高线性电压可变衰减器的装置和方法与流程

本发明的实施例涉及电子电路，并且更具体地电压可变衰减器。

背景技术：

电压可变衰减器(vva)可用于射频(rf)应用以提供信号的受控衰减量。衰减量或输出信号功率电平与输入信号功率电平的比例可以由模拟衰减控制信号进行调整，诸如衰减控制电压。在某些实现方式中，经过反馈环路设置衰减控制电压。

在一种应用中，vva用于收发器，以调整由功率放大器放大的rf信号的信号强度。因此，vva可用于控制收发器的传输功率。在另一应用中，vva用于收发器以向低噪声放大器(lna)的输出提供衰减，以及vva的衰减通过反馈控制，以调节接收信号的功率电平。

技术实现要素：

在一方面，射频(rf)系统包括电压可变衰减器(vva)。vva包括输入端，输出端，控制电路，第一并联电路和第二并联电路。该控制电路被配置为控制沿着在输入端和输出端之间的vva的信号路径的衰减量，并产生第一控制电压和相对于第一控制电压反向改变的第一互补控制电压。第一分路电路分路电连接至所述信号路径，并且包括具有由第控制电压偏置的栅极的至少一个n型场效应晶体管(nfet)。第二分路电路分路电连接至所述信号路径，并且包括具有由第一互补控制电压偏置的栅极的至少一个p型场效应晶体管(pfet)。

在另一方面，提供一种信号衰减的方法。该方法包括：沿着通过vva的信号路径，传播rf信号；利用分路电连接到信号路径的第一分路电路，向rf信号提供第一衰减量，并利用分路电连接到信号路径的第二分路电路，向rf信号提供第二衰减量。第一分路电路包括至少一个nfet，所述第二分路电路包括至少一个pfet。该方法还包括：使用控制电路，产生控制电压，以及相关于控制电压反向改变的互补控制电压；使用控制电压偏置所述至少一个nfet的栅极，和使用互补控制电压偏置所述至少一个pfet的栅极。

在另一方面，提供一种vva。该vva包括控制电路，配置为控制所述vva的衰减量，并生成控制电压和相关于控制电压反向改变的互补控制电压。vva进一步包括分路衰减电路，包括：第一分路电路，第一dc阻断电容器，第二分路电路，和第二dc阻断电容器。第一分路电路电连接在信号节点和第一直流电压之间，并且包括具有由控制电压偏置的栅极的至少一个nfet。第一dc阻断电容器电连接在信号节点和第一内部节点之间，和第二分路电路电连接在第一内部节点和第二内部节点之间。第二分路电路包括具有由互补控制电压偏置的栅极的至少一个pfet，并且该第二dc阻断电容器电连接在第二内部节点和第一dc电压之间。

附图说明

这些附图和本文的相关描述经提供以示出本发明的具体实施例，并且不旨在限制。

图1是包括高线性系统电压可变衰减器(vva)的rf收发器的一个实施例的示意图。

图2a是根据一个实施例的vva的电路图。

图2b是根据另一实施例的vva的电路图实施例。

图3是根据一个实施例，用于高线性vva的分路衰减电路的电路图。

图4是根据一个实施例，用于高线性vva的分路衰减电路的电路图。

图5是对于vva的两个示例，模拟三阶互调(im3)对衰减控制电压的曲线图。

具体实施方式

实施例的下面详细描述呈现本发明的具体实施例的各种描述。然而，本发明可以多种不同方式体现，如由权利要求定义和覆盖。在本描述中，参考附图，其中相同的参考数字可以指示相同或功能类似的元件。

射频(rf)系统可用于处理可变强度或功率电平的信号。rf系统可包括一个或多个电压可变衰减器(vva)，以在传输和/或接收信号路径中提供增益控制。

例如，在移动通信中，接收信号的功率电平可以取决于多种因素，诸如基站和移动设备之间的距离。因此，vva可用于基站和/或移动设备以提供增益控制，用于调节接收信号的功率电平。在另一示例中，基站和/或移动设备包括vva，用于控制发射信号的输出功率。例如，vva可用于控制由功率放大器放大的rf信号的功率电平。通过控制变速器的功率电平，移动设备和基站之间的链路能有效地维持。

vva(也称为被动可变衰减器)可用在rf系统中以减少rf信号的幅度或功率。理想情况下，vva具有高线性进行操作，使得vva提供具有相对低的信号失真的可控衰减。vva可以使用电路元件实施(例如，场效应晶体管(fet))以提供可变电阻，其由一个或多个模拟衰减控制信号进行控制，诸如衰减控制电压。对于vva理想地具有高线性，低失真和/或低插入损耗进行操作。

