CN115441146A - 具有多个终端布置的定向耦合器 - Google Patents
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Abstract
根据本公开的一些方面,提供了一种射频信号耦合器。该射频耦合器包含输入端口、输出端口、在输入端口与输出端口之间延伸的主传输线、电磁耦合到主传输线的耦合传输线、耦合到耦合传输线的至少一个耦合端口、以及连接到耦合传输线的多个终端端口,该多个终端端口中的每个终端端口在不同位置处连接到耦合传输线,以提供对应于多个信号频率的多个耦合因子。
Description
相关申请
本申请要求于2021年6月2日提交的题为“DIRECTIONAL COUPLER WITH MULTIPLEARRANGEMENTS OF TERMINATION”的美国临时申请第63/195,823号的优先权和权益,其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及定向耦合器。更具体地,本公开的各方面涉及用于使用多个终端(termination)布置来改进耦合器性能的系统和方法。
发明内容
根据本公开的一些方面,提供了一种射频信号耦合器。该射频信号耦合器包括输入端口、输出端口、在输入端口与输出端口之间延伸的主传输线、电磁耦合到主传输线的耦合传输线、耦合到耦合传输线的至少一个耦合端口、以及连接到耦合传输线的多个终端端口,该多个终端端口中的每个终端端口在不同位置处连接到耦合传输线以提供对应于多个信号频率的多个耦合因子。
在一些实施例中,多个终端阻抗耦合到多个终端端口。在各种实施例中,提供了被配置为选择性地将多个终端阻抗连接到多个终端端口的多个开关。在一些实施例中,多个终端阻抗中的终端阻抗包含固定阻抗和/或可调阻抗。在一些实施例中,多个开关中的开关对称地耦合到耦合传输线,并被配置为基于在输入端口或输出端口处被接收的射频信号来选择性地耦合多个终端阻抗中的阻抗。
在各种实施例中,多个终端阻抗的第一终端阻抗耦合到多个终端端口的第一终端端口,并且多个终端阻抗的第二终端阻抗耦合到多个终端端口的第二终端端口。在一些实施例中,第一终端阻抗被调谐到多个信号频率中的第一信号频率,第二终端阻抗被调谐到多个信号频率中的第二信号频率。在许多实施例中,第一终端端口在第一位置处连接到耦合传输线,以提供对应于第一信号频率的第一耦合因子,并且第二终端端口在第二位置处连接到耦合传输线,以提供对应于第二信号频率的第二耦合因子。
在一些实施例中,第一耦合因子对应于耦合传输线在第一终端端口与至少一个耦合端口之间的第一长度,并且第二耦合因子对应于耦合传输线在第二终端端口与至少一个耦合端口之间的第二长度。在许多实施例中,选择第一耦合因子以在第一信号频率下提供期望水平的插入损耗,选择第二耦合因子以在第二信号频率下提供期望水平的插入损耗。在各种实施例中,第一信号频率下的第一耦合因子基本类似于第二信号频率下的第二耦合因子。
在一些实施例中,射频信号耦合器被配置为在第一和第二信号频率下最小化输入端口与输出端口之间的插入损耗。在许多实施例中,该至少一个耦合端口包含第一耦合端口,该第一耦合端口被配置为当在输入端口处接收输入射频信号时提供第一耦合信号。在各种实施例中,射频信号耦合器被配置为在第一和第二信号频率下保持第一耦合信号的基本恒定的功率水平。在一些实施例中,该至少一个耦合端口包含第二耦合端口,该第二耦合端口被配置为当在输出端口处接收输入射频信号时提供第二耦合信号。在许多实施例中,射频信号耦合器被配置为在第一和第二信号频率下保持第二耦合信号的基本恒定的功率水平。
根据本公开的一些方面,提供了一种减小射频耦合器中的插入损耗的方法。该方法包含在电磁耦合到第二传输线的第一传输线上接收射频(RF)信号,该RF信号具有第一频率和不同于第一频率的第二频率之一的频率;基于该RF信号在第二传输线上感应出感应RF信号,该感应RF信号具有与该RF信号的频率对应的、该第一频率和第二频率之一;在沿着第二传输线的长度的第一位置处终止(terminate)具有第一频率的感应RF信号,以提供具有第一耦合因子的第一耦合信号;以及在沿着第二传输线的第二位置处终止具有第二频率的感应RF信号,以提供具有与第一耦合因子基本相同的第二耦合因子的第二耦合信号。
在一些实施例中,该方法包含调整耦合到第二传输线的多个阻抗中的至少一个阻抗,以改变第一与第二传输线的耦合因子。在各种实施例中,其中第二传输线具有耦合到多个阻抗的一个或多个开关,该方法包含基于RF信号的方向或频率中的至少一个选择性地接通或断开开关。在许多实施例中,该方法包含选择第一和第二位置以最大化在第一和第二频率下的定向性,最大化在第一和第二频率下的隔离度,最小化在第一频率下的第一耦合因子,以及最小化在第二频率下的第二耦合因子。
附图说明
下面参照附图讨论至少一个实施例的各个方面,附图不旨在按比例绘制。包含附图以提供对各个方面和各个实施例的说明和进一步理解,并且并入说明书中并构成说明书的一部分,但是不旨在作为对本发明的限制的定义。在附图中,各个附图中示出的每个相同或几乎相同的组件由相同的数字表示。
为了清楚起见,不是每个部件都在每个图中标出。在附图中:
图1是前端模块的框图;
图2是射频耦合器的示意图;
图3是根据本文所描述的各方面的射频耦合器的示意图;
图4是示出根据本文所描述的各方面的射频耦合器的性能的一组曲线图;
图5是根据本文所描述的各方面的射频耦合器的示意图;
图6是根据本文所描述的各方面的若干阻抗终端布置的示意图;
图7是根据本文所描述的各方面的射频耦合器的布局;
图8是根据本文所描述的各方面的射频耦合器的示意图;
图9是根据本文所描述的各方面的射频耦合器的示意图;
图10是根据本文所描述的各方面的射频耦合器的示意图;
图11是根据本文所描述的各方面的射频耦合器的示意图;以及
图12是根据本文所描述的各方面的射频耦合器的示意图。
具体实施方式
各方面和示例涉及双向耦合器及其组件,以及并入它们的设备、模块和系统。
应当理解,本文所讨论的方法和装置的实施例在应用上不限于在下面的描述中阐述的或者在附图中示出的组件的构造和布置的细节。这些方法和装置能够在其他实施例中实施,并且能够以各种方式实践或施行。本文提供具体实施的示例仅仅是出于说明性目的,而不旨在进行限制。此外,本文使用的措辞和术语是出于描述的目的,不应该被认为是限制性的。本文使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”、“涉及”及其变体意在涵盖其后列出的项目及其等同物以及附加项目。对“或”的引用可以被解释为包含性的,使得使用“或”描述的任何术语可以表示单个、多于一个和所有所描述的术语中的任何一者。
图1是示出了射频(RF)“前端”子系统或模块(FEM)100的典型布置的示例的框图,该子系统或模块100可以用在诸如移动电话之类的通信设备中,例如以发送和接收RF信号。图1中示出的FEM 100包含被配置为向天线140提供信号以进行发送的发送路径(TX)和从天线140接收信号的接收路径(RX)。在发送路径(TX)中,功率放大器模块110向经由输入端口101输入到FEM 100的RF信号105提供增益,以产生放大的RF信号。功率放大器模块110可以包含一个或多个功率放大器(PA)。
