TWI411156B - 具有邊緣及寬側耦合區段之耦合器 - Google Patents

具有邊緣及寬側耦合區段之耦合器 Download PDF

Info

Publication number
TWI411156B
TWI411156B TW095106489A TW95106489A TWI411156B TW I411156 B TWI411156 B TW I411156B TW 095106489 A TW095106489 A TW 095106489A TW 95106489 A TW95106489 A TW 95106489A TW I411156 B TWI411156 B TW I411156B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
conductor
coupler
coupling
conductors
coupled
Prior art date
Application number
TW095106489A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200633297A (en
Inventor
Allen F Podell
Original Assignee
Werlatone Inc
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 Werlatone Inc filed Critical Werlatone Inc
Publication of TW200633297A publication Critical patent/TW200633297A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI411156B publication Critical patent/TWI411156B/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
    • H01P5/18Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers
    • H01P5/184Conjugate 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
    • H01P5/185Edge coupled lines
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
    • H01P5/18Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00Coupling devices of the waveguide type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
    • H01P5/18Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers
    • H01P5/184Conjugate 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
    • H01P5/187Broadside coupled lines

Landscapes

  • Near-Field Transmission Systems (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Waveguide Connection Structure (AREA)

Description

具有邊緣及寬側耦合區段之耦合器
本發明係關於具有邊緣及寬側耦合區段之耦合器
當將兩條導體線路相隔置放,然又相隔足夠地靠近而使得流入其一者的能量能夠在另一者內被感應時,則這兩條導體線路係被耦合。在該等線路間流動的能量量值與該等導體所身處於內而間隔於該等線路之間的介電媒體相關聯。環繞於該等線路的電磁場為理論上雖為無限,然而通常是會按照相對的耦合量,將該等線路稱為密切或緊密耦合、寬鬆耦合或未耦合。
耦合器為電磁裝置,經構成以充分利用經耦合線路,並且可具有四個連接埠口,其一關聯於兩條耦合線路的各個末端。一主要線路具有一直接或間接地連接至一輸入埠口的輸入。另一末端則連接至該直接埠口。另一第二或輔助線路則在一耦合埠口與一隔離埠口之間延伸。一耦合器可被反轉,並且任何給定埠口皆可依照該耦合器是如何地連接至外部電路,而運作如四種埠口型態的任一者。
方向性耦合器為四埠網路,可在所有埠口處同時地被阻抗匹配。電力可自一輸入埠口流至一相對應的輸出埠口組對,且若該等輸入埠口適當做為終端,則可隔離該輸入組對的埠口。一般說來,是假定一混合器會在這兩個輸出之間將其輸出電力均等地分割,而按較一般之方式來說,一方向性耦合器可具有不均等輸出。經常,耦合器對於經耦合之輸出具有極弱的耦合,這可降低從該輸入至該主要輸出的插入損失。一方向性耦合器之品質的一種測量方式是其方向性,此為所欲之耦合輸出對隔離之埠口輸出的比例值。
鄰近之平行傳輸線路可以電氣及磁性兩者方式耦合。此耦合係本質上與頻率成正比,並且若是磁性及電氣耦合係為相等,則可具有高度方向性可。較長的耦合範圍可提高各線路之間的耦合性,一直到增量耦合的向量和不再增加為止,並且該耦合會按一正弦方式隨著所增長之電氣長度而降低。在許多應用項目裡,會希望是在寬帶上具有一固定的耦合。對稱的耦合器在經耦合的各輸出埠口之間本質上展現出一90度相位差,然非對稱的耦合器則具有趨近於零度或180度的相位差。
除非是使用鐵質或其他高導磁性材料,否則通常是可透過串級耦合器以在較高頻率處達到大於倍頻程帶寬。在一均勻長型耦合器裡,在當該長度超過四分之一波長時該耦合即會落降,並且對於+/-0.3dB耦合漣波僅一倍頻程帶寬為實用。如連接三個相等長度耦合器作為一長型耦合器,兩個外部區段在耦合上為相等而比起該中央耦合係為弱許多,則可獲得一寬帶設計。在低頻處,所有三個耦合相加。而在較高頻處,可將這三個區段合併以在中頻處提供較低的耦合,其中各耦合器為四分之一波長。可將這種設計擴展成諸多區段,藉以獲得極大的帶寬。
串極耦合器的方式存在有兩項特徵。其一為該耦合器變得非常冗長且致生漏失,這是因為其合併長度在最低頻帶邊緣處會超過四分之一波長長度。此外,該中央區段的耦合變得非常緊密,特別是對於3dB多倍頻程耦合器尤甚。一X:1帶寬的串級耦合器在其範圍的高末端處是約為四分之X波長長度。即如一替代方式,已建議使用集總元件,然一般而言具較高漏失。
