TWI409986B - 功率分配器及雙輸出之無線訊號發射器 - Google Patents

功率分配器及雙輸出之無線訊號發射器 Download PDF

Info

Publication number
TWI409986B
TWI409986B TW098121177A TW98121177A TWI409986B TW I409986 B TWI409986 B TW I409986B TW 098121177 A TW098121177 A TW 098121177A TW 98121177 A TW98121177 A TW 98121177A TW I409986 B TWI409986 B TW I409986B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
layer
substrate
signal
transmission line
output signal
Prior art date
Application number
TW098121177A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201101574A (en
Inventor
Min Chung Wu
Shao Chin Lo
Original Assignee
Ralink Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ralink Technology Corp filed Critical Ralink Technology Corp
Priority to TW098121177A priority Critical patent/TWI409986B/zh
Priority to US12/634,692 priority patent/US8068796B2/en
Publication of TW201101574A publication Critical patent/TW201101574A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI409986B publication Critical patent/TWI409986B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
    • H01P5/18—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers
    • H01P5/184—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers the guides being strip lines or microstrips
    • H01P5/187—Broadside coupled lines

Landscapes

  • Transmitters (AREA)

Description

功率分配器及雙輸出之無線訊號發射器
本發明係指一種功率分配器及雙輸出之無線訊號發射器，尤指一種體積小、構造精簡且可應用於多頻或寬頻之操作的功率分配器及無線訊號發射器。
隨著無線通訊技術不斷演進，越來越多無線通訊系統支援多輸入多輸出(Multi-input Multi-output，MIMO)通訊技術，如採用符合IEEE 802.11無線區域網路標準之無線通訊系統等，用以提升無線通訊系統之頻譜效率及傳輸速率，以改善通訊品質。多輸入多輸出通訊技術之概念係透過多重(或多組)天線同步收發無線訊號，以在不增加頻寬或總發射功率耗損(Transmit Power Expenditure)的情況下，增加系統的資料吞吐量(Throughput)及傳送距離，因而可提升頻譜效率及傳輸速率。
要在多輸入多輸出系統上達成以智慧型天線收發訊號之目的，射頻處理電路需適當地將待發射訊號傳送至各個發射天線，因此需要配置功率分配器。舉例來說，在一2T/2R(2發射器、2接收器)之多輸入多輸出系統下，射頻處理電路可將待發射訊號平均地分配為兩個功率相等，但相位差90度的射頻訊號，以透過兩個發射天線發送無線訊號。這種帶有90度相位差的功率分配器，在射頻訊號處理領域中是重要的元件之一。然而，習知90度相位差之功率分配器除了需較大的佈局面積外，由於其通常是針對窄頻或是單一頻帶的應用，當用於寬頻及多頻帶的操作時，會造成功率損耗與相位差偏移，因而不符合目前無線電子產品多頻帶應用的趨勢。
