CN106357233A

CN106357233A - Rf衰减器装置和系统

Info

Publication number: CN106357233A
Application number: CN201510600420.8A
Authority: CN
Inventors: 梅翀; 博·杰森
Original assignee: Anaren Inc
Current assignee: TTM Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2015-07-13
Filing date: 2015-09-18
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2035-09-18
Also published as: US20170019084A1; CN106357233B; US9634635B2

Abstract

装置包括具有第一主表面和第二主表面的、热传导和电绝缘的基板。耦合结构构造为由实质上预定数量的衰减功率来减少RF输入信号。调谐电路由实质上匹配至预定系统阻抗的调谐电抗来表征。电阻器设置在第一主表面的大部分上并且由被调谐电抗实质上无效掉的寄生电容来表征。电阻器包括第一电阻性部分和第二电阻性部分，所述第一电阻性部分和所述第二电阻性部分中的每个均构造为将所述衰减功率的近似一半引导至接地部分。

Description

RF衰减器装置和系统

技术领域

本发明大体上涉及电气装置和系统，更具体地涉及RF衰减器、装置和系统。

背景技术

RF衰减器是一种被构造为减少RF信号的水平的装置。衰减典型地被衡量为输出功率水平与输入功率水平的比率，并且因此被给定为分贝(dB)。由于输出信号的功率低于输入信号的功率，因此衰减水平是负的(比如-20dB)。本领域技术人员可以了解的是，当RF信号超过保护电路的功率处理能力时，衰减经常被需要来保护部件或电路级、比如监测电路或采样电路。因此，在很多情形中，由于总体RF设计的多级容错的存在，衰减器的准确度是重要的。

RF衰减器通过耗散(I²R损失)多余功率来减少RF信号。本领域技术人员应该了解的是，由I²R进行的功率耗散指代由此RF能量被转换为热能的过程。当RF信号功率相对小时，例如，由这个过程产生的热量也许不是问题。另一方面，当RF信号功率相对高时，RF衰减器必须构造为以使得热能成功地被从衰减器引导至热交换装置并且被排出RF系统。否则，系统部件可能过热并且受到损害。RF衰减器的功率处理能力典型地被给定为瓦(W)、毫瓦(mW)、瓦分贝(dBW)，或者被给定为毫瓦分贝(dBm)。

衰减器典型地设计为用在以下系统中，所述系统具有一定或预定特征阻抗(也就是说典型地很据每个客户需求由系统设计者来建立)。例如，RF衰减器可以设计为用在具有50欧姆(Ω)或75欧姆(Ω)特征阻抗的系统中。显而易见，RF衰减器可以设计为操作在由其他阻抗值表征的RF系统中。在任意事件中，(除衰减功能之外)，RF衰减器还可以用在这种阻抗匹配功能的系统中。本领域技术人员了解的是，由RF衰减器提供的衰减的水平根据频率进行变化。频率依赖性的理由可以涉及电抗部件(比如电感器、电容器)的使用或存在以及由应用在RF衰减器中的电阻器展现的频率依赖性。

大体上讲，RF衰减器是可以用在宽泛的多种应用中的RF部件，在其中，RF输入信号必须减少至需要的信号水平。如上所注释的，(除衰减之外)，RF衰减器还可以用于其他应用中、比如阻抗匹配。

参考图1，传统π-衰减器的示例性图表被示出。π-衰减器如此命名是因为其是以希腊字母“π”的形状来形成；因此，其具有一个串联的电阻器(R2)和分路至地面的两个并联的电阻器(R1，R3)。具体地，电阻器R1设置在输入处并且电阻器R3设置在输出处，电阻器R2设置在其间。图1中描述的π-衰减器实施为由50欧姆端口阻抗来表征的20dB衰减器。并联的电阻器R1和R3等于61.11Ω，并且串联的电阻器R2等于247.5Ω。如果图1的传统衰减器构造为处理相对高的功率，则可以通过使用厚膜技术来实施电阻器R1、R2和R3。具体地，可以通过将电阻膏沉积在陶瓷基板上来使得电阻器被实施。这种膏典型地为镍铬合金(NiCr)形式。基板可以为诸如氧化铝、氮化铝或氧化铍(BeO)等任意适合的基板。

(本发明不应该被解释为限定任何具体类型的衰减器、比如π-衰减器、T-衰减器等)。

图2为图1中描述的传统π-衰减器的寄生电容模型。简要地参考图3，在图2中示出的传统π-衰减器的俯视图被提供了。注意到每个电阻器构造为具有长度L和宽度W的矩形布局。电阻器的薄层电阻(sheet resistance，Rs)值由表述R＝Rs*L/W来给定。每个电阻器的功率处理能力与它的面积L*W成比例。可以由具有不同面积的电阻器来实现期望电阻，只要等式Rs*L/W被维持即可。因此，给定具有相同薄层电阻的两个电阻器下，较大的电阻器可以处理更多的功率。另一方面，当衰减器装置以相对大的电阻膜区域为特征时，电阻性薄层由限制RF带宽的大的寄生电容来表征。因此，很多设计包括被用于减少或消除寄生电容的作用的一个或多个辅助的调谐部件。

