TWI720014B - 用於多頻功率偵測之電磁耦合器及具有電磁耦合器之系統 - Google Patents

用於多頻功率偵測之電磁耦合器及具有電磁耦合器之系統 Download PDF

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Abstract

本發明揭示經組態以同時偵測多個頻率之多輸出電磁耦合器及包含該等多輸出電磁耦合器之裝置及系統。在一實例中，一種多輸出電磁耦合器包含：一主耦合器傳輸線，其在一輸入埠與一輸出埠之間延伸且電連接該輸入埠及該輸出埠；一第一耦合線區段，其經組態以耦合來自該主耦合器傳輸線之一第一頻帶中之電磁功率而在一第一耦合埠處提供一第一耦合輸出信號；及一第二耦合線區段，其經組態以耦合來自該主耦合器傳輸線之一第二頻帶中之電磁功率而與在該第一耦合埠處提供該第一耦合輸出信號同時地在一第二耦合埠處提供一第二耦合輸出信號。

Description

用於多頻功率偵測之電磁耦合器及具有電磁耦合器之系統
為了通信目的，無線裝置產生具有能夠傳播至其他無線裝置之一射頻(RF)之通常在電磁(EM)頻譜內之電磁信號。當將由一信號源產生之一電磁信號提供至諸如一天線之一負載時，該信號之一部分可自該負載反射回。一電磁耦合器可包含於該信號源與該負載之間之一信號路徑中以提供自該信號源行進至該負載之該電磁信號之正向功率之一指示及/或自該負載反射回之反向功率之一指示。例如，電磁耦合器包含定向耦合器、雙向耦合器、多頻帶耦合器(例如雙頻帶耦合器)及其類似者。
一EM耦合器通常具有一輸入埠、一輸出埠、一耦合埠及一隔離埠。當將一終端阻抗給予該隔離埠時，在該耦合埠處提供自該輸入埠行進至該輸出埠之正向EM功率之一指示。當將一終端阻抗給予該耦合埠時，在該隔離埠處提供自該輸出埠行進至該輸入埠之反向EM功率之一指示。在各種習知EM耦合器中，通常將該終端阻抗實施為一50 Ohm並聯電阻器。
一EM耦合器具有一耦合因數，其表示：相對於輸入埠處之一EM信號之功率而提供多少功率至該EM耦合器之耦合埠。EM耦合器通常引起一EM信號路徑中之一插入損耗。因此，一EM耦合器之輸入埠處所接收之一EM 信號一般具有比該EM耦合器之輸入埠處所提供之功率低之一功率。插入損耗可歸因於EM信號之一部分被提供至耦合埠(或隔離埠)及/或歸因於與EM耦合器之主傳輸線相關聯之損耗。另外，傳統EM耦合器甚至在未使用時將插入損耗添加至一信號路徑。此甚至可在EM耦合器未用於偵測功率時使一EM信號退化。
態樣及實施例係關於電子系統，且特定言之，態樣及實施例係關於諸如(但不限於)射頻(RF)耦合器之電磁(EM)耦合器。
根據一實施例，一種多輸出電磁(EM)耦合器包括：一主耦合器傳輸線，其在一輸入埠與一輸出埠之間延伸且電連接該輸入埠及該輸出埠；一第一耦合線區段，其經組態以耦合來自該主耦合器傳輸線之一第一頻帶中之電磁功率而在一第一耦合埠處提供一第一耦合輸出信號；及一第二耦合線區段，其經組態以耦合來自該主耦合器傳輸線之一第二頻帶中之電磁功率而與在該第一耦合埠處提供該第一耦合輸出信號同時地在一第二耦合埠處提供一第二耦合輸出信號。
在一實例中，該多輸出EM耦合器進一步包括一第一選頻組件，其選擇性地連接至該第一耦合埠且經組態以使該第一頻帶通過且拒絕該第二頻帶。該多輸出EM耦合器可進一步包括一第二選頻組件，其選擇性地連接至該第二耦合埠且經組態以使該第二頻帶通過且拒絕該第一頻帶。在一實例中，該第一選頻組件及該第二選頻組件之各者係一低通濾波器、一帶通濾波器及一高通濾波器之一者。在另一實例中，該第一選頻組件及該第二選頻組件形成一雙工器之部分，該雙工器經組態以將該第一耦合輸出信號及該第二耦合輸出信號導引至一共同EM耦合器輸出埠。
在另一實例中，該多輸出EM耦合器進一步包括一第一串聯開關，其安置於該第一耦合線區段與該第二耦合線區段之間且經組態以將該第一耦合線區段及該第二耦合線區段選擇性地串聯連接在一起。
該多輸出EM耦合器可進一步包括一第三耦合線區段，其經組態以耦合來自該主耦合器傳輸線之一第三頻帶中之EM功率而在一第三耦合埠處提供一第三耦合輸出信號。
在一實例中，該多輸出EM耦合器進一步包括一第三選頻組件，其選擇性地連接至該第三耦合埠且經組態以使該第三頻帶通過且拒絕該第一頻帶及該第二頻帶。例如，該第三選頻組件可為一低通濾波器、一帶通濾波器或一高通濾波器。在一實例中，該第一選頻組件、該第二選頻組件及該第三選頻組件形成三工器之部分，該三工器經組態以將該第一耦合輸出信號、該第二耦合輸出信號及該第三耦合輸出信號導引至一共同EM耦合器輸出埠。在另一實例中，該第一選頻組件、該第二選頻組件及該第三選頻組件之至少一者係可調的。
在另一實例中，該多輸出EM耦合器進一步包括一第二串聯開關，其安置於該第二耦合線區段與該第三耦合線區段之間且經組態以將該第二耦合線區段及該第三耦合線區段選擇性地串聯連接在一起。該多輸出EM耦合器可進一步包括一開關網路，其經組態以在該第一串聯開關及該第二串聯開關兩者斷開時使該第二耦合線區段與該主耦合器傳輸線選擇性地解耦合。
