CN114447555A - 一种宽频耦合器、电路板和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种宽频耦合器、电路板及电子设备，该宽频耦合器包括：N个单频段耦合器，所述单频段耦合器包括第一信号传输线和第二信号传输线，其中，所述第一信号传输线具有发射端和接收端，所述第二信号传输线具有隔离端和耦合端；所述N个单频段耦合器包括相邻的第K个单频段耦合器和第K+1个单频段耦合器，其中，所述第K个单频段耦合器的耦合端与所述第K+1个单频段耦合器的隔离端相连，以使得所述宽频耦合器可以实现多个频段的信号耦合的基础上，减小所述宽频耦合器与外界连接的端口数量以及与所述宽频耦合器相连的端接电阻和π衰电路的数量，有利于所述宽频耦合器所在的电路板的布局和成本降低。

Description

一种宽频耦合器、电路板和电子设备

技术领域

本申请涉及电子信息领域，尤其涉及一种宽频耦合器、包括该宽频耦合器的电路板以及包括该电路板的电子设备。

背景技术

随着电子技术的发展，越来越多的电子设备中集成了通信功能，以实现通信信号的发射和接收。为了保证电子设备中天线发射的通信信号能够满足接收该通信信号的另一电子设备的接收功率需求，电子设备中需要实时检测其天线发射功率是否满足要求。

在实际应用中，由于天线发射的通信信号的功率无法直接进行监测，因此，现有电子设备通常通过设置耦合器对其发射的通信信号进行耦合，以便于基于耦合器输出的耦合信号对天线发射的通信信号进行功率监测。

目前，电子设备在向外发射通信信号时，存在多个发射链路，以发射不同频段的通信信号。但是，现有电子设备中在实现多频段发射信号的功率监测时，所需的耦合器在电路板上所在的面积较大，不利于电路板的布局和成本降低。

发明内容

本申请提供了一种宽频耦合器、电路板和电子设备，解决了现有电子设备中在实现多频段发射信号的功率监测时，所需的耦合器在电路板上所在的面积较大，不利于电路板的布局和成本降低的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供了一种宽频耦合器，包括：N个单频段耦合器，所述单频段耦合器包括第一信号传输线和第二信号传输线，其中，所述第一信号传输线具有发射端和接收端，所述第二信号传输线具有隔离端和耦合端；所述N个单频段耦合器包括相邻的第K个单频段耦合器和第K+1个单频段耦合器，其中，所述第K个单频段耦合器的耦合端与所述第K+1个单频段耦合器的隔离端相连，其中，N为不小于2的正整数，K为不小于1且小于N的任一正整数，以使得所述宽频耦合器可以实现多个频段的信号耦合的基础上，减小所述宽频耦合器与外界连接的端口数量以及与所述宽频耦合器相连的端接电阻和π衰电路的数量，有利于所述宽频耦合器所在的电路板的布局和成本降低。

在一种可能的实现方式中，所述宽频耦合器为微带耦合器，所述宽频耦合器所在的电路板包括：相邻的第一介质层、第二介质层和第三介质层，其中，所述第二介质层位于所述第一介质层和第三介质层之间，且所述第一介质层位于所述第二介质层远离所述第三介质层一侧表面，裸露在外；

所述N个单频段耦合器包括第一单频段耦合器，所述第一单频段耦合器的第一信号传输线位于所述第一介质层，所述第一单频段耦合器的第二信号传输线位于所述第二介质层，所述第三介质层为所述第一单频段耦合器的接地层。

在另一种可能的实现方式中，所述N个单频段耦合器中各单频段耦合器的第一信号传输线均位于所述第一介质层，所述N个单频段耦合器中各单频段耦合器的第二信号传输线均位于所述第二介质层；所述第三介质层为所述N个单频段耦合器的接地层。

在又一种可能的实现方式中，所述N个单频段耦合器的第一信号传输线在所述第一介质层上相互平行，以使得所述N个单频段耦合器的第一信号传输线在所述第一介质层上规律排布。

在再一种可能的实现方式中，所述N个单频段耦合器的第一信号传输线中存在至少两条第一信号传输线在所述第一介质层上不平行，以提高所述N个单频段耦合器的第一信号传输线可以在所述第一介质层上的布局灵活度。

在又一种可能的实现方式中，所述N个单频段耦合器的第一信号传输线中存在至少两条第一信号传输线在所述第一介质层上平行。

在再一种可能的实现方式中，所述N个单频段耦合器的第一信号传输线中各第一信号传输线在所述第一介质层上互不平行，以使得所述N个单频段耦合器的第一信号传输线可以在所述第一介质层上灵活布局。

在又一种可能的实现方式中，所述宽频耦合器所在的电路板还包括：相邻的第四介质层、第五介质层和第六介质层，其中，所述第五介质层位于所述第四介质层和所述第六介质层之间，所述第五介质层位于所述第三介质层远离所述第二介质层一侧，所述第六介质层位于所述第五介质层远离所述第三介质层一侧，以提高所述电路板的集成度；在本实施例中，所述N个单频段耦合器包括第二单频段耦合器，所述第二单频段耦合器的第一信号传输线位于所述第六介质层，所述第二单频段耦合器的第二信号传输线位于所述第五介质层，所述第四介质层为所述第二单频段耦合器的接地层，以使得所述N个单频段耦合器可以利用所述电路板中不同的介质层进行布局，从而实现异面布局，提高布局的灵活度。

在再一种可能的实现方式中，所述第三介质层和所述第四介质层为同一介质层。

在又一种可能的实现方式中，所述第四介质层位于所述第三介质层远离所述第二介质层一侧。

在再一种可能的实现方式中，所述第三介质层和所述第四介质层为相邻介质层。

在又一种可能的实现方式中，所述宽频耦合器所在的电路板还包括：至少一层第七介质层，所述至少一层第七介质层位于所述第三介质层和所述第四介质层之间，以在进一步提高所述电路板的集成度的基础上，不影响所述宽频耦合器中各单频段耦合器的信号传输。

在再一种可能的实现方式中，所述第二介质层上的第二信号传输线与所述第四介质层上的第二信号传输线通过过孔相连。

在又一种可能的实现方式中，所述宽频耦合器还包括：第三单频段耦合器；所述第三单频段耦合器的第一信号传输线位于所述第一介质层，所述第三单频段耦合器的第二信号传输线位于所述第二介质层；或，所述第三单频段耦合器的第一信号传输线位于所述第六介质层，所述第三单频段耦合器的第二信号传输线位于所述第五介质层。

在一些实施例中，所述单频段耦合器的参数包括隔离度和耦合度；其中，在所述单频段耦合器的第一信号传输线所在平面上，所述单频段耦合器的第一信号传输线与其第二信号传输线具有交叠区域，所述第一信号传输线的发射端与所述第二信号传输线的耦合端之间具有第一距离；

所述单频段耦合器的耦合度与所述交叠区域的面积正相关；

所述单频段耦合器的耦合度与所述第一距离负相关；

所述单频段耦合器的隔离度与所述第一距离正相关。

第二方面，本申请实施例提供了一种电路板，包括：上述任一项所述的宽频耦合器；与所述宽频耦合器中第一个单频段耦合器的隔离端相连的第一阻抗调节电路；与所述宽频耦合器中第N个单片耦合器的耦合端相连的第二阻抗调节电路，以有利于所述电路板的布局，减小所述电路板的面积和成本。可选的，第一阻抗调节电路为端接电阻，第二阻抗调节电路为π衰电路。

第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括上述的电路板，以使得所述电子设备中的电路板的占用空间较小，成本较低，从而有利于所述电子设备的小型化以及成本降低。

应当理解的是，本申请中对技术特征、技术方案、有益效果或类似语言的描述并不是暗示在任意的单个实施例中可以实现所有的特点和优点。相反，可以理解的是对于特征或有益效果的描述意味着在至少一个实施例中包括特定的技术特征、技术方案或有益效果。因此，本说明书中对于技术特征、技术方案或有益效果的描述并不一定是指相同的实施例。进而，还可以任何适当的方式组合本实施例中所描述的技术特征、技术方案和有益效果。本领域技术人员将会理解，无需特定实施例的一个或多个特定的技术特征、技术方案或有益效果即可实现实施例。在其他实施例中，还可在没有体现所有实施例的特定实施例中识别出额外的技术特征和有益效果。