因此，本發明之主要目的即在於提供一種功率分配器及雙輸出之無線訊號發射器。
本發明揭露一種功率分配器，包含有一基板，包含有一第一層、一第二層及一第三層，該第二層介於該第一層與該第三層之間；一訊號接收端，形成於該基板之該第一層中，用來接收一待發射訊號；一第一輸出端，形成於該基板之該第一層中，用來輸出一第一射頻輸出訊號；一阻抗匹配端，形成於該基板之該第三層中，用來耦接一阻抗；一第二輸出端，形成於該基板之該第三層中，用來輸出一第二射頻輸出訊號；一接地板，形成於該基板之該第二層中，並環繞一孔洞而呈環狀；一第一塊狀傳輸線，形成於該基板之該第一層中對應於該孔洞之位置，並耦接於該訊號接收端及該第一輸出端；以及一第二塊狀傳輸線，形成於該基板之該第三層中對應於該孔洞之位置，並耦接於該阻抗匹配端及該第二輸出端，具有與該第一塊狀傳輸線相同之形狀。
本發明另揭露一種雙輸出之無線訊號發射器，包含有一射頻訊號處理電路，用來產生一待發射訊號；一第一天線；一第二天線；以及一功率分配器。該功率分配器包含有一基板，包含有一第一層、一第二層及一第三層，該第二層介於該第一層與該第三層之間；一訊號接收端，形成於該基板之該第一層中，用來接收該待發射訊號；一第一輸出端，形成於該基板之該第一層中，用來輸出一第一射頻輸出訊號至該第一天線；一阻抗匹配端，形成於該基板之該第三層中，用來耦接一阻抗；一第二輸出端，形成於該基板之該第三層中，用來輸出一第二射頻輸出訊號至該第二天線；一接地板，形成於該基板之該第二層中，並環繞一孔洞而呈環狀；一第一塊狀傳輸線，形成於該基板之該第一層中對應於該孔洞之位置，並耦接於該訊號接收端及該第一輸出端；以及一第二塊狀傳輸線，形成於該基板之該第三層中對應於該孔洞之位置，並耦接於該阻抗匹配端及該第二輸出端，具有與該第一塊狀傳輸線相同之形狀。
請參考第1A圖至第1D圖，第1A圖為本發明實施例一功率分配器10之示意圖，第1B圖至第1D圖為功率分配器10之各層示意圖。功率分配器10包含有一基板100、一訊號接收端P1、輸出端P2、P3、一阻抗匹配端P4、一接地板GND_PLT、塊狀傳輸線TML_B1、TML_B2。訊號接收端P1用來接收一待發射訊號，輸出端P2、P3用來輸出射頻輸出訊號，而阻抗匹配端P4則耦接於一阻抗(未繪於圖中)，如50歐姆。此外，由P2和P3所輸出的射頻輸出訊號在分別經過塊狀傳輸線TML_B1與TML_B2的電氣路徑較佳地相差待發射訊號之四分之一波長。以結構來說，基板100係三層印刷電路板，其上層(如第1B圖所示)印刷有訊號接收端P1、輸出端P2及塊狀傳輸線TML_B1，中層(如第1C圖所示)印刷有接地板GND_PLT，下層(如第1D圖所示)則印刷有輸出端P3、阻抗匹配端P4及塊狀傳輸線TML_B2。更進一步地，由第1A圖至第1D圖可知，接地板GND_PLT環繞一孔洞HL，而對應於孔洞HL的上、下方則為形狀相同之塊狀傳輸線TML_B1、TML_B2，其中，孔洞HL投影於中層之形狀大於塊狀傳輸線TML_B1投影於上層之形狀。在此情形下，由於塊狀傳輸線TML_B1與TML_B2之間未被接地板GND_PLT隔絕，因此透過訊號耦合後，輸出端P2及P3之射頻輸出訊號的相位差為90度。此外，塊狀傳輸線TML_B1與TML_B2間的距離係由中層印刷電路板的厚度決定。塊狀傳輸線TML_B1與TML_B2間的距離則視有多少的能量從TML_B1耦合至TML_B2，例如3dB、6dB或是其他特定的比例。
另一方面，塊狀傳輸線TML_B1、TML_B2之寬度非定值，而是由窄變寬，再由寬變窄。換言之，對塊狀傳輸線TML_B1上傳輸的訊號(即訊號接收端P1所接收之待發射訊號)而言，所面對的阻抗會由小變大，再由大變小，因此，經由耦合作用後，可將待發射 訊號之能量依特定比例分配至輸出端P2及P3。此特定比例與塊狀傳輸線TML_B1、TML_B2之形狀的變化有關，換句話說，塊狀傳輸線TML_B1、TML_B2之形狀相關於輸出端P2及P3之能量分佈。此外，由於接地板GND_PLT會影響塊狀傳輸線TML_B1與TML_B2間的訊號耦合情形，因此，孔洞HL的形狀也會影響輸出端P2及P3之能量分佈。在此情形下，設計者可藉由調整塊狀傳輸線TML_B1、TML_B2及孔洞HL的形狀，使輸出端P2及P3所輸出之射頻訊號的能量呈特定比例。例如，針對2T/2R之系統，可產生功率相等之射頻輸出訊號。