FEM 100还可以包含滤波子系统或模块120,其可以包含一个或多个滤波器。定向耦合器130可以用于从在功率放大器模块110与连接到FEM 100的天线140之间行进的RF信号中提取一部分功率。天线140可以发送RF信号,也可以接收RF信号。切换电路150,也称为天线开关模块(ASM),可以用于例如在FEM 100的发送模式与接收模式之间切换,或者在不同的发送或接收频带之间切换。在某些示例中,切换电路150可以在控制器160的控制下操作。如图所示,定向耦合器130可以位于滤波子系统120和切换电路150之间。在其他示例中,定向耦合器130可以位于功率放大器模块110与滤波子系统120之间,或者位于切换电路150与天线140之间。
FEM 100还可以包含接收路径(RX),该接收路径被配置为处理由天线140接收的信号,并且经由输出端口171向信号处理器(例如,收发器)提供接收到的信号。接收路径(RX)可以包含一个或多个低噪声放大器(LNA)170,以放大从天线140接收的信号。尽管未示出,接收路径(RX)还可以包含一个或多个滤波器,用于对接收到的信号进行滤波。
如上所描述,定向耦合器(例如,定向耦合器130)可以用在前端模块(FEM)产品中,诸如无线电收发器、无线手机等。例如,定向耦合器可以用于检测和监控RF输出功率。当由RF源产生的RF信号被提供给负载(例如天线)时,RF信号的一部分可以从负载朝向RF源被反射回。RF耦合器可以被包含在RF源与负载之间的信号路径中,以提供从RF源行进到负载的RF信号的正向RF功率的指示和/或从负载反射的反向RF功率的指示。RF耦合器包含例如定向耦合器、双向耦合器、多带耦合器(例如双带耦合器)等。
参考图2,RF耦合器200通常具有功率输入端口202、功率输出端口204、耦合端口206和隔离端口208。可以包含电感或电容耦合的电磁耦合机制通常由两条平行或重叠的传输线提供,例如微带、带状线、共面线等。在功率输入端口202与功率输出端口204之间延伸的传输线210被称为主线,并且可以向功率输出端口204提供来自功率输入端口202的大部分信号。在耦合端口206与隔离端口208之间延伸的传输线212被称为耦合线,并且可以用于提取在功率输入端口202与功率输出端口204之间行进的功率的一部分以用于测量。在一些示例中,由传输线210、212中的每条传输线提供的电感量对应于每条传输线的长度。在某些示例中,可以使用电感器线圈来代替传输线210、212。
当终端阻抗214被呈现给隔离端口208时(如图2所示),在耦合端口206处提供从功率输入端口202行进到功率输出端口204的正向RF功率的指示。类似地,当终端阻抗被呈现给耦合端口206时,在耦合端口206处提供从功率输出端口204行进到功率输入端口202的反向RF功率的指示,该耦合端口206现在实质上是反向RF功率的隔离端口。终端阻抗214通常由各种常规RF耦合器中的50欧姆分流(shunt)电阻器实施;然而,在其他示例中,终端阻抗214可以为特定的操作频率提供不同的阻抗值。在一些示例中,终端阻抗214可以是可调整的,以支持多个操作频率。
在一个示例中,RF耦合器200被配置为提供对应于传输线210(或第一电感器线圈)到传输线212(或第二电感器线圈)的相互(mutual)耦合以及传输线210(或第一电感器线圈)到传输线212(或第二电感器线圈)的电容耦合的耦合因子。在一些示例中,耦合因子可以是传输线210、212之间的间隔和传输线210、212的电感的函数。在许多情况下,耦合因子随着频率的增加而增加。随着耦合因子的增加,更多的功率从主线(即传输线210)被耦合到耦合线(即传输线212),增加了RF耦合器200的插入损耗。
如此,RF耦合器通常被设计为在特定频率(或带)下实现期望的耦合因子。然而,在某些情况下,RF耦合器可以被配置用于在多模式、多频率应用中使用。例如,RF耦合器可以被包含在被配置为在第一操作模式和第二操作模式下操作的FEM中(例如,图1的FEM 100)。在一个示例中,第一操作模式可以对应于低频信号(例如,1GHz),第二操作模式可以对应于高频信号(例如,3GHz)。如此,RF耦合器可以包含耦合到隔离端口208的、与低频信号和高频信号对应的一个或多个终端阻抗。然而,RF耦合器可以被设计为在第一操作模式期间实现期望的耦合因子,并且该耦合因子在第二操作模式期间可能比预期的或期望的更强。如此,在第二操作模式期间,可以使用衰减器来减小耦合的功率。同样,RF耦合器的插入损耗可能在第二操作模式期间增加,并且功率放大器模块110(或另一RF源)的输出功率可以在第二操作模式期间被增加从而补偿所增加的插入损耗。
在一些示例中,包含衰减器从而在第二操作模式(即,高频模式)期间减小耦合功率可能增加RF耦合器的占用空间(footprint)和FEM 100的整体封装尺寸。此外,通过在第二操作模式期间衰减耦合功率,可能降低由RF耦合器提供的输出功率监控的准确性。例如,由衰减器提供的衰减可能不能补偿对应于增加的耦合因子的过剩功率的精确量,并且衰减器所提供的衰减的精确值可能变化。同样,可能需要旁路开关,从而在第一操作模式(即,低频模式)期间来旁路衰减器。除了占据额外的空间之外,旁路开关还可能在耦合功率信号路径中产生额外的损耗。此外,在第二操作模式期间操作功率放大器模块110(或另一RF源)以提供更高的输出功率可能减小功率放大器模块110的效率并增加FEM 100的功耗。
在其他示例中,RF耦合器可以配置有耦合迹线(trace)的多个部分,其可以取决于操作模式(例如,第一或第二操作模式)而被连接或分离。在一个示例中,耦合迹线被配置为经由开关而被选择性地连接,以调节RF耦合器的耦合因子。在一些示例中,由于耦合迹线的多个部分,RF耦合器可以具有多个耦合端口和频率组合器部件(例如,双工器、三工器、N端口多路复用器等),该部件可以用于将多个信号组合成单个输出。然而,包含频率组合器部件可能增加RF耦合器的占用空间和FEM 100的整体封装尺寸。
替代地,为了支持第一和第二操作模式,FEM 100可以被配置为包含用于每个模式的单独的RF耦合器。例如,FEM 100可以包含被设计为在第一操作模式期间实现期望的耦合因子的第一RF耦合器和被设计为在第二操作模式期间实现期望的耦合因子的第二RF耦合器。然而,包含单独的RF耦合器可能会增加FEM 100的占用空间和/或封装尺寸。此外,用于在各RF耦合器之间切换的切换电路也可能增加FEM 100的占用空间和/或封装尺寸,并且可能在信号路径中引入额外的损耗。
如此,本文提供了改进的信号耦合器。在至少一个实施例中,该耦合器包含被布置为提供针对信号频率范围而优化的不同耦合因子的多个终端。在一些示例中,每个终端在不同的位置连接到耦合器的耦合线,以提供不同的耦合因子。在某些示例中,多个终端被配置为保持基本恒定的耦合功率水平,同时在信号频率范围内最小化插入损耗。