三阶截取点(ip3)和三阶互调(im3)是线性的措施，并经常被用作相对于vva的优点的图。在给定的衰减设置，具有高线性度vva向小rf信号提供有关和大rf信号的相同衰减量。因此，理想地是vva的衰减相对于在rf信号的幅度或功率电平的变化基本上保持恒定。ip3和im3是vva的线性度的两个示例措施。

例如，ip3是从衰减器输出信号功率与衰减器输入信号功率的图中获取的一阶和三阶线的对数轴的数学拦截点。在dbm具有大ip3的vva具有高线性度。响应于双音输入信号，im3可通过观察频域中的vva的信号的输出功率进行分析。此外，相对于失真产物所产生的三阶音调的输出功率，im3可对应于在基本音调的输出功率之间的差。在dbc中测量的im3可简称为im3，相对于携带者或简单的dbc中的im3。在dbc具有大im3的vva具有高线性度。

vva可以包括具有串联的多个场效应晶体管(fet)的分路电路管，以及提供给fet的栅极的电压控制可以确定fet的通态电阻(ron)和vva的相应衰减。实施vva以包含多个串联的fet可以通过在多个fet划分输入信号而线性改进，因此减少rf信号振幅对于由vva提供的衰减量的影响。尽管串联连接多个fet可以提高vva的线性度，这种技术可不足以单独满足vva的线性度指标。

本文提供用于高线性vva的装置和方法。在某些配置中，vva包括多个分路臂或在信号节点和第一直流电压(如接地)之间互相平行操作的电路。因此，分路臂相对于vva的一个信号路径分路。多个分路臂包括一个或多个n型场效应晶体管(nfet的)的第一分路臂和一个或多个p型场效应晶体管(pfet中)的第二分路臂。在某些实现中，第一分路臂包括串联电连接的两个或多个nfet，以及第二分路臂包括串联电连接的两个或多个pfet。所述的nfet的栅极使用控制电压进行控制，并且pfet栅极使用相对于控制电压相反变化的互补控制电压进行控制。

通过使用串联级联nfet的分路路径和串联级联pfet的分路路径，可以实现具有增强的线性度和高ip3的vva。例如，相对于使用单个分路臂的结构，向nfet的栅极施加控制电压和向pfet的栅极施加互补的控制电压增加整体ip3线性。特别是，pfet和nfet可相对于由rf信号幅值的变化引起的非线性而表现出互补行为。因此，包括由控制电压控制的nfet的第一分路臂以及由互补控制电压控制的pfet的第二分路臂可以基本上抵消从rf信号振幅的变化所引起的非线性。

在某些实施方式中，vva包括控制电路，产生对于nfet的栅极具有电压电平vc的控制电压，并且产生对于pfet的栅极具有约v2-vc的电压电平的互补控制电压，其中v2是dc电压，诸如功率高电源电压。此外，控制电路接收模拟衰减控制信号，控制电路用它来生成控制电压和互补电压控制。模拟衰减控制信号在模拟调谐范围工作，从而允许对于由vva提供的衰减量进行精细微调。当模拟衰减控制信号从一个值改变到另一个时，vva控制电路产生具有不同电压电平的控制电压和互补控制电压，以改变由vva提供的衰减量。在一个实施例中，vva的控制电路使用放大器电路实施，其基于而产生控制电压和互补控制电压，并基于使用放大器技术的模拟控制信号。

在某些配置中，vva横跨模拟衰减控制信号的全范围进行高线性操作。以这种方式实施vva可以通过在vva的的整个工作范围内保持信号完整性而增强vva的性能及/或缓解反馈回路的实施，诸如自动增益控制(agc)环路，用于控制vva的的衰减。

本文描述的vva可用于宽范围的应用，包括例如蜂窝式，微波，甚小孔径终端(vsat)，测试设备，和/或传感器的应用程序提供控制的衰减。该vva可向各种频率的信号提供衰减，不仅包括那些用于蜂窝通信，诸如3g，4g，wimax，lte和高级lte通信，而且还向更高的频率，例如那些在x波段(约7ghz至12千兆赫)，ku波段(约12千兆赫至18千兆赫)，在k波段(约18千兆赫至27千兆赫)，和/或具有带(约27千兆赫至40千兆赫)。因此，本文的教导也适用于各种各样的射频系统，包括微波通信系统。

图1是rf收发器100的一个实施例的示意图。rf收发器系统100的系统100包括基带系统102，i/q调制器104，i/q解调器120，第一高线性vva134a，第二高线性vva134b，功率检测器(pd)132a，前置放大器109，功率放大器(pa)110，定向耦合器130，传输/接收开关112，rf天线114和低噪声放大器(lna)116。

