来源:中国裁判文书网
中华人民共和国最高人民法院
行政判决书
(2024)最高法知行终553号
上诉人(一审原告、专利权人):斯凯瑞利(北京)科技有限公司。住所地:北京市海淀区上地西路6号1幢4层401。
法定代表人:***,该公司执行董事兼经理。
委托诉讼代理人:***,北京同立钧成知识产权代理有限公司专利代理师。
委托诉讼代理人:***,北京市金杜律师事务所律师。
被上诉人(一审被告):国家知识产权局。住所地:北京市海淀区西土城路6号。
委托诉讼代理人:***,该局审查员。
委托诉讼代理人:***,该局审查员。
一审第三人(无效宣告请求人):深圳成谷科技有限公司。住所地:广东省深圳市光明区马田街道石家社区峰荟时代科技中心A座2531。
法定代表人:***,该公司董事兼总经理。
委托诉讼代理人:***,北京市中伦律师事务所律师。
委托诉讼代理人:***,北京市中伦律师事务所律师。
上诉人斯凯瑞利(北京)科技有限公司(以下简称斯凯瑞利公司)与国家知识产权局及一审第三人深圳成谷科技有限公司(以下简称成谷公司)发明专利权无效行政纠纷一案,涉及专利权人为斯凯瑞利公司、名称为“CMOS差分射频信号幅度检测电路”的发明专利(以下简称本专利)。针对成谷公司就本专利权提出的无效宣告请求,国家知识产权局作出第562108号无效宣告请求审查决定(以下简称被诉决定),宣告本专利权全部无效;斯凯瑞利公司不服,向北京知识产权法院(以下简称一审法院)提起诉讼。一审法院于2024年4月12日作出(2023)京73行初10102号行政判决(以下简称一审判决),驳回斯凯瑞利公司的诉讼请求;斯凯瑞利公司不服,向本院提起上诉。本院于2024年6月24日立案后,依法组成合议庭,并于2024年10月21日公开开庭审理了本案,上诉人斯凯瑞利公司的委托诉讼代理人***、***,被上诉人国家知识产权局的委托诉讼代理人***、***,一审第三人成谷公司的委托诉讼代理人***、***到庭参加诉讼。本案现已审理终结。
本案基本事实如下:本专利系名称为“CMOS差分射频信号幅度检测电路”的发明专利,专利权人为斯凯瑞利公司,专利号为200910177182.9,专利申请日为2009年9月28日,授权公告日为2012年8月15日。作为本案审查基础的权利要求为专利权人于2021年11月19日提交的修改后的权利要求1-7,具体内容如下:
“1.一种CM0S差分射频信号幅度检测电路,其特征在于:MOS晶体管M1、M2,…,Mn串联连接,由电流源I1提供偏置;所述MOS晶体管M1,M2,…Mn的数量为n大于等于2;所述MOS晶体管M1,M2,…,Mn可以是N型M0S管或是P型M0S管,也可以分别是N型和P型M0S管;MOS晶体管的栅极与漏极接,构成偏置导通状态;P型MOS管的漏板与地相连时,需要其栅极串接一电阻与漏极相接;所述晶体管M1,M2,…,Mn栅极或漏极分别通过电容C1、C2、…Cn与射频信号输入正端Rfin+或射频信号输入员端Rfin-相连。
2.根据权利要求1所述的CM0S差分射频信号幅度检测电路,其特征在于:所述M0S晶体管M1,M2,…,Mn串联连接,由所述电流源I1提供偏置,并且工作在弱反型状态。
3.根据权利要求2所述的CM0S差分射频信号幅度检测电路,其特征在于:奇数编号电容选择所述射频信号输入正端Rfin+和负端Rfin-之一与其相连,偶数编号电容则选择所述射频信号输入正端Rfin+和负端Rfin-中的另一个相连。
4.根据权利要求1-3之一所述的CMOS差分射频信号幅度检测电路,其特征在于:幅度检测结果通过滤波电阻RO和电容C0愉出。
5.根据权利要求1-3之一所述的CMOS差分射频信号幅度检测电路,其特征在于:还包括MOS晶体管M11,M21,…,Mn1、电流源I11、滤波电阻RO1和电容C11、C21…Cn1;所述MOS晶体管M11,M21,…,Mn1串联连接,由所述电流源I11提供偏置,并且工作在弱反型状态;所述晶体管M11,M21,…,Mn1栅极或漏极分别通过所述电容C11、C21、…Cn1与射频信号输入负端Rfin-或射频信号输入正端Rfin+相连;其幅度检测结果通过所述滤波电阻RO1输出,并和电容C0相连,其中n大于等于2。
6.根据权利要求1-3之一所述的CMOS差分射频信号幅度检测电路,其特征在于:射频信号输入正端Rfin+和射频信号输入负端Rfin-,可以为差分输入,也可以为单端输入;作为单端输入时,任选其一为输入端,另一端接地。
7.根据权利要求5所述的CMOS差分射频信号幅度检测电路,其特征在于:射频信号输入正端Rfin+和射频信号输入负端Rfin-,可以为差分输入,也可以为单端输入;作为单端输入时,任选其一为输入端,另一端接地。”
成谷公司于2022年9月9日、9月20日请求国家知识产权局宣告本专利权全部无效,主要理由为本专利不具备2000年修正的《中华人民共和国专利法》(以下简称专利法)第二十二条第三款规定的创造性。
成谷公司向国家知识产权局提交了如下主要证据:
证据1:论文《On-ChipHigh-VoltageGenerationinMNOSIntegratedCircuitsUsinganImprovedVoltageMultiplierTechnique》的复印件及中文译文,页眉处载有“IEEEJOURNALOFSOLID-STATECIRCUITS,JUNE1976”字样。证据1具体公开了如下内容(参见证据1中文译文第375页、图3):图3的N级倍增器电路的结果Vout通过电阻RL和电容Cout输出。
证据2:WO2007063887A1号专利国际申请文献及其中文译文,公开日为2007年6月7日。证据2公开了如下技术内容:一种启动信号检测电路,通过对启动信号检波使系统间歇运行以能够运行5年而无需更换内置电池。启动信号使用5.8GHz频段的-60dBm这一微弱信号,需要能够稳定地对这样的信号进行检波的电路。关于射频信号的检波,已知有利用二极管的检波电路,图1A示出了其的代表性电路示例。101是RF输入端子,201是输出端子,401是电源端子,D1、D2是二极管,C21、C22是电容,R21是电阻。在该电路中,在图1B所示的输入RF信号的半周期A内,电流经由二极管D1流向输入端子101,对电容C21充电。在下一个半周期B内,二极管D1反向偏置,因此不会流过电流。在该半周期内,电流从电容C21经由二极管D2流向电容C22,以对其充电。最终电容C22的电位与在各个半周期内所充电的电荷量相应地提升。该电路通过利用二极管的非线性效应对各个电容进行半周期充电来实现整流,该整流电路称为半波二倍压整流电路,提出了利用这种半波二倍压整流电路的启动信号输出电路。另外,还已知有二极管多级串联连接而成的整流电路(如,参见非专利文献1[JohnF.Dickson,“On-chiphigh-voltagegenerationinMNOSintegratedcircuitsusinganimprovedvoltagemultipliertechnique”IEEEJournalofSolid-StateCircuits,vol.SC-11,No.3,pp.374-378,1976])。图3是非专利文献1中提出的多级连接整流电路的电路图(图示的示例为6级连接电路,实际级数更多)。在图3中,103、104是供相位彼此不同的时钟输入的时钟输入端子,205是输出端子,311是DC偏置端子,D是二极管,C是电容。根据该电路,每1级二极管获得电压升高,该电压上升是从二极管节点处由时钟产生的振幅中减去二极管的正向电压和伴随输出电流产生的电容的充放电所导致的纹波电压后获得的。在图3所示的电路中,可以替换为二极管连接而成的MOS晶体管。在该情况下,上述计算电压升高时使用的二极管正向电压替换为MOS晶体管的阈值电压。在图3所示的多级连接构成的电路中,当放大微小振幅的信号时,也不得已增多所连接的级数,从而导致输入电容变得非常大。图5示出使用微波模拟器计算电路的特性而得到的结果,其中,所述电路是将作为具有非线性电阻的元件的晶体管100级串联连接而成,所述晶体管100是二极管连接而成的阈值电压为OV、栅极长0.18μm的N型MOS(MetalOxideSemiconductor)晶体管100。此时的整流电路的偏置设为1V。横轴为输入RF功率,纵轴示出整流电路的输出电位。即使将MOS晶体管100级连接,在5.8GHz频段的RF输入功率为-60dBm的情况下,得到的DC电压最多也仅为150μV左右。因此,为了获得1V左右的输出,需要在后级具有接近80dB的增益。即,即使在使用图3所示的多级连接电路的情况下,也必须大幅度增加二极管(MOS晶体管)的连接级数,并且即使增加连接级数,后级仍需要很高放大率的放大器。
2023年5月25日,国家知识产权局作出被诉决定认为:本专利权利要求1包括两个并列技术方案,这两个方案的不同之处在于是否包括特征“P型MOS管的漏极与地相连时,需要其栅极串接一电阻与漏极相接”。具体地,本专利权利要求1要求保护一种CMOS差分射频信号幅度检测电路,在权利要求1其他特征限定的基础上,方案一不包括特征“P型MOS管的漏极与地相连时,需要其栅极串接一电阻与漏极相接”,方案二包括特征“P型MOS管的漏极与地相连时,需要其栅极串接一电阻与漏极相接”。权利要求1未限定MOS管同时处于偏置导通状态,仅限定了为MOS晶体管提供偏置,MOS晶体管的栅极与漏极接,MOS晶体管构成偏置导通状态。证据2公开了二极管连接而成的MOS晶体管即MOS晶体管的栅极与漏极接,DC偏置端子311为MOS管提供DC偏置,相当于公开了为MOS晶体管提供偏置,MOS晶体管的栅极与漏极接,MOS晶体管构成偏置导通状态。权利要求1的方案一与证据2的区别技术特征为:(1)本专利的MOS管由电流源I1提供偏置;而证据2中公开了DC偏置端子311为MOS管提供DC偏置,但未公开提供DC偏置的具体电路结构;(2)本专利中的所述MOS晶体管M1,M2,…,Mn还可以是P型MOS管,也可以分别是N型和P型MOS管;而证据2中仅公开MOS管可以是N型MOS晶体管。基于上述区别技术特征,权利要求1的方案一实际解决的技术问题是:如何提供DC偏置;如何选择MOS管类型。对于由电流源I1为MOS晶体管提供偏置,首先,本专利权利要求1中仅限定了由电流源提供偏置,并未具体限定提供电压偏置或电流偏置;其次,证据2中公开了DC偏置端子311为MOS管提供DC偏置,虽然未公开提供DC偏置的具体电路结构,但是本领域公知电压源和电流源均能提供DC偏置,使用包括电流源的电路提供DC偏置为本领域常规技术手段,因此本领域技术人员容易想到在证据2图3的电路中使用包括电流源的电路提供DC偏置,即由电流源提供偏置。对于MOS晶体管还可以是P型或N型和P型,本领域技术人员根据本领域普通技术知识即可知晓,证据2图3电路中的N型MOS晶体管替换为P型MOS管,或是替换为N型和P型MOS管,并不影响电路的正常运行,也不会改变电路的工作原理,即将N型MOS晶体管替换为P型MOS管,或是替换为N型和P型MOS管,属于本领域的常规选择。权利要求1的方案二与证据2相比还包括P型MOS管的漏极与地相连时,需要其栅极串接一电阻与漏极相接。本专利权利要求1并未限定与地相连的P型MOS管的数量以及在电路中的位置,基于目前权利要求1所限定的“P型MOS管的漏极与地相连时,需要其栅极串接一电阻与漏极相接”,权利要求1的方案二实际解决的技术问题是:如何提供DC偏置;如何选择MOS管类型;如何形成完整电路。对于前两个区别技术特征的评述与方案一相同。对于P型MOS管的漏极与地相连时需要其栅极串接一电阻与漏极相接,根据实际应用中对实现电路功能的需要,将P型MOS管的漏极与地相连时其栅极串接一电阻与漏极相接,从而将输入与地隔离并形成完整电路是本领域技术人员容易想到的常规技术手段。综上,权利要求1的方案一和二相对于证据2和公知常识的结合不具有突出的实质性特点和显著的进步,不具备创造性。权利要求2引用了权利要求1,其附加技术特征为:所述MOS晶体管M1,M2,…,Mn串联连接,由所述电流源I1提供偏置,并且工作在弱反型状态。然而,MOS器件可以工作在强反型状态或弱反型状态,且在弱反型状态被DC偏置时可以节省DC偏置电流是本领域的公知常识,本领域技术人员容易想到使证据2的MOS晶体管工作在弱反型状态从而降低功耗。因此,在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,权利要求2也不具备创造性。权利要求3-7亦不具备创造性。
国家知识产权局据此决定:宣告本专利权全部无效。
斯凯瑞利公司不服,向一审法院提起诉讼,请求撤销被诉决定并判令国家知识产权局重新作出审查决定。事实和理由为:(一)本专利权利要求1具备创造性。1.被诉决定以证据2作为最接近现有技术,但实际评述中混合了证据2的图1A的技术方案和图3的技术方案。2.以证据2图3的技术方案作为最接近的现有技术,其时钟输入端子与权利要求1的射频信号输入端不同,应当认定为区别技术特征;权利要求1“构成偏置导通状态”含义与证据2不同,应当认定为区别技术特征。3.被诉决定错误认定“将电压源替换为电流源为公知常识”,将证据2电荷泵电路中的电压源替换为电流源将导致电路无法工作,不能解决技术问题、达到技术效果。4.证据2背景技术部分阐述了其引用技术方案的缺陷,明确即使采用极端的补救手段仍无法解决技术问题,故证据2背景技术的技术方案为反向教导。(二)权利要求2-7从属于权利要求1,当权利要求1具备创造性时,从属权利要求2-7也具备创造性。
国家知识产权局一审辩称:坚持被诉决定意见,请求驳回斯凯瑞利公司的诉讼请求。
成谷公司一审述称:同意国家知识产权局的意见。
一审法院经审理认定了上述事实。
一审法院认为:
(一)关于本专利权利要求1
1.关于区别技术特征及所解决的技术问题
一审法院对被诉决定关于本专利权利要求1所请求保护的技术方案相对于证据2的区别技术特征以及相应所解决技术问题的认定予以确认。
斯凯瑞利公司关于被诉决定认定的最接近现有技术有误且证据2存在反向教导的主张不能成立。证据2的图1A示出的是利用二极管实现的半波二倍压整流电路的检波电路,图3示出了利用二极管多级串联连接而成的整流电路,图1A和图3所示的电路在工作原理上具有类似性。因此,被诉决定在论述图3中端子103和104的作用时,引用了图1A中对应端子101的相关功能作为参考,其实质上仍然只是以图3的技术方案作为最接近现有技术使用,并未将图1A和图3的技术方案组合使用。同时,证据2仅提及图3所示电路在放大微小振幅的信号时需要增加级数,存在导致输入电容变得非常大等问题,并没有教导该电路不能用于放大微小振幅的信号。因此,不能认为证据2存在反向教导,本领域技术人员在证据2的基础上,能够认识到图3的电路也能够用于放大微小振幅的信号。
斯凯瑞利公司关于被诉决定遗漏区别技术特征“射频信号输入端”的主张不能成立。证据2图3所示电路中的103、104为输入端子,C为电容,实质上公开了在图3的电路中输入端子103、104通过电容C连接二极管D的内容。同时,本领域技术人员知晓,“二极管连接的MOS晶体管”是指将晶体管的栅极和漏极短接状态下的晶体管,故证据2在替换采用二极管连接而成的MOS管时,MOS晶体管的栅极必然是与漏极连接的。因此,证据2公开了有关在将二极管替换为二极管连接而成的MOS晶体管时MOS晶体管的栅极与漏极连接的内容,以及有关图3中的端子103、104为RF输入端子的内容,由此可见证据2公开了晶体管M1,M2,…,Mn栅极或漏极分别通过电容C1、C2…、Cn与射频信号输入正端Rfin+或射频信号输入负端Rfin-相连的内容。
斯凯瑞利公司关于被诉决定遗漏区别技术特征“构成偏置导通状态”的主张不能成立。权利要求1仅限定了由电流源提供偏置,MOS晶体管的栅极与漏极接,构成偏置导通状态,未限定其提供的偏置为恒定的电流偏置,串联连接的所有MOS晶体管同时处于偏置导通状态。此时,在证据2图3所示的电路采用二极管连接的MOS晶体管替代二极管,且对MOS晶体管提供有DC偏置的情况下,认为证据2公开了MOS晶体管构成偏置导通状态,并无明显不当。
2.关于技术启示。关于由电流源I1为MOS晶体管提供偏置,首先,如前所述,本专利权利要求1中仅限定了由电流源提供偏置,并未具体限定提供电压偏置或电流偏置;其次,本领域公知电压源和电流源均能提供DC偏置,证据2中公开了DC偏置端子311为MOS管提供DC偏置,虽然未公开提供DC偏置的具体电路结构,但是使用包括电流源的电路提供DC偏置为本领域常规技术手段,因此本领域技术人员容易想到在证据2图3的电路中使用包括电流源的电路提供DC偏置,即由电流源提供偏置。关于MOS晶体管还可以是P型或N型和P型,将N型MOS晶体管替换为P型MOS管,或是替换为N型和P型MOS管均属于本领域的常规选择。本领域技术人员知晓,将证据2图3电路中的N型MOS晶体管替换为P型MOS管,或是替换为N型和P型MOS管,并不影响电路的正常运行,也不会改变电路的工作原理。关于P型MOS管的漏极与地相连时需要其栅极串接一电阻与漏极相接,本领域技术人员根据实际应用中对实现电路功能的需要,将P型MOS管的漏极与地相连时其栅极串接一电阻与漏极相接,从而将输入与地隔离并形成完整电路是容易想到的常规技术手段。
综上,被诉决定认定本专利权利要求1请求保护的方案一、二相对于证据2和公知常识的结合不具备创造性是正确的。
(二)关于本专利权利要求2
权利要求2引用权利要求1,本领域技术人员知晓,MOS器件可以工作在强反型状态或弱反型状态,且在弱反型状态被DC偏置时可以节省DC偏置电流是本领域的公知常识,因此,使证据2的MOS晶体管工作在弱反型状态从而降低功耗是容易想到的。在其引用的权利要求不具备创造性情况下,从属权利要求2也不具备创造性。
权利要求3引用权利要求2,证据2公开了图3中的103和104是供相位彼此不同的时钟输入的时钟输入端子,由此可知,当103和104用作射频信号输入端子的时候,端子103必然是射频信号输入正端和负端之一,端子104为射频信号输入正端和负端中的另一个。而从图3中可以看到,端子103连接奇数和偶数编号电容中的一个,端子104连接奇数和偶数编号电容中的另一个,因此,可以确定证据2中的奇数编号电容选择连接射频信号输入正端和负端之一,偶数编号电容选择连接射频信号输入正端和负端中的另一个。在其引用的权利要求不具备创造性情况下,从属权利要求3也不具备创造性。
权利要求4-7均为从属权利要求,被诉决定对其附加技术特征不具备创造性的评述正确,在其引用的权利要求不具备创造性的基础上,从属权利要求4-7也不具备创造性。
一审法院依照《中华人民共和国行政诉讼法》第六十九条之规定,判决:“驳回原告斯凯瑞利(北京)科技有限公司的诉讼请求。案件受理费100元,由原告斯凯瑞利(北京)科技有限公司负担(已交纳)。”
斯凯瑞利公司不服一审判决,向本院提起上诉,请求撤销一审判决和被诉决定并判令国家知识产权局重新作出审查决定。事实和理由为:(一)本专利权利要求1具备创造性。本专利与证据2的整体电路及工作机制均不同,证据2通过二极管串联提高输出增益的发明构思不涉及也不能解决集成问题,权利要求1与证据2的区别技术特征至少包括:(1)一种CMOS差分射频信号幅度检测电路,其特征在于:MOS晶体管M1、M2,…,Mn串联连接,由电流源11提供偏置(以下简称区别技术特征1);(2)MOS晶体管的栅极与漏极接,构成偏置导通状态(以下简称区别技术特征2);(3)P型MOS管的漏极与地相连时,需要其栅极串接一电阻与漏极相接(以下简称区别技术特征3);(4)所述晶体管M1,M2,…,Mn栅极或漏极分别通过电容C1、C2…、Cn与射频信号输入正端Rfin+或射频信号输入负端Rfin-相连(以下简称区别技术特征4)。具体包括:1.区别技术特征1、2应予以整体考虑,区别技术特征1、2相互配合使得MOS晶体管偏置导通工作,从而克服MOS管的高阈值电压;区别技术特征3系对“由电流源提供偏置,晶体管的栅极与漏极接,构成偏置导通状态”基础上的进一步限定,通过在其栅极和漏极串接一电阻,以防止当接地MOS晶体管为P型时输入的信号直接接地。2.关于区别技术特征1、2,一审判决错误认定二极管连接而成的MOS管必然为栅漏连接的MOS晶体管。证据2中替换后的MOS晶体管与二极管作用相同,可在时钟信号的控制下实现导通和截止的交替切换,并不能认定存在DC偏置即处于偏置导通状态;本专利仅能由电流源提供偏置,若由电压源提供偏置将无法工作;证据2未公开由电流源提供偏置,且证据2仅能在电压偏置下工作。3.关于区别技术特征4。证据2图3中103、104为时钟信号输入端,并未公开本专利射频信号输入正端和负端,即便将图3中的二极管替换为MOS晶体管,应当是每个MOS晶体管的源极连接本级的电容。(二)权利要求2具备创造性。其附加技术特征使得MOS晶体管处于弱反型状态,MOS晶体管处于强反型以及弱反型状态下具有不同的输出增益;证据2中的偏置端子替换成电流源后将无法实现“翻水桶”电路设计需求。(三)权利要求3-7均为权利要求1的从属权利要求,由于权利要求1具备创造性,故上述权利要求亦具备创造性。
国家知识产权局二审辩称:坚持被诉决定的意见,一审判决认定事实清楚,适用法律正确,审理程序合法,请求驳回上诉,维持原判。
成谷公司二审述称:同意国家知识产权局的意见,一审判决及被诉决定认定正确。基于本专利说明书[0023]段所记载的公式(3)推导不出[0025]段所记载的公式(4)。公式(3)可变形为Vout=nKT/q*ln(I1/I0)+Vth-Vin*sin(wt),此时Vout随着Vin线性变化,呈一次比例关系,且斯凯瑞利公司未对公式(4)的推导过程进行说明。本专利MOS晶体管串联不会实现n倍增益,因为栅漏短接会造成差分信号相互抵消。
本院二审期间,斯凯瑞利公司向本院提交了如下新证据:1.《半导体器件基础》,***(***)著,电子工业出版社出版,2004年11月第一次印刷;2.《模拟集成电路与系统》,***著,清华大学出版社出版,2009年7月第一次印刷;3.《模拟集成电路的分析与设计》,科学出版社出版,***(***)、***(***)著,1981年7月第一次印刷。上述证据拟证明整流电路的适用场景、电路结构和工作原理均不同于本专利,一审判决事实认定错误。
国家知识产权局的质证意见为:认可上述证据的真实性与合法性,不认可关联性和证明目的,不认可上述证据属于公知常识证据。
成谷公司的质证意见为:上述证据不能实现其证明目的,因为斯凯瑞利公司试图证明三极管的放大作用,但是本专利的三极管只是相当于二极管的作用。
本院认证意见为:确认上述证据的真实性、合法性,其证明力结合本案事实在下文进行综合评述。
本院经审理查明:一审法院认定的事实属实,本院予以确认。
本院另查明:
本专利说明书有如下记载:
[0003]CMOS电路用于信号幅度检测,由于受限于高的阈值电压、高输入阻抗和大的寄生电容,所以通常只能用于低频率大信号的检波和幅度检测。在现有的解决方案中,是通过微波肖特基检波二极管对5.8Ghz射频信号的幅度进行检测来实现的。要求这种微波肖特基检波二极管具有低阈值电压,低输入阻抗和低寄生电容,这些恰恰与CMOS工艺特点相违背。
[0004]本发明的目的在于提供一种基于CMOS实现的射频信号幅度检测电路,在实现对高频弱信号幅度检测的同时,易于芯片集成、降低成本,易于大量生产。
[0007]本发明中MOS晶体管工作在弱反型偏置下时的电流变化服从指数特性,比平方率特性获得更高的幅度检测增益,尤其是在微弱信号检测时,更为明显,同时所需功耗很低近于零功耗;
[0008]采用多个MOS晶体管串联使得每个MOS晶体管的幅度检测输出串联相加,从而获得n倍的检测增益;
[0018]如图1(a)所示,MOS晶体管M1由电流源I1提供偏置,Rfin射频信号经由C1单端输入。滤波电阻RO和电容CO将射频信号滤掉得到直流分量Vout。当M1工作在强反型状态时,电流与电压成平方率的关系,即为式(1):
[0019]I1=K*(Vin*sin(wt)+Vout-Vth)2(1)
[0020]由于I1恒定不变,可以得到△Vout变化与Rfin射频信号幅度Vin的关系为式(2):
[0021]△Vout=Vin2/[4*(Vout-Vth)](2)
[0022]当M1工作在弱反型状态时,电流与电压成指数关系,即为式(3):
[0023]I1=I0*exp{[Vin*sin(wt)+Vout-Vth]*q/nKT}(3)
[0024]同样由于I1恒定不变,可以得到△Vout变化与Rfin射频信号幅度Vin的关系为式(4):
[0025]△Vout=Vin2/[4*nKT/q](4)
证据2的说明书有如下记载:
[0004]该系统的目标在于通过对启动信号检波使系统间歇运行以能够运行5年而无需更换内置电池。启动信号使用5.8GHz频段的-60dBm这一微弱信号,需要能够稳定地对这样的信号进行检波的电路。
[0005]关于射频信号的检波,已知有利用二极管的检波电路,图1A示出了其的代表性电路示例。101是RF输入端子,201是输出端子,401是电源端子,D1、D2是二极管,C21、C22是电容,R21是电阻。在该电路中,在图1B所示的输入RF信号的半周期A内,电流经由二极管D1流向输入端子101,对电容C21充电。在下一个半周期B内,二极管D1反向偏置,因此不会流过电流。在该半周期内,电流从电容C21经由二极管D2流向电容C22,以对其充电。最终电容C22的电位与在各个半周期内所充电的电荷量相应地提升。该电路通过利用二极管的非线性效应对各个电容进行半周期充电来实现整流,该整流电路称为半波二倍压整流电路。