在一實例中，該第一耦合線區段連接至一第一隔離埠，該第二耦合線區段連接至一第二隔離埠，且該第三耦合線區段連接至一第三隔離埠。在此一實例中，該多輸出EM耦合器可進一步包括連接至該第一隔離埠之一第 一終端負載、連接至該第二隔離埠之一第二終端負載及連接至該第三隔離埠之一第三終端負載。在一實例中，該第一終端負載、該第二終端負載及該第三終端負載之至少一者係一可調終端阻抗電路。例如，該可調終端阻抗電路可包含一開關網路及複數個被動阻抗元件。該多輸出EM耦合器可進一步包括：一記憶體，其經組態以儲存該可調終端阻抗電路之一阻抗值；及一控制電路，其連接至該記憶體及該可調終端阻抗電路，且經組態以控制該開關網路來將該複數個被動阻抗元件之若干者選擇性地耦合在一起而將由該可調終端阻抗電路提供之一終端阻抗設定成該阻抗值。
一實施例係針對包括該多輸出EM耦合器之一實例的耦合器模組。
另一實施例係針對一種系統，其包括：該多輸出EM耦合器之一實例；一收發器，其經組態以產生一EM傳輸信號；及一天線開關模組，其經組態以將該收發器連接至該多輸出EM耦合器且將該EM傳輸信號導引至該多輸出EM耦合器之輸入埠。在一實例中，該系統進一步包括連接於該收發器與該天線開關模組之間之一功率放大器，該功率放大器經組態以接收且放大該EM傳輸信號。該系統可進一步包括連接至該多輸出EM耦合器之輸出埠之一天線，該天線經組態以傳輸該EM傳輸信號且接收一EM接收信號。在一實例中，該多輸出EM耦合器進一步經組態以在該輸出埠處接收該EM接收信號且在該輸入埠處提供該EM接收信號，且該天線開關模組進一步經組態以將該EM接收信號導引至該收發器。例如，該系統可為一無線裝置。該無線裝置可進一步包括至少一處理器、一電腦可讀媒體、一控制器及一電池。
另一實施例係針對一種模組，其包括：該多輸出EM耦合器之一實例；及一天線開關模組，其連接至該多輸出EM耦合器之一輸入埠。該模組可進 一步包括連接至該天線開關模組之一功率放大器，該天線開關模組連接於該功率放大器與該多輸出EM耦合器之間。根據另一實施例，一種無線裝置包括：該模組之一實例；及一收發器，其經組態以產生一EM傳輸信號且接收一EM接收信號。該無線裝置可進一步包括一天線，其耦合至該多輸出EM耦合器且經組態以傳輸該EM傳輸信號且接收該EM接收信號。該無線裝置可進一步包括一電池、一電腦可讀媒體、一控制器及至少一處理器之至少一者。
根據另一實施例，一種雙向多輸出射頻(EM)耦合器包括：一主耦合器傳輸線，其連接一輸入埠及一輸出埠；一第一耦合線區段，其選擇性地連接於一第一正向耦合埠與一第一正向隔離埠之間或一第一反向耦合埠與一第一反向隔離埠之間，該第一耦合線區段經組態以耦合來自該主耦合器傳輸線之一第一頻帶中之EM功率而在該第一正向耦合埠及該第一反向耦合埠之一者處提供一第一耦合信號；及一第二耦合線區段，其選擇性地連接於一第二正向耦合埠與一第二正向隔離埠之間或一第二反向耦合埠與一第二反向隔離埠之間，該第二耦合線區段經組態以耦合來自該主耦合器傳輸線之一第二頻帶中之EM功率而與提供該第一耦合信號同時地在該第二正向耦合埠及該第二反向耦合埠之一者處提供一第二耦合信號，該第一頻帶及該第二頻帶彼此不同。
在一實例中，該雙向多輸出EM耦合器進一步包括：一第一開關網路，其經組態以將該第一耦合線區段選擇性地連接至該第一正向耦合埠及該第一正向隔離埠或該第一反向耦合埠及該第一反向隔離埠；及一第二開關網路，其經組態以將該第二耦合線區段選擇性地連接至該第二正向耦合埠及該第二正向隔離埠或該第二反向耦合埠及該第二反向隔離埠。在一實例 中，該第一開關網路包含：一第一模式選擇開關，其經組態以將該第一耦合線區段選擇性地連接至該第一正向耦合埠；一第二模式選擇開關，其經組態以將該第一耦合線區段選擇性地連接至該第一反向耦合埠；及一第一隔離開關，其經組態以在接通該第一模式選擇開關且斷開該第二模式選擇開關時將一第一終端負載選擇性地連接至該第一正向隔離埠且在斷開該第一模式選擇開關且接通該第二模式選擇開關時將該第一終端負載選擇性地連接至該第一反向隔離埠。在另一實例中，該第二開關網路包含：一第三模式選擇開關，其經組態以將該第二耦合線區段選擇性地連接至該第二正向耦合埠；一第四模式選擇開關，其經組態以將該第二耦合線區段選擇性地連接至該第二反向耦合埠；及一第二隔離開關，其經組態以在接通該第三模式選擇開關且斷開該第四模式選擇開關時將一第二終端負載選擇性地連接至該第二正向隔離埠且在斷開該第三模式選擇開關且接通該第四模式選擇開關時將該第二終端負載選擇性地連接至該第二反向隔離埠。在另一實例中，該第一開關網路包含：一第一對模式選擇開關，其可經操作以將該第一耦合線區段替代地連接至該第一正向耦合埠或該第一反向耦合埠；及一第一隔離開關，其可經操作以將該第一正向隔離埠及該第一反向隔離埠之一者替代地連接至一第一終端負載。該第二開關網路可包含：一第二對模式選擇開關，其可經操作以將該第二耦合線區段替代地連接至該第二正向耦合埠或該第二反向耦合埠；及一第二隔離開關，其可經操作以將該第二正向隔離埠及該第二反向隔離埠之一者替代地連接至一第二終端負載。