除集總元件版本之外,這些耦合器係之設計係使用在各步進阻抗耦合器與變壓器之間的類比性。從而是按步進區段的方式來製作各耦合器,各者具有一中央設計頻率的四分之一波長長度,並且可具有多個區段之長度。
一種耦合器包含第一及第二相互耦合之導體。該等經耦合之導體在組態上可為規則或不規則,並且例如可為線性,包含直線性,或者具一或更多曲線、彎折或圈,諸如構成一環狀物、線圈、螺旋或其他迴圈。一耦合器之一或更多的區段可位於不同層級上,且由一像是空氣或一介電基板的介電媒體所分隔。經耦合之導體可在相同或者間隔的介電表面上彼此面對,諸如在一共同基板相反表面上,並且各個導體可在一基板之各側或表面上包含一或更多的部份。在一些範例裡,一耦合器可包含複數個經耦合區段,而各導體在一區段內僅係寬側耦合,而各導體在另一區段內則係邊緣耦合。
可根據傳播的奇與偶模式來分析兩個經耦合之線路。對於一對相同線路,偶模式存在於將相等電壓施加於各線路之輸入處,而對於奇模式,則為相等之反相電壓。此模型可延用於非相同線路,並延用於多重耦合線路。對於在一例如50歐姆系統中的高方向性,奇及偶模式之特徵阻抗的乘積(即如Zo e *Zo o )是等於Zo 2 ,或2500歐姆。Zo 、Zo e 以及Zo o 分別地為該耦合器、偶模式與奇模式的特徵阻抗。此外,兩個模式的傳播速度愈是均等,該耦合器的方向性即愈佳。
在各耦合線路之上及之下的介電會降低偶模式阻抗,而對於奇模式的影響則非常輕微。而具有介電常數為1的空氣,相較於其他具有較高介電常數之介電物質,可將偶模式阻抗所減少的量值降低。不過,這或會需要支援用以製作一耦合器的良好導體。
螺旋或是其他迴圈亦或會基於數種理由而提高該偶模式阻抗。其一原因在於至接地的電容可為各多個導體部份所共享。此外,於各鄰近導體之間的磁性耦合會提升其有效電感。迴圈線路亦較直線線路為小,且較容易支撐而不致大幅地影響到偶模式阻抗。
亦可使用空氣作為介電物。然而,在各螺旋之上及之下利用空氣作為介電物,而同時在一具有高於1之介電值的材料上支撐螺旋或會產生速度差異,這是因為奇模式傳播實質是透過各耦合線路之間的介電而進行,因此相較於在空氣中傳播被減緩,而偶模式傳播則大致是透過空氣進行。
傳播的奇模式是用來作為一平衡式傳輸線路。為令該偶與奇模式速度相等,需要將該偶模式速度減緩一個量,該量係等於由該奇模式之任何介電負載所引入的速度減少量。這可藉由製作一略屬集總偶模式延遲線路而達成。在螺旋區段之中央處增加至接地的電容可產生一L-C-L低通濾波器。這可藉由在該等螺旋之中央或中介部份處將該等導體加寬而達成。該螺旋之各部份間的耦合可將該低通結構修改成為一近似全通「T」區段。當該螺旋之電氣長度足夠大時,像是大於一設計中頻的八分之一,或許不會將該螺旋視為運作如一集總元件。因此,這或可為近似全通。可在一十進制帶寬上,令該近似全通偶模式的延遲約為相等於平衡之介電負載奇模式之延遲。
由於該設計中頻減低,因此可在該螺旋裡使用更多圈以令其更具集總性且為全通,而在最高頻處具有更佳的行為。實體縮小亦可供在高頻處使用更多圈,但是跡線、通道及各介電層的維度或會變得難以實作。
一耦合器可至少包含第一及第二條帶導體,其經組態設定為至少兩個耦合區段,該第一及第二導體係實質僅在各耦合區段之一第一者內為寬側耦合,而在各耦合區段之一第二者內則為邊緣耦合。即如圖1所示之範例,其中描繪一個三區段耦合器10,包含一第一邊緣耦合之區段12、一中間之第二寬側耦合區段14,以及一第三邊緣耦合區段16。各經串聯耦合之區段是由第一及第二導體18及20所構成。在此範例裡,導體18及20係條帶導體,其具有像是面部18a及20a之寬面部,以及像是邊緣18b及20b之窄邊緣。同時在此範例裡,該導體18係沿一單一層級或平面22延伸,而該導體20則是沿平面22以及沿一第二層級或平面24延伸。這些平面可對應至用於支撐該等導體的介電表面,諸如介電基板之表面。
更詳細地說,導體18及20進一步包含個別第一部份18c及20c、第二部份18d及20d以及第三部份18e及20e。第一部份18c及20c,以及第三部份18e及20e,具有界定間隔26及28的鄰近邊緣18b及20b,該等間隔具有個別寬度W1及W2,其係足夠地窄以於該等導體部份之間提供邊緣耦合。第二部份18d及20d係以重疊關係而設置,而該部份18d直接地設在各導體之面部上或是垂直於各導體之面部與部份20d對準,並且以一寬度W3之間隔30所相隔。選擇性地,各面部可為僅部份地重疊或者完全不重疊。以這種組態,導體18之一下面部18a面朝於該導體20的一上面部20a,而在該等導體第二部份之間產生寬側耦合。
可將該導體18的末端18f及18g分別地視為是耦合器埠口32及34,而將該導體20的末端20f及20g分別地視為是耦合器埠口36及38。可選擇性地將該等導體末端連接至遠離於所說明之耦合器區段的埠口,像是在額外的相關耦合區域之末端。可將該等三個耦合區段的電氣長度L1、L2及L3、環繞於各導體且位於其間之介電媒體的介電常數、各導體的尺寸以及於各導體之間的距離,調整其尺寸,藉以產生一具所欲特徵之介電耦合器。在一範例裡,兩個以上耦合區段之介電長度可為相等,並且所有三者的長度可為等於一頻率的四分之一波長。從而,可使用一具有其他形式與組態而含各耦合區段之耦合器。例如,可使用較少或較多的耦合區段,該等導體可沿額外層級而延伸,或是各層級可對於每一或所有區段而規則性地或不規則性地改變。對於邊緣耦合,各導體具有面向邊緣或許已足夠,而對於寬側耦合,各導體具有面向寬表面或已足夠。而例如,若可直接地在兩個面部之間畫出一直線,則可將該等面部視為面向。相對應地,若一垂直於其一導體之面部的直線與另一者的面部相交,則可將該等兩個面部視為重疊。因此各表面可為彼此面向,而非重疊或彼此直接背向。
亦可提供其他類似於該耦合器10的耦合器。例如,一耦合器可包含第一及第二間隔平面介電表面;一第一導體,具有經串接之第一、第二及第三部份,其中該第一導體之第一部份被放置在該第一表面上,該第一導體之第二部份被放置在該第一表面上,並且直接地連接至該第一導體的第一部份,而該第一導體之第三部份被放置在該第二表面上,並且直接地連接至該第一導體的第二部份;以及一第二導體,具有經串接之第一、第二及第三部份,其中該第二導體之第一部份被放置在該第一表面上,並且經組態設定以邊緣耦合於該第一導體的第一部份,該第二導體之第二部份被放置在該第二表面上,並且直接地連接至該第二導體的第一部份,同時經組態設定以寬側耦合於該第一導體的第二部份,而該第二導體之第三部份被放置在該第二表面上,並且直接地連接至該第二導體的第二部份,同時經組態設定以邊緣耦合於該第一導體的第三部份。
