射频信号传输电路的制作方法

[0001]
本发明是有关于一种射频信号传输电路，特别是一种具有高切换速度的射频信号传输电路。


背景技术：

[0002]
在无线通信中，由于操作环境的条件可能会随时随地改变，因此为了确保信号传输的质量，常会透过放大器来将传输信号放大，以改善无线通信中信号传输和信号接收的质量。一般来说，放大器会透过偏压电路提供适当的偏压操作环境，以确保增益效能及线性度能够符合需求。
[0003]
然而，在现有技术中，为了节省空间，电子装置的射频信号传输端及接收端常会共享相同的天线，而电子装置则会根据目前的操作需求，在传送端和接收端之间进行切换。然而，通常在切换操作时，因为装置中元件的电容效应，会存在电荷累积的情况而导致偏压电路在启动之后的偏压会被往上拉抬，造成偏压电路需要一段时间以后才能稳定提供系统默认所需的偏压，因此，在偏压电路所提供的偏压尚未达到预设所需的稳态值之前，射频元件的线性度与增益将难以达到需求，而导致输出信号失真。


技术实现要素：

[0004]
本发明的一实施例提供一种射频信号传输电路。射频信号传输电路包含直流阻隔单元、偏压阻抗电路及射频元件。
[0005]
直流阻隔单元具有第一端及第二端，直流阻隔单元的第一端可接收输入信号，而直流阻隔单元的第二端可耦接于第一偏压端。偏压阻抗电路耦接于第一偏压端以提供第一偏压，并耦接于第二偏压端以接收第二偏压。射频元件耦接于第一偏压端，射频元件接收并处理输入信号。
[0006]
在第一模式下，偏压阻抗电路用以提供第一阻抗，而在第二模式下，偏压阻抗电路用以提供第二阻抗，且第一阻抗小于第二阻抗。
附图说明
[0007]
图1是本发明一实施例的射频信号传输电路的示意图。图2是本发明另一实施例的射频信号传输电路的示意图。图3是本发明另一实施例的射频信号传输电路的示意图。图4是本发明另一实施例的射频信号传输电路的示意图。图5是本发明另一实施例的射频信号传输电路的示意图。图6是本发明一实施例的预置信号的波形图。【符号说明】100、200、300、400、500
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射频信号传输电路110、210
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直流阻隔单元
120、220、350、450、520、550、590
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偏压阻抗电路122
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电流源124、224、352、452、490、524、
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开关526、552、554、592130、330、360
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射频元件140、340、342、346、540、542
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控制电路in
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输入端out
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输出端sig
in
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输入信号c1、c2、c3
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电容l1、l2、l3
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电感r1、r2、r3、r4、r5
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电阻nvb1、nvb2、nvb3
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偏压端nvb4
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直流阻隔单元的第一端iref
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参考电流vb1、vb2、vb3、vb4
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偏压m1、m2、m3
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晶体管rg
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栅极电阻370、380
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开关单元at1
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传输单元rx
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接收电路tx
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发送电路sig
pst1
、sig
pst2
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预置信号
具体实施方式
[0008]
图1是本发明一实施例的射频信号传输电路100的示意图。射频信号传输电路100包含直流阻隔单元110、偏压阻抗电路120及射频元件130。直流阻隔单元110具有第一端及第二端，直流阻隔单元110的第一端可耦接至射频信号传输电路100的输入端in以接收输入信号sig
in
，而直流阻隔单元110的第二端可耦接于偏压端nvb1。在图1中，直流阻隔单元110可包含电容c1，电容c1具有第一端及第二端。电容c1的第一端可耦接于直流阻隔单元110的第一端，而电容c1的第二端可耦接于直流阻隔单元110的第二端。
[0009]
偏压阻抗电路120的第一端可耦接于偏压端nvb1以提供偏压vb1，偏压阻抗电路120的第二端可耦接至偏压端nvb2以接收偏压vb2。射频元件130可耦接于偏压端nvb1，并且可以接收并处理输入信号sig
in
。举例来说，射频元件130可为主动元件，例如为低噪声放大器(low noise amplifier，lna)或功率放大器(power amplifier，pa)，并且可以根据偏压阻抗电路120所提供的偏压vb1将输入信号sig
in
放大并经由射频信号传输电路100的输出端out输出。此外，偏压vb1可高于偏压vb2，举例来说，偏压vb1可例如为0.4v，而偏压vb2则可例如但不限于是系统的参考电压或地电压。在有些实施例中，偏压端nvb2可以具有足够的输出(sourcing)与输入(sinking)能力以因应不同的负载并调节电压。
[0010]
一般来说，当偏压阻抗电路120刚被启动时，偏压阻抗电路120所产生的偏压vb1会先被迅速提高，才慢慢降低至射频元件130默认操作条件下所需的稳态值。然而在本发明中，偏压阻抗电路120可以在不同的模式下提供大小相异的阻抗，使得偏压阻抗电路120所提供的偏压vb1能够迅速达到稳态值。为了让偏压vb1能够迅速回到稳态值以提供射频元件130所需的操作条件，当偏压阻抗电路120被启动导致偏压vb1被提升至高于稳态值时，偏压阻抗电路120可以进入第一模式，此时偏压阻抗电路120可以提供第一阻抗。相对的，在偏压阻抗电路120被启动后，当偏压vb1回到稳态值时，偏压阻抗电路120会进入第二模式，此时偏压阻抗电路120可以提供第二阻抗，且第一阻抗小于第二阻抗。
[0011]
也就是说，偏压阻抗电路120可以在第一模式下提供较小的第一阻抗，使得偏压端nvb1及偏压端nvb2之间能够形成放电路径，让电压被过度提高的偏压端nvb1能够经由放电路径来降低电压，缩短偏压vb1达到稳态值所需的时间。
[0012]
在图1中，偏压阻抗电路120包含电流源122、晶体管m1、电阻r1及复数个开关124。电流源122可提供参考电流iref。晶体管m1具有第一端、第二端及控制端，晶体管m1的第一端可接收参考电流iref，晶体管m1的第二端可耦接于偏压阻抗电路120的第二端，而晶体管m1的控制端可耦接于晶体管m1的第一端。
[0013]
电阻r1具有第一端及第二端，电阻r1的第一端可耦接于偏压阻抗电路120的第一端，而电阻r1的第二端可耦接于晶体管m1的第一端。在图1中，复数个开关124可串联于偏压阻抗电路120的第一端及电阻r1的第二端之间。在有些实施例中，复数个开关124可以同步控制，亦即可以同步导通及同步截止，又或是在其他的实施例中也可以透过单一个开关124来控制。此外，在有些实施例中，为了减少偏压阻抗电路120消耗过多的电流造成输入信号sig
in
失真，会挑选阻值较大的电阻r1，举例来说，电阻r1的阻值可为两百万欧姆(ω)。由于电阻r1的阻值较大，因此当偏压阻抗电路120刚被启动而偏压vb1被提升到超过稳态值时，偏压端nvb1难以经由电阻r1来放电。
[0014]
在此情况下，偏压阻抗电路120会进入第一模式，并将开关124导通，使得偏压端nvb1能够经由导通的开关124放电，并使偏压vb1能够迅速回到稳态值。当偏压vb1回到稳态值时，偏压阻抗电路120便可进入第二模式，并将开关124截止以减少漏电流。
[0015]
在图1的实施例中，射频信号传输电路100还可包含控制电路140，控制电路140可以在偏压阻抗电路120启动时，使偏压阻抗电路120进入第一模式，并在预定长度的时段内导通开关124。举例来说，在偏压阻抗电路120启动后的0.2微秒内，输入信号sig
in
还未开始传输必要的信息，此时控制电路140可以产生与该时段对应宽度的脉冲信号，使得开关124在时间内将开关124导通。在有些实施例中，脉冲信号的宽度可根据实际上电路操作的情况来设计。
[0016]
此外，在有些其他实施例中，控制电路140也可以侦测偏压vb1的值，并当偏压vb1高于稳态值时，使偏压阻抗电路120进入第一模式，并导通开关124。举例来说，控制电路140中可包含比较器，比较器可将偏压vb1与一预定的参考值相比较，当偏压vb1高于参考值时，控制电路140便可输出高操作电压以导通开关124，而当偏压vb1小于参考值时，控制电路140便可输出低操作电压以截止开关124。在有些实施例中，参考值可以略高于偏压vb1的稳态值，以免开关124不必要地导通，举例来说，若偏压vb1的稳态值为1.5v，则参考值可例如但不限于1.55v。
[0017]
在此情况下，控制电路140就可以更加精确地根据偏压vb1的大小来控制偏压阻抗电路120进入第一模式或第二模式。
[0018]
此外，在图1中，偏压阻抗电路120可包含复数个开关124以避免输入信号sig
in
的摆幅过大时，开关124会被误导通。然而在有些实施例中，若开关124没有误导通的疑虑，则偏压阻抗电路120也可利用单一个开关124来调整偏压阻抗电路120的阻抗。再者，在图1中，开关124可利用晶体管实作，并且在晶体管的控制端前可加入栅极电阻rg以降低切换噪声。
[0019]
由于射频信号传输电路100可以透过偏压阻抗电路120来调整偏压端nvb1对偏压端nvb2的阻抗，因此可以在偏压vb1过大(亦即高于稳态值时)提供阻抗较小的放电路径，使得偏压vb1能够迅速地回到射频元件130所需的稳态值。
[0020]
图2是本发明一实施例的射频信号传输电路200的示意图。射频信号传输电路200与射频信号传输电路100具有相似的结构，并且可以根据相似的原理操作。然而在图2中，偏压阻抗电路220还可包含电阻r2。电阻r2具有第一端及第二端，电阻r2的第一端可耦接于偏压阻抗电路220的第一端，而开关224则可串联于电阻r2的第二端及电阻r1的第二端之间；在有些实施例中，电阻r2的阻值可小于电阻r1的阻值。
[0021]
在有些实施例中，偏压阻抗电路220可能无法在刚启动的短时间内经由导通的开关224完成放电，因此可能需要将导通开关224的时间延长。在此情况下，为避免开关224导通的时间过长而影响到通讯进行，偏压阻抗电路220可以透过电阻r2来增加放电路径的阻抗，以减少输入信号sig
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流入放电路径，进而减少信号失真。一般来说，无线通信于初始阶段所传输的信号可能属于默认的制式内容，而比较不会涉及到实际上所欲传输的信息，因此对于信号质量的要求较低，在此情况下，由于电阻r2可以减少输入信号sig
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经由放电路径衰减的程度，因此偏压阻抗电路220或可延长第一模式的时间，而持续将开关224导通直到无线通信的初始阶段结束。如此一来，就可以在不影响到通讯进行的情况下，使得偏压vb1确实回到射频元件130所需的稳态值。然而在本发明的其他实施例中，设计者也可以根据实际的电路操作和条件来设定导通开关224的时间长短，并可根据实际需求选择适当阻值的电阻r2来提供所需的第一阻抗。
[0022]
此外，在图2中，直流阻隔单元210可包含电容c1及电感l1。电容c1具有第一端及第二端，电容c1的第一端可耦接于直流阻隔单元210的第一端。电感l1具有第一端及第二端，电感l1的第一端可耦接于电容c1的第二端，而电感l1的第二端可耦接于直流阻隔单元210的第二端。
[0023]
图3是本发明一实施例的射频信号传输电路300的示意图。射频信号传输电路300与射频信号传输电路200具有相似的结构，并且可以根据相似的原理操作。然而在图3中，射频信号传输电路300可以包含偏压阻抗单元350、射频元件330及360以及开关单元370及380。开关单元370及380可耦接于传输单元at1，并且可以控制传输单元at1与射频元件330及360之间的耦接关系。
[0024]
偏压阻抗单元350具有第一端及第二端，偏压阻抗单元350的第一端可耦接于直流阻隔单元210的第一端，而偏压阻抗单元350的第二端可耦接于偏压端nvb3以接收偏压vb3。在本发明的有些实施例中，偏压vb3可例如为1.5v。
[0025]
此外，在射频信号传输电路300中，射频元件330及360可以使用相同的传输单元at1。举例来说，传输单元at1可例如但不限于天线模块，射频元件330可例如但不限于是信
号接收端的低噪声放大器，而射频元件360可例如但不限于是信号发送端的功率放大器。在此情况下，开关单元370可耦接于传输单元at1及直流阻隔单元210的第一端。当射频信号传输电路300操作在接收模式时，开关单元370会被导通，因此可将自传输单元at1所接收的输入信号sig
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传输至射频元件330，如此一来，接收电路rx就能够接收到外部传来的射频信号。相对地，当射频信号传输电路300操作在发送模式时，开关单元370会被截止，而开关单元380会被导通，因此射频元件360可将发送电路tx所欲发射的信号经由开关单元380传送到传输单元at1以对外发送。
[0026]
在有些实施例中，当开关单元370自截止状态被导通时，会导致直流阻隔单元210的第一端nvb4的电压被提升，导致开关单元370可能无法确实地导通。在此情况下，偏压阻抗电路350可以在直流阻隔单元210的第一端nvb4的电压被提升至超过偏压vb3时，提供阻抗较小的放电路径以使直流阻隔单元210的第一端nvb4的电压能够迅速回稳到系统所需的偏压vb3。
[0027]
举例来说，当直流阻隔单元210的第一端nvb4的电压被提升时，偏压阻抗电路350可以进入第一模式，此时偏压阻抗电路350可以提供第三阻抗。而当直流阻隔单元210的第一端nvb4的电压稳定在偏压vb3时，偏压阻抗电路350则可进入第二模式，此时偏压阻抗电路350则可以提供第四阻抗，且第三阻抗小于第四阻抗。也就是说，在第一模式下，偏压阻抗电路350可以透过较小的第三阻抗在直流阻隔单元210的第一端nvb4及偏压端nvb3之间形成放电路径。在本实施例中，偏压端nvb3可以具有足够的输出(sourcing)与输入(sinking)能力来调节电压。
[0028]
在图3中，偏压阻抗单元350可包含电阻r3及开关352。电阻r3具有第一端及第二端，电阻r3的第一端可耦接于偏压阻抗单元350的第一端，而电阻r3的第二端可耦接于偏压阻抗单元350的第二端。一般而言，为了避免输入信号sig
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衰减，会挑选阻值较大的电阻r3，举例来说，电阻r3的阻值可为一百万欧姆。开关352可串联于偏压阻抗单元350的第一端及偏压阻抗单元350的第二端之间。如此一来，透过导通或截止开关352，就可以控制偏压阻抗单元350所提供的阻抗。
[0029]
在第一模式下，由于开关352会被导通，因此直流阻隔单元210的第一端nvb4及偏压端nvb3之间会形成阻抗较小的放电路径，使得直流阻隔单元210的第一端nvb4的电压能够更加迅速地回到偏压vb3。
[0030]
