TW202308332A - 射頻裝置及其電感裝置 - Google Patents

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Abstract

射頻裝置包含一功率放大電路、一訊號耦合電路、一萃取電路以及一諧波濾波電路。功率放大電路用以放大一差動訊號以輸出一待濾波訊號。訊號耦合電路包含一一次側電感及一二次側電感。訊號耦合電路以一次側電感接收待濾波訊號並從二次側電感輸出一單端訊號。萃取電路具有一中央抽頭。萃取電路用以與一次側電感耦合並自中央抽頭輸出一共模訊號。諧波濾波電路用以依據共模訊號對單端訊號進行一諧波濾波，以使訊號耦合電路的二次側電感輸出一已濾波訊號。

Description

射頻裝置及其電感裝置
本發明是有關於一種通訊傳輸技術，尤其是一種射頻裝置及其電感裝置。
射頻（Radio frequency，RF）電路於運作時會產生兩倍頻諧波（harmonic）、三倍頻諧波等，前述諧波會對其他電路產生不良的影響。例如以WiFi 2.4吉赫茲（GHz）應用的電路為例，其兩倍頻諧波會產生4.8GHz訊號，由於4.8GHz接近5GHz，因而此兩倍頻諧波會影響工作頻帶為5GHz的電路（例如WiFi 5GHz應用的電路）。
一般解決上述諧波對電路產生影響的方式，是在射頻電路外部設置濾波器以濾除上述諧波。然而，設置於射頻電路外部的濾波器會影響到射頻電路本身的性能、占用額外的電路放置空間及產生額外的費用。
鑑於上述，本案提供一種射頻裝置及其電感裝置。依據一些實施例，藉由本案之射頻裝置及其電感裝置，可以提升濾除諧波的效能、減少占用的電路（或晶片）空間、及增加電路（或晶片）的對稱性。例如透過將構成諧波濾波器之主要元件整合於射頻裝置中已經存在的一些元件以達到前述之至少一功效。
依據一些實施例，射頻裝置包含一功率放大電路、一訊號耦合電路、一萃取電路以及一諧波濾波電路。功率放大電路用以放大一差動訊號以輸出一待濾波訊號。訊號耦合電路包含一一次側電感及一二次側電感。訊號耦合電路用以一次側電感接收待濾波訊號並從二次側電感輸出一單端訊號。萃取電路具有一中央抽頭。萃取電路用以與一次側電感耦合並自中央抽頭輸出一共模訊號。諧波濾波電路用以依據共模訊號對單端訊號進行一諧波濾波，以使訊號耦合電路的二次側電感輸出一已濾波訊號。
依據一些實施例，電感裝置包含捲繞的一第一導電層圖案、捲繞的一第二導電層圖案以及一電容。第一導電層圖案形成一訊號耦合電路的一一次側電感及一二次側電感。訊號耦合電路用以將來自一次側電感的一待濾波訊號轉換為二次側電感的一單端訊號。第二導電層圖案包含一第一走線、一第二走線以及一連接件。第一走線其一端耦接一第一節點。第二走線其一端耦接一第二節點。連接件耦接於第一走線之另一端與第二走線之另一端之間，並具有一中央抽頭。第一導電層圖案及第二導電層圖案係相對於一中心軸呈對稱的形態設置，中央抽頭位於中心軸上。電容耦接於第一節點及第二節點之間，以與第二導電層圖案形成一萃取電路及一諧波濾波電路的一諧振電路。萃取電路用以與一次側電感耦合並自中央抽頭輸出一共模訊號。諧波濾波電路用以依據共模訊號對單端訊號進行一諧波濾波，以使訊號耦合電路的二次側電感輸出一已濾波訊號。
依據一些實施例，電感裝置包含捲繞的一第一導電層圖案、捲繞的一第二導電層圖案、一第一電容以及捲繞的一第三導電層圖案。第一導電層圖案形成一訊號耦合電路的一一次側電感及一二次側電感。訊號耦合電路用以將來自一次側電感的一待濾波訊號轉換為二次側電感的一單端訊號。第二導電層圖案形成一諧波濾波電路的一諧振電路。第二導電層圖案包含一第一走線、一第二走線以及一連接件。第一走線其一端耦接一第一節點。第二走線其一端耦接一第二節點。連接件耦接於第一走線之另一端與第二走線之另一端之間。第一電容耦接於第一節點及第二節點之間。第三導電層圖案具有一中央抽頭。第三導電層圖案之二端分別耦接一第二電容及一第三電容，以形成一萃取電路。第一導電層圖案、第二導電層圖案及第三導電層圖案係相對於一中心軸呈對稱的形態設置。中央抽頭位於中心軸上。萃取電路用以與一次側電感耦合並自中央抽頭輸出一共模訊號。諧波濾波電路用以依據共模訊號對單端訊號進行一諧波濾波，以使訊號耦合電路的二次側電感輸出一已濾波訊號。
綜上所述，依據本發明之一些實施例，射頻裝置及其電感裝置透過與諧波同一頻率且與諧波的相位相反的一訊號來相消諧波，從而在不影響輸出之訊號的基頻波下，降低輸出之訊號的諧波，進而降低射頻裝置及其電感裝置對其他電路（如操作於其他頻帶的裝置）造成的不良影響。在一些實施例中，由於濾除諧波的諧波濾波器為設置於射頻裝置及其電感裝置內，因而減少了一些受外在干擾的因素而得以提升濾除諧波的效果，且可避免影響到射頻裝置中電路本身的性能或是避免增加額外的費用。
