CN106575812A - 与定向耦合器相关的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

与定向耦合器相关的设备和方法。在一些实施方式中，耦合器可包括驱动器臂和相对于驱动器臂实施以检测RF信号的功率的耦合器臂。部分驱动器臂和部分耦合器臂可形成交迭区域，驱动器臂和耦合器臂中的至少一个具有非直臂形状。交迭区域可包括在驱动器臂和耦合器臂之间的非零横向偏移。在一些实施方式中，耦合器可包括具有输入侧和输出侧的驱动器臂，以及具有输入侧和输出侧并且相对于驱动器臂实施以检测RF信号的功率的耦合器臂。耦合器还可包括相对于驱动器臂和耦合器臂中的至少一个实施以减小与耦合器相关联的功率纹波的相位差的移相特征。

Description

与定向耦合器相关的设备和方法
相关申请的交叉引用
本申请主张2014年6月12日提交的题为“CIRCUITS AND METHODS RELATED TODIRECTIONAL CHAIN COUPLERS”的美国临时申请第62/011,372号的优先权，其公开内容通过在这里整体引用而明确地合并于此。
技术领域
本申请总体上涉及用于射频(RF)应用的定向耦合器。
背景技术
在一些无线设备中，功率耦合器可用于例如调整多个频带的发射信号的功率。这种功率耦合器可被菊花链式连接在一起以共用耦合线路，从而节省电路板上的空间。
发明内容
在一些实施方式中，本申请涉及一种用于检测射频(RF)信号的功率的耦合器。所述耦合器包括配置为路由RF信号的驱动器臂，以及相对于所述驱动器臂实施来检测所述RF信号的功率的一部分的耦合器臂。部分驱动器臂和部分耦合器臂形成交迭区域，并且驱动器臂和耦合器臂中的至少一个具有非直臂形状。所述交迭区域包括所述驱动器臂和所述耦合器臂之间的非零横向偏移。
在一些实施例中，所述非直臂形状可包括直部分和实施为所述驱动器臂的一部分的平行于所述直部分延伸的第一侧环路。所述非直臂形状还可包括平行于所述直部分延伸的第二侧环路以形成Φ形状。
在一些实施例中，所述驱动器臂可包括作为所述非直臂形状的C形。所述耦合器臂可包括作为所述非直臂形状的C形。所述驱动器臂和所述耦合器臂的C形可布置成背靠背配置，使得所述各C形的直部分的一部分形成所述交迭区域。所述横向偏移可包括所述各C形的直部分被彼此远离地移动。
在一些实施例中，所述驱动器臂可包括作为所述非直臂形状的7形。所述耦合器臂可包括与所述7形的直部分形成交迭区域的直部分。
在一些实施例中，所述耦合器还可包括相对于所述驱动器臂和所述耦合器臂中的至少一个实施以减小与所述驱动器臂和所述耦合器臂相关联的功率纹波的相位差的移相特征。
根据多个实施方式，本申请涉及一种射频(RF)模块，其包括具有多个层的封装基板，以及实施在所述封装基板上的多个功率放大器(PA)。所述RF模块还包括耦合器组件，其相对于所述封装基板实施，并且包括配置为检测由第一PA放大的RF信号的功率的第一耦合器。所述第一耦合器包括配置为路由所述RF信号的驱动器臂，以及相对于所述驱动器臂实施以检测所述RF信号的功率的一部分的耦合器臂。部分驱动器臂和部分耦合器臂形成交迭区域，所述驱动器臂和所述耦合器臂中的至少一个具有非直臂形状。所述交迭区域包括所述驱动器臂和所述耦合器臂之间的非零横向偏移。
在一些实施例中，所述封装基板可包括具有四个或更多层的叠层基板，层编号i从最上层开始为1。所述驱动器臂可实施在第i层之上，所述耦合器臂可实施在所述第i层下面。i的值可以大于或等于2，或者大于或等于3。
在一些实施例中，所述耦合器组件还可包括用于所述耦合器臂一侧的信号路径迹线，所述信号路径迹线配置为改善所述耦合器组件的方向性性能。所述耦合器组件还可包括配置为检测由第二PA放大的RF信号的功率的第二耦合器。所述第二耦合器可包括配置为路由所述RF信号的驱动器臂，以及相对于所述驱动器臂实施以检测所述RF信号的功率的一部分的耦合器臂。所述第二耦合器的部分驱动器臂和部分耦合器臂可形成交迭区域，所述驱动器臂和所述耦合器臂中的至少一个具有非直臂形状。所述交迭区域可包括在所述驱动器臂和所述耦合器臂之间的非零横向偏移。
在一些实施例中，所述第一耦合器和所述第二耦合器可连接成链式配置。所述第一耦合器的信号路径迹线可以是用于所述第一耦合器和所述第二耦合器的链式配置的输入。所述耦合器组件还可包括用于所述第二耦合器的耦合器臂的输出侧的信号路径迹线，所述信号路径迹线可配置为改善所述耦合器组件的方向性性能。
在一些实施例中，所述耦合器组件还可包括相对于所述第一耦合器的驱动器臂和耦合器臂中的至少一个实施以减小与所述驱动器臂和所述耦合器臂相关联的功率纹波的相位差的移相特征。在一些实施例中，所述RF模块可以是前端模块。
根据一些教导，本申请涉及一种射频(RF)设备，其包括配置为处理RF信号的收发机，以及与所述收发机通信的天线。所述天线配置为便于发射放大的RF信号。所述RF设备还包括连接到所述收发机的RF模块。所述RF模块配置为生成所述放大的RF信号并且将其路由到所述天线。所述RF模块包括配置为检测所述放大的RF信号的功率的耦合器，所述耦合器包括配置为路由所述放大的RF信号的驱动器臂，以及相对于所述驱动器臂实施以检测所述放大的RF信号的功率的一部分的耦合器臂。部分驱动器臂和部分耦合器臂形成交迭区域，所述驱动器臂和所述耦合器臂中的至少一个具有非直臂形状。所述交迭区域包括在所述驱动器臂和所述耦合器臂之间的非零横向偏移。在一些实施例中，所述RF设备可以是无线设备。
在多个实施方式中，本申请涉及一种用于检测射频(RF)信号的功率的耦合器。所述耦合器包括具有输入侧和输出侧并且配置为路由所述RF信号的驱动器臂。所述耦合器还包括具有输入侧和输出侧并且相对于所述驱动器臂实施以检测所述RF信号的功率的一部分的耦合器臂。所述耦合器还包括移相特征，其相对于所述驱动器臂和所述耦合器臂中的至少一个实施以减小与所述驱动器臂和所述耦合器臂相关联的功率纹波的相位差。
在一些实施例中，与所述驱动器臂相关联的功率纹波可包括在所述驱动器臂的输出侧的功率纹波。与所述耦合器臂相关联的功率纹波可包括在所述耦合器臂的输出侧的功率纹波。
在一些实施例中，所述移相特征可包括与对应的臂相关联的弯曲特征。所述弯曲特征可以是所述对应的臂的一部分。所述弯曲特征可与另一臂的至少一部分交迭。所述弯曲特征可与另一臂基本无交迭。
在一些实施例中，所述弯曲特征可以是来往于所述对应的臂的连接的一部分。所述弯曲特征可包括部分环路。所述弯曲特征可包括至少一个环路。
在一些实施例中，所述驱动器臂和所述耦合器臂的至少一些部分可形成交迭区域，所述驱动器臂和所述耦合器臂中的至少一个可具有非直臂形状。所述交迭区域可包括在所述驱动器臂和所述耦合器臂之间的非零横向偏移。
在多个实施方式中，本申请涉及一种射频(RF)模块，其包括具有多个层的封装基板，以及实施在所述封装基板上的多个功率放大器(PA)。所述RF模块还包括耦合器组件，其相对于所述封装基板实施，并且包括配置为检测由第一PA放大的RF信号的功率的第一耦合器。所述第一耦合器包括具有输入侧和输出侧的驱动器臂，以及具有输入侧和输出侧并且相对于所述驱动器臂实施以检测所述RF信号的功率的一部分的耦合器臂。所述第一耦合器还包括相对于所述驱动器臂和所述耦合器臂中的至少一个实施以减小与所述驱动器臂和所述耦合器臂相关联的功率纹波的相位差的移相特征。
在一些实施例中，所述封装基板可包括具有四层或更多层的叠层基板，层编号i从最上层开始为1。所述驱动器臂可实施在第i层之上，所述耦合器臂可实施在所述第i层下面。i的值可以大于或等于2，或者大于或等于3。
在一些实施例中，所述耦合器组件还可包括用于所述耦合器臂的一侧的信号路径迹线，所述信号路径迹线可配置为改善所述耦合器组件的方向性性能。所述耦合器组件还可包括配置为检测由第二PA放大的RF信号的功率的第二耦合器。所述第二耦合器可包括配置为路由所述RF信号的驱动器臂，以及相对于所述驱动器臂实施以检测所述RF信号的功率的一部分的耦合器臂。所述第二耦合器还可包括相对于所述驱动器臂和所述耦合器臂中的至少一个实施以减小与所述驱动器臂和所述耦合器臂相关联的功率纹波的相位差的移相特征。
在一些实施例中，所述第一耦合器和所述第二耦合器可连接成链式配置。用于所述第一耦合器的信号路径迹线可以是用于所述第一耦合器和所述第二耦合器的链式配置的输入。