图3示出了根据本文所描述的各方面的定向耦合器300的示意图。如图所示,定向耦合器300包含输入端口302、输出端口304、耦合端口306、第一终端端口308a、第二终端端口308b、主传输线310、耦合传输线312、第一终端阻抗314a和第二终端阻抗314b。
在一个示例中,主传输线310耦合在输入端口302与输出端口304之间。在一些示例中,输入端口302被配置为耦合到FEM的滤波器或放大器(例如,FEM 100的滤波子系统120或功率放大器模块110)的输出。同样,输出端口304可以被配置为耦合到FEM的开关/天线端口(例如,切换电路150或连接到FEM 100的天线140的端口)的输入。
在一个示例中,耦合传输线312耦合在耦合端口306与终端端口308a之间。耦合端口306与第一终端端口308a之间的距离对应于第一长度L1(即耦合传输线312的长度)。如图所示,第二终端端口308b在与第一终端端口308a不同的位置处连接到耦合传输线312。在一个示例中,耦合端口306与第二终端端口308b之间的距离对应于第二长度L2。
在一些示例中,当射频信号被施加到主传输线310的输入端口302时,该信号经由主传输线310的输出端口304而被输出,并且耦合信号被提供到耦合传输线312的耦合端口306。如上所描述,第一和第二终端端口308a、308b在不同位置处连接到耦合传输线312。在一个示例中,第一终端阻抗314a针对第一频率被优化(即,调谐),第二终端阻抗314b针对第二频率被优化(即,调谐)。如此,当具有第一频率的射频信号被施加到输入端口302时,耦合传输线312具有对应于耦合端口306与第一终端端口308a之间的距离(即,第一长度L1)的有效长度。同样,当具有第二频率的射频信号被施加到输入端口302时,耦合传输线312具有对应于耦合端口306与第二终端端口308b之间的距离(即,第二长度L2)的有效长度。
在一个示例中,第一频率低于第二频率。如此,定向耦合器300被配置为提供针对第一和第二频率中的每一个被优化的不同耦合因子。例如,当具有第一频率的射频信号被施加到输入端口302时,定向耦合器300被配置为提供对应于第一长度L1的第一耦合因子CF1。同样,当具有第二频率的射频信号被施加到输入端口302时,定向耦合器300被配置为提供对应于第二长度L2的第二耦合因子CF2。如图3所示,对于具有第一频率的射频信号的耦合传输线312的有效长度(即L1)比对于具有第二频率的射频信号的耦合传输线312的有效长度(即L2)长。如此,第一耦合因子CF1大于(或强于)第二耦合因子CF2。由于耦合因子随着频率而增加,所以较强的耦合因子(CF1)和较弱的耦合因子(CF2)可以分别在第一和第二频率下具有基本相似的值。
图4示出了根据本文所描述的各方面的定向耦合器的模拟性能结果的若干曲线图。曲线图410表示定向耦合器300的耦合因子,曲线图420表示定向耦合器300的插入损耗,曲线图430表示定向耦合器300的隔离度,曲线图440表示定向耦合器300的定向性。在一个示例中,模拟的性能结果对应于被优化以支持900MHz的第一频率和2.7GHz的第二频率的定向耦合器300的配置。
在一个示例中,曲线图410中的轨迹412表示定向耦合器300在0GHz至6GHz的频率扫掠下的耦合因子。如图所示,由于第一和第二终端端口308a、308b的不同位置以及第一和第二终端阻抗314a、314b的值,在第一频率下的耦合因子(即CF1)和在第二频率下的耦合因子(即CF2)基本相似。例如,定向耦合器300可以在900MHz(即,第一频率)处提供大约-20.8dB的耦合因子,并且在2.7GHz(即,第二频率)处提供大约-18.4dB的耦合因子。在某些示例中,定向耦合器300可以提供在第一与第二频率之间变化小于±2.5dB的耦合因子。在一些示例中,基本相似的耦合因子允许定向耦合器300对于第一和第二频率两者以基本恒定的功率水平向耦合传输线312的耦合端口306提供耦合功率。为了比较,曲线图410中所示的虚线轨迹表示示例性单终端耦合器(例如,图2的RF耦合器200)的耦合因子。如图所示,单终端耦合器在第二频率(2.7GHz)处的耦合因子比在第一频率(900MHz)处的耦合因子大约高10dB。如此,相对于第一频率,单终端耦合器可能在第二频率下提供不期望的性能,反之亦然。
在一个示例中,曲线图420中的轨迹422表示定向耦合器300在0GHz至6GHz的频率扫掠下的插入损耗。如图所示,由于在第一和第二频率每一者下基本相似的耦合因子,可以在第一和第二频率下最小化定向耦合器300的插入损耗。例如,定向耦合器300可以在900MHz(即,第一频率)处具有大约-0.09dB的插入损耗,并且在2.7GHz(即,第二频率)处具有大约-0.2dB的插入损耗。在某些示例中,定向耦合器300的插入损耗在第一与第二频率之间的变化可以小于±0.15dB。在一些示例中,通过最小化插入损耗,射频信号可以对于第一和第二频率两者以基本恒定的功率水平被施加到主传输线310的输入端口302。此外,主传输线310中的回波(return)损耗可以在第一与第二频率之间保持基本恒定。为了比较,曲线图420中所示的虚线轨迹表示示例性单终端耦合器(例如,图2的RF耦合器200)的插入损耗。如图所示,单终端耦合器在第二频率(2.7GHz)处的插入损耗比在第一频率(900MHz)处的插入损耗大约大0.4dB。如此,相对于第一频率,单终端耦合器可能在第二频率下提供不期望的性能,反之亦然。
在一个示例中,曲线图430中的轨迹432表示定向耦合器300在0GHz至6GHz的频率扫掠下的隔离。定向耦合器300的隔离度对应于输入端口302与第一和第二终端端口308a、308b之间的信号功率差。如图所示,由于第一和第二终端端口308a、308b的不同位置以及第一和第二终端阻抗314a、314b的值,定向耦合器300被配置为在第一和第二频率下提供最大隔离度。例如,在900MHz(即第一频率)处,定向耦合器300可以提供大约-70.0dB的隔离度。相似地,在2.7GHz(即第二频率)处,定向耦合器300可以提供大约-70.9dB的隔离度。为了比较,在非优化频率(例如,3.6GHz)处,定向耦合器300可以提供大约-19.0dB的隔离度。在某些示例中,定向耦合器300提供的隔离度在第一与第二频率之间的变化可以小于±1dB。
类似地,曲线图440中的轨迹442表示定向耦合器300在0GHz至6GHz的频率扫掠下的定向性。定向耦合器300的定向性对应于耦合因子(例如,曲线410)与耦合器提供的隔离量(例如,曲线430)之间的差异。如图所示,由于第一与第二终端端口308a、308b的不同位置以及第一和第二终端阻抗314a、314b的值,定向耦合器300被配置为在第一和第二频率下具有最大定向性。例如,在900MHz(即,第一频率)处,定向耦合器300的定向性可以是大约49.2dB。相似地,在2.7GHz(即,第二频率)处,耦合器300的定向性可以是大约52.5dB。为了比较,在非优化频率(例如,3.6GHz)处,定向耦合器300的定向性可以是大约4.9dB。在某些示例中,定向耦合器300的定向性在第一与第二频率之间的变化可以小于±3.5dB。