由基带系统102产生的基带i/q信号在i/q调制器104进行调制，并按照前进信号路径，通过第一信号高线性vva134a，前置放大器109，功率放大器110，方向耦合器130，和进入传输/接收开关112。传输/接收开关112可有选择地将信号传递到rf天线114。前进信号路径也称为作为传输信号路径。

耦合器130可从pa110的输出向pd132a反馈样本。功率检测器132a可以反过来基于所述样品提供第一模拟衰减控制信号vatt1给第一高线性vva134a，以便控制由前置放大器109接收到的信号的衰减量。第一模拟衰减控制信号vatt1相关于pa110的输出功率改变。以这种方式，pa110的输出功率被调节，以及传输信号路径使用自适应功率控制进行操作。

在图1中，传输/接收开关112还可以沿着通过传输/接收开关112、lna116，第二高线性vva的134b，及进i/q解调器120、返回信号路径从天线114传递接收的rf信号，它向基带系统102提供解调的i/q信号。返回信号路径也被称为接收信号路径。

如图1所示，到第二高线性度vva134b施加第二模拟控制信号衰减vatt2，以便控制从lna116提供的输出信号的衰减量。以这种方式，lna116的输出功率具有功率控制，用于增强接收器信号路径性能和控制由rf收发器系统100接收的信号功率。例如，从低噪声放大器116输出的信号强度过大，所述第二模拟控制信号衰减vatt2可用于增加所述第二高线性度vva134b的衰减，从而减少接收信号功率。同样地，如果被lna116接收到的信号的强度太小，所述第二控制信号衰减vatt2可用于减少通过第二高线性vva134b的衰减，从而提高接收信号功率。

尽管第二高线性vva134b在开环结构中示出，第二模拟控制信号衰减vatt2可以使用控制回路被提供给第二高线性度vva134b。

在收发器的设计中，诸如rf收发器系统100，收发器的整体线性由每一个单独部件的线性度的影响。通过使用高线性vva134a，134b，rf收发器可以显示出相对于rf信号水平的线性改进。如下面进一步描述，高线性vva可补偿从rf信号电平产生的非线性，而这又提高与线性(诸如，im3和ip3)的优点。

虽然，rf收发器系统100示出了可包括如本文所述的高线性vva的rf系统的一个示例，一个或多个高线性vva可以用于rf系统的其他配置，包括例如微波通信系统。另外，虽然部件的特殊结构在图1中所示，rf收发器系统100可以适于以各种方式修改。例如，rf收发器系统100包括更多或更少的接收和/或传输路径。此外，该rf收发器系统100可被修改以包括更多或更少的组件和/或部件，包括例如vva的不同布置。

图2a是根据一个实施例的vva200的电路图。vva200设有分路第一衰减电路202，第二分路衰减电路206，第三分路衰减电路210，第一串联电路204，第二串联电路208和控制电路232。vva200在输入端in接收输入信号上，以及提供输出端子out上的衰减的输出信号。vva200还接收模拟衰减控制信号vatt，它用来控制vva200从输入端in到输出端子out的衰减量。

虽然图2a的vva200示出了高线性vva的一个实施例，本文的教导也适用于各种各样的构造。例如，高线性vv的可以包括更多的衰减电路或更少的分路和/或串联电路，和/或电路可以被布置在其它途径。

在所示实施例中，第一串联电路204和第二串联电路208串联电连接在输入端in和输出端子out之间的信号通道。如图2a所示，信号路径nx1包括第一和第二串联电路204，208之间的节点nx1。另外，第一分路衰减电路202在输入端子in和dc电压之间电连接，它可以是例如接地。另外，第二分路衰减电路206被电连接在节点nx1和直流电压之间。而且，第三分路衰减电路210在输出端子out与dc电压之间电连接。

控制电路232接收模拟衰减控制信号vatt，并对于分路衰减电路产生控制电压。在所示实施例中，控制电路232产生第一控制电压vc1和第一互补控制电压vc1'，用于偏置所述第一分路衰减电路202。另外，控制电路232产生第二控制电压vc2和第二互补控制电压vc2'，用于偏置所述第二分路衰减电路206。而且，该控制电路232产生第三控制电压vc3和第三互补控制电压vc3'，用于偏置所述第三分路衰减电路210。虽然图2a示出了其中控制电路232产生用于分路两个控制电压的每个衰减电路的实施例，其它配置是可能的。例如，在另一实施例中，公共控制电压以及公共互补电压控制被用于偏置两个或更多的分路衰减电路。