在一些实施例中，所述第一耦合器的驱动器臂和耦合器臂的至少一些部分可形成交迭区域，所述驱动器臂和所述耦合器臂中的至少一个可具有非直臂形状。所述交迭区域可包括在所述驱动器臂和所述耦合器臂之间的非零横向偏移。在一些实施例中，所述RF模块可以是前端模块。
在一些教导中，本申请涉及一种射频(RF)设备，其包括配置为处理RF信号的收发机，以及与所述收发机通信的天线。所述天线配置为便于发射放大的RF信号。所述RF设备还包括连接到所述收发机的RF模块。所述RF模块配置为产生所述放大的RF信号并且将其路由到所述天线。所述RF模块包括耦合器组件，所述耦合器组件具有配置为检测所述放大的RF信号的功率的第一耦合器。所述第一耦合器包括具有输入侧和输出侧的驱动器臂，以及具有输入侧和输出侧并且相对于所述驱动器臂实施以检测所述放大的RF信号的功率的耦合器臂。所述第一耦合器还包括移相特征，所述移相特征相对于所述驱动器臂和所述耦合器臂中的至少一个实施以减小与所述驱动器臂和所述耦合器臂相关联的功率纹波的相位差。在一些实施例中，所述RF设备可包括无线设备。
出于概述本申请的目的，已经在这里描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。应该理解，根据本发明的任何具体实施例，不一定要实现所有这些优点。因而，可以按照实现或优化如在这里教导的一个优点或一组优点的方式来实施或实现本发明，而不需要实现如在这里可以教导或建议的其它优点。
附图说明
图1描绘了具有驱动器臂和耦合器臂的耦合器。
图2描绘了可包括一个或多个这里描述的耦合器的多频带射频(RF)模块。
图3示出了图2的更具体的示例，其中耦合器组件可实施为用于包括两个频带的功率放大器(PA)应用。
图4示出了图2的另一示例，其中耦合器组件可实施为用于包括三个频带的功率放大器(PA)应用。
图5A和5B示出了边缘耦合配置的平面图和截面图。
图6A和6B示出了宽面耦合(broadside-coupling)配置的平面图和截面图。
图7A-7C示出了具有与图6A和6B的示例类似的窄型宽面耦合配置的耦合器的立体图、平面图和截面图。
图8A-8C示出了具有带侧环路的驱动器臂的耦合器的立体图、平面图和截面图。
图9A-9C示出了具有Φ(Phi)形状的驱动器臂的耦合器的立体图、平面图和截面图。
图10示出了图7A-7C、图8A-8C和图9A-9C的示例耦合器配置的、作为耦合器长度的函数的方向性值的示例。
图11示出了与图10的示例类似的方向性值的示例，但是在驱动器臂和耦合器臂之间有不同的间隙尺寸。
图12A示出了具有以背靠背配置布置的两个C形臂的耦合器。
图12B示出了图12A的耦合器，其中驱动器臂和耦合器臂可以在一个方向上横向偏移。
图12C示出了图12A的耦合器，其中驱动器臂和耦合器臂可以在另一方向上横向偏移。
图13示出了图12A-12C的示例背靠背C形配置的、作为横向对准偏移的函数的耦合值的示例。
图14示出了图12A-12C的示例背靠背C形配置的、作为横向对准偏移的函数的方向性值的示例。
图15示出了可实施为C形配置的变型的臂形状的示例。
图16示出了可实施为C形配置的变型的臂形状的另一示例。
图17示出了可实施为C形配置的变型的臂形状的又一示例。
图18示出了可实施为C形配置的变型的臂形状的又一示例。
图19示出了图15-18的示例耦合器的作为频率的函数的方向性曲线。
图20示出了在一些实施例中，与耦合器或耦合器组相关联的输入和/或输出迹线可具有实现期望的方向性值的尺寸。
图21示出了一布局配置，其可以是图20的配置的更具体示例。
图22示出了与图12A的示例类似，具有以背靠背配置布置的两个C形臂的耦合器。
图23A-23C示出了诸如图22的耦合器之类的耦合器可如何在深度方向上定位于多层基板内的示例。
图24示出了耦合器宽度和耦合器深度位置的不同组合的、作为耦合器长度的函数的各种耦合曲线图。
图25示出了与图24中相同的组合的、作为耦合器长度的函数的各种方向性曲线图。
图26示出了在一些实施例中，耦合器可包括用于提供功率纹波(ripple)对准以减小功率检测误差的配置。
图27示出了以阻抗表示描绘的示例耦合器，以说明功率纹波可在哪里发生。
图28示出了作为VSWR的函数的各种PLpk曲线图，显示了负载功率纹波的可能的量值。
图29示出了作为VSWR的函数的各种PCpk曲线图，显示了负载功率纹波的可能的量值。
图30类似于图27的示例耦合器配置，进一步包括在驱动器臂的负载侧和在耦合器臂的输出侧的示例功率纹波。
图31A-31D示出了可对耦合器臂进行调整以相对于负载功率纹波的相位移动耦合器输出侧功率纹波的相位的示例。
图32A-32C示出了可对驱动器臂和耦合器臂二者进行调整以使对应的功率纹波的相位相对于彼此移动的示例。
图33示出了耦合器组件的示例，该耦合器组件具有一个或多个相移特征以移动一个或多个功率纹波的相位。
图34描绘了具有一个或多个这里描述的特征的示例模块。
图35A和35B示出了具有一个或多个这里描述的特征的无线设备的示例。
具体实施方式
这里提供的标题，如果有的话，仅是为了方便，并不一定影响要求保护的发明的范围或含义。
这里描述了与可配置为用于射频(RF)应用的耦合器相关的各种示例。图1描绘了具有驱动器臂102和耦合器臂104的耦合器100，驱动器臂102实施在第一和第二节点P1、P2之间，耦合器臂104实施在第三和第四节点P3、P4之间。在一些实施例中，驱动器臂102可为RF信号路径，诸如功率放大器(PA)的输出路径的一部分，耦合器臂104可为功率检测电路的一部分。这里将更详细地描述与这样的功率检测配置相关的各种示例。
在一些实施例中，驱动器臂102和耦合器臂104及/或将这些臂连接到它们各自的节点的路径中的一些或全部可配置为提供期望的性能属性。这里将更详细地描述这些期望配置的示例。
在许多RF应用中，耦合器，诸如20dB耦合器或20dB链式耦合器，是前端模块(FEM)产品中的重要部件。例如，在多频带FEM中可以使用链式耦合器。然而，由于例如尺寸限制、多频操作和在耦合器端口处缺乏阻抗调谐，可能难以设计这种链式耦合器以满足可用的叠层技术规范。在另一示例中，用于检测和监视RF输出功率的耦合器通常需要是准确的，具有最小的检测误差。然而，由于例如部分或全部前述原因，可能难以设计呈现低的功率检测误差的耦合器以满足可用的叠层技术规范。
在一些实施例中，图1的耦合器100可包括一个或多个这里描述的特征以产生改善的性能和/或降低的检测误差。在一些实施例中，多个这样的耦合器可实施为耦合器组件，以允许例如涉及多个频率带的高效率的RF输出功率检测。
例如，图2描绘了多频带RF模块300(例如，FEM)，其可配置为能够处理与多个频率带相关联的RF信号。出于描述的目的，将理解，“多频带”可包括诸如蜂窝频带之类的两个或更多个频带。
在图2的示例中，RF模块300示为包括RF信号处理电路112，其配置为接收和处理第一和第二RF信号RF1_IN、RF2_IN并且生成各自的输出RF信号RF1_OUT、RF2_OUT。在一些实施例中，这样的RF信号处理电路可包括配置为放大输入信号RF1_IN、RF2_IN的功率的功率放大器(PA)电路。将理解，RF模块300可在给定时间处理(例如，放大)两个RF信号中的一个，同时处理两个RF信号，或它们的任何组合。
参考图2，耦合器组件110可实施在RF模块300中。在RF信号处理电路112是PA电路的示例性上下文中，这样的耦合器组件可配置为例如检测与PA电路相关联的部分或全部放大路径的功率。在一些实施例中，这样的耦合器组件可包括具有一个或多个这里描述的特征的至少一个耦合器(例如，图1中的100)。
图3和图4示出了耦合器组件110可实施在多频带PA应用中的更具体示例。在图3中，多频带PA应用可包括两个放大路径。在图4中，多频带PA应用可包括三个放大路径。将理解，可用具有一个或多个这里描述的特征的耦合器组件来实施其它数量的放大路径。
在图3的示例中，示例性双频带配置示为包括：第一放大路径，配置为放大输入信号RFin_1以产生输出信号RFout_1；以及第二放大路径，配置为放大输入信号RFin_2以产生输出信号RFout_2。每个放大路径可包括PA和输出匹配网络(OMN)。出于描述的目的，类似于图2的示例，第一和第二放大路径的这些PA和OMN的组件可统称为RF信号处理电路112。