圖2描述此一耦合器40之範例。在此組態裡,該耦合器40可包含經耦合區段42、44及46,其由至少一對導體所構成,諸如導體48及50。即如前文中按照各導體18及20所述,導體48及50可為條帶導體,且具有寬面部48a及50a、邊緣48b及50b、在該耦合區段42內的導體部份48c及50c、在該耦合區段44內的導體部份48d及50d,以及末端48f、48g、50f及50g。在此範例裡,將該等兩者導體48及50的不同部份放置在兩個層級52及54處,而各層級對應於各導體平面及/或介電表面。
該等導體進一步包含像是通孔的互連,其可在不同的層級上互連各導體部份。更詳細地說,一互連48h將導體部份48c與導體部份48d互連,而一互連48i將導體部份48e與導體末端48g互連。類似地,一互連50h將導體末端50f與導體部份50c互連,而一互連50i將導體部份50d與導體末端50e互連。
導體48及50在耦合區段42及46內可為其平面,而由個別的間隔56及58所分隔,藉此該等導體具有鄰近邊緣48b及50b,且經邊緣耦合。導體48及50在耦合區段44內可為重疊、垂直對準之關係,而在面向導體面部48a與50a間則由一間隔60所分隔。從而,該等導體在耦合區段42及46內可為邊緣耦合,而在耦合區段44中則為寬側耦合。導體末端48f、48g、50f及50g可延伸以構成耦合器終端或埠口62、64、66及68。
在此範例中,導體48及50可個別地構成迴圈70及72,並且特別是螺旋74及76。從而,在該等導體內會有彎折或圈78,以構成迴圈或螺旋。例如,該耦合區段42包含圈80及82,該耦合區段44包含圈84及86,而該耦合區段46包含圈88及90。此外,在鄰接區段內有未特定地加以識別的圈。另外,導體部份可為如圖示般被串接,而於在該耦合區段42內的導體部份係面向對準且重疊於該耦合區段46內的導體部份。在此組態裡,該導體部份48c對準於該導體部份50e,而該導體部份50c對準於該導體部份48e。從而,在該等個別的導體部份之間可另有寬側耦合。在一些範例裡,導體區段可相對於彼此而位移,且仍具有面向面部及/或邊緣。
在此範例中,各耦合區段構成一半迴圈,其中的螺旋係具有一又二分之一迴圈。在一具體實施例裡,其中半迴圈具有相等電氣長度,且該等三個耦合區段的長度各者為一設計頻率波長的四分之一,該耦合器具有一其中央位於該設計頻率處之通帶,且該耦合器包含三個四分之一波長的耦合區段。
圖3-7說明一具有該耦合器10及40之特性的耦合器100之特定具體實施例。由於與該耦合器40在各項特性上的類似性,因此對於相似特性給定相同的元件符號。因此,該耦合器40的說明亦大致適用於該耦合器100。在此範例裡,即如圖5中所特別顯示,導體48及50被放置在一介電基板102之相反表面102a及102b上。在該等表面上的導體界定個別導體平面104及106。平面104及106大致為分別地對應於圖6及7的平面。
一第二介電基板108被放置在平面104內的導體上。該基板108包含互為相反的主要表面108a及108b。一般而言,該平面104內的導體因而亦放置在該基板表面108b上。可做為接地平面之一導體層110係形成於基板表面108a上。類似地,一具有主要表面112a及112b之基板112可將放置在該表面112a上的第二接地平面導體層114與在該平面106內亦放置在該表面112b上之導體加以分隔。導體層110及114可為接地平面,這可藉導體48及50構成條帶傳輸線路116及118。
圖3包含該耦合器100之具體實施例沿X、Y及Z軸以mils為單位的各項尺寸,即如圖中所示。以毫米(mm)的近似尺寸係如括號中所示。該等三個基板可為由適當材料所製成,像是複合介電材料,並且皆可具有一相對應介電常數,像是一等於3.38的介電常數。該基板102具有一等於60 mils(或約1.52 mm)的厚度D1。該等基板108及112具有約為120 mils(或約3.05 mm)的厚度D2及D3。在該等耦合區段42及46內之各導體部份的寬度W4亦可皆為相等,並且具有一100 mils或2.54 mm的數值。在耦合區段42及46之內的各導體間間隔W1及W2兩者可為等於20 mils或0.51 mm。該導體間間隔W3與該基板的厚度D1相等。可選擇性地使用具有不同及其他介電常數與尺寸的介電材料。
耦合器100具有各種形式的耦合方式。在該耦合區段42及46內,導體相當靠近地分隔,邊緣48b及50b彼此鄰近而產生邊緣耦合。然而,相較於區段42,導體在區段46內為反置,並且這些區段重疊而在這兩個區段之間產生寬側耦合。特別是,該導體區段48c為直接地在該導體區段50e上(重疊並對準),而該導體區段50c為直接地在該導體區段48e上(重疊並對準),獲致在不同導體區段內之不同導體間的寬側耦合。
在耦合區段44內,該等面部48a及50a彼此面對,且至少部分地互相重疊,即如像是圖4中以垂直於導體之面部進行觀察可知,其產生寬側耦合。由於在區段44內各導體並非並列排置,因此並無顯著的邊緣耦合。即如可自圖4中特別看出,該耦合區段44包含部份44a及44b,其中部分的導體48及50確為重疊而部分則並未重疊。例如,該導體50之一部份50h具有一寬度W5。而相反於該50h者為一具有一寬度W6的部份48h。這些導體直接地重疊於一小於該W5及該W6的寬度W7上。寬側耦合在導體重疊之區域內會較強,然隨著離該直接對準之側的愈遠而變弱。即如前文討論,較寬的導體部份也會增加接地耦合。
此外,有一另外部份,像是該導體部份50d之部份50i,其面向但未重疊於該導體部份48d之一相對應部份48i。即如前述,該等導體部份48i及50i相較於重疊之導體部份48h及50h之部份實具有較低的寬側耦合。
在該耦合器100內亦可提供其他形式之耦合。例如,可設有籤片120,該籤片120係自導體48及50側向延伸且為導體48及50之一部分。該等籤片120可以各種方式提供對相同導體、對其他導體,及/或對一接地平面的耦合。這些可包含在該導體48上的籤片122、123、124、125、126及127,以及在該導體50上的籤片130、131、132、133及134。該耦合器100另外可包含結構性地分離於或隔離任一導體的各導體墊件136,其可邊緣及/或寬側耦合於該等導體之其一或兩者、該接地平面,及/或另一墊件。這些墊件的範例包含鄰近於且耦合該導體48而放置之墊件138、140及142,以及鄰近於且耦合該導體50而放置之墊件150、152及154。該墊件138亦耦合於該墊件152;該墊件140耦合於該墊件154;該墊件142耦合於該籤片132;該墊件150耦合於該籤片125。此外,該籤片126耦合於該籤片131。這些各種耦合模式一般說來可使信號傳播速度相等,並平衡該信號傳播之奇及偶模式。