在有些实施例中，射频信号传输电路300可以透过控制电路340来控制偏压阻抗电路220中的开关224，并可透过控制电路342来控制偏压阻抗电路350中的开关352，使得偏压阻抗电路220及350能够在第一模式及第二模式之间切换。在有些实施例中，控制电路340及342可以根据不同的方式来控制偏压阻抗电路220及350。举例来说，控制电路340可以透过产生一特定宽度的脉冲信号来导通开关224，而控制电路342则可以将直流阻隔单元210的第一端nvb4的电压与一默认的参考值相比较，并据以导通或截止开关352。然而在本发明的有些实施例中，射频信号传输电路300也可以利用相同的控制电路来控制偏压阻抗电路220及350。
[0031]
在图3中，射频元件330例如为低噪声放大器(low noise amplifier)，其可包含晶体管m2及m3、电感l2及l3以及电容c2及c3。晶体管m2具有第一端、第二端及控制端，晶体管m2的控制端可耦接于偏压端nvb1。电感l2具有第一端及第二端，电感l2的第一端可耦接于
晶体管m2的第二端，而电感l2的第二端可耦接于偏压端nvb2。晶体管m3具有第一端、第二端及控制端，晶体管m3的第二端可耦接于晶体管m2的第一端。电容c2具有第一端及第二端，电容c2的第一端可耦接于偏压端nvb2，而电容c2的第二端可耦接于晶体管m3的控制端。电感l3具有第一端及第二端，电感l3的第一端可接收偏压vb4，而电感l3的第二端可耦接于晶体管m3的第一端。电容c3具有第一端及第二端，电容c3的第一端可耦接于晶体管m3的第一端，及一第二端用以输出一放大信号。
[0032]
图4是本发明一实施例的射频信号传输电路400的示意图。射频信号传输电路400与射频信号传输电路300具有相似的结构，并且可以根据相似的原理操作。然而在图4中，射频信号传输电路400可包含偏压阻抗单元450及开关490。
[0033]
偏压阻抗单元450可包含电阻r4，电阻r4具有第一端及第二端，电阻r4的第一端可耦接于偏压阻抗单元450的第一端，而开关452可串联于电阻r4的第二端及偏压阻抗单元450的第二端之间。在有些实施例中，电阻r4的阻值可小于电阻r3的阻值。透过电阻r4就能够增加放电路径的阻抗，如此一来，就可以减少输入信号sig
in
经由偏压阻抗单元450所提供的放电路径衰减而导致的信号失真，进而得以使偏压阻抗单元450延长导通开关452的时间。
[0034]
此外，在图4中，射频信号传输电路400还可以透过开关490来对直流阻隔单元210的第一端nvb4提供放电路径。举例来说，开关490可耦接于电容c1的第一端及第二端。在第一模式下，开关490会被导通，而在第二模式下，开关490则会被截止。如此一来，在第一模式下，开关490便可在电容c1的第一端及第二端之间形成电性连接，使得直流阻隔单元210的第一端nvb4的电荷得以经由开关490及偏压阻抗单元220放电至偏压端nvb2，加速直流阻隔单元210的第一端nvb4的电压回到偏压vb3。再者，在图3及图4中，开关352、452及490可利用晶体管实作，并且在晶体管的控制端前可加入栅极电阻rg以降低切换噪声。在图4的实施例中，射频信号传输电路400还可包含控制电路446，并可透过控制电路446来导通或截止开关490。在有些实施例中，控制电路340、342及446也可利用相同的控制电路来实作。
[0035]
图5是本发明一实施例的射频信号传输电路500的示意图。射频信号传输电路500与射频信号传输电路300、400具有相似的结构，并且可以根据相似的原理操作。然而在图5中，射频信号传输电路500可包含偏压阻抗单元520、550及590。
[0036]
偏压阻抗电路520可包含电流源122、晶体管m1、电阻r1及r2、及开关524及526。偏压阻抗单元520具有第一端及第二端，偏压阻抗单元520的第一端可耦接于偏压端nvb1以提供偏压vb1，第二端可耦接至偏压端nvb2以接收偏压vb2。
[0037]
晶体管m1具有第一端、第二端及控制端，晶体管m1的第一端可接收参考电流i
ref
，晶体管m1的第二端耦接于偏压阻抗电路520的第二端，而晶体管m1的控制端耦接于晶体管m1的第一端。电阻r1具有第一端及第二端，电阻r1的第一端耦接于偏压阻抗电路520的第一端。电阻r2具有第一端及第二端，电阻r2的第一端耦接于电阻r1的第二端，而电阻r2的第二端耦接于晶体管m1的第一端。开关524具有第一端、第二端及控制端，开关524的第一端耦接于偏压阻抗电路520的第一端，开关524的第二端耦接于电阻r2的第二端，而开关524的控制端可接收预置信号sig
pst1
。开关526具有第一端、第二端及控制端，开关526的第一端耦接于电阻r2的第一端，开关526的第二端耦接于电阻r2的第二端，而开关526的控制端可接收预置信号sig
pst2
。
[0038]
