执行信号衰减和功率检测的过程。
[0018]详细描述
[0019] 以下阐述的详细描述旨在作为本公开的示例性设计的描述，而无意表示可在其中 实践本公开的仅有设计。术语"示例性"在本文中用于表示"用作示例、实例或解说"。本文 中描述为"示例性"的任何设计不必被解释为优于或胜过其他设计。本详细描述包括具体 细节以提供对本公开的示例性设计的透彻理解。对于本领域技术人员将明显的是，没有这 些具体细节也可实践本文描述的示例性设计。在一些实例中，公知的结构和器件以框图形 式示出以免湮没本文中给出的示例性设计的新颖性。
[0020] 本文中公开了具有恒定输入电容并具有良好性能的步进衰减器。步进衰减器可用 于各种电子设备，诸如无线通信设备、个人数字助理（PDA)、手持设备、无线调制解调器、智 能电话、膝上型计算机、智能本、上网本、平板设备、无绳电话、无线本地环路（WLL)站、蓝牙 设备、消费者电子设备等。为了清楚起见，下面描述了将步进衰减器用于无线通信设备。
[0021] 图1示出了无线通信设备100的示例性设计的框图。在此设计中，无线设备100 包括数据处理器/控制器110和耦合到天线148的收发机120。收发机120包括支持双向 无线通信的发射机130和接收机150。一般而言，无线设备100可包括用于任何数量的通信 系统、任何数量的频带和任何数量的天线的任何数量的发射机和任何数量的接收机。
[0022] 在发射路径中，数据处理器110可处理待传送的数据并向发射机130提供模拟输 出基带信号。在发射机130内，模拟输出基带信号可由放大器（Amp) 132放大、由低通滤波 器134滤波以移除由数模转换导致的镜频、由可变增益放大器（VGA) 136放大、和由上变频 器138从基带上变频到RF。经上变频的信号可由滤波器140滤波并由功率放大器（PA) 142 放大以获得具有合适的输出功率电平的发射RF信号。发射RF信号可被路由通过定向耦合 器144和天线接口电路146并经由天线148发射。
[0023] 在接收路径中，天线148可从基站和/或其他发射机站接收信号并可提供所接收 到的RF信号，该RF信号可被路由通过天线接口电路146并提供给接收机150。在接收机 150内，所接收到的RF信号可由低噪声放大器（LNA) 152放大、由带通滤波器154滤波、和由 下变频器156从RF下变频到基带。经下变频的信号可由VGA158放大、由低通滤波器160 滤波、和由放大器162放大以获得模拟输入基带信号，该模拟输入基带信号可被提供给数 据处理器110。
[0024] 发射（TX)LO生成器170可为上变频器138生成发射L0信号。接收（RX)LO生成 器174可为下变频器156生成接收L0信号。锁相环（PLL) 172和176可从数据处理器110 接收控制信息并分别向L0生成器170和174提供控制信号以生成处于合适频率的发射和 接收L0信号。
[0025] 步进衰减器180可从定向稱合器144接收一个或多个RF信号。举例而言，步进衰 减器180可接收定向耦合器144的输入端口处的输入RF信号、输出端口处的输出RF信号、 所耦合端口处的所耦合RF信号、和/或反射端口处的反射RF信号。步进衰减器180可衰 减每一个RF信号并将相应的经衰减RF信号提供给功率检测器182。功率检测器182可测 量从步进衰减器180接收的每一个经衰减RF信号的功率。步进衰减器184可从天线接口 电路146接收到接收机输入RF信号并将经衰减RF信号提供给功率检测器186。步进衰减 器184可耦合到LNA152的输入（如图1所示）、或LNA152的输出（图1中未示出）、或 接收路径中的某个点。功率检测器186可测量从步进衰减器184接收的经衰减RF信号的 功率。来自功率检测器182和/或186的功率测量可用来控制收发机120的操作。
[0026] -般而言，步进衰减器和功率检测器可在收发机中的任何点进行功率测量。功率 测量可用于各种目的，诸如调整发射RF信号的发射功率、确定天线阻抗、调谐一个或多个 匹配网络（例如，PA142和天线148之间的匹配网络）等。
[0027] 图1示出了发射机130和接收机150的示例性设计。一般而言，发射机和接收机 中的信号调理可由放大器、滤波器、混频器等的一个和多个级来执行。这些电路可安排得不 同于图1中示出的配置。此外，图1中未示出的其他电路也可用在发射机和接收机中。举 例而言，匹配电路可用来匹配图1中的各种有源电路。也可省略图1中的一些电路。收发 机120的全部或部分可实现在一个或多个模拟1C、RFIC(RFIC)、混合信号1C等上。举例 而言，步进衰减器180和/或184以及功率检测器182和/或186可实现在RFIC上。
[0028] 数据处理器/控制器110可执行无线设备100的各种功能，例如，处理由无线设备 100传送的数据和接收的数据。存储器112可存储供数据处理器110用的程序代码和数据。 数据处理器/控制器110可实现在一个或多个专用集成电路（ASIC)和/或其他1C上。
[0029] 图2示出了RF功率测量模块200的示例性设计的框图。模块200包括步进衰减 器220和功率检测器230。功率检测器230包括RF功率检测器240和基带滤波器/放大 器250。步进衰减器220可对应于图1中的步进衰减器180或184。功率检测器230可对 应于图1中的功率检测器182或186。
[0030] 在图2中所示的示例性设计中，天线调谐网络210可从PA260接收发射RF信号 并可将发射RF信号的一部分耦合到步进衰减器220。天线调谐网络210可以是图1中的天 线接口电路146的一部分，且PA260可以对应于图1中的PA142。在图2中未示出的另一 个示例性设计中，定向耦合器可将发射RF信号的一部分从PA260耦合到步进衰减器220。 在这两个设计中，步进衰减器220均可从PA260接收包括发射RF信号的一部分的输入RF 信号。步进衰减器220可衰减输入RF信号并将输出RF信号提供给RF功率检测器240。RF 功率检测器240可检测来自步进衰减器220的输出RF信号的功率并可提供指示输出RF信 号的功率的包络信号。滤波器/放大器250可滤波和放大包络信号并提供功率检测器输出 信号。
[0031] 如图2中所示，RF功率检测器240可具有输入阻抗Zdet，该输入阻抗可在很大程度 上由RF功率检测器240的输入电容Cdet确定，或即Zdet?Xdet，其中
【权利要求】
1. 一种装置，包括： 步进衰减器，配置成接收输入信号、提供对所述输入信号的可变衰减量、并且提供输出 信号，所述步进衰减器针对不同的衰减量具有恒定的输入电容。
2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括： 功率检测器，其耦合到所述步进衰减器并被配置成接收所述输出信号和确定所述输出 信号的功率。
3. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述步进衰减器包括： 串联耦合的多个衰减器区段，其中每一个衰减器区段包括多个电容器并具有恒定的输 入电容，所述多个衰减器区段中的至少一个被选择或不被选择以获得所述步进衰减器的所 选衰减量。
4. 如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述多个衰减器区段中的每一个衰减器区 段包括： 串联地耦合在所述衰减器区段的输入与电路接地之间的分流电容器和第一开关，以及 并联地耦合在所述衰减器区段的输入和输出之间的串联电容器和第二开关。
5. 如权利要求4所述的装置，其特征在于，每一个衰减器区段包括具有第一电容值的 分流电容器和具有第二电容值的串联电容器，所述第一和第二电容值是固定值并被选择成 获得所述恒定的输入电容和所述衰减器区段的目标衰减量。
6. 如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述多个衰减器区段包括多个具有相同的 第一电容值的分流电容器和多个具有相同的第二电容值的串联电容器。
7. 如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述多个衰减器区段包括多个具有不同的 第一电容值的分流电容器和多个具有不同的第二电容值的串联电容器。
8. 如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述多个衰减器区段包括至少一个可调衰 减器区段，每一个可调衰减器区段包括： 串联地耦合在所述可调衰减器区段的输入与电路接地之间的可变分流电容器和第一 开关，以及 并联地耦合在所述可调衰减器区段的输入和输出之间的可变串联电容器和第二开关。
9. 如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述可变分流电容器被设为第一组电容值 中的一个且所述可变串联电容器被设为第二组电容值中的一个，所述第一组中的每一个电 容值与所述第二组中的一个电容值成对。
10. 如权利要求9所述的装置，其特征在于，每一个可调衰减器区段支持多个不同的衰 减量，所述多个不同的衰减量通过用所述可变分流电容器的所述第一组电容值和所述可变 串联电容器的所述第二组电容值形成的多对电容值来确定。
11. 如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述多个衰减器区段包括至少一个第一衰 减器区段和至少一个第二衰减器区段，每一个第一衰减器区段在被选择时提供预定的衰减 量，每一个第二衰减器区段在被选择时提供多个不同的衰减量中的一个。
12. 如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述多个衰减器区段包括被配置成始终提 供固定的或可变的衰减量的衰减器区段。
13. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述步进衰减器包括： 串联地耦合在所述步进衰减器的输入与电路接地之间的可变分流电容器和第一开关， 以及 并联地耦合在所述步进衰减器的输入和输出之间的可变串联电容器和第二开关。
14. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述步进衰减器包括： 包括耦合为分压网络的至少两个电容器的输入区段，所述输入区段提供固定的衰减 量。
15. -种方法，包括： 用步进衰减器来衰减输入信号以获得输出信号，所述步进衰减器提供对所述输入信号 的可变衰减量；以及 针对不同的衰减量为所述步进衰减器维持恒定的输入电容。
16. 如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括： 用功率检测器来检测所述输出信号的功率。
17. 如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括： 选择所述步进衰减器的多个衰减器区段中的至少一个以获得对所述输入信号的所选 衰减量，每一个衰减器区段包括多个电容器并具有所述恒定的输入电容。
18. 如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述步进衰减器包括可调衰减器区段，所 述可调衰减器区段包括可变分流电容器和可变串联电容器，所述方法还包括： 为所述可变分流电容器选择第一组电容值中的一个以获得对所述输入信号的所选衰 减量，以及 为所述可变串联电容器选择第二组电容值中的一个以获得对所述输入信号的所选衰 减量。
19. 一种设备，包括： 用于衰减输入信号以获得输出信号的装置，所述用于衰减的装置提供对所述输入信号 的可变衰减量并且针对不同的衰减量具有恒定的输入电容。
20. 如权利要求19所述的设备，其特征在于，还包括： 用于检测所述输出信号的功率的装置。
21. 如权利要求19所述的设备，其特征在于，还包括： 用于选择所述用于衰减的装置的多个衰减器区段中的至少一个以获得对所述输入信 号的所选衰减量的装置，每一个衰减器区段具有所述恒定的输入电容。
22. 如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述用于衰减的装置包括可调衰减器区 段，所述可调衰减器区段包括可变分流电容器和可变串联电容器的，所述设备还包括： 用于为所述可变分流电容器选择第一组电容值中的一个以获得对所述输入信号的所 选衰减量的装置，以及 用于为所述可变串联电容器选择第二组电容值中的一个以获得对所述输入信号的所 选衰减量的装置。
【文档编号】H03H7/25GK104380600SQ201380028505
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年5月30日 优先权日:2012年6月1日
【发明者】X·王, X·张, M·G·迪基克 申请人:高通股份有限公司