数字可调级间匹配电路的制作方法

本申请是国际申请号为PCT/US2010/046021、申请日为2010年8月19日、发明名称为“数字可调级间匹配电路”的PCT申请进入中国国家阶段后申请号为201080036832.9的中国发明专利申请的分案申请。

依据35U.S.C.§119主张优先权

本专利申请案主张2009年8月19日申请的题为“数字可调PA级间匹配(DIGITAL TUNABLE PA INTER-STAGE MATCHING)”的第61/235,312号临时美国申请案的优先权，所述申请案转让给本发明的受让人且明确地以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明大致涉及电子设备，且更具体来说，涉及一种匹配电路。

背景技术：

放大器通常用于各种电子装置以提供信号放大。不同类型的放大器可用于不同用途。举例来说，例如蜂窝式电话的无线通信装置可包括用于双向通信的发射器及接收器。所述发射器可包括驱动器放大器(DA)及功率放大器(PA)，所述接收器可包括低噪声放大器(LNA)，且发射器及接收器可包括可变增益放大器(VGA)。

发射器可包括串联耦合的驱动器放大器及功率放大器。所述驱动器放大器可具有输出阻抗Z1。所述功率放大器可具有输入阻抗Z2，其可与Z1不同。阻抗匹配电路可耦合于驱动器放大器与功率放大器之间且可用于使驱动器放大器输出端处的Z1阻抗与功率放大器输入端处的Z2阻抗匹配。可能需要以有效方式执行阻抗匹配，使得对于功率放大器来说，可获得高增益、高输出功率及高功率附加效率(PAE)。

技术实现要素：

根据本发明的一个实施例，本发明包括一种设备，其包含第一有源电路，其接收第一信号且提供第二信号；第二有源电路，其接收第三信号且提供第四信号，所述第二有源电路包括第一类型的第一晶体管；及可调级间匹配电路，其耦合于所述第一有源电路与所述第二有源电路之间且接收所述第二信号并提供所述第三信号，所述可调级间匹配电路包含可用离散步长变化以调整所述第一有源电路与所述第二有源电路之间的阻抗匹配的可调电容器及不同于所述第一类型的第二类型的第二晶体管，所述第二晶体管的栅极耦合到节点，所述节点耦合到所述可调电容器。

根据本发明的另一实施例，本发明包括一种集成电路，其包含驱动器放大器，其接收第一射频RF信号且提供第二RF信号；功率放大器，其接收第三RF信号且提供第四RF信号，所述功率放大器包括第一类型的第一晶体管；及可调级间匹配电路，其耦合于所述驱动器放大器与所述功率放大器之间且接收所述第二RF信号并提供所述第三RF信号，所述可调级间匹配电路包含用离散步长变化以调整所述驱动器放大器与所述功率放大器之间的阻抗匹配的可调电容器及不同于所述第一类型的第二类型的第二晶体管，所述第二晶体管的栅极耦合到节点，所述节点耦合到所述可调电容器，所述第二晶体管的源极和漏极耦合到一起且接收偏压电压。

根据本发明的另一实施例，本发明包括一种方法，其包含通过第一有源电路处理第一信号以获得第二信号；通过第二有源电路处理第三信号以获得第四信号，所述第二有源电路包括第一类型的第一晶体管；及通过包含可用离散步长变化以调整所述第一有源电路与所述第二有源电路之间的阻抗匹配的可调电容器及不同于所述第一类型的第二类型的第二晶体管的可调级间匹配电路来执行所述阻抗匹配，所述第二晶体管的栅极耦合到节点，所述节点耦合到所述可调电容器。

根据本发明的另一实施例，本发明包括一种设备，其包含用于处理第一信号以获得第二信号的装置；用于处理第三信号以获得第四信号的装置，其包括第一类型的第一晶体管；及用于执行所述用于处理所述第一信号的装置与所述用于处理所述第三信号的装置之间的阻抗匹配的装置，所述用于执行阻抗匹配的装置包含可用离散步长变化以调整所述阻抗匹配的可调电容器及不同于所述第一类型的第二类型的第二晶体管，所述第二晶体管的栅极耦合到节点，所述节点耦合到所述可调电容器。