附图说明

图1为耦合器应用在电子设备中的场景示意图；

图2为电子设备发射通信信号的结构示意图；

图3为电子设备中低频段信号中多个子频段信号发射链路的示意图；

图4为电子设备发射六条低频(Lowfrequency Band，简称LB)信号时的发射链路示意图；

图5为定向耦合器采用微带耦合器时，双工器、单刀四掷开关SP4T和定向耦合器M在PCB上的布局结构示意图，其中，在单刀四掷开关中，E为单刀四掷开关的公共端口，A、B、C、D分别为单刀四掷开关的四个通路；

图6为图5的局部放大图；

图7为现有技术中一个多频段信号发射的应用场景中，耦合器结构的结构示意图；

图8为本申请实施例公开的一种宽频耦合器的结构示意图；

图9为本申请实施例公开的一种宽频耦合器用于电子设备涉及中频段和高频段两个频段的信号发射时的发射链路图；

图10为本申请实施例公开的另一种宽频耦合器的结构示意图；

图11为现有技术中另一个多频段信号发射的应用场景中，耦合器结构的结构示意图；

图12为本申请公开的一种宽频耦合器的三维解剖示意图；

图13为图12所示宽频耦合器的俯视图；

图14为本申请公开的另一种宽频耦合器的三维解剖示意图；

图15为图14所示宽频耦合器的俯视图；

图16为本申请公开的又一种宽频耦合器的三维解剖示意图；

图17为图16所示宽频耦合器的俯视图；

图18为本申请公开的再一种宽频耦合器的三维解剖示意图；

图19为图18所示宽频耦合器的俯视图；

图20为本申请公开的又一种宽频耦合器的三维解剖示意图；

图21为图20所示宽频耦合器的俯视图；

图22为本申请公开的再一种宽频耦合器的三维解剖示意图；

图23为图22所示宽频耦合器的俯视图；

图24为本申请公开的又一种宽频耦合器的三维解剖示意图；

图25为图24所示宽频耦合器的俯视图；

图26为本申请公开的再一种宽频耦合器的三维解剖示意图；

图27为图26所示宽频耦合器的俯视图；

图28为本申请公开的又一种宽频耦合器的三维解剖示意图；

图29为图28所示宽频耦合器的俯视图；

图30为本申请公开的再一种宽频耦合器的三维解剖示意图；

图31为本申请公开的又一种宽频耦合器的三维解剖示意图；

图32为本申请公开的再一种宽频耦合器的三维解剖示意图；

图33为图32所示宽频耦合器的俯视图；

图34为图33的仿真模型示意图；

图35为本申请公开的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

本申请说明书和权利要求书及附图说明中的术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。

在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

为了下述各实施例的描述清楚简洁，首先给出相关技术的简要介绍：

PCB(Printed Circuit Board)，中文名称为印制电路板，又称印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气相互连接的载体。

功率放大器(英文名称：power amplifier)，简称“功放”(英文简称为PA)，是指能输出大功率信号的放大电路，用于驱动一定的负载，如扬声器、继电器、电动机、仪表、偏转线圈，天线等。

定向耦合器是一种具有方向性的功率分配器，它是由耦合结构联系在一起的两段传输线构成的，一般为四端口非互易无耗网络，可用于信号的隔离、分离和混合，如功率的监测、源输出功率稳幅、信号源隔离、传输和反射的扫频测试等应用场景，主要技术指标有方向性、驻波比、耦合度、插入损耗等。定向耦合器在微波技术中的应用非常广泛，常用作对微波信号源的功率和频率监视。

端接电阻是用来实现阻抗匹配的，具体的，端接电阻是消除信号反射的一种方式，在高速PCB设计中，信号的反射将给PCB板的设计质量带来很大的负面影响，采用端接电阻来达到线路的阻抗匹配，是减轻反射信号影响的一种有效可行的方式。

π衰电路，由三个电阻组成，在具体应用时，通过调节三个电阻的阻值，调节耦合器的耦合度。

天线(ANT)是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波，或者进行相反的变换，在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。

双工器是异频双工电台，中继台的主要配件，其作用是将发射和接收讯号相隔离，保证接收和发射都能同时正常工作。它是由两组不同频率的带通滤波器组成，避免本机发射信号传输到接收机。

需要说明的是，移动通信信号按照其信号频率的划分，包括低频段信号、中频段信号和高频段信号，其中，低频段(LB,Lowfrequency Band)信号是指频带由698MHz到960MHz的无线电电波信号；中频段(MB，Mediumfrequency Band)信号是指频带由1427.9MHz到2170MHz的无线电波信号；高频段(HB,Highfrequency Band)信号是指频带由2300MHz到2690MHz的无线电波。具体的，低频段、中频段和高频段中每个频段又可以根据各国通信协议等划分为多个子频段。

图1为耦合器应用在电子设备中的场景示意图，用户在使用电子设备例如更新微博或更新网络日志等上网功能时，电子设备中的信号源发出通信信号，该通信信号先经功率放大器放大后传输给耦合器的发射端，再经耦合器的接收端传输给发射天线，经发射天线向外辐射出去，以便于服务器可以接收到用户发送的信息，进行相应的更新。

如图2所示，图2示出了电子设备发射通信信号的结构示意图，所述电子设备包括：功率放大器PA、耦合器、发射天线、端接电阻、π衰电路，射频集成电路RFIC；具体的，耦合器具有发射端Port1、接收端Port2、耦合端Port3和隔离端Port4，发射端Port1和接收端Port2为主信号线的两端，耦合端Port3和隔离端Port4为耦合信号线的两端；所述耦合器的发射端与功率放大器相连，接收端与发射天线相连，将其发射端接收的信号经其接收端传输给发射天线，经发射天线发射出去；所述耦合信号线对主信号线中的信号进行耦合，所述耦合器的耦合端与π衰电路的第一端相连，隔离端与端接电路相连，所述π衰电路的第二端与射频集成电路RFIC相连。其中，耦合器的耦合度＝RFIC接收到的耦合功率/PA发射的功率，耦合器的插损＝耦合器接收端port2输出的功率/PA发射的功率(即耦合器发射端port1发射的功率)。

具体工作时，所述电子设备内的软件可以实时探测RFIC接收到的功率值，利用耦合器的耦合度＝RFIC接收到的耦合功率/PA发射的功率计算出PA发射的功率，再利用耦合器的插损＝耦合器接收端port2输出的功率/PA发射的功率(即耦合器发射端port1发射的功率)计算得到耦合器接收端port2输出的功率(即发射天线发射功率)，从而根据RFIC接收到的功率值实时换算出发射天线发射功率，实现发射天线发射功率的监测。

需要说明的是，在实际应用时，若发射天线发射功率不满足要求，由于耦合器的插损和耦合度都是固定的，可根据公式：天线发射功率＝插损*PA发射功率和PA发射功率＝RFIC耦合功率/耦合度，去实时调整PA发射功率，直至天线发射功率满足要求。由此可见，RFIC侧耦合功率相当于一个负反馈机制，可实时反馈当前功率，以便于实时调整PA的发射功率，去使得天线发射功率满足要求。

如图3所示，图3示出了低频段信号中多个子频段信号发射链路的示意图，从图3可以看出，电子设备的每一条发射链路上都需要设置一个定向耦合器对该发射链路发射的信号进行耦合，以便基于该耦合信号实现该发射链路对应的天线发射功率的监测，这就使得电子设备中的N条发射链路上共需要添加N个定向耦合器，从而使得该N条发射链路所占用电路板的面积较大，且成本较高。

由于同一电子设备中发射的各信号频段不同时工作，即不同发射链路需要监测发射功率的时段不同，因此，可以采用开关方式将不同时工作的发射链路集成为一路，从而通过一个定向耦合器实现各发射链路的信号耦合。

如图4所示，图4示出了电子设备发射六条低频(LB)信号时的发射链路示意图，包括：低频功率放大器(LB PA)、全球定位系统功率放大器(GPS PA)、多个双工器、两个单刀双掷开关(SPDT)、一个单刀四掷开关(SP4T)、一个定向耦合器和一个天线(ANT)。从图3中可以看出，低频功率放大器发射五条信号通路，分别为N1、N2、N3、N4、N5，每条信号通路上设置有一个双工器，以实现发射信号和接收信号的隔离；其中，N4、N5两条信号通路通过一个单刀双掷开关SPDT集成为一路，N2、N3两条信号通路通过一个单刀双掷开关SPDT集成为一路；然后两个单刀双掷开关SPDT的输出信号、N1信号通路输出的信号以及全球通信系统功率放大器GPS PA输出的信号这四路信号通路通过一个单刀四掷开关SP4T集成为一路输出给定向耦合器，以便于所述定向耦合器对各信号通路发射的信号功率进行监测，使得经与所述定向耦合器相连的天线ANT辐射出去的信号满足接收电子设备的接收功率要求。

