[发明专利]使用线性化技术的移相器以及相关的负载装置

说明书

技术领域

本发明有关于对线性化变容器(varactor)装置的C-V曲线进行线性化处理，、尤其是关于一种使用线性化技术以减轻变容器的非线性C-V曲线所带来的影响的移相器(phase shifter)以及相关的负载装置。

背景技术

移相器为各种无线通信应用的常用组件。例如，相位阵列接收器需要移相器以达到期望的波束成形(beamforming)。特别地，移相器为非视距(Non-Light Of Sight，NLOS)应用的关键组件之一。请参阅图1，图1为传统的反射型(reflection-type)移相器的示意图。传统的反射型移相器100包含正交耦合器(quadrature coupler)102以及多个负载装置：负载装置104A和负载装置104B。如第1图所示，正交耦合器102包含输入端(input port)P1、直通端(through port)P2、耦合端(coupled port)P3以及隔离端(isolated port)(输出端)P4。正交耦合器102也称之为90度混合耦合器(hybrid coupler)，用于将输入信号S_IN分为两个相差为90度的信号。

负载装置104A以及负载装置104B分别用于作为反射负载。传统的负载装置104A以及负载装置104B的均包含一个传输线L、一个旁通电容器(bypass capacitor)Cbypass以及多个变容器C1。分别反射自负载装置140A以及负载装置104B的信号在隔离端(输出端)P4合并，并在隔离端(输出端)P4产生(induced)一个输出信号S_OUT。通过适当的调整实现在负载装置104A以及负载装置104B中的变容器C1的电容值(capacitive values)(电容值，capacitance values)，传统的反射型移相器100可用作提供任何期望的相位偏移。换言之，传统的移相器100应用变容器C1以提供用于引导(steering)信号波束角(beam angle)的相位调整(tuning)功能。

尽管如此，因为变容器的非线性的C-V曲线，如图2所示的移相器100的相位调整曲线为非线性的。从图2可以看出，当施加到变容器上的控制电压V增加/减少时，电容值C非线性地增加/减少。特别地，当控制电压V在特定范围内，C-V曲线的斜率很尖锐，暗示出用于设定变容器的控制电压V的数模转换器(Digital-To-Analog Converter，DAC)一般需要具有高解析度(resolution)，以恰当地将变容器设定为期望的电容值。因此，如果考量到数字控制值的预失真(pre-distortion)特性，建议使用数字补偿方案将预失真施加到进入(incoming)的数字控制值，从而使整体的相位调整曲线变得更加线性化。

移相器100的相位调整曲线的线性化可以简化数字补偿方案的实际实现，而且相应地减少数字电路区域的面积(例如，查找表，lookup table)。除此之外，当变容器的控制电压在前述特定范围内时，因为DAC转换噪声很严重，其中，C-V曲线的斜率很尖锐，所以线性化C-V曲线以降低斜率可以有效地减少通过后续信号处理级(多级)的DAC转换噪声。

因此，亟需新颖以及有效的方法，来线性化应用装置的非线性特性(例如，移相器的非线性相位调整曲线)，该非线性特性由变容器的非线性C-V曲线引起。

发明内容

根据本发明的实施例，提出了应用线性技术的移相器和相关的负载装置，以减轻变容器的非线性C-V曲线所带来的影响。

根据本发明的一方面，揭示了包含移相器核心和多个负载装置的移相器。该移相器核心具有一输入端，用于接收一输入信号，一输出端，用于输出一输出信号，以及多个连接端。该多个负载装置分别耦接到该多个连接端。该多个负载装置至少一个包含多个第一变容器单元，该多个第一变容器单元的每一个具有一第一节点以及一第二节点，其中，该多个第一变容器单元的多个第一节点耦接到一第一电压，该多个第一变容器单元的多个第二节点分别耦接到多个第二电压中的一个，该多个第二电压包含至少两个不同的电压。