對於一耦合器100之具體實施例,在一0.1 GHz到1.0 GHz頻率範圍上的各項分散參數可如圖8所顯示。垂直軸有兩個刻度:一個是在左邊從頂部0分貝(dB)延伸到底部-40 dB的刻度,而一個是在右邊從頂部-2 dB改變到底部-7 dB的刻度。一曲線160代表傳輸係數S(2,1),即直接埠口上的增益,而一曲線162代表傳輸係數S(3,1),即耦合埠口上的增益。右方刻度適用於這兩者曲線。可觀察到曲線具有繞於一約為-3 dB之平均增益的約+/-0.5 dB的波紋。一曲線164代表傳輸係數S(4,1),此曲線表示在輸入與各隔離埠口間的分隔。最後,一曲線166代表反射係數S(1,1),並且表示該輸入回返損失。可觀察到該分隔及該回返損失兩者在整個頻率範圍上皆低於-27dB。
該等耦合器具體實施例雖既經特定顯示且描述,然確可在其內進行許多變化方式。在該等耦合器10、40及100中亦可使用其他的耦合器區段,像是各種習知的直線性或曲線性緊密及鬆散耦合區段,這些區段可具有一設計頻率之波長的約四分之一整數倍之有效電氣長度。在一特定應用項目裡,可使用其他的組態、層級、尺寸、圈及其他變化方式,並且可以對稱或非對稱,及/或混合式或方向性耦合器之形式。
因此,本揭示可包含一或更多獨立之發明或彼此相關之發明,其係各種特性、功能、元件及/或性質之組合,而一個或更多之該等特性、功能、元件及/或性質可在界定於申請專利範圍中。可在本申請案或相關之申請案主張該等特性、功能、元件及/或性質之其他組合及次組合。此等變化,無論是否為不同組合或相同組合,是否相異、範圍更為廣泛、較為狹窄或屬相同,亦被視為是納入本揭示之標的內。目前並未主張之特性、組合或元件的可用性或顯著性或許目前無法明瞭。因此,前揭各具體實施例屬示範性質,並且無單一特性或元件,或是該等之組合對於可在本申請案或稍後申請案中所主張之所有可能組合係為關鍵者。各申請專利範圍項界定一於前述揭示中所揭示之發明,然任一申請專利範圍項並不必然地涵蓋所有可主張之各項特性或組合。
在申請專利範圍項引述有「一」或「一第一」元件或其均等物之處,該等申請專利範圍項係含有一或更多之該等元件,而既非要求亦不排除兩個兩個以上的此等元件。此外,像是第一、第二或第三而用於識別元件的序數表示是用以區分各元件,而非表示某一必要或有限數量之該等元件,同時,除非另予特別陳述之外,否則亦並不表示此等元件的特定位置或順序。
(產業利用性)
在本揭示中所敘述之射頻耦合器、耦合器元件及構件係適用於電信、電腦、信號處理,以及其他使用到耦合器的產業。
10...三區段耦合器
12...第一邊緣耦合區段
14...第二寬側耦合區段
16...第三邊緣耦合區段
18...第一導體
18a...下面部
18b...邊緣
18c...第一部份
18d...第二部份
18e...第三部份
18f...末端
18g...末端
20...第二導體
20a...上面部
20b...邊緣
20c...第一部份
20d...第二部份
20e...第三部份
20f...末端
20g...末端
22...層級
24...第二層級
32...耦合器埠口
34...耦合器埠口
36...耦合器埠口
38...耦合器埠口
40...耦合器
42...耦合區段
44...耦合區段
46...耦合區段
48...導體
48a...寬側面部
48b...邊緣
48c...導體部份
48d...導體部份
48e...導體部份
48f...末端
48g...末端
48h...互連
48i...互連
50...導體
50a...寬側面部
50b...邊緣
50c...導體部份
50d...導體部份
50e...導體部份
50f...末端
50g...末端
50h...互連
50i...互連
52...層級
54...層級
62...耦合器終端
64...耦合器終端
66...耦合器終端
68...耦合器終端
70...迴圈
72...迴圈
74...螺旋
76...螺旋
78...彎折
80...圈
82...圈
84...圈
86...圈
88...圈
90...圈
100...耦合器
102...介電基板
102a...表面
102b...表面
104...導體平面
106...導體平面
108...第二介電基板
108a...主要表面
108b...主要表面
110...導體層
112...基板
112a...主要表面
112b...主要表面
114...導體層
116...條帶傳輸線路
118...條帶傳輸線路
120...籤片
122...籤片
123...籤片
124...籤片
125...籤片
126...籤片
127...籤片
130...籤片
131...籤片
132...籤片
133...籤片
134...籤片
136...導體墊件
138...墊件
140...墊件
142...墊件
150...墊件
152...墊件
154...墊件
圖1係第一耦合器之簡化立體圖解。
圖2係第二耦合器之簡化立體圖解。
圖3係第三耦合器之立體圖。
圖4係圖3之耦合器的導體之平面圖。
圖5係沿圖4中之線5-5所採之截面圖。
圖6係圖3之耦合器的第一導體層的平面圖,其係沿圖5之線6-6所採。
圖7係圖3之耦合器的第二導體層的平面圖,其係沿圖5之直線7-7所採。
圖8係所選定操作參數之繪圖,模擬做為圖3耦合器之頻率之函數。
40...耦合器
42...耦合區段
44...耦合區段
46...耦合區段
48...導體
48a...寬側面部
48b...邊緣
48c...導體部份
48d...導體部份
48e...導體部份
48f...末端
48g...末端
48h...互連
48i...互連
50...導體
50a...寬側面部
50b...邊緣
50c...導體部份
50d...導體部份
50e...導體部份
50f...末端
50g...末端
50h...互連
50i...互連
52...層級
54...層級
62...耦合器終端
64...耦合器終端
66...耦合器終端
68...耦合器終端
70...迴圈
72...迴圈
74...螺旋
76...螺旋
78...彎折
80...圈
82...圈
84...圈
86...圈
88...圈
90...圈