[0007]在检波及放大电路510中,半波二倍压整流电路由兼进行输入匹配动作的电容C31、用于平滑化的电容C32、二极管连接而成的晶体管Q3、Q4构成,电容C31、C32、晶体管Q3、Q4与图1A的电容C21、C22、二极管D2、D1对应。晶体管Q7、Q8构成电流镜电路,电流镜电路的参考晶体管Q7的电流由作为负载电阻的电阻R31的电阻值决定。差分放大电路由以MOS晶体管为负载的双极晶体管Q1、Q2构成,其合计电流由电流镜电路固定。晶体管Q2侧也与晶体管Q1侧对称地连接有二极管连接而成的晶体管Q5、Q6及电容C33,但不向该侧输入来自RF输入端子101的信号。因此,始终向晶体管Q2施加一定的偏置作为参照信号。差分放大器的晶体管Q1的基极电流由半波二倍压整流电路的晶体管Q3提供,差分放大器的输出提供给判定电路520。
[0009]另外,还已知有二极管多级串联连接而成的整流电路(例如,参见非专利文献1[JohnF.Dickson,“On-chiphigh-voltagegenerationinMNOSintegratedcircuitsusinganimprovedvoltagemultipliertechnique”IEEEJournalofSolid-StateCircuits,vol.SC-11,No.3,pp.374-378,1976])。图3是非专利文献1中提出的多级连接整流电路的电路图(图示的示例为6级连接电路,实际级数更多)。在图3中,103、104是供相位彼此不同的时钟输入的时钟输入端子,205是输出端子,311是DC偏置端子,D是二极管,C是电容。根据该电路,每1级二极管获得电压升高,该电压上升是从二极管节点处由时钟产生的振幅中减去二极管的正向电压和伴随输出电流产生的电容的充放电所导致的纹波电压后获得的。在图3所示的电路中,可以替换为二极管连接而成的MOS晶体管。在该情况下,上述计算电压升高时使用的二极管正向电压替换为MOS晶体管的阈值电压。
[0013]另一方面,在图3所示的多级连接构成的电路中,当放大微小振幅的信号时,也不得已增多所连接的级数,从而导致输入电容变得非常大。在输入电容较大,所需频段为射频的情况下,输入阻抗显著降低,因此导致输入振幅降低。图5示出使用微波模拟器计算电路的特性而得到的结果,其中,所述电路是将作为具有非线性电阻的元件的晶体管100级串联连接而成,所述晶体管100是二极管连接而成的阈值电压为0V、栅极长0.18μm的n型MOS(MetalOxideSemiconductor)晶体管100。此时的整流电路的偏置设为1V。横轴为输入RF功率,纵轴示出整流电路的输出电位。即使将MOS晶体管100级连接,在5.8GHz频段的RF输入功率为-60dBm的情况下,得到的DC电压最多也仅为150μV左右。因此,为了获得1V左右的输出,需要在后级具有接近80dB的增益。即,即使在使用图3所示的多级连接电路的情况下,也必须大幅度增加二极管(MOS晶体管)的连接级数,并且即使增加连接级数,后级仍需要很高放大率的放大器。
本院认为:本专利申请日在2000年修正的专利法施行日(2001年7月1日)之后、2008年修正的专利法施行日(2009年10月1日)之前,本案应适用2000年修正的专利法。本案二审争议焦点问题是:本专利是否具备创造性。
专利法第二十二条第三款规定:“创造性,是指同申请日以前已有的技术相比,该发明有突出的实质性特点和显著的进步,该实用新型有实质性特点和进步。”在判断专利权利要求的创造性时,首先应根据最接近现有技术确定本专利与最接近现有技术的区别技术特征,在现有技术未披露与该区别技术特征相应的技术手段,或该技术手段与该区别技术特征具有不同作用的情况下,则认为现有技术整体上不存在技术启示,该权利要求具备创造性。
一审判决及被诉决定均认为本专利权利要求1包含两个并列的技术方案,区别仅在于方案一不包括区别技术特征3,本院经审查予以确认。对于权利要求1的创造性,本院具体分析如下:
(一)关于权利要求1的解释
被诉决定认为,权利要求1未限定MOS管同时处于偏置导通状态,且仅限定了由电流源提供偏置,并未具体限定提供电压偏置还是电流偏置。
本院认为,《最高人民法院关于审理专利授权确权行政案件适用法律若干问题的规定(一)》第二条第一款规定:“人民法院应当以所属技术领域的技术人员在阅读权利要求书、说明书及附图后所理解的通常含义,界定权利要求的用语。权利要求的用语在说明书及附图中有明确定义或者说明的,按照其界定。”权利要求相关技术术语或者技术特征应当按照本领域技术人员的通常理解作出解释;另外,还应当以本领域技术人员在对专利要求保护的技术方案形成整体认识的基础上,结合权利要求的具体语境,以符合发明目的和能够实现发明技术方案为指引,对权利要求作出合理的解释。
第一loz权利要求1限定了“MOS晶体管M1、M2,…,Mn串联连接,由电流源提供偏置;晶体管的栅极与漏极接,构成偏置导通状态”,从本领域技术人员的通常理解来看,电流源提供偏置意味着提供电流偏置,由电流源向串联连接的MOS晶体管提供恒定的偏置电流,同一电流依次流过串联连接的MOS晶体管,此时漏源间存在恒定的电流,进而各MOS晶体管产生自适应的栅源电压,又因各MOS晶体管均栅漏短接,因此,在由电流源提供恒定电流的基础上各MOS晶体管会同时处于偏置导通状态。