附图说明

图1展示无线通信装置的框图。

图2展示图1中的无线通信装置的实施方案。

图3展示功率放大器(PA)模块的框图。

图4A及4B展示具有单个区段的可调级间匹配电路的两种示范性设计的示意图。

图5A至5D展示具有两个区段的可调级间匹配电路的四种示范性设计的示意图。

图6A及6B展示具有可调电容器的可调级间匹配电路的两种示范性设计的示意图。

图7A及7B展示具有可调级间匹配电路的PA模块的两种示范性设计的示意图。

图8展示补偿可变PA输入电容的PA模块的示范性设计的示意图。

图9展示具有可调级间匹配电路的PA模块及具有固定级间匹配电路的PA模块的性能的曲线。

图10展示执行信号处理的过程。

具体实施方式

下文所阐明的详细描述意在作为本发明的示范性设计的描述且不意在表示可实践本发明的仅有的设计。术语“示范性”在本文中用于意谓“充当实例、例子或说明”。本文中描述为“示范性”的任何设计未必解释为相对于其它设计为优选或有利的。详细描述包括特定细节以便实现提供对本发明的示范性设计的充分理解的目的。所属领域的技术人员将显而易见，可在没有这些特定细节的情况下实践本文所述的示范性设计。在一些情况下，以框图形式展示众所周知的结构及装置以便避免使本文所呈现的示范性设计的新颖性变模糊。

本文中描述执行有源电路之间的阻抗匹配的技术。所述技术可用于放大器与其它有源电路的阻抗匹配。所述技术可用于各种电子装置，例如无线通信装置、蜂窝式电话、个人数字助理(PDA)、手持型装置、无线调制解调器、膝上型计算机、无绳电话、蓝牙(Bluetooth)装置、消费型电子装置等。为了清楚起见，下文描述所述技术对于无线通信装置的用途。

图1展示无线通信装置100的示范性设计的框图。在此示范性设计中，无线装置100包括数据处理器110及收发器120。收发器120包括支持双向无线通信的发射器130及接收器150。一般来说，无线装置100可包括用于任何数目的通信系统及任何数目的频带的任何数目的发射器及任何数目的接收器。

在发射路径中，数据处理器110处理待发射的数据且向发射器130提供模拟输出信号。在发射器130中，模拟输出信号通过放大器(Amp)132放大，通过低通滤波器134滤波以移除由数/模转换产生的图像，通过VGA 136放大，且通过混频器138从基带上变频转换为射频(RF)。经上变频转换的信号通过滤波器140滤波，进一步通过驱动器放大器142及功率放大器144放大，经由开关/双工器146路由，且经由天线148发射。

在接收路径中，天线148接收来自基站及/或其它发射站的信号且提供所接收的信号，其经由开关/双工器146路由且提供到接收器150。在接收器150中，所接收的信号通过LNA 152放大，通过带通滤波器154滤波，且通过混频器156从RF下变频转换为基带。经下变频转换的信号通过VGA158放大，通过低通滤波器160滤波，且通过放大器162放大以获得模拟输入信号，将模拟输入信号提供到数据处理器110。

图1展示实施直接转换架构的发射器130及接收器150，其在一个级中使信号的频率在RF与基带之间转换。发射器130及/或接收器150还可实施超外差式架构，其在多个级中使信号的频率在RF与基带之间转换。本机振荡器(LO)产生器170产生发射及接收LO信号且分别向混频器138及156提供所述信号。锁相环路(PLL)172接收来自数据处理器110的控制信息且向LO产生器170提供控制信号以产生适当频率的发射及接收LO信号。

图1展示示范性收发器设计。一般来说，发射器130及接收器150中的信号的调节可通过放大器、滤波器、混频器等的一个或一个以上级执行。这些电路可与图1中所示的配置不同地加以布置。此外，图1中未展示的其它电路也可用于发射器及接收器中。举例来说，匹配电路可用于匹配图1中的各种有源电路。也可省略图1中的一些电路。收发器120可实施于一个或一个以上模拟集成电路(IC)、RF IC(RFIC)、混频信号IC等上。举例来说，发射器130中的放大器132到功率放大器144可实施于RFIC上。驱动器放大器142及功率放大器144也可实施于所述RFIC外部的另一IC上。

数据处理器110可执行无线装置100的各种功能，例如处理所发射及接收的数据。存储器112可存储用于数据处理器110的程序代码及数据。数据处理器110可实施于一个或一个以上专用集成电路(ASIC)及/或其它IC上。

图2展示无线装置200的示范性设计的框图，其可为图1中的无线装置100的实施方案。在此示范性设计中，无线装置200包括移动台调制解调器(MSM)210、RF收发器(RTR)模块220、功率放大器(PA)模块230、收发转换开关(switchplexer)/双工器模块240及天线248。MSM 210可包括数字电路(例如图1中的数据处理器110)，其可执行无线装置100的各种功能，例如对数据发射及接收的处理。MSM 210可为从高通公司(Qualcomm Incorporated)购买的ASIC或某一其它ASIC。RTR模块220可包括收发器中的各种电路，例如图1中的收发器120中的所有电路(除了驱动器放大器142、功率放大器144及开关/双工器146外)。RTR模块220可为从高通公司购买的RFIC或某一其它RFIC。PA模块230可包括图1中的驱动器放大器142及功率放大器144。收发转换开关/双工器模块240可包括图1中的开关/双工器146。MSM 210可经由串行总线接口(SBI)与RTR模块220、PA模块230及模块240通信。