Claims (17)

  1. 一種耦合器,包含:至少第一及第二條帶導體,經組態設定為至少三個耦合區段,其中有兩個耦合區段係經組態設定為一實質上封閉的迴圈,其係當從該迴圈之法向看時,該等第一及第二導體在該等耦合區段之一第一耦合區段內係實質僅為寬側耦合,在該等耦合區段之一第二耦合區段內沿著一給定長度為邊緣耦合,且在該等耦合區段之一第三耦合區段內沿著該給定長度為邊緣耦合,而該第一耦合區段係經電子方式放置在在第二耦合區段及該第三耦合區段之間,且其中在該二耦合區段內的至少該第一導體係沿著該給定長度而連續地寬側耦合於該第三耦合區段內之該第二導體。
  2. 如申請專利範圍第1項之耦合器,其中該等第一及第二耦合區段具有實質相等的電子長度。
  3. 如申請專利範圍第2項之耦合器,其中該等第一及第二耦合區段各者具有一實質相等於一設計頻率的四分之一波長之電子長度。
  4. 如申請專利範圍第1項之耦合器,其中該等在該第一耦合區段內之第一及第二導體係以至少部分地重疊的關係而放置在間隔之介電表面上,並且在該第二耦合區段內係放置在一共同介電表面上。
  5. 如申請專利範圍第1項之耦合器,其中相較於在該第二耦合區段內,該等第一及第二導體在該第一耦合區段內為較寬。
  6. 如申請專利範圍第1項之耦合器,其中該等第一及第二耦合區段為至少部分地經組態設定為至少一迴圈之一部份。
  7. 如申請專利範圍第1項之耦合器,其中該等第一及第二導體係經進一步組態設定為一第三耦合區段,該等第一及第二導體在該第三耦合區段內係邊緣耦合,而該第一耦合區段係以電子方式放置於該第二與第三耦合區段之間。
  8. 如申請專利範圍第7項之耦合器,其中該第二耦合區段之各導體的至少一者係經寬側耦合於該第三耦合區段的另一導體。
  9. 如申請專利範圍第1項之耦合器,其中該等第一及第二導體係以非重疊關係在該第一耦合區段之一部份上。
  10. 如申請專利範圍第1項之耦合器,其中該等第一及第二導體對於該第一耦合區段之至少一部份具有不同寬度。
  11. 一種耦合器,包含:第一及第二間隔之平面介電表面;一第一導體,具有經串接之第一、第二及第三部份,其中該第一導體之第一部份被放置在該第一表面上,該第一導體之第二部份被放置在該第一表面上,並且直接地連接至該第一導體的第一部份,而該第一導體之第三部份被放置在該第二表面上,並且直接地連接至該第一導體的第二部份;以及一第二導體,具有經串接之第一、第二及第三部份, 其中該第二導體之第一部份被放置在該第一表面上,並且經組態設定以邊緣耦合於該第一導體的第一部份;該第二導體之第二部份被放置在該第二表面上,並且直接地連接至該第二導體的第一部份,並經組態設定以寬側耦合於該第一導體的第二部份;而且該第二導體之第三部份被放置在該第二表面上,並且直接地連接至該第二導體的第二部份,並經組態設定以邊緣耦合於該第一導體的第三部份。
  12. 如申請專利範圍第11項之耦合器,其中該等第一及第二導體之第一、第二及第三部份具有實質相等的電子長度。
  13. 如申請專利範圍第11項之耦合器,其中該第一導體之第一部份為寬側耦合於該第二導體之第三部份,而且該第二導體之第一部份為寬側耦合於該第一導體之第三部份。
  14. 如申請專利範圍第11項之耦合器,其中,相較於對該第二導體之第三部份,該第一導體之第一部份為相隔較靠近於該第二導體之第一部份。
  15. 如申請專利範圍第11項之耦合器,其中該等第一及第二導體各者構成至少一迴圈。
  16. 如申請專利範圍第15項之耦合器,其中該等第一及第二導體各者構成一又二分之一圈之螺旋,而各導體部份構成實質二分之一圈。
  17. 如申請專利範圍第11項之耦合器,進一步包含直接地連接至該等第一及第二導體之第一及第三部份的個別埠 口。
TW095106489A 2005-03-08 2006-02-27 具有邊緣及寬側耦合區段之耦合器 TWI411156B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/075,608 US7245192B2 (en) 2003-12-08 2005-03-08 Coupler with edge and broadside coupled sections