参考图2，在图1中描述的传统π-衰减器的寄生电容模型被示出了。如上所注释的，每个电阻性薄层由可以限制RF带宽的寄生电容来表征。因此，每个电阻器(R1、R2和R3)具有与其相关联的寄生电容器。此外，图2的模型可以被用于改善高频性能。例如，串联电阻器R2在此处被示出为由在其间设置有电感高阻抗传输TL的两个电阻器R2’和R2”实施。把这些放在一起，分别地，模型示出了寄生电容Cp1与输入分流电阻器R1相关联，寄生电容Cp3与输出分流电阻器R3相关联，并且寄生电容Cp2’和Cp2”与串联电阻器电阻器R2’和R2”相关联。如所希望的，因此，电感传输线TL构造为抵消寄生电容Cp1、Cp2’、Cp2”以及Cp3的作用。

返回参考图3，用于对在图2中成模型的寄生电容进行解释的传统π-衰减器的俯视图被提供。在这个示例中，30瓦20dB终端被示出。衰减器1被实施在0.1”×0.2”×25毫英寸氮化铝基板上，其中，电阻器R1、R2’、R2”和R3由镍铬合金膜制成。输入端口、输出端口、调谐传输线TL和其间的信号路径通过提供金属化层而被实施(参见倾斜的阴影区域)。接地部分也由金属化层来实施。可以通过使用银膏材料来实施金属化层。

电阻器R1为0.13×0.005平方英寸并且具有159欧姆/平方(Ohm/square)的薄层电阻。电阻器R2’和R2”每一个均为0.025×0.012平方英寸并且具有59欧姆/平方的薄层电阻。电阻器R3为0.025×0.012平方英寸并且具有29欧姆/平方的薄层电阻。如所显示的，电阻器R1设置在布局区域的大部分上以有效地将热能(来自于I²R热损失)引导至陶瓷基板中。尽管如此，热能并非均匀地分布在陶瓷基板上；实际上，最热的地点位于电阻器R2’和R2”的区域中。具体地，由电阻器R1、R2’、R2”和R3耗散的功率的百分比分别为P1＝82％、P2’＝8％、P2”＝8％P3＝2％。因此，理想地，由电阻器R1、R2’、R2”和R3占据的陶瓷基板的总的表面积的部分应当分别等于大约A1＝82％、A2’＝8％、A2”＝8％以及A3＝2％，以便均匀地将热量分布在整个基板上并且使装置10的功率处理能力最大化。当然，由于衰减器1包括诸如传输线TL的调谐电路、连接线以及其他布局限制，因此，理想条件不可能被完美地满足。因此，每个电阻器的功率耗散百分比与表面积的比率(即P1/A1、P’2/A2’、P2”/A2”、P3/A3)被分别给定为2.5、5.3、5.3以及1.3。

值得注意的是，由于制造容错的存在，电阻值也经常不在设计范围之内。当那种情形发生时，激光微调过程是需要的以修改针对每个电阻器偏差的电阻器几何形状。这种激光微调过程因此将时间、成本添加至生产过程。

因此需要的是不同的、以及简化的方法来制造RF衰减器装置。具体地，进一步需要的是简单的衰减器电路布局，其实质上消除或显著地减少对于多个电阻器之间平衡热分布的需要。虽然解决热分布问题，但衰减器装置应该被构造为吸收寄生电容的作用以便实现宽频带回波损耗。还需要实质上优化的电阻性修补设置，其覆盖最大可能的基板表面积而无需使输入回波损耗降级；换句话说，需要这样一种装置，其使装置的功率处理能力最大化而无需牺牲带宽。最后，需要这样一种装置布局，其减少了被需要用于加速生产过程的激光微调的量。

发明内容

本发明通过提供不同的以及简化的制造RF衰减器装置的方法来解决上述的需要。本发明以简单的衰减器电路布局为特征，该衰减器电路布局实质上消除或显著地减少了平衡多个电阻器之间热量分布的需要。具体地，衰减器电路的一个实施例以单一电阻器为特征，该单一电阻器实质上使电阻性修补设置最大化，即它覆盖最大可能基板表面积而无需使输入回波损耗降级。因此，本发明使装置的功率处理能力最大化而无需牺牲带宽。虽然解决热量分布问题，但本发明构造为吸收寄生电容的作用并且因此实现了带宽回波损耗。由于装置布局以单一(分为两部分)电阻器为特征，因此它减少了被需要用于加速生产过程的激光微调的量。

本发明的一个方面涉及针对RF衰减器装置的装置，该RF衰减器装置包括RF输入端口和RF输出端口。基板具有第一主表面和第二主表面，其中，所述基板是热传导和电绝缘的并且所述基板包括设置在至少所述第二主表面上的接地部分。耦合结构设置在所述基板上，所述RF输入端口构造为将RF输入信号引导至所述耦合结构，所述耦合结构构造为耦合预定频带内的RF输入信号的预定耦合部分以向所述RF输出端口提供RF输出信号。电阻器，其设置在所述第一主表面的至少大部分上并且耦合在所述调谐电路和接地部分之间，其中所述电阻器构造为将所述RF输入信号的未耦合部分实质上引导至所述接地部分。连接电路耦合在所述耦合结构与所述电阻器之间，所述连接电路构造为将所述衰减功率实质上引导至所述电阻器。