如上所描述,定向耦合器300可以提供针对第一和第二频率中的每一者的优化的耦合因子。在一些示例中,优化的耦合因子可以被选择以在第一和第二频率中的每一者下最小化插入损耗,同时保持提供给耦合端口306的耦合信号的基本恒定的功率水平。然而,在其他示例中,优化的耦合因子可以被选择以在第一和第二频率中的每一者下提供不同的性能度量(例如,插入损耗、耦合功率水平)。在一些示例中,定向耦合器300允许多个信号同时被耦合(例如,载波聚合)。如此,定向耦合器300可以被集成在设备(例如,FEM 100)中,而不使用额外的组件(例如,衰减器)来调节耦合信号的功率电平,或者不使用频率组合器组件(例如,多路复用器)来组合多个输出信号。相似地,向定向耦合器300提供输入信号的RF源(例如,功率放大器模块110)可以遍及频率以恒定的输出功率水平操作,从而改进功率放大器模块110的效率和/或FEM 100的功耗。此外,定向耦合器300的紧凑占用空间可以允许减小FEM 100的占用空间或封装尺寸。
在一些示例中,第一和第二终端阻抗314a、314b包含至少一个RLC(电阻-电感-电容)电路,该电路包含一个或多个电阻、电感或电容元件或其组合。例如,图5是根据本文所描述的各方面的定向耦合器500的示意图。定向耦合器500对应于图3的定向耦合器300,其具有被配置为RLC电路的第一和第二终端阻抗514a、514b。
在一个示例中,第一终端阻抗514a被配置为提供针对第一频率(例如,900MHz)优化的终端阻抗,第二终端阻抗514b被配置为针对第二频率(例如,2.7GHz)优化的终端阻抗。在一些示例中,第一终端阻抗514a可以通过在第一频率下匹配耦合传输线312的特性阻抗来提供优化的终端阻抗。相似地,第二终端阻抗514b可以通过在第二频率下匹配耦合传输线312(或耦合传输线312的L2部分)的特性阻抗来提供优化的终端阻抗。
在一些示例中,第一和第二终端阻抗514a、514b可以永久连接到耦合传输线312。例如,第一和第二终端阻抗514a、514b可以经由传输线或导线(例如,微带、带状线、共面线等)直接连接到耦合传输线312。虽然第一和第二终端阻抗514a、514b在上面被描述为永久连接到耦合传输线312的RLC电路,但是在其他示例中,终端阻抗可以被不同地配置和/或以不同的方式连接到耦合传输线312。
图6示出了根据本文所描述的各方面的若干终端阻抗布置。在一些示例中,图3的定向耦合器300的第一终端阻抗314a和/或第二终端阻抗314b可以被配置为图6所示的任何终端阻抗布置。
在一个示例中,第一终端阻抗布置602包含RLC电路(或网络)604和开关606。类似于图5的第一和第二终端阻抗514a、514b,RLC电路604可以被配置为在特定频率(例如,第一或第二频率)下匹配耦合传输线312的特性阻抗。在一些示例中,可以操作开关606来选择性地将RLC电路604从耦合传输线312连接或断开连接。例如,如果第一终端阻抗314a被配置为第一终端阻抗布置602,当在定向耦合器300的输入端口302处接收到具有第一频率的射频信号时,可以操作开关606来将RLC电路604连接到第一终端端口308a。相似地,当在定向耦合器300的输入端口302处接收到具有第二频率的射频信号时,可以操作开关606来将RLC电路604从第一终端端口308a断开连接。
在一个示例中,第二终端阻抗装置612包含可调RLC电路(或网络)614。在一些示例中,可调RLC电路614包含一个或多个可调谐电阻、电感或电容元件,或其组合。在某些示例中,可调RLC电路614可以基于定向耦合器300的操作模式来调整/调谐。例如,如果第一终端阻抗314a被配置为终端阻抗布置612,则可调RLC电路614可以被调整以在第一操作模式期间提供针对特定频率(例如,第一频率)优化的第一终端阻抗。同样,在第二操作模式期间,可调RLC电路614可被调整以提供针对不同频率(例如,第三频率)优化的第二终端阻抗。在一些示例中,终端阻抗布置612可以永久连接到耦合传输线312;然而,在其他示例中,终端阻抗装置612可以(例如,经由开关)选择性地连接到耦合传输线312。
在一个示例中,第三终端阻抗装置622被配置为可调终端电路。在一些示例中,终端阻抗布置622包含一个或多个开关,这些开关被控制来选择终端阻抗值的不同组合。类似于终端阻抗布置612,终端阻抗布置622可以基于定向耦合器300的操作模式来调整/调谐。这种可调终端电路的示例在Srirattana等人的题为“RF COUPLER WITH ADJUSTABLETERMINATION IMPEDANCE”的美国专利第9,614,269号中描述,该专利并入本文作为参考。
在一个示例中,第四终端阻抗布置632包含滤波器634和终端阻抗636。在一些示例中,滤波器634被配置为向终端阻抗636提供处于特定频率(或频带)的信号。例如,如果第一终端阻抗314a被配置为终端阻抗布置632,则滤波器634可以被配置为使第一频率的射频信号通过,同时阻挡不同频率(例如,第二频率)的射频信号。在某些示例中,滤波器634可以提供终端端口(例如,第一和第二终端端口308a、308b)之间的改进的隔离。滤波器634可以被配置为低通滤波器、高通滤波器或带通滤波器。在一些示例中,滤波器634可以永久连接到耦合传输线312;然而,在其他示例中,滤波器634可以(例如,经由开关)选择性地连接到耦合传输线312。终端阻抗636可以被配置为固定或可调终端阻抗。例如,终端阻抗636可以被配置为终端阻抗布置602、612和622中的任何一个或者任何其他类型的终端阻抗。
如上所描述,定向耦合器300可以以紧凑布局来布置。例如,图7示出了根据本文所描述的各方面的定向耦合器300的布局700。如图所示,主传输线310和耦合传输线312可以以紧凑的布局来布置。在一个示例中,主传输线310在第一层上在输入端口302与输出端口304之间被布线。耦合传输线312的第一部分(即L2)在第一层上在耦合端口306与第二终端端口308b之间被布线。尽管未被示出,耦合传输线312的第二部分(即L1与L2之差)在第二层上在第一终端端口308a与第二终端端口308b之间被布线。在一些示例中,耦合传输线312的第一和第二部分可以使用导电通孔结构进行连接。在其他示例中,耦合器300可以不同地布置或布线。例如,整个耦合传输线312可以在同一层(例如,第一或第二层)上布线。
虽然定向耦合器300在上面被描述为具有带两个终端端口的单向配置,但是应该理解,定向耦合器300可以被不同地配置。例如,定向耦合器300可以被配置为双向耦合器和/或可以包含两个以上的终端端口。