需要说明的是，在上述结构中，由于低频信号中各子频段的信号通路不同时工作，因此，将多路低频段的信号集成成一路后，可以利用一个定向耦合器实现多个低频段信号的信号耦合，以在电子设备可以实现多个低频段信号的发射功率监测的基础上，减小定向耦合器的数量，从而便于电路板的布局，降低成本。

还需要说明的是，定向耦合器集成到电路板上时可以采用表面贴装器件，也可以采用微带耦合器，其中，表面贴装器件是指利用表面贴装技术，在电子线路板(即PCB)生产的初级阶段，贴在PCB表面，其过孔装配完全由人工来完成；微带耦合器是利用PCB上的走线形成耦合器结构，其成本较低。

如图5和图6所示，其中，图5示出了定向耦合器采用微带耦合器时，双工器、单刀四掷开关SP4T和定向耦合器M在PCB上的布局结构示意图，其中，在单刀四掷开关中，E为单刀四掷开关的公共端口，A、B、C、D分别为单刀四掷开关的四个通路；图6为图5中定向耦合器M所在区域的局部放大图，其中，Port1为耦合器的发射端、Port 2为耦合器的接收端、Port 3为耦合器的耦合端、Port 4为耦合器的隔离端口，端接电阻靠近隔离端口，用于进行阻抗匹配调节。需要说明的是，在图6中，Port 1、Port 2端口微带线位于PCB的表层，作为耦合器的主信号线的两个端口，Port 3、Port 4端口走线位于PCB的次表层，作为耦合器的耦合信号线的两个端口。

随着射频频段的不断提升，电子设备中的射频方案需要兼容国内和国外频段，上述替代方案只能实现低频信号中多个子频段信号的信号耦合，虽然可以降低PCB的布局难度和成本，但是无法满足低频、中频和高频中多个频段信号的信号耦合。其中，多个频段是指低频、中频和高频中至少两个频段。

如图7所示，图7示出了一个多频段信号发射的应用场景中耦合器结构的结构示意图，在该应用场景中，所述电子设备发射的通信信号涉及中频(MB)和高频(HB)两个频段，所述电子设备的耦合器结构可以采用两个定向耦合器分别实现中频信号和高频信号的信号耦合，其中，Port1是第一个定向耦合器的发射端，Port2是第一个定向耦合器的接收端，Port3是第一个定向耦合器的耦合端，Port4是第一个定向耦合器的隔离端，Port5是第二个定向耦合器的发射端，Port6是第二个定向耦合器的接收端，Port7是第二个定向耦合器的耦合端，Port8是第二个定向耦合器的隔离端。但是，这种方案所需要的耦合器数量跟电子设备发射的信号涉及频段数量对应，且每个耦合器都需要设置对应的端接电阻和π衰电路，占用PCB的面积仍然较大，不利于PCB的布局和成本的进一步降低。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种宽频耦合器以及包括该宽频耦合器的电路板。本申请实施例所提供的宽频耦合器包括：N个单频段耦合器，所述单频段耦合器包括第一信号传输线和第二信号传输线，其中，所述第一信号传输线具有发射端和接收端，所述第二信号传输线具有隔离端和耦合端；其中，所述第二信号传输线的隔离端为所述第二信号传输线的两端中距离所述第一信号传输线的发射端较远的一端，且在平行于所述第一信号传输线所在平面的平面内，所述第一信号传输线和所述第二信号传输线的投影具有交叠区域，以实现所述第一信号传输线和所述第二信号传输线之间的信号耦合。其中，所述第一信号传输线为主信号线，所述第二信号传输线为耦合信号线。

如图8所示，以所述宽频耦合器包括两个单频段耦合器为例，第一个单频段耦合器的第一信号传输线具有发射端Port11和接收端Port12，第一个单频段耦合器的第二信号传输线具有隔离端Port14和耦合端Port13；第二个单频段耦合器的第一信号传输线具有发射端Port21和接收端Port22，第二个单频段耦合器的第二信号传输线具有隔离端Port24和耦合端Port23。

在本申请实施例中，所述N个单频段耦合器包括相邻的第K个单频段耦合器和第K+1个单频段耦合器，其中，所述第K个单频段耦合器的耦合端与所述第K+1个单频段耦合器的隔离端相连，其中，N为不小于2的正整数，K为不小于1且小于N的任一正整数。继续如图8所示，以所述宽频耦合器包括两个单频段耦合器为例，在本申请实施例中，第一个单频段耦合器的耦合端Port13与第二个单频段耦合器的隔离端Port24相连。

需要说明的时，在本申请实施例中，单频段耦合器是指只能实现低频段、中频段和高频段中一个频段信号耦合的耦合器，如当所述单频段耦合器为低频段的耦合器时，其只能实现低频段信号中各子频段信号的信号耦合；当所述单频段耦合器为中频段的耦合器时，其只能实现中频段信号中各子频段信号的信号耦合；当所述单频段耦合器为高频段的耦合器时，其只能实现高频段信号中各子频段信号的信号耦合。

相应的，本申请实施例所提供的电路板包括：上述宽频耦合器，与所述宽频耦合器中第一个单频段耦合器的隔离端相连的第一阻抗调节电路；与所述宽频耦合器中第N个单片耦合器的耦合端相连的第二阻抗调节电路。需要说明的是，在本实施例中，所述宽频耦合器的隔离端为所述宽频耦合器与外界部件相连的隔离端，所述宽频耦合器的耦合端为所述宽频耦合器与外界部件相连的耦合端，以图8为例，所述宽频耦合器的隔离端为隔离端Port14，所述宽频耦合器的耦合端为耦合端Port23。可选的，在本申请的一个实施例中，所述第一阻抗调节电路为端接电阻，所述第二阻抗调节电路为π衰电路。

下面结合具体应用场景，对本申请实施例所提供的宽频耦合器和电子设备进行描述。

如图8所示，图8为本申请方案应用于图7所示应用场景时的示意图，即用于中频段和高频段两个频段信号发射的应用场景时的示意图。在本应用场景中，所述宽频耦合器包括：第一个单频段耦合器和第二个单频段耦合器，所述第一个单频段耦合器具有第一发射端Port11、第一接收端Port12、第一隔离端Port14和第一耦合端Port13；所述第二个单频段耦合器具有第二发射端Port21、第二接收端Port22、第二隔离端Port24和第二耦合端Port23，其中，所述第一单频段耦合器的第一耦合端Port13与所述第二单频段耦合器的第二隔离段Port24相连；继续如图8所示，所述电路板包括：该宽频耦合器，与该宽频耦合器的第一隔离端相连的端接电阻以及与该宽频耦合器的第二耦合端相连的π衰电路。其中，第一个单频段耦合器用于实现B1/B3频段信号的耦合，第二个单频段耦合器用于实现HB频段信号的耦合。

对比图7和图8所示方案可知，图7所示方案应用于中频段和高频段两个频段信号发射的应用场景时，需要八个与外界连接的端口，两个端接电阻以及两个π衰电路；图8所示方案应用于中频段和高频段两个频段信号发射的应用场景时，需要六个与外界连接的端口，一个端接电阻以及一个π衰电路，其具体对比如表1所示。

表1：

	图8所示方案	图7所示方案
			端口数	6	8
端接电阻数量	1	2
			π衰电路数量	1	2

由上述两种方案对比可知，相较于图7所示的方案，应用于相同多频段信号发射场景时，本申请方案可以大大较少耦合器与外界相连的端口数量，并减少所需的端接电阻数量和π衰电路数量，从而减小所需占用的PCB的面积，有利于所述PCB的布局和成本的进一步降低。需要说明的是，当所述π衰电路与射频集成电路RFIC相连时，本申请实施例方案还可以减少射频集成电路RFIC的数量，进一步有利于所述PCB的布局和成本降低。

