[发明专利]可调节的阻抗匹配网络

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及一种可以被提供在电功率源和电功率消耗装置之间的阻抗匹配网络。本发明的实施例涉及用于阻抗匹配的集成电路。本发明的实施例涉及用于调节阻抗匹配网络的方法。 

背景技术

在电气或电子系统中，经常期望设计电负载的输入阻抗(或电源的输出阻抗)，以最大化功率传递和/或最小化从负载的反射。最大化功率传递典型地在负载阻抗等于源阻抗的复共轭时达到。相反，最小化反射能够典型地在负载阻抗等于源阻抗时达到。 

当前的射频(RF)或高频(HF)前端系统在发射器端仍然典型地包含用于放大信号至所需电平的功率放大器(PA)、滤波器(典型地谐波滤波器)、功率检测器、以及在发射频段、接收频段之间和在发射器操作和接收器操作之间执行切换的天线开关。之后典型地将信号经由天线阻抗匹配网络转发至天线。 

该天线阻抗匹配设计为，对所有使用场合、频率和工作模式平均，以及对它们各自的概率平均，达到最优。可以容易看出，因为移动通信频率的频谱不断变宽，且天线自身对于所有可能出现的频率和环境条件提供非常不同的匹配，最优仅非常少地达到。 

发明内容

本发明的实施例提供一种可调节的阻抗匹配网络，包含第一端子、第二端子、参考电位端子、传输线变压器、以及半导体开关元件。传输线变压器具有第一电感器路径和第二电感器路径。半导体开关元件配置为桥接第一电感器路径或第二电感器路径的子段，从而调节第一电感器路径或第二电感器路径的电感。 

本发明进一步的实施例提供可调节的阻抗匹配网络，包含第一端子、第二端子、参考电位端子、传输线变压器、以及选择器开关。传输线变压器包含第一电感器路径和第二电感器路径。选择器开关配置为选择性地将第一电感器路径和第二电感器路径的多个电感器节点中的一个与第一端子和第二端子中的至少 一个连接。 

此外，本发明的实施例提供用于可调节的阻抗匹配的集成电路。集成电路包含基板、第一连接垫、第二连接垫、第一电感器路径、第二电感器路径、以及开关元件。第一电感器路径由位于基板或在基板中的导电路径形成，且在第一垫和第二垫之间能够导电耦合。第二电感器路径由位于基板或在基板内的导电路径形成，其中第一电感器路径和第二电感器路径相互电感耦合，以形成传输线变压器。开关元件配置为用于桥接第一电感器路径或第二电感器路径的子段，从而调节第一电感器路径或第二电感器路径的电感。 

本发明进一步的实施例提供用于调节可调节的阻抗匹配网络的方法。该方法包含，控制半导体开关元件从而桥接(或激活或去活)传输线变压器的第一电感器路径或第二电感器路径的子段，从而调节第一电感器路径或第二电感器路径的电感。 

附图说明

此处参考附图描述了本发明的实施例。 

图1示出根据现有技术状态的RF或HF前端系统的示意性框图； 

图2示出史密斯图，图示出用于某些移动通信标准需求的失配测试的多个测试例； 

图3示出根据现有技术状态的RF或HF前端系统的示意性框图，包含用于天线匹配的可调谐Pi网络； 

图4图示出多个基本LC网络和它们在史密斯图平面中对应的“禁区”； 

图5示出可调谐Pi网络、图示出Pi网络的前向传输对频率的曲线图、以及图示出输入和输出反射系数作为频率函数的史密斯图； 

图6示出根据现有技术状态的多级匹配网络的电路示意图； 

图7示出连接至电压源、源阻抗、以及负载阻抗的Ruthroff变压器； 

图8A和图8B示出包含Ruthroff变压器的Pi网络、图示出Pi网络的前向传输对频率的曲线图、以及图示出Pi网络的输入和输出反射系数作为频率函数的史密斯图； 

图9图示出在包含Ruthroff变压器的Pi网络内的主要静电(过流)放电路径； 

图10示出在第二配置中的Ruthroff变压器的电路示意图； 

图11示出根据此处公开的教导的至少一些实施例的可调节阻抗匹配网络的 电路示意图； 

图12示出根据此处公开的教导的至少一些实施例的可调节阻抗匹配网络的电路示意图； 

图13示出根据此处公开的教导的又至少一些实施例的可调节阻抗匹配网络的电路示意图； 

图14示出根据此处公开的教导的至少一些更多实施例的可调节阻抗匹配网络的电路示意图； 

图15示出根据此处公开的教导的又至少一些实施例的可调节阻抗匹配网络的电路示意图；