簡單來說，藉由塊狀傳輸線TML_B1與TML_B2，本發明可由輸出端P2及P3輸出相位差90度的射頻輸出訊號，再透過調整塊狀傳輸線TML_B1與TML_B2的形狀或孔洞HL的形狀，可控制輸出端P2及P3之訊號功率比，進而達到功率分配的目的。由於塊狀傳輸線TML_B1與TML_B2間係透過耦合作用，不需藉由組合被動元件(如電感、電容等)，即可達到功率分配及相位差90度的效果，因此可應用於多頻或寬頻的應用。
舉例來說，若應用於符合IEEE 802.11標準之無線通訊系統，適當調整功率分配器10之尺寸後，可得第2圖之頻率響應圖及第3圖之相位示意圖。在第2圖中，曲線S21表示在不同頻率下，由訊號接收端P1傳輸(耦合)至輸出端P2的能量比例；曲線S31表示在不同頻率下，由訊號接收端P1傳輸(耦合)至輸出端P3的能量 比例；曲線S11表示在不同頻率下，由訊號接收端P1反射回訊號接收端P1的能量比例；以及曲線S41表示在不同頻率下，由訊號接收端P1傳輸(耦合)至阻抗匹配端P4的能量比例。因此，由第2圖可知，在IEEE 802.11的操作頻段，即2.4GHz及5GHz附近，曲線S21、S31的振幅皆在-3dB附近，表示輸出端P2、P3之訊號能量約為訊號接收端P1之訊號能量的一半。另外，在第3圖中，虛線表示輸出端P2的訊號相位，而實線表示輸出端P3的訊號相位，可知輸出端P2與P3的訊號相位差為90度。因此，由第2圖及第3圖可知，在IEEE 802.11的操作頻段，功率分配器10可輸出相位差90度且功率相等之射頻訊號。換句話說，本發明適用於多頻及寬頻之應用。
除此之外，由於功率分配器10不需複雜的電子元件，可減少佈局面積，提升產品競爭力。另一方面，將功率分配器10應用於一無線訊號發射器時，可將功率分配器10設於一射頻訊號處理電路與多重(兩個)天線之間，亦即，將訊號接收端P1耦接於射頻訊號處理電路，並將輸出端P2、P3分別耦接於兩天線，則功率分配器10可將射頻訊號處理電路所輸出之待發射訊號，分配至輸出端P2、P3，並使輸出端P2、P3之訊號相位差為90度，而功率相等或呈特定比例。
需注意的是，第1A圖至第1D圖所示之功率分配器10係為本發明之一實施例，本領域具通常知識者當可根據所需之功率分配比 例或操作頻段等，適當地調整各元件的形狀、尺寸、材質。例如，在第4圖中，一塊狀傳輸線TML_Ba之形狀為線性增加，再對稱地線性減少，而對應之孔洞HL_a則為長方形；而在第5圖中，一塊狀傳輸線TML_Bb之形狀與塊狀傳輸線TML_Ba相同，但其孔洞HL_b則為八角形。當然，第4圖及第5圖僅用以說明本發明可能的變化，而非用以限制本發明。
在習知技術中，功率分配器需較大的佈局面積，且不適用於寬頻及多頻帶的操作。相較之下，本發明不需複雜的電子元件，可減少佈局面積，並可應用於多頻或寬頻的應用。本發明除了可輸出相位差90度之射頻訊號，另外可透過改變塊狀傳輸線或接地板之孔洞的形狀，調整射頻輸出訊號的功率比，更進一步地擴大應用範圍。
綜上所述，本發明係透過耦合作用，輸出相位差90度之射頻訊號，並透過改變塊狀傳輸線或接地板之孔洞的形狀，調整射頻輸出訊號的功率比。因此，本發明之功率分配器不僅具有體積小、構造精簡的優點外，同時可應用於多頻或寬頻之操作。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10‧‧‧功率分配器
100‧‧‧基板
P1‧‧‧訊號接收端
P2、P3‧‧‧輸出端
P4‧‧‧阻抗匹配端
GND_PLT‧‧‧接地板
TML_B1、TML_B2、TML_Ba、TML_Bb‧‧‧塊狀傳輸線
HL、HL_a、HL_b‧‧‧孔洞
S11、S21、S31、S41‧‧‧曲線
第1A圖為本發明實施例一功率分配器之示意圖。
第1B圖、第1C圖及第1D圖為第1A圖之功率分配器之各層示意圖。
第2圖為第1A圖之功率分配器之頻率響應圖。
第3圖為第1A圖之功率分配器之相位示意圖。
第4圖為本發明一變化實施例之示意圖。
第5圖為本發明一變化實施例之示意圖。
10．．．功率分配器
100．．．基板
P1．．．訊號接收端
P2、P3．．．輸出端
P4．．．阻抗匹配端
GND_PLT．．．接地板
TML_B1、TML_B2．．．塊狀傳輸線
HL．．．孔洞