图2展示无线装置200的示范性设计，其包含可分开制造的四个不同模块。无线装置200也可使用更少或更多模块来实施。举例来说，RTR模块220及PA模块230可组合成一个模块。作为另一实例，PA模块230及收发转换开关/双工器模块240也可组合成一个模块。

图3展示图2中的PA模块230的示范性设计的框图。PA模块230可用于图1中的驱动器放大器142及功率放大器144。PA模块230包括驱动器放大器310、可调级间匹配电路320及功率放大器330。驱动器放大器310接收及放大输入RF信号(RFin)并提供放大的RF信号(DAout)。匹配电路320接收DAout信号且向功率放大器330提供PA输入信号(PAin)。匹配电路320执行驱动器放大器310输出端处的第一阻抗(Z1)与功率放大器330输入端处的第二阻抗(Z2)之间的阻抗匹配。Z1可为中阻抗(例如20至30欧姆)，而Z1可为低阻抗(例如2至4欧姆)。功率放大器330接收及放大PAin信号并提供输出RF信号(RFout)。

例如图3中的PA模块230等PA模块的开发可为漫长的过程且可涉及许多设计上的反复。设计PA模块的难题在于难以执行驱动器放大器310与功率放大器330之间的级间阻抗匹配。此困难归因于若干原因。第一，驱动器放大器310的输出端及功率放大器330的输入端通常为不能经由外部引脚接入的内部节点。因此，可能无法执行源牵引(source-pull)或负载牵引(load-pull)以测量这些节点处的阻抗。第二，级间阻抗匹配可具有高质量因子(Q)。因此，PA模块的性能(例如增益、PAE及线性)可能对由IC工艺及/或衬底变化引起的阻抗失配非常敏感。出于这些及可能的其它原因，可能难以获得良好级间阻抗匹配。

在一方面中，数字可调级间匹配电路可用于获得良好级间阻抗匹配。数字可调级间匹配电路为可用离散步长数字调谐的级间匹配电路。数字可调级间匹配与可通过改变控制电压来调谐的模拟可调级间匹配大不相同(且与其相比可具有某些优点)。为了清楚起见，在以下大多数描述中，数字可调级间匹配电路简单地称为可调级间匹配电路。

使用可调级间匹配电路可引起较高增益、较高PAE、较好线性、较平坦频率响应等方面的改善的性能。可调级间匹配电路可包括数字控制开关以改变可调电容器且可补偿由IC工艺及/或衬底变化引起的阻抗失配。可调级间匹配电路可使用各种电路拓扑来实施。下文描述一些示范性电路拓扑。

图4A展示具有单个区段的可调级间匹配电路410的示范性设计的示意图。匹配电路410包括串联电感器412及分流可调电容器414。电感器412耦合于匹配电路410的输入端与输出端之间。可调电容器414耦合于匹配电路410的输入端与接地电路之间。电容器414可经调谐以获得所需阻抗匹配。

图4B展示具有单个区段的可调级间匹配电路420的示范性设计的示意图。匹配电路420包括分流电感器422及串联可调电容器424。电感器422耦合于匹配电路420的输入端与接地电路之间。可调电容器424耦合于匹配电路420的输入端与输出端之间。电容器424可经调谐以获得所需阻抗匹配。

图5A展示具有两个区段的可调级间匹配电路510的示范性设计的示意图。匹配电路510包括(i)包含串联电感器512及分流电容器514的第一区段，及(ii)包含串联电感器516及分流可调电容器518的第二区段。电感器512耦合于匹配电路510的输入端与节点A之间。电容器514耦合于匹配电路510的输入端与接地电路之间。电感器516耦合于节点A与匹配电路510的输出端之间。电容器518耦合于节点A与接地电路之间。电容器518可经调谐以获得所需阻抗匹配。

图5B展示具有两个区段的可调级间匹配电路520的示范性设计的示意图。匹配电路520包括(i)包含分流电感器522及串联电容器524的第一区段，及(ii)包含分流电感器526及串联可调电容器528的第二区段。电感器522耦合于匹配电路520的输入端与接地电路之间。电容器524耦合于匹配电路520的输入端与节点B之间。电感器526耦合于节点B与接地电路之间。电容器528耦合于节点B与匹配电路520的输出端之间。电容器528可经调谐以获得所需阻抗匹配。

图5C展示具有两个区段的可调级间匹配电路530的示范性设计的示意图。匹配电路530包括(i)包含串联电感器532及分流电容器534的第一区段，及(ii)包含分流电感器536及串联可调电容器538的第二区段。电感器532耦合于匹配电路530的输入端与节点C之间。电容器534耦合于匹配电路530的输入端与接地电路之间。电感器536耦合于节点C与接地电路之间。电容器538耦合于节点C与匹配电路530的输出端之间。电容器538可经调谐以获得所需阻抗匹配。

图5D展示具有两个区段的可调级间匹配电路540的示范性设计的示意图。匹配电路540包括(i)包含分流电感器542及串联电容器544的第一区段，且(ii)包含串联电感器546及分流可调电容器548的第二区段。电感器542耦合于匹配电路540的输入端与接地电路之间。电容器544耦合于匹配电路540的输入端与节点D之间。电感器546耦合于节点D与匹配电路540的输出端之间。电容器548耦合于节点D与接地电路之间。电容器548可经调谐以获得所需阻抗匹配。

图4A至5D展示可调级间匹配电路410到540的示范性设计，其每一者可用于图3中的可调级间匹配电路320。可调级间匹配电路也可用其它方式实施。举例来说，对于图4A中所示的电路拓扑，电容器可与电感器412并联耦合且可能可调或可能不可调。作为另一实例，可调电容器414可从匹配电路410的输入端移动到输出端。或者，另一分流电容器可添加于匹配电路410的输出端与接地电路之间。图4B至5D中的其它电路拓扑也可在具有其它变化的情况下实施。

一般来说，可调级间匹配电路可包括任何数目的区段，且每一区段可使用任何电路拓扑来实施。可调级间匹配电路还可包括任何数目的可调电路组件。每一可调电路组件可为可调电容器、可调电感器等。图5A至5D展示在第二/输出区段中具有一个可调电容器的可调级间匹配电路的示范性设计。可能需要调谐第二区段，因为其更接近通常具有低输入阻抗的功率放大器。可调电容器也可用于第一区段(例如，替代第二区段)或每一区段中。

图6A展示具有通过可开关电容器实施的可调电容器的可调级间匹配电路320a的示范性设计的示意图。在匹配电路320a中，电感器622耦合于匹配电路320a的输入端与电力供应器(Vdd)之间。电容器624耦合于匹配电路320a的输入端与节点E之间。电感器626耦合于节点E与匹配电路320a的输出端之间。可调电容器628a耦合于节点E与接地电路之间。

在图6A中所示的示范性设计中，可调电容器628a是以固定电容器630及一排M个可开关电容器632a至632m(其中M可为任何值)来实施。电容器630耦合于节点E与接地电路之间。每一可开关电容器632与相关联开关634串联耦合。每一电容器632的顶端耦合到节点E。每一开关634的底端耦合到接地电路。开关634a至634m分别接收M个控制信号S1至SM。每一开关634可基于其相关联控制信号而打开或闭合。

匹配电路320a可实施图4A中所示的单个区段电路拓扑。在此情况下，电感器622可为用于驱动器放大器310的大负载电感器/RF抗流器，且电容器624可为大AC耦合/DC阻隔电容器。串联电感器626与分流可调电容器628a的组合可提供驱动器放大器310与功率放大器330之间的所需阻抗匹配。匹配电路320a还可实施图5D中所示的两个区段电路拓扑。在此情况下，电感器622及电容器624可为匹配电路的一部分。

图6B展示具有通过可开关电容器实施的可调电容器的可调级间匹配电路320b的示范性设计的示意图。匹配电路320b包括电感器622及626以及电容器624，其如上文对于图6A所述而耦合。匹配电路320b进一步包括可调电容器628b以替代可调电容器628a。可调电容器628b通过固定电容器640及一排M个可开关电容器642a至642m来实施。电容器640耦合于节点E与节点F之间。每一可开关电容器642与相关联开关644串联耦合。每一电容器642的顶端耦合到节点F。每一开关644的底端耦合到接地电路。

如图6A及6B中的示范性设计所示，可调电容器可通过固定电容器及一排可开关电容器来实施。每一可开关电容器可通过闭合相关联开关而选择或可通过打开所述开关而不选择。

使用与可开关电容器串联的开关可增加电阻且降低匹配电路的Q。对Q的不良影响可通过将可调电容器的总电容分为固定部分及可调部分来减轻。在大多数情况下，占总电容的20至30％的可调部分可足以补偿大多数类型的变化。因此，图6A中的可开关电容器632a至632m的总电容可为可调电容器628a的总电容的三分之一至五分之一，且于是可对级间匹配的Q具有较小影响。此外，级间匹配通常可容忍由开关引起的一些损失，因为通过匹配电路观察到的功率电平通常比功率放大器输出端处的功率电平低10分贝(dB)。在图6A及6B中所示的示范性设计中，开关可放置于可开关电容器的底部与接地电路之间。此示范性设计可使得当开关断开时开关的寄生电容对阻抗匹配的影响较小。

一般来说，可调电容器可包括任何数目的可开关电容器，其可基于任何配置来耦合。在示范性设计中，M个可开关电容器可具有加权二进制电容值。在此示范性设计中，第一可开关电容器可具有电容C，第二可开关电容器可具有电容2*C，第三可开关电容器可具有电容4*C等。在另一示范性设计中，M个可开关电容器可具有相等电容。在此示范性设计中，每一可开关电容器可具有电容C。M个可开关电容器也可用其它方式实施。M个可开关电容器的总电容可经选择以获得所需的调谐以实现级间阻抗匹配。

图7A展示PA模块230c的示意图，其为图2中的PA模块230的示范性设计。PA模块230c包括驱动器放大器310c、可调级间匹配电路320c及功率放大器330c，其为图2中的PA模块230中的相应电路的示范性设计。

在驱动器放大器310c中，N沟道金属氧化物半导体(NMOS)晶体管612的栅极接收RFin信号，其源极耦合到接地电路，且其漏极提供DAout信号。负载电路614耦合于Vdd供应器与NMOS晶体管612的漏极之间。负载电路614也可省略，且匹配电路320c中的电感器622可充当驱动器放大器310c的负载电感器。

在功率放大器330c中，NMOS晶体管652的栅极接收PAin信号，其源极耦合到接地电路，且其漏极提供RFout信号。负载电路654耦合于Vdd供应器与NMOS晶体管652的漏极之间。负载电路654可包括一个或一个以上电感器、电容器、MOS晶体管等。

可调级间匹配电路320c包括电感器622及626以及电容器624，其如上文对于图6A所述而耦合。匹配电路320c进一步包括可调电容器628c以替代图6A中的可调电容器628a。可调电容器628c包括固定电容器630及分别与M个NMOS晶体管636a至636m串联耦合的M个可开关电容器642a至642m。每一NMOS晶体管636x(其中x∈{a,...,m})的栅极接收相应控制信号，其源极耦合到接地电路，且其漏极耦合到相关联电容器632x的底板。每一NMOS晶体管636x可(i)在相关联控制信号Sx在逻辑高时接通以选择相关联电容器632x或(ii)在控制信号Sx在逻辑低时断开以不选择相关联电容器632x。

如图7A中所示，一组M个数字控制信号S1至SM可用于个别地接通或断开每一NMOS晶体管636以获得可调电容器628c所需的总电容。M个控制信号可基于经由SBI发送到PA模块的控制来产生。使用SBI可简化控制可调电容器中的开关的接口。SBI可易于通过以互补金属氧化物半导体(CMOS)实施的PA模块来支持。

图7B展示PA模块230d的示意图，PA模块230d为图2中的PA模块230的另一示范性设计。PA模块230d包括驱动器放大器310d、可调级间匹配电路320d及功率放大器330d，其为图2中的PA模块230中的对应电路的示范性设计。

在驱动器放大器310d中，K个NMOS晶体管612a至612k(其中K可为一或更大)可耦合于堆栈中。最底部的NMOS晶体管612a的栅极接收RFin信号且其源极耦合到接地电路。堆栈中的每一其余NMOS晶体管612i(其中i∈{b,...,k})的栅极接收相应偏压电压(Vbi)且其源极耦合到下方的NMOS晶体管612的漏极。最顶部的NMOS晶体管612k的漏极提供DAout信号。负载电路614耦合于Vdd供应器与最顶部的NMOS晶体管612k的漏极之间。负载电路614也可省略。

在功率放大器330d中，N个NMOS晶体管652a至652n(其中N可为二或更大)可耦合于堆栈中。最底部的NMOS晶体管652a的栅极接收PAin信号且其源极耦合到接地电路。堆栈中的每一其余NMOS晶体管652j(其中j∈{b,...,n})的栅极接收相应偏压电压(Vcj)且其源极耦合到下方的NMOS晶体管652的漏极。最顶部的NMOS晶体管652n的漏极提供RFout信号。负载电路654耦合于Vdd供应器与最顶部的NMOS晶体管652n的漏极之间。