在所示实施例中，控制电路232产生互补控制电压vc1'-vc3'，以分别相对于控制电压vc1-vc3相反变化。此外，基于衰减模拟控制信号vatt的值，产生控制电压vc1-vc3和互补控制电压vc1'-vc3'。在某些配置中，当衰减模拟控制信号vatt增加，每个控制电压vc1-vc3增加，以及每一个互补控制电压vc1'-vc3'下降。在其他配置，当模拟衰减控制信号增vatt加，每个控制电压vc1-vc3降低，每个互补控制电压vc1'-vc3'增加。在一个实施例中，每一个控制电压vc1-vc3和互补控制电压vc1'-vc3'相对于该模拟衰减控制信号vatt基本上线性变化，使得每个控制电压或互补控制电压基本上成正比或成反比于模拟衰减控制信号vatt。

在某些配置中，分路衰减电路202、206、210每个包括nfet分路臂和pfet分路臂，其相互平行操作并分路到vva的信号通道。每个分路臂nfet包括在一个或多个串联的nfet，和pfet每个分路臂包括一个或多个串联的pfet。此外，控制电压vc1-vc3用于偏压nfet分路臂的栅极，和互补控制电压vc1'-vc3'用于pfet分路臂的偏置栅极。以这样的方式配置控制电路232增强vva200的线性度，提供了从rf信号电平变化引起的非线性效应取消，如本文中详细描述。

相应地，基于该模拟衰减控制信号vatt中，控制电路232使用控制电压vc1-vc3和互补控制电压vc1'-vc3'，来调节在高线性vva200的输入端in和输出out之间的rf信号传播的衰减电平或量。

所示的分路衰减电路202、206、210和系列电路204、208可以包括组件，如带状线、无源器件和/或有源器件，其被布置以控制vva200的衰减特性。例如，分路衰减电路202、206、210和系列电路204、208可以被实现以在模拟衰减控制信号vatt的调谐范围以提供衰减值的期望范围。该电路可实现以在信号频率范围提供强大的性能和/或对于不同的衰减控制信号值提供从输入到输出的相对小的相位变化。

在一个实施例中，串联电路204、208包括电感器，电容器，电阻器，或它们的组合。

如在图2a中，控制电压vc1-vc3和互补控制电压vc1'-vc3'的相应对控制特定分路衰减电路的衰减。例如，第一分路衰减电路202的阻抗或衰减量由第一控制电压vc1和第一互补控制电压vc1'控制。作为此前所述，衰减可以以模拟方式控制，由此所述第一控制电压vc1和第一互补控制电压vc1'是是基于所述模拟衰减控制信号vatt的值的模拟电压。

虽然图2a的实施例示出分别具有第一和第二串联电路204和208以及第一、第二和第三分路衰减电路202，206和210的高线性vva200，其它配置是可能的。例如，其他实施例可以使用具有或不具有一个或多个串联电路的分路衰减电路，。

图2a的vva的200的另外的细节可以如本文所述。

图2b是根据另一实施例的vva250的电路图。vva250设有第一分路衰减电路252、第二分路衰减电路256、第三分路衰减电路260、第一串联电感254、第二串联电感258以及控制电路282。vva250在输入端子上in接收输入信号，并在输出端子out上提供衰减的输出信号。vva250还接收模拟信号的衰减控制vatt，它用来控制从输入端in向输出端子out的vva250的衰减量。

在所示实施例中，第一串联电感254和第二串联电感器258串联电连接在输入端子in和输出端子out之间的信号路径。第一分路衰减电路252被电连接在输入端in和第一dc电压v1之间，其可以例如地。另外，第二分路衰减电路256电连接在第一dc电压v1和在串联电感器254、258之间的信号路径的节点之间。而且，第三分路衰减电路260电连接在输出端子out和第一dc电压v1之间。

控制电路282接收模拟衰控制减信号vatt，并产生用于分路衰减电路的各种控制电压。在所示实施例中，控制电路282产生用于偏置所述第一分路衰减电路252的第一控制电压vc1和第一互补控制电压v2-vc1，其中v2是第二dc电压的电压电平，例如电源高供应。此外，控制电路282产生第二控制电压vc2和第二互补控制电压v2-vc2，用于偏置所述第二分路衰减电路256。而且，该控制电路282产生第三控制电压vc3和第三互补控制电压v2-vc3，用于偏置所述第三分路衰减电路260。