在图3的示例中，示例性双频带配置示为还包括实施为链式耦合器的耦合器组件110。耦合器示为沿对应的PA的输出侧实施，两个这样的耦合器示为在检测器节点之间链式串联连接在一起。更具体地，第一耦合器100a示为实施在第一放大路径的OMN之后，第二耦合器100b示为实施在第二放大路径的OMN之后。第一和第二耦合器100a、100b示为串联连接在检测器节点之间。
在图4的示例中，示例性三频带配置示为还包括配置为放大输入信号RFin_3以产生输出信号RFout_3的第三放大路径。这样的放大路径可包括PA和输出匹配网络(OMN)。出于描述的目的，类似于图2的示例，三个放大路径的这些PA和OMN的组件可统称为RF信号处理电路112。
在图4的示例中，示例性三频带配置示为还包括实施为链式耦合器的耦合器组件110。耦合器示为沿对应的PA的输出侧实施，三个这样的耦合器示为在检测器节点之间链式串联连接在一起。更具体地，除了可类似于图3的示例的第一和第二耦合器之外，第三耦合器100c示为实施在第三放大路径的OMN之后。三个耦合器100a、100b、100c示为串联连接在检测器节点之间。
在图3和图4的每个示例中，每个放大路径都示为与耦合器相关联。将理解，在一些实施例中，这种多频带配置的放大路径可以或可以不具有耦合器。还将理解，图3和图4的每个示例中的耦合器可以或可以不配置为相同。还将理解，虽然这里在链式耦合器的上下文中描述了各种示例，但是本申请的一个或多个特征也可实施在其它类型的耦合器和耦合器组件中。
图5和图6示出了可在链式耦合器配置中利用的一般耦合器的示例。图5A和5B示出了边缘耦合配置的平面图和截面图，图6A和6B示出了宽面耦合配置的平面图和截面图。
参考图5A和5B，驱动器臂12和耦合器臂14可实施为具有长度L、各自的宽度W1和W2的导电带。这样的导电带可形成在基板层16上，以在相邻边缘之间以间隙尺寸d分隔开。在这种耦合配置中，驱动器臂和耦合器臂的导电带可具有相对较大的占用面积(footprint)。此外，间隙尺寸d可能需要是小的，从而使制造变得困难，尤其是在大规模生产应用中。
参考图6A和6B，驱动器臂22和耦合器臂24可实施为具有长度L和宽度W的导电带。通常，这种带(22，24)的宽度W小于图5A和5B的示例带(12，14)的宽度，从而提供窄的宽面耦合配置。如图6B所示，这种窄的宽面耦合可通过在一个基板层上形成一条带(例如，基板层26b上的带24)，在另一基板层上形成另一条带(例如，基板层26a上的带22)来实现。在这种配置中，上带和下带(22，24)示为分隔开距离d，其大约为基板层26a的厚度。
注意，在图5和图6的示例中，这种耦合器配置可用相对容易的设计和路线(routing)来实现。此外，如果实施为单个耦合器(例如，用于单频带应用)，则这样的设计可包括用适当的耦合器终端阻抗(例如，固定在50欧姆)进行调谐。然而，在链式耦合器实施方式(例如，多频带应用)中，一般不能实现这种调谐。结果，在链式耦合器配置中一般难以改善方向性(directivity)。
注意，诸如20dB耦合器和链式耦合器之类的功率耦合器是多频带多模式前端模块(FEM)应用中的重要元件。例如，耦合器的方向性对于系统级功率控制准确度和/或管理而言是很重要的。然而，在诸如叠层技术之类的常用技术中，通常难以改善方向性。
如这里描述的那样，在多频带FEM产品设计中，操作在不同频带的多个耦合器可以级联连接成链，从而产生链式耦合器组件。在这种链式耦合器设计中可能更难以实现良好的方向性。
图7-33示出了与可实施来提供性能改善的耦合器配置相关的各种非限制性示例。图7-25总体上涉及可实施来解决方向性和/或耦合性能的耦合器特征。图26-33总体上涉及可实施来解决功率检测误差的耦合器特征。将理解，在一些实施例中，耦合器和/或耦合器组件可包括实施来解决方向性/耦合性能和功率检测性能中的任一个或两者的一个或多个特征。
在一些实施例中，链式耦合器可配置为包括诸如驱动器臂和/或耦合器臂的形状、宽面耦合中的对准偏移、输入和/或输出迹线的阻抗控制、以及基板组件中的深度位置之类的一个或多个特征。例如，图7-11示出了驱动器臂和/或耦合器臂的形状可如何影响方向性性能的示例。在另一示例中，图12-14示出了宽面耦合中的对准偏移可如何影响耦合和方向性性能的示例。在另一示例中，图15-19示出了基于C形状的变型的驱动器臂和/或耦合器臂形状的更具体示例。在另一示例中，图20和21示出了输入和/或输出迹线可如何变化以获得不同的方向性水平的示例。在又一示例中，图22-25示出了耦合器在基板组件中的深度位置可如何影响耦合和方向性性能的示例。
图7A-7C示出了与图6A和6B的示例类似的具有窄的宽面耦合配置的耦合器的立体图、平面图和截面图。在这样的配置中，驱动器臂22和耦合器臂24中的每个可以是相对窄且直的导电带，这样的带可通过例如层叠层(laminate layer)分隔开。出于与图7-11相关的描述的目的，这样的配置可称为线型配置，并且也可被考虑来提供基本水平的方向性性能。
图8A-8C示出了具有可通过例如层叠层分隔开的驱动器臂102和耦合器臂104的耦合器100的立体图、平面图和截面图。驱动器臂102可包括相对窄且直的导电带122和基本平行于带122延伸的环124。耦合器臂104可包括相对窄且直的导电带，其大致位于驱动器臂102的直导电带122下方。出于与图7-11相关的描述的目的，这样的配置可称为环型配置。将理解的是，在一些实施例中，驱动器臂102和耦合器臂104的前述形状可以互换。
图9A-9C示出了具有可通过例如层叠层分隔开的驱动器臂102和耦合器臂104的耦合器100的立体图、平面图和截面图。驱动器臂102可包括相对窄且直的导电带122，沿带122的第一侧基本平行地延伸的第一环124，以及沿带122的第二侧基本平行地延伸的第二环126。这样的第一和第二环可以在尺寸上彼此类似，以大体上形成Φ(Phi)形状。耦合器臂104可包括相对窄且直的导电带，其大致位于驱动器臂102的直导电带122下方。出于与图7-11相关的描述的目的，这样的配置可称为Φ配置。将理解，在一些实施例中，驱动器臂102和耦合器臂104的前述形状可以互换。
图10示出了在1.9GHz的示例频率获得的线型配置(图7A-7C)、环型配置(图8A-8C)和Φ配置(图9A-9C)的作为耦合器长度的函数的方向性值的示例。出于描述的目的，这种耦合器长度可以是直导电带(22或122)的长度。九条曲线中的三条对应于具有大约60μm值的(直导电带(22或122)和环(124、126)的)宽度；另外三条曲线对应于具有大约80μm值的这种宽度；剩余的三条曲线对应于具有大约100μm值的这种宽度。
在图10的示例中，驱动器臂102和耦合器臂104之间的间隙约为60μm。图11示出了与图10的那些类似的示例，除了驱动器臂102和耦合器臂104之间的间隙约为80μm之外。
参考图10(60μm间隙)，可以得到许多观察结果。例如，对于给定的带宽度(60、80或100μm)，在0.8mm到1.6mm的整个示例性耦合器长度范围内，环型配置(图8A-8C)提供比线型配置(图7A-7C)大体上更高的方向性值。类似地，对于给定的带宽度(60、80或100μm)，在0.8mm到1.6mm的整个示例性耦合器长度范围内，Φ配置(图9A-9C)提供比线型配置(图7A-7C)大体上更高的方向性值。
在环型配置和Φ配置之间，根据带宽度，一个可提供比另一个更高的方向性。例如，当带宽度为60μm时，Φ配置提供比环型配置更高的方向性值。当带宽度为80μm时，Φ配置大体上提供比环型配置更高的方向性值。然而，Φ配置的方向性随着耦合器长度增大而减小，并且环型配置的方向性随着耦合器长度增大而增大，使得在大约1.6mm的耦合器长度处，两个配置提供大致相同的方向性值。当带宽度为100μm时，环型配置提供比Φ配置显著更高的方向性值。
参考图11(80μm间隙)，可以观察到与图10的趋势类似的趋势。更具体地，对于给定的条带宽度(60、80或100μm)，环型配置和Φ配置中的每个提供比线型配置大体上更高的方向性值。