下面结合一具体应用场景对本申请所提供的方案进行描述。

如图9所示，图9示出了电子设备涉及中频段和高频段两个频段的信号发射时的发射链路图。从图9可以看出，该射频信号发射链路图中包括功率放大器PA、本申请实施例所提供的宽频耦合器、开关滤波器和双工器等射频链路器件以及多个天线ANT。在该应用场景中，功率放大器对其接收到的各进行放大后，将高频段信号(NR_HB)输出给宽频耦合器的第一个输入端口，经宽频耦合器的第一个输出端口输出给开关滤波器和双工器等射频链路器件后，经天线ANT2和ANT0发射出去，并将中频段信号(N1&N3)输出给宽频耦合器的第二个输入端口，经宽频耦合器的第二个输出端口输出给开关滤波器和双工器等射频链路器件后，经天线ANT7和ANT4发射出去。当所述功率放大器输出高频段信号时，所述宽频耦合器的耦合信号线对所述宽频耦合器中传输的高频段信号进行耦合，以通过其耦合端输出高频段信号的耦合信号，用于功率监测；当所述功率放大器输出中频段信号时，所述宽频耦合器的耦合信号线对其传输的中频段信号进行耦合，以通过其耦合端输出低频段信号的耦合信号，用于功率监测。由此可见，本申请实施例所提供的耦合器可以实现中频段和高频段两个频段信号的信号耦合，以便于实现中频段和高频段两个频段信号的功率检测。

需要说明的是，虽然上述应用场景是以本申请方案应用于电子设备涉及中频段和高频段两个频段的信号发射场景为例进行描述的，但本申请对此并不做限定，在本申请的其他实施例中，本申请方案也可以应用于所述电子设备涉及低频段和高频段两个频段的信号发射的场景，或涉及低频段和中频段两个频段的信号发射的场景，或涉及低频段、中频段和高频段三个频段的信号发射的场景或更多频段的信号发射的应用场景，本申请对此并不做限定，具体视情况而定。

还需要说明的是，如果本申请方案应用于涉及低频段、中频段和高频段三个频段的信号发射的场景时，如图10所示，所述宽频耦合器包括三个单频段耦合器，其中，第一个单频段耦合器的耦合端Port13与第二个单频段耦合器的隔离端Port24相连，第二个单频段耦合器的耦合端Port23与第三个单频段耦合器的隔离端Port34相连，相较于采用三个独立的定向耦合器(如图11所示)单独实现三个频段的信号耦合，本申请提供的宽频耦合器可以减少四个与外界相连的端口，两个端接电阻和两个π衰电路，其具体对比如表2所示，

表2：

	图10所示方案	图11所示方案
			端口数	8	12
端接电阻数量	1	3
			π衰电路数量	1	3

需要说明的是，虽然上述实施例是以本申请方案应用于两个或三个频段的射频信号发射场景为例进行描述的，但本申请对此并不做限定，本申请方案还可以应用于更多不同时发射的射频频段信号的应用场景，具体视情况而定。而且，本申请实施例所提供的方案应用于涉及越多频段的射频信号发射场景时，优势越明显，这不仅仅有利于PCB的布局，还由于PCB上器件数量的精简，可以降低成本，对成本起到正向竞争的优势。

可选的，在本申请实施例中，所述宽频耦合器为微带耦合器，在具体应用时，所述宽频耦合器所在的电路板(如PCB板)具有不同数量的介质层时，所述宽频耦合器的结构也不同，下面结合不同应用场景对所述宽频耦合器的结构进行描述。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，如图12所示，所述宽频耦合器所在的电路板包括相邻的第一介质层10、第二介质层20和第三介质层30，其中，所述第二介质层20位于所述第一介质层10和第三介质层30之间，且所述第一介质层10位于所述第二介质层20远离所述第三介质层30一侧表面，裸露在外。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，继续如图12所示，所述N个单频段耦合器包括第一单频段耦合器，所述第一单频段耦合器的第一信号传输线11位于所述第一介质层10，所述第一单频段耦合器的第二信号传输线21位于所述第二介质层20，所述第三介质层30为所述第一单频段耦合器的接地层。

具体的，在本申请的一个实施例中，所述第一单频段耦合器的第一信号传输线位于所述第一介质层远离所述第二介质层一侧表面，所述第二信号传输线位于所述第二介质层远离所述第三介质层一侧表面，以保证所述第一信号传输线的净空空间，从而降低所述电路板上的金属对所述电子设备发射信号的影响。

可选的，在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述N个单频段耦合器中各单频段耦合器的第一信号传输线均位于所述第一介质层，所述N个单频段耦合器中各单频段耦合器的第二信号传输线均位于所述第二介质层；所述第三介质层为所述N个单频段耦合器的接地层。

以所述宽频耦合器包括两个单频段耦合器为例，继续如图12所示，第一个单频段耦合器(即第一单频段耦合器)包括第一信号传输线11和第二信号传输线21，所述第一个单频段耦合器的第一信号传输线11具有发射端Port11和接收端Port12，所述第一个单频段耦合器的第二信号传输线21具有耦合端Port13和隔离端Port14；所述第二个单频段耦合器包括第一信号传输线12和第二信号传输线22，所述第二个单频段耦合器的第一信号传输线12具有发射端Port21和接收端Port22，所述第二个单频段耦合器的第二信号传输线22具有耦合端Port23和隔离端Port24；其中，第一个单频段耦合器的耦合端Port13与第二个单频段耦合器的隔离端Port24相连。其中，所述第一个单频段耦合器的第一信号传输线11和第二个单频段耦合器的第一信号传输线12位于第一介质层10上，所述第一个单频段耦合器的第二信号传输线21和第二个单频段耦合器的第二信号传输线22位于第二介质层20上，所述第三介质层30为所述第一个单频段耦合器和第二个单频段耦合器的接地层。

需要说明的是，在本申请实施例中，为了便于所述第一信号传输线和所述第二信号传输线的区分，在图12以及后续各宽频耦合器的结构示意图中，第一信号传输线以实线示意，第二信号传输线以曲线示意。

如图13所示，在所述第一介质层10所在平面内，所述第一个单频段耦合器的第二信号传输线21的投影与所述第一个单频段耦合器的第一信号传输线11具有交叠区域，以实现所述第一个单频段耦合器中第一信号传输线11和所述第二信号传输线21之间的信号耦合；同理，在所述第一介质层10所在平面内，所述第二个单频段耦合器的第二信号传输线22的投影与所述第二个单频段耦合器的第一信号传输线12具有交叠区域，以实现所述第二个单频段耦合器中第一信号传输线12和所述第二信号传输线22之间的信号耦合。

需要说明的是，当所述宽频耦合器所在的电路板除了包括第一介质层、第二介质层和第三介质层，还包括其他层介质层时，所述N个单频段耦合器中各单频段耦合器的第一信号传输线也可以均位于所述第一介质层，所述N个单频段耦合器中各单频段耦合器的第二信号传输线均位于所述第二介质层；所述第三介质层为所述N个单频段耦合器的接地层，只要保证所述第一介质层远离所述第三介质层一侧表面为所述电路板的外表面(如上表面或下表面)，所述第二介质层与所述第一介质层相邻，所述第三介质层与所述第二介质层相邻即可。

可选的，在本申请的一个实施例中，所述N个单频段耦合器的第一信号传输线在所述第一介质层上相互平行，继续如图12和图13所示，相应的，所述N个单频段耦合器的第二信号传输线在所述第二介质层上相互平行。

在本申请的另一个实施例中，所述N个单频段耦合器的第一信号传输线中存在至少两条第一信号传输线在所述第一介质层上不平行，相应的，所述N个单频段耦合器的第二信号传输线中存在至少两条第二信号传输线在所述第二介质层上不平行，所述第三介质层为所述N个单频段耦合器的接地层。

具体的，继续以所述N个单频段耦合器包括两个单频段耦合器为例，如图14所示，在所述第一介质层10上，第一个单频段耦合器的第一信号传输线11和第二个单频段耦合器的第一信号传输线12不平行，相应的，在所述第二介质层20上，所述第一个单频段耦合器的第二信号传输线21与所述第二个单频段耦合器的第二信号传输线22也不平行，如图15所示，在所述第一介质层10所在平面上，所述第一个单频段耦合器的第一信号传输线11与其第二信号传输线21的投影具有交叠面积，所述第二个单频段耦合器的第一信号传输线12与其第二信号传输线22的投影也具有交叠面积，第一个单频段耦合器的耦合端Port13与第二个单频段耦合器的隔离段Port24相连，第一个单频段耦合器的隔离端Port14连接端接电阻，第二个单频段耦合器的耦合端Port23连接π衰电路。

在本申请的又一个实施例中，所述N个单频段耦合器的第一信号传输线中存在至少两条第一信号传输线在所述第一介质层上不平行，所述N个单频段耦合器的第一信号传输线中存在至少两条第一信号传输线在所述第一介质层上平行，如图16和图17所示，相应的，所述N个单频段耦合器的第二信号传输线中存在至少两条第二信号传输线在所述第二介质层上不平行，所述N个单频段耦合器的第二信号传输线中存在至少两条第二信号传输线在所述第二介质层上平行，所述第三介质层为所述N个单频段耦合器的接地层。