Claims (18)

  1. 一種功率分配器，包含有：一基板，包含有一第一層、一第二層及一第三層，該第二層介於該第一層與該第三層之間；一訊號接收端，形成於該基板之該第一層中，用來接收一待發射訊號；一第一輸出端，形成於該基板之該第一層中，用來輸出一第一射頻輸出訊號；一阻抗匹配端，形成於該基板之該第三層中，用來耦接一阻抗；一第二輸出端，形成於該基板之該第三層中，用來輸出一第二射頻輸出訊號；一接地板，形成於該基板之該第二層中，並環繞一孔洞而呈環狀，其中該孔洞係八角形；一第一塊狀傳輸線，形成於該基板之該第一層中對應於該孔洞之位置，並耦接於該訊號接收端及該第一輸出端；以及一第二塊狀傳輸線，形成於該基板之該第三層中對應於該孔洞之位置，並耦接於該阻抗匹配端及該第二輸出端，具有與該第一塊狀傳輸線相同之形狀。
  2. 如請求項1所述之功率分配器，其中該第一射頻輸出訊號及該第二射頻輸出訊號分別經過該第一塊狀傳輸線與該第二塊狀傳輸線之電氣路徑相差該待發射訊號之四分之一波長。
  3. 如請求項1所述之功率分配器，其中該第一射頻輸出訊號與該第二射頻輸出訊號之相位差為90度。
  4. 如請求項1所述之功率分配器，其中該第一射頻輸出訊號與該第二射頻輸出訊號之能量和等於該待發射訊號之能量。
  5. 如請求項1所述之功率分配器，其中該孔洞之形狀相關於該第一射頻輸出訊號與該第二射頻輸出訊號之能量比。
  6. 如請求項1所述之功率分配器，其中該孔洞投影於該基板之該第二層之形狀大於該第一塊狀傳輸線投影於該基板之該第一層之形狀。
  7. 如請求項1所述之功率分配器，其中該第一塊狀傳輸線與該第二塊狀傳輸線之形狀相關於該第一射頻輸出訊號與該第二射頻輸出訊號之能量比。
  8. 如請求項1所述之功率分配器，其中該第一塊狀傳輸線投影於該基板之該第一層之形狀的寬度係呈窄至寬再至窄之變化。
  9. 如請求項1所述之功率分配器，其中該阻抗係50歐姆。
  10. 一種雙輸出之無線訊號發射器，包含有： 一射頻訊號處理電路，用來產生一待發射訊號；一第一天線；一第二天線；以及一功率分配器，包含有：一基板，包含有一第一層、一第二層及一第三層，該第二層介於該第一層與該第三層之間；一訊號接收端，形成於該基板之該第一層中，用來接收該待發射訊號；一第一輸出端，形成於該基板之該第一層中，用來輸出一第一射頻輸出訊號至該第一天線；一阻抗匹配端，形成於該基板之該第三層中，用來耦接一阻抗；一第二輸出端，形成於該基板之該第三層中，用來輸出一第二射頻輸出訊號至該第二天線；一接地板，形成於該基板之該第二層中，並環繞一孔洞而呈環狀，其中該孔洞係八角形；一第一塊狀傳輸線，形成於該基板之該第一層中對應於該孔洞之位置，並耦接於該訊號接收端及該第一輸出端；以及一第二塊狀傳輸線，形成於該基板之該第三層中對應於該孔洞之位置，並耦接於該阻抗匹配端及該第二輸出端，具有與該第一塊狀傳輸線相同之形狀。
  11. 如請求項10所述之無線訊號發射器，其中該第一射頻輸出訊號及該第二射頻輸出訊號分別經過該第一塊狀傳輸線與該第二塊狀傳輸線之電氣路徑相差該待發射訊號之四分之一波長。
  12. 如請求項10所述之無線訊號發射器，其中該第一射頻輸出訊號與該第二射頻輸出訊號之相位差為90度。
  13. 如請求項10所述之無線訊號發射器，其中該第一射頻輸出訊號與該第二射頻輸出訊號之能量和等於該待發射訊號之能量。
  14. 如請求項10所述之無線訊號發射器，其中該孔洞之形狀相關於該第一射頻輸出訊號與該第二射頻輸出訊號之能量比。
  15. 如請求項10所述之無線訊號發射器，其中該孔洞投影於該基板之該第二層之形狀大於該第一塊狀傳輸線投影於該基板之該第一層之形狀。
  16. 如請求項10所述之無線訊號發射器，其中該第一塊狀傳輸線與該第二塊狀傳輸線之形狀相關於該第一射頻輸出訊號與該第二射頻輸出訊號之能量比。
  17. 如請求項10所述之無線訊號發射器，其中該第一塊狀傳輸線投影於該基板之該第一層之形狀的寬度係呈窄至寬再至窄之變 化。
  18. 如請求項10所述之無線訊號發射器，其中該阻抗係50歐姆。
TW098121177A 2009-06-24 2009-06-24 功率分配器及雙輸出之無線訊號發射器 TWI409986B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW098121177A TWI409986B (zh) 2009-06-24 2009-06-24 功率分配器及雙輸出之無線訊號發射器
US12/634,692 US8068796B2 (en) 2009-06-24 2009-12-10 Power divider and dual-output radio transmitter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW098121177A TWI409986B (zh) 2009-06-24 2009-06-24 功率分配器及雙輸出之無線訊號發射器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201101574A TW201101574A (en) 2011-01-01
TWI409986B true TWI409986B (zh) 2013-09-21