在环型配置和Φ配置之间，根据带宽度，一个可提供比另一个更高的方向性。类似于图10的示例，当带宽度为60μm时，Φ配置提供比环型配置更高的方向性值。当带宽度为80μm时，Φ配置的方向性随着耦合器长度增大而减小，环型配置的方向性随着耦合器长度增大而增大(类似于图10的示例)，使得指向性曲线的交叉发生在约1.1mm的耦合器长度处。因此，当耦合器长度小于约1.1mm时，Φ配置提供比环型配置更高的方向性值；当耦合器长度大于约1.1mm时，Φ配置提供比环型配置更低的方向性值。当带宽度为100μm时，环型配置提供比Φ配置显著更高的方向性值，类似于图10的示例。
基于与图7-11相关的前述示例可以看出，可通过基于诸如耦合器长度、带宽度、驱动器臂和耦合器臂之间的间隙、以及驱动器臂和耦合器臂中的一个或多个的形状之类的一个或多个设计参数配置耦合器以实现改善的并且期望的耦合器方向性性能。
图12-14示出了宽面耦合中的对准偏移可以如何影响耦合和方向性性能的示例。图12A示出了具有驱动器臂102和耦合器臂104的耦合器100的立体图，驱动器臂102和耦合器臂104可通过例如层叠层或某种其它绝缘体层分隔开。驱动器臂102可实施为C形，其包括直部分140和从直部分140的两端延伸的垂直延伸部分。这些部分可实施为例如导电带以形成C形；延伸部分的末端可连接到它们各自的端子。类似地，耦合器臂104可实施为C形，其包括直部分142和从直部分142的两端延伸的垂直延伸部分。这些部分可实施为例如导电带以形成C形；延伸部分的末端可连接到它们各自的端子。
在图12A的示例中，耦合器100的两个C形臂实施为当从上方观察时成背靠背配置。图12B和12C示出了驱动器臂和耦合器臂102、104的这样的平面图。每个直部分140、142示为具有长度L和宽度W。在图12B的示例中，横向对准偏移A是在垂直延伸部分从直部分140、142基本对准的位置远离彼此移动的方向上。出于图12-14的描述的目的，这种方向可视为正方向。在图12C的示例中，横向对准偏移A是在垂直延伸部分从直部分140、142基本对准的位置朝向彼此移动的方向上。出于图12-14的描述的目的，这种方向可视为负方向。
图13示出了对于长度(L)和宽度(W)的不同组合，图12A-12C的示例背靠背C形配置的作为横向对准偏移(A)的函数的耦合值的示例。图14示出了对于长度(L)和宽度(W)的相同组合，图12A-12C的相同配置的作为横向对准偏移(A)的函数的方向性值的示例。
参考图13，注意，当横向对准偏移(A)约为0时，耦合性能是最佳的，并且随着偏移沿正方向和负方向中的任一个增大，耦合性能劣化。对于给定的长度(L)，较宽的示例(W＝80μm)比较窄的示例(W＝60μm)具有大体上更好的耦合性能。例如，W＝80μm且L＝1200μm的曲线基本高于W＝60μm且L＝1200μm的曲线。类似地，W＝80μm且L＝1000μm的曲线基本高于W＝60μm且L＝1000μm的曲线。
对于给定宽度(W)，较长的示例(L＝1200μm)一般比较短的示例(L＝1000μm)具有更好的耦合性能。例如，W＝80μm且L＝1200μm的曲线一般地高于W＝80μm且L＝1000μm的曲线。类似地，W＝60μm且L＝1200μm的曲线一般地高于W＝60μm且L＝1000μm的曲线。
参考图14，注意，当横向对准偏移(A)沿正方向增大时，方向性性能一般提高。对于给定的长度(L)，较窄的示例(W＝60μm)一般比较宽的示例(W＝80μm)具有更好的方向性性能。例如，W＝60μm且L＝1200μm的曲线一般地高于W＝80μm且L＝1200μm的曲线。类似地，W＝60μm且L＝1000μm的曲线一般地高于W＝80μm且L＝1000μm的曲线。
对于给定宽度(W)，较长的示例(L＝1200μm)一般比较短的示例(L＝1000μm)具有更好的方向性性能。例如，W＝80μm且L＝1200μm的曲线一般地高于W＝80μm且L＝1000μm的曲线。类似地，W＝60μm且L＝1200μm的曲线一般地高于W＝60μm且L＝1000μm的曲线。
基于与图12-14有关的前述示例可以看出，通过基于诸如耦合器长度、带宽度、以及驱动器臂和耦合器臂之间的横向对准偏移之类的一个或多个设计参数配置耦合器可实现改善的并且期望的耦合和/或方向性性能。在一些实施例中，可以为给定形状的驱动器臂和耦合器臂(例如，C形臂)选择一个或多个这样的设计参数。
图15-19示出了可实施为图12-14的C形示例的变型的示例相关臂形状。在图15中，耦合器100示为包括可通过例如层叠层或某种其它绝缘体层分隔开的驱动器臂102和耦合器臂104。驱动器臂102可实施为与图12-14的示例类似的C形状，但是具有从C形状的直部分150偏移的部分152。这种偏移部分示为在驱动器臂102的C形的外侧。
在图15的示例中，耦合器臂104示为实施为相对于驱动器臂102布置的部分C形，类似于图12-14的示例。然而，与直部分154一起定义C形的两个延伸部分之一对于相同层面的迹线而言不存在。耦合器臂104还示为包括类似于驱动器臂102从直部分154偏移的部分156，使得驱动器臂102的直部分/偏移部分的组合(150/152)基本上与耦合器臂104的直部分/偏移部分的组合(154/156)重叠。然而，在耦合器臂104中，偏移部分156示为在耦合器臂104的部分C形的内侧。
在图16中，耦合器100示为包括可由例如层叠层或某种其它绝缘体层分隔开的驱动器臂102和耦合器臂104。驱动器臂102可以实施成与数字“7”类似的形状，使得上直部分160与对角直部分102接合。耦合器臂104示为包括直部分164，设置其尺寸和布置以基本在驱动器臂102的对角直部分162下方。
在图15的示例中，驱动器臂102和耦合器臂104的偏移部分152、156可位于它们各自的直部分150、152的大约中部处。这些偏移部分的长度可为约直部分长度的三分之一。图17示出了这种偏移部分可相对较长且也位于它们各自的直部分的一侧的示例。
在图17中，耦合器100示为包括可由例如层叠层或某种其它绝缘体层分隔开的驱动器臂102和耦合器臂104。直部分170示为通过垂直部分172接合到偏移部分174的一端。偏移部分174的另一端示为通过另一垂直部分接合到端子。
在图17的示例中，耦合器臂104示为实施成相对于驱动器臂102布置的一形状。更具体地，直部分176、垂直部分178和偏移部分179可位于驱动器臂102的它们相应的部分170、172、174下方。偏移部分179的一端示为连接到端子。
在图18中，耦合器100示为包括可通过例如层叠层或某种其它绝缘体层分隔开的驱动器臂102和耦合器臂104。驱动器臂102可实施为与图12A-12C的示例类似的C形。更具体地，直部分182和在直部分182两端的延伸部分180、184示为形成C形。在图18的示例中，延伸部分184示为连接到端子，延伸部分180示为通过与直部分182基本平行地延伸的一部分连接到另一端子。
在图18的示例中，耦合器臂104示为实施成相对于驱动器臂102布置的部分C形。更具体地，直部分186示为位于驱动器臂102的直部分182下方。直部分186的一端示为连接到端子，直部分186的另一端示为通过延伸部分188连接到另一端子。
图19示出了参考图15-18描述的示例耦合器的作为频率的函数的方向性曲线。曲线190对应于图18的耦合器100，曲线192对应于图16的耦合器100，曲线194对应于图17的耦合器100，曲线196对应于图15的耦合器100。
参考图15-19，注意，具有相对较简单的C形或其变型的耦合器比具有更复杂形状的耦合器产生了更好的方向性性能。例如，图18和图16的示例性耦合器100具有相对简单的形状(例如，驱动器臂和耦合器臂之间的交迭部分是直部分而没有偏移部分)，也产生了比图15和图17的那些明显更高的方向性水平。
还应注意，图12A-12C的示例C形耦合器配置也可被认为具有相对简单的形状。因此，如图14的示例方向性曲线图所示，这样的C形耦合器配置可以在适当的带尺寸(例如，60μm宽度，1,000或1,200μm长度)下产生约15dB或更高的方向性值。
图20示出了在一些实施例中，与耦合器或耦合器组相关联的输入和/或输出迹线的尺寸可以实现为获得期望的方向性值。在图20的示例中，布局配置200示为包括耦合器组件110。这种耦合器组件可具有输入迹线(CPL_in)202和输出迹线(CPL_out)204，以允许例如包括耦合组件110的控制环路。