可调级间匹配电路320d包括电感器622及626以及电容器624且进一步包括可调电容器628d以替代图7A中的可调电容器628c。可调电容器628d包括固定电容器630及M个可开关电容器632a至632m。每一可开关电容器632x(其中x∈{a,...,m})与L个NMOS晶体管636x1至636xL(其中L可为二或更大)的堆栈串联耦合。堆栈中的L个NMOS晶体管636x1至636xL接收同一控制信号且可(i)接通以选择相关联电容器632x或(ii)断开以不选择相关联电容器632x。

来自功率放大器330d的RFout信号可具有大电压摆动，其可超过每一NMOS晶体管652j(其中j∈{a,...,n})的击穿电压。RFout信号的电压摆动可跨N个NMOS晶体管652a至652n大致平均地分开或分布。接着每一NMOS晶体管652j可仅观察到电压摆动的一部分，其应小于NMOS晶体管的击穿电压以实现良好可靠性。使用堆栈晶体管尤其为使用由深亚微米IC工艺制造且具有低击穿电压的晶体管实施的高频放大器所需的。堆栈晶体管基本上可倍增击穿电压以改善可靠性。堆栈NMOS晶体管636x1至636xL(其中x∈{a,...,m})可用于可调电容器628d中的每一开关以使电压摆动跨NMOS晶体管而分布。

用于图7A及7B中的开关的NMOS晶体管636可设计成具有适当尺寸以获得所需性能。确切地说，NMOS晶体管636可足够大以当接通时降低电阻且减轻对可调级间匹配电路的Q的不良影响。

图7A及7B展示示范性设计，其中用于选择及不选择可开关电容器的开关是使用NMOS晶体管来实施。所述开关也可使用P沟道金属氧化物半导体(PMOS)晶体管或一些其它类型的晶体管或一些其它电路组件来实施。对于相同晶体管面积来说，使用NMOS晶体管实施的开关的损失可能比使用PMOS晶体管实施的开关的损失低，此归因于NMOS晶体管的迁移率较高。开关也可由绝缘体上硅(SOI)制造，其为使薄层硅形成于例如氧化硅或玻璃的绝缘体顶部的IC工艺。接着可将用于开关的MOS晶体管建置于此薄层硅的顶部。SOI工艺可降低开关的寄生电容，此可能能够更快地起作用。开关也可用其它IC工艺技术制造。

图7A中的功率放大器330c中的NMOS晶体管652及图7B中的功率放大器330d中的NMOS晶体管652a可为大晶体管以便提供RFout信号的高输出功率。大NMOS晶体管可具有大输入电容，其可相对于栅极电压而大量且以非线性方式变化。NMOS晶体管的非线性输入电容可导致失真，此可不利地影响功率放大器的线性。

图8展示补偿可变PA输入电容的PA模块230e的示意图。PA模块230e包括驱动器放大器310c、可调级间匹配电路320e及功率放大器330c。匹配电路320e包括图7A中的电感器622及626、电容器624以及可调电容器628c。匹配电路320e进一步包括PMOS晶体管638，其用于补偿功率放大器230c中的NMOS晶体管652的非线性输入电容。PMOS晶体管638的栅极耦合到节点E且其源极及漏极耦合在一起并接收Vbias2电压。电阻器648的一端耦合到NMOS晶体管652的栅极且另一端接收Vbias1电压。

一般来说，功率放大器可包括接收及放大PAin信号的第一类型的第一晶体管(例如NMOS晶体管)。可调级间匹配电路可包括与第一类型不同的第二类型的第二晶体管(例如PMOS晶体管)。第一及第二晶体管可各具有随PAin信号的功率电平而变化的输入电容。第一晶体管可具有第一电容-电压(CV)曲线，且第二晶体管可具有大致与第一CV曲线反向的第二CV曲线。第二晶体管可能能够补偿第一晶体管的输入电容随PAin信号电平的变化。此补偿可减少失真并改善功率放大器的线性。

图6A至8展示具有可调级间匹配电路的PA模块的一些示范性设计。可调级间匹配电路也可用其它方式实施，例如使用其它电路拓扑、使用开关的其它实施方案等。

可调级间匹配电路可包括包含与M个开关串联耦合的M个可开关电容器的可调电容器。所述可调电容器可设定为可对应于多个调谐码的多个离散电容值中的一者。每一调谐码可与M个开关的特定设置及可调电容器的特定离散电容值相关联。

在示范性设计中，可执行校准以调谐可调级间匹配电路以获得PA模块的良好性能。可在工厂中在制造期间及/或在实际应用中执行校准。可用各种方式执行校准。

在示范性设计中，可执行校准以在目标频率下获得PA模块的最佳性能。最佳性能可通过最高RFout信号电平(如下文所述)或基于一些其它度量来定量。为进行校准，目标频率的固定RFin信号可施加于PA模块。接着可调级间匹配电路可通过循环多个调谐码且测量在使用每一调谐码的情况下的RFout信号电平来调谐。可选择提供最高RFout信号电平的调谐码，且可调级间匹配电路可用对应于所选调谐码的离散电容值来操作。