在一實例中，該第一終端負載及該第二終端負載之各者包含一電阻元件、一電容元件及一電感元件之至少一者。在一實例中，該電阻元件、該 電容元件及該電感元件之至少一者係可調的。在另一實例中，該第一終端負載及該第二終端負載之至少一者包含一可調終端阻抗電路。在一實例中，該可調終端阻抗電路包含一終端開關網路及複數個被動阻抗元件，該終端開關網路可經操作以將該複數個被動阻抗元件之若干者選擇性地連接在一起而設定由該可調終端阻抗電路提供之一終端阻抗值。該雙向多輸出EM耦合器可進一步包括：一記憶體，其經組態以儲存該終端阻抗值；及一控制電路，其耦合至該記憶體及該終端開關網路，且經組態以控制該終端開關網路來將該複數個被動阻抗元件之該若干者選擇性地連接在一起而設定該終端阻抗值。在一實例中，該複數個被動阻抗元件包含電阻元件、電容元件及電感元件之至少一者。
根據一實例，該雙向多輸出EM耦合器進一步包括可經操作以將該第一耦合線區段及該第二耦合線區段串聯連接在一起之一第一串聯開關。
在另一實例中，該雙向多輸出EM耦合器進一步包括選擇性地連接至該第一正向耦合埠及該第一反向耦合埠之至少一者之一第一選頻組件，該第一選頻組件經組態以使該第一頻帶通過且拒絕該第二頻帶。該雙向多輸出EM耦合器可進一步包括選擇性地連接至該第二正向耦合埠及該第二反向耦合埠之至少一者之一第二選頻組件，該第二選頻組件經組態以使該第二頻帶通過且拒絕該第一頻帶。在一實例中，該第一頻帶低於該第二頻帶，該第一選頻組件係一低通濾波器，且該第二選頻組件係一高通濾波器。在另一實例中，該第一選頻組件及該第二選頻組件係帶通濾波器。在另一實例中，該第一選頻組件及該第二選頻組件之至少一者係可調的。
該雙向多輸出EM耦合器可進一步包括選擇性地連接於一第三正向耦合埠與一第三正向隔離埠之間或一第三反向耦合埠與一第三反向隔離埠之 間之一第三耦合線區段，該第三耦合線區段經組態以耦合來自該主耦合器傳輸線之一第三頻帶中之EM功率而在該第三正向耦合埠及該第三反向耦合埠之一者處提供一第三耦合信號，該第三頻帶不同於該第一頻帶及該第二頻帶。在一實例中，該雙向多輸出EM耦合器進一步包括可經操作以將該第二耦合線區段及該第三耦合線區段串聯連接在一起之一第二串聯開關。該雙向多輸出EM耦合器可進一步包括選擇性地連接至該第三正向耦合埠及該第三反向耦合埠之至少一者之一第三選頻組件，該第三選頻組件經組態以使該第三頻帶通過且拒絕該第一頻帶及該第二頻帶。在一實例中，該第一選頻組件、該第二選頻組件及該第三選頻組件形成三工器之部分，該三工器經組態以將該第一耦合輸出信號、該第二耦合輸出信號及該第三耦合輸出信號導引至一共同EM耦合器輸出埠。在另一實例中，該第一選頻組件、該第二選頻組件及該第三選頻組件之至少一者係可調的。在另一實例中，該第一選頻組件連接於一第一共同耦合器輸出端與該第一正向耦合埠及該第一反向耦合埠之間。
另一實施例係針對一種耦合器模組，其包括該雙向多輸出EM耦合器之一實例。
根據另一實施例，一種無線裝置包括：該耦合器模組之一實例；一天線，其耦合至該雙向多輸出EM耦合器之輸出埠；一收發器，其經組態以產生一EM傳輸信號；及一天線開關模組，其經組態以將該收發器連接至該多輸出EM耦合器且將該EM傳輸信號導引至該多輸出EM耦合器之輸入埠。該無線裝置可進一步包括連接於該收發器與該天線開關模組之間之至少一功率放大器，該至少一功率放大器經組態以接收且放大該EM傳輸信號。該無線裝置可進一步包括一控制器、一電池、一電腦可讀媒體及至少一處理器 之至少一者。
另一實施例係針對一種無線裝置，其包括：該雙向多輸出EM耦合器之一實例；一天線，其耦合至該雙向多輸出EM耦合器之輸出埠；一收發器，其經組態以產生一EM傳輸信號；及一天線開關模組，其經組態以將該收發器連接至該多輸出EM耦合器且將該EM傳輸信號導引至該多輸出EM耦合器之輸入埠。該無線裝置可進一步包括連接於該收發器與該天線開關模組之間之至少一功率放大器，該至少一功率放大器經組態以接收且放大該EM傳輸信號。在一實例中，該無線裝置進一步包括一控制器、一電池、一電腦可讀媒體及至少一處理器之至少一者。
根據另一實施例，一種系統包括：該雙向多輸出EM耦合器之一實例；一收發器，其經組態以產生一EM傳輸信號；及一天線開關模組，其經組態以將該收發器連接至該多輸出EM耦合器且將該EM傳輸信號導引至該多輸出EM耦合器之輸入埠。該系統可進一步包括連接於該收發器與該天線開關模組之間之一功率放大器，該功率放大器經組態以接收且放大該EM傳輸信號。在一實例中，該系統進一步包括連接至該多輸出EM耦合器之輸出埠之一天線，該天線經組態以傳輸該EM傳輸信號且接收一EM接收信號。在該系統之另一實例中，該多輸出EM耦合器進一步經組態以在該輸出埠處接收該EM接收信號且在該輸入埠處提供該EM接收信號，且該天線開關模組進一步經組態以將該EM接收信號導引至該收發器。
根據另一實施例，一種模組包括：該雙向多輸出EM耦合器之一實例；及一天線開關模組，其連接至該雙向多輸出EM耦合器之一輸入埠。在一實例中，該模組進一步包括連接至該天線開關模組之一功率放大器，該天線開關模組連接於該功率放大器與該雙向多輸出EM耦合器之間。根據另 一實施例，一種無線裝置包括：該模組之一實例；一收發器，其耦合至該天線開關模組且經組態以產生一EM傳輸信號，該天線開關模組經組態以將該EM傳輸信號提供至該雙向多輸出EM耦合器之該輸入埠；及一天線，其耦合至該雙向多輸出EM耦合器之輸出埠且經組態以傳輸該EM傳輸信號且接收一EM接收信號，該天線開關模組進一步經組態以將該EM接收信號自該雙向多輸出EM耦合器之該輸入埠提供至該收發器。該無線裝置可進一步包括一控制器、一電池、一電腦可讀媒體及至少一處理器之至少一者。
根據另一實施例，一種耦合器模組包括：一層壓基板，其具有一第一導電層、一第二導電層及將該第一導電層與該第二導電層分離之一介電層；及一多輸出電磁耦合器，其形成於該層壓基板中，該多輸出電磁耦合器包含形成於該第一導電層中且在一輸入埠與一輸出埠之間延伸且電連接該輸入埠及該輸出埠之一主耦合器傳輸線、形成於該第一導電層及該第二導電層之一者中之一第一耦合線區段及形成於該第一導電層及該第二導電層之一者中之一第二耦合線區段，該第一耦合線區段經組態以耦合來自該主耦合器傳輸線之一第一頻帶中之電磁功率而在一第一耦合埠處提供一第一耦合輸出信號，且該第二耦合線區段經組態以耦合來自該主耦合器傳輸線之一第二頻帶中之電磁功率而與在該第一耦合埠處提供該第一耦合輸出信號同時地在一第二耦合埠處提供一第二耦合輸出信號。
在一實例中，該耦合器模組進一步包括至少一晶粒，其安裝至該層壓基板且連接至該輸入埠、該輸出埠、該第一耦合埠及該第二耦合埠之一者。例如，該晶粒可為連接至該輸入埠之一功率放大器晶粒或連接至該輸入埠及該輸出埠之一者之一天線開關晶粒。
根據另一實施例，一種耦合器模組包括一層壓基板及安裝於該層壓基板上之一多輸出電磁耦合器晶粒，該多輸出電磁耦合器晶粒包含：一主耦合器傳輸線，其在一輸入埠與一輸出埠之間延伸且電連接該輸入埠及該輸出埠；一第一耦合線區段，其經組態以耦合來自該主耦合器傳輸線之一第一頻帶中之電磁功率而在一第一耦合埠處提供一第一耦合輸出信號；及一第二耦合線區段，其經組態以耦合來自該主耦合器傳輸線之一第二頻帶中之電磁功率而與在該第一耦合埠處提供該第一耦合輸出信號同時地在一第二耦合埠處提供一第二耦合輸出信號。
在一實例中，該耦合器模組進一步包括一功率放大器晶粒，其安裝於該層壓基板上且連接至該多輸出電磁耦合器晶粒之該輸入埠。在另一實例中，該耦合器模組進一步包括一天線開關晶粒，其安裝於該層壓基板上且連接至該多輸出電磁耦合器晶粒之該輸入埠及該輸出埠之一者。
下文將詳細討論其他態樣、實施例及此等例示性態樣及實施例之優點。本文中所揭示之實施例可依與本文中所揭示之原理之至少一者一致之任何方式與其他實施例組合，且參考「一實施例」、「一些實施例」、「一替代實施例」、「各種實施例」或其類似者未必互相排斥且意欲指示：所描述之一特定特徵、結構或特性可包含於至少一實施例中。出現於本文中之此等術語未必全部指代相同實施例。
100:多輸出電磁(EM)耦合器
100a:多輸出電磁(EM)耦合器
100b:多輸出電磁(EM)耦合器
100c:多輸出電磁(EM)耦合器
100d:多輸出電磁(EM)耦合器
100e:多輸出電磁(EM)耦合器
100f:多輸出電磁(EM)耦合器
100g:多輸出電磁(EM)耦合器
100h:多輸出電磁(EM)耦合器
100i:多輸出電磁(EM)耦合器
102:輸入埠(RFIN)
104:輸出埠(RFOUT)
106:主耦合器傳輸線
108:輸入頻率
110:終端負載
112:第一耦合線區段
114:第二耦合線區段
116:第三耦合線區段
122:第一正向耦合埠(FWD1)
124:第二正向耦合埠(FWD2)
126:第三正向耦合埠(FWD3)
132a:模式選擇開關
132b:隔離開關
132c:模式選擇開關
132d:隔離開關
134a:模式選擇開關
134b:隔離開關
134c:模式選擇開關
134d:隔離開關
136a:模式選擇開關
136b:隔離開關
136c:模式選擇開關
136d:隔離開關
142:第一隔離埠
144:第二隔離埠
146:第三隔離埠
152:第一反向耦合埠(REV1)
154:第二反向耦合埠(REV2)
156:第三反向耦合埠(REV3)
162:第一反向隔離埠
164:第二反向隔離埠
166:第三反向隔離埠
172:電阻元件
174:電感元件
176:電容元件
182:串聯開關
184:串聯開關
200:收發器
300:天線
400:功率放大器
400a:功率放大器
400b:功率放大器
500:天線開關模組
510:第一可調終端阻抗電路
511至519:開關
520:第二可調終端阻抗電路
521至529:開關
530:控制電路
540:記憶體
602:第一選頻組件
604:第二選頻組件
606:第一選頻組件
608:第二選頻組件
610:第一選頻組件
612:第二選頻組件
702:選頻組件
704:選頻組件
706:選頻組件
708:選頻組件
802:第一共同耦合器輸出端
804:第二共同耦合器輸出端
902:選頻組件
1002:雙工器
1004:共同耦合器輸出端
1006:低通濾波器
1008:高通濾波器
1102:三工器
1200:電路疊層
1202:第一接點
1204:第二接點
1206:一組接點