具体的，以所述宽频耦合器包括四个单频段耦合器为例，如图16所示，在所述第一介质层10上，第一个单频段耦合器的第一信号传输线11与第二个单频段耦合器的第一信号传输线12不平行，第三个单频段耦合器的第一信号传输线13与第四个单频段耦合器的第一信号传输线14平行，在所述第二介质层20上，第一个单频段耦合器的第二信号传输线21与第二个单频段耦合器的第二信号传输线22不平行，第三个单频段耦合器的第二信号传输线23与第四个单频段耦合器的第二信号传输线24平行；如图17所示，在所述第一介质层10所在平面上，第一个单频段耦合器的第一信号传输线11与其第二信号传输线21的投影具有交叠面积，第二个单频段耦合器的第一信号传输线12与其第二信号传输线22的投影具有交叠面积，第三个单频段耦合器的第一信号传输线13与其第二信号传输线23的投影具有交叠面积，第四个单频段耦合器的第一信号传输线14与其第二信号传输线24就有交叠面积，以实现各单频段耦合器内部的信号耦合，且所述第一个单频段耦合器的耦合端与第二个单频段耦合器的隔离端相连，第二个单频段耦合器的耦合端与第三个单频段耦合器的隔离端相连，第三个单频段耦合器的耦合端与第四个单频段耦合器的隔离端相连，第一个单频段耦合器的隔离端连接端接电阻，第四个单频段耦合器的耦合端连接π衰电路。

在本申请的再一个实施例中，所述宽频耦合器中所述N个单频段耦合器的第一信号传输线中各第一信号传输线在所述第一介质层上互不平行，相应的，所述N个单频段耦合器的第二信号传输线中各第二信号传输线在所述第二介质层上互不平行，所述第三介质层为所述N个单频段耦合器的接地层。

具体的，继续以所述N个单频段耦合器包括四个单频段耦合器为例，如图18所示，在所述第一介质层10上，第一个单频段耦合器的第一信号传输线11、第二个单频段耦合器的第一信号传输线12、第三个单频段耦合器的第一信号传输线13和第四个单频段耦合器的第一信号传输线14两两互不平行，相应的，在所述第二介质层20上，第一个单频段耦合器的第二信号传输线21、第二个单频段耦合器的第二信号传输线22、第三个单频段耦合器的第二信号传输线23和第四个单频段耦合器的第二信号传输线24两两互不平行，所述第三介质层30为所述四个单频段耦合器的接地层；如图19所示，在所述第一介质层所在平面上，第一个单频段耦合器的第一信号传输线11与其第二信号传输线21的投影具有交叠面积，第二个单频段耦合器的第一信号传输线12与其第二信号传输线22的投影具有交叠面积，第三个单频段耦合器的第一信号传输线13与其第二信号传输线23的投影具有交叠面积，第四个单频段耦合器的第一信号传输线14与其第二信号传输线24就有交叠面积，以实现各单频段耦合器内部的信号耦合，且所述第一个单频段耦合器的耦合端与第二个单频段耦合器的隔离端相连，第二个单频段耦合器的耦合端与第三个单频段耦合器的隔离端相连，第三个单频段耦合器的耦合端与第四个单频段耦合器的隔离端相连，第一个单频段耦合器的隔离端连接端接电阻，第四个单频段耦合器的耦合端连接π衰电路。

虽然上述实施例是以所述电路板包括三个介质层为例进行描述的，但本申请对此并不做限定，在本申请的其他实施例中，所述电路板还可以包括更多介质层，具体视情况而定。

可选的，在本申请的一个实施例中，如图20所示，所述宽频耦合器所在的电路板还包括：相邻的第四介质层40、第五介质层50和第六介质层60，其中，所述第五介质层50位于所述第四介质层40和第六介质层60之间，所述第五介质层50位于所述第三介质层30远离所述第二介质层20的一侧，所述第六介质层60位于所述第五介质层50远离所述第三介质层30的一侧。

需要说明的是，在上述任一实施例中，所述第一介质层远离所述第二介质层表面可以为所述电路板的上表面，也可以为所述电路板的下表面，本申请对此并不做限定，具体视情况而定。

上面是以所述N个单频段耦合器的第一信号传输线均位于第一介质层为例进行描述的，但本申请对此并不做限定，在本申请的其他实施例中，当所述电路板包括不小于5个介质层时，所述N个单频段耦合器的第一信号传输线也可以不全部位于第一介质层。下面对所述N个单频段耦合器的第一信号传输线不全部位于第一介质层的情况进行描述。

在本申请的一个实施例中，所述N个单频段耦合器包括第一单频段耦合器和第二单频段耦合器，其中，所述第一单频段耦合器的第一信号传输线位于所述第一介质层，所述第一单频段耦合器的第二信号传输线位于所述第二介质层，所述第三介质层为所述第一单频段耦合器的接地层；所述第二单频段耦合器的第一信号传输线位于所述第六介质层，所述第二单频段耦合器的第二信号传输线位于所述第五介质层，所述第四介质层为所述第二单频段耦合器的接地层。

具体的，以所述宽频耦合器包括第一单频段耦合器和第二单频段耦合器两个单频段耦合器为例，继续如图20所示，第一单频段耦合器的第一信号传输线11位于第一介质层10上，第二单频段耦合器的第一信号传输线12位于第六介质层60上；第一单频段耦合器的第二信号传输线21位于与第一介质层10相邻的第二介质层20上，第二单频段耦合器的第二信号传输线22位于与所述第六介质层60相邻的第五介质层50上，第三介质层30为所述第一单频段耦合器的接地层，所述第四介质层40为所述第二单频段耦合器的接地层；如图21所示，在第一介质层10所在平面上，第一单频段耦合器的第一信号传输线11与其第二信号传输线21的投影具有交叠区域，第二单频段耦合器的第一信号传输线12与其第二信号传输线22具有交叠区域，以实现各单频段耦合器内部的信号耦合；第一单频段耦合器的第一信号传输线11具有发射端Port11和接收端Port12，第一单频段耦合器的第二信号传输线21具有隔离端Port14和耦合端Port13，第二单频段耦合器的第一信号传输线12具有发射端Port21和接收端Port22，第二单频段耦合器的第二信号传输线22具有隔离端Port24和耦合端Port23，所述第一单频段耦合器的耦合端Port13与第二单频段耦合器的隔离端Port24相连，所述第一单频段耦合器的隔离端Port14用于连接端接电阻，第二单频段耦合器的耦合端Port23用于连接π衰电路。

由此可见，本申请实施例所提供的宽频耦合器中，不同单频段耦合器的第一信号传输线也可以位于电路板中的不同介质层上。

需要说明的是，由于所述第一单频段耦合器的第二信号传输线与所述第二单频段耦合器的第二信号传输线位于不同介质层，因此，在本申请的一个可选实施例中，所述第二介质层上的第二信号传输线与所述第四介质层上的第二信号传输线通过过孔相连，如图20和图21中，所述第一单频段耦合器的耦合端Port13与第二单频段耦合器的隔离端Port24通过过孔80相连。

还需要说明的是，虽然上述实施例是以所述宽频耦合器包括两个单频段耦合器为例进行描述的，但本申请对此并不做限定，在本申请的其他实施例中，所述宽频耦合器还可以包括更多个单频段耦合器，具体视情况而定。

可选的，在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述宽频耦合器还包括：第三单频段耦合器，需要说明的是，在本申请实施例中，所述第三单频段耦合器可以共用所述电路板中所述第一单频段耦合器所在的介质层，也可以共同所述电路板上所述第二单频段耦合器所在的介质层。

具体的，如图22和图23所示，在本申请的一个实施例中，所述第三单频段耦合器的第一信号传输线13具有发射端Port31和接收端Port32，所述第三单频段耦合器的第二信号传输线23具有隔离端Port34和耦合端Port33，所述第三单频段耦合器的第一信号传输线13位于所述第一介质层10，所述第三单频段耦合器的第二信号传输线23位于所述第二介质层20；所述第三单频段耦合器的隔离端Port34用于连接端接电阻，所述第三单频段耦合器的耦合端Port33与所述第一单频段耦合器的隔离端Port14相连，所述第一单频段耦合器的耦合端Port13与第二单频段耦合器的隔离端Port24相连，所述第二单频段耦合器的耦合端Port23用于连接π衰电路。