Family

ID=43381278

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW098121177A TWI409986B (zh) 2009-06-24 2009-06-24 功率分配器及雙輸出之無線訊號發射器

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8068796B2 (zh)
TW (1) TWI409986B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI505545B (zh) * 2011-11-10 2015-10-21 Wistron Neweb Corp 一進四出之功率分配器
TWI467973B (zh) * 2012-06-19 2015-01-01 Univ Nat Cheng Kung 射頻訊號多模態分配裝置
JP5612049B2 (ja) * 2012-09-14 2014-10-22 株式会社東芝 合成器
CN108039548B (zh) * 2017-12-28 2018-12-07 荆门市亿美工业设计有限公司 同频合路器
CN110190370B (zh) * 2019-05-07 2021-03-02 南京理工大学 基于SSPPs的四端口差分结构

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5634208A (en) * 1995-03-28 1997-05-27 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Multilayer transmission line using ground metal with slit, and hybrid using the transmission line

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2170659B (en) * 1985-02-01 1988-11-02 Ferranti Plc Microwave power divider
KR100451764B1 (ko) * 2001-12-12 2004-10-08 주식회사 하이닉스반도체 전력 분배기로 사용하기 위한 반도체 장치
US7324060B2 (en) * 2005-09-01 2008-01-29 Raytheon Company Power divider having unequal power division and antenna array feed network using such unequal power dividers
EP2278657B1 (en) * 2008-04-11 2013-08-14 Mitsubishi Electric Corporation Power divider
US20090273413A1 (en) * 2008-05-01 2009-11-05 Wen Hui Zhang Power divider integrated circuit
US8073401B2 (en) * 2009-02-17 2011-12-06 Rfaxis, Inc. Multi mode radio frequency transceiver front end circuit with inter-stage matching circuit
TWI407625B (zh) * 2009-06-22 2013-09-01 Wistron Neweb Corp 具高隔離度之功率分配器

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5634208A (en) * 1995-03-28 1997-05-27 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Multilayer transmission line using ground metal with slit, and hybrid using the transmission line

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Backward directional coupler for weak coupling of double-sided microstrip lines using longitudinal double-slots", Electronics LettersVolume: 40 , Issue: 5 Publication Year: 2004 , Page(s): 309 – 310 *
"New slot-coupled directional couplers between double-sided substrate microstrip lines, and their applications", Microwave Symposium Digest, 1988., IEEE MTT-S InternationalPublication Year: 1988 , Page(s): 579 - 582 vol.2 *

Also Published As

Publication number Publication date
US8068796B2 (en) 2011-11-29
TW201101574A (en) 2011-01-01
US20100330939A1 (en) 2010-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102701378B1 (ko) 라디오 설계, 제어, 및 아키텍처
US8976067B2 (en) Antenna module having integrated radio frequency circuitry
US10886634B2 (en) Filter feeding network and base station antenna
TWI628867B (zh) 天線組件及具有該天線組件的無線通訊裝置
US8670322B2 (en) Single transmission line for connecting radio frequency modules in an electronic device
US10116281B2 (en) Power combiner/divider using mutual inductance
US20090040109A1 (en) Antenna Device and Wireless Communication Device Using the Same
WO2015109706A1 (zh) 一种天线单元及终端
CN111919338B (zh) 天线模块
US9837726B2 (en) Multi-band active integrated MIMO antennas
TWI484768B (zh) 無線通訊裝置及訊號饋入方法
US20110193652A1 (en) Feeding Device for Smart Antenna
TW201635647A (zh) 可重組的多頻多功能天線
TWI409986B (zh) 功率分配器及雙輸出之無線訊號發射器
CN104882677B (zh) 具有高共模抑制比的差分缝隙mimo天线
US20180234072A1 (en) Split Ring Resonator Antenna
US9819077B1 (en) Multi-feed antenna optimized for non-50 Ohm operation
CN101938815B (zh) 功率分配器及双输出的无线信号发射器
JP2016010110A (ja) アンテナ装置、無線通信装置および帯域調整方法
US11532877B2 (en) Devices with radiating systems proximate to conductive bodies
US11217871B2 (en) Distributor and synthesizer
KR100893683B1 (ko) 하이브리드 커플러
Hovsepian et al. Active Feed Tuning for Excitation Symmetry in Simultaneous Transmit and Receive Antennas
US20230387599A1 (en) Antenna device
US20240313426A1 (en) Antenna module and communication device equipped with the same

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees