CN220341493U - 具有改善方向性功能的耦合器及射频芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种具有改善方向性功能的耦合器及射频芯片，所述具有改善方向性功能的耦合器包括第一微带线以及与所述第一微带线耦合的第二微带线；所述第一微带线的两端分别作为射频输入端口和天线输出端口，所述第二微带线的两端分别作为耦合输出端口和隔离端口；所述具有改善方向性功能的耦合器还包括电阻以及谐振电路；所述谐振电路的第一端连接至所述隔离端口，所述电阻的第一端连接至所述谐振电路的第二端，所述电阻的第二端接地；所述谐振电路用于增加所述具有改善方向性功能的耦合器的反向隔离度以提升其单向的方向性。本实用新型的具有改善方向性功能的耦合器可以增加其反向隔离度，以提升其单向的方向性。

Description

具有改善方向性功能的耦合器及射频芯片

技术领域

本实用新型涉及无线通讯技术领域，尤其涉及一种具有改善方向性功能的耦合器及射频芯片。

背景技术

随着手机通信技术的发展，射频功率放大器在手机通信系统中承担起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，而手机射频功率放大器发射模组具有极高的集成度，内部不仅集成有功率放大器，还有多掷数射频开关以及耦合器。

其中，耦合器在射频功率放大器发射模组的主要作用便是通过耦合模组接受线型功率放大器的功率能量，然后反馈给手机收发系统，手机收发系统通过耦合器的反馈信号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。

但是在量产过程中，手机射频走线和天线的量产阻抗均会发生一定程度上的偏差，一个好的耦合器，本身是不会随着阻抗变换而发生耦合系数的改变的，即耦合器的方向性是设计耦合器的难题。

图1为相关技术中的双微带线耦合器的电路结构图，其包括第一微带线A以及与第一微带线A耦合的第二微带线B，第一微带线A的两端分别作为射频输入端口和天线输出端口，第二微带线B的两端分别作为隔离端口和耦合输出端口，另外，其还会将一个50Ω负载的电阻R连接至隔离端口，并使电阻R的另一端接地。该双微带线耦合器主要工作原理就是利用射频耦合特性，使射频信号从射频输入端口向天线输出端口传输，耦合线由于里传输主线较近，因此会有一定的能量从传输通路上耦合到耦合线，且其隔离端口是一个固定50Ω的电阻R到地，因此该耦合器的耦合能量方向是固定从隔离端口向耦合输出端口传输，该耦合器是一个定向耦合器。图2为相关技术中双微带线耦合器的仿真示意图，其中，S(3，1)为耦合器的耦合系数，S(3，2)为定向耦合器的隔离系数，耦合器的方向性即为两个S参数的差值，以相关技术中双微带线耦合器的仿真为例，标示线m1处2.4GHz和标示线m2处2.5GHz的耦合系数分别为-20.1dB，-19.8dB，对应的隔离系数分别为-35.7dB和-35.1dB，因此该耦合器的方向性分别为15.6dB和15.3dB，即相关技术中的双微带线耦合器的方向性较差。

实用新型内容

针对以上现有技术的不足，本实用新型提出一种具有改善方向性功能的耦合器及射频芯片，以解决相关技术中耦合器的方向性较差的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

第一方面，本实用新型提供一种具有改善方向性功能的耦合器，所述具有改善方向性功能的耦合器包括第一微带线以及与所述第一微带线耦合的第二微带线；所述第一微带线的两端分别作为射频输入端口和天线输出端口，所述第二微带线的两端分别作为耦合输出端口和隔离端口；所述具有改善方向性功能的耦合器还包括电阻以及谐振电路；所述谐振电路的第一端连接至所述隔离端口，所述电阻的第一端连接至所述谐振电路的第二端，所述电阻的第二端接地；所述谐振电路用于增加所述具有改善方向性功能的耦合器的反向隔离度以提升其单向的方向性。

优选的，所述谐振电路包括并联设置的第一电感和第一电容；所述第一电感与所述第一电容并联后的一端作为所述谐振电路的第一端，所述第一电感与所述第一电容并联后的另一端作为所述谐振电路的第二端。

优选的，所述谐振电路包括第二电感和第二电容；所述第二电感的第一端作为所述谐振电路的第一端，所述第二电容的第一端连接至所述第二电感的第二端，所述第二电容的第二端作为所述谐振电路的第二端。

第二方面，本实用新型提供一种射频芯片，所述射频芯片包括上述的具有改善方向性功能的耦合器。

与相关技术相比，本实用新型中的具有改善方向性功能的耦合器通过在第二微带线的隔离端口增设用于增加具有改善方向性功能的耦合器的反向隔离度以提升其单向的方向性的谐振电路，从而可以增加具有改善方向性功能的耦合器的反向隔离度，进而提升其单向的方向性。