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200633297A TW200633297A (en) 2006-09-16
TWI411156B true TWI411156B (zh) 2013-10-01

Family

ID=36953697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW095106489A TWI411156B (zh) 2005-03-08 2006-02-27 具有邊緣及寬側耦合區段之耦合器

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7245192B2 (zh)
KR (1) KR101244978B1 (zh)
CN (1) CN101171719B (zh)
GB (1) GB2439501B (zh)
IL (1) IL185696A (zh)
TW (1) TWI411156B (zh)
WO (1) WO2006096445A1 (zh)

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7605673B2 (en) * 2006-06-02 2009-10-20 Coherent, Inc. Transformer for impedance-matching power output of RF amplifier to gas-laser discharge
US7663449B2 (en) * 2006-07-18 2010-02-16 Werlatone, Inc Divider/combiner with coupled section
US7446626B2 (en) * 2006-09-08 2008-11-04 Stmicroelectronics Ltd. Directional couplers for RF power detection
JP4729464B2 (ja) * 2006-09-20 2011-07-20 ルネサスエレクトロニクス株式会社 方向性結合器および高周波回路モジュール
JP5526647B2 (ja) * 2009-08-11 2014-06-18 株式会社村田製作所 方向性結合器
DE112009005442B4 (de) * 2009-12-15 2018-05-17 Snaptrack, Inc. Koppler und Verstärkeranordnung
KR101858772B1 (ko) 2010-07-29 2018-05-16 스카이워크스 솔루션즈, 인코포레이티드 의도된 폭 미스매치를 사용한 결합 계수 변동 저감
CN102263313A (zh) 2011-07-27 2011-11-30 华为技术有限公司 一种移相装置及其应用的天线系统
JP5517003B2 (ja) * 2012-02-01 2014-06-11 Tdk株式会社 方向性結合器
US8975966B2 (en) * 2012-03-07 2015-03-10 Qualcomm Incorporated Shared bypass capacitor matching network
US8648675B1 (en) * 2012-11-30 2014-02-11 Werlatone, Inc. Transmission-line bend structure
US9755670B2 (en) 2014-05-29 2017-09-05 Skyworks Solutions, Inc. Adaptive load for coupler in broadband multimode multiband front end module
GB2542057B (en) 2014-06-12 2021-09-29 Skyworks Solutions Inc Devices and methods related to directional couplers
CN105322267A (zh) * 2014-06-18 2016-02-10 凯镭思通讯设备(上海)有限公司 一种带空气腔的强耦合器
US9553617B2 (en) 2014-07-24 2017-01-24 Skyworks Solutions, Inc. Apparatus and methods for reconfigurable directional couplers in an RF transceiver with controllable capacitive coupling
US9673504B2 (en) * 2014-08-22 2017-06-06 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Miniaturized multi-section directional coupler using multi-layer MMIC process
US9178263B1 (en) 2014-08-29 2015-11-03 Werlatone, Inc. Divider/combiner with bridging coupled section
US9793592B2 (en) 2014-12-10 2017-10-17 Skyworks Solutions, Inc. RF coupler with decoupled state
US9088063B1 (en) 2015-03-11 2015-07-21 Werlatone, Inc. Hybrid coupler
US9325051B1 (en) 2015-04-02 2016-04-26 Werlatone, Inc. Resonance-inhibiting transmission-line networks and junction
CN107710501A (zh) 2015-04-17 2018-02-16 伯德技术集团股份有限公司 包括非定向耦合器的射频功率传感器
DE102015212184A1 (de) * 2015-06-30 2017-01-05 TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG Richtkoppler
US9866244B2 (en) 2015-09-10 2018-01-09 Skyworks Solutions, Inc. Electromagnetic couplers for multi-frequency power detection
TWI716539B (zh) 2016-02-05 2021-01-21 美商天工方案公司 具有多波段濾波的電磁耦合器
WO2017143045A1 (en) * 2016-02-17 2017-08-24 Eagantu Ltd. Wide band directional coupler
TWI720128B (zh) 2016-02-29 2021-03-01 美商天工方案公司 整合式濾波器及定向耦合器總成
US9953938B2 (en) 2016-03-30 2018-04-24 Skyworks Solutions, Inc. Tunable active silicon for coupler linearity improvement and reconfiguration
CN109314298B (zh) 2016-04-29 2023-05-02 天工方案公司 补偿电磁耦合器
US10249930B2 (en) 2016-04-29 2019-04-02 Skyworks Solutions, Inc. Tunable electromagnetic coupler and modules and devices using same
TW201740608A (zh) 2016-05-09 2017-11-16 天工方案公司 具有自動頻率偵測的自動調整電磁耦合器
US10164681B2 (en) 2016-06-06 2018-12-25 Skyworks Solutions, Inc. Isolating noise sources and coupling fields in RF chips
WO2017223141A1 (en) 2016-06-22 2017-12-28 Skyworks Solutions, Inc. Electromagnetic coupler arrangements for multi-frequency power detection, and devices including same
KR101777716B1 (ko) * 2016-08-04 2017-09-18 자화전자(주) 회로기판 및 이를 포함하는 진동 발생장치
US9966646B1 (en) 2017-05-10 2018-05-08 Werlatone, Inc. Coupler with lumped components
US10742189B2 (en) 2017-06-06 2020-08-11 Skyworks Solutions, Inc. Switched multi-coupler apparatus and modules and devices using same
JP7029254B2 (ja) 2017-08-31 2022-03-03 太陽誘電株式会社 方向性結合器
US10418681B1 (en) 2018-11-02 2019-09-17 Werlatone, Inc. Multilayer loop coupler having transition region with local ground
US10418680B1 (en) 2018-11-02 2019-09-17 Werlatone, Inc. Multilayer coupler having mode-compensating bend
US10536128B1 (en) 2019-06-25 2020-01-14 Werlatone, Inc. Transmission-line-based impedance transformer with coupled sections
EP3800731A1 (en) * 2019-10-02 2021-04-07 Comet AG Directional coupler
US11011818B1 (en) 2020-08-04 2021-05-18 Werlatone, Inc. Transformer having series and parallel connected transmission lines
US10978772B1 (en) 2020-10-27 2021-04-13 Werlatone, Inc. Balun-based four-port transmission-line networks
CN112909467A (zh) * 2021-01-22 2021-06-04 惠州Tcl移动通信有限公司 Pcb板耦合结构及pcb板