图20还示出了可以选择输入迹线和输出迹线中的任一个或两者的宽度(W_in，W_out)以改变例如与耦合器组件110相关联的方向性值。将理解，输入迹线和/或输出迹线也可以以其它方式变化以改变性能参数。
图21示出了布局配置200，其可为图20的布局200的更具体的示例。在图21的示例中，耦合器组件示为包括以链式结构连接的第一耦合器100a和第二耦合器100b。第一耦合器100a可配置为低频带(LB)耦合器，第二耦合器100b可配置为高频带(HB)耦合器。注意，第二耦合器100b的特定示例类似于本文参考图16描述的示例；然而，将理解的是，其它配置可用于第二耦合器100b(和/或第一耦合器100a)。
在图21的示例中，输入迹线202示为在基板层上提供输入路径。类似地，输出迹线204示为在基板层上提供输出路径。
参考图20和21，可以改变输入迹线202和输出迹线204的宽度以产生不同的方向性值。表1列出了输入迹线和输出迹线的示例宽度，以及第一和第二耦合器(100a，100b)的所得方向性值。
表1
参考表1，注意，对于LB耦合器(图21中的100a)而言，其方向性D可从低值17.12dB(输入迹线和输出迹线的宽度为120μm和60μm)变化到高值18.28dB(输入迹线和输出迹线的宽度为100μm和160μm)，以产生约1.2dB的总体变化。对于HB耦合器(图21中的100b)而言，其方向性D可从低值14.38dB(输入迹线和输出迹线的宽度为120μm和160μm)变化到高值14.87dB(输入迹线和输出迹线的宽度为60μm和120μm)，以产生约0.5dB的总体变化。
图22-25示出了在一些实施例中，耦合器的驱动器臂和耦合器臂的宽度以及这种耦合器在层组件中的深度位置可以影响例如耦合性能和方向性性能。为了描述图22-25的目的，使用具有与图12A-12C的示例类似的C形配置的耦合器100，其中直部分(图12A-12C中的140、142)基本无横向偏移地交迭。参考图12A-12C和图22，每个直部分(图12A-12C中的140、142)具有长度L和宽度W。注意，如参考图12-14论述的那样，具有较长的(直部分)长度的C形耦合器比较短变型提供更好的耦合性能和方向性性能。图24和25示出了直部分的宽度可如何影响这种耦合器性能的示例。
图23A-23C示出了图22的耦合器100可如何在深度方向上定位于多层基板内，以及这种深度位置可如何影响耦合性能和方向性性能的示例。为此目的，使用了四层基板结构；然而将理解，也可以使用其它层数。
在图23A的示例配置中，驱动器臂102实施在顶层(层1)210a上，耦合器臂104实施在下一较低层(层2)210b上。因此，这种配置在图24和25中被称为“L1/L2”。类似地，如图23B所示，“L2/L3”配置包括在层2(210b)上的驱动器臂102和在层3(210c)上的耦合器臂104。类似地，如图23C所示，“L3/L4”配置包括在层3(210c)上的驱动器臂102和在层4(210d)上的耦合器臂104。
图24示出了对于耦合器宽度和耦合器深度位置的不同组合，作为耦合器长度的函数的各种耦合曲线图。图25示出了对于相同的组合，同样作为耦合器长度的函数的各种方向性曲线图。
参考图24，注意，大体上耦合性能随耦合器长度而改善。对于两个示例耦合器宽度(W＝60μm和80μm)，注意，对于给定深度位置，较宽的耦合器(W＝80μm)基本具有比较窄的耦合器(W＝60μm)更好的耦合。在三个耦合器深度(L1/L2、L2/L3和L3/L4)中，注意，较浅位置产生比较深位置更好的耦合(coupling)。更具体地，CouplingL1/L2>CouplingL2/L3>CouplingL3/L4。
参考图25，注意，大体上方向性性能随耦合器长度而改善。对于两个示例耦合器宽度(W＝60μm和80μm)，注意，对于给定深度位置，较窄耦合器(W＝60μm)比较宽耦合器(W＝80μm)基本具有显著更好的方向性。在三个耦合器深度(L1/L2、L2/L3和L3/L4)中，注意，大体上较深位置比较浅位置产生更好的方向性(directivity)。更具体地，对于给定的耦合器宽度，DirectivityL3/L4>DirectivityL2/L3>DirectivityL1/L2。
在图25的示例中，注意，在浅深度(L1/L2)和中间(L2/L3)深度之间方向性看起来没有很大的变化。实际上，对于较宽的耦合器(W＝80μm)，浅深度(L1/L2)的方向性示为略高于中间深度(L2/L3)配置的方向性。然而应注意，深(L3/L4)配置显示出始终比其它深度配置更高的方向性性能。
参考图24和25的示例，可通过选择诸如耦合器长度、耦合器宽度和耦合器深度位置之类的设计参数中的一些或全部的适当组合来调整耦合性能和方向性性能。此外，如这里描述的，在设计耦合器或耦合器组件时，也可考虑诸如耦合器形状和输入/输出迹线尺寸之类的其它设计参数以产生期望的性能参数。
在一些实施例中，具有这里描述的一个或多个特征的耦合器或耦合器组件可用于在诸如多频带多模式(MBMM)前端模块(FEM)产品之类的RF应用中提供有利的改进。在这些产品中，通常使用链式耦合器作为重要部件；然而，传统的耦合器终端调谐在这种链式耦合器配置中基本不起作用。
在一些实施例中，这里描述的一个或多个特征可实施在链式耦合器中以改善诸如方向性之类的性能。例如，如这里描述的，将耦合器置于较低层上(例如，图22-25中的L3/L4)可将方向性改善约1至2dB。在另一示例中，将耦合器配置为较简单的C形或其变型(例如，图12、16、18)可将方向性改善约3至4dB。在另一示例中，驱动器臂和耦合器臂之间的对准偏移(例如，图12A-12C)可将方向性改善约2dB。在另一示例中，配置输入迹线和/或输出迹线(例如，图20和21中的宽度调整)可将方向性改善约1dB。当前述设计中的一些或全部一起实施时，可实现显著的总体方向性改善。
图26-33大体上涉及可实施来解决功率检测误差的耦合器特征。图26示出了在一些实施例中，耦合器100可包括用于提供功率纹波对准以例如减小功率检测误差的配置220。
注意，功率耦合器一般用于检测进而控制PA的输出功率。因此，最小的或减小的功率检测误差是期望的。还应注意，理想的耦合器通常具有非常高的方向性和非常低的回波损耗(return loss)；然而，在实际前端产品设计中满足这样的理想设置通常是不可能或不实际的。例如，在通常使用的叠层技术中难以改善耦合器的方向性。
在一些实施例中，耦合器可配置为产生可接受的方向性和回波损耗(例如，如这里描述的那样)，并且在负载侧和在耦合器输出侧的功率纹波相位可被对准或朝向这种对准移动。如这里描述的，这种相位对准可导致功率检测误差的显著减小。在一些实施例中，这种对准可通过例如调整负载和耦合器输出之间的相位延迟来实现。这种相位延迟可通过例如调整与耦合器臂相关联的迹线的形状和/或尺寸来实现。尽管在前述上下文中描述了各种示例，但是将理解，本申请的一个或多个特征也可以利用其它配置来实现。
还应注意，RF输出的回波损耗也可以是重要的设计因素。例如，具有完美方向性的-20dB回波损耗仍可导致在一些设计中不满足要求的0.5dB的功率误差。
还应注意，在一些设计中，可通过改善耦合器方向性来减小或最小化功率检测误差。然而，归因于例如所使用的模块尺寸和技术，耦合器的方向性只能在有限的程度上得到改善。
在一些实施例中，耦合器可配置为使得在驱动器臂的负载侧和在耦合器臂的输出侧的功率纹波相对于彼此移动以产生功率检测误差的期望减小。功率纹波的这种移动可包括例如调整功率纹波中的任一个或两者的相位以基本对准两个相位或朝向对准移动。
图27示出了以阻抗表示描绘的示例耦合器，以示出前述功率纹波可发生在何处，以及可以如何以这里描述的那样调整这种功率纹波。驱动器臂标为222，耦合器臂标为224。驱动器臂222的输入侧示为接收来自例如功率放大器的输出的RF信号(RFout)。驱动器臂222的输出侧可连接到负载，因此表示为负载侧。负载侧示为存在负载阻抗ZL。
在图27的示例中，耦合器臂224的输入侧示为CPLin，输出侧示为CPLout。耦合器臂224示为存在阻抗ZT。