在图5中，开关524及526的控制端可以经由栅极电阻rg分别接收预置信号sig
pst1
及sig
pst2
。此外，在有些实施例中，预置信号sig
pst1
可以由控制电路540产生，而预置信号sig
pst2
可以由控制电路542产生。预置信号sig
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及sig
pst2
可以是实质上相同脉冲信号，并在第一模式下将开关524及526导通，以使得偏压端nvb1及偏压端nvb2之间能够形成低阻抗的放电路径。然而在有些实施例中，预置信号sig
pst2
的脉冲长度可以大于预置信号sig
pst1
的脉冲长度，亦即在第一模式中，开关526会导通较长的时间，使得偏压阻抗电路520可以在第一模式中提供阻抗略高的放电路径以延长第一模式的时间，并使得偏压vb1确实回到射频元件330所需的稳态值。再者，为避免开关526在瞬间截止时所产生的噪声，在有些实施例中，预置信号sig
pst2
也可具有逐渐削弱的波形。图6为本发明一实施例的预置信号sig
pst1
及sig
pst2
的波形图。
[0039]
偏压阻抗单元550包含电阻r3、r4及开关552及554。偏压阻抗单元550具有第一端及第二端，偏压阻抗单元550的第一端可耦接于直流阻隔单元210的第一端nvb4，而偏压阻抗单元550的第二端可耦接于偏压端nvb3以接收偏压vb3。电阻r3具有第一端及第二端，电阻r3的第一端耦接于偏压阻抗电路550第一端。电阻r4具有第一端及第二端，电阻r4的第一端耦接于电阻r3的第二端，而电阻r4的第二端可耦接于偏压阻抗单元550的第二端。开关552具有第一端、第二端及控制端，开关552的第一端耦接于偏压阻抗电路550的第一端，开关552的第二端耦接于电阻r4的第二端，而开关552的控制端可接收预置信号sig
pst1
。开关554具有第一端、第二端及控制端，开关554的第一端耦接于电阻r4的第一端，开关554的第二端耦接于电阻r4的第二端，而开关554的控制端可接收预置信号sig
pst2
。在图5中，开关552及554的控制端可以经由栅极电阻rg分别接收预置信号sig
pst1
及sig
pst2
。在第一模式下将开关552及554导通，于直流阻隔单元210的第一端nvb4及偏压端nvb3之间能够形成低阻抗的放电路径，使直流阻隔单元210的第一端nvb4的电压能够回稳到系统所需的偏压vb3。而当直流阻隔单元210的第一端nvb4的电压稳定在偏压vb3时，偏压阻抗电路550则可进入第二模式，截止开关552及554。
[0040]
偏压阻抗单元590包含电阻r5及开关592。偏压阻抗单元590具有第一端及第二端，偏压阻抗单元590的第一端可耦接于直流阻隔单元210的第一端nvb4，而偏压阻抗单元590的第二端可耦接于偏压端nvb2以接收偏压vb2。电阻r5具有第一端及第二端，电阻r5的第一端耦接于偏压阻抗单元590的第一端。开关592具有第一端、第二端及控制端，开关592的第一端耦接于电阻r5的第二端，开关592的第二端耦接于偏压阻抗单元590的第二端，而开关592的控制端可接收预置信号sig
pst1
。在图5中，开关592的控制端可以经由栅极电阻rg接收预置信号sig
pst1
。在有些实施例中，若偏压阻抗单元550所形成的放电路径宣泄能力较不足时，会导致直流阻隔单元210的第一端nvb4的电压达到稳态值的时间过长，此时可将偏压阻抗单元590中的开关592导通，使得直流阻隔单元210的第一端nvb4及偏压端nvb2之间能够形成低阻抗的放电路径，以加速直流阻隔单元210的第一端nvb4的电压回稳到系统所需的稳态值。
[0041]
由于射频信号传输电路500可以透过偏压阻抗单元520、550及590在第一模式下提供较低阻抗的放电路径，因此能够使得偏压vb1及直流阻隔单元210的第一端的电压能够迅速地回到系统所需的稳态值。
[0042]
综上所述，本发明的实施例所提供的射频信号传输电路可以透过偏压阻抗电路在
不同的模式下提供不同的阻抗，使得射频信号传输电路能够迅速地提供其中元件所需的偏压条件，避免在切换操作模式时，因为偏压达到稳态值的时间过长，影响射频元件的操作特性而导致输出信号失真或信息流失。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的等同变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。