CN117335118A - 一种定向耦合器及射频模组 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种定向耦合器及射频模组，该定向耦合器可以是利用谐振组件将传统的一个平行耦合线结构拆分成两部分，也可以是利用谐振组件在传统的平行耦合线结构的基础上增加一个平行耦合线结构，形成具有谐振组件、第一平行耦合线结构和第二平行耦合线结构的定向耦合器，通过调节谐振组件的参数可以使其在目标频段形成传输零点，进而提高定向耦合器的隔离度和方向性等性能指标，第二平行耦合线结构可以作为第一平行耦合线结构的耦合度补充结构，通过调节第二平行耦合线结构的耦合度，以此实现整体定向耦合器的耦合度的调节，且对隔离度指标影响很小，最终实现高方向性的目的。

Description

一种定向耦合器及射频模组

技术领域

本发明涉及无线通讯技术领域，更具体地说，涉及一种定向耦合器及射频模组。

背景技术

定向耦合器是无线通讯射频前端中必不可少的元器件，定向耦合器在无线通讯中主要是将主通道传输的主路信号耦合一部分到耦合通道中，用于检测主路信号的功率、频率和频谱等，同时对主路信号的传输要产生尽可能小的影响，所以这就要求定向耦合器需要具有低插损、高隔离和高方向性的特点。

那么，如何提供一种具有低插损、高隔离和高方向性的定向耦合器，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种定向耦合器及射频模组，技术方案如下：

一种定向耦合器，所述定向耦合器包括：第一平行耦合线结构、第二平行耦合线结构和谐振组件；

所述第一平行耦合线结构包括相互平行的第一主微带线和第一耦合微带线，所述第二平行耦合线结构包括相互平行的第二主微带线和第二耦合微带线，所述第一主微带线的一端与所述第二主微带线的一端连接，所述第一耦合微带线的一端与所述第二耦合微带线的一端连接且形成第一连接节点；

所述谐振组件的一端与所述第一连接节点连接，所述谐振组件用于在所述定向耦合器工作的目标频段形成传输零点。

优选的，在上述定向耦合器中，所述谐振组件为LC串联谐振器；

所述LC串联谐振器包括电容和电感；

所述电容的一端与所述第一连接节点连接，所述电容的另一端与所述电感的一端连接，所述电感的另一端作为所述定向耦合器的一个输出端。

优选的，在上述定向耦合器中，所述第一主微带线和所述第二主微带线的长度延伸方向相同。

优选的，在上述定向耦合器中，所述第一主微带线和所述第二主微带线的长度延伸方向相交。

优选的，在上述定向耦合器中，所述第一主微带线和所述第二主微带线为一体结构，且所述第一耦合微带线和所述第二耦合微带线为一体结构。

优选的，在上述定向耦合器中，所述第一主微带线和所述第二主微带线为一体结构，且所述第一耦合微带线和所述第二耦合微带线分别为独立的微带线结构。

优选的，在上述定向耦合器中，所述第一主微带线和所述第二主微带线分别为独立的微带线结构，且所述第一耦合微带线和所述第二耦合微带线为一体结构。

优选的，在上述定向耦合器中，所述第一主微带线和所述第二主微带线分别为独立的微带线结构，且所述第一耦合微带线和所述第二耦合微带线分别为独立的微带线结构。

优选的，在上述定向耦合器中，所述第一平行耦合线结构的耦合度大于所述第二平行耦合线结构的耦合度。

本申请还提供了一种射频模组，所述射频模组包括上述任一项所述的定向耦合器。

相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：

本发明提供的一种定向耦合器包括：第一平行耦合线结构、第二平行耦合线结构和谐振组件；所述第一平行耦合线结构包括相互平行的第一主微带线和第一耦合微带线，所述第二平行耦合线结构包括相互平行的第二主微带线和第二耦合微带线，所述第一主微带线的一端与所述第二主微带线的一端连接，所述第一耦合微带线的一端与所述第二耦合微带线的一端连接且形成第一连接节点；所述谐振组件的一端与所述第一连接节点连接，所述谐振组件用于在所述定向耦合器工作的目标频段形成传输零点。