在本发明的一个实施例中，所述连接电路包括设置在所述基板上并且耦合至所述耦合结构的调谐电路，所述调谐电路由调谐电抗来表征，并且其中所述电阻器由被所述调谐电抗实质上无效掉的寄生电容来表征。

在本实施例的一个版本中，所述调谐电抗将所述装置实质上匹配至预定系统阻抗。

在本实施例的一个版本中，所述调谐电路包括耦合至电容部件的电感部件，所述电感调谐部件和电容调谐部件分别具有电感和电容，所述电感和电容根据所述预定频带、系统阻抗或预定的衰减功率的数量来选择。

在本实施例的一个版本中，所述电感调谐部件设置在所述电阻器和所述电容调谐部件之间。

在本实施例的一个版本中，所述电阻器和所述电容调谐部件分路至地面。

在本实施例的一个版本中，所述电感调谐部件包括高阻抗传输线，所述高阻抗传输线实质上平分所述电阻器部件以使得第一电阻性部分和第二电阻性部分占据实质上相同数量的表面积。

在本发明的一个实施例中，所述电阻器包括第一电阻性部分和第二电阻性部分，所述第一电阻性部分和所述第二电阻性部分中的每个均构造为将所述衰减功率的近似一半引导至所述接地部分。

在本发明的一个实施例中，所述耦合结构实质上抵制在所述RF输入信号中传播的DC信号分量。

在本发明的一个实施例中，所述耦合结构选自于包括电容部件、RF耦合器部件、电感部件以及传输线部件的耦合结构组。

在本发明的一个实施例中，所述基板的材料选自于包括氧化铝材料、氮化铝材料、BeO材料或化学气相沉积(CVD)金刚石材料的陶瓷材料组。

在本发明的一个实施例中，所述电阻器包括镍铬合金、氮化钽、氧化钌、或其他膜组分。

在本发明的一个实施例中，所述耦合结构、接地部分以及至少一部分调谐电路包括形成在至少所述第一主表面上或所述第二主表面上的至少一个金属化层，其中，所述至少一个金属化层包括选自于包括银、镍、钼、钨、铁、金或铜的组分组的至少一个组分。

在本发明的一个实施例中，所述RF衰减器装置被构造为表面安装装置。

本发明另一方面涉及一种RF系统，该RF系统包括构造为提供RF输入信号的RF信号源。天线组件，其耦合至所述RF信号源，其中所述天线组件构造为将放射的RF信号引导至周围环境中，所述放射的RF信号以所述RF输入信号为基础。RF衰减器装置，其包括衰减器输入端口和衰减器输出端口，其中所述衰减器输入端口构造为从所述天线组件接收RF信号样本，所述RF信号样本以所述放射的RF信号为基础，所述RF衰减器装置还包括具有第一主表面和第二主表面的基板，所述基板是热传导以及电绝缘的，所述基板包括设置在至少所述第二主表面上的接地部分，所述装置还包括设置在所述基板上并且耦合至所述衰减器输入端口的耦合结构，所述耦合结构构造为耦合预定频带内的RF信号样本的预定耦合部分以向所述衰减器输出端口提供衰减的RF信号样本。所述装置还包括设置在所述第一主表面的至少大部分上并且耦合在所述调谐电路和接地部分之间的电阻器，所述电阻器构造为将所述RF输入信号的未耦合部分实质上引导至所述接地部分。所述装置还包括耦合在所述耦合结构与电阻器之间的连接电路，所述连接电路构造为将所述衰减功率实质上引导至所述电阻器。信号监测器部分耦合至所述衰减器输出端口，所述信号监测器部分构造为从所述衰减的RF信号样本中获取至少一个信号特征。

在本发明的一个实施例中，所述信号监测器构造为确定所述天线组件的操作状态。

在本发明的一个实施例中，至少一个信号特征为阻抗特性，所述信号监测器构造为如果所述阻抗特性对应于阻抗失配条件则指示出天线组件故障。

在本发明的一个实施例中，所述天线组件包括耦合至RF循环器的天线，所述RF循环器被进一步耦合在所述RF信号源和所述衰减器输入端口之间。

在本发明的一个实施例中，所述RF信号源设置在所述RF系统的发射器部分中，并且其中所述发射器部分包括耦合在RF功率放大器和天线组件之间的RF定向耦合器，所述RF定向耦合器构造为提供基于所述RF输入信号的正向采样信号，其中所述正向采样信号表示所述RF功率放大器的操作状态。

在本发明的一个版本中，所述调谐电抗实质上匹配至预定系统阻抗。

在本发明的一个版本中，所述调谐电路包括耦合至电容部件的电感部件，电感调谐部件和电容调谐部件分别具有电感和电容，所述电感和电容根据所述预定频带、系统阻抗或预定的衰减功率的数量来选择。

在本发明的一个版本中，所述电感调谐部件设置在所述电阻器和所述电容调谐部件之间。

在本发明的一个实施例中，所述电阻器包括第一电阻性部分和第二电阻性部分，所述第一电阻性部分和第二电阻性部分中的每个均构造为将所述衰减功率的近似一半引导至所述接地部分。