第二,从本专利的发明目的来看,根据本专利说明书[0003][0004][0008]段的记载,本专利所要解决的技术问题是克服MOS管的高阈值电压并希望获得更高的幅度检测增益。为克服MOS管的高阈值电压,提高对射频信号的检测的灵敏度,本专利通过让MOS晶体管工作在偏置导通状态以建立静态工作点,从而更好实现基于MOS晶体管对微弱信号进行幅度检测的功能。当接收到射频信号后,为获得更高的幅度检测增益,根据本专利说明书[0007][0018]-[0025]段的记载,强、弱反型偏置导通状态下,漏源间电流变化与栅源间电压变化分别服从平方率及指数特性,本专利利用MOS晶体管处于偏置导通状态下电流变化与电压变化的上述关系,基于电流源保持漏源间电流恒定不变的前提,能够获得与被检测差分射频信号幅度呈平方关系的电压输出增益变化量。在此基础上,根据本专利说明书[0008]段的记载可知,由于上述多个MOS晶体管串联连接,使得每个MOS晶体管的增益检测幅度得以串联相加后输出。由上可知,由电流源提供偏置,各MOS晶体管始终同时工作在偏置导通状态,才能实现本专利的发明目的,同时本专利说明书[0018]-[0025]段的记载亦可印证电流源提供的物理量为电流。
第三,成谷公司认为,基于本专利说明书[0023]段的公式(3)推导不出[0025]段的公式(4),理由在于公式(3)可变形为Vout=nKT/q*ln(I1/I0)+Vth-Vin*sin(wt),此时Vout随着Vin线性变化,呈一次比例关系,且斯凯瑞利公司未对公式(4)的推导过程进行说明。对此本院认为:其一,根据本专利说明书[0023]段的记载可知,I1=I0*exp{[Vin*sin(wt)+Vout-Vth]q/nKT}中的参数t为时间变量,此时的I1为晶体管漏源间的瞬时电流,因此I1并非恒定不变,其变形公式中的I1也非恒定值。由于本专利由电流源提供偏置,本领域技术人员可以理解此处电流源锁定的是完整射频周期内漏源间电流的平均值,可以根据无射频信号时CMOS电路中的完整射频周期内平均电流与接收信号后相应周期内的平均电流不变,计算得出Vout的变化量,因此,本专利说明书[0020][0024]段所记载的I1应为电流源锁定的完整射频周期内的电流平均值。其二,公式(3)中记载的I1以及sin(wt)并非恒定值,且根据公式(3)可知,I1的取值亦与Vout有关,因此,无法得出Vout随着Vin线性变化的结论。据此,成谷公司的主张不能成立,本院不予支持。
综上,被诉决定关于本专利权利要求1的理解不尽准确,本院予以纠正。
(二)关于相关技术特征的划分与区别技术特征的认定
1.关于技术方案的理解以及相关技术特征的划分
斯凯瑞利公司上诉主张区别技术特征1、2应予以整体考虑,区别技术特征1、2相互配合使得MOS晶体管偏置导通工作,从而克服MOS管的高阈值电压;区别技术特征3系对“由电流源提供偏置,晶体管的栅极与漏极接,构成偏置导通状态”基础上的进一步限定,通过在其栅极和漏极串接一电阻,以防止当接地MOS晶体管为P型时输入的信号直接接地。
对此本院认为,准确确定区别技术特征,首先要准确划分权利要求的技术特征,应当将权利要求中记载的各部分内容与其在技术方案中所起的作用、解决的技术问题、产生的技术效果等内容结合起来进行综合考虑,如果技术方案中的多处内容之间互不依存、彼此独立,通过各自所发挥的不同作用分别解决不同的技术问题、产生不同的技术效果,则应将其划分为不同的技术特征。反之,如果技术方案中的多处内容之间相互依存、紧密联系,通过协同作用共同解决同一技术问题、产生关联技术效果,在判断创造性时也应予整体考虑。第一,根据本专利说明书[0004][0018]-[0025]段记载可知,本发明通过“由电流源I1提供偏置,晶体管的栅极与漏极接,构成偏置导通状态”,使得电路中MOS晶体管工作在偏置导通状态,实现了晶体管对高频弱信号的检测功能;同时利用单个MOS晶体管处于偏置导通状态下电流与电压成平方率的关系,基于电流源保持漏源间电流恒定不变的前提,获得与被检测差分射频信号幅度成平方律关系的电压增益输出,实现了单管检测信号幅度输出平方增益的功能。因此,应将“由电流源I1提供偏置,MOS晶体管的栅极与漏极接,构成偏置导通状态”(以下简称区别技术特征A)作为整体考虑。第二,如前所述,根据本专利的说明书[0008]段的记载可知,由于上述多个MOS晶体管串联连接,使得每个MOS晶体管的增益检测幅度得以串联相加后输出,因此应将“MOS晶体管M1、M2,…,Mn串联连接”(以下简称区别技术特征B)单独考虑。第三,由于区别技术特征3仅为与地相连的MOS晶体管若为P型时需以权利要求限定的方式进行连接,以防止当接地MOS晶体管为P型时输入的信号直接接地,可以相对独立地考虑和评述。
2.关于区别技术特征的认定
被诉决定认为,本专利权利要求1的方案一与证据2的区别技术特征为:(1)本专利的MOS管由电流源I1提供偏置;(2)本专利中的所述MOS晶体管M1、M2,……,Mn还可以是P型MOS管,也可以分别是N型和P型MOS管。权利要求1的方案二与证据2的区别技术特征还包括上述区别技术特征3。基于前述有关区别技术特征的分析,斯凯瑞利公司主张权利要求1与证据2的区别至少包括区别技术特征A、B以及被诉决定认定的区别特征3、4。