在所示实施例中，控制电路282被实现为基于放大器的电路，以采用放大器技术来生成控制电压和互补控制电压。如图2b中所示，示出的控制电路282包括产生所述第一控制电压vc1的第一放大器电路291，其生成所述第一互补控制电压v2-vc1的第二放大器电路292，产生所述第二控制电压vc2的第三放大器电路293，生成该第二互补控制电压v2-vc2的第四放大电路294，生成第三控制电压vc3的第五放大器电路295，以及产生所述第三互补控制电压v2-vc3的第六放大器电路296。尽管图2b示出了基于放大器控制电路的一个实施例，其它控制电路配置是可能的。

图2b的vva250的另外细节可以如本文所述。

图3是根据一个实施例的高线性vva的分路衰减电路300的电路图。分路衰减电路300包括第一分路电路或臂302和第二分路电路或臂304。衰减分路电路300还包括第一dc阻断电容器306，第二dc阻断电容器308和dc偏置电路309。该分路衰减电路300相对于输入端子in和输出端子out之间的信号路径被分路电连接。

在图3的实施例中，输入端in和输出端out被示出为直接连接在一起。然而，其它配置是可能的。例如，在一个或多个配置中，一些电路系列(如，电感器和/或其它电路元件)电连接在输入端in和输出端子out端子之间。

如图3所示，第一分路电路302电连接在信号路径节点和第一直流电压v1之间，接收控制电压vc，其控制由第一分路电路302提供的衰减量。第二分路器或互补分路电路304电连接在信号路径节点和第一dc电压v1之间，并与第一分路电路302平行进行操作。第二分路电路304接收互补的控制电压v2-vc，其中，v2是第二直流电压的电压电平。因此，互补控制电压具有基于所述第二dc电压v2和控制电压vc之间的差的电压电平，并且因此相对于控制电压vc成反比。

在某些配置中，第一dc电压v1是地电压，和第二dc电压v2高的电源电压。在其它配置中，第一dc电压v1是地电压，和第二dc电压v2是参考电压。虽然第一和第二dc电压v1、v2的两个示例性构造被提供，第一和第二dc电压v1、v2可以多种方式产生。

相对于第一分路电路302向第二分路电路304提供独立的dc偏置电压，dc偏置电路309和第一和第二dc阻断电容器306、308已被包括在内。如图3所示，第一dc阻断电容器306电连接在信号路径节点和第一内部节点n1，并且第二dc阻断电容器308电连接在第一dc电压v1和第二内部节点n2之间。另外，第二分路电路304电连接在第一内部节点n1与第二内部节点n2之间。因此，在本实施例中，第一dc阻断电容器306、第二分路电路304和第二dc阻断电容器308串联电连接在信号路径节点和第一dc电压v1之间。

直流偏置电路309电连接在是第一内部节点内部n1和第二节点n2之间，并控制第一内部节点n1与第二内部节点n2的dc偏置电压。在某些配置中，dc偏置电路309进一步向第一分路电路302和/或第二分路电路304的一个或多个内部节点提供直流偏压。在一个实施例中，直流偏压电路309使用dc偏置电压(大约等于所述第二dc电压v2)偏置第一内部节点n1和第二内部节点n2。如在图3中所示，第一分路电路302使用第一dc电压v1偏置。在某些配置中，输入端子in和输出端子out之间的信号路径利用第一dc电压v1进行偏压。

分路衰减电路300可衰减rf信号，其在输入端子in和输出端子out之间传播，作为控制电压vc的函数。控制电压vc与互补控制电压v2-vc可以基于模拟衰减控制信号通过控制电路产生，如之前相对于图2a和2b描述。控制电压vc可以在第一分路电路302中提供电压电平用于偏置电路元件(如晶体管)，以及互补控制电压v2-vc可以在第二分路电路304中提供电压电平用于偏置电路元件(如晶体管)。在一个实施例中，第一分路电路302包括串联电连接的两个或更多个nfet，并且第二分路电路304包括串联电连接的两个或更多个pfet。在某些配置中，所述两个或更多的nfet被实现为n型金属氧化物半导体(nmos)晶体管，并且所述两个或更多的pfet被实现为p型金属氧化物半导体(pmos)晶体管。

在一个实施例中，dc偏置电路309在第一内部节点n1和第二内部节点n2向互补分路电路304提供第二dc电压v2。第一dc阻断电容器306和第二dc阻断电容器308操作以对于dc和比截止频率低的频率在第一分路电路302和第二分路电路304之间提供dc(直流)阻断，并且对于大于截止频率的rf信号提供高频耦合。以这种方式，第一分路电路302可相对于第一dc电压v1被偏压，而第二分路电路304可相对于第二dc电压v2被偏压。例如，第一dc电压v1可以接地(0伏直流)，而第二dc电压v2可以是正电源(例如，12伏直流)。在这种方式中，第一分路电路302的元件可通过控制电压vc相对于第一dc电压v1被偏置，所述第二分路电路304的元件可以相对于第二dc电压v2由互补控制电压v2-vc以互补方式偏置。

第一分路电路302所提供的衰减或衰减电平可部分地由控制电压vc相对于第一dc电压v1的大小来确定。作为以前所述，控制电压vc可以以模拟方式控制，以便以模拟方式改变衰减。在稳定状态下，控制电压vc可被控制以使得第一分路电路302具有恒定的衰减。输入端in和输出端out之间的rf信号的振幅和功率变化也引起所述第一分路电路302的衰减变化，从而导致非线性行为。

类似地，第二分路电路304的衰减或衰减电平可部分地由控制电压vc相对于所述第二dc电压v2的幅度确定。控制电压vc可以被控制为模拟信号，以便提供所述衰减的连续模拟控制，而在稳定状态下，控制电压vc可以被控制来操作第二分路电路304具有恒定衰减。另外，在输入端互补的rf信号的变化可导致互补分路电路304的衰减变化，由此导致非线性行为。

对于具有高于截止频率的频率操作的rf信号，第一和第二dc阻断电容器306、308可以耦合在第一和第二内部节点n1和n2，使得第一分路电路302和第二分路电路304对于rf信号并行电连接。

因此，从输入端in到输出端out传播的rf信号的总衰减基于所述第一分路电路302与第二分路电路304的并行操作。有利地，第一和第二分路电路302、304的并行操作允许取消或补偿由于rf信号变化的衰减变化。特别是，由于rf信号电平的变化的第二分路电路304的衰减变化相反或互补于第一分路电路302由于该rf信号电平变化的衰减变化。因此，第一和第二分路电路302、304的非线性效应是互补的，以及整个分路衰减电路300的衰减净变化小于在所述第一分路电路302或第二分路电路304的个体衰减差异。

以此方式，当在并行操作中，第一分路电路302和第二分路电路304操作为用户提供具有增强的线性的分路衰减电路300。因此，当分路衰减电路300的一个或多个示例在vva的信号路径中操作，vva表现出高线性度，其中包括例如高ip3和/或im3。

分路衰减电路300的另外的细节可以如本文所述。

图4是根据另一实施例的用于高线性vva的分路衰减电路400的电路图。分路衰减电路400包括第一分路电路或臂352和第二分路电路或臂354。分路衰减电路400还包括第一和第二dc阻断电容器306、308，其可以如之前所述。分路衰减电路400还包括使用第一dc偏置电阻310和第二直流偏置电阻312实现的dc偏置电路。

如图4所示，第一分路电路352电连接在信号路径节点和第一dc电压v1之间，并且接收控制电压vc。第二分路电路354在信号路径节点和第一直流电压v1之间并联电连接第一分路电路352。第二分路电路354接收互补控制信号以等于互补控制电压v2-vc。

第一dc阻断电容器306连接在信号路径节点和第一节内部点n1之间，和第二dc阻断电容器308连接在第一dc电压v1和第二内部节点n2之间。还如所示，第一dc偏置电阻310电连接在第一内部节点n1与第二dc电压v2之间，而所述第二dc偏置电阻312被连接在第二内部节点n2与第二dc电压v2之间。因此，第一和第二dc偏置电阻310、312操作以控制第一和第二内部节点n1、n2的dc偏置电压约等于所述第二dc电压v2。

第一分路电路352包括在信号路径节点和第一dc电压v1之间串联级联电连接的第一nfet402、第二nfet404和第三nfet406。如图4所示，第一nfet402的漏极电连接到信号路径的节点，并且所述第一nfet的源极402电连接到所述第二nfet404的漏极。另外，第二nfet404的源极电连接到所述第三nfet406的漏极，和第三nfet406的源极电连接到第一dc电压v1。

尽管第一分路电路352被示为包括串联的三个nfet，第一分路电路352可适于包括更多或更少的nfet。在一个实施例中，第一分路电路352包括串联的1-7nfet。在另一个实施例中，第一分路电路352包括串联2-6nfet。在某些配置中，所述的nfet被实现为nmos晶体管。

第一分路电路352进一步包括在第一nfet402的栅极和控制电压vc之间电连接的第一栅极电阻器401，在第二nfet404的栅极和控制电压vc之间电连接的第二栅极电阻器403，以及在第三nfet406的栅极和控制电压vc之间电连接的第三栅极电阻405。