图8是根据本文所描述的各方面的双向耦合器800的示意图。如图所示,双向耦合器800包含输入端口802、输出端口804、正向耦合端口806a、反向耦合端口806b、第一正向终端端口808a、第二正向终端端口808b、第一反向终端端口808c、第二反向终端端口808d、主传输线810、耦合传输线812、第一正向终端阻抗814a、第二正向终端阻抗814b、第一反向终端阻抗814c、第二反向终端阻抗814d、第一开关816a、第二开关816b、第三开关816c和第四开关816d。开关816a-816d被操作以选择性地将终端阻抗814a-814d耦合到耦合传输线812。
在一些示例中,当射频信号被施加到主传输线810的输入端口802时,该信号经由主传输线810的输出端口804而被输出,并且耦合信号被提供到耦合传输线812的正向耦合端口806a。类似地,当射频信号被施加到主传输线810的输出端口804时,该信号经由主传输线810的输入端口802而被输出,并且耦合信号被提供到耦合传输线812的反向耦合端口806b。
在一个示例中,终端阻抗814a-814d针对特定频率(或频带)被优化(即,调谐)。例如,第一正向终端阻抗814a和第一反向终端阻抗814c可以针对第一频率被优化,第二正向终端阻抗814b和第二反向终端阻抗814d可以针对第二频率被优化。终端阻抗814a-814d中的每一个可以被配置为固定或可调终端阻抗。例如,终端阻抗814a-814d中的每一个可以被配置为图6的终端阻抗布置602、612和622中的任何一个或者任何其他类型的终端阻抗。
如上所描述,可以操作开关816a-816d来选择性地将终端阻抗814a-814d耦合到耦合传输线312。在一些示例中,双向耦合器800可以被配置为在对应于操作方向(即,正向或反向)的不同操作模式下操作。
例如,在正向操作模式中,可以控制第三开关816c来将正向耦合端口806a耦合到耦合传输线812。可以控制第一开关816a来将第一正向终端阻抗814a耦合到第一正向终端端口808a,以及可以控制第二开关816b来将第二正向终端阻抗814b耦合到第二正向终端端口808b。相似地,在反向操作模式中,可以控制第一开关816a来将反向耦合端口806b耦合到耦合传输线312。可以控制第三开关816c来将第一反向终端阻抗814c耦合到第一反向终端端口808c,以及可以控制第四开关816d来将第二反向终端阻抗814d耦合到第二反向终端端口808d。在一些示例中,开关816a-816d可以被一齐(即,一起)操作或控制;然而,在其他示例中,开关816a-816d可以被单独地操作或控制。
类似于图3的定向耦合器300,双向耦合器800可以提供针对第一和第二频率中的每一者的优化的耦合因子,以在第一和第二频率中的每一者下实现期望的性能。在一些示例中,双向耦合器800允许具有不同频率的多个信号同时被耦合(例如,载波聚合)。如此,双向耦合器800可以被集成在设备(例如,FEM 100)中,而不使用额外的组件(例如,衰减器)来调节耦合信号的功率水平,或者不使用频率组合器组件(例如,多路复用器)来组合多个输出信号。相似地,向双向耦合器800提供输入信号的RF源(例如,功率放大器模块110)可以遍及频率以恒定的输出功率水平操作,从而改进功率放大器模块110的效率和/或FEM 100的功耗。此外,双向耦合器800的紧凑占用空间可以允许减小FEM 100的占用空间或封装尺寸。
图9是根据本文所描述的各方面的双向耦合器900的示意图。在一个示例中,除了双向耦合器900被配置为对于正向和反向操作模式两者使用公共终端阻抗之外,双向耦合器900与图8的双向耦合器800基本相同。如此,相对于图8的双向耦合器800,可以减少不同终端阻抗的数量。如图所示,双向耦合器900包含输入端口902、输出端口904、正向耦合端口906a、反向耦合端口906b、第一正向终端端口908a、第二正向终端端口908b、第一反向终端端口908c、第二反向终端端口908d、主传输线910、耦合传输线912、第一终端阻抗914a、第二终端阻抗914b、第一开关916a、第二开关916b、第三开关916c和第四开关910d。开关916a-916d被操作以选择性地将终端阻抗914a、914b耦合到耦合传输线912。
在一些示例中,当射频信号被施加到主传输线910的输入端口902时,该信号经由主传输线910的输出端口904而被输出,并且耦合信号被提供到耦合传输线912的正向耦合端口906a。类似地,当射频信号被施加到主传输线910的输出端口904时,该信号经由主传输线910的输入端口902而被输出,并且耦合信号被提供到耦合传输线912的反向耦合端口906b。
在一个示例中,终端阻抗914a、914b针对特定频率(或频带)被优化(即,调谐)。例如,第一终端阻抗914a可以针对第一频率被优化,第二终端阻抗914b可以针对第二频率被优化。终端阻抗914a、914b中的每一个可以被配置为固定或可调终端阻抗。例如,终端阻抗914a、914b中的每一个可以被配置为图6的终端阻抗布置602、612和622中的任何一个或者任何其他类型的终端阻抗。
如上所描述,可以操作开关916a-916d来选择性地将终端阻抗914a、914b耦合到耦合传输线912。在一些示例中,双向耦合器900可以被配置为在对应于操作方向(即,正向或反向)的不同操作模式下操作。
例如,在正向操作模式中,可以控制第三开关916c来将正向耦合端口906a耦合到耦合传输线912。可以控制第一开关916a来将第一终端阻抗914a耦合到第一正向终端端口908a,以及可以控制第二开关916b来将第二终端阻抗914b耦合到第二正向终端端口908b。同样,在反向操作模式中,可以控制第一开关916a来将反向耦合端口906b耦合到耦合传输线912。可以控制第三开关916c来将第一终端阻抗914a耦合到第一反向终端端口908c,以及可以控制第四开关916d来将第二终端阻抗914b耦合到第二反向终端端口908d。在一些示例中,开关916a-916d可以被一齐(即,一起)操作或控制;然而,在其他示例中,开关916a-916d可以被单独地操作或控制。
类似于图3的定向耦合器300,双向耦合器900可以提供针对第一和第二频率中的每一者的优化的耦合因子,以在第一和第二频率中的每一者下实现期望的性能。在一些示例中,双向耦合器900允许具有不同频率的多个信号同时被耦合(例如,载波聚合)。如此,双向耦合器900可以被集成在设备(例如,FEM 100)中,而不使用额外的组件(例如,衰减器)来调节耦合信号的功率水平,或者不使用频率组合器组件(例如,多路复用器)来组合多个输出信号。同样,向双向耦合器900提供输入信号的RF源(例如,功率放大器模块110)可以遍及频率以恒定的输出功率水平操作,从而改进功率放大器模块110的效率和/或FEM 100的功耗。此外,由于双向耦合器900被配置有公共终端阻抗,双向耦合器900的紧凑占用空间可以允许进一步减小FEM100的占用空间或封装尺寸。
虽然耦合器300、500、800和900在上面被描述为针对两个信号频率(即,第一和第二频率)被优化,但是应当理解,耦合器可以针对多于两个信号频率被优化。
