CN102594282A - 改良式终端电路与使用其的双向耦合器 - Google Patents

Abstract

一种改良式终端电路，其使用于耦合器中，所述终端电路包括传输线，所述传输线包括第一端与第二端；第一电阻，连接于所述传输线的第一端与地之间；以及第二电阻，连接于所述传输线的第二端与地之间，其中，所述第一电阻与所述第二电阻的阻值相同。本发明还提供一种使用该改良式终端改良电路的双向耦合器。所述双向耦合器通过所述改良式终端电路来改善回波损耗(Return Loss)与隔离度(Isolation)，并且达到高指向性。

Description

改良式终端电路与使用其的双向耦合器

技术领域

本发明涉及一种双向耦合器(Bi-directional Coupler)，且尤其涉及一种双向耦合器的改良式终端电路。

背景技术

「方向耦合器(Directional Coupler)」为一种RF电路组件或装置，其基本上包括三个通讯端口：输入端口、输出端口、以及耦合端口(Coupled Port)。RF信号由输入端口进入方向耦合器，其中只有一小部份RF信号由耦合端口输出，其余RF信号由输出端口输出。

图1是一种现有的双向耦合器100的示意图。所述双向耦合器100具有4个通讯端口，包括输入端口110、输出端口120、耦合端口130、隔离端口(Isolated Port)140。双向耦合器100还包括终端电路(Termination)150与160，其分别具有终端电阻155与165。终端电阻155与165的阻值分别为50欧姆(Ω)。

图2是图1之双向耦合器100的等效电路图。当发射机(Transmitter，TX)170将RF信号由输入端口110发送进双向耦合器100时，大部分的能量信号会由输出端口120传送给天线180，少部分的能量信号会耦合至耦合端口130，且完全无能量信号由隔离端口140输出(最佳的)。相反的，当RF信号由输出端口120发送进双向耦合器100时，大部分的能量信号会由输入端口110传送给发射机170，少部分的能量信号会耦合至隔离端口140，且完全无能量信号由耦合端口130输出(最佳的)。

然而，电阻在制造时会因为制程、温度变化以及寄生效应(Parasitic Effects)而影响其终端值(Termination Value)的精确性，进而增加回波损耗与降低隔离度。换句话说，参阅图2，终端电路160中的终端电阻165具有一定范围的允许偏差(Tolerance)，其电阻值可能会改变从而影响信号传递。

发明内容

有鉴于此，需提供一种改良式终端电路。

同时，还需提供一种使用所述改良式终端电路的双向耦合器。

一种终端电路，用于耦合器中以减少回波损耗与提高隔离度，所述终端电路包括传输线，包括第一端与第二端；第一电阻，连接于所述传输线的第一端与地之间；以及第二电阻，连接于所述传输线的第二端与地之间，其中，所述第一电阻与所述第二电阻的大小相同，所述传输线分隔所述第一电阻与所述第二电阻以减小回波损耗与提高隔离度。

一种双向耦合器，包括终端电路，所述终端电路包括传输线，包括第一端与第二端；第一电阻，连接于所述传输线的第一端与地之间；以及第二电阻，连接于所述传输线的第二端与地之间，其中，所述第一电阻与所述第二电阻的大小相同，所述传输线分隔所述第一电阻与所述第二电阻以减小回波损耗与提高隔离度。

所述使用改良式终端电路的双向耦合器利用一条传输线分隔两相同电阻取代传统终端电路，可以改善回波损耗与隔离度，并且达到高指向性。

附图说明

图1是传统双向耦合器100的示意图。

图2是图1之双向耦合器100的等效电路图。

图3是本发明之一种实施方式之双向耦合器200的示意图。

图4是图3之双向耦合器200的等效电路图。

图5是本发明之一种实施方式之通过以传输线连接之两个终端电阻取代单一个终端电阻之终端电路的等效电路图。

图6是利用蒙地卡罗模拟法验证本发明之一种实施方式之双向耦合器的回波损耗与隔离度的示意图。

主要元件符号说明

双向耦合器            100

输入端口              110、210

输出端口              120、220

耦合端口              130、230

隔离端口              140、240

终端电路              150、160、250、260

终端电阻              155、165、251、253、261、263

发射机                170

天线                  180

双向耦合器            200

发射机                270

天线                  280

传输线                310、320

具体实施方式

本发明一种实施方式之双向耦合器通过改良式终端电路来改善回波损耗与隔离度，并且达到高指向性。利用传输线分隔两相同电阻取代传统终端电路，减小因制程与温度变化而造成的阻值偏差影响，以及降低寄生效应的影响，进而改善终端电路的精确性。