在本发明的一个实施例中，所述耦合结构实质上抵制在所述RF输入信号中传播的直流信号分量。

本发明仍然另一方面涉及一种RF衰减器装置，该RF衰减器装置RF输入端口和RF输出端口。基板，其具有第一主表面和第二主表面，其中，所述基板是热传导和电绝缘的并且所述基板包括设置在至少所述第二主表面上的接地部分。耦合结构，其设置在所述基板上，所述RF输入端口构造为将RF输入信号引导至所述耦合结构，所述耦合结构构造为耦合预定频带内的RF输入信号的预定耦合部分以向所述RF输出端口提供RF输出信号。调谐电路，其设置在所述基板上并且耦合至所述耦合结构，所述调谐电路由将所述衰减器装置实质上匹配至预定系统阻抗的调谐电抗来表征。电阻器，其设置在所述第一主表面的至少大部分上并且耦合在所述调谐电路和接地部分之间，所述电阻器由被所述调谐电抗实质上无效掉的寄生电容来表征，所述电阻器包括第一电阻性部分和第二电阻性部分，所述第一电阻性部分和第二电阻性部分中的每个均构造为将所述RF输入信号的未耦合部分的近似一半引导至所述接地部分。

在本发明的一个实施例中，所述调谐电路包括耦合至电容部件的电感部件，电感调谐部件和电容调谐部件分别具有电感和电容，所述电感和电容根据所述预定频带、系统阻抗或预定的数量来选择。

在本实施例的一个版本中，所述电感调谐部件包括设置在所述第一电阻性部分和第二电阻性部分之间的高阻抗传输线，以使得所述第一电阻性部分和第二电阻性部分占据实质上相同数量的表面积。

在本发明的一个实施例中，所述第一电阻性部分和第二电阻性部分包括镍铬合金、氮化钽、氧化钌、或其他膜组分。

在本发明的一个实施例中，所述耦合结构、接地部分、以及至少一部分调谐电路包括形成在至少所述第一主表面上或第二主表面上的至少一个金属化层，其中，所述至少一个金属化层包括选自于包括银、镍、钼、钨、铁、金或铜的组分组的至少一个组分。

本发明的附加特征和益处在接下来的详细描述中被提出，并且通过这种描述部分地对本领域技术人员是显而易见的，或者本发明的附加特征和益处通过对此处描述的本发明进行实践而被认知，包括接下来的权利要求书以及所附附图的详细描述。

应该理解的是，前述总体描述和接下来的详细描述仅仅是本发明的示例性的，并且旨在提供一种综述或框架来理解所要保护的本发明的本质和特征。应该了解的是以下更详细讨论的前述思想和附加思想(所提供的这种概念并非相互不一致)的所有组合被视为此处公开的创造性主题的一部分。具体地，在本公开末尾处出现的要求保护的主题的所有组合被视为此处公开的创造性主题的一部分。还应该了解的是，可以以通过参考引用的任意公开方式出现的、此处清晰使用的术语应该被给予与此处公开的特定思想高度一致的含义。

附图被包括在内以提供对本发明的进一步理解，并且附图被容纳在内且构成说明书的一部分。附图示出本发明的多种实施例并且与说明书一起用于解释本发明的原理和操作。

附图说明

在附图中，相同的参考字符贯穿不同的视图来总体上指代相同的部件。此外，附图无需按比例绘制，重点而是放在图示发明的原理。

图1是传统π-衰减器的示意性图表。

图2是在图1中描述的传统π-衰减器的寄生电容模型；

图3是解释在图2中成模型的寄生电容的传统π-衰减器的俯视图；

图4是根据本发明实施例的RF衰减器的示意图；

图5A-5B是在图4中描述的RF衰减器的实施方式的俯视图和仰视图；

图6是包括在图4中描述的RF衰减器的RF信号监测器的示意性图表；以及

图7是图示出在图4中描述的RF衰减器的性能的图表。

具体实施方式

详细地作出针对本发明当前示例性实施例的参考，并且本发明的示例被图示在附图中。尽可能地，贯穿附图相同的参考数字将用于指代相同或相近的部件。本发明的衰减器的示例性实施例在图4中被示出，并且总体上从始至终由参考数字10来指代。

如此处应用的并且在图4中描述的，公开了根据本发明实施例的RF衰减器的示意图。在图4的示意图中，相对小的电容器C1被设置在输入端口12和输出端口14之间。电容器C1构造为将来自于输入端口的交流信号能量的部分耦合至输出端口。(当然，电容器C1阻挡直流信号)。输入端口12还耦接至调谐电容器C2以及电感传输线16。传输线16进一步连接到分路至地面的电阻器18。换句话说，电阻器18构造为将I²R的热损失引导至它们可以被耗散的底面。寄生电容Cp被示出为与电阻器18并联。电容器C2和传输线16的目的是形成吸收寄生电容Cp的电抗。本领域技术人员应该了解的是，电容器C2和传输线16的准确值取决于多种因素，比如系统阻抗、操作频带、功率处理需求、期望的衰减水平等。