图10是根据本文所描述的各方面的双向耦合器1000的示意图。在一个示例中,除了双向耦合器1000被配置为支持三个信号频率(或频带)之外,双向耦合器1000与图8的双向耦合器800基本相同。如图所示,双向耦合器1000包含输入端口1002、输出端口1004、正向耦合端口1006a、反向耦合端口1006b、第一正向终端端口1008a、第二正向终端端口1008b、第三正向终端端口1008c、第一反向终端端口1008d、第二反向终端端口1008e、第三反向终端端口1008f、主传输线1010、耦合传输线1012第二正向终端阻抗1014b、第三正向终端阻抗1014c、第一反向终端阻抗1014d、第二反向终端阻抗1014e、第三反向终端阻抗1014f、第一开关1016a、第二开关1016b、第三开关1016c、第四开关1016d、第五开关1016e和第六开关1016f。开关1016a-1016f被操作以选择性地将终端阻抗1014a-1014f耦合到耦合传输线1012。
在一些示例中,当射频信号被施加到主传输线1010的输入端口1002时,该信号经由主传输线1010的输出端口1004而被输出,并且耦合信号被提供到耦合传输线1012的正向耦合端口1006a。类似地,当射频信号被施加到主传输线1010的输出端口1004时,该信号经由主传输线1010的输入端口1002而被输出,并且耦合信号被提供到耦合传输线1012的反向耦合端口1006b。
在一个示例中,终端阻抗1014a-1014f针对特定频率(或频带)被优化(即,调谐)。例如,第一正向终端阻抗1014a和第一反向终端阻抗1014d可以针对第一频率被优化,第二正向终端阻抗1014b和第二反向终端阻抗1014e可以针对第二频率被优化,第三正向终端阻抗1014c和第三反向终端阻抗1014f可以针对第三频率被优化。终端阻抗1014a-1014f中的每一个可以被配置为固定或可调终端阻抗。例如,终端阻抗1014a-1014f中的每一个可以被配置为图6的终端阻抗布置602、612和622中的任何一个或者任何其他类型的终端阻抗。
如上所描述,可以操作开关1016a-1016f来选择性地将终端阻抗1014a-1014f耦合到耦合传输线1012。在一些示例中,双向耦合器1000可以被配置为在对应于操作方向(即,正向或反向)的不同操作模式下操作。
例如,在正向操作模式中,可以控制第四开关1016d来将正向耦合端口1006a耦合到耦合传输线1012。可以控制第一开关1016a来将第一正向终端阻抗1014a耦合到第一正向终端端口1008a,可以控制第二开关1016b来将第二正向终端阻抗1014b耦合到第二正向终端端口1008b,以及可以控制第三开关1016c来将第三正向终端阻抗1014c耦合到第三正向终端端口1008c。相似地,在反向操作模式中,可以控制第一开关1016a来将反向耦合端口1006b耦合到耦合传输线1012。可以控制第四开关1016d来将第一反向终端阻抗1014d耦合到第一反向终端端口1008d,可以控制第五开关1016e来将第二反向终端阻抗1014e耦合到第二反向终端端口1008e,以及可以控制第六开关1016f来将第三反向终端阻抗1014f耦合到第三反向终端端口1008f。在一些示例中,开关1016a-1016d可以被一齐(即,一起)操作或控制;然而,在其他示例中,开关1016a-1016d可以被单独地操作或控制。
在一个示例中,双向耦合器1000可以提供针对第一、第二和第三频率中的每一者的优化的耦合因子,以在第一、第二和第三频率中的每一者下实现期望的性能。在一些示例中,双向耦合器1000允许具有不同频率的多个信号同时被耦合(例如,载波聚合)。如此,双向耦合器1000可以被集成在设备(例如,FEM 100)中,而不使用额外的组件(例如,衰减器)来调节耦合信号的功率水平,或者不使用频率组合器组件(例如,多路复用器)来组合多个输出信号。同样,向双向耦合器1000提供输入信号的RF源(例如,功率放大器模块110)可以遍及频率以恒定的输出功率水平操作,从而改进功率放大器模块110的效率和/或FEM 100的功耗。此外,双向耦合器1000的紧凑占用空间可以允许减小FEM 100的占用空间或封装尺寸。
图11是根据本文所描述的各方面的双向耦合器1100的示意图。在一个示例中,除了双向耦合器1100配置有数量减少的开关之外,双向耦合器1100基本类似于图10的双向耦合器1000,。如图所示,双向耦合器1100包含输入端口1102、输出端口1104、正向耦合端口1106a、反向耦合端口1106b、第一正向终端端口1108a、第二正向终端端口1108b、第一反向终端端口1108c、第二反向终端端口1108d、主传输线1110、耦合传输线1112、第一正向终端阻抗114a、第二正向终端阻抗1114b、第三正向终端阻抗1114c、第一反向终端阻抗1114d、第二反向终端阻抗1114e、第三反向终端阻抗1114f、第一开关1116a、第二开关1116b、第三开关1116c和第四开关1116d。开关1116a-1116d被操作以选择性地将终端阻抗1114a-1114f耦合到耦合传输线1112。
在一些示例中,当射频信号被施加到主传输线1110的输入端口1102时,该信号经由主传输线1110的输出端口1104而被输出,并且耦合信号被提供到耦合传输线1112的正向耦合端口1106a。类似地,当射频信号被施加到主传输线1110的输出端口1104时,该信号经由主传输线1110的输入端口1102而被输出,并且耦合信号被提供到耦合传输线1112的反向耦合端口1106b。
在一个示例中,终端阻抗1114a-1114f针对特定频率(或频带)被优化(即,调谐)。例如,第一正向终端阻抗1114a和第一反向终端阻抗1114d可以针对第一频率被优化,第二正向终端阻抗1114b和第二反向终端阻抗1114e可以针对第二频率被优化,第三正向终端阻抗1114c和第三反向终端阻抗1114f可以针对第三频率被优化。终端阻抗1114a-1114f中的每一个可以被配置为固定或可调终端阻抗。例如,终端阻抗1114a-1114f中的每一个可以被配置为图6的终端阻抗布置602、612和622中的任何一个或者任何其他类型的终端阻抗。
如上所描述,可以操作开关1116a-1116d来选择性地将终端阻抗1114a-1114f耦合到耦合传输线1112。在一些示例中,双向耦合器1100可以被配置为在对应于操作方向(即,正向或反向)的不同操作模式下操作。
例如,在正向操作模式中,可以控制第三开关1116c来将正向耦合端口1106a耦合到耦合传输线1112。可以控制第一开关1116a来将第一正向终端阻抗1114a耦合到第一正向终端端口1108a,以及可以控制第二开关1116b来将第二和第三正向终端阻抗1114b、1114c之一耦合到第二正向终端端口1108b。相似地,在反向操作模式中,可以控制第一开关1116a来将反向耦合端口1106b耦合到耦合传输线1112。可以控制第三开关1116c来将第一反向终端阻抗1114d耦合到第一反向终端端口1108c,以及可以控制第四开关1116d来将第二和第三反向终端阻抗1114e、1114f之一耦合到第二反向终端端口1108d。在一些示例中,开关1116a-1116d可以被一齐(即,一起)操作或控制;然而,在其他示例中,开关1116a-1116d可以被单独地操作或控制。
