一种宽带可调节无源网络制造技术

本申请公开了一种宽带可调节无源网络，由一条支路或多条支路并联而成；每条支路由一个电感和一个可调电阻相串联。进一步地，当调节可调电阻的阻值时，整个无源网络的电阻和/或感抗都被调节。本申请全部采用无源器件实现了一种可以精确调节阻抗值、并且调节范围很广的阻抗网络。由于可以调节的阻抗值范围广，因而可以宽频范围内实现所需要的阻抗，即满足宽带的阻抗要求。整个无源网络不仅阻抗值可调节，Q值也可调节。整个无源网络尽量减少了电感数量，因而减少了占用芯片面积。

A broadband adjustable passive network

The present invention discloses a broadband adjustable passive network which is connected in parallel by one branch or a plurality of branches; each branch is connected in series by an inductance and an adjustable resistor. Further, when the value of the adjustable resistance, the passive network resistance and / or inductance is adjusted. This application uses passive devices to implement an impedance network that can precisely regulate impedance values and have a wide range of adjustment. Because of the wide range of impedance values that can be adjusted, the required impedance can be achieved in a wide frequency range, i.e., to meet broadband impedance requirements. The whole passive network can be adjusted not only by the impedance value, but also by the Q value. As a whole, the passive network reduces the number of inductors, thus reducing the footprint of the chip.