本领域技术人员应该了解的是，可以通过使用任意适合的耦合元件来实施耦合结构C1。在每个实施方式中，耦合结构C1构造为将预定数量的RF输入信号能量(以期望的或所选择的衰减数量为基础)耦合至输出端口14。在一个实施例中，耦合结构C1由电容器来实现。在另一个实施例中，可以使用RF耦合器装置来实施耦合元件C1。此外，RF耦合器无需由全尺寸商业四端口耦合器部件来实施(比如具有Anaren公司的典型地在市场上售卖的类型)；相反地，系统设计者可以这样一种耦合器结构，其仅仅将耦合信号提供至输出并且将未耦合部分提供至电阻器18以便提供更紧凑的衰减器装置10。(如果设计者选择使用全尺寸耦合器部件，则RF衰减器10的总体尺寸也许更大)。还可以通过使用高阻抗线或者由至电阻器的路径上直接或间接抽头的电感器来实施耦合结构C1。本质上，构造为使期望数量的RF输入信号能量转向输出端口的任意类型的装置或部件可以在此处被应用。电阻器18将RF输入信号的未耦合部分转为热能，该热能通过地面来耗散并且任意额外热交换元件耦合至其。

参考图5A至5B，在图4中描述的RF衰减器的一种实施方式的俯视图和仰视图被公开了。在这个示例中，衰减器10构造为用在以下系统中，该系统由50欧姆系统阻抗和1.8至2.2GHz频带(流行的通信频带)来表征。装置10的期望的功率处理能力大约是150W。如果30dB衰减是期望的，则电容器C1的电容大约等于0.05pF。(如果20dB衰减是期望的，则电容器C1的电容大约等于0.16pF)。假设电阻器18的电阻大约为49欧姆并且寄生电容(Cp)是大约0.1pF，则通过0.1pF的C2电容和由处于2GHz和100欧姆特性阻抗的8°的传输线实施的电感(即电感器16)可以将这些元件匹配至50欧姆系统阻抗(在工作带中)。

因此，调谐电路(比如电容器C2和传输线16)是一种构造为由调谐电抗(调谐电感和电容值)的合适选择来将衰减的信号功率(未通过RF输出端口)引导至电阻器的连接电路。在本发明的低频实施例中，可以在无需想到匹配电抗的情况下构造连接电路；然而，这种类型的构造可能导致在连接电路上传播的反射。

在图5A至5B的俯视图和仰视图中，通过使用表面安装基板11来实施上述设计。(再次，装置10为提供30dB衰减的150W装置)。对相关领域技术人员显而易见的是，取决于所需的材料特性，可以对本发明的基板11做出改变和变化，例如，基板11必须是热传导的以及电绝缘的。例如，在一个实施例中，可以通过使用具有0.25”×0.25”表面积的25密尔(mil)厚的氮化铝基板来实施基板11。(本领域技术人员应该了解的是，氮化铝可以具有达至200W/mK或更大的热传导)。本领域技术人员应该理解的是，任意适合的基板可以在此处被使用(比如氧化铝、氮化铝或氧化铍(BeO))。

根据图4的示意图，输入端口12由电容器C1和电容器C2之间的金属化部分来形成。C1的一个板被实施在基板的顶部上(图5A)并且相对的电容器板形成在基板11的底部侧上(图5B)。C1的相对的电容器板也用作为输出端口的焊垫。相似地，C2的一个板被实施在基板的顶部上(图5A)并且相对的电容器板由设置在装置的底部侧上的接地板来形成(图5B)。对相关技术领域的技术人员显而易见的是，可以对形成在基板11的多种表面上的金属化区域做出改变和变化；例如，可以使用任意适合的导电合成物来实施金属化部分，该导电合成物包括银、镍、钼、钨、铁、金、或铜。因此，在本发明的一个实施例中，通过使用银膏材料来实施金属化部分。

参考图5A，电阻器18(图4中)被划分为平行设置的两个电阻器180和182；每个电阻器为100欧姆并且通过电镀边缘(plated edge)终结至接地衬垫(ground pad)。相关技术领域的技术人员应该了解的是，可以对形成在基板11的多种表面上的电阻性区域作出改变和变化；例如，可以通过使用任意适合的材料(比如镍、氮化钽、氧化铑等)来实施电阻性部分180、182。在一个实施例中，电阻器180、182由具有大约159欧姆的薄层电阻(Rs)的镍膏。每个电阻器具有0.1”×0.167”的表面积以使得每个电阻器(180,182)耗散掉一半的功率。每个电阻器的功率耗散百分比与表面积的比率再次由P/R来给定；在这个情形下，针对电阻器180和电阻器182的P/R的比率等于大约1.8。(每个电阻器(R’或R”))耗散大约总输入功率的50％，并且每个电阻器膜占据总表面积的28以上，并且P/A≈1.8。)

注意，本发明的P/R值更低于传统设计中实现的值(参见背景技术)。换句话说，本发明的热量分布密度低于传统设计的热量分布密度，并且相对于传统设计而言，本发明耗散功率更均匀地分布至整个面积。总之，本发明的功率处理和层叠实质上是被优化了。由于电阻器(180,182)设置在一个方向上，因此所需要的任何激光微调可以被高效地完成。

