[发明专利]具有有源器件调谐的反射型相位偏移器

说明书

一种相位偏移器包括第一RF端子和第二RF端子，参考电势端子；连接至第一RF端子和第二RF端子以及参考电势端子的集总元件LC网络，以及连接至集总元件LC网络和参考电势端子的第一有源半导体器件和第二有源半导体器件。第一有源半导体器件和第二有源半导体器件中的每个有源半导体器件包括控制端子以及第一输出端子和第二输出端子。集总元件LC网络呈现跨第一RF端子和第二RF端子的电抗，偏移在第一RF端子和第二RF端子之间RF信号的相位。第一有源半导体器件和第二有源半导体器件被配置用于通过控制跨第一RF端子和第二RF端子的电抗调谐RF信号的相位偏移。

技术领域

本申请涉及RF通信系统，并且特别地涉及相位偏移器。

背景技术

相位偏移器在当前和下一代通信系统中具有广泛各种用途。相位偏移器例如用于调节在束形成、同相调制和功率放大器电路中的RF信号的传输相位。第五代(5G)无线系统代表用于相位偏移器的一个新兴应用。第五代(5G)无线系统使用多个天线和相位偏移以同时地发送和接收多个RF信号并且由此实现更快的下载速度、更大的带宽、频谱效率、更低的延迟等。

通常而言，相位偏移器分为两个广义类别：有源相位偏移器和无源相位偏移器。无源相位偏移器仅包括无源器件(例如电感器、传输线等)，而有源相位偏移器使用至少一个有源元件(例如晶体管、三极管等)。有源相位偏移器与无源相位偏移器相比消耗额外的功率。因此，无源相位偏移器在基站和移动装置应用中是优选的。

无源相位偏移器分为四个广义类别：切换线路相位偏移器、传输型相位偏移器、L-C集总元件相位偏移器以及反射型相位偏移器。切换线路相位偏移器在不同长度的传输线之间切换以实现所需延迟。切换线路相位偏移器可以具有高插入损耗的缺点，因为级联了更多级以增大分辨率。传输型相位偏移器通过在传输线上加载电抗性阻抗并且调谐阻抗值以改变RF信号的相位而实现。传输型相位偏移器的缺点在于，当相位在调谐时输入阻抗难以匹配，这导致高返回损耗。L-C集总元件相位偏移器使用多个集总元件(例如电容器和电感器)。为了调谐相位，可以将可变电容器替代电容器的一些或全部。该类型相位偏移器的一个缺点在于：相位偏移器的特征阻抗改变并且因此难以匹配。反射型相位偏移器可以包括具有电抗端接负载的3dB耦合器。反射型相位偏移器的一个益处是非常低的返回损耗和匹配的端口阻抗。然而，由3dB耦合器的特性所确定的反射型相位偏移器的大小和带宽限制它们的可应用性。

发明内容

公开了一种相位偏移器。根据一个实施例，相位偏移器包括第一RF端子和第二RF端子、参考电势端子、连接至第一RF端子和第二RF端子以及参考电势端子的集总元件LC网络，以及连接至集总元件LC网络并连接至参考电势端子的第一有源半导体器件和第二有源半导体器件。第一有源半导体器件和第二有源半导体器件中的每个有源半导体器件包括控制端子以及第一输出端子和第二输出端子。集总元件LC网络代表跨第一RF端子和第二RF端子的电抗，将RF信号的相位偏移作为在第一RF端子和第二RF端子之间。第一有源半导体器件和第二有源半导体器件被配置用于通过控制跨第一RF端子和第二RF端子的电抗而调谐RF信号的相位偏移。

根据另一实施例，相位偏移器包括四端口混合耦合器，包括第一输入端口和第二输入端口以及第一输出端口和第二输出端口。四端口混合耦合器被配置用于将RF信号的相位偏移作为在第一输入端口和第二输入端口之间。相位偏移器进一步包括连接至第一输出端口和第二输出端口的第一有源半导体器件和第二有源半导体器件。第一有源半导体器件和第二有源半导体器件被配置用于基于变化的电压改变RF信号在第一输入端口和第二输入端口之间的相位偏移。