附图说明

下面结合附图详细说明本实用新型。通过结合以下附图所作的详细描述，本实用新型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为相关技术提供的双微带线耦合器的结构示意图；

图2为相关技术提供的双微带线耦合器的仿真示意图；

图3为本实用新型实施例一提供的具有改善方向性功能的耦合器的结构示意图；

图4为相关技术中双微带线耦合器的耦合系数与本实施例一中具有改善方向性功能的耦合器的耦合系数的仿真对比图；

图5为相关技术中双微带线耦合器的隔离系数与本实施例一中具有改善方向性功能的耦合器的隔离系数的仿真对比图；

图6为本实用新型实施例一提供的具有改善方向性功能的耦合器中谐振电路的S曲线仿真示意图。

图7为本实用新型实施例二提供的具有改善方向性功能的耦合器的结构示意图；

图8为相关技术中双微带线耦合器的耦合系数与本实施例二中具有改善方向性功能的耦合器的耦合系数的仿真对比图；

图9为相关技术中双微带线耦合器的隔离系数与本实施例二中具有改善方向性功能的耦合器的隔离系数的仿真对比图；

图10为本实用新型实施例二提供的具有改善方向性功能的耦合器中耦合输出端口在smith原图上的阻抗示意图；

图11为本实用新型实施例二提供的具有改善方向性功能的耦合器中隔离端口在smith原图上的阻抗示意图。

其中，100、具有改善方向性功能的耦合器，1、第一微带线，2、第二微带线，3、谐振电路。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

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作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。

实施例一

本实用新型实施例提供一种具有改善方向性功能的耦合器100，结合图3所示，具有改善方向性功能的耦合器100包括第一微带线1以及与第一微带线1耦合的第二微带线2；第一微带线1的两端分别作为射频输入端口和天线输出端口，第二微带线2的两端分别作为耦合输出端口和隔离端口。

具体地，具有改善方向性功能的耦合器100还包括电阻R1以及谐振电路3；谐振电路3的第一端连接至隔离端口，电阻R1的第一端连接至谐振电路3的第二端，电阻R1的第二端接地；谐振电路3用于增加具有改善方向性功能的耦合器100的反向隔离度以提升其单向的方向性。

本实施例中，谐振电路3包括并联设置的第一电感L1和第一电容C1；第一电感L1与第一电容C1并联后的一端作为谐振电路3的第一端，第一电感L1与第一电容C1并联后的另一端作为谐振电路3的第二端。

图4为相关技术中双微带线耦合器的耦合系数与本实施例中具有改善方向性功能的耦合器100的耦合系数的仿真对比图，其中，标示线m3处为2.4GHz的耦合系数，标示线m4处为2.5GHz的耦合系数，从图中可以看出，本实施例中的具有改善方向性功能的耦合器100就算是引入谐振电路3，也并不会对其耦合系数造成影响。图5为相关技术中双微带线耦合器的隔离系数与本实施例中具有改善方向性功能的耦合器100的隔离系数的仿真对比图，其中，标示线m5处为2.4GHz的耦合系数，标示线m6处为2.5GHz的耦合系数，从图中可以看出，本实施例中的具有改善方向性功能的耦合器100引入了谐振电路3后，其反向隔离系数从2.2GHz-4GHz均产生了一定程度的优化，优化幅度为2dB-4dB不等。以2.4GHz-2.5GHz的范围来看，本实施例中具有改善方向性功能的耦合器100的2.4GHz、2.5GHz的方向性分别为19dB和19.1dB，相比于相关技术中的双微带线耦合器，方向性优化了3-4dB左右，优化效果较为明显。

本实施例中的具有改善方向性功能的耦合器100为定向耦合器，其采用上述端口的设计，则需要降低射频输入端口向隔离端口产生的耦合泄露，以提升其单向的方向性；图6为本实施例的具有改善方向性功能的耦合器100中谐振电路3的S曲线仿真示意图，由于本实施例中的具有改善方向性功能的耦合器100引入了谐振电路3，其在频点m7为2.45GHz的谐振频点为高阻，即阻隔了传输信号，相应的便阻碍了天线输出端口向耦合输出端口的信号耦合。

与相关技术相比，本实施例中的具有改善方向性功能的耦合器100通过在第二微带线2的隔离端口增设谐振电路3，从而可以对该隔离端口的阻抗起到一定的调节作用，同时谐振电路3还具有选频特性，这样便可以对第二微带线2的耦合输出端口向其隔离端口传输的反向隔离端能量进行抑制，增加具有改善方向性功能的耦合器100的反向隔离度，进而提升其单向的方向性。另外，本实施例中的具有改善方向性功能的耦合器100电路结构还简单易实现，即只需要使用常规的第一电感L1和第一电容C1搭建便可实现。