關於本文中所使用之「第一」及「第二」等術語，其係用以區別所指之元件，而非用以排序或限定所指元件之差異性，且亦非用以限制本發明之範圍。並且，所使用之「耦接」或「連接」等術語，其係指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸；舉例來說，若文中描述第一裝置耦接於第二裝置，則代表第一裝置可直接電性連接於第二裝置，或者透過其他裝置或連接手段間接地電性連接至第二裝置。此外，所使用之「耦合」術語，其係指電感性耦合。
參照圖1，圖1係為本案依據一些實施例之二射頻裝置100、300之方塊示意圖。射頻裝置100耦接一天線200。射頻裝置100在工作時，透過天線200而與另一射頻裝置300進行通訊（訊號）傳輸。例如，射頻裝置100中的射頻發送電路（圖未示）透過天線200將訊號（例如射頻訊號）輸出，射頻裝置300中的射頻接收電路（圖未示）透過其耦接的天線400接收來自射頻裝置100的訊號。
參照圖2，圖2係為本案第一實施例之射頻裝置100之方塊示意圖。射頻裝置100包含一功率放大電路101、一訊號耦合電路102、一萃取電路103以及一諧波濾波電路104。功率放大電路101耦接訊號耦合電路102。諧波濾波電路104耦接萃取電路103。
在一些實施例中，射頻裝置100還包含一處理電路105。處理電路105用以處理射頻裝置100的資料，並將欲通訊傳輸至射頻裝置100外部（如射頻裝置300）的資料轉換為一差動訊號Vi+、Vi-。所述處理電路105可為嵌入式控制器、中央處理器、微處理器、特定應用積體電路、或系統單晶片等運算電路。在一些實施例中，功率放大電路101耦接處理電路105，以從處理電路105獲取差動訊號Vi+、Vi-。
參照圖2及圖3。圖3係為本案第一實施例之射頻裝置100之部分詳細電路示意圖。功率放大電路101用以放大差動訊號Vi+、Vi-以輸出一待濾波訊號Vo+、Vo-。在一些實施例中，功率放大電路101包含至少一對共源極電晶體（如圖3所示的共源極電晶體M1~M6）。圖3在此雖以三對共源極電晶體M1~M6為示例，但並非限制於僅能為三對，共源極電晶體的對數量可因應欲對訊號進行的增益大小而為少於三對或大於三對。於此以三對共源極電晶體M1~M6進行說明。舉例來說，共源極電晶體M1~M6可以為N型金氧半電晶體，且串列在一起（例如共源極電晶體M3、M4的源極耦接共源極電晶體M1、M2的汲極，且共源極電晶體M3、M4的汲極耦接共源極電晶體M5、M6的源極），共源極電晶體M5、M6的汲極耦接訊號耦合電路102（訊號耦合電路102之二輸入端813、814），而共源極電晶體M1、M2的源極共同耦接於一接地電位GND，且其閘極分別耦接處理電路105之二輸出端以取得差動訊號Vi+、Vi-。在共源極電晶體M1~M6對差動訊號Vi+、Vi-進行增益後，於共源極電晶體M5、M6的汲極輸出待濾波訊號Vo+、Vo-至訊號耦合電路102。在一些實施例中，共源極電晶體M3~M6可以依據其閘極的偏壓電位V G1、V G2來調整其提供的增益大小（例如，偏壓電位V G1、V G2上升則可提供較大的增益，反之則提供較小的增益）。所述偏壓電位V G1、V G2可以自處理電路105取得。
訊號耦合電路102包含一一次側電感1021及一二次側電感1022。所述訊號耦合電路102可以為一換衡器（balanced to unbalanced，Balun）。訊號耦合電路102用以將一次側電感1021所接收的待濾波訊號Vo+、Vo-轉換為從二次側電感1022輸出的一單端訊號V S。具體來說，二次側電感1022之一端（於後稱為二次側接地端812）耦接接地電位GND，其另一端（於後稱為輸出端811）耦接天線200，一次側電感1021之二端（亦即訊號耦合電路102的二輸入端813、814）分別耦接功率放大電路101的二輸出端（即共源極電晶體M5、M6的汲極），以接收待濾波訊號Vo+、Vo-，一次側電感1021與二次側電感1022耦合，以將待濾波訊號Vo+、Vo-轉換為單端訊號V S。
萃取電路103具有一中央抽頭（center-tapped）1031。萃取電路103用以與一次側電感1021耦合並自中央抽頭1031輸出一共模訊號V U。具體來說，萃取電路103與一次側電感1021耦合而取得待濾波訊號Vo+、Vo-，並基於待濾波訊號Vo+、Vo-而自中央抽頭1031輸出功率放大電路101的共模訊號V U。所述共模訊號V U之電壓值可為待濾波訊號Vo+、Vo-相加後除以二所得之值。在一些實施例中，共模訊號V U主要可以由待濾波訊號Vo+、Vo-中的諧波組成。前述諧波可為基頻（射頻裝置100之主要操作頻率）的二倍頻、三倍頻等的諧波。例如基頻為2.4GHz，則二倍頻諧波為4.8GHz，三倍頻諧波為7.2GHz。舉例來說，萃取電路103具有低頻濾除的功能（如以電容來實現此功能），並對取得的待濾波訊號Vo+、Vo-進行低頻濾波（例如抑制待濾波訊號Vo+、Vo-中的基頻之波），以保留頻率高於基頻之波（基頻波）的諧波，而形成共模訊號V U。
諧波濾波電路104用以依據共模訊號V U對二次側電感1022上的單端訊號V S進行一諧波濾波，以使訊號耦合電路102的二次側電感1022透過天線200輸出一已濾波訊號V F（即前述之射頻訊號）至射頻裝置100外部（如射頻裝置300）。其中，諧波濾波電路104耦接萃取電路103的中央抽頭1031，以取得共模訊號V U。所述諧波濾波電路104可以為高頻濾波電路或帶拒濾波電路，而諧波濾波可為高頻濾波或帶拒濾波。由於單端訊號V S為透過訊號耦合電路102轉換而得，因而待濾波訊號Vo+、Vo-與單端訊號V S具有相似的基頻波及相似的諧波。諧波濾波電路104進行之諧波濾波是保留單端訊號V S中之基頻波，並抑制單端訊號V S中基頻波的二倍頻、三倍頻等諧波，以形成已濾波訊號V F。舉例來說，諧波濾波電路104依據共模訊號V U產生與單端訊號V S中之諧波的相位相反的一諧波電壓訊號（例如單端訊號V S的諧波之相位是一百八十度，則諧波電壓訊號之相位是零度；或是單端訊號V S的諧波之相位是零度，則諧波電壓訊號之相位是一百八十度），因此諧波濾波電路104透過將諧波電壓訊號耦合於單端訊號V S以消除單端訊號V S中的諧波，而形成已濾波訊號V F。在一些實施例中，諧波電壓訊號可以與單端訊號V S中之諧波具有同一電壓位準及同一頻率。
參照圖4，圖4係為本案依據一些實施例之二射頻裝置100、500之方塊示意圖。以射頻裝置100之主要操作頻率為2.4GHz，射頻裝置500之主要操作頻率為5GHz為例，由於射頻裝置100及射頻裝置500分別工作於不同的頻帶，因此其二者可經由雙工器（diplexer）510而共用同一個天線200。若未對射頻裝置100透過天線200所輸出的訊號（例如射頻訊號）進行諧波濾波處理，則會干擾到射頻裝置500工作時所產生的訊號。例如，射頻裝置100所產生的二倍頻諧波為4.8GHz，由於4.8GHz接近5GHz，因此若未濾除此二倍頻諧波則會干擾到射頻裝置500的工作。因而，根據本案上述之實施例的內容，射頻裝置100透過有效的濾除自身產生的諧波，以解決此問題（例如射頻裝置100所輸出的已濾波訊號V F因已濾除諧波而不會影響到射頻裝置500的運作）。
在一些實施例中，如圖2所示，諧波濾波電路104包含一第一放大電路1041、一第二放大電路1042以及一諧振電路1043。第一放大電路1041及第二放大電路1042分別耦接於萃取電路103之中央抽頭1031與諧振電路1043之間。第一放大電路1041用以放大於一第一相位下的共模訊號V U，以輸出一第一已放大訊號V A1。第二放大電路1042用以放大於一第二相位下的共模訊號V U，以輸出一第二已放大訊號V A2。諧振電路1043用以在共模訊號V U於第一相位下依據第一已放大訊號V A1耦合單端訊號V S，並在共模訊號V U於第二相位下依據第二已放大訊號V A2耦合單端訊號V S，以對單端訊號V S進行諧波濾波。
續，為了消除不同相位的諧波，因而透過以不同的路徑及路徑上的元件來放大不同相位的共模訊號V U，以分別產生與諧波的相位相反的一諧波電流。舉例來說，由於單端訊號V S為交流訊號，因此在一些情形下，單端訊號V S中之諧波的相位為零度，此時共模訊號V U的相位（第一相位）即為零度，透過位於第一濾波路徑10上的第一放大電路1041放大此時的共模訊號V U，以輸出與第一相位相反的第一已放大訊號V A1（即相位是一百八十度的諧波電流訊號），諧振電路1043依據第一已放大訊號V A1產生出與第一相位相反的諧波電壓訊號（即相位是一百八十度的諧波電壓），並將此諧波電壓耦合單端訊號V S，從而消除單端訊號V S中之零度相位的諧波。相似地，在另一些情形下，單端訊號V S中之諧波的相位為一百八十度，此時共模訊號V U的相位（第二相位）即為一百八十度，諧振電路1043透過位於第二濾波路徑20上的第二放大電路1042獲得與第二相位相反的第二已放大訊號V A2（即相位是零度的諧波電流訊號），並依據第二已放大訊號V A2產生出與第二相位相反的諧波電壓（即相位是零度的諧波電壓訊號），以消除單端訊號V S中之一百八十度相位的諧波。在一些實施例中，第一相位與第二相位互為反相。
