CN107785641B - 双向耦合器 - Google Patents

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Abstract

提供能进行双向检波的双向耦合器，包括：一端与第一端口连接，另一端与第二端口连接的主线路；与主线路电磁耦合的副线路；一端被接地的第一电阻器；一端被接地的第二电阻器；将副线路的一端与第一电阻器的另一端或第三端口连接的第一开关；将副线路的另一端与第二电阻器的另一端或第三端口连接的第二开关；以及设置于副线路的一端和第一开关之间或设置于副线路的另一端和第二开关之间的第三电阻器，对输入信号进行检波时，第一开关将副线路的一端与第一电阻器的另一端电连接，第二开关将副线路的另一端与第三端口电连接，对反射信号进行检波时，第一开关将副线路的一端与第三端口电连接，第二开关将副线路的另一端与第二电阻器的另一端电连接。

Description

双向耦合器
技术领域
本发明涉及双向耦合器。
背景技术
在移动电话等无线通信装置中，为了检测信号电平而使用检波电路。例如专利文献1中，公开了用于对从无线LAN模块向天线输出的发送信号进行检波的定向耦合器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2013-126067号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
无线通信装置中，例如通过身体的一部分与天线接触等，从而使天线的阻抗产生变化。若天线的阻抗产生变化，则来自天线的反射信号的电平也产生变化。因此，无线通信装置中要求根据来自天线的反射信号的电平来控制发送信号的功率。专利文献1中公开的定型耦合器能对从无线LAN模块输出至天线的发送信号进行检波，但无法对来自天线的反射信号进行检波。
本发明是鉴于以上情况所完成的，其目的在于提供一种能进行双向检波的双向耦合器。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的一个方面涉及的双向耦合器包括：输入输入信号的第一端口；输出输入信号的第二端口；输出输入信号的检波信号、或输入信号的反射信号的检波信号的第三端口；一端与第一端口连接、另一端与第二端口连接的主线路；与主线路电磁耦合的副线路；一端被接地的第一电阻器；一端被接地的第二电阻器；将副线路的一端与第一电阻器的另一端或第三端口连接的第一开关；将副线路的另一端与第二电阻器的另一端或第三端口连接的第二开关；以及设置于副线路的一端和第一开关之间、或设置于所述副线路的另一端和所述第二开关之间的第三电阻器，对输入信号进行检波时，第一开关将副线路的一端与第一电阻器的另一端电连接，第二开关将副线路的另一端与第三端口电连接，对反射信号进行检波时，第一开关将副线路的一端与第三端口电连接，第二开关将副线路的另一端与第二电阻器的另一端电连接。
发明效果
根据本发明，可提供能进行双向检波的双向耦合器。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的双向耦合器100A的结构的图。
图2是表示双向耦合器100A的端子配置的一例的图。
图3是表示方向性的模拟结果的一例的图。
图4是表示本发明的另一个实施方式的双向耦合器100B的结构的图。
图5是表示低通滤波器400的结构例的图。
图6是表示在未设置低通滤波器400的情况下，耦合度的频率特性的模拟结果的图。
图7是表示低通滤波器400的增益的频率特性的模拟结果的图。
图8是表示在设置了低通滤波器400的情况下，耦合度的频率特性的模拟结果的图。
图9是表示本发明的另一个实施方式的双向耦合器100C的结构的图。