实施例二

本实用新型提供了另一种具有改善方向性功能的耦合器200，结合图7所示，本实施例中的具有改善方向性功能的耦合器200与实施例一中的具有改善方向性功能的耦合器100除了谐振电路3的结构不同外，其余结构均与实施例一中的具有改善方向性功能的耦合器100的结构相同，其余结构在此不再赘述。

本实施例中，谐振电路3包括第二电感L2和第二电容C2；电感L2的第一端作为谐振电路3的第一端，与隔离端口连接，第二电容C2的第一端连接至第二电感L2的第二端，第二电容C2的第二端作为谐振电路3的第二端，与电阻R1的第一端连接。

图8为相关技术中双微带线耦合器的耦合系数与本实施例中具有改善方向性功能的耦合器200的耦合系数的仿真对比图，其中，标示线m8处为2.4GHz的耦合系数，标示线m9处为2.5GHz的耦合系数，从图中可以看出，本实施例中的具有改善方向性功能的耦合器200就算是引入谐振电路3，也并不会对其耦合系数造成影响。图9为相关技术中双微带线耦合器的隔离系数与本实施例中具有改善方向性功能的耦合器200的隔离系数的仿真对比图，其中，标示线m10处为2.4GHz的耦合系数，标示线m11处为2.5GHz的耦合系数，从图中可以看出，本实施例中的具有改善方向性功能的耦合器200引入了谐振电路3后，其反向隔离系数从2.2GHz-4GHz均产生了一定程度的优化，优化幅度为2dB-4dB不等。以2.4GHz-2.5GHz的范围来看，本实施例中具有改善方向性功能的耦合器200的2.4GHz、2.5GHz的方向性分别为19dB和19.1dB，相比于相关技术中的双微带线耦合器，方向性优化了3-4dB左右，优化效果较为明显。

本实施例中的具有改善方向性功能的耦合器200属于定向耦合器，其采用上述端口设计，隔离端口的阻抗会对耦合输出端口的S参数产生响应的影响，结合图10和图11所示，原始状态下，有与耦合微带线的引入，隔离端口和耦合输出端口的阻抗明显不同，一个在容性区，一个在感性区，通过引入谐振电路3，以对隔离端口的阻抗进行调节，可以明显看出在频点m22为2.45GHz时，隔离端口和耦合输出端口的阻抗在smith原图上出现了交点，这两个端口实现了完全阻抗匹配，从而2.4GHz-2.5GHz的隔离度均有明显的改善。

与相关技术相比，本实施例中的具有改善方向性功能的耦合器100通过在第二微带线2的隔离端口增设谐振电路3，从而可以对该隔离端口的阻抗起到一定的调节作用，同时谐振电路3还具有选频特性，这样便可以对第二微带线2的耦合输出端口向其隔离端口传输的反向隔离端能量进行抑制，以增加具有改善方向性功能的耦合器100的反向隔离度，进而提升其单向的方向性。另外，本实施例中的具有改善方向性功能的耦合器100电路结构还简单易实现，即只需要使用常规的第二电感L2和第二电容C2搭建便可实现。

实施例三

本实用新型还提供一种射频芯片，射频芯片包括上述实施例一或实施例二的具有改善方向性功能的耦合器100。由于本实施例中的射频芯片使用了上述实施例一或实施例二中的具有改善方向性功能的耦合器100，因此其所达到的技术效果与上述实施例一或实施例二中的具有改善方向性功能的耦合器100所达到的技术效果相同，在此不再赘述。

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实用新型而非限制本实用新型的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下对本实用新型进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本实用新型的范围之内。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 (4)

1.一种具有改善方向性功能的耦合器，所述具有改善方向性功能的耦合器包括第一微带线以及与所述第一微带线耦合的第二微带线；所述第一微带线的两端分别作为射频输入端口和天线输出端口，所述第二微带线的两端分别作为耦合输出端口和隔离端口；其特征在于，所述具有改善方向性功能的耦合器还包括电阻以及谐振电路；所述谐振电路的第一端连接至所述隔离端口，所述电阻的第一端连接至所述谐振电路的第二端，所述电阻的第二端接地；所述谐振电路用于增加所述具有改善方向性功能的耦合器的反向隔离度以提升其单向的方向性。

2.如权利要求1所述的具有改善方向性功能的耦合器，其特征在于，所述谐振电路包括并联设置的第一电感和第一电容；所述第一电感与所述第一电容并联后的一端作为所述谐振电路的第一端，所述第一电感与所述第一电容并联后的另一端作为所述谐振电路的第二端。

3.如权利要求1所述的具有改善方向性功能的耦合器，其特征在于，所述谐振电路包括第二电感和第二电容；所述第二电感的第一端作为所述谐振电路的第一端，所述第二电容的第一端连接至所述第二电感的第二端，所述第二电容的第二端作为所述谐振电路的第二端。

4.一种射频芯片，其特征在于，所述射频芯片包括如权利要求1至3任一项所述的具有改善方向性功能的耦合器。