CN211018797U

CN211018797U - 一种支持多频段工作的互感耦合器

Info

Publication number: CN211018797U
Application number: CN201922100717.4U
Authority: CN
Inventors: 邹亮
Original assignee: Zhuhai Fudan Innovation Research Institute
Current assignee: Zhuhai Fudan Innovation Research Institute
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2019-11-27
Publication date: 2020-07-14
Anticipated expiration: 2029-11-27

Abstract

本实用新型公开了一种支持多频段工作的互感耦合器，包括：调谐电容C1、调谐电容C2、调谐电容C3、电感线圈L1、电感线圈L2和电感线圈L3，调谐电容C1与电感线圈L1并联后连接1端口；电感线圈L1分别与电感线圈L2、电感线圈L3耦合，电感线圈L2与调谐电容C2并联后连接2端口，电感线圈L3与调谐电容C3并联后连接3端口。本实用新型可以工作在两个频点，使之适用于同时多频段接收或者发射的链路，增加整个系统的带宽和数据率。

Description

一种支持多频段工作的互感耦合器

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域，更具体的说是涉及一种支持多频段工作的互感耦合器。

背景技术

在当今无线通信系统中，随着其制式的演进，工作频段越来越多，对于无线通信系统的设计也越来越复杂，比如从传统的2G、3G，到4G甚至5G，加上wifi，其频段覆盖了sub-1G到6GHz；与此同时，收发信号又要求有一定的选频特性，这就导致了不论是基站侧还是终端侧，对于收发多频段有着很大的需求，也就是通过收发不同频段的信号，来覆盖从sub-1G到6GHz这么宽频段的信号，完成通信的连接。

为了覆盖多频段信号，除了采用片外的SAW滤波器之外，如果需要同时接收两路信号，在接收侧的方案还往往采用如下：

图1为采用两路同时接收的方案，在图1中，输入RFin包含了两路不同频的信号，在芯片接收侧则采用两路接收的方案，做两个低噪声放大器的单元，只不过这两个单元工作在不同的频率点，从而接收到不同的信号并加以选频放大至RFout1和RFout2，之后再进行下混频处理。

图2为采用两路同时发射的方案，图2中在发射侧，RFin1和RFin2是两个不同频率的工作信号，通过Cascode管合并之后再进行输出放大，输出是一个变压器形式，其为宽带信号，从而将两路同时输出。

通过上述两个案例可以看到，信号都是在有源管实现分路(接收)或者合并(发射)的，这种方案的实现非常简单。但是有源管的主要缺点是：一产生额外的噪声，二恶化线性度。

对于接收来说，信号较小产生的非线性不明显，但是产生额外的噪声恶化灵敏度；对于发射来说，噪声一般不敏感，但是线性度往往影响巨大。

因此，如何提供一种支持多频段工作的互感耦合器成为了本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种支持多频段工作的互感耦合器，可以工作在两个频点，使之适用于同时多频段接收或者发射的链路，增加整个系统的带宽和数据率。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种支持多频段工作的互感耦合器，包括：调谐电容C1、调谐电容C2、调谐电容C3、电感线圈L1、电感线圈L2和电感线圈L3，其中，

所述调谐电容C1与所述电感线圈L1并联后连接1端口；所述电感线圈L1分别与所述电感线圈L2、所述电感线圈L3耦合，所述电感线圈L2与所述调谐电容C2并联后连接2端口，所述电感线圈L3与所述调谐电容C3并联后连接3端口。

优选的，所述电感线圈L2并联连接有开关S1，所述电感线圈L3并联连接有开关S2。

优选的，1端口作为输入口，2端口和3端口作为输出口。

优选的，1端口作为输出口，2端口和3端口作为输入口。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型在传统的单个耦合基础上，增加了一个线圈耦合，互感变成了两两耦合，实现了双频点工作，针对电感线圈L1、电感线圈L2、电感线圈L3，分别增加了调谐电容C1、调谐电容C2和调谐电容C3，进而形成双频的特性，可以改善工作带宽，使之适用于同时多频段接收或者发射的链路，增加整个系统的带宽和数据率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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附图为传统的采用两路同时接收的电路原理图。

图2附图为传统的采用两路同时发射的电路原理图。

图3附图为本实用新型的电路原理图。

图4附图为本实用新型通过调谐电容C1、调谐电容C2、调谐电容C3调节频点的曲线图。

图5附图为本实用新型通过开关S1调节工作频率的曲线图。

图6附图为本实用新型多路接收的场景图。

图7附图为本实用新型多路发射的场景图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅附图3-5，本实用新型提供了一种支持多频段工作的互感耦合器，包括：调谐电容C1、调谐电容C2、调谐电容C3、电感线圈L1、电感线圈L2和电感线圈L3，其中，所述调谐电容C1与所述电感线圈L1并联后连接1端口；所述电感线圈L1分别与所述电感线圈L2、所述电感线圈L3耦合，所述电感线圈L2与所述调谐电容C2并联后连接2端口，所述电感线圈L3与所述调谐电容C3并联后连接3端口；其中，k12是1端口和2端口的耦合系数，同理k13是1端口和3端口的耦合系数，k23是2端口和3端口的耦合系数。