栅极电阻401、403、405使用控制电压vc操作以偏压nfets402、404、406的栅极，并同时在分路衰减电路400和生成控制电压vc的控制电路之间提供隔离。例如，高频信号分量可通过寄生栅极-漏极和/或栅极-源极电容耦合到nfets402、404、406的栅极，以及栅极电阻器401、403、405可以提供电阻，以防止高频信号分量到达控制电路。虽然在图4中示出栅偏压的一个例子，其他的配置也是可能的。

第一nfet402、第二nfet404和第三nfet406可以各种方式连接。在一个示例中，nfet402、404、406的主体电连接到第一dc电压v1。在另一示例中，nfet被实现为硅上绝缘体(soi)处理的nmos晶体管，以及nmos晶体管的主体电浮动。

第二分路电路pfet304包括在信号路径节点和第一dc电压v1之间串联连接的第一pfet408、第二pfet412和第三pfet414，以及因此第二分路电路304平行于第一分路电路304进行操作，以提供衰减到rf信号。为了对第一和第二分路电路352、354提供dc偏置电压，第一和第二dc阻断电容器306、308已被包括在内。第一dc阻断电容器306中、第二分路电路354和第二dc阻断电容器308电连接在信号路径节点和第一dc电压v1之间。在所示实施例中，第一pfet408的源极电连接到第一内部节点n1，以及第一pfet408的漏极电连接到第二pfet412的源极。另外，第二pfet412的漏极电连接到所述第三pfet414的源极，和第三pfet414的漏极电连接到第二内部节点n2。

虽然在第二分路电路354被示为包括三个串联的pfet，第二分路电路354可适于包括更多或更少的pfet。在一个实施例中，第二分路电路354包括串联从1到7的pfet。在另一个实施例中，第二分路电路354包括串联从2至6的pfet。在某些配置中，所述的pfet被实现为pmos晶体管。

第二分路电路354包括电连接在所述第一pfet408的栅极和互补控制电压v2-vc之间的第一栅极电阻411，第二栅极电阻器413电连接在第二pfet412的栅极和互补控制电压v2-vc之间；以及第三栅极电阻415电连接在第三pfet414和互补控制电压v2-vc的栅极之间。栅极电阻411，413，415使用互补控制电压v2-vc操作以偏压pfet408，412，414的栅极，而在分路衰减电路400和产生所述互补控制电压v2-vc的控制电路之间提供隔离。

所述第一pfet408，第二pfet412和第三pfet414的主体可以各种方式连接。在一个示例中，pfet408，412，414的主体电连接到第二dc电压v2。在另一示例中，pfet被实现为在soi工艺的pmos晶体管，以及pmos晶体管的主体电浮动。

第一可变分路阻抗电路352的串联级联nfet提供信号路径节点和第一dc电压v1之间的可变阻抗。每个nfet的漏极-源极阻抗或通道电阻可以以模拟方式由控制电压vc控制。例如，对于每个nfet的漏极-到-源阻抗由栅极-源极电压进行控制。通过控制第一电路352的串联级联分路的nfet的漏极-源阻抗，控制电压vc控制第一分路电路352的衰减。

通过使第一分路电路352的衰减变化，在输入端子in的rf信号电平的变化也可引起非线性行为。例如，当rf信号增加在输入端子in的功率或电压振幅的摆动时，分路电路352的串联级联nfet的每个nfet内可以具有栅极-源极电压变化和/或漏极-源极电压变化。这些变化反过来可以调节nfet402,404，406的漏极-源阻抗。由于rf信号电平变化的阻抗变化也被称为rf信号变化引起的阻抗变化。rf信号变化引起的阻抗变化可引起第一分路电路352的衰减，而这又引起可降低vva的ip3和/或im3的非线性行为。

同样地，第二分路电路354的串联级联pfet提供的信号路径节点和第一dc电压v1之间的可变阻抗。每个pfet的漏极-源阻抗或通道电阻可以模拟方式由互补v2-vc控制电压进行控制。例如，对于每一个pfet，漏极-源极阻抗由栅极-源极电压进行控制。通过控制第二分路电路354的级联串联pfet的漏极-源极阻抗，互补控制电压v2-vc控制所述第二分路电路354的衰减。

对于在输入端子in和输出端子out之间具有比截止频率更高的频率操作的射频信号，所述第一和第二dc阻断电容器306，308可以耦合第一和第二内部节点n1和n2，使得第一分路电路352和第二分路电路354对于rf信号并行电连接。

相应地，从in输入端子到输出端子out传播的rf信号的总衰减由基于所述第一分路电路352与第二分路电路354的并行操作。有利地，第一和第二分路电路352，354的并行操作允许抵消或补偿由rf信号中的变化造成的衰减变化。