也就是说，本发明提供的定向耦合器可以是利用谐振组件将传统的一个平行耦合线结构拆分成两部分，形成具有谐振组件、第一平行耦合线结构和第二平行耦合线结构的定向耦合器，也可以是利用谐振组件在传统的平行耦合线结构的基础上增加一个平行耦合线结构，形成具有谐振组件、第一平行耦合线结构和第二平行耦合线结构的定向耦合器，通过调节谐振组件的参数可以使其在定向耦合器工作的目标频段形成传输零点，从而使隔离度曲线在定向耦合器工作的目标频段形成凹陷，进而提高定向耦合器的隔离度和方向性等性能指标，其中第二平行耦合线结构可以作为第一平行耦合线结构的耦合度补充结构，通过调节第二主微带线和第二耦合微带线的长度和线间距，进而调节第二平行耦合线结构的耦合度，以此实现整体定向耦合器的耦合度的调节，且对隔离度指标影响很小，最终实现高方向性的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为传统的平行耦合线结构的部分结构示意图；

图2为传统的平行耦合线结构的俯视结构示意图；

图3为传统的平行耦合线结构的立体结构示意图；

图4为传统的平行耦合线结构对应的耦合度仿真曲线示意图；

图5为传统的平行耦合线结构对应的方向性仿真曲线示意图；

图6为本发明实施例提供的一种定向耦合器中平行耦合线结构的部分结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种定向耦合器中平行耦合线结构的俯视结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种定向耦合器中平行耦合线结构的立体结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种定向耦合器中平行耦合线结构对应的耦合度仿真曲线示意图；

图10为本发明实施例提供的一种定向耦合器中平行耦合线结构对应的方向性仿真曲线示意图；

图11为本发明实施例提供的一种定向耦合器中平行耦合线结构对应的回波损耗仿真示意图；

图12为本发明实施例提供的定向耦合器中平行耦合线结构与传统的平行耦合线结构的耦合度仿真曲线对比示意图；

图13为本发明实施例提供的定向耦合器中平行耦合线结构与传统的平行耦合线结构的方向性仿真曲线对比示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据不同的应用场合对定向耦合器有着不同的特性需求，在平面结构中，实现强耦合时可采用分支线耦合结构，实现中等耦合或者弱耦合时可采用平行耦合线结构，在实际使用中还可以采用宽边耦合结构或者Langer桥实现强耦合的要求。

参考图1，图1为传统的平行耦合线结构的部分结构示意图，参考图2，图2为传统的平行耦合线结构的俯视结构示意图，参考图3，图3为传统的平行耦合线结构的立体结构示意图，参考图4，图4为传统的平行耦合线结构对应的耦合度仿真曲线示意图，参考图5，图5为传统的平行耦合线结构对应的方向性仿真曲线示意图，在本发明的发明创造过程中发现，传统的具有平行耦合线结构的定向耦合器是采用两条相互平行的微带线(即图1-图3中所示的第一微带线11和第二微带线12)相互耦合实现，当耦合度和工作频段确定后，其方向性基本也就确定了，进而无法灵活调节，平行耦合线结构具有第一输入端A1、第一输出端B1、第二输出端B2和第三输出端B3。

随着5G、物联网等无线通信领域的飞速发展，对具有高方向性特点的定向耦合器的需求会越来越多，这时传统单一的平行耦合线结构因无法灵活调节方向性就无法满足系统的使用要求了，那么如何提升定向耦合器的方向性，就是现今定向耦合器设计中的重中之重。

基于此，在本发明实施例中提供了一种新型的定向耦合器及射频模组，具体是一种小型化宽带高方向性的定向耦合器，以实现定向耦合器的小型化及在较宽频带范围内高方向性的设计要求。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图6，图6为本发明实施例提供的一种定向耦合器中平行耦合线结构的部分结构示意图，参考图7，图7为本发明实施例提供的一种定向耦合器中平行耦合线结构的俯视结构示意图，参考图8，图8为本发明实施例提供的一种定向耦合器中平行耦合线结构的立体结构示意图，本发明实施例提供的一种定向耦合器包括：第一平行耦合线结构21、第二平行耦合线结构22和谐振组件27。

所述第一平行耦合线结构21包括相互平行的第一主微带线23和第一耦合微带线24，所述第二平行耦合线结构22包括相互平行的第二主微带线25和第二耦合微带线26，所述第一主微带线23的一端与所述第二主微带线25的一端连接，所述第一耦合微带线24的一端与所述第二耦合微带线26的一端连接且形成第一连接节点T，所述第二耦合微带线26的另一端呈开路状态。