参考图6，包括在图4中描述的RF衰减器10的RF信号监测器100的示意性图表被公开了。在蜂窝基站中，了解天线106是否正确地工作是重要的。因此，基站经常包括监测电路100以确定天线是否正确地运行。在这个情形中，RF信号可以从比如功率放大器输入。定向耦合器102对入射信号进行采样，并且向正向采样监测器提供样本。入射信号的剩余部分通过循环器104被提供至天线106。如果天线106损坏或者不正常工作，则问题将其本身表现为阻抗失配。当然，源于天线106的任何失配将引起反射在循环器104和天线106之间的传输线上进行传播。反射波随后由循环器104导向至它的隔离端口104-1。

在系统100中，衰减器100耦合在循环器的隔离端口104-1和反向采样监测器之间。由端口104-1提供的大部分信号能量由衰减器10来耗散，以使得小的反向采样信号可以被提供至反向采样检测电路。反向采样检测电路确定反射的量级。本领域技术人员应该了解的是，因为正向采样信号代表由耦合器102提供的信号，所以可以通过对反向采样信号和正向采样信号进行对比来确定传输路径的质量。检测电路构造为提供告警信号以使得当传输质量糟糕时可以执行保护动作。再次，这些应用的所需衰减可以为任意适合的数量(比如20dB至30dB)。

参考图7，示出在图4中描述的RF衰减器的性能的图表700被公开了。在本发明的一个实施例中，在1800至2200MHz之间的频率范围中的输入回波损耗702低于－50dB。因此，装置10可以被应用在宽频带上。衰减曲线704表示出20dB的衰减被实现在工作频带中。如在图7的绘图中所显示，好于－30dB回波损耗可以实现至3.8GHz。由此处公开的独特调谐设计来实现宽带匹配。还注意到，在图7中示出的衰减曲线在整个宽频范围内是不平坦的；这并不是问题，因为查阅表可以被用在采样应用中(比如图6的功率采样应用)。这个衰减器可以用在更宽频带中，比方说650MHz至3.8GHz，只要采样读取由查阅表来校正即可。

虽然几个创造性实施例在此处被描述以及被示出，本领域技术人员应该容易地想象出用于执行功能和/或获取此处描述的结果和/或一个或多个益处的多种其他方式和/或结构，并且每一种变化和/或改变被认为是处在此处描述的创造性实施例的保护范围中。更大体上而言，本领域技术人员容易了解的是，此处描述的所有参数、维度、材料以及构造意味着是示例性的，并且实际参数、维度、材料、和/或构造将取决于具体的应用或针对于创造性教导被使用的应用。本领域技术人员通过仅使用常规实施方式认识到，或者能确知对于此处描述的具体的创造性实施例的很多等同方式。没有目的来将发明限制至公开的具体形式或方式，而相反的是，目的在于覆盖如在所附权利要求中限定的、落入发明精神和范围的所有修改、可选构造以及等同方式。因此，应该了解的是，前述实施例仅借由示例来呈现，并且落入所附权利要求及其等同方式的保护范围中；除了具体描述的和所保护的之外，创造性实施例可以被实践。

此处引用的所有参考、包括公开物、专利申请以及专利在相同程度上通过引用方式进行结合，好像每个参考是单独的、以及具体地表示出通过引用方式进行结合并且在此处被完整地提出。

如此处限定以及使用的所有限定，应该被理解为控制词典定义、在通过引用结合的文献中的定义、和/或限定术语的普通含义。

在描述本发明的上下文中(具体地在以下权利要求的上下文中)的术语“一个”、“一种”和“所述”以及相似指示物被解释为覆盖单数和复数，除非由其他在此处指示出或由上下文清晰地产生矛盾之外。

如在说明书和权利要求中使用的，短语“至少一个”，即关于一个或多个元件的列表，应该被理解为意味着选自元件列表中的任何一个或多个元件中的至少一个元件，但无需包括具体地列出在元件列表中的每个和一个元件中的至少一个，并且排除元件列表中的元件的任意组合。这种限定还允许元件可以可选地呈现，而不同于在短语“至少一个”指代的元件列表中被具体识别的元件是否与那些被具体识别的元件相关或不相关。因此，作为非限定性示例，“A和B中的至少一个”(或者等同地“A或B中的至少一个”、或等同地“A和/或B中的至少一个”)可以在一个实施例中指代至少一个A(可选的包括多于一个A)，而没有B呈现(并且可选地包括除了B之外的元件)；在另一实施例中，指代至少一个B(可选地包括多于一个B)，而没有A呈现(并且可选地包括除了A之外的元件)；在仍然另一实施例中，指代至少一个A(可选地包括多于一个A)以及至少一个B，可选地包括多于一个B，(并且可选地包括其他元件)；等等。

还应该了解的是，除非明显的相反指示，否则在此处所保护的、包括多于一个步骤或动作的任意方法中，方法的步骤或动作的顺序无需限定至在其中方法的步骤或动作被引用的顺序。

此处使用的贯穿说明书和权利要求书的近似语言可以被应用为来改变定量表示，该定量表示可以在没有导致与其相关的基本功能变化的情形下来允许改变。相应地，由一个术语或多个术语改变的值、比如“大约”以及“实质上”并不是限制被指定的精确值。在至少一些实例中，近似语言可以对应于对值进行测量的仪器的精确度。此处以及贯穿说明书和权利要求书，范围限制可以被结合和/或被相互交换；这种范围被识别出并且包括容纳在此处的所有子范围，除非上下文或语言另有指示。