在一个示例中,双向耦合器1100可以提供针对第一、第二和第三频率中的每一者的优化的耦合因子,以在第一、第二和第三频率中的每一者下实现期望的性能。在一些示例中,双向耦合器1100允许具有不同频率的多个信号同时被耦合(例如,载波聚合)。如此,双向耦合器1100可以被集成在设备(例如,FEM 100)中,而不使用额外的组件(例如,衰减器)来调节耦合信号的功率水平,或者不使用频率组合器组件(例如,多路复用器)来组合多个输出信号。相似地,向双向耦合器1100提供输入信号的RF源(例如,功率放大器模块110)可以遍及频率以恒定的输出功率水平操作,从而改进功率放大器模块110的效率和/或FEM100的功耗。此外,由于双向耦合器1100被配置有数量减少的开关,双向耦合器1100的紧凑占用空间可以允许进一步减小FEM 100的占用空间或封装尺寸。
图12是根据本文所描述的各方面的双向耦合器1200的示意图。在一个示例中,除了双向耦合器1200被配置为对于正向和反向操作模式两者使用公共终端阻抗之外,双向耦合器1200与图10的双向耦合器1000基本相同。如图所示,双向耦合器1200包含输入端口1202、输出端口1204、正向耦合端口1206a、反向耦合端口1206b、第一正向终端端口1208a、第二正向终端端口1208b、第一反向终端端口1208c、第二反向终端端口1208d、主传输线1210、耦合传输线1212、第一终端阻抗1214a、第二终端阻抗1214b、第三终端阻抗1214c、第一开关1216a、第二开关1216b、第三开关1216c和第四开关1216d。开关1216a-1216d被操作以选择性地将终端阻抗1214a-1214c耦合到耦合传输线1212。
在一些示例中,当射频信号被施加到主传输线1210的输入端口1202时,该信号经由主传输线1210的输出端口1204而被输出,并且耦合信号被提供到耦合传输线1212的正向耦合端口1206a。类似地,当射频信号被施加到主传输线1210的输出端口1204时,该信号经由主传输线1210的输入端口1202而被输出,并且耦合信号被提供到耦合传输线1212的反向耦合端口1206b。
在一个示例中,终端阻抗1214a-1214c针对特定频率(或频带)被优化(即,调谐)。例如,第一终端阻抗1214a可以针对第一频率被优化,第二终端阻抗1214b可以针对第二频率被优化,第三终端阻抗1214c可以针对第三频率被优化。终端阻抗1214a-1214c中的每一个可以被配置为固定或可调终端阻抗。例如,终端阻抗1214a-1214c中的每一个可以被配置为图6的终端阻抗布置602、612和622中的任何一个或者任何其他类型的终端阻抗。
如上所描述,可以操作开关1216a-1216d来选择性地将终端阻抗1214a-1214c耦合到耦合传输线1212。在一些示例中,双向耦合器1200可以被配置为在对应于操作方向(即,正向或反向)的不同操作模式下操作。
例如,在正向操作模式中,可以控制第三开关1216c来将前向耦合端口1206a耦合到耦合传输线1212。可以控制第一开关1216a来将第一终端阻抗1214a耦合到第一正向终端端口1208a,以及可以控制第二开关1216b来将第二和第三终端阻抗1214b、1214c之一耦合到第二正向终端端口1208b。同样,在反向操作模式中,可以控制第一开关1216a来将反向耦合端口1206b耦合到耦合传输线1212。可以控制第三开关1216c来将第一终端阻抗1214a耦合到第一反向终端端口1208c,以及可以控制第四开关1216d来将第二和第三终端阻抗1214b、1214c之一耦合到第二反向终端端口1208d。在一些示例中,开关1216a-1216d可以被一齐(即,一起)操作或控制;然而,在其他示例中,开关1216a-1216d可以被单独地操作或控制。
在一个示例中,双向耦合器1200可以提供针对第一、第二和第三频率中的每一者的优化的耦合因子,以在第一、第二和第三频率中的每一者下实现期望的性能。在一些示例中,双向耦合器1200允许具有不同频率的多个信号同时被耦合(例如,载波聚合)。如此,双向耦合器1200可以被集成在设备(例如,FEM 100)中,而不使用额外的组件(例如,衰减器)来调节耦合信号的功率水平,或者不使用频率组合器组件(例如,多路复用器)来组合多个输出信号。同样,向双向耦合器1200提供输入信号的RF源(例如,功率放大器模块110)可以遍及频率以恒定的输出功率水平操作,从而改进功率放大器模块110的效率和/或FEM 100的功耗。此外,由于双向耦合器1200被配置有公共终端阻抗,双向耦合器1200的紧凑占用空间可以允许进一步减小FEM 100的占用空间或封装尺寸。
如上所描述,图8-图12中所示的开关可以被一齐地或独立地控制/操作。例如,当图10的双向耦合器1000以正向操作模式操作时,开关1016a、1016b、1016c可以被一齐地控制,以将正向终端阻抗1014a、1014b、1014c耦合到耦合传输线1012。然而,如果在输入端口1002处接收到的输入信号的频率是已知的,则开关1016a-1016c可以被不同地操作。例如,如果输入信号对应于第一频率,则可以控制第一开关1016a来将第一正向端接阻抗1014a耦合到耦合传输线1012,并且第二和第三开关1016b、1016c可以保持开路或从耦合传输线1012断开连接。相似地,如果输入信号对应于第二频率,则可以控制第二开关1016b来将第二正向端接阻抗1014b耦合到耦合传输线1012,并且第一和第三开关1016a、1016c可以保持开路或者从耦合传输线1012断开连接。在反向操作模式期间,开关1014d-1014f可以被类似地控制。应该理解,图8-图12中所示的任何开关都可以以类似的方式操作或控制。
如图8-图12所示,终端阻抗的布置(或位置)沿着耦合传输线的长度是对称的,使得正向耦合因子与反向耦合因子基本相同。例如,如图10所示,第一正向终端阻抗1014a和第一反向终端阻抗1014d沿着耦合传输线1012对称地布置,使得第一频率的耦合因子在正向和反向方向上基本相同。同样,第二正向终端阻抗1014b和第二反向终端阻抗1014e沿着耦合传输线1012对称地布置,使得第二频率的耦合因子在正向和反向方向上基本相同。虽然终端阻抗的布置(或位置)在图8-图12中被示出为沿着耦合传输线的长度对称,但是应该理解,在其他示例中,终端阻抗可以被不同地布置。例如,终端阻抗可以不对称地布置或放置,以在正向和反向方向上提供不同的耦合因子。
应当理解,以上所描述的任何耦合器都可以用于各种无线应用中。例如,每个耦合器可以被配置用于无线局域网(WLAN)、超宽带(UWB)、无线个人域网(WPAN)、4G蜂窝和LTE蜂窝应用。