所述谐振组件27的一端与所述第一连接节点T连接，所述谐振组件27用于在所述定向耦合器工作的目标频段形成传输零点。

具体的，在本发明实施例中对传统的平行耦合线结构做了优化改变，可以是利用谐振组件27将传统的一个平行耦合线结构拆分成两部分，形成具有谐振组件27、第一平行耦合线结构21和第二平行耦合线结构22的定向耦合器，也可以是利用谐振组件27在传统的平行耦合线结构的基础上增加一个平行耦合线结构，形成具有谐振组件27、第一平行耦合线结构21和第二平行耦合线结构22的定向耦合器，所述谐振组件27包括但不限定为LC串联谐振器；所述LC串联谐振器包括电容C1和电感L1；所述电容C1的一端与所述第一连接节点T连接，所述电容C1的另一端与所述电感L1的一端连接，所述电感L1的另一端作为所述定向耦合器的一个输出端，即第二输出端B2。

通过调节谐振组件27的参数，例如调节LC串联谐振器中的电容值和/或电感值可以使其在定向耦合器工作的目标频段形成传输零点，从而使隔离度曲线在定向耦合器工作的目标频段形成凹陷，进而提高定向耦合器的隔离度和方向性等性能指标。

其中，所述第一平行耦合线结构21的耦合度大于所述第二平行耦合线结构22的耦合度，第二平行耦合线结构22可以作为第一平行耦合线结构21的耦合度补充结构，通过调节第二主微带线25和第二耦合微带线26的长度和线间距，进而调节第二平行耦合线结构22的耦合度，以此实现整体定向耦合器的耦合度的调节，且对隔离度指标影响很小，最终实现高方向性的目的。

进一步的，为了兼顾产品小型化的要求，在有限的设计空间内，只有尽可能的使用少的元器件的数量，才能做到有效的减小电路尺寸。因此在本发明实施例中可以是在传统的平行耦合线结构上仅增加一个电容C1与一个电感L1，形成串联谐振结构，避免了与地互联产生过孔，达到产品小型化的需求。

参考图9，图9为本发明实施例提供的一种定向耦合器中平行耦合线结构对应的耦合度仿真曲线示意图，参考图10，图10为本发明实施例提供的一种定向耦合器中平行耦合线结构对应的方向性仿真曲线示意图，参考图11，图11为本发明实施例提供的一种定向耦合器中平行耦合线结构对应的回波损耗仿真示意图，图11中耦合输出口包括第一输出端B1，直通输出口包括第三输出端B3，定向耦合器中平行耦合线结构的第二输出端B2作为隔离输出口，通常与50欧姆的负载连接，第一输入端A1作为输入口，参考图12，图12为本发明实施例提供的定向耦合器中平行耦合线结构与传统的平行耦合线结构的耦合度仿真曲线对比示意图，参考图13，图13为本发明实施例提供的定向耦合器中平行耦合线结构与传统的平行耦合线结构的方向性仿真曲线对比示意图，图12和图13中，曲线1表示传统的平行耦合线结构对应的曲线，曲线2表示本发明实施例提供的定向耦合器中平行耦合线结构对应的曲线，进一步结合图4和图5可知，本发明实施例提供的平行耦合线结构与传统的平行耦合线结构在实现相同耦合度的情况下，其方向性与传统的平行耦合线结构相比有着很明显的提升，也就是说，本发明实施例提供的平行耦合线结构在传统的平行耦合线结构的基础上做出了优化调整，极大的提高了宽带范围内的方向性，实现了小型化宽带高方向性的定向耦合器的设计。

可选的，在本发明另一实施例中，如图6-图8所示，所述第一主微带线23和所述第二主微带线25的长度延伸方向相同。

或，所述第一主微带线23和所述第二主微带线25的长度延伸方向相交。

具体的，在本发明实施例中由于主微带线与耦合微带线是相互平行的关系，所以在第一主微带线23和所述第二主微带线25的长度延伸方向相同的情况下，所述第一耦合微带线24和所述第二耦合微带线26的长度延伸方向也是相同的；在所述第一主微带线23和所述第二主微带线25的长度延伸方向相交的情况下，所述第一耦合微带线24和所述第二耦合微带线26的长度延伸方向也是相交的。