此处值的范围的引用仅仅旨在用于独立地指代落入范围中的每个离散的值的简写方法，除非此处另有指示，并且每个离散的值被容纳在说明书中好像其在此处被单独地引用一样。

此处描述的所有方法可以以任意适合顺序来实施，除非此处另有指示或者由上下文清晰地产生相互的矛盾。此处提供的任意示例、所有示例或示例性语言(例如“比如”)的使用仅仅旨在更好示出本发明的实施例并且并非对本发明的保护范围施加限制，除非另有要求。

在说明书中没有语言被解释为表示对于本发明的实践是必要的任意非保护元件。

在权利要求以及上面的说明书中，所有连接词比如“包含”、“包括”、“承载”、“具有”、“容纳”、“包括在”、“持有”、“由……构成”以及相似连接词被理解为时开放式的，即意味着包括但不限于。仅连接词“由……组成”、“本质上由……组成”应该分别是封闭式的或者半封闭式短语，正如在美国专利局的专利审查程序指南2111.03部分所提出的。

Claims

1.一种RF衰减器装置，包括：

RF输入端口和RF输出端口；

基板，其具有第一主表面和第二主表面，其中，所述基板是热传导和电绝缘的并且所述基板包括设置在至少所述第二主表面上的接地部分；

耦合结构，其设置在所述基板上，所述RF输入端口构造为将RF输入信号引导至所述耦合结构，所述耦合结构构造为耦合预定频带内的RF输入信号的预定耦合部分以向所述RF输出端口提供RF输出信号；

电阻器，其设置在所述第一主表面的至少大部分上并且耦合在所述调谐电路和接地部分之间，其中所述电阻器构造为将所述RF输入信号的未耦合部分实质上引导至所述接地部分；以及

连接电路，其耦合在所述耦合结构与所述电阻器之间，所述连接电路构造为将所述衰减功率实质上引导至所述电阻器。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述连接电路包括设置在所述基板上并且耦合至所述耦合结构的调谐电路，所述调谐电路由调谐电抗来表征，并且其中所述电阻器由被所述调谐电抗实质上无效掉的寄生电容来表征。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述调谐电抗将所述装置实质上匹配至预定系统阻抗。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述调谐电路包括耦合至电容部件的电感部件，所述电感调谐部件和电容调谐部件分别具有电感和电容，所述电感和电容根据所述预定频带、系统阻抗或预定的衰减功率的数量来选择。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述电感调谐部件设置在所述电阻器和所述电容调谐部件之间。

6.根据权利要求4所述的装置，其中，所述电阻器和所述电容调谐部件分路至地面。

7.根据权利要求4所述的装置，其中，所述电感调谐部件包括高阻抗传输线，所述高阻抗传输线实质上平分所述电阻器部件以使得第一电阻性部分和第二电阻性部分占据实质上相同数量的表面积。

8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电阻器包括第一电阻性部分和第二电阻性部分，所述第一电阻性部分和所述第二电阻性部分中的每个均构造为将所述衰减功率的近似一半引导至所述接地部分。

9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述耦合结构实质上抵制在所述RF输入信号中传播的DC信号分量。

10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述耦合结构选自于包括电容部件、RF耦合器部件、电感部件以及传输线部件的耦合结构组。

11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述基板的材料选自于包括氧化铝材料、氮化铝材料、BeO材料或化学气相沉积(CVD)金刚石材料的陶瓷材料组。

12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电阻器包括镍铬合金、氮化钽、氧化钌、或其他膜组分。

13.根据权利要求1所述的装置，其中，所述耦合结构、接地部分以及至少一部分调谐电路包括形成在至少所述第一主表面上或所述第二主表面上的至少一个金属化层，其中，所述至少一个金属化层包括选自于包括银、镍、钼、钨、铁、金或铜的组分组的至少一个组分。

14.根据权利要求1所述的装置，其中，所述RF衰减器装置被构造为表面安装装置。

15.一种RF系统，包括：

RF信号源，其构造为提供RF输入信号；

天线组件，其耦合至所述RF信号源，其中所述天线组件构造为将放射的RF信号引导至周围环境中，所述放射的RF信号以所述RF输入信号为基础；

RF衰减器装置，其包括衰减器输入端口和衰减器输出端口，其中所述衰减器输入端口构造为从所述天线组件接收RF信号样本，所述RF信号样本以所述放射的RF信号为基础，所述RF衰减器装置还包括具有第一主表面和第二主表面的基板，所述基板是热传导以及电绝缘的，所述基板包括设置在至少所述第二主表面上的接地部分，所述装置还包括设置在所述基板上并且耦合至所述衰减器输入端口的耦合结构，所述耦合结构构造为耦合预定频带内的RF信号样本的预定耦合部分以向所述衰减器输出端口提供衰减的RF信号样本，所述装置还包括设置在所述第一主表面的至少大部分上并且耦合在所述调谐电路和接地部分之间的电阻器，所述电阻器构造为将所述RF输入信号的未耦合部分实质上引导至所述接地部分，所述装置还包括耦合在所述耦合结构与电阻器之间的连接电路，所述连接电路构造为将所述衰减功率实质上引导至所述电阻器；以及

