CN113904082A - 双微带线耦合器、功率放大器及相关设备和芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种双微带线耦合器，包括耦合线、负载电阻、pi型滤波网络、带通滤波器、第一电感、第四电感、第四电容和耦合器输出端；耦合线的第四端口通过依次串联第一电感、第四电感、第四电容及pi型滤波网络后连接至耦合器输出端；pi型滤波网络包括第六电感以及分别跨接于第六电感的两端与地之间的第一谐振器和第二谐振器，第六电感连接于第四电容和耦合器输出端之间；带通滤波器设置于第四电感与第一电感之间，带通滤波器跨接于第一电感与地之间。本发明还提供了一种功率放大器发射模组、移动通信设备及芯片。本发明的技术方案的电路简单、易于实现、耦合系数平坦度高且具有选频特性。

Description

双微带线耦合器、功率放大器及相关设备和芯片
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种双微带线耦合器、功率放大器、移动通信设备及芯片。
背景技术
目前，移动通信技术的发展，尤其在手机通信的应用越来越广，射频功率放大器在手机通信系统中承担了越来越重要的角色，其中就有手机射频功率放大器发射模组。手机射频功率放大器发射模组具有极高的集成度，其中，耦合器是重要的组成部分。
相关技术的手机射频功率放大器发射模组一般包括功率放大器、多掷数射频开关以及双微带线耦合器。其中，双微带线耦合器在射频功率放大器发射模组的主要作用是通过耦合模组接受的线型功率放大器的功率能量，然后反馈给手机的收发系统，手机的收发系统通过双微带线耦合器反馈信号进行对手机射频线型功率放大器进行功率校准，以此来得到准确的发射功率。
然而，相关技术的双微带线耦合器的耦合系数随频率变化较单调，而且耦合频段较宽，容易耦合其他频段的杂波，造成干扰手机收发系统的判断。
因此，实有必要提供一种新的双微带线耦合器、手机射频功率放大器发射模组及相关设备和芯片解决上述问题。
发明内容
针对以上现有技术的不足，本发明提出一种电路简单、易于实现、耦合系数平坦度高且具有选频特性的双微带线耦合器、功率放大器、移动通信设备及芯片。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种双微带线耦合器，其包括耦合线和负载电阻，所述耦合线的第一端口用于输入射频信号，并作为射频输入端；所述耦合线的第二端口用于连接天线，所述射频信号依次经由所述第一端口和所述第二端口传输；所述耦合线的第三端口用于连接所述负载电阻，所述负载电阻串联于所述第三端口与地之间；所述耦合线的第四端口用于输出耦合信号；
所述双微带线耦合器还包括pi型滤波网络、带通滤波器以及依次串联的第一电感、第四电感、第四电容和耦合器输出端；所述pi型滤波网络设置于所述耦合器输出端与所述第四电容之间，所述带通滤波器设置于所述第四电感与所述第一电感之间；
所述第四端口通过依次串联所述第一电感、所述第四电感、所述第四电容以及所述pi型滤波网络后连接至所述耦合器输出端；
所述pi型滤波网络包括第六电感以及分别跨接于所述第六电感的两端与地之间的第一谐振器和第二谐振器，所述第六电感连接于所述第四电容和所述耦合器输出端之间；
所述带通滤波器跨接于所述第一电感与地之间。
优选的，所述第一谐振器包括串联连接的第五电容器和第五电感器；所述第二谐振器包括串联连接的第七电容器和第七电感器。
优选的，所述带通滤波器包括串联连接的第三谐振器和第四谐振器；所述第三谐振器包括并联连接的第二电容器和第二电感器；所述第四谐振器包括串联连接的第三电容器和第三电感器。
优选的，所述第一电感、所述第四电感以及所述第四电容均为参数可调。
优选的，所述双微带线耦合器在输入的所述射频信号为1.4GHz-2.7GHz频率范围内的耦合系数波动小于±0.1dB。
优选的，所述负载电阻的阻值为50欧姆。
本发明还提供了一种功率放大器发射模组，包括如上述中任意一项所述的双微带线耦合器。
本发明还提供了一种移动通信设备，包括如所述的功率放大器发射模组。
本发明还提供了一种芯片，包括如所述的功率放大器发射模组。
与相关技术相比，本发明的双微带线耦合器、功率放大器、移动通信设备及芯片通过在双微带线耦合器设置所述带通滤波器，所述带通滤波器对第二频率和第一谐波频率有较大衰减。并通过设置所述pi型滤波网络，所述pi型滤波网络对高频部分的耦合系数进行滤波效果。从而使得双微带线耦合器的耦合系数平坦度高，对高频以外的信号具有一定的抑制效果，并且耦合系数也有一定的选频特性。所述第一电感、所述第四电感以及所述第四电容在双微带线耦合器的电路中作为匹配主力，主要对耦合系数的平坦度进行阻抗调整。本发明的双微带线耦合器的电路只需要用常规的电容电感搭建即可实现，从而使得双微带线耦合器的电路简单且易于实现。
附图说明
下面结合附图详细说明本发明。通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解。附图中：
图1为本发明双微带线耦合器的电路结构图；
图2为本发明双微带线耦合器的传输增益曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。
在此记载的具体实施方式/实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案，都在本发明的保护范围之内。
请参考图1所示，图1为本发明双微带线耦合器的电路结构图。
本发明提供一种双微带线耦合器100。所述双微带线耦合器100包括耦合线1、负载电阻R、带通滤波器2、pi型滤波网络3以及依次串联的第一电感L1、第四电感L4、第四电容C4和耦合器输出端Coupler OUT。
所述双微带线耦合器100的具体电路结构为：
所述耦合线1包括第一端口Port1、第二端口Port2、第三端口Port3及第四端口Port4。
具体的，所述耦合线1的第一端口Port1用于输入射频信号，并作为射频输入端RFIN。
所述耦合线1的第二端口Port2用于连接天线ANT。所述射频信号依次经由所述第一端口Port1和所述第二端口Port2传输。
所述耦合线1的第三端口Port3用于连接所述负载电阻R，所述负载电阻R串联于所述第三端口Port3与地GND之间。
所述耦合线1的第四端口Port4用于输出耦合信号。
所述第四端口Port4通过依次串联所述第一电感L1、所述第四电感L4、所述第四电容C4以及所述pi型滤波网络3后连接至所述耦合器输出端Coupler OUT。
本实施方式中，所述负载电阻R的阻值为50欧姆。
所述带通滤波器2设置于所述第四电感L4与所述第一电感L1之间。所述带通滤波器2跨接于所述第一电感L1与地GND之间。
所述带通滤波器2包括串联连接的第三谐振器和第四谐振器。所述第三谐振器包括并联连接的第二电容器C2和第二电感器L2。其中，第二电容器C2和第二电感器L2并列组成的所述第三谐振器的并列谐振阻抗Z111满足公式(1)：
Figure BDA0003267965850000041
所述第四谐振器包括串联连接的第三电容器C3和第三电感器L3。第三电容器C3和第三电感器L3串联组成的所述第四谐振器的并列谐振阻抗Z112满足公式(2)：
Figure BDA0003267965850000042
令
Figure BDA0003267965850000051
Figure BDA0003267965850000052
由式(1)可知所述第三谐振器的并列谐振阻抗Z111谐振于ωα：在ω＜ωα时，所述第三谐振器的并列谐振阻抗Z111呈容性，在ω＞ωα时，所述第三谐振器的并列谐振阻抗Z111呈感性。由式(2)可知所述第四谐振器的并列谐振阻抗Z112谐振于ωβ。在ω＜ωβ时，所述第四谐振器的并列谐振阻抗Z112呈感性，在ω＞ωβ时，所述第四谐振器的并列谐振阻抗Z112呈容性。
请参考图2所示，图2为本发明双微带线耦合器的传输增益曲线示意图。所述带通滤波器2的阻抗可以表示为：
Figure BDA0003267965850000053
显然方程ω4L2L3C2C3-ω2(L2C2+L2C2+L3C3)+1＝0存在四个根。该四个根可以分为两对，每对根互为相反数。可以通过合理配置第二电容器C2的参数、第三电容器C3的参数以及第二电感器L2的参数、第三电感器L3的参数，使得上述两对根分别对应第二频率m2和第一谐波频率m1。即使得所述带通滤波器2在第二频率m2附近和第一谐波频率m1附近时所述带通滤波器2的阻抗Z11非常小，接近于零。从而使得所述带通滤波器2对第二频率m2和第一谐波频率m1有较大衰减。
本实施方式中，第一谐波频率m1为1.4GHz。第二频率m2为2.7GH。
所述pi型滤波网络3设置于所述耦合器输出端Coupler OUT与所述第四电容C4之间。所述pi型滤波网络3包括第六电感L6以及分别跨接于所述第六电感L6的两端与地之间的第一谐振器和第二谐振器。所述第六电感L6连接于所述第四电容C4和所述耦合器输出端Coupler OUT之间。