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040227608A1 (en) * 2003-05-16 2004-11-18 Toshifumi Nakatani Mutual induction circuit

Family Cites Families (55)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3319190A (en) * 1962-07-02 1967-05-09 Dielectric Products Engineerin Electromagnetic wave coupling devices
US3371284A (en) * 1964-10-30 1968-02-27 Bell Telephone Labor Inc High frequency balanced amplifier
US3345585A (en) * 1964-11-25 1967-10-03 Donald A Hildebrand Phase shifting stripline directional coupling networks
US3534299A (en) * 1968-11-22 1970-10-13 Bell Telephone Labor Inc Miniature microwave isolator for strip lines
US3516024A (en) * 1968-12-30 1970-06-02 Texas Instruments Inc Interdigitated strip line coupler
US3678433A (en) * 1970-07-24 1972-07-18 Collins Radio Co Rf rejection filter
JPS5321827B2 (zh) * 1973-02-12 1978-07-05
JPS5756248B2 (zh) * 1974-08-19 1982-11-29
US3999150A (en) * 1974-12-23 1976-12-21 International Business Machines Corporation Miniaturized strip-line directional coupler package having spirally wound coupling lines
GB1580802A (en) * 1976-04-29 1980-12-03 Post Office Electrical filter networks
US4216446A (en) * 1978-08-28 1980-08-05 Motorola, Inc. Quarter wave microstrip directional coupler having improved directivity
US4394630A (en) * 1981-09-28 1983-07-19 General Electric Company Compensated directional coupler
US4482873A (en) * 1982-09-16 1984-11-13 Rockwell International Corporation Printed hybrid quadrature 3 dB signal coupler apparatus
IT1183558B (it) * 1985-04-02 1987-10-22 Gte Telecom Spa Accoppiatore di potenza in film sottile
US4800345A (en) * 1988-02-09 1989-01-24 Pacific Monolithics Spiral hybrid coupler
US4999593A (en) * 1989-06-02 1991-03-12 Motorola, Inc. Capacitively compensated microstrip directional coupler
US4937541A (en) * 1989-06-21 1990-06-26 Pacific Monolithics Loaded lange coupler
US5075646A (en) * 1990-10-22 1991-12-24 Westinghouse Electric Corp. Compensated mixed dielectric overlay coupler
JP2817487B2 (ja) * 1991-12-09 1998-10-30 株式会社村田製作所 チップ型方向性結合器
JP2656000B2 (ja) * 1993-08-31 1997-09-24 日立金属株式会社 ストリップライン型高周波部品
WO1995032527A1 (fr) * 1994-05-19 1995-11-30 Tdk Corporation Coupleur directionnel
JP3487461B2 (ja) * 1994-12-17 2004-01-19 ソニー株式会社 変成器及び増幅器
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
US5563558A (en) * 1995-07-21 1996-10-08 Endgate Corporation Reentrant power coupler
US5689217A (en) * 1996-03-14 1997-11-18 Motorola, Inc. Directional coupler and method of forming same
US5852866A (en) * 1996-04-04 1998-12-29 Robert Bosch Gmbh Process for producing microcoils and microtransformers
US5793272A (en) * 1996-08-23 1998-08-11 International Business Machines Corporation Integrated circuit toroidal inductor
US5742210A (en) * 1997-02-12 1998-04-21 Motorola Inc. Narrow-band overcoupled directional coupler in multilayer package
US5889444A (en) * 1997-02-27 1999-03-30 Werlatone, Incorporated Broadband non-directional tap coupler
US5926076A (en) * 1997-08-07 1999-07-20 Werlatone, Inc. Adjustable broadband directional coupler
US6342681B1 (en) * 1997-10-15 2002-01-29 Avx Corporation Surface mount coupler device
JP3257487B2 (ja) * 1997-12-05 2002-02-18 株式会社村田製作所 方向性結合器
US5982252A (en) * 1998-04-27 1999-11-09 Werlatone, Inc. High power broadband non-directional combiner
US6020783A (en) * 1998-06-05 2000-02-01 Signal Technology Corporation RF notch filter having multiple notch and variable notch frequency characteristics
DE19858470A1 (de) * 1998-12-17 2000-06-21 Rohde & Schwarz Richtkoppler