参考图27，注意，当ZT为50欧姆而ZL不为50欧姆时，驱动器臂的负载侧(负载)的功率可表示为
耦合器的输出侧(CPLout)的功率可表示为
其中，K可表示为
在公式1-3和图27中，驱动器臂222的输入可以是端口1，驱动器臂222的输出(负载)可以是端口2，耦合器臂224的输出(CPLout)可以是端口3，耦合器臂224的输入(CPLin)可以是端口4。因此，ΓL(或s22)表示负载端口处的反射系数，并且可以与电压驻波比(VSWR)相关联，s33表示RF回波损耗，s31表示耦合比，D表示方向性。
图28示出了作为VSWR的函数的各种PLpk曲线图，显示了负载功率纹波的可能量值。针对不同的回波损耗值示出了这些PLpk曲线图。
图29示出了作为VSWR的函数的各种PCpk曲线图，显示了耦合器侧功率纹波的可能量值。在给定的-20dB回波损耗值处并且针对如图所示的各种方向性值获得这些PCpk曲线图。
如这里参考图27-29和公式1-3所描述的，注意，负载侧的功率纹波可被负载VSWR和RF回波损耗所影响，耦合器输出侧的功率纹波可被负载VSWR、RF回波损耗和方向性所影响。
图30类似于图27的示例耦合器配置，但是还描绘了在驱动器臂222的负载侧和在耦合器臂224的输出侧的示例性功率纹波。更具体地，当例如在驱动器臂222的输入侧提供均匀的波峰功率时，可产生这样的功率纹波。这种均匀的输入波峰功率分布示为230，在负载侧和在耦合器输出侧的所得功率纹波分布分别示为232和238。这样的功率分布示为反射系数的相位角(ang(ΓL))的函数。
在图30的示例中，负载侧的功率纹波分布(PLoad)示为包括波峰234。类似地，耦合器输出侧的功率纹波分布(PCpl)示为包括波峰238。在图30的示例中，这种功率纹波波峰示为未对准。
参考公式1，注意，在PLoad(232)的波峰234处，∠ΓLs33＝0。参考公式2和3，注意，在PCpl(236)的波峰238处，也是∠ΓLs33＝0。此外，∠ΓLs31D＝∠ΓLs31s21/s23＝0，使得条件∠s31s21＝∠s33s23可适用。
在图30的示例中可以看出，大体上负载侧的功率纹波的相位与耦合器输出侧的功率纹波的相位基本不同。在这种情况下，功率检测误差可基于两个纹波的差异。
在一些实施例中，可在耦合器配置中实施一个或多个调整，以调整负载侧和耦合器输出侧的功率纹波之一或两者的相位。图31A-31D示出了其中可对耦合器臂进行调整以相对于负载功率纹波的相位移动耦合器输出侧功率纹波的相位的示例。图32A-32C示出了其中可对驱动器臂和耦合器臂二者进行调整以使相应功率纹波的相位相对于彼此移动的示例。将理解，可以对驱动器臂进行调整，以相对于耦合器输出侧功率纹波的相位移动负载功率纹波的相位。
在图31A-31D的示例中，假设驱动器臂固定；因此当施加输入功率(P_Src)时，在四个示例中在负载侧的功率分布(P_Load)具有基本相同的相位。P_Load示为相对于P_Src具有微小的相位差。
图31A示出了相对于P_Load的相位具有最大相位差(在图31A-31D的四个示例中)的耦合器(输出侧)功率分布(P_cplr)的示例。因此，在四个例子中所得1.1dB的功率检测误差是最差的。图31C示出了其中P_cplr和P_load之间的相位差小于图31A的示例的相位差的示例。因此，所得0.96dB的功率检测误差小于图31A的示例的功率检测误差。类似地，图31D示出了其中P_cplr和P_load之间的相位差小于图31C的示例的相位差的示例。因此，所得0.47dB的功率检测误差小于图31C的示例的功率检测误差。类似地，图31B示出了在四个示例中P_cplr和P_load之间的相位差最小的示例。因此，所得0.15dB的功率检测误差小于图31A、31C、31D的示例的功率检测误差。
在图32A-32C的示例中，可以调节驱动器臂和耦合器臂二者以相对于彼此移动对应的功率纹波的相位。与相应的功率检测误差分布(240、242、244)一起绘制了负载的功率分布(PLpk)和耦合器输出的功率分布(PCpk)。示出了PLpk和PCpk的示例幅度。
在图32C的示例中，PLpk和PCpk的相位大为不同，相差约180度。因此，所得功率检测误差(244)可高达约1.8dB。在图32A和32B的示例中，PLpk和PCpk之间的相位差比图32C的相位差小得多。因此，所得功率检测误差(240、242)也更小(约0.5dB或更小)。
图33示出了具有第一耦合器配置100a和第二耦合器配置100b的耦合器组件110的示例。第一耦合器配置100a可以是例如高频带(HB)耦合器，第二耦合器配置100b可以是例如低频带(LB)耦合器。
第一耦合器配置110a示为包括在其端子之间具有弯曲形状(例如，部分环路)的驱动器臂102a。第二耦合器配置110b示为包括在其端子之间具有弯曲形状(例如，部分跑道形状)的驱动器臂102b。
第一耦合器配置100a示为还包括在其端子之间具有弯曲形状(例如，部分环路)的耦合器臂104a，以提供关于驱动器臂102a的交迭部分，由此促成耦合功能。第二耦合器配置100b示为还包括在其端子之间具有弯曲形状(例如，部分跑道形状)的耦合器臂104b，以提供关于驱动器臂102b的交迭部分，由此促成耦合功能。
在图33的示例中，第一耦合器100a的耦合器臂104a示为连接到第二耦合器100b的耦合器臂104b，从而形成链式耦合器配置。
图33还示出了在一些实施例中，链式耦合器的一个或多个耦合器臂可配置为提供一个或多个相位偏移，从而相对于对应的驱动器臂功率纹波移动相应的功率纹波。如这里描述的，这些相位偏移可减小功率检测误差。
在图33所示的示例中，耦合器臂104a示为包括弯曲特征(例如，部分回路)，其标为250，实施来为其功率纹波提供相位偏移。类似地，耦合器臂104b示为具有与之相关联的实施来有助于其功率纹波的相位偏移的多个特征。例如，在第一和第二耦合器臂104a、104b之间的弯曲特征252可实施来有助于这种相位偏移。类似地，完整环路254可实施来有助于这种相位偏移。类似地，弯曲特征(例如，部分环路)256可实施来有助于这种相位偏移。
在图33的示例中，注意，实施来提供相位偏移的特征可以是在与另一臂(例如，驱动器臂)相交迭的部分处的臂(例如，耦合器臂)的一部分，不与另一臂相交迭的臂的一部分，或其任何组合。还应注意，尽管图33中的示例示出了利用耦合器臂的特征来引入相位偏移，但是将理解，可以利用与一个或多个驱动器臂相关联的特征来引入类似的相位偏移。
如这里描述的，耦合器的功率检测误差可源自于与负载侧和耦合器输出侧相关联的功率纹波。注意，当耦合器的方向性非常高时，功率检测误差可主要来自于负载功率纹波。当方向性非常低时，功率检测误差主要来自于耦合器输出功率纹波。
在一些实施例中，通过考虑诸如互耦电感之类的重要贡献因素，可以将耦合器设计为具有良好的方向性。如这里描述的，这样的耦合器也可配置为使负载和耦合器输出功率纹波对准或更接近对准，以获得减小的功率检测误差。
在这里描述的各种示例中，讨论了诸如耦合器相关长度、耦合器相关宽度、耦合器相关横向偏移和耦合器相关深度位置之类的各种耦合器设计参数。为了描述的目的，将理解，具有这里描述的一个或多个特征的耦合器可具有例如在0.6mm和2.0mm之间、在0.8mm和1.6mm之间、或者在1.0mm和1.4mm之间的长度。在一些实施例中，这种长度可大于例如0.8mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm或1.4mm。
为了描述的目的，将理解，具有这里描述的一个或多个特征的耦合器可具有例如在40μm和200μm之间、在50μm和160μm之间、在50μm和120μm之间、在50μm和100μm之间、或者在50μm和80μm之间的宽度。在一些实施例中，这种宽度可小于或等于例如160μm、120μm、100μm、80μm或60μm。
为了描述的目的，将理解，具有这里描述的一个或多个特征的耦合器可具有例如在0μm和60μm之间、在0μm和50μm之间、在0μm和40μm之间、在0μm和30μm之间、或者在0μm和20μm之间的横向偏移量值。在一些实施例中，这种横向偏移量值可大于例如0μm、5μm、10μm、15μm或20μm。