具体的，所述第一谐振器包括串联连接的第五电容器C5和第五电感器L5。所述第二谐振器包括串联连接的第七电容器C7和第七电感器L7。
所述第一谐振器的谐振和所述第二谐振器的谐振均可以对高频部分的信号进行一个很好的抑制效果。因此，所述pi型滤波网络3对高频部分的耦合系数具有进行滤波的效果。
所述第一电感L1、所述第四电感L4以及所述第四电容C4均为参数可调。所述第一电感L1、所述第四电感L4以及所述第四电容C4是所述双微带线耦合器100的电路中的匹配主力，主要对耦合系数的平坦度进行阻抗调整。本实施方式中，所述双微带线耦合器100在输入的所述射频信号为1.4GHz-2.7GHz频率范围内的耦合系数波动小于±0.1dB。同时，所述双微带线耦合器100对耦合频段以外的频段有一定的抑制效果。
需要指出的是，本发明采用的相关耦合线、电容、电感、带通滤波器以及谐振器均为本领域常用的元器件或模块，具有指标和参数根据实际应用进行调整，在此，不作详细赘述。
本发明还提供了一种功率放大器发射模组，包括如所述的双微带线耦合器100。
本发明还提供了一种移动通信设备，包括如所述的功率放大器发射模组。
本发明还提供了一种芯片，包括如所述的功率放大器发射模组。
与相关技术相比，本发明的双微带线耦合器、功率放大器、移动通信设备及芯片通过在双微带线耦合器设置所述带通滤波器，所述带通滤波器对第二频率和第一谐波频率有较大衰减。并通过设置所述pi型滤波网络，所述pi型滤波网络对高频部分的耦合系数进行滤波效果。从而使得双微带线耦合器的耦合系数平坦度高，对高频以外的信号具有一定的抑制效果，并且耦合系数也有一定的选频特性。所述第一电感、所述第四电感以及所述第四电容在双微带线耦合器的电路中作为匹配主力，主要对耦合系数的平坦度进行阻抗调整。本发明的双微带线耦合器的电路只需要用常规的电容电感搭建即可实现，从而使得双微带线耦合器的电路简单且易于实现。
需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。

Claims (9)

1.一种双微带线耦合器，其特征在于，其包括耦合线和负载电阻，所述耦合线的第一端口用于输入射频信号，并作为射频输入端；所述耦合线的第二端口用于连接天线，所述射频信号依次经由所述第一端口和所述第二端口传输；所述耦合线的第三端口用于连接所述负载电阻，所述负载电阻串联于所述第三端口与地之间；所述耦合线的第四端口用于输出耦合信号；
所述双微带线耦合器还包括pi型滤波网络、带通滤波器以及依次串联的第一电感、第四电感、第四电容和耦合器输出端；所述pi型滤波网络设置于所述耦合器输出端与所述第四电容之间，所述带通滤波器设置于所述第四电感与所述第一电感之间；
所述第四端口通过依次串联所述第一电感、所述第四电感、所述第四电容以及所述pi型滤波网络后连接至所述耦合器输出端；
所述pi型滤波网络包括第六电感以及分别跨接于所述第六电感的两端与地之间的第一谐振器和第二谐振器，所述第六电感连接于所述第四电容和所述耦合器输出端之间；
所述带通滤波器跨接于所述第一电感与地之间。
2.根据权利要求1所述的双微带线耦合器，其特征在于，所述第一谐振器包括串联连接的第五电容器和第五电感器；所述第二谐振器包括串联连接的第七电容器和第七电感器。
3.根据权利要求1所述的双微带线耦合器，其特征在于，所述带通滤波器包括串联连接的第三谐振器和第四谐振器；所述第三谐振器包括并联连接的第二电容器和第二电感器；所述第四谐振器包括串联连接的第三电容器和第三电感器。
4.根据权利要求1所述的双微带线耦合器，其特征在于，所述第一电感、所述第四电感以及所述第四电容均为参数可调。
5.根据权利要求1所述的双微带线耦合器，其特征在于，所述双微带线耦合器在输入的所述射频信号为1.4GHz-2.7GHz频率范围内的耦合系数波动小于±0.1dB。
6.根据权利要求1所述的双微带线耦合器，其特征在于，所述负载电阻的阻值为50欧姆。
7.一种功率放大器发射模组，其特征在于，包括如权利要求1-6中任意一项所述的双微带线耦合器。
8.一种移动通信设备，其特征在于，包括如权利要求7所述的功率放大器发射模组。
9.一种芯片，其特征在于，包括如权利要求7所述的功率放大器发射模组。
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