耦合至所述衰减器输出端口的信号监测器部分，所述信号监测器部分构造为从所述衰减的RF信号样本中获取至少一个信号特征。

16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述信号监测器构造为确定所述天线组件的操作状态。

17.根据权利要求15所述的系统，其中，至少一个信号特征为阻抗特性，所述信号监测器构造为如果所述阻抗特性对应于阻抗失配条件则指示出天线组件故障。

18.根据权利要求15所述的系统，其中，所述天线组件包括耦合至RF循环器的天线，所述RF循环器被进一步耦合在所述RF信号源和所述衰减器输入端口之间。

19.根据权利要求15所述的系统，其中，所述RF信号源设置在所述RF系统的发射器部分中，并且其中所述发射器部分包括耦合在RF功率放大器和天线组件之间的RF定向耦合器，所述RF定向耦合器构造为提供基于所述RF输入信号的正向采样信号，其中所述正向采样信号表示所述RF功率放大器的操作状态。

20.根据权利要求15所述的系统，其中，所述连接电路包括设置在所述基板上并且耦合至所述耦合结构的调谐电路，所述调谐电路由调谐电抗来表征，并且其中所述电阻器由被所述调谐电抗实质上无效掉的寄生电容来表征。

21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述调谐电抗实质上匹配至预定系统阻抗。

22.根据权利要求20所述的系统，其中，所述调谐电路包括耦合至电容部件的电感部件，电感调谐部件和电容调谐部件分别具有电感和电容，所述电感和电容根据所述预定频带、系统阻抗或预定的衰减功率的数量来选择。

23.根据权利要求22所述的系统，其中，所述电感调谐部件设置在所述电阻器和所述电容调谐部件之间。

24.根据权利要求22所述的系统，其中，所述电感调谐部件包括高阻抗传输线，所述高阻抗传输线实质上平分所述电阻器部件以使得第一电阻性部分和第二电阻性部分占据实质上相同数量的表面积。

25.根据权利要求15所述的系统，其中，所述电阻器包括第一电阻性部分和第二电阻性部分，所述第一电阻性部分和第二电阻性部分中的每个均构造为将所述衰减功率的近似一半引导至所述接地部分。

26.根据权利要求15所述的系统，其中，所述耦合结构实质上抵制在所述RF输入信号中传播的直流信号分量。

27.根据权利要求15所述的系统，其中，所述耦合结构选自于包括电容部件、RF耦合器部件、电感部件以及传输线部件的耦合结构组。

28.根据权利要求15所述的系统，其中，所述RF衰减器装置被构造为表面安装装置。

29.RF衰减器装置，包括：

RF输入端口和RF输出端口；

调谐电路，其设置在所述基板上并且耦合至所述耦合结构，所述调谐电路由将所述衰减器装置实质上匹配至预定系统阻抗的调谐电抗来表征；

电阻器，其设置在所述第一主表面的至少大部分上并且耦合在所述调谐电路和接地部分之间，所述电阻器由被所述调谐电抗实质上无效掉的寄生电容来表征，所述电阻器包括第一电阻性部分和第二电阻性部分，所述第一电阻性部分和第二电阻性部分中的每个均构造为将所述RF输入信号的未耦合部分的近似一半引导至所述接地部分。

30.根据权利要求29所述的装置，其中，所述调谐电路包括耦合至电容部件的电感部件，电感调谐部件和电容调谐部件分别具有电感和电容，所述电感和电容根据所述预定频带、系统阻抗或预定的数量来选择。

31.根据权利要求30所述的装置，其中，所述电感调谐部件设置在所述电阻器和所述电容调谐部件之间。

32.根据权利要求30所述的装置，其中，所述电阻器和所述电容调谐部件分路至地面。

33.根据权利要求30所述的装置，其中，所述电感调谐部件包括设置在所述第一电阻性部分和第二电阻性部分之间的高阻抗传输线，以使得所述第一电阻性部分和第二电阻性部分占据实质上相同数量的表面积。

34.根据权利要求29所述的装置，其中，所述第一电阻性部分和第二电阻性部分包括镍铬合金、氮化钽、氧化钌、或其他膜组分。

35.根据权利要求29所述的装置，其中，所述耦合结构、接地部分、以及至少一部分调谐电路包括形成在至少所述第一主表面上或第二主表面上的至少一个金属化层，其中，所述至少一个金属化层包括选自于包括银、镍、钼、钨、铁、金或铜的组分组的至少一个组分。

36.根据权利要求29所述的装置，其中，所述基板的材料选自于包括氧化铝材料、氮化铝材料、BeO材料或化学气相沉积(CVD)金刚石材料的陶瓷材料组。

37.根据权利要求29所述的装置，其中，所述耦合结构选自于包括电容部件、RF耦合器部件、电感部件以及传输线部件的耦合结构组。