US6246299B1 (en) * 1999-07-20 2001-06-12 Werlatone, Inc. High power broadband combiner having ferrite cores
DE19944741C2 (de) * 1999-09-17 2001-09-13 Siemens Ag Monolitisch integrierter Transformator
US6518856B1 (en) * 1999-10-13 2003-02-11 Signal Technology Corporation RF power divider/combiner circuit
JP3520411B2 (ja) * 1999-11-10 2004-04-19 株式会社村田製作所 結合線路を用いた高周波部品
US6407648B1 (en) * 1999-11-15 2002-06-18 Werlatone, Inc. Four-way non-directional power combiner
US6396362B1 (en) * 2000-01-10 2002-05-28 International Business Machines Corporation Compact multilayer BALUN for RF integrated circuits
US6765455B1 (en) * 2000-11-09 2004-07-20 Merrimac Industries, Inc. Multi-layered spiral couplers on a fluropolymer composite substrate
US6483397B2 (en) * 2000-11-27 2002-11-19 Raytheon Company Tandem six port 3:1 divider combiner
KR100444215B1 (ko) * 2000-12-19 2004-08-16 삼성전기주식회사 다층형 칩 방향성 결합기
US6407647B1 (en) * 2001-01-23 2002-06-18 Triquint Semiconductor, Inc. Integrated broadside coupled transmission line element
JP3651401B2 (ja) * 2001-03-16 2005-05-25 株式会社村田製作所 方向性結合器
US6522222B1 (en) * 2001-06-26 2003-02-18 Yuriy Nikitich Pchelnikov Electromagnetic delay line with improved impedance conductor configuration
KR100551577B1 (ko) * 2001-10-19 2006-02-13 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 방향성 결합기
KR100506728B1 (ko) * 2001-12-21 2005-08-08 삼성전기주식회사 듀얼밴드 커플러
US6794954B2 (en) * 2002-01-11 2004-09-21 Power Wave Technologies, Inc. Microstrip coupler
US6806789B2 (en) * 2002-01-22 2004-10-19 M/A-Com Corporation Quadrature hybrid and improved vector modulator in a chip scale package using same
US6806558B2 (en) * 2002-04-11 2004-10-19 Triquint Semiconductor, Inc. Integrated segmented and interdigitated broadside- and edge-coupled transmission lines
US6686812B2 (en) * 2002-05-22 2004-02-03 Honeywell International Inc. Miniature directional coupler
US6819200B2 (en) * 2002-07-26 2004-11-16 Freescale Semiconductor, Inc. Broadband balun and impedance transformer for push-pull amplifiers
US6822532B2 (en) * 2002-07-29 2004-11-23 Sage Laboratories, Inc. Suspended-stripline hybrid coupler

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040227608A1 (en) * 2003-05-16 2004-11-18 Toshifumi Nakatani Mutual induction circuit

Also Published As

Publication number Publication date
GB2439501B (en) 2008-07-16
TW200633297A (en) 2006-09-16
US20050146394A1 (en) 2005-07-07
IL185696A (en) 2011-12-29
KR20070110419A (ko) 2007-11-16
WO2006096445A1 (en) 2006-09-14
KR101244978B1 (ko) 2013-03-18
US7245192B2 (en) 2007-07-17
CN101171719B (zh) 2012-05-23
GB0719643D0 (en) 2007-11-14
CN101171719A (zh) 2008-04-30
GB2439501A (en) 2007-12-27
IL185696A0 (en) 2008-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI411156B (zh) 具有邊緣及寬側耦合區段之耦合器
US7138887B2 (en) Coupler with lateral extension
US7132906B2 (en) Coupler having an uncoupled section
TWI422097B (zh) 多區段耦合器組件
US10418680B1 (en) Multilayer coupler having mode-compensating bend
US9331373B2 (en) Directional coupler
CN1271976A (zh) 用于无线和射频应用中的宽带平衡-不平衡变换器
US9178263B1 (en) Divider/combiner with bridging coupled section
US10418681B1 (en) Multilayer loop coupler having transition region with local ground
US7119633B2 (en) Compensated interdigitated coupler
US9325051B1 (en) Resonance-inhibiting transmission-line networks and junction
US9966646B1 (en) Coupler with lumped components
US11757172B1 (en) Capacitive shields and methods for coupled transmission lines
US20230238677A1 (en) Enhanced directional couplers for massive mimo antenna systems
GB2399951A (en) Signal transformation

Legal Events

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