在一些實施例中，如圖3所示，第一放大電路1041及第二放大電路1042可以分別包含一共源極電晶體M7、M8。共源極電晶體M7、M8的汲極分別耦接於諧振電路1043的不同端，共源極電晶體M7、M8的閘極耦接萃取電路103的中央抽頭1031，以分別取得第一相位下的共模訊號V U及第二相位下的共模訊號V U。在共模訊號V U於第一相位下，共源極電晶體M7放大此時的共模訊號V U以經由其汲極輸出第一已放大訊號V A1至諧振電路1043。在共模訊號V U於第二相位下，共源極電晶體M8放大此時的共模訊號V U以經由其汲極輸出第二已放大訊號V A2至諧振電路1043。所述共源極電晶體M7、M8可以為N型金氧半電晶體。
在一些實施例中，如圖3所示，所述諧振電路1043可以為一電感電容並聯諧振電路（L-C並聯諧振電路）。例如諧振電路1043包含至少一電感L3及與電感L3並聯的一電容（於後稱為第一電容C1）以對單端訊號V S進行諧波濾波。具體來說，透過配置電感L3與第一電容C1之值來使其二者形成的諧振頻率與單端訊號V S的諧波之頻率相同，以抑制第一已放大訊號V A1及第二已放大訊號V A2中其他非諧波之頻率的波，而得以在將諧波電壓訊號耦合單端訊號V S後，僅相消單端訊號V S的諧波而未影響單端訊號V S的基頻波。在一些實施例中，諧振電路1043可以為進行二倍頻諧波濾波，也就是說，前述諧振頻率可以為基頻的二倍。
在一些實施例中，如圖2所示，諧波濾波電路104更包含一切換電路1044。切換電路1044耦接於第一放大電路1041、第二放大電路1042及諧振電路1043之間。切換電路1044用以切換射頻裝置100的諧波濾波路徑（第一濾波路徑10及第二濾波路徑20）。第一濾波路徑10以圖式中一點鏈線所示。第二濾波路徑20以圖式中二點鏈線所示。在共模訊號V U於第一相位下，切換電路1044導通第一放大電路1041與諧振電路1043之間的耦接，以形成第一濾波路徑10，並使諧振電路1043以第一已放大訊號V A1進行諧波濾波。在共模訊號V U於第二相位下，切換電路1044導通第二放大電路1042與諧振電路1043之間的耦接，以形成第二濾波路徑20，並使諧振電路1043以第二已放大訊號V A2進行諧波濾波。
在一些實施例中，如圖3所示，切換電路1044可以由電晶體實現。例如，切換電路1044包含二對共源極電晶體M9~M12。第一對共源極電晶體M9、M10為控制是否導通第一放大電路1041與諧振電路1043之間的耦接，以決定是否形成第一濾波路徑10。第二對共源極電晶體M11、M12為控制是否導通第二放大電路1042與諧振電路1043之間的耦接，以決定是否形成第二濾波路徑20。舉例來說，共源極電晶體M9、M10的閘極耦接一偏壓電位V G3，共源極電晶體M11、M12的閘極耦接一偏壓電位V G4，共源極電晶體M10、M12的汲極共同耦接一系統電位V DD，共源極電晶體M9的源極耦接第一放大電路1041，共源極電晶體M11的源極耦接第二放大電路1042，共源極電晶體M10的源極及共源極電晶體M11的汲極耦接諧振電路1043的一端，共源極電晶體M12的源極及共源極電晶體M9的汲極耦接諧振電路1043的另一端。藉此，在共源極電晶體M9、M10導通時，形成第一濾波路徑10而使諧振電路1043可以自第一放大電路1041取得第一已放大訊號V A1；在共源極電晶體M11、M12導通時，形成第二濾波路徑20而使諧振電路1043可以自第二放大電路1042取得第二已放大訊號V A2。所述系統電位V DD可為供電給射頻裝置100內元件的電源。所述共源極電晶體M9~M12可以為N型金氧半電晶體。
前述實施例中，偏壓電位V G3、V G4可以互相為相反準位，致使二對共源極電晶體M9~M12中之一對為導通時，另一對為不導通。例如，在共模訊號V U於第一相位下，偏壓電位V G3為高位準，共源極電晶體M9、M10導通，而此時偏壓電位V G4為低位準以使共源極電晶體M11、M12不導通；反之（例如在共模訊號V U於第二相位下）則共源極電晶體M9、M10不導通，共源極電晶體M11、M12導通。
在一些實施例中，如圖2所示，諧波濾波電路104更包含二匹配電路1045、1046。匹配電路1045耦接於中央抽頭1031與第一放大電路1041之間，匹配電路1046耦接於中央抽頭1031與第二放大電路1042之間。匹配電路1045位於第一濾波路徑10，匹配電路1046位於第二濾波路徑20。匹配電路1045、1046用以分別對於第一相位下的共模訊號V U及於第二相位下的共模訊號V U進行相位與阻抗匹配，以輸出經相位與阻抗匹配的共模訊號V U至第一放大電路1041及第二放大電路1042。藉此，經相位與阻抗匹配的共模訊號V U即可匹配第一放大電路1041、第二放大電路1042及射頻裝置100中的其他元件（例如諧振電路1043）。