对此本院认为,在确定本专利的某一技术特征与现有技术中的技术特征是否具有对应关系,从而导致该区别技术特征被现有技术所公开时,要考虑它们在各自技术方案中所起的作用是否实质相同。
关于区别技术特征A是否被证据2公开,本院认为:第一,一审判决关于二极管连接而成的MOS晶体管的具体连接方式认定正确。根据证据2说明书[0007]段记载及图2所示,二极管连接而成的MOS晶体管采用的栅漏连接的方式,由于同一专利法律文件中使用的相同术语通常应解释为相同含义,因此证据2说明书[0009]段所记载的二极管连接而成的MOS晶体管也应解释为栅漏连接的MOS晶体管。第二,区别技术特征A与证据2中对应的技术特征在各自技术方案中所起的作用并不相同。(1)根据证据2说明书[0013]段记载及图3可知,图3中的整流电路提供的是电压偏置,此时由于各MOS晶体管栅漏相接,因此,在未接收到射频信号的情况下,各MOS晶体管处于偏置导通状态并建立静态工作点,从而更好地实现基于MOS晶体管对微弱信号进行幅度检测的功能。(2)根据证据2说明书[0009]段记载,本领域技术人员充分知晓,替换后的MOS晶体管与二极管同样发挥了类似于开关的作用;结合证据2说明书[0005]段的记载,在射频信号输入控制下,各MOS晶体管实现导通和截止状态的不断切换,各MOS晶体管并不同时处于偏置导通状态。(3)如前所述,由于证据2图3中向电路提供的是电压偏置,并不具备漏源间电流恒定不变的前提条件,MOS晶体管亦不始终同时处于偏置导通状态,因此单个二极管连接而成的MOS晶体管亦不具有能够实现电压增益输出的功能。第三,如前所述,为实现本专利的发明目的,由电流源提供偏置,各MOS晶体管始终同时处于偏置导通状态是必须具备的条件。第四,证据2图3所示电路可以在电流偏置下工作。在CMOS电路中,交流变化可以叠加在直流偏置之上,由电流源提供直流偏置电流,用于维持二极管的偏置状态,射频信号提供交流电压变化以提供电荷定向逐级运输的能力,共同实现电荷泵的升压功能。综上,证据2未公开区别技术特征A,被诉决定的上述认定与事实不符,本院予以纠正。
关于区别技术特征4是否被证据2公开,本院认为:第一,区别技术特征4中射频信号接入CMOS电路的方式与证据2中对应技术特征的接入方式不同。如前所述,证据2图3的电路能够基于与图1A类似的工作原理实现射频信号的检波,证据2虽未明确记载射频信号在图3所示电路中的输入端口,但基于证据2对类似电荷泵电路图1A的分析,本领域技术人员能够确认,图3中通过电容接入各二极管两端的输入端子103、104与图1A中射频信号输入端子101对应,并且为了实现电荷泵工作原理,输入端子103、104接收的射频信号必须互为反相。本领域技术人员充分知晓,采用栅漏连接方式的N型MOS晶体管,其栅漏相接的节点相当于二极管的阳极,源极相当于二极管的阴极,因此将晶体管替换二极管后,图3中射频信号输入端103、104应通过电容分别与各晶体管的栅(漏)极及源极相连接,这显然与区别技术特征4所载明的连接方式不同。第二,区别技术特征4与证据2中对应技术特征在各自技术方案中所起的作用亦不相同。本专利中,区别技术特征4提供了CMOS幅度检测电路的差分射频信号接入方式,而证据2中对应技术特征具有提供信号逐级定向传输所需电荷的作用。因此,证据2未公开区别技术特征4。斯凯瑞利公司的上诉主张部分成立,一审判决及被诉决定认定有误,本院予以纠正。
由上分析可知,区别技术特征A、区别技术特征4未被证据2公开,一审判决及被诉决定关于权利要求1的方案一、方案二相对于证据2的区别技术特征认定错误,本院予以纠正,关于其余区别技术特征是否被证据2公开,本院不再评述。鉴于被诉决定遗漏上述区别技术特征,故被诉决定关于本专利权利要求1方案一、方案二实际解决技术问题的认定,本院不予确认。由于权利要求2-7皆为权利要求1的从属权利要求,斯凯瑞利公司的关于上述权利要求的具体上诉意见,本院不再评述。
鉴于被诉决定及一审判决对区别技术特征的认定错误,国家知识产权局应重新对本专利是否具备创造性进行审查认定。
综上所述,斯凯瑞利公司的上诉请求成立,应予支持。被诉决定及一审判决认定事实和适用法律均有误,应予撤销。依据《中华人民共和国行政诉讼法》第七十条、第八十九条第一款第二项之规定,判决如下:
一、撤销北京知识产权法院(2023)京73行初10102号行政判决;
二、撤销国家知识产权局第562108号无效宣告请求审查决定;
三、国家知识产权局就深圳成谷科技有限公司针对申请号为200910177182.9、名称为“CMOS差分射频信号幅度检测电路”的发明专利权提出的无效宣告请求重新作出审查决定。
一审案件受理费100元,由国家知识产权局负担。二审案件受理费100元,由国家知识产权局负担,应予补交。斯凯瑞利(北京)科技有限公司预交的二审案件受理费100元,予以退还。
本判决为终审判决。
审判长***
审判员***
审判员***
二〇二六年八月三十一日
法官助理***
书记员***