在一些实施方式中，这里描述的一个或多个特征可被包括在模块中。图34描绘了示例模块300，其包括具有多个功率放大器(PA)307a、307b的PA晶片302。举例来说，第一和第二PA 307a、307b示为接收和放大输入RF信号(RFIN_A，RFIN_B)。这样的放大RF信号可通过相应的输出匹配电路309a、309b，并且被路由到相应的输出RFOUT_A、RFOUT_B。
PA 307a、307b示为与偏置/控制电路305通信(线路306a、306b)。偏置/控制电路305可配置为基于例如控制信号输入304为PA 307a、307b提供偏置和/或控制功能。在一些实施例中，偏置/控制电路305可实施在与PA晶片302分开的晶片中。在一些实施例中，偏置/控制电路305可实施在与PA晶片302相同的晶片中。
第一匹配网络309a的输出示为连接到第一耦合器100a。类似地，第二匹配网络309b的输出示为连接到第二耦合器100b。耦合器100a、100b中的任一个或二者可包括这里描述的一个或多个特征。
在所示的示例中，第一和第二耦合器100a、100b示为在耦合器输入310和输出312之间菊花链式连接在一起。将理解，这些耦合器可以或可以不如图所示那样链式连接在一起。
在图34的示例模块300中，这里描述的各种部件可设置或形成在封装基板320上或其内。在一些实施例中，封装基板320可包括叠层基板。在一些实施例中，模块300还可包括一个或多个封装结构，以例如提供保护和便于容易地操纵模块300。这种封装结构可包括包塑件，其形成在封装基板320上并且具有基本包封封装基板320上的各种电路和部件的尺寸。
在一些实施方式中，具有这里描述的一个或多个特征的装置和/或电路可被包括在诸如无线设备之类的RF设备中。这样的装置和/或电路可直接实施在无线设备中，实施成这里描述的模块形式，或者实施成其某种组合。在一些实施例中，这样的无线设备可包括例如蜂窝电话、智能电话、具有或不具有电话功能的手持式无线设备、无线平板等。
图35A和35B示意性描绘了具有本文描述的一个或多个有利特征的示例无线设备400。图35A所示的示例用于频分双工(FDD)配置，图35B所示的示例用于时分双工(TDD)配置。
在图35A和35B的两个示例无线设备的每一个中，PA 307、其输入和输出匹配电路(309)、以及耦合电路100可实施在图34所描述的模块300上。PA 307可从以已知方式配置和操作的收发机410接收它们各自的RF信号。收发机410可配置为生成要被放大和发射的RF信号，并且处理所接收的信号。收发机410示为与基带子系统408交互，基带子系统408配置为在适合于用户的数据和/或话音信号和适合于收发机410的RF信号之间提供转换。收发机410还示为连接到功率管理部件406，功率管理部件406配置为管理用于无线设备的操作的功率。这种功率管理也可控制基带子系统408和模块300的操作。
基带子系统408示为连接到用户接口402以便于来往于用户的话音和/或数据的各种输入和输出。基带子系统408还可连接到存储器404，存储器404配置为存储便于无线设备的操作的数据和/或指令，和/或为用户提供信息存储。
在图35A的示例无线设备400中，模块300的输出示为经由它们各自的双工器410a、410b和频带选择开关414路由到天线416。频带选择开关414可包括例如单刀双掷(例如，SPDT)开关，以允许选择操作频带。虽然在模块300的双频带输出的上下文中进行了描述，但是将理解，操作频带数可以不同。在涉及多个频带的配置中，这种频带选择开关可具有例如SPMT(单刀多掷)配置。
在图35A的示例中，每个双工器410可允许使用公共天线(例如，416)基本上同时执行发射和接收操作。在图35A中，接收信号示为被路由到“Rx”路径(未示出)，其可包括例如低噪声放大器(LNA)。
在图35B的示例无线设备400中，可通过连接到模块300的两个示例输出的滤波器412a、412b来促成时分双工(TDD)功能。滤波器412a、412b外的路径示为通过开关414连接到天线416。在这种TDD配置中，Rx路径可从开关414出来。因此，开关414可用作频带选择器(例如，在高频带和低频带之间进行选择，如这里描述的那样)以及Tx/Rx(TR)开关。
在图35A和35B所示的示例无线设备400中，示例模块300描绘为包括PA(307a、307b)及其各自的匹配电路(309a、309b)、以及耦合器部件(100a、100b)。在一些实施例中，图35A的模块300可包括双工器410a、410b和开关414中的一些或全部。在一些实施例中，图35B的模块300可包括滤波器412a、412b和开关414中的一些或全部。
许多其它无线设备配置可利用这里描述的一个或多个特征。例如，无线设备不需要是多频带设备。在另一示例中，无线设备可包括诸如分集天线之类的附加天线以及诸如Wi-Fi、蓝牙和GPS之类的附加连接特征。
除非上下文清楚地另有要求，否则贯穿说明书和权利要求书，要按照与排他性或穷尽性的意义相反的包括性的意义，也就是说，按照“包括但不限于”的意义来阐释术语“包括(comprise)”、“包含(comprising)”等。如在这里一般使用的术语“耦接”是指两个或更多元件可以直接地连接、或者借助于一个或多个中间元件来连接。另外，当在本申请中使用时，术语“在这里”、“上面”、“下面”和相似含义的术语应该是指作为整体的本申请，而不是本申请的任何具体部分。在上下文允许时，使用单数或复数的以上描述中的术语也可以分别包括复数或单数。提及两个或更多项目的列表时的术语“或”，这个术语涵盖该术语的以下解释中的全部：列表中的任何项目、列表中的所有项目、和列表中项目的任何组合。
本发明实施例的以上详细描述不意欲是穷尽性的，或是将本发明限于上面所公开的精确形式。尽管上面出于说明的目的描述了本发明的具体实施例和用于本发明的示例，但是如本领域技术人员将认识到的，在本发明范围内的各种等效修改是可能的。例如，尽管按照给定顺序呈现了处理或块，但是替换的实施例可以执行具有不同顺序的步骤的处理，或采用具有不同顺序的块的系统，并且一些处理或块可以被删除、移动、添加、减去、组合和/或修改。可以按照各种不同的方式来实现这些处理或块中的每一个。同样地，尽管有时将处理或块示出为串行地执行，但是相反地，这些处理或块也可以并行地执行，或者可以在不同时间进行执行。
可以将在这里提供的本发明的教导应用于其他系统，而不必是上述的系统。可以对上述的各个实施例的元素和动作进行组合，以提供进一步的实施例。
尽管已经描述了本发明的一些实施例，但是已经仅仅借助于示例呈现了这些实施例，并且所述实施例不意欲限制本申请的范围。其实，可以按照多种其他形式来实施在这里描述的新颖方法和系统；此外，可以做出在这里描述的方法和系统的形式上的各种省略、替换和改变，而没有脱离本申请的精神。附图和它们的等效物意欲涵盖如将落入本申请的范围和精神内的这种形式或修改。

Claims (50)

1.一种用于检测射频(RF)信号的功率的耦合器，所述耦合器包括：
驱动器臂，配置为路由所述RF信号；以及
耦合器臂，其相对于所述驱动器臂实施以检测所述RF信号的功率的一部分，部分驱动器臂和部分耦合器臂形成交迭区域，所述驱动器臂和所述耦合器臂中的至少一个具有非直臂形状，所述交迭区域包括所述驱动器臂和所述耦合器臂之间的非零横向偏移。
2.根据权利要求1所述的耦合器，其中，所述非直臂形状包括直部分和实施为所述驱动器臂的一部分的平行于所述直部分延伸的第一侧环路。
3.根据权利要求2所述的耦合器，其中，所述非直臂形状还包括平行于所述直部分延伸的第二侧环路以形成Φ形状。
4.根据权利要求1所述的耦合器，其中，所述驱动器臂包括作为所述非直臂形状的C形。
5.根据权利要求4所述的耦合器，其中，所述耦合器臂包括作为所述非直臂形状的C形。
6.根据权利要求5所述的耦合器，其中，所述驱动器臂和所述耦合器臂的C形布置成背靠背配置，使得所述各C形的直部分的一部分形成所述交迭区域。
7.根据权利要求6所述的耦合器，其中，所述横向偏移包括所述各C形的直部分被彼此远离地移动。
8.根据权利要求1所述的耦合器，其中，所述驱动器臂包括作为所述非直臂形状的7形。
9.根据权利要求8所述的耦合器，其中，所述耦合器臂包括与所述7形的直部分形成交迭区域的直部分。