如图24和图25所示，在本申请的一个实施例中，所述第三单频段耦合器的第一信号传输线13具有发射端Port31和接收端Port32，所述第三单频段耦合器的第二信号传输线23具有隔离端Port34和耦合端Port33，所述第三单频段耦合器的第一信号传输线13位于所述第六介质层60，所述第三单频段耦合器的第二信号传输线23位于所述第五介质层50；所述第一单频段耦合器的隔离端Port14用于连接端接电阻，所述第一单频段耦合器的耦合端Port13与所述第二单频段耦合器的隔离端Port24相连，所述第二单频段耦合器的耦合端Port23与第三单频段耦合器的隔离端Port34相连，所述第三单频段耦合器的耦合端Port33用于连接π衰电路。

在本申请的又一个实施例中,如图26和图27所示，所述宽频耦合器包括：第一单频段耦合器、第二单频段耦合器、第三单频段耦合器和第四单频段耦合器四个单频段耦合器，其中，所述第一单频段耦合器的第一信号传输线11位于第一介质层10上，具有发射端Port11和接收端Port12，第一单频段耦合器的第二信号传输线21位于第二介质层20上，具有隔离端Port14和耦合端Port13；第二单频段耦合器的第一信号传输线12位于第六介质层60上，具有发射端Port21和接收端Port22，第二单频段耦合器的第二信号传输线22位于第五介质层50上，具有耦合端Port23和隔离端Port24；第三单频段耦合器的第一信号传输线13位于第一介质层10上，具有发射端Port31和接收端Port32，第三单频段耦合器的第二信号传输线23位于第二介质层20上，具有耦合端Port33和隔离端Port34；第四单频段耦合器的第一信号传输线14位于第六介质层60上，具有发射端Port41和接收端Port42，第四单频段耦合器的第二信号传输线24位于第五介质层50上，具有耦合端Port43和隔离端Port44；所述第三单频段耦合器的隔离端Port34用于连接端接电阻，所述第三单频段耦合器的耦合端Port33与所述第一单频段耦合器的隔离端Port14相连，所述第一单频段耦合器的耦合端Port13与第二单频段耦合器的隔离端Port24相连，所述第二单频段耦合器的耦合端Port23与第四单频段耦合器的隔离端Port44相连，所述第四单频段耦合器的耦合端Port43用于连接π衰电路。

在本申请的其他实施例中，所述宽频耦合器还可以包括更多个单频段耦合器，本申请对此并不做限定，具体视情况而定。

需要说明的是，在实际应用中，除涉及两个频段的宽频耦合器应用场景广泛外，涉及3个频段的宽频耦合器的应用需求越来越多，而且，随着电子设备复杂度越来越高，电子设备中所需使用的宽频耦合器的数目也越来越多，每个宽频耦合器中所包括的单频段耦合器的数量也会越来越多。

具体的，在本申请的一个实施例中，所述宽频耦合器包括N个单频段耦合器，所述宽频耦合器中的多个单频段耦合器可以规律排布(如沿预设方向排布)，如图28和图29所示，即所述多个单频段耦合器的第一信号传输线可以在同一介质层表面规律排布，所述多个单频段耦合器的第二信号线在同一介质层表面规律排布；在本申请的另一个实施例中，所述宽频耦合器中的多个单频段耦合器也可以不规律排布，即所述多个单频段耦合器的第一信号传输线可以在同一介质层表面不规律排布，所述多个单频段耦合器的第二信号线在同一介质层表面不规律排布；本申请对此并不做限定，可以根据具体使用场景灵活调整。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，继续如图20所示，所述电路板包括5层介质层，所述第三介质层30和所述第四介质层40为同一层介质层；在本申请的另一个实施例中，所述电路板包括6层介质层，如图30所示，在本申请实施例中，所述第三介质层30和所述第四介质层40为相邻两层介质层，所述第四介质层40位于所述第三介质层30远离所述第二介质层20一侧；在本申请的又一个实施例中，所述电路板包括至少7层介质层，在本申请实施例中，如图29所示，所述宽频耦合器所在的电路板还包括：至少一层第七介质层70，所述第四介质层40位于所述第三介质层30远离所述第二介质层20一侧，所述至少一层第七介质层70位于所述第三介质层30和所述第四介质层40之间。

需要说明的是，本申请实施例对所述电路板包括的介质层数量并不做限定，只要保证所述第一介质层远离所述第二介质层一侧表面与所述第六介质层远离所述第五介质层一侧表面为所述电路板相对的两个表面，且所述第二介质层与所述第一介质层相邻，所述第三介质层与所述第二介质层相邻，所述第四介质层与所述第五介质层相邻，所述第五介质层与所述第六介质层相邻即可。其中，所述第一介质层远离所述第二介质层一侧表面与所述第六介质层远离所述第五介质层一侧表面为所述电路板相对的两个表面可以为：所述第一介质层远离所述第二介质层一侧表面为所述电路板的上表面，所述第六介质层远离所述第五介质层一侧表面为所述电路板的下表面，也可以为：所述第一介质层远离所述第二介质层一侧表面为所述电路板的下表面，所述第六介质层远离所述第五介质层一侧表面为所述电路板的上表面，本申请对此并不做限定，具体视情况而定。

需要说明的是，上述各实施例仅仅是示意了本申请所提供的宽频耦合器部分应用方式，本申请的其他实施例中，所述宽频耦合器中各单频段耦合器在电路板上的设置方式还可以采用其他方式，具体视情况而定，以使得所述宽频耦合器可以耦合不同频段，实现不同频段的信号的功率检测，并保证所述宽频耦合器中各主信号线布局的灵活性。

综上可知，本申请实施例所提供的宽频耦合器可以实现低频、中频和高频中多个频段信号的耦合，以便于实现低频、中频和高频中多个频段信号的功率监测，且可以节省宽频耦合器与外部连接的端口数量、端接电阻和π衰电路的数量，从而利于电路板的布局以及降低成本。

需要说明的是，在实际应用中，耦合器的设计还需要满足器件规格要求，下面以所述宽频耦合器为集成了HB频段和B1/B3频段的宽频耦合器，且所述宽频耦合器包括两个单频段耦合器为例，对本申请实施例所提供的宽频耦合器的参数进行仿真。其中，HB频段为高频段，B1/B3频段为中频段中的两个子频段。

如图32和图33所示，图32为本申请一个实施例所提供的宽频耦合器的解剖示意图，图33为图32所示宽频耦合器中第一信号传输线(主信号线)和第二信号传输线(耦合信号线)的俯视图。在本实施例中，所述电路板包括第一介质层10、第二介质层20和第三介质层30，第一个单频段耦合器的第一信号传输线11和第二个单频段耦合器的第一信号传输线12位于第一介质层10上表面，第一个单频段耦合器的第二信号传输线21和第二个单频段耦合器的第二信号传输线22位于第二介质层20上表面，第三介质层30为第一个单频段耦合器和第二个单频段耦合器的参考地平面(即接地层)。需要说明的是，在本申请实施例中，第二个单频段耦合器的第一信号传输线12为HB频段的主信号线，第一个单频段耦合器的第一信号传输线11为B1/B3频段的主信号线，共用信号传输线90为HB频段和B1/B3频段共用的耦合信号线，其中，第二个单频段耦合器的第二信号传输线22为HB频段的耦合信号线，第一个单频段耦合器的第二信号传输线21为B1/B3频段的耦合信号线。

具体工作时，HB频段的信号从第二个单频段耦合器的第一信号传输线12的发射端Port21输入，一部分从第二个单频段耦合器的第一信号传输线21的接收端Port22输出，一部分被耦合到共用信号线90上形成耦合信号，从共用信号传输线90的两端Port23和Port14输出；B1/B3频段的信号从第一个单频段耦合器的第一信号传输线11的发射端Port11输入，一部分从第一个单频段耦合器的第一信号传输线11的接收端Port12输出，一部分被耦合到共用信号线90上形成耦合信号，从共用信号传输线90的两端Port23和Port14输出。其中，Port23端口输出的信号与输入信号(Port11端口或Port21端口输入的信号)的功率比值为耦合度，Port14端口输出的信号与输入信号(Port11端口或Port21端口输入的信号)的功率比值为隔离度。

为了便于示出，在图32和图33中，主信号线用实线示出，耦合信号线用虚线示出。如图32所示，第二个单频段耦合器的第一信号传输线的宽度为w1，长度为l1，第二个单频段耦合器的第二信号传输线宽度为w2，第二个单频段耦合器中第一信号传输线12和其第二信号传输线22之间的夹角为r1；第一个单频段耦合器的第一信号传输线的宽度为w4，长度为l3，第一个单频段耦合器的第二信号传输线宽度为w3，第二个单频段耦合器中第一信号传输线11和其第二信号传输线21之间的夹角为r2；第一个单频段耦合器的第二信号传输线21和第二个单频段耦合器的第二信号传输线22之间的距离为l3。如表3所示，表3示出了该宽频耦合器中上述各几何参数的数值。