图10是表示本发明的另一个实施方式的双向耦合器100D的结构的图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的一个实施方式进行说明。图1是表示本发明的一个实施方式的双向耦合器100A的结构的图。双向耦合器100A能对从放大电路AMP发送至天线ANT的发送信号进行检波(前向)。此外，双向耦合器100A能对从天线ANT向放大电路AMP的反射信号进行检波(反向)。
如图1所示，双向耦合器100A包括输入端口IN、输出端口OUT、检波端口DET、主线路ML、副线路SL、开关SW1、SW2以及电阻器Rf、Rr、Rs。
主线路ML的一端与输入端口IN(第一端口)连接，另一端与输出端口OUT(第二端口)连接。向输入端口IN提供来自放大电路AMP的发送信号(输入信号)。该发送信号通过主线路ML1以及输出端口OUT提供至天线ANT。此外，向输出端口OUT提供该发送信号的反射信号。副线路SL与主线路ML电磁耦合。副线路SL的一端与开关SW1连接，另一端与开关SW2连接。
电阻器Rf(第一电阻器)的一端接地，另一端与开关SW1连接。电阻器Rf(第二电阻器)的一端接地，另一端与开关SW2连接。电阻器Rs设置在副线路SL与开关SW1之间。检波端口DET(第三端口)与开关SW1、SW2连接。从检波端口DET输出发送信号的检波信号、或反射信号的检波信号。电阻器Rs(第三电阻器)如后文所述，是为了使前向性的峰值向高频侧偏移而设置的。
开关SW1(第一开关)根据从外部提供的控制信号，使副线路SL的一端与电阻器Rf或检波端口DET电连接。开关SW2(第二开关)根据控制信号，使副线路SL的另一端与电阻器Rr或检波端口DET电连接。具体而言，由双向耦合器100A进行发送信号的检波时(前向)，将开关SW1切换至电阻器Rf侧，将开关SW2切换至检波端口DET。此外，由双向耦合器100A进行反射信号的检波时(反向)，将开关SW1切换至检波端口DET侧，将开关SW2切换至电阻器Rr侧。
图2是表示双向耦合器100A的端子配置的一例的图。图2中，双向耦合器100A由贴片元件构成。图2中示出了具备该贴片元件的端子。具体而言，双向耦合器100A在贴片元件的背面200具备端子Tin、Tout、Tgnd、Tvcc、Tdet、Tcnt。这些端子例如通过倒装贴片连接来与基板连接。端子Tin与输入端口IN连接，端子Tout与输出端口OUT连接。此外，端子Tgnd接地，向端子Tvcc提供电源电压。端子Tdet与检波端口DET连接，向端子Tcnt提供用于控制开关SW1、SW2的控制信号。
如图2所示，端子Tin、Tgnd、Tdet沿着边210而设置。此外，端子Tout、Tvcc、Tcnt沿着与边210相对的边220而设置。端子Tin、Tgnd、Tdet和端子Tout、Tvcc、Tcnt被配置为以平行于边210、220的中心线230w为基准大致线对称。然而，由于端子Tgnd接地，而向端子Vcc提供电源电压，因此在中心线230的左侧和右侧产生电位、阻抗的偏差。从而，对从端子Tin向端子Tout的发送信号进行检波时(前向)、和对从端子Tout向端子Tin的反射信号进行检波时(反向)，在方向性中可能产生非对称性。
于是，在双向耦合器100A中，为了改善方向性的非对称性，设有电阻器Rs。参照模拟结果，对这一点进行说明。
图3是表示方向性的模拟结果的一例的图。图3中，横轴为频率(GHz)，纵轴为方向性(dB)。图3中示出了在副线路SL和开关SW1之间设有电阻器Rs的情况下(图1：串联电阻)、未设有电阻器Rs的情况下(无电阻)、以及将电阻器Rs与电阻器Rf并联设置的情况下(并联连接)的反向的方向性。如图3所示，通过将电阻器Rs设在副线路SL和开关SW1之间，从而能使反向的方向性的峰值向高频侧偏移。此外，在将电阻器Rs设置在副线路SL和开关SW2之间而非副线路SL和开关SW1之间的情况下，能使前向的方向性的峰值向高频侧偏移。由此，通过将电阻器Rs设置在副线路SL和开关SW1之间、或副线路SL和开关SW2之间，从而能改善方向性的非对称性。此外，图2所示的端子配置是一个示例，端子配置不限于此。此外，端子和基板的连接不限于倒装贴片连接，能利用引线接合等任意的连接方法。