1208:開關/接點
1210:封裝模組
1212:控制介面
1215:基板
1220:整合式開關及耦合器模組
1230:整合式放大器、開關及耦合器模組
1252:層壓基板
1254:晶粒
1256:焊料凸塊
1300:無線裝置
1300a:無線裝置
1300b:無線裝置
1300c:無線裝置
1310:控制組件
1320:電腦可讀儲存媒體
1330:處理器
1340:電池
1350:傳輸路徑
1360:接收路徑
C2a至C2n:被動阻抗元件/電容器
freq1:第一頻帶
freq2:第二頻帶
freq3:第三頻帶
L2a至L2n:被動阻抗元件/電感器
n1:連接節點
n2:第一中間節點
n3:第二中間節點
R2a至R2n:被動阻抗元件/電阻器
下文將參考不意欲按比例繪製之附圖來討論至少一實施例之各種態樣。包含附圖來提供說明及各種態樣及實施例之一進一步理解，且附圖併入本說明書中且構成本說明書之一部分，但不意欲為本發明之限制之一定義。在附圖中，各種圖中所繪示之各相同或幾乎相同組件由一相同元件符 號表示。為清楚起見，可不在每一圖中標記每一組件。其中：圖1係可將根據本發明之態樣之多輸出EM耦合器之實施例用於其中之一電子系統之一實例之一方塊圖；圖2係根據本發明之態樣之一多輸出EM耦合器之一實例之一電路圖；圖3係繪示根據本發明之態樣之圖2之EM耦合器之另一組態的一電路圖；圖4係繪示根據本發明之態樣之圖2之EM耦合器之另一組態的一電路圖；圖5係繪示根據本發明之態樣之一多輸出EM耦合器中之可調終端負載之一使用實例的一電路圖；圖6A係繪示根據本發明之態樣之併入選頻組件之一多輸出EM耦合器之另一實例的一電路圖；圖6B係繪示根據本發明之態樣之併入選頻組件之一多輸出EM耦合器之另一實例的一電路圖；圖7A係繪示根據本發明之態樣之包含選頻組件之多輸出EM耦合器之另一實例的一電路圖；圖7B係繪示根據本發明之態樣之包含選頻組件之多輸出EM耦合器之另一實例的一電路圖；圖8係繪示根據本發明之態樣之包含選頻組件之多輸出EM耦合器之另一實例的一電路圖；圖9係繪示根據本發明之態樣之包含選頻組件及可調終端負載之多輸出EM耦合器之另一實例的一電路圖；圖10係根據本發明之態樣之在耦合輸出端上包含一雙工器之多輸出 EM耦合器之另一實例之一電路圖；圖11係根據本發明之態樣之在耦合輸出端上包含三工器之多輸出EM耦合器之另一實例之一電路圖；圖12係包含各種通用元件之一實例性多輸出EM耦合器之一方塊圖；圖13係繪示多輸出EM耦合器之一實例性製造的一示意圖；圖14A係根據本發明之態樣之包含多輸出EM耦合器之一封裝模組之一實例之一方塊圖；圖14B係根據本發明之態樣之包含多輸出EM耦合器及一天線開關模組之一封裝模組之一實例之一方塊圖；圖14C係根據本發明之態樣之包含多輸出EM耦合器、一天線開關模組及一功率放大器之一封裝模組之一實例之一方塊圖；圖15係根據本發明之態樣之可將多輸出EM耦合器之實施例用於其中之一無線裝置之一實例之一方塊圖；圖16A係根據本發明之態樣之包含圖14A之模組之圖15之無線裝置之一實例之一方塊圖；圖16B係根據本發明之態樣之包含圖14B之模組之圖15之無線裝置之另一實例之一方塊圖；及圖16C係根據本發明之態樣之包含圖14C之模組之圖15之無線裝置之另一實例之一方塊圖。
相關申請案之交叉參考
本申請案根據35 U.S.C.§119(e)及PCT第8條款規定主張2015年9月10日申請之共同待審美國臨時專利申請案第62/216,431號之優先權權利， 為了所有目的，該案之全文以引用之方式併入本文中。
雙向EM耦合器具有用於耦合輸入埠(RFIN)或輸出埠(RFOUT)處所接收之信號之正向耦合埠(FWD)及反向耦合埠(REV)。一EM耦合器之方向性(其係該EM耦合器僅沿一方向而非另一方向提供功率之一部分之良好程度之一量測)取決於終端阻抗。在一雙向EM耦合器中，當正向耦合埠經組態以用於耦合模式時，反向耦合埠端接有經選擇以對正向耦合埠提供一高方向性之一阻抗，且反之亦然。然而，在習知EM耦合器中，終端阻抗通常具有僅對一特定頻率或圍繞所關注之特定頻率之窄頻帶提供一所要方向性之一固定阻抗值。因此，當在此頻帶外操作時，EM耦合器之方向性不會是最佳的。
類似地，一EM耦合器之耦合因數(其係耦合埠處所提供之輸入信號功率之數量或分率之一量測)具頻率相依性，且習知EM耦合器會具有與具有針對一特定頻率或窄頻率範圍而最佳化之一固定耦合因數相關之限制。一給定EM耦合器之耦合因數係取決於該耦合器之實體結構之頻率之一對數函數。例如，耦合因數取決於耦合器之線寬及線長且取決於主線及耦合線經設計以彼此電容性及電感性耦合之方式。因此，在習知EM耦合器中，無法在不影響一頻率處之耦合因數之情況下依據另一頻率而調整耦合因數。習知EM耦合器在一給定頻率處亦可具有一固定插入損耗，其係自輸入端至輸出端之信號能量之減少。插入損耗係耦合因數之一函數，例如經消除以提供於耦合埠處之信號能量之部分+將輸入埠電連接至輸出埠之主傳輸線之電阻損耗。
