[發明專利]具有改善品質因數的阻抗匹配網絡和用于匹配阻抗的方法

在審

• 申請號: 201310613023.5
• 申請日: 2013-10-11
• 公開（公告）號: CN103731120A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: W·巴卡爾斯基;A·托馬斯
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: H03H11/28
• 分類號: H03H11/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 蔣駿;馬永利

技術領域

本發明的實施例涉及一種可以在電力源和電力消費者之間提供的阻抗匹配網絡。本發明的實施例涉及一種包括阻抗匹配網絡的天線電路。本發明的實施例涉及一種匹配阻抗的方法。本發明的另外的實施例涉及基于開關晶體管的匹配網絡。

背景技術

在電氣或電子系統中，常常期望設計電負載的輸入阻抗(或電能源的輸出阻抗)以最大化功率傳輸和／或最小化來自負載的反射。當負載阻抗等于源阻抗的復共扼時，通常得到最大化功率傳輸。相反，當負載阻抗等于源阻抗時，通?？梢詫崿F最小反射。

目前射頻(RF)或高頻(HF)前端系統通常在發射器端仍包括用于放大信號至所需水平的功率放大器(PA)、濾波器(典型地是諧波濾波器)、功率探測器和在發射頻帶和接收頻帶之間以及發射器操作和接收器操作之間執行切換的天線開關。其后，信號典型地經由天線阻抗匹配網絡被轉發至天線。

該天線阻抗匹配被這樣設計，即，對所有使用情況、頻率和操作模式進行平均，以及在其各自可能性上，實現最優。如可容易看到的，該最優僅是極少能達到的，因為移動通信頻率的頻譜不斷變得更寬，并且天線本身還對所有可能發生的頻率和環境狀況提供了非常不同的匹配。

此外，為了解決所有可能的匹配點，需要電感匹配元件和電容匹配元件。為了達到史密斯原圖的所有區域，通常需要至少三個元件。由于事實上現有的組合將會導致非常不利的元件值，因此通常采用多達六個無功元件以便獲得更多靈活性。但是這些匹配網絡也受到這樣事實的影響，即，其僅針對元件值的所選的選擇和／或在特定頻率下實現高品質因數。當阻抗匹配網絡被設置到其他操作點時，通常可觀察到品質因數的顯著下降。

發明內容

本發明的實施例提供一種阻抗匹配網絡，其包括第一信號端子、第二信號端子以及參考電位端子。阻抗匹配網絡進一步包括在第一信號端子與參考電位端子之間的第一分流支路。第一分流支路包括可變電感元件以及第一電容元件。阻抗匹配網絡還包括在第二信號端子與參考電位端子之間的第二分流支路。第二分流支路包括第二電容元件。阻抗匹配網絡進一步包括在第一信號端子和第二信號端子之間的串聯支路。該串聯支路包括第三電容元件。

本發明的另外的實施例提供了一種包括可變電容元件的阻抗匹配網絡。該可變電容元件包括多個晶體管，其中晶體管的關斷電容C_off的組合提供了可變電容元件的總電容，其作為至少兩個獨立晶體管控制信號的函數。

進一步，本發明的實施例提供一種天線電路，其包括天線、信號端子和阻抗匹配網絡。該信號端子被配置為向接收器或從發射器中繼信號。阻抗匹配網絡將天線和信號端子進行互連，并且包括分流支路內的可變電感元件。

本發明的另外的實施例提供了一種用于匹配阻抗的方法，該方法包括：確定或估計信號源的源阻抗，以及確定或估計信號吸收器的吸收阻抗。該方法進一步包括通過調整在阻抗匹配網絡的分流支路內可變電感元件，來基于源阻抗和吸收阻抗調整該阻抗匹配網絡。

此外，本發明的實施例提供了一種用于匹配阻抗的方法，該方法包括確定或估計信號源的源阻抗。該方法還包括確定或估計信號吸收器的吸收阻抗。此外，該方法包括通過調整作為阻抗匹配網絡的一部分的可變電容元件，來基于源阻抗和吸收阻抗調整該阻抗匹配網絡?？勺冸娙菰ǘ鄠€晶體管，其中晶體管的關斷電容C_off的組合提供了可變電容元件的總電容。

附圖說明

本文對附圖做出參考來描述本發明的實施例。

圖1圖示出了多個基本LC網絡以及其在史密期原圖平面中對應的“禁區”；

圖2示出了具有Pi-拓撲的阻抗匹配網絡的示意性電路圖，該Pi-拓撲包括三個固定值電感元件和三個可變電容元件；

圖3示出了根據實施例的阻抗匹配網絡的示意性電路圖，該阻抗匹配網絡具有在第一分流支路內的可變電感元件；

圖4示出了一種阻抗匹配網絡的示意性電路圖，該阻抗匹配網絡具有在第一分流支路中的第一可變電感元件以及第二分流支路中的第二可變電感元件；

圖5示出了根據另外的實施例的阻抗匹配網絡的示意性電路圖，該阻抗匹配網絡具有在第二分流支路中的可變電感元件；

圖6示出了根據與圖4中所示出的實施例的類似的另外的實施例的阻抗匹配網絡的示意性電路圖；

圖7示出了阻抗匹配網絡的示意性電路圖，該阻抗匹配網絡具有用于串聯支路的旁路晶體管；

圖8示出了阻抗匹配網絡的示意性電路圖，該阻抗匹配網絡圖示出了可變電感元件和可變電容元件的可能實現細節；