10.根据权利要求1所述的耦合器，还包括相对于所述驱动器臂和所述耦合器臂中的至少一个实施以减小与所述驱动器臂和所述耦合器臂相关联的功率纹波的相位差的移相特征。
11.一种射频(RF)模块，包括：
具有多个层的封装基板；
多个功率放大器(PA)，实施在所述封装基板上；以及
耦合器组件，相对于所述封装基板实施，并且包括配置为检测由第一PA放大的RF信号的功率的第一耦合器，所述第一耦合器包括配置为路由所述RF信号的驱动器臂，以及相对于所述驱动器臂实施以检测所述RF信号的功率的一部分的耦合器臂，部分驱动器臂和部分耦合器臂形成交迭区域，所述驱动器臂和所述耦合器臂中的至少一个具有非直臂形状，所述交迭区域包括所述驱动器臂和所述耦合器臂之间的非零横向偏移。
12.根据权利要求11所述的RF模块，其中，所述封装基板包括具有四个或更多层的叠层基板，层编号i从最上层开始为1。
13.根据权利要求12所述的RF模块，其中，所述驱动器臂实施在第i层之上，所述耦合器臂实施在所述第i层下面。
14.根据权利要求13所述的RF模块，其中，i的值大于或等于2。
15.根据权利要求14所述的RF模块，其中，i的值大于或等于3。
16.根据权利要求11所述的RF模块，其中，所述耦合器组件还包括用于所述耦合器臂一侧的信号路径迹线，所述信号路径迹线配置为改善所述耦合器组件的方向性性能。
17.根据权利要求16所述的RF模块，其中，所述耦合器组件还包括配置为检测由第二PA放大的RF信号的功率的第二耦合器，所述第二耦合器包括配置为路由所述RF信号的驱动器臂，以及相对于所述驱动器臂实施以检测所述RF信号的功率的一部分的耦合器臂。
18.根据权利要求17所述的RF模块，其中，所述第二耦合器的部分驱动器臂和部分耦合器臂形成交迭区域，所述驱动器臂和所述耦合器臂中的至少一个具有非直臂形状，所述交迭区域包括在所述驱动器臂和所述耦合器臂之间的非零横向偏移。
19.根据权利要求17所述的RF模块，其中，所述第一耦合器和所述第二耦合器连接成链式配置。
20.根据权利要求19所述的RF模块，其中，所述第一耦合器的信号路径迹线是用于所述第一耦合器和所述第二耦合器的链式配置的输入。
21.根据权利要求20所述的RF模块，其中，所述耦合器组件还包括用于所述第二耦合器的耦合器臂的输出侧的信号路径迹线，所述信号路径迹线配置为改善所述耦合器组件的方向性性能。
22.根据权利要求11所述的RF模块，其中，所述耦合器组件还包括相对于所述第一耦合器的驱动器臂和耦合器臂中的至少一个实施以减小与所述驱动器臂和所述耦合器臂相关联的功率纹波的相位差的移相特征。
23.根据权利要求11所述的RF模块，其中，所述RF模块是前端模块。
24.一种射频(RF)设备，包括：
收发机，配置为处理RF信号；
与所述收发机通信的天线，所述天线配置为便于发射放大的RF信号；以及
连接到所述收发机的RF模块，所述RF模块配置为生成所述放大的RF信号并且将其路由到所述天线，所述RF模块包括配置为检测所述放大的RF信号的功率的耦合器，所述耦合器包括配置为路由所述放大的RF信号的驱动器臂，以及相对于所述驱动器臂实施以检测所述放大的RF信号的功率的一部分的耦合器臂，部分驱动器臂和部分耦合器臂形成交迭区域，所述驱动器臂和所述耦合器臂中的至少一个具有非直臂形状，所述交迭区域包括在所述驱动器臂和所述耦合器臂之间的非零横向偏移。
25.根据权利要求24所述的RF设备，其中，所述RF设备包括无线设备。
26.一种用于检测射频(RF)信号的功率的耦合器，所述耦合器包括：
驱动器臂，具有输入侧和输出侧，并且配置为路由所述RF信号；
耦合器臂，具有输入侧和输出侧，并且相对于所述驱动器臂实施以检测所述RF信号的功率的一部分；以及
移相特征，相对于所述驱动器臂和所述耦合器臂中的至少一个实施以减小与所述驱动器臂和所述耦合器臂相关联的功率纹波的相位差。
27.根据权利要求26所述的耦合器，其中，与所述驱动器臂相关联的功率纹波包括在所述驱动器臂的输出侧的功率纹波。
28.根据权利要求27所述的耦合器，其中，与所述耦合器臂相关联的功率纹波包括在所述耦合器臂的输出侧的功率纹波。
29.根据权利要求26所述的耦合器，其中，所述移相特征包括与对应的臂相关联的弯曲特征。
30.根据权利要求29所述的耦合器，其中，所述弯曲特征是所述对应的臂的一部分。
31.根据权利要求30所述的耦合器，其中，所述弯曲特征与另一臂的至少一部分交迭。
32.根据权利要求30所述的耦合器，其中，所述弯曲特征与另一臂基本无交迭。
33.根据权利要求29所述的耦合器，其中，所述弯曲特征是来往于所述对应的臂的连接的一部分。
34.根据权利要求33所述的耦合器，其中，所述弯曲特征包括部分环路。
35.根据权利要求33所述的耦合器，其中，所述弯曲特征包括至少一个环路。
36.根据权利要求26所述的耦合器，其中，所述驱动器臂和所述耦合器臂的至少一些部分形成交迭区域，所述驱动器臂和所述耦合器臂中的至少一个具有非直臂形状，所述交迭区域包括在所述驱动器臂和所述耦合器臂之间的非零横向偏移。
37.一种射频(RF)模块，包括：
具有多个层的封装基板；
实施在所述封装基板上的多个功率放大器(PA)；以及
耦合器组件，相对于所述封装基板实施，并且包括配置为检测由第一PA放大的RF信号的功率的第一耦合器，所述第一耦合器包括具有输入侧和输出侧的驱动器臂，以及具有输入侧和输出侧并且相对于所述驱动器臂实施以检测所述RF信号的功率的一部分的耦合器臂，所述第一耦合器还包括相对于所述驱动器臂和所述耦合器臂中的至少一个实施以减小与所述驱动器臂和所述耦合器臂相关联的功率纹波的相位差的移相特征。
38.根据权利要求37所述的RF模块，其中，所述封装基板包括具有四层或更多层的叠层基板，层编号i从最上层开始为1。
39.根据权利要求38所述的RF模块，其中，所述驱动器臂实施在第i层之上，所述耦合器臂实施在所述第i层下面。
40.根据权利要求39所述的RF模块，其中，i的值大于或等于2。
41.根据权利要求40所述的RF模块，其中，i的值大于或等于3。
42.根据权利要求37所述的RF模块，其中，所述耦合器组件还包括用于所述耦合器臂的一侧的信号路径迹线，所述信号路径迹线配置为改善所述耦合器组件的方向性性能。
43.根据权利要求42所述的RF模块，其中，所述耦合器组件还包括配置为检测由第二PA放大的RF信号的功率的第二耦合器，所述第二耦合器包括配置为路由所述RF信号的驱动器臂，以及相对于所述驱动器臂实施以检测所述RF信号的功率的一部分的耦合器臂。
44.根据权利要求43所述的RF模块，其中，所述第二耦合器还包括相对于所述驱动器臂和所述耦合器臂中的至少一个实施以减小与所述驱动器臂和所述耦合器臂相关联的功率纹波的相位差的移相特征。
45.根据权利要求43所述的RF模块，其中，所述第一耦合器和所述第二耦合器连接成链式配置。
46.根据权利要求45所述的RF模块，其中，用于所述第一耦合器的信号路径迹线是用于所述第一耦合器和所述第二耦合器的链式配置的输入。
47.根据权利要求37所述的RF模块，其中，所述第一耦合器的驱动器臂和耦合器臂的至少一些部分形成交迭区域，所述驱动器臂和所述耦合器臂中的至少一个具有非直臂形状，所述交迭区域包括在所述驱动器臂和所述耦合器臂之间的非零横向偏移。
48.根据权利要求37所述的RF模块，其中，所述RF模块是前端模块。
49.一种射频(RF)设备，包括：
收发机，配置为处理RF信号；
与所述收发机通信的天线，所述天线配置为便于发射放大的RF信号；以及
连接到所述收发机的RF模块，所述RF模块配置为产生所述放大的RF信号并且将其路由到所述天线，所述RF模块包括耦合器组件，所述耦合器组件具有配置为检测所述放大的RF信号的功率的第一耦合器，所述第一耦合器包括具有输入侧和输出侧的驱动器臂，以及具有输入侧和输出侧并且相对于所述驱动器臂实施以检测所述放大的RF信号的功率的耦合器臂，所述第一耦合器还包括移相特征，所述移相特征相对于所述驱动器臂和所述耦合器臂中的至少一个实施以减小与所述驱动器臂和所述耦合器臂相关联的功率纹波的相位差。
50.根据权利要求49所述的RF设备，其中，所述RF设备包括无线设备。
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