歸因於此等限制，習知EM耦合器通常僅在任何給定時間處提供一特定頻率或一窄頻帶處之良好效能。相應地，為偵測多個頻率(或多個頻帶) 處之功率，吾人必須接受某些頻率處之來自一單一耦合器之不佳效能或使用各針對一特定頻率或頻帶而最佳化之多個耦合器。兩個解決方案均不夠理想。使用多個耦合器需要大量空間且會有相關聯之信號多工難題。
態樣及實施例係針對EM耦合器之結構，其具有同時偵測多個頻率處之功率之能力，以及沿正向或反向方向針對不同頻率及/或頻率組合最佳化之快速容易可重組態性。諸多應用高度期望取得此能力。例如，在通信收發器中，可期望全部EM信號通過定位於天線附近之一單一EM耦合器。本文中所揭示之EM耦合器之態樣及實施例可滿足此用於收發器之多個操作頻率之目標。新行動電話標準出現了在多個載波頻率上同時接收及/或傳輸資料。在行動電話應用中，準確地監測且控制信號功率之能力係至關重要的。相應地，本文中所揭示之EM耦合器之實施例可對實施不適用於習知EM耦合器之此等新標準之系統提供重要功能。
某些實施例提供一單一多區段EM耦合器，其可提供多個信號輸出且因此提供多個不同頻率處之操作。如下文將更詳細討論，某些態樣致力於使多個耦合線與開關一起用於形成切換耦合線網路以允許最佳化在所關注之頻帶中具有一所要耦合因數及方向性之一多輸出耦合器。例如，不同開關網路可經配置以取決於單獨偵測之不同頻率之數目而組合兩個或兩個以上耦合線區段。可針對所關注之各頻帶而單獨最佳化由各耦合線區段(或耦合線區段之組合)形成之個別耦合器之耦合因數及方向性。在某些實例中，可使用終端調整技術來最佳化耦合器之方向性，如下文將進一步討論。另外，某些實施例包含：使用選頻組件(例如各種濾波器、雙工器、三工器等等)以允許藉由減少小不受關注頻帶之耦合且藉此減少該等頻帶之不必要耦合之損耗能量而改良EM耦合器之主傳輸路徑之插入損耗。
應瞭解，本文中所討論之方法及設備之實施例不使應用受限於以下描述中所闡明或附圖中所繪示之組件之建構及配置之細節。方法及設備能夠實施於其他實施例中且依各種方式實踐或實施。本文中所提供之特定實施方案之實例僅供說明且不意在限制。此外，本文中所使用之片語及術語係為了描述且不應被視為具限制性。本文中所使用之「包含」、「包括」、「具有」、「含有」、「涉及」及其變形意謂涵蓋其後所列之項目及其等效物以及額外項目。所提及之「或」可被解釋為具包含性，使得使用「或」來描述之任何項可指示一單一描述項、一個以上描述項及全部描述項之任何者。任何所提及之前後、左右、頂底、上下及垂直與水平意欲使描述方便，不意欲使本發明之系統及方法或其組件受限於任一位置或空間定向。
圖1係一系統之一實例之一示意方塊圖，其中一EM耦合器100經組態以提取行進於一收發器200與一天線300之間之一EM信號之功率之一部分。在此實例中，EM耦合器100係一雙向耦合器。如圖中所繪示，沿正向或傳輸方向，一功率放大器400自收發器200接收一EM信號且藉由一天線開關模組500及在正向模式中操作之EM耦合器100而將一放大EM信號提供至天線300。類似地，沿接收方向，一接收EM信號經由EM耦合器100(在反向模式中操作)及天線開關模組500而自天線300提供至收發器200。熟悉技術者應瞭解，額外元件(圖中未繪示)可包含於圖1之電子系統中及/或可實施所繪示元件之一子組合。此外，系統之組件可依不同於圖1中所展示之順序的一順序配置。例如，EM耦合器100可定位於功率放大器400與天線開關模組500之間，而非如圖中所展示般定位於天線開關模組與天線300之間。
天線開關模組500可將天線300選擇性地電連接至一選定傳輸路徑或 一選定接收路徑。天線開關模組500可提供數個切換功能。天線開關模組500可包含經組態以提供與(例如)以下各者相關聯之功能之一多投開關：傳輸模式與接收模式之間之切換、與不同頻帶相關聯之傳輸路徑或接收路徑之間之切換、與不同操作模式相關聯之傳輸路徑或接收路徑之間之切換或其等之任何組合。
功率放大器400放大一EM信號。功率放大器400可為任何適合EM功率放大器。例如，功率放大器400可包含以下之一或多者：一單級功率放大器、一多級功率放大器、由一或多個雙極電晶體實施之一功率放大器或由一或多個場效電晶體實施之一功率放大器。例如，功率放大器400可實施於一GaAs晶粒、CMOS晶粒或一SiGe晶粒上。
天線300可傳輸放大EM信號且接收EM信號。例如，當圖1中所繪示之電子系統包含於一蜂巢式電話中時，天線300可將一EM信號自該蜂巢式電話傳輸至一基地台，及類似地，自該基地台接收EM信號。
當圖1中所繪示之電子系統在一傳輸模式中操作時，EM耦合器100可提取行進於功率放大器400與天線300之間之RF信號功率之一部分。EM耦合器100可產生自功率放大器400行進至天線300之正向RE頻率之一指示及/或產生自天線300行進至功率放大器400之反射(反向)功率之一指示。可將功率之一指示提供至一功率偵測器(圖中未繪示)。類似地，當在接收模式中操作時，EM耦合器100可提取由天線300接收且行進於天線300與天線開關模組500之間之一RF信號之功率之一部分。EM耦合器100具有四個埠，即，一輸入埠、一輸出埠、一耦合埠及一隔離埠。在圖1之組態中，輸入埠可接收來自功率放大器400之放大EM信號且輸出埠可將放大EM信號提供至天線300。一終端阻抗可連接至隔離埠(針對正向操作)或耦合埠(針對反 向操作)。當終端阻抗連接至隔離埠時，耦合埠可提供自輸入埠行進至輸出埠之EM信號之功率之一部分。相應地，耦合埠可提供正向EM功率之一指示。當終端阻抗連接至耦合埠時，隔離埠可提供自輸出埠行進至輸入埠之EM信號之功率之一部分。相應地，隔離埠可提供反向EM功率之一指示。