图4是表示本发明的另一个实施方式的双向耦合器100B的结构的图。此外，对与图1所示的双向耦合器100A相同的要素标注相同的标号，并省略详细说明。
双向耦合器100B除了具备双向耦合器100A的要素之外，还具备低通滤波器(LPF)400。低通滤波器400设在开关SW1、SW2和检波端口DET之间。由此，从开关SW1、SW2输出的检波信号通过低通滤波器400，并从检波端口DET输出。
图5是表示低通滤波器400的结构例的图。低通滤波器400包括电容器C1、C2、电感器L1以及电阻器R1。电容器C1的一端与开关SW1、SW2连接，另一端接地。电容器C2的一端与开关SW1、SW2连接，另一端与检波端口DET连接。电感器L1以及电阻器R1串联连接，一端与开关SW1、SW2连接，另一端与检波端口DET连接。此外，图5中，电感器L1设在开关SW1、SW2侧，电阻器R1设在检波端口DET侧，但电感器L1和电阻器R1的位置关系也可以相反。
为了使耦合度的频率依存性减小而设置低通滤波器400。参照模拟结果，对这一点进行说明。
图6是表示在未设置低通滤波器400的情况下，耦合度的频率特性的模拟结果的图。图6中，横轴为频率(GHz)，纵轴为耦合度(dB)。如图5所示，随着频率变高，耦合度增大。例如，在700MHz～2.7GHz的范围内，耦合度产生约11dB的差。
图7是表示低通滤波器400的增益的频率特性的模拟结果的图。图7中，横轴为频率(GHz)，纵轴为增益(dB)。如图7所示，低通滤波器400具有随着频率增高而增益减小的特性。
图8是表示在设置了低通滤波器400的情况下，耦合度的频率特性的模拟结果的图。如图8所示，通过追加低通滤波器400，耦合度的频率依赖性减小。具体而言，例如，在700MHz～2.7GHz的范围内，耦合度的差改善为约4dB。像这样，在双向耦合器100B中，通过设置低通滤波器400，能减小耦合度的频率依赖性。
图9是表示本发明的另一个实施方式的双向耦合器100C的结构的图。此外，对与图4所示的双向耦合器100B相同的要素标注相同的标号，并省略详细说明。
双向耦合器100C除了具备双向耦合器100B的要素之外，还具备匹配电路(NM：Matching Network)900。匹配电路900设在低通滤波器400和检波端口DET之间。此外，也可以不具备低通滤波器400而构成。
匹配电路900例如包含串联连接在低通滤波器400和检波端口DET之间的电感器。通过在双向耦合器100C中设有匹配电路900，从而能改善来自检波端口DET的反射信号产生的损耗。
图10是表示本发明的另一个实施方式的双向耦合器100D的结构的图。此外，对与图9所示的双向耦合器100C相同的要素标注相同的标号，并省略详细说明。
双向耦合器100D除了具备双向耦合器100C的要素之外，还具备电容器Cf、Cr。电容器Cf的一端连接在电阻器Rs和开关SW1之间，另一端接地。电容器Cr的一端连接在副线路SL1和开关SW2之间，另一端接地。此外，电容器Cf的一端可以连接在副线路SL1和电阻器Rs之间，也可以连接在开关SW1和电阻器Rf之间。电容器Cr的一端也可以连接在开关SW2和电阻器Rr之间。双向耦合器100D也可以不具备低通滤波器400或匹配电路900。
在双向耦合器100D中，流过电阻器Rf、Rr的电流的电场耦合分量比磁场耦合分量大。电容器Cf、Cr发挥作用使电场耦合的贡献与磁场耦合的贡献变得相等。从而，在双向耦合器100D中，能改善绝缘特性和方向性。