在一些示例中,包含在任何耦合器中的开关(例如,双向耦合器800的开关816a-816b)可以包含氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)或硅锗(SiGe)晶体管。在某些示例中,晶体管可以被配置为异质结双极晶体管(HBT)、高电子迁移率晶体管(HEMT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和/或互补金属氧化物半导体(CMOS)。在一些示例中,任何耦合器或耦合器的一个或多个组件可以使用绝缘体上硅(SOI)技术来制造。
本文所描述的耦合器的实施例可以有利地用在各种电子设备中。电子设备的示例可以包含但不限于消费电子产品、消费电子产品的部件、电子测试设备、诸如基站的蜂窝通信基础设施等。电子设备的示例可以包含但不限于路由器、网关、诸如智能电话的移动电话、蜂窝前端模块、电话、电视、计算机监视器、计算机、调制解调器、手持计算机、膝上型计算机、平板计算机、电子书阅读器、诸如智能手表的可穿戴计算机、个人数字助理(PDA)、诸如微波炉、冰箱或其他电器的电器、汽车、立体声系统,DVD播放器、CD播放器、诸如MP3播放器的数字音乐播放器、收音机、便携式摄像机、相机、数码相机、便携式存储器芯片、保健监控设备、诸如汽车电子系统或航空电子系统的载具电子系统、外围设备、手表、时钟等。此外,电子设备可以包含未完成的产品。
如上所描述,本文提供了改进的信号耦合器。在至少一个实施例中,耦合器包含被布置为提供针对信号频率范围而优化的不同耦合因子的多个终端。在一些示例中,每个终端在不同的位置连接到耦合器的耦合线,以提供不同的耦合因子。在某些示例中,多个终端被配置为保持基本恒定的耦合功率水平,同时在信号频率范围内最小化插入损耗。
上面已经描述了至少一个实施例的若干方面,应当理解,本领域技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。这些改变、修改和改进旨在成为本公开的一部分并且旨在处于本发明的范围内。因此,前面的描述和附图仅是示例性的,本发明的范围应该根据所附权利要求及其等同物的适当解释来确定。
Claims (20)
1.一种射频信号耦合器,包括:
输入端口;
输出端口;
主传输线,其在所述输入端口和所述输出端口之间延伸;
耦合传输线,其电磁耦合到所述主传输线;
至少一个耦合端口,其耦合到所述耦合传输线;以及
多个终端端口,其连接到所述耦合传输线,所述多个终端端口中的每个终端端口在不同位置处连接到所述耦合传输线,以提供对应于多个信号频率的多个耦合因子。
2.根据权利要求1所述的射频信号耦合器,还包括耦合到所述多个终端端口的多个终端阻抗。
3.根据权利要求2所述的射频信号耦合器,还包括被配置为选择性地将所述多个终端阻抗连接到所述多个终端端口的多个开关。
4.根据权利要求3所述的射频信号耦合器,其中,所述多个开关中的开关对称地耦合到所述耦合传输线,并且被配置为基于在所述输入端口或所述输出端口处被接收的射频信号来选择性地耦合所述多个终端阻抗中的阻抗。
5.根据权利要求2所述的射频信号耦合器,其中,所述多个终端阻抗中的每个终端阻抗包含固定阻抗和/或可调阻抗。
6.根据权利要求2所述的射频信号耦合器,其中,所述多个终端阻抗中的第一终端阻抗耦合到所述多个终端端口中的第一终端端口,并且所述多个终端阻抗中的第二终端阻抗耦合到所述多个终端端口中的第二终端端口。
7.根据权利要求6所述的射频信号耦合器,其中,所述第一终端阻抗被调谐到所述多个信号频率中的第一信号频率,并且所述第二终端阻抗被调谐到所述多个信号频率中的第二信号频率。
8.根据权利要求7所述的射频信号耦合器,其中,所述第一终端端口在第一位置处连接到所述耦合传输线,以提供对应于所述第一信号频率的第一耦合因子,并且所述第二终端端口在第二位置处连接到所述耦合传输线,以提供对应于所述第二信号频率的第二耦合因子。
9.根据权利要求8所述的射频信号耦合器,其中,所述第一耦合因子对应于所述耦合传输线在所述第一终端端口与所述至少一个耦合端口之间的第一长度,并且所述第二耦合因子对应于所述耦合传输线在所述第二终端端口与所述至少一个耦合端口之间的第二长度。
10.根据权利要求8所述的射频信号耦合器,其中,所述第一耦合因子被选择以在所述第一信号频率下提供期望的插入损耗水平,并且所述第二耦合因子被选择以在所述第二信号频率下提供期望的插入损耗水平。
11.根据权利要求10所述的射频信号耦合器,其中,所述第一信号频率下的所述第一耦合因子基本类似于所述第二信号频率下的所述第二耦合因子。
12.根据权利要求10所述的射频信号耦合器,其中,所述射频信号耦合器被配置为在所述第一信号频率和第二信号频率下使所述输入端与所述输出端口之间的插入损耗最小化。
13.根据权利要求12所述的射频信号耦合器,其中,所述至少一个耦合端口包含第一耦合端口,所述第一耦合端口被配置为当输入射频信号在所述输入端口处被接收时提供第一耦合信号。
14.根据权利要求13所述的射频信号耦合器,其中,所述射频信号耦合器被配置为在所述第一信号频率和所述第二信号频率下保持所述第一耦合信号的基本恒定的功率水平。
15.根据权利要求14所述的射频信号耦合器,其中,所述至少一个耦合端口包含第二耦合端口,所述第二耦合端口被配置为当输入射频信号在所述输出端口处被接收时提供第二耦合信号。
16.根据权利要求15所述的射频信号耦合器,其中,所述射频信号耦合器被配置为在所述第一信号频率和第二信号频率下保持所述第二耦合信号的基本恒定的功率水平。
17.一种减小射频耦合器中的插入损耗的方法,所述方法包括:
在电磁耦合到第二传输线的第一传输线上接收射频(RF)信号,所述RF信号具有第一频率和不同于第一频率的第二频率之一的频率;
基于所述RF信号在所述第二传输线上感应出感应RF信号,所述感应RF信号具有与所述RF信号的频率对应的所述第一频率和所述第二频率之一;
在沿着所述第二传输线的长度的第一位置处终止具有所述第一频率的所述感应RF信号,以提供具有第一耦合因子的第一耦合信号;以及
在沿着所述第二传输线的第二位置处终止具有所述第二频率的所述感应RF信号,以提供具有与所述第一耦合因子基本相同的第二耦合因子的第二耦合信号。
18.根据权利要求16所述的方法,所述方法还包括调整耦合到所述第二传输线的多个阻抗中的至少一个阻抗,以改变所述第一传输线与所述第二传输线的所述耦合因子。
19.根据权利要求18所述的方法,所述第二传输线具有耦合到所述多个阻抗的一个或多个开关,所述方法还包括基于所述RF信号的方向或频率中的至少一个来选择性地接通或断开所述开关。
20.根据权利要求17所述的方法,所述方法还包括选择所述第一位置和所述第二位置以便:使所述第一频率和所述第二频率下的定向性最大化,使所述第一频率和所述第二频率下的隔离度最大化,使所述第一频率下的所述第一耦合因子最小化,以及使所述第二频率下的所述第二耦合因子最小化。
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