參照圖2及圖3，於第一實施例中，萃取電路103為一電感L1。電感L1之二端耦接諧波濾波電路104的諧振電路1043，以與諧振電路1043形成一單一迴路（例如電感L1與諧振電路1043並聯，或是電感L1與諧振電路1043串聯）。藉此降低被射頻裝置100中其他元件的訊號干擾的機會。由於電感L1與諧振電路1043形成單一迴路，因此電感L1與諧振電路1043形成一諧振頻率，諧振電路1043基於此諧振頻率來進行諧波濾波。在一些實施例中，諧振電路1043可以為進行二倍頻諧波濾波，因而電感L1與諧振電路1043形成的諧振頻率可以為單端訊號V S中的基頻波之頻率（基頻）的二倍，而由於一次側電感1021之基頻（射頻裝置100的主要操作頻率）對應於單端訊號V S之基頻波的頻率，換言之，電感L1與諧振電路1043所形成之諧振頻率為一次側電感1021之基頻的二倍。在一些實施例中，電感L1與諧振電路1043形成一電感電容並聯諧振電路（例如電感L1、電感L3及第一電容C1相互並聯）。在一些實施例中，萃取電路103的中央抽頭1031為位於電感L1上（具體來說，位於電感L1的中心點上）。
參照圖5及圖6。圖5係為本案第二實施例之射頻裝置100之方塊示意圖。圖6係為本案第二實施例之射頻裝置100之部分詳細電路示意圖。在一些實施例中，萃取電路103除了透過耦合訊號耦合電路102的一次側電感1021來獲取待濾波訊號Vo+、Vo-外，還可以透過耦接的方式取得待濾波訊號Vo+、Vo-。例如，如圖5及圖6所示，與前述第一實施例之差異在於，在第二實施例中，萃取電路103之二端還分別耦接於訊號耦合電路102的一次側電感1021的兩端及功率放大電路101的二輸出端，以從一次側電感1021或功率放大電路101獲取待濾波訊號Vo+、Vo-。
在一些實施例中，萃取電路103除了輸出共模訊號V U外，還可以提供諧波濾波功能，且其濾除的諧波的頻率可以與諧波濾波電路104所濾除的諧波的頻率不同。例如，萃取電路103之一諧振頻率為一次側電感1021之一基頻（射頻裝置100的主要操作頻率）的三倍，萃取電路103透過其內的被動元件之特性及諧振頻率來對待濾波訊號Vo+、Vo-進行三倍頻諧波濾波，進而使已濾波訊號V F（或是單端訊號V S）不具有三倍頻諧波。此時，諧波濾波電路104則可為對單端訊號V S進行二倍頻諧波濾波，以使已濾波訊號V F不具有二倍頻諧波。藉此，射頻裝置100可以同時將多種不同頻率的諧波濾除，以使輸出之訊號僅具有基頻波（或是輸出之訊號的諧波極少）。舉例來說，如圖5及圖6所示，與前述第一實施例之差異在於，在第二實施例中，萃取電路103包含二電容（以一第二電容C2及一第三電容C3為示例）及一電感L2。電感L2耦接於第二電容C2及第三電容C3之間，透過配置電感L2、第二電容C2及第三電容C3的值，而形成前述諧振頻率，也就是說，電感L2、第二電容C2及第三電容C3所形成之諧振頻率可以為一次側電感1021之基頻的三倍。在一些實施例中，萃取電路103的中央抽頭1031為位於電感L2上（具體來說，位於電感L2的中心點上）。
參照圖2及圖7，圖7係為本案第一實施例之電感裝置600的示意圖。其中，圖7所示的電感裝置600對應於圖2所示的訊號耦合電路102、萃取電路103及諧波濾波電路104。電感裝置600包含捲繞的一第一導電層圖案610、捲繞的一第二導電層圖案620以及一電容（於後稱為第一電容630）。第一導電層圖案610形成訊號耦合電路102的一次側電感1021及二次側電感1022。詳言之，第一導電層圖案610具有第一端部611、第二端部612、第三端部613、第四端部614及第五端部615，分別對應於圖2所示的訊號耦合電路102的輸出端811、訊號耦合電路102的二次側接地端812、訊號耦合電路102的二輸入端813、814及系統電位V DD的饋入點830。
第二導電層圖案620包含一第一走線621、一第二走線622以及一連接件623。第一走線621之一端耦接一第一節點N1。第二走線622之一端耦接一第二節點N2。連接件623耦接於第一走線621之另一端與第二走線622之另一端之間，並具有一中央抽頭6230。其中，中央抽頭6230對應於圖2所示的中央抽頭1031。第一電容630耦接於第一節點N1及第二節點N2之間，以與第二導電層圖案620形成萃取電路103及諧波濾波電路104的諧振電路1043。其中，第一電容630、第一節點N1及第二節點N2分別對應於圖2所示的第一電容C1及其二連接端815、816，第二導電層圖案620對應於圖2所示的電感L1及電感L3。第一導電層圖案610及第二導電層圖案620係相對於一中心軸CX1呈對稱的形態設置，中央抽頭6230位於中心軸上CX1。藉此增加了電感裝置600的結構對稱性。在一些實施例中，第二導電層圖案620位於第一導電層圖案610之外側（或稱外圍）。