在另一示范性设计中，可执行校准以对于不同频率从PA模块获得恒定RFout信号电平。为进行校准，特定频率的RFin信号可施加于PA模块。接着可调级间匹配电路可通过循环多个调谐码且测量在使用每一调谐码的情况下的RFout信号电平直到从PA模块获得目标RFout信号电平来调谐。可对于所关注的每一频率重复所述过程。对于每一频率，可保存提供目标RFout信号电平的调谐码。此后，PA模块可在特定频率下操作。可调级间匹配电路可用对应于针对特定操作频率所保存的调谐码的离散电容值来操作。

也可用其它方式执行校准。举例来说，可执行校准以确定在不同RFout信号电平下(例如在0、10、20、30dBm等下)PA模块的最佳性能。对于每一RFout信号电平，可确定及保存提供最高信号电平的调谐码。此后，适合的调谐码可基于来自PA模块的RFout信号电平而应用于可调级间匹配电路。

可调级间匹配电路还可用于改变功率放大器的性能以满足某些需求。举例来说，如果功率放大器具有绰绰有余的增益，则可调级间匹配电路可略微断开以降低功率放大器的增益并改善线性。

可调级间匹配电路可改善PA模块的性能。可调级间匹配电路中的可开关电容器可经由S1至SM控制信号调谐以调整驱动器放大器与功率放大器之间的级间阻抗匹配。此调谐可补偿由IC工艺及/或衬底变化引起的阻抗失配。

对于具有固定级间匹配电路的PA模块及具有可调级间匹配电路的PA模块执行计算机模拟。所述计算机模拟展示可调级间匹配电路可改善PA模块的性能。

图9展示具有固定级间匹配电路的PA模块及具有可调级间匹配电路的PA模块的性能的曲线。在图9中，水平轴表示PAin信号的信号电平(Pin)，其以dBm作为单位给出。左垂直轴表示RFout信号的信号电平(Pout)，其也以dBm作为单位给出。右垂直轴表示PAE，其以百分比(％)作为单位给出。

曲线912展示具有可调级间匹配电路的PA模块的RFout信号电平。曲线914展示具有固定级间匹配电路的PA模块的RFout信号电平。曲线912及914指示功率放大器的增益及输出功率电平可通过可调级间匹配电路来改善。

曲线922展示具有可调级间匹配电路的PA模块的PAE。曲线924展示具有固定级间匹配电路的PA模块的PAE。曲线922及924指示功率放大器的PAE可通过可调级间匹配电路来改善。

在示范性设计中，设备(例如无线装置、集成电路等)可包含第一及第二有源电路以及可调级间匹配电路。所述第一有源电路可接收第一信号且提供第二信号。所述第二有源电路可接收第三信号且提供第四信号。可调级间匹配电路可耦合于第一有源电路与第二有源电路之间且可接收第二信号并提供第三信号。可调级间匹配电路可包含可用离散步长变化以调整第一有源电路与第二有源电路之间的阻抗匹配的可调电容器。

在示范性设计中，第一有源电路可包含驱动器放大器，且第二有源电路可包含功率放大器。第一及第二有源电路还可包含其它类型的电路。举例来说，第一或第二有源电路可包含混频器。在示范性设计中，第一及第二有源电路可使用MOS晶体管来实施。

在示范性设计中，可调级间匹配电路可进一步包含耦合于匹配电路中的第一节点与匹配电路的输出端之间的电感器。可调电容器可耦合于第一节点与接地电路之间。可调级间匹配电路也可使用其它电路拓扑来实施。

在示范性设计中，可调电容器可包含(i)并联耦合的多个电容器及(ii)耦合到所述多个电容器的多个开关，每一电容器一个开关，例如如图6A或6B中所示。每一开关可接通以选择相关联电容器或断开以不选择所述相关联电容器。可调电容器可进一步包含可始终被选择的固定电容器且可(i)与多个电容器并联耦合(例如如图6A中所示)或(ii)与多个电容器串联耦合(例如如图6B中所示)。在示范性设计中，每一开关可耦合于相关联电容器的底板与接地电路之间。每一开关可使用至少一个MOS晶体管来实施，例如使用耦合于堆栈中的多个NMOS晶体管来实施以处理高信号电平。

在示范性设计中，第二有源电路可包含接收第三信号的第一类型的第一晶体管(例如NMOS晶体管)。可调级间匹配电路可包含与第一类型不同的第二类型的第二晶体管(例如PMOS晶体管)，例如如图8中所示。第二晶体管可补偿第一晶体管的输入电容变化。