表3：

需要说明的是，在具体制作时，所述第一介质层上的第一信号传输线周围还需要设置一定的净空区域，且所述第一介质层、所述第二介质层与参考地平面之间的距离要至少不小于8mil，同时，第三介质层需要是完整的参考地平面。如图34所示，图34示出了图33所示宽频耦合器的仿真模型示意图；从图34可以看出，第一个单频段耦合器的第一信号传输线11和第二个单频段耦合器的第一信号传输线12周围具有一定的净空区域，净空区域周围具有通孔，以实现第一介质层和参考地层(即第三介质层)的电连接。

如表4所示，表4示出了本申请实施例图32-图33所示宽频耦合器的仿真参数和器件规格参数。

表4：

需要说明的是，在表4中，S11代表从端口Port21输出的信号与从端口Port21输入的信号的功率比值，即HB频段信号的回损；S12代表从端口Port22输出的信号与从端口Port21输入的信号的功率比值，即HB频段信号的插损；S16代表从端口Port23输出的信号与从端口Port21输入的信号的功率比值，即HB频段信号的耦合度，S15代表从端口Port14输出的信号与从端口Port21输入的信号的功率比值，即HB频段信号的隔离度；S33代表从端口Port11输出的信号与从端口Port11输入的信号的功率比值，即B1/B3频段信号的回损；S34代表从端口Port12输出的信号与从端口Port11输入的信号的功率比值，即B1/B3频段信号的插损；S36代表从端口Port23输出的信号与从端口Port11输入的信号的功率比值，即B1/B3频段信号的耦合度，S35代表从端口Port14输出的信号与从端口Port11输入的信号的功率比值，即B1/B3频段信号的隔离度。

从表4中可以看出，本申请实施例所提供的宽频耦合器在HB频段信号的回损在27.99dB～29.34dB之间，满足器件规格要求的不小于15dB，在HB频段信号的插损在0.05dB～0.06dB之间，满足器件规格要求的不大于0.2dB，在HB频段信号的耦合度在23.81～25.13dB之间，满足器件规格要求的位于22～27.5dB之间；本申请实施例所提供的宽频耦合器在B1/B3频段信号的回损在27.99dB～29.34dB之间，满足器件规格要求不小于的15dB，在B1/B3频段信号的插损在0.03dB～0.04dB之间，满足器件规格要求的不大于0.2dB，在B1/B3频段信号的耦合度在26.3～27.5dB之间，满足器件规格要求的位于21.2～27.5 4dB之间。

从表4可以看出，本申请实施例所提供的宽频耦合器可以满足器件规格的设计要求。

需要说明的是，在同一宽频耦合器中，不同主信号线共用同一耦合信号线，会使得不同信号传输过程中的耦合路径长度不同。结合表4和图34可以看出，本申请实施例所提供的宽频耦合器中，第二个单频段耦合器的隔离度为S16，第一个单频段耦合器的隔离度为S36，其中，相较于S16，S36的耦合路径距离远，因此，S36耦合度比S16耦合度小，同理，S15隔离度比S13隔离度大。

由上可知，所述单频段耦合器的参数包括隔离度和耦合度，而单频段耦合器的方向性等于耦合度-隔离度，在本申请实施例中，对于传输HB频段信号的单频段耦合器，其隔离度较大使得其隔离度的绝对值变小，从而使得传输HB频段信号的单频段耦合器的方向性变小；对于传输B1/B3频段信号的单频段耦合器，其耦合度较小，使得其方向性变小。而宽频耦合器中各单频段耦合器的方向性变小，可能会影响宽频耦合器的某些指标，使得该宽频耦合器的部分参数不满足器件规格。

发明人研究发现，在所述单频段耦合器的第一信号传输线所在平面上，所述单频段耦合器的第一信号传输线与其第二信号传输线具有交叠区域，所述第一信号传输线的发射端与所述第二信号传输线的耦合端之间具有第一距离；而所述单频段耦合器的耦合度与所述交叠区域的面积正相关；所述单频段耦合器的耦合度与所述第一距离负相关；所述单频段耦合器的隔离度与所述第一距离正相关。

因此，在本申请实施例中，对于耦合度降低引起的方向性变小的问题，本申请实施例所提供的宽频耦合器可以通过增大主信号线和耦合信号线的线宽，和/或，调整主信号线和耦合信号线之间的角度，来增加单频段耦合器中主信号线和耦合信号线的交叠区域的面积，和/或，缩短耦合端口与其对应的输入端口之间的距离，以缩短耦合路径等措施，来增大该主信号线和耦合信号线组成的单频段耦合器的耦合度，以解决耦合度降低引起的方向性变小的问题。

对于隔离度变大引起的方向性变小的问题，本申请实施例所提供的宽频耦合器可以通过缩短耦合端口与其对应的输入端口之间的距离以缩短耦合路径，以解决隔离度变大引起的方向性变小的问题。

需要说明的是，发明人还研究发现，π衰电路在耦合器中作用主要是降低信号的反射系数，可以提高一定频段内的耦合度，因此，在实际应用时，可以通过调节与单频段耦合器相连的π衰电路调节耦合器的耦合度。具体的，π衰电路可提升的耦合度大约是4dB，，如图34中S15(即从端口Port14输出的信号与从端口Port21输入的信号的功率的比值)耦合度仿真结果为18dB，通过π衰电路可将其调试到22dB。

因此，在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，还可以通过调节所述π衰电路调节所述宽频耦合器中各单频段耦合器的耦合度。

还需要说明的是，在调节所述宽频耦合器中，通过缩短耦合端口与其对应的输入端口之间的距离以缩短耦合路径，从而调节耦合度时，不仅会影响耦合度，还会影响隔离度，因此，在具体应用时，本申请实施例所提供的宽频耦合器优先通过调整宽频耦合器内部结构，使其满足器件的回损、插损、耦合度和隔离度等规格要求，再通过调节π衰电路，调节耦合器的方向性，以使得所述宽频耦合器满足方向性要求。

需要说明的是，上述实施例仅仅是以所述宽频耦合器实现高频和中频两个频段信号的耦合为例说明本申请实施例所提供的宽频耦合器满足器件规格要求，在具体应用时，所述宽频耦合器还可以实现其他频段组合的信号耦合，具体视情况而定。

综上可知，本申请实施例所提供的宽频耦合器，可以在满足器件规格要求的基础上，实现多个频段信号的信号耦合，以实现多个频段信号的功率监测，同时减小与外界连接的端口数量、所需的端接电阻数量和π衰电路的数量，从而利于在实现多个频段信号的功率检测的基础上，有利于电路板的布局和电子设备成本的降低。

此外，本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括上述任一实施例所提供的电路板，以减小所述电路板在所述电子设备内部的占用面积，并降低所述电子设备的制作成本。具体的，在一些实施例中，电子设备可以是手机、平板电脑、桌面型、膝上型、笔记本电脑、超级移动个人计算机(Ultra-mobile Personal Computer，UMPC)、手持计算机、上网本、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、可穿戴电子设备、智能手表等设备。

可选的，在本申请的一个实施例中，如图35所示，电子设备可以包括处理器110，外部存储器接口120，内部存储器121，通用串行总线(universal serial bus，USB)接口130，充电管理模块140，电源管理模块141，电池142，天线1，天线2，移动通信模块150，无线通信模块160，音频模块170，扬声器170A，受话器170B，麦克风170C，耳机接口170D，传感器模块180，按键190，马达191，指示器192，摄像头193，显示屏194，以及用户标识模块(subscriberidentification module，SIM)卡接口195等。其中传感器模块180可以包括压力传感器180A，陀螺仪传感器180B，气压传感器180C，磁传感器180D，加速度传感器180E，距离传感器180F，接近光传感器180G，指纹传感器180H，温度传感器180J，触摸传感器180K，环境光传感器180L，骨传导传感器180M等。

需要说明的是，在本申请实施例中，至少所述移动通信模块150设置于所述电路板上，所述宽频耦合器用于实现所述移动通信模块发射的信号的耦合，以便于对所述移动通信模块发射的信号进行功率检测。而其他组成部件的设置位置可以根据所述电子设备内部的具体布局灵活设置。

可以理解的是，本实施例示意的结构并不构成对电子设备的具体限定。在另一些实施例中，电子设备可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件，软件或软件和硬件的组合实现。