在一些實施例中，如圖7所示，第一走線621包含一第一子走線6210以及一第二子走線6213。第一子走線6210之一端（於後稱為第一子走線6210之第二端）與第二子走線6213之一端（於後稱為第二子走線6213之第二端）耦接於第一節點N1。第二走線622包含一第三子走線6220以及一第四子走線6223。第四子走線6223之一端（於後稱為第四子走線6223之第二端）與第三子走線6220之一端（於後稱為第三子走線6220之第二端）耦接第二節點N2。
參照圖8，圖8係為本案一些實施例之電感裝置600的部分結構30之示意圖。第一子走線6210包含複數個第一線圈6211。第二子走線6213包含複數個第二線圈6212。第一線圈6211與第二線圈6212間隔排列。舉例而言，第一線圈6211是由第一子走線6210繞設而成，第二線圈6212則由第二子走線6213繞設而成。第一線圈6211與第二線圈6212彼此間隔排列，例如其排列順序為｢第一線圈6211、第二線圈6212、第一線圈6211、第二線圈6212…等｣。合併參照圖7，第一線圈6211與第二線圈6212是位於部分結構30中，部分結構30位於第一導電層圖案610之外側（或稱外圍）。
同樣地，參照圖7之右上角的部分結構40，第三子走線6220包括複數個第三線圈6221，第四子走線6223包括複數個第四線圈6222。第三線圈6221與第四線圈6222的耦接方式及排列方式與第一線圈6211及第二線圈6212相同，為使本案說明書簡潔，於此不作贅述。
需說明的是，於圖7之電感裝置600的左下角及右下角均有類似於部分結構30及部分結構40的相關結構，同樣地，其耦接方式及排列方式與第一線圈6211及第二線圈6212相同，為使本案說明書簡潔，於此不作贅述。
在一些實施例中，連接件623耦接於第一子走線6210之另一端（於後稱為第一子走線6210之第一端）與第三子走線6220之另一端（於後稱為第三子走線6220之第一端）之間，第二子走線6213之另一端（於後稱為第二子走線6213之第一端624）及第四子走線6223之另一端（於後稱為第四子走線6223之第一端625）分別耦接諧波濾波電路104的一第一放大電路1041及一第二放大電路1042。亦即，第二子走線6213之第一端624對應於第一放大電路1041之第一已放大訊號V A1的饋入點824，第四子走線6223之第一端625對應於第二放大電路1042之第二已放大訊號V A2的饋入點825。
舉例而言，第一子走線6210、第二子走線6213、第三子走線6220及第四子走線6223皆包括第一端及第二端。如圖7所示，第一子走線6210之第二端(如下端)與第二子走線6213之第二端(如下端)耦接於第一節點N1。第三子走線6220之第二端(如下端)與第四子走線6223之第二端(如下端)耦接於第二節點N2。第一子走線6210及第三子走線6220之第一端位於圖中上側，第一子走線6210之第一端耦接連接件623的一端，而連接件623的另一端耦接第三子走線6220之第一端。第一子走線6210之第一端往圖中左側繞，接著，第一子走線6210沿著左側向下繞，再者，於繞到圖中左下側後，再向圖中下側之第一節點N1處繞，第一子走線6210之第二端最終耦接於第一節點N1。相似地，第三子走線6220之第一端往圖中右側繞，接著，第三子走線6220沿著右側向下繞，再者，於繞到圖中右下側後，再向圖中下側之第二節點N2處繞，第三子走線6220之第二端最終耦接於第二節點N2。
於第一節點N1處，第二子走線6213之第二端與第一節點N1耦接，第二子走線6213之第二端往圖中左側繞，接著，第二子走線6213沿著左側向上繞，再者，於繞到圖中左上側後，再向圖中上側之連接件623處繞，繞到位於圖中上側的第二子走線6213之第一端624，以耦接第一放大電路1041。相似地，於第二節點N2處，第四子走線6223之第二端與第二節點N2耦接，第四子走線6223之第二端往圖中右側繞，接著，第四子走線6223沿著右側向上繞，再者，於繞到圖中右上側後，再向圖中上側之連接件623處繞，繞到位於圖中上側的第四子走線6223之第一端625，以耦接第二放大電路1042。由上述結構配置可知，第一子走線6210、第二子走線6213、第三子走線6220及第四子走線6223形成曲折的電感架構（folded inductor）。