图3是本发明之一种实施方式之双向耦合器200的示意图。所述双向耦合器200具有4个通讯端口，包括输入端口210、输出端口220、耦合端口230、隔离端口240。在本实施方式中，所述双向耦合器200还包括改良式终端电路250与260。改良式终端电路250具有终端电阻251与253以及连接终端电阻251与253的传输线310，其中，终端电阻251与253的阻值相同。改良式终端电路260具有终端电阻261与263以及连接终端电阻261与263的传输线320，其中，终端电阻261与263的阻值相同。

图4是图3之双向耦合器200的等效电路图。如上所述，本发明之一种实施方式之双向耦合器利用改良式终端电路来减小回波损耗与提高隔离度，进而提高所述双向耦合器的指向性(Directivity)。参阅图4与图5，本发明改良式终端电路250连接有终端电阻251与253，且两个终端电阻251与253之间以传输线310连接。同样的，改良式终端电路260由原本连接单一终端电阻，改成连接终端电阻261与263，且两个终端电阻261与263之间以传输线320连接。

再参阅图5，原本的单一个终端电阻被置换成以传输线连接的两个终端电阻，且两个终端电阻的电阻值相同(例如，50Ω)。此时终端电路的阻抗(输入电阻)Zin可由下列公式计算出来：

$\mathrm{Zin}=\mathrm{Zc}\frac{(\mathrm{\β}+j\tan \mathrm{\θ})}{(\mathrm{\α}+\mathrm{\β})+j(\mathrm{\α\β}+1)\tan \mathrm{\θ}},$

其中Zc表示所述传输线的特征阻抗(例如，100Ω)，α表示其中一个终端电阻的电阻值Z1与电阻值Zc的比值，β表示另一个终端电阻的电阻值Z2与特征阻抗Zc的比值，θ表示传输线的长度(例如，λ/2)，j表示

通过上述电路结构的改变，可有效的减少入射功率的回波损耗与提高对入射功率的隔离度。

以下通过蒙地卡罗方法(Monte Carlo Simulation)来进行验证。首先设定好电阻相关参数与传输线相关参数。电阻相关参数包括阻值允许偏差(Tolerance of Resistor)设定为2％，以及寄生电容(Parasitic Capacitance)设定为0.5pF(pico farad)。传输线相关参数包括板厚变化范围(Substrate Thickness Variation)设定为2％，线宽变化范围(Line Width Variation)设定为2％，金属厚度变化范围(Metal Thickness Variation)设定为2％，以及电介质常数变化范围(Dielectric Constant Variation)设定为2％。

图6是利用蒙地卡罗模拟法验证本发明实施例之双向耦合器的回波损耗与隔离度的示意图，其中纵轴表示强度(Magnitude)，横轴表示频率。如图所示，B1、B2与B3分别表示使用传统终端电路之双向耦合器的回波损耗、耦合能量以及隔离度。A1、A2与A3分别表示使用改良式终端电路之双向耦合器的回波损耗、耦合能量以及隔离度。由图可得知改良前后耦合能量相当，但在工作频段回波损耗有5到10dB之改善，且隔离度亦有10到15dB之改善。

本发明实施例之双向耦合器通过改良式终端电路来改善回波损耗与隔离度，并且达到高指向性。利用传输线分隔两相同电阻取代传统终端电路，减小因制程与温度变化而造成的阻值偏差影响，以及降低寄生效应的影响，进而改善终端电路的精确性与达到高指向性。

Claims (2)

1.一种改良式终端电路，其特征在于包括：

传输线，包括第一端与第二端；

第一电阻，连接于所述传输线的第一端与地之间；以及

第二电阻，连接于所述传输线的第二端与地之间，其中，所述第一电阻与所述第二电阻的阻值相同，所述传输线分隔所述第一电阻与所述第二电阻以减小回波损耗与提高隔离度。

2.一种双向耦合器，其特征在于，包括如权利要求1所述之改良式终端电路。

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