可选的，在本申请的一个实施例中，电子设备的无线通信功能可以通过天线1，天线2，移动通信模块150，无线通信模块160，调制解调处理器以及基带处理器等实现。

天线1和天线2用于发射和接收电磁波信号。电子设备中的每个天线可用于覆盖单个或多个通信频带。不同的天线还可以复用，以提高天线的利用率。例如：可以将天线1复用为无线局域网的分集天线。在另外一些实施例中，天线可以和调谐开关结合使用。

移动通信模块150可以提供应用在电子设备上的包括2G/3G/4G/5G等无线通信的解决方案。移动通信模块150可以包括至少一个滤波器，开关，功率放大器，低噪声放大器(low noise amplifier，LNA)等。移动通信模块150可以由天线1接收电磁波，并对接收的电磁波进行滤波，放大等处理，传送至调制解调处理器进行解调。移动通信模块150还可以对经调制解调处理器调制后的信号放大，经天线1转为电磁波辐射出去。在一些实施例中，移动通信模块150的至少部分功能模块可以被设置于处理器110中。在一些实施例中，移动通信模块150的至少部分功能模块可以与处理器110的至少部分模块被设置在同一个器件中。

调制解调处理器可以包括调制器和解调器。其中，调制器用于将待发送的低频基带信号调制成中高频信号。解调器用于将接收的电磁波信号解调为低频基带信号。随后解调器将解调得到的低频基带信号传送至基带处理器处理。低频基带信号经基带处理器处理后，被传递给应用处理器。应用处理器通过音频设备(不限于扬声器170A，受话器170B等)输出声音信号，或通过显示屏194显示图像或视频。在一些实施例中，调制解调处理器可以是独立的器件。在另一些实施例中，调制解调处理器可以独立于处理器110，与移动通信模块150或其他功能模块设置在同一个器件中。

无线通信模块160可以提供应用在电子设备上的包括无线局域网(wirelesslocal area networks，WLAN)(如无线保真(wireless fidelity，Wi-Fi)网络)，蓝牙(bluetooth，BT)，全球导航卫星系统(global navigation satellite system，GNSS)，调频(frequency modulation，FM)，近距离无线通信技术(near field communication，NFC)，红外技术(infrared，IR)等无线通信的解决方案。无线通信模块160可以是集成至少一个通信处理模块的一个或多个器件。无线通信模块160经由天线2接收电磁波，将电磁波信号调频以及滤波处理，将处理后的信号发送到处理器110。无线通信模块160还可以从处理器110接收待发送的信号，对其进行调频，放大，经天线2转为电磁波辐射出去。

在一些实施例中，电子设备的天线1和移动通信模块150耦合，天线2和无线通信模块160耦合，使得电子设备可以通过无线通信技术与网络以及其他设备通信。所述无线通信技术可以包括全球移动通讯系统(global system for mobile communications，GSM)，通用分组无线服务(general packet radio service，GPRS)，码分多址接入(code divisionmultiple access，CDMA)，宽带码分多址(wideband code division multiple access，WCDMA)，时分码分多址(time-division code division multiple access，TD-SCDMA)，长期演进(long term evolut ion，LTE)，BT，GNSS，WLAN，NFC，FM，和/或IR技术等。所述GNSS可以包括全球卫星定位系统(global positioning system，GPS)，全球导航卫星系统(globalnavigation satellite system，GLONASS)，北斗卫星导航系统(beidou navigationsatellite system，BDS)，准天顶卫星系统(quasi-zenith satellite system，QZSS)和/或星基增强系统(satellite based augmentation systems，SBAS)。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

在本实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (17)

1.一种宽频耦合器，其特征在于，包括：N个单频段耦合器，所述单频段耦合器包括第一信号传输线和第二信号传输线，其中，所述第一信号传输线具有发射端和接收端，所述第二信号传输线具有隔离端和耦合端；

所述N个单频段耦合器包括相邻的第K个单频段耦合器和第K+1个单频段耦合器，其中，所述第K个单频段耦合器的耦合端与所述第K+1个单频段耦合器的隔离端相连，其中，N为不小于2的正整数，K为不小于1且小于N的任一正整数。

2.根据权利要求1所述的宽频耦合器，其特征在于，所述宽频耦合器为微带耦合器，所述宽频耦合器所在的电路板包括：相邻的第一介质层、第二介质层和第三介质层，其中，所述第二介质层位于所述第一介质层和第三介质层之间，且所述第一介质层位于所述第二介质层远离所述第三介质层一侧表面；

所述N个单频段耦合器包括第一单频段耦合器，所述第一单频段耦合器的第一信号传输线位于所述第一介质层，所述第一单频段耦合器的第二信号传输线位于所述第二介质层，所述第三介质层为所述第一单频段耦合器的接地层。

3.根据权利要求2所述的宽频耦合器，其特征在于，所述N个单频段耦合器中各单频段耦合器的第一信号传输线均位于所述第一介质层，所述N个单频段耦合器中各单频段耦合器的第二信号传输线均位于所述第二介质层；所述第三介质层为所述N个单频段耦合器的接地层。

4.根据权利要求3所述的宽频耦合器，其特征在于，所述N个单频段耦合器的第一信号传输线在所述第一介质层上相互平行。

5.根据权利要求3所述的宽频耦合器，其特征在于，所述N个单频段耦合器的第一信号传输线中存在至少两条第一信号传输线在所述第一介质层上不平行。

6.根据权利要求5所述的宽频耦合器，其特征在于，所述N个单频段耦合器的第一信号传输线中存在至少两条第一信号传输线在所述第一介质层上平行。

7.根据权利要求5所述的宽频耦合器，其特征在于，所述N个单频段耦合器的第一信号传输线中各第一信号传输线在所述第一介质层上互不平行。

8.根据权利要求2所述的宽频耦合器，其特征在于，所述宽频耦合器所在的电路板还包括：相邻的第四介质层、第五介质层和第六介质层，其中，所述第五介质层位于所述第四介质层和所述第六介质层之间，所述第五介质层位于所述第三介质层远离所述第二介质层一侧，所述第六介质层位于所述第五介质层远离所述第三介质层一侧；

所述N个单频段耦合器包括第二单频段耦合器，所述第二单频段耦合器的第一信号传输线位于所述第六介质层，所述第二单频段耦合器的第二信号传输线位于所述第五介质层，所述第四介质层为所述第二单频段耦合器的接地层。

9.根据权利要求8所述的宽频耦合器，其特征在于，所述第三介质层和所述第四介质层为同一介质层。

10.根据权利要求8所述的宽频耦合器，其特征在于，所述第四介质层位于所述第三介质层远离所述第二介质层一侧。

11.根据权利要求10所述的宽频耦合器，其特征在于，所述第三介质层和所述第四介质层为相邻介质层。

12.根据权利要求10所述的宽频耦合器，其特征在于，所述宽频耦合器所在的电路板还包括：至少一层第七介质层，所述至少一层第七介质层位于所述第三介质层和所述第四介质层之间。

13.根据权利要求8-12任一项所述的宽频耦合器，其特征在于，所述第二介质层上的第二信号传输线与所述第四介质层上的第二信号传输线通过过孔相连。

14.根据权利要求8所述的宽频耦合器，其特征在于，所述宽频耦合器还包括：第三单频段耦合器；

所述第三单频段耦合器的第一信号传输线位于所述第一介质层，所述第三单频段耦合器的第二信号传输线位于所述第二介质层；或，所述第三单频段耦合器的第一信号传输线位于所述第六介质层，所述第三单频段耦合器的第二信号传输线位于所述第五介质层。

15.根据权利要求1所述的宽频耦合器，其特征在于，所述单频段耦合器的参数包括隔离度和耦合度；其中，在所述单频段耦合器的第一信号传输线所在平面上，所述单频段耦合器的第一信号传输线与其第二信号传输线之间具有交叠区域，所述第一信号传输线的发射端与所述第二信号传输线的耦合端之间具有第一距离；

所述单频段耦合器的耦合度与所述交叠区域的面积正相关；

所述单频段耦合器的耦合度与所述第一距离负相关；

所述单频段耦合器的隔离度与所述第一距离正相关。

16.一种电路板，其特征在于，包括：

权利要求1-15任一项所述的宽频耦合器；

与所述宽频耦合器中第一个单频段耦合器的隔离端相连的第一阻抗调节电路；

与所述宽频耦合器中第N个单片耦合器的耦合端相连的第二阻抗调节电路。

17.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求16所述的电路板。

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