參考圖2，圖中繪示可用於(例如)圖1之系統中之根據某些實施例之一多輸出EM耦合器之一實例之一電路圖。EM耦合器100a具有一輸入埠(RFIN)102、一輸出埠(RFOUT)104、及電連接輸入埠及輸出埠之一主傳輸線106。在所繪示之實例中，EM耦合器100a係一雙向耦合器且包含三個耦合線區段112、114及116。然而，熟悉技術者將鑑於本發明之效益而瞭解，EM耦合器之實施例不限於具有三個耦合線區段，而是可經容易地修改以包含僅兩個耦合線區段或三個以上耦合線區段。當在正向模式中操作時，EM耦合器100a在輸入埠102處接收一或多個輸入頻率108。替代地，當在反向模式中操作時，在輸出埠104處接收輸入頻率108。在所繪示之實例中，存在對應於三個輸入頻率108(freq1、freq2及freq3)之三個耦合線區段112、114、116；然而，如上文所討論，熟悉技術者應易於瞭解，結構可經修改以適應更多或更少輸入頻率。如本文中所使用，術語「輸入頻率」意欲係指由一單一載波頻率組成或具有覆蓋一頻率範圍之一特定頻寬(通常為相對較窄頻寬)之一EM信號。
各耦合線區段112、114、116可切換地連接至一正向耦合埠或一反向耦合埠及各自隔離埠處之一對應終端負載。如圖2中所繪示，EM耦合器100a經組態以用於沿正向方向操作。相應地，第一耦合線區段112經由處於接通位置中之一模式選擇開關132a而連接至一第一正向耦合埠(FWD1)122，且經由處於接通位置中之一隔離開關132b而連接至一第一隔離埠142 處之一終端負載110。因此，由主傳輸線106及第一耦合線區段112形成一第一耦合器，其具有輸入埠102、輸出埠104、第一正向耦合埠122及經由終端負載110而連接至接地之第一隔離埠142。該第一耦合器可經重組態以藉由斷開開關132a及132b且接通開關132c及132d以將第一耦合線區段112分別連接至一第一反向耦合埠(REV1)152及第一反向隔離埠162而反向操作。為清楚起見，正向耦合埠122及反向耦合埠152及正向隔離埠142及反向隔離埠162在本文中被個別指稱；然而，熟悉技術者應瞭解，正向耦合埠122及反向隔離埠162可為相同實體埠，且正向隔離埠142及反向耦合埠152可為相同實體埠，其中經由模式選擇之操作及隔離開關132a-d而更改功能。
類似地，對於沿正向方向操作EM耦合器100a，如圖2中所展示，由主傳輸線106及第二耦合線區段114形成一第二耦合器，其具有輸入埠102、輸出埠104、一第二正向耦合埠124及經由一終端負載110而連接至接地之一第二隔離埠144。第二耦合線區段114經由處於接通位置中之一模式選擇開關134a而連接至第二正向耦合埠(FWD2)124，且經由處於接通位置中之一隔離開關134b而連接至第二隔離埠144處之一終端負載110。該第二耦合器可經重組態以藉由斷開開關134a及134b且接通開關134c及134d以將第二耦合線區段114分別連接至一第二反向耦合埠(REV2)154及第二反向隔離埠164而反向操作。為清楚起見，正向耦合埠124及反向耦合埠154及正向隔離埠144及反向隔離埠164在本文中被個別指稱；然而，熟悉技術者應瞭解，正向耦合埠124及反向隔離埠164可為相同實體埠，且正向隔離埠144及反向耦合埠154可為相同實體埠，其中經由模式選擇之操作及隔離開關134a-d而更改功能。
類似地，對於沿正向方向操作EM耦合器100a，如圖2中所展示，由主傳輸線106及第三耦合線區段116形成一第三耦合器，其具有輸入埠102、輸出埠104、一第三正向耦合埠126及經由一終端負載110而連接至接地之一第三隔離埠146。第三耦合線區段116經由處於接通位置中之一模式選擇開關136a而連接至第三正向耦合埠(FWD3)126，且經由處於接通位置中之一隔離開關136b而連接至第三隔離埠146處之終端負載110。該第三耦合器可經重組態以藉由斷開開關136a及136b且接通開關136c及136d以將第三耦合線區段116分別連接至一第三反向耦合埠(REV3)156及一第三反向隔離埠166而反向操作。為清楚起見，正向耦合埠126及反向耦合埠156及正向隔離埠146及反向隔離埠166在本文中被個別指稱；然而，熟悉技術者應瞭解，正向耦合埠126及反向隔離埠166可為相同實體埠，且正向隔離埠146及反向耦合埠156可為相同實體埠，其中經由模式選擇之操作及隔離開關136a-d而更改功能。
可彼此獨立地最佳化由三個耦合線區段112、114、116及相關聯終端形成之三個耦合器。例如，各耦合器之各自耦合線區段112、114或116及終端負載110之長度及/或寬度可經最佳化以在各自耦合線區段所關注之頻率處獲得一所要耦合因數及/或方向性。此配置允許基於一信號傳輸路徑而建構多個獨立耦合器，且因此比需要多個耦合器之習知系統緊湊得多。