以上，对本发明例示的实施方式进行了说明。根据双向耦合器100A～100D，通过在副线路SL和开关SW1之间设置电阻器Rs，从而能使反向的方向性的峰值向高频侧偏移。此外，也可以将电阻器Rs设置在副线路SL和开关SW2之间，而非副线路SL和开关SW1之间。该情况下，能使前向的方向性的峰值向高频侧偏移。像这样，通过设置电阻器Rs，使反向性或前向性中一方的方向性的峰值向高频侧偏移，从而能改善方向性的非对称性。
此外，根据双向耦合器100B～100D，在开关SW1、SW2和检波端口DET之间设置低通滤波器400。从而，利用具有与耦合度相反的特性的低通滤波器400来抵消(图7)随着频率升高而增大的耦合器的影响(图6)，能减小耦合度的频率依赖性。
根据双向耦合器100C、100D，在低通滤波器400和检波端口DET之间设置匹配电路900。从而，能改善来自检波端口DET的反射信号产生的损耗。
根据双向耦合器100D，设置分别与电阻器Rf、Rr并联连接的电容器Cf、Cr。在双向耦合器100D中，通过电容器Cf、Cr发挥作用使电场耦合的贡献和磁场耦合的贡献变得相同，从而能改善绝缘特性和方向性。
以上说明的各实施方式是用于使本发明易于理解，并不用于对本发明进行限定解释。本发明在不脱离主旨的前提下，可进行变更/改良，其等效内容也包含在本发明中。即，本领域技术人员可对各实施方式附加适当的设计变更，只要具备本发明的特征，也包含在本发明的范围内。例如，各实施方式所具备的各要素及其配置、材料、条件、形状、尺寸等不限于例示的内容，能进行适当变更。另外，各实施方式所具备的各要素能够在技术允许的范围内进行组合，它们的组合只要具备本发明的特征，也包含在本发明的范围内。
标号说明
100A 双向耦合器
200 背面
AMP 放大电路
ANT 天线
IN 输入端口
OUT 输出端口
DET 检波端口
ML 主线路
SL 副线路
SW1、SW2 开关
Rf、Rr 电阻器
Tin、Tout、Tgnd、Tvcc、Tdet、Tcnt 端子

Claims (5)

1.一种双向耦合器，包括：
输入输入信号的第一端口；
输出所述输入信号的第二端口；
输出所述输入信号的检波信号、或所述输入信号的反射信号的检波信号的第三端口；
一端与所述第一端口连接、另一端与所述第二端口连接的主线路；
与所述主线路电磁耦合的副线路；
一端被接地的第一电阻器；
一端被接地的第二电阻器；
将所述副线路的一端与所述第一电阻器的另一端或所述第三端口连接的第一开关；
将所述副线路的另一端与所述第二电阻器的另一端或所述第三端口连接的第二开关；以及
设置于所述副线路的一端和所述第一开关之间、或设置于所述副线路的另一端和所述第二开关之间的第三电阻器，
对所述输入信号进行检波时，所述第一开关将所述副线路的一端与所述第一电阻器的另一端电连接，所述第二开关将所述副线路的另一端与所述第三端口电连接，
在对所述反射信号进行检波时，所述第一开关将所述副线路的一端与所述第三端口电连接，所述第二开关将所述副线路的另一端与所述第二电阻器的另一端电连接。
2.如权利要求1所述的双向耦合器，其特征在于,
还包括设置于所述第一以及第二开关与所述第三端口之间的一个匹配电路。
3.如权利要求1所述的双向耦合器，其特征在于,
还包括设置于所述第一以及第二开关与所述第三端口之间的一个低通滤波器。
4.如权利要求3所述的双向耦合器，其特征在于,
还包括设置于所述一个低通滤波器和所述第三端口之间的一个匹配电路。
5.如权利要求1至4的任一项所述的双向耦合器，其特征在于,还包括：
一端与所述副线路的一端连接、另一端接地的第一电容器；以及
一端与所述副线路的另一端连接、另一端接地的第二电容器。
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