其中1端口是合路口，2、3端口是分路口，1端口可以做输入口，也可以做输出口，2端口、3端口也可以相应的做输入口和输出口。本实用新型不同于传统的分路、合路器，本实用新型中的2端口和3端口工作在不同频率上，而1端口是合路口，支持两个频段。

通过依次选择调谐电容C1、调谐电容C2和调谐电容C3，使得1端口到2端口，1端口到3端口的特性能出现如图4的频率特性，其中f1是1端口到2端口的谐振点，传递特性此频点最高；f2是1端口和3端口之间的谐振点，传输特性在此频点最高。为了方便调整中心频点，调谐电容C1、调谐电容C2、调谐电容C3可以是可变电容，使得f1、f2的值可以在一定范围内调整，从而改变此双频合路器、分路器的传递特性。

在另一种实施例中，所述电感线圈L2并联连接有开关S1，所述电感线圈L3并联连接有开关S2。

本实用新型开关S1和开关S2的作用是可调频点范围，开关S1或者开关S2的闭合，可以导致另一边的电感线圈的等效值减小，从而工作频率可以增高，便于进一步提升工作带宽，如图5所示。图5中，调谐电容C1、调谐电容C2、调谐电容C3(对应图5中C_X)的变化引入的是虚线部分的频偏Δf₁，而开关S1的加入之后，引入的频偏为Δf₂。

附图6为多路接收的场景图，在该场景中，天线接收到两个频点上的有用信号f1和f2，通过本实用新型作为双频分路器实现信号的分离，即在RX₁通路中，信号f2被衰减，f1则输入给RX₁的放大级gm比被RX₁的混频器混频至零频(本振信号是f1)，而f2的频点在下混频的过程中会被模拟基带滤波器滤掉，这样接收机RX₁只会接收到f1频点上的信号。双频分路器可以滤掉一部分f2的信号，这在RX₁通路上可以很大的缓减线性度压力，从而换取功耗等指标。

对于接收通路RX₂实现的原理也一样，RX₂也可以对f1上的信号进行滤波，从而接收到f2的信号。

附图7为多路发射的场景图，在该场景中，发射链路上需要同时发射两个信号，频点分别位于f1和f2，通过本实用新型的互感耦合器作为双频合路器之后，在天线口合成双频信号。

双频分路、合路器不产生额外很大的噪声和非线性，因而可以适用于天线收发口的分路与合路。

本实用新型在传统的单个耦合基础上，增加了一个线圈耦合，互感变成了两两耦合，实现了双频点工作，为了达到调谐的结果，针对电感线圈L1、电感线圈L2、电感线圈L3，分别增加了调谐电容C1、调谐电容C2和调谐电容C3，进而形成双频的特性，可以改善工作带宽，使之适用于同时多频段接收或者发射的链路，增加整个系统的带宽和数据率；调谐电容C1、调谐电容C2和调谐电容C3的引入，还有一个很重要的因素是，在具体电路工作场景中，有可能需要功率、电压或者电流最大传输的场景，因此调谐电容非常有助于这些接口的实现。另外，开关S1和开关S2的加入调整了两两耦合之间的电磁场分布，从而改变了等效的电感值，从而实现了电感可调，进一步增加了调谐带宽，改善了可调谐性，使之可以使用于更宽泛的频率，而无需增加其他代价。

另外，本实用新型所涉及的是双频系统方案，因为仅仅引入了一个线圈，如果引入多个线圈，可以增加更多的工作频段；本实用新型不一定以功率传输特性为最佳，根据电路工作状态，可以确定是否是以电流传输或者电压传输、功率传输最大化设计，具体可以依靠电路中的调谐电容实现；在双频工作中，也可能只有任意一个频段工作，另一个不工作的状态。这个时候，通过调节调谐电容C1、调谐电容C2、调谐电容C3与开关S1或者开关S2都能使得一个频段不工作的状态对工作频段的影响最小。

本说明书中各个实施例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。

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实用新型。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实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型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

1.一种支持多频段工作的互感耦合器，其特征在于，包括：调谐电容C1、调谐电容C2、调谐电容C3、电感线圈L1、电感线圈L2和电感线圈L3，其中，

2.根据权利要求1所述的一种支持多频段工作的互感耦合器，其特征在于，所述电感线圈L2并联连接有开关S1，所述电感线圈L3并联连接有开关S2。

3.根据权利要求1或2所述的一种支持多频段工作的互感耦合器，其特征在于，1端口作为输入口，2端口和3端口作为输出口。

4.根据权利要求1或2所述的一种支持多频段工作的互感耦合器，其特征在于，1端口作为输出口，2端口和3端口作为输入口。