參照圖5及圖9，圖9係為本案第二實施例之電感裝置600的示意圖。其中，圖9所示的電感裝置600對應於圖5所示的訊號耦合電路102、萃取電路103及諧波濾波電路104。與前述第一實施例之差異在於，在第二實施例中，電感裝置600還包含捲繞的一第三導電層圖案640，第二導電層圖案620是形成諧波濾波電路104的諧振電路1043，第三導電層圖案640之二端分別耦接一第二電容650及一第三電容660，以形成萃取電路103。具體來說，第三導電層圖案640耦接於第二電容650及第三電容660之間。中央抽頭6230是設置於第三導電層圖案640。其中，中央抽頭6230對應於圖5所示的中央抽頭1031。其中，第二電容650及第三電容660分別對應於圖5所示的第二電容C2及第三電容C3，第三導電層圖案640對應於圖5所示的電感L2，第二導電層圖案620對應於圖5所示的電感L3。第一導電層圖案610、第二導電層圖案620及第三導電層圖案640皆係相對於中心軸CX1呈對稱的形態設置。藉此增加了電感裝置600的結構對稱性。在一些實施例中，第三導電層圖案640位於第一導電層圖案610之內側。藉此降低所需的電路放置空間。
在一些實施例中，電感裝置600設置於基板（圖未示）上，基板可以具有多層結構，並且第一導電層圖案610、第二導電層圖案620及第三導電層圖案640之至少一者可以橫跨多層結構之不同層而設置，以形成訊號耦合電路102、萃取電路103及諧波濾波電路104。
參照圖10，圖10係為本案一些實施例之射頻裝置100及一比較例的實驗數據示意圖。在比較例中，並未對輸出訊號（例如射頻訊號）進行諧波濾波。功率響應參數（如射頻裝置100之輸入功率與輸出功率之間的功率響應）之實驗曲線為E1、E2及E3。所述射頻裝置100之輸入功率為功率放大電路101之輸入功率，射頻裝置100之輸出功率為訊號耦合電路102之輸出功率。曲線E1為本案一些實施例之射頻裝置100及比較例之輸出訊號（例如射頻訊號）的基頻波，曲線E2為比較例之輸出訊號之諧波的功率響應，曲線E3為本案一些實施例之射頻裝置100之輸出訊號之諧波的功率響應。可以看到，本發明實施例所示的諧波的功率較小於比較例的諧波的功率，因而若採用本案實施例之射頻裝置100可以降低輸出訊號之諧波。
綜上所述，依據本發明之一些實施例，射頻裝置及其電感裝置透過與諧波同一頻率且與諧波的相位相反的一訊號來相消諧波，從而在不影響輸出之訊號的基頻波下，降低輸出之訊號的諧波，進而降低射頻裝置及其電感裝置對其他電路（如操作於其他頻帶的裝置）造成的不良影響。在一些實施例中，由於濾除諧波的諧波濾波器為設置於射頻裝置及其電感裝置內，因而減少了一些受外在干擾的因素而得以提升濾除諧波的效果，且可避免影響到射頻裝置中電路本身的性能或是避免增加額外的費用。
100、300、500:射頻裝置 101:功率放大電路 Vi+、Vi-:差動訊號 Vo+、Vo-:待濾波訊號 M1~M6:共源極電晶體 V G1、V G2:偏壓電位 GND:接地電位 102:訊號耦合電路 1021:一次側電感 1022:二次側電感 V S:單端訊號 V F:已濾波訊號 813、814:輸入端 811:輸出端 812:二次側接地端 103:萃取電路 1031:中央抽頭 V U:共模訊號 L1、L2:電感 C2:第二電容 C3:第三電容 104:諧波濾波電路 1041:第一放大電路 V A1:第一已放大訊號 M7:共源極電晶體 1042:第二放大電路 V A2:第二已放大訊號 M8:共源極電晶體 1043:諧振電路 L3:電感 C1:第一電容 815、816:連接端 824、825:饋入點 V DD:系統電位 830:饋入點 1044:切換電路 M9~M12:共源極電晶體 V G3、V G4:偏壓電位 1045、1046:匹配電路 105:處理電路 10:第一濾波路徑 20:第二濾波路徑 200、400:天線 510:雙工器 600:電感裝置 610:第一導電層圖案 611:第一端部 612:第二端部 613:第三端部 614:第四端部 615:第五端部 620:第二導電層圖案 621:第一走線 6210:第一子走線 6211:第一線圈 6213:第二子走線 6212:第二線圈 622:第二走線 6220:第三子走線 6221:第三線圈 6223:第四子走線 6222:第四線圈 623:連接件 6230:中央抽頭 624:第二子走線之第一端 625:第四子走線之第一端 30,40:部分結構 CX1:中心軸 630:第一電容 N1:第一節點 N2:第二節點 640:第三導電層圖案 650:第二電容 660:第三電容 E1~E3:曲線