【技术实现步骤摘要】
一种宽带可调节无源网络
本申请涉及一种无源网络(也称阻抗网络)，特别是涉及一种可调节阻抗值的无源网络。
技术介绍
在射频信号处理领域，尤其是射频信号产生、放大、调制等电路中，需要采用无源网络(passivenetwork)。无源网络是指不包含有源器件的电路，主要由电阻、电容、电感等无源器件组成。可调节的无源网络是指其中部分或全部的元件阻抗值可以调节，从而使得整个无源网络的阻抗值可以调节。在射频电路中，无源网络可用来实现滤波、谐振、作为负载、阻抗匹配与变换等功能，典型应用为匹配网络(matchingnetwork)。可调节无源网络可以采用分立器件实现，但是分立器件无法做到小型化和系统集成。在集成电路中，电阻、电容和开关所占用面积都很小，但电感通常采用片上螺旋电感占用面积很大。因此可调节无源网络在集成电路中实现，通常采用开关电阻阵列和/或开关电容阵列来实现，很少采用开关电感阵列实现。请参阅图1a和图1b，这是采用开关电阻阵列实现的可调节无源网络。开关电阻阵列可以采用串联开关的方式，也可以采用并联开关的方式，还可以采用串联并联组合的方式，相对容易实现。但是开关电阻阵列本身没有调频特性，不能直接用于改变工作频率。请参阅图2，这是采用开关电容阵列实现的可调节无源网络。开关电容阵列通常采用并联开关的方式。各电容通常按照二进制等比容值排列，即C2＝2C1，C3＝2C2，……，开关导通支路的电容的总和为总电容。开关电容阵列通常通过增加电容的方式增大调节范围。实际电路中，开关通常由MOS管(MOSFET)实现，MOS管关断时具有一定的关断电容。因此在开关都关断时的最小电容并不是零，而是各条支路的MOS管关断电容的总和。可调节无源网络采用开关电容阵列实现并不是较好的选择。这是由于集成电路中通常具有大的寄生电容，开关又具有MOS管关断电容，两者相叠加使得可调节无源网络的最小电容较大。为了保持阻抗不变，就需要采用较小感值的谐振电感，这又使得整个无源网络的Q值(Qfactor；又称品质因子，Qualityfactor)增大，而导致不调谐时的带宽变窄。请参阅图3a和图3b，这是采用开关电感阵列实现的可调节无源网络。开关电感阵列可以采用串联开关的方式，也可以采用并联开关的方式，还可以采用串联并联组合的方式。在集成电路中，电感通常采用片上螺旋电感，所占用面积比电容和电阻大很多。为了缩小芯片面积，通常尽可能地减少电感数量，因此很难利用开关电感阵列实现高精度、宽范围的可调电感值。可调节无源网络采用开关电感阵列实现是较好的选择。这是由于开关电感阵列中开关的寄生电容的影响是最小的。开关导通时，开关上所寄生的主要是导通电阻，寄生电容的影响很小，此时整个无源网络的有效电容几乎不变。开关关断时，也具有MOS管关断电容，但其与电感相配合可以带来有利的辅助调节，例如调节整个无源网络的阻抗，而不会如开关电容阵列那样减小网络Q值。制约开关电感阵列实现的主要是其包含多个电感，需要占用很大的芯片面积，不利于片上集成。为了克服片上螺旋电感占用面积大等缺陷，现有技术给出的解决方案大多是用有源电感取代无源电感。申请公布号为CN103532517A、申请公布日为2014年1月22日的中国专利技术专利申请《具有大电感值、高Q值的新型可调有源电感》中，公开了一种采用晶体管等有源器件实现的电感。申请公布号为CN103956986A、申请公布日为2014年7月30日的中国专利技术专利申请《高Q值可调节差分式有源电感》中，也公开了一种采用晶体管等有源器件实现的电感。申请公布号为CN105071784A、申请公布日为2015年11月18日的中国专利技术专利申请《一种宽频带、高Q值有源电感》中，公开了一种采用跨导放大器等有源器件实现的电感。虽然在集成电路中采用有源器件来模拟电感具有诸如占用面积小等优势，然而也存在结构复杂、产生功耗和非线性、性能难以满足各种电子设备的需求等劣势。如果能用无源网络实现高精度、宽范围的可调节的电感值，同时尽量减少占用的芯片面积，则可用于集成电路中实现。
技术实现思路
本申请所要解决的技术问题是提供一种电感数量较少、占用面积较小的可调节无源网络，主要由可调电阻和电感组成，可实现高精度、宽范围的电阻值和/或电感值的调节。为解决上述技术问题，本申请宽带可调节无源网络由一条支路或多条支路并联而成；每条支路由一个电感和一个可调电阻相串联。可选地，所述电感采用片上螺旋电感实现。可选地，所述可调电阻采用开关电阻阵列和/或MOS电阻实现。进一步地，当调节可调电阻的阻值时，整个无源网络的电阻和/或感抗都被调节。进一步地，当所述可调节无源网络仅有两条支路并联时：总阻抗其中Zind＝Rind+jωLind；Z1＝R1+jωL1；Z2＝R2+jωL2；总电阻总感抗可选地，所述宽带可调节无源网络还包括至少一条可调电容的并联支路。可选地，所述可调电容采用开关电容阵列实现。可选地，当具有多个电感时，这些电感采用融合电感实现。可选地，所述可调节无源网络采用差分结构；并联支路成对出现，每条支路的结构不变。可选地，所述可调节无源网络采用差分结构；每条支路均增加串联一个电感，并联支路的数量不变。本申请取得的技术效果是采用无源器件实现了一种可以精确调节阻抗值、并且调节范围很广的阻抗网络。由于可以调节的阻抗值范围广，因而可以宽频范围内实现所需要的阻抗，即满足宽带的阻抗要求。整个无源网络不仅阻抗值可调节，Q值也可调节。整个无源网络尽量减少了电感数量，因而减少了占用芯片面积。附图说明图1a、图1b分别是串联开关方式、并联开关方式的开关电阻阵列的结构示意图。图2是并联开关方式的开关电容阵列的结构示意图。图3a、图3b分别是串联开关方式、并联开关方式的开关电感阵列的结构示意图。图4是本申请提供的可调节无源网络的实施例一的结构示意图。图5是图4所示的可调节无源网络仅有两条并联支路的结构示意图。图6是本申请提供的可调节无源网络的实施例二的结构示意图。图7是本申请提供的可调节无源网络的实施例三的结构示意图。图8a、图8b是本申请提供的可调节无源网络的实施例四的两种结构示意图。图中附图标记说明：R为电阻；VR为可调电阻；C为电容；VC为可调电容；L为电感；k为互感；S为开关。具体实施方式由于片上螺旋电感要占用很大的面积，无源网络如果采用较多数量的电感，就需要占用很大的芯片面积。所以在设计可调节无源网络时，需要尽可能地减少电感的数量。但是当电感数量较少时，采用普通的开关切换方式，很难实现精确调节整个网络的阻抗。为了解决要求电感数量尽可能少与要求精确调节阻抗的矛盾，本申请提供了可调节无源网络的实施例一，如图4所示。所述可调节无源网络由一条支路或多条支路并联而成，每条支路由一个电感Ln和一个可调电阻VRn相串联。每个电感Ln可以采用独立电感实现，例如为片上螺旋电感。每个可调电阻VRn可以采用开关电阻阵列、或者MOS电阻实现。如果可调节无源网络仅为一条支路，就是仅由一个电感L1和一个可调电阻VR1相串联组成，是最简单的实现方式。本申请提供的可调节无源网络的实施例一中，每条支路的阻抗Zn是电阻的阻值Rn加上电感的感抗(即感性电抗)ωLn，即Zn＝Rn+jωLn，j为虚数符号，ω表示角频率。阻抗Zn是复数，有实数部Rn和虚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽带可调节无源网络，其特征是，由一条支路或多条支路并联而成；每条支路由一个电感和一个可调电阻相串联。

【技术特征摘要】
2016.09.29 CN 20161087358191.一种宽带可调节无源网络，其特征是，由一条支路或多条支路并联而成；每条支路由一个电感和一个可调电阻相串联。2.根据权利要求1所述的宽带可调节无源网络，其特征是，所述电感采用片上螺旋电感实现。3.根据权利要求1所述的宽带可调节无源网络，其特征是，所述可调电阻采用开关电阻阵列和/或MOS电阻实现。4.根据权利要求1所述的宽带可调节无源网络，其特征是，当调节可调电阻的阻值时，整个无源网络的电阻和/或感抗都被调节。5.根据权利要求1所述的宽带可调节无源网络，其特征是，当所述可调节无源网络仅有两条支路并联时：总阻抗其中Zind＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙亚楠，江亮，张海兵，林甲富，贾斌，
申请(专利权)人：锐迪科微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31