也就是说，在本发明实施例中可以基于实际电路版图的设计来确定第一平行耦合线结构21和第二平行耦合线结构22中微带线的布局，在本发明实施例中并不作限定。

可选的，在本发明另一实施例中，所述第一主微带线23和所述第二主微带线25为一体结构，且所述第一耦合微带线24和所述第二耦合微带线26为一体结构。或，所述第一主微带线23和所述第二主微带线25为一体结构，且所述第一耦合微带线24和所述第二耦合微带线26分别为独立的微带线结构。或，所述第一主微带线23和所述第二主微带线25分别为独立的微带线结构，且所述第一耦合微带线24和所述第二耦合微带线26为一体结构。或，所述第一主微带线23和所述第二主微带线25分别为独立的微带线结构，且所述第一耦合微带线24和所述第二耦合微带线26分别为独立的微带线结构。

具体的，在本发明实施例中例如当利用谐振组件27将传统的一个平行耦合线结构拆分成两部分，形成具有谐振组件27、第一平行耦合线结构21和第二平行耦合线结构22的定向耦合器时，所述第一主微带线23和所述第二主微带线25可以为一体结构，且所述第一耦合微带线24和所述第二耦合微带线26可以为一体结构；例如当利用谐振组件27在传统的平行耦合线结构的基础上增加一个平行耦合线结构，形成具有谐振组件27、第一平行耦合线结构21和第二平行耦合线结构22的定向耦合器时，所述第一主微带线23和所述第二主微带线25可以分别为独立的微带线结构，且所述第一耦合微带线24和所述第二耦合微带线26可以分别为独立的微带线结构。

当所述第一主微带线23和所述第二主微带线25为一体结构，且所述第一耦合微带线24和所述第二耦合微带线26分别为独立的微带线结构时，可以更加稳定的将谐振组件27加入到耦合微带线中，并且第一主微带线23和第二主微带线25的一体结构不会对信号造成影响。

需要说明的是，在一些可选实施例中还可以基于实际需求使所述第一主微带线23和所述第二主微带线25分别为独立的微带线结构，且所述第一耦合微带线24和所述第二耦合微带线26为一体结构。

可选的，基于本发明上述实施例，在本发明另一实施例中还提供了一种射频模组，该射频模组包括上述实施例所述的定向耦合器。

具体的，在本发明实施例中该射频模组可以用于无线通讯射频前端，具有与上述实施例中定向耦合器相同的技术效果。

以上对本发明所提供的一种定向耦合器及射频模组进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种定向耦合器，其特征在于，所述定向耦合器包括：第一平行耦合线结构、第二平行耦合线结构和谐振组件；

所述第一平行耦合线结构包括相互平行的第一主微带线和第一耦合微带线，所述第二平行耦合线结构包括相互平行的第二主微带线和第二耦合微带线，所述第一主微带线的一端与所述第二主微带线的一端连接，所述第一耦合微带线的一端与所述第二耦合微带线的一端连接且形成第一连接节点；

所述谐振组件的一端与所述第一连接节点连接，所述谐振组件用于在所述定向耦合器工作的目标频段形成传输零点。

2.根据权利要求1所述的定向耦合器，其特征在于，所述谐振组件为LC串联谐振器；

所述LC串联谐振器包括电容和电感；

所述电容的一端与所述第一连接节点连接，所述电容的另一端与所述电感的一端连接，所述电感的另一端作为所述定向耦合器的一个输出端。

3.根据权利要求1或2所述的定向耦合器，其特征在于，所述第一主微带线和所述第二主微带线的长度延伸方向相同。

4.根据权利要求1或2所述的定向耦合器，其特征在于，所述第一主微带线和所述第二主微带线的长度延伸方向相交。

5.根据权利要求1或2所述的定向耦合器，其特征在于，所述第一主微带线和所述第二主微带线为一体结构，且所述第一耦合微带线和所述第二耦合微带线为一体结构。

6.根据权利要求1或2所述的定向耦合器，其特征在于，所述第一主微带线和所述第二主微带线为一体结构，且所述第一耦合微带线和所述第二耦合微带线分别为独立的微带线结构。

7.根据权利要求1或2所述的定向耦合器，其特征在于，所述第一主微带线和所述第二主微带线分别为独立的微带线结构，且所述第一耦合微带线和所述第二耦合微带线为一体结构。

8.根据权利要求1或2所述的定向耦合器，其特征在于，所述第一主微带线和所述第二主微带线分别为独立的微带线结构，且所述第一耦合微带线和所述第二耦合微带线分别为独立的微带线结构。

9.根据权利要求1或2所述的定向耦合器，其特征在于，所述第一平行耦合线结构的耦合度大于所述第二平行耦合线结构的耦合度。

10.一种射频模组，其特征在于，所述射频模组包括权利要求1-9任一项所述的定向耦合器。