第一有源电路的输出端及第二有源电路的输入端可为内部节点且可能不能经由内部引脚接入。可调电容器可基于可经由SBI接收的控制而设定为多个离散电容值中的一者。举例来说，可调电容器可设定为可调电容器的多个可能离散电容值中与最高输出功率电平或目标输出功率电平相关联的离散电容值。此离散电容值可通过校准或经由一些其它方法来确定。

在另一示范性设计中，集成电路可包含驱动器放大器、可调级间匹配电路及功率放大器。驱动器放大器可接收及放大第一RF信号并提供第二RF信号。功率放大器可接收及放大第三RF信号并提供第四RF信号。可调级间匹配电路可耦合于驱动器放大器与功率放大器之间且可接收第二RF信号并提供第三RF信号。可调级间匹配电路可包含可用离散步长变化以调整驱动器放大器与功率放大器之间的阻抗匹配的可调电容器。

在示范性设计中，驱动器放大器及功率放大器可使用MOS晶体管来实施。驱动器放大器可包含耦合于堆栈中的至少一个NMOS晶体管。功率放大器可包含耦合于堆栈中的多个NMOS晶体管。

可调电容器可包含(i)并联耦合的多个电容器及(ii)耦合到所述多个电容器的多个开关，每一电容器一个开关。每一开关可接通以选择相关联电容器或断开以不选择相关联电容器。可调电容器可进一步包含与多个电容器并联耦合的固定电容器且始终被选择。开关可使用MOS晶体管来实施。

图10展示用于执行信号处理的方法1000的示范性设计。第一信号可使用第一有源电路来处理以获得第二信号(框1012)。第三信号可使用第二有源电路来处理以获得第四信号(框1014)。在框1012的示范性设计中，第一信号可使用驱动器放大器来放大以获得第二信号。在框1014的示范性设计中，第三信号可使用功率放大器来放大以获得第四信号。

第一有源电路与第二有源电路之间的阻抗匹配可使用包含可用离散步长变化以调整阻抗匹配的可调电容器的可调级间匹配电路来执行(框1016)。可调电容器可通过针对可调电容器控制耦合到多个电容器的多个开关而设定为多个离散电容值中的一者(框1018)。

本文所述的可调级间匹配电路及PA模块可实施于IC、模拟IC、RFIC、混频信号IC、ASIC、印刷电路板(PCB)、电子装置等上。可调级间匹配电路及PA模块也可由各种IC工艺技术制造，例如CMOS、NMOS、PMOS、双极接面晶体管(BJT)、双极CMOS(BiCMOS)、硅锗(SiGe)、砷化镓(GaAs)等。

实施本文所述的可调级间匹配电路及PA模块的设备可为独立装置或可为较大装置的一部分。装置可为(i)独立IC，(ii)可包括用于存储数据及/或指令的存储器IC的一组一个或一个以上IC，(iii)例如RF接收器(RFR)或RF发射器/接收器(RTR)的RFIC，(iv)ASIC，(v)可嵌入于其它装置内的模块，(vi)接收器、蜂窝式电话、无线装置、手持机或移动单元，(vii)等。

在一个或一个以上示范性设计中，所述的功能可用硬件、软件、固件或其任何组合来实施。如果用软件实施，则可将所述功能作为一个或一个以上指令或代码而存储于计算机可读媒体上或在计算机可读媒体上传输。计算机可读媒体包括计算机存储媒体与通信媒体两者，通信媒体包括促进计算机程序从一处传送到另一处的任何媒体。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。举例来说(并非限制)，计算机可读媒体可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置、或可用于载运或存储呈指令或数据结构形式的所需程序代码并可由计算机存取的任何其它媒体。又，将任何连接适当地称为计算机可读媒体。举例来说，如果使用同轴电缆、光缆、双绞线、数字用户线(DSL)或无线技术(例如红外线、无线电及微波)从网站、服务器或其它远程源传输软件，则将同轴电缆、光缆、双绞线、DSL或无线技术(例如红外线、无线电及微波)包括于媒体的定义中。如本文中所使用，磁盘及光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软性磁盘及蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再生数据，而光盘使用激光以光学方式再生数据。上述各者的组合也应包括于计算机可读媒体的范畴内。

提供本发明的先前描述以使任何所属领域的技术人员能够制造或使用本发明。对本发明的各种修改对所属领域的技术人员将容易显而易见，且在不脱离本发明的范畴的情况下，本文中所定义的一般原理可应用于其它变化形式。因此，本发明不意在限于本文所述的实例及设计，而应被赋予与本文所揭示的原理及新颖特征一致的最广范畴。