例如，当rf信号在输入端in增加功率或振幅的电压摆动，第二分路电路354中串联级联pfet的每个pfet内电压可具有电压变化，其可以调节pfet408，412，414的漏极-源阻抗。此外，当rf信号在输入端子in增加功率或振幅电压的摆幅，第一个分路电压电路352的串联级联nfet的每个nfet可具有电压变化，其可以调节nfet402，404，406的漏极-源阻抗。然而，第二分路电路354的rf引入阻抗变化互补或相反于第一分路电路352的，由于pfet的漏-源的阻抗变化互补于所述fet。例如，当rf信号引入变化引起nfet402，404，406的栅极-源极电压增加时，相同的rf引入变化引起pfet408，412，414的栅极到源极电压减少。同样地，当rf信号引入变化引起nfet402，404，406栅极-源极电压减小时，相同的rf引入变化引起pfet408，412，414栅极-源极电压增加。

因此，第一和第二分路电路352，354的并行操作允许取消或补偿由于rf信号中的变化的衰减变化。相比仅具有一个分路电路的vva，这种分路衰减电路400的净衰减变化的减少可以反过来提高线性特性。

虽然图4的结构示出包括三个nfet和三个pfet的分路衰减电路400，或具有较少或较多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电路352使用一个nfet和/或第二分路电路354中使用一个pfet。

分路衰减电路400的另外的细节可以如本文所述。

图5是用于vva的两个实施例，模拟im3对衰减控制电压的曲线图500。该图500包括第一图502，用于模拟具有一个nfet的一个分路路径的vva，和第二图504，用于模拟具有一个nfet的第一分路路径和一个pfet的第二分路路径的高线性vva。第二图504的高线性vva可使用控制电压和互补控制电压来控制。虽然示出的模拟结果的一个例子，其他结果是可能的，包括例如基于处理、执行和/或模拟参数的结果。

如图5中所示，控制电压vc是具有单位伏的电压信号。此外，以dbc的im3被示出为反映线性程度的正量。图502和504的最低值或最小值相对于控制电压vc对应于衰减器何处呈现最大的非线性行为。从图5中，当控制电压vc约为0.45v时，可以看到高线性度全vva的第二图504和vva的第一图502实现最小im3。

另外，如曲线图500中，高线性vva的第二图504的最小im3是(约55dbc)并且大于vva的第一图502的最小im3(约49dbc)。由于高线性度vva的第二图504具有比第一图502的较大的最小im3幅度，第二图504的高线性度vva相比于第一图502的vva表现出卓越的线性度性，包括更高的ip3点。

应用

设备采用上述高线性可变电压衰减器可以被实现为各种电子设备。该电子设备可以包括(例如，而不限于)消费电子产品、电子消费产品部件、电子测试设备等。例如，高线性电压可变衰减本文所述可以包含在个集成电路，如单片微波集成电路(mmic)，包括无线电频率和/或微波电路，例如功率放大器、低噪声放大器、压控振荡器、混频器、调谐器、谐振器和/或开关。在消费性电子产品可以包括(而不限于)移动电话、电话、电视、计算机监视器、计算机、手持式计算机、个人数字助理(pda)、汽车、车辆发动机管理控制器、变速器控制器、安全带控制器、制动系统控制器、摄像机、照相机、数码相机、便携式存储器芯片、洗衣机、烘干机、洗衣机/烘干机、复印机、传真机、扫描仪、多功能外围设备等。此外，电子设备包括未完成的产品，其中包括针对工业，医疗和汽车领域。

前面的描述和权利要求可指元件或特征“连接”或“耦合”在一起。如本文所用，除非明确另有说明，“连接”意指一个元件/特征是直接或间接地连接到另一个元件/特征，并且不一定是机械连接。同样地，除非明确另有说明，“耦合”意指一个元件/特征是直接或间接地联接到另一个元件/特征，并且不一定是机械连接。因此，尽管在图中所示的各种原理图描绘元件和部件的实施例的安排，附加的居间的元件，设备，特征或组件可存在实际实施例(假定所描述的电路的功能性没有产生不利影响)。

虽然本发明在的某些实施例方面描述，其他实施例对于本领域的普通技术人员是显而易见的，包括不提供所有的本文所阐述的特征和优点的实施例还是在本发明的范围。此外，上述各种实施例可被组合以提供进一步的实施例。此外，在一个实施例的上下文中所示的某些特征也可以并入其他实施例。因此，本发明的范围仅通过参考所附的权利要求限定。