[圖1]係為本案依據一些實施例之二射頻裝置之方塊示意圖。 [圖2]係為本案第一實施例之射頻裝置之方塊示意圖。 [圖3]係為本案第一實施例之射頻裝置之部分詳細電路示意圖。 [圖4]係為本案依據一些實施例之二射頻裝置之方塊示意圖。 [圖5]係為本案第二實施例之射頻裝置之方塊示意圖。 [圖6]係為本案第二實施例之射頻裝置之部分詳細電路示意圖。 [圖7]係為本案第一實施例之電感裝置的示意圖。 [圖8]係為本案一些實施例之電感裝置的部分結構之示意圖。 [圖9]係為本案第二實施例之電感裝置的示意圖。 [圖10]係為本案一些實施例之射頻裝置及一比較例的實驗數據示意圖。
100:射頻裝置
101:功率放大電路
Vi+、Vi-:差動訊號
Vo+、Vo-:待濾波訊號
102:訊號耦合電路
1021:一次側電感
1022:二次側電感
VS:單端訊號
VF:已濾波訊號
813、814:輸入端
811:輸出端
812:二次側接地端
103:萃取電路
1031:中央抽頭
VU:共模訊號
L1:電感
104:諧波濾波電路
1041:第一放大電路
VA1:第一已放大訊號
1042:第二放大電路
VA2:第二已放大訊號
1043:諧振電路
L3:電感
C1:第一電容
815、816:連接端
824、825:饋入點
VDD:系統電位
830:饋入點
1044:切換電路
1045、1046:匹配電路
105:處理電路
10:第一濾波路徑
20:第二濾波路徑
200:天線

Claims (10)

  1. 一種射頻裝置，包含： 一功率放大電路，用以放大一差動訊號以輸出一待濾波訊號； 一訊號耦合電路，包含一一次側電感及一二次側電感，該訊號耦合電路用以以該一次側電感接收該待濾波訊號並從該二次側電感輸出一單端訊號； 一萃取電路，具有一中央抽頭，該萃取電路用以與該一次側電感耦合並自該中央抽頭輸出一共模訊號；以及 一諧波濾波電路，用以依據該共模訊號對該單端訊號進行一諧波濾波，以使該訊號耦合電路的該二次側電感輸出一已濾波訊號。
  2. 如請求項1所述之射頻裝置，其中該諧波濾波電路包含： 一第一放大電路，用以放大於一第一相位下的該共模訊號，以輸出一第一已放大訊號； 一第二放大電路，用以放大於一第二相位下的該共模訊號，以輸出一第二已放大訊號；以及 一諧振電路，用以在該共模訊號於該第一相位下依據該第一已放大訊號耦合該單端訊號，並在該共模訊號於該第二相位下依據該第二已放大訊號耦合該單端訊號，以對該單端訊號進行該諧波濾波。
  3. 如請求項2所述之射頻裝置，其中該第一相位及該第二相位互為反相。
  4. 如請求項2所述之射頻裝置，其中該諧波濾波電路更包含一切換電路，耦接於該第一放大電路、該第二放大電路及該諧振電路之間，以在該共模訊號於該第一相位下，導通該第一放大電路與該諧振電路之間的耦接，並在該共模訊號於該第二相位下，導通該第二放大電路與該諧振電路之間的耦接。
  5. 如請求項2所述之射頻裝置，其中該諧波濾波電路更包含二匹配電路，分別耦接於該中央抽頭與該第一放大電路之間以及該中央抽頭與該第二放大電路之間，用以分別對於該第一相位下的該共模訊號及於該第二相位下的該共模訊號進行相位與阻抗匹配，以輸出經相位與阻抗匹配的該共模訊號至該第一放大電路及該第二放大電路。
  6. 如請求項2所述之射頻裝置，其中該萃取電路為一電感，該電感之二端耦接該諧振電路，該電感與該諧振電路所形成之一諧振頻率為該一次側電感之一基頻的二倍。
  7. 如請求項6所述之射頻裝置，其中該電感與該諧振電路形成一電感電容並聯諧振電路（L-C並聯諧振電路）。
  8. 如請求項1所述之射頻裝置，其中該萃取電路之一諧振頻率為該一次側電感之一基頻的三倍。
  9. 如請求項8所述之射頻裝置，其中該萃取電路之二端耦接該一次側電感，該萃取電路包含二電容及一電感，該電感耦接於該二電容之間，該電感與該二電容所形成之該諧振頻率為該一次側電感之該基頻的三倍。
  10. 一種電感裝置，包含： 捲繞的一第一導電層圖案，以形成一訊號耦合電路的一一次側電感及一二次側電感，其中該訊號耦合電路用以將來自該一次側電感的一待濾波訊號轉換為該二次側電感的一單端訊號； 捲繞的一第二導電層圖案，包含： 一第一走線，其一端耦接一第一節點； 一第二走線，其一端耦接一第二節點；以及 一連接件，耦接於該第一走線之另一端與該第二走線之另一端之間，並具有一中央抽頭，其中，該第一導電層圖案及該第二導電層圖案係相對於一中心軸呈對稱的形態設置，該中央抽頭位於該中心軸上；以及 一電容，耦接於該第一節點及該第二節點之間，以與該第二導電層圖案形成一萃取電路及一諧波濾波電路的一諧振電路，該萃取電路用以與該一次側電感耦合並自該中央抽頭輸出一共模訊號，該諧波濾波電路用以依據該共模訊號對該單端訊號進行一諧波濾波，以使該訊號耦合電路的該二次側電感輸出一已濾波訊號。
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