在圖2所繪示之實例中，展示包含一電阻元件172、一可調電感元件174及一電容元件176之終端負載110；然而，熟悉技術者將鑑於本發明之效益而瞭解，可實施終端負載110之諸多變動。例如，可使電阻元件、電感元件及/或電容元件之任何一或多者為可調的。另外，終端負載110之任何者可不包括電阻元件、電感元件及/或電容元件之任何一或多者。例如，可使用 一電阻元件及一固定或可調電容元件來實施不包含一電感元件之一終端負載。諸多其他變動係可行的。下文將更詳細討論可與耦合線區段112、114及/或116之一或多者一起使用之可調終端負載110之某些實例。
另外，可使用一雙極單投開關(圖中未繪示)來替換隔離開關對(即，132b及132d、134b及134d及/或136b及136d)之任何者以將各自正向耦合埠及反向隔離埠選擇性地連接至相同終端負載110。類似地，可使用一雙極雙投開關(圖中未繪示)來替換模式選擇開關對(即，132a及132c、134a及134c及/或136a及136c)之任何者。
根據某些實施例，可使用串聯開關182及184來將耦合線區段112、114、116之兩者或兩者以上選擇性地串聯連接在一起。如圖2中所展示，串聯開關182及184經斷開使得三個耦合線區段112、114及116形成獨立耦合器。然而，在其他實例中，可藉由接通串聯開關182而將第一耦合線區段112及第二耦合線區段114連接在一起。替代地或組合地，可藉由接通串聯開關184而將第二耦合線區段114及第三耦合線區段116連接在一起。兩個或兩個以上耦合線區段之串聯連接允許修改由連接區段形成之相關聯耦合器之耦合因數。
圖3繪示EM耦合器100a之一實例，其中接通串聯開關182以將耦合線區段112及114連接在一起而形成一耦合器，而串聯開關184保持斷開，使得耦合線區段116形成共用相同主傳輸線106之一第二獨立耦合器。此配置可用於輸入頻率108包含兩個頻率(所繪示實例中之freq1及freq2)之情形中。在圖3所展示之實例中，EM耦合器100a經組態以正向操作，且如上文參考圖2所討論般連接第三耦合線區段116。當第一耦合線區段112及第二耦合線區段114經連接在一起以操作為一單一耦合器時，模式選擇開關 132a經接通以將第一耦合線區段112連接至第一正向耦合埠122，且隔離開關134b經接通以將第二耦合線區段114連接至第二隔離埠144處之終端負載110。開關132b及134a經斷開以分別斷接第一隔離埠142及第二正向耦合埠124，此係因為在此組態中不使用此等埠。
如上文所討論，一EM耦合器之插入損耗受耦合因數影響。歸因於大量輸入信號功率耦合偏離主傳輸線且提供於耦合埠而非輸出埠處，一高耦合因數必然賦予高插入損耗。如上文所討論，多輸出EM耦合器100a提供能夠使用個別耦合器(其等使用可切換連接之不同耦合線區段112、114及116來形成)來同時執行多個不同頻率處之功率偵測之效益。然而，在某些情形中，無需或不期望在各種耦合線區段已針對其而最佳化之全部頻率處操作，且相應地，一或多個耦合線區段可不用於功率偵測。在此等情形中，可期望避免歸因於(若干)未使用耦合線區段之耦合因數所引起之插入損耗，尤其當該等區段之任何者具有高耦合因數時。
圖4繪示EM耦合器100a之一實例，其中已使第二耦合線區段114與主傳輸線106解耦合。例如，在某些時間，輸入頻率108可不包括第二耦合線區段114針對其而最佳化之第二頻率(頻率2)。替代地，即使輸入頻率108中存在輸入頻率freq2，但無需或不期望偵測輸入頻率freq2。相應地，如圖4中所展示，可將開關134a、134b、134c及134d全部設定成斷開，且亦斷開串聯開關182及184，藉此引起第二耦合線區段114表現為一斷路且使其與主傳輸線106有效解耦合。歸因於消除第二耦合線區段114之耦合因數之效應，此改良主傳輸線106之插入損耗。由於已使第二耦合線區段114斷路，所以第二耦合線區段114上幾乎無耦合發生，因此，歸因於耦合效應，第二耦合線區段114不會促成主傳輸線106上之插入損耗。如上文所提及， 當第二耦合線區段114(或可透過適當斷開其相關聯開關而斷接之任何其他耦合線區段)具有諸如(例如)-10dB之一高耦合因數時，此可為尤其有益的。如熟悉技術者將鑑於本發明之效益而瞭解，儘管圖4中展示斷接第二耦合線區段114，但原理可易於擴展至其他耦合線區段，且EM耦合器100a之實施例可經組態以具有可在任何給定時間可切換地斷接之任何一或多個耦合線區段。
如上文所討論，一EM耦合器之方向性取決於隔離埠處之終端阻抗，其在習知耦合器中通常為一固定阻抗值，因此，僅可針對一特定頻率而達成所要方向性。本發明之某些態樣係關於提供電連接至一EM耦合器之隔離埠(正向或反向)之一可調終端阻抗以允許能夠針對多個頻率而最佳化由耦合線區段112、114及/或116形成之EM耦合器之任何一或多者之方向性。各種終端阻抗電路可經組態以提供可調終端阻抗。下文將討論某些實例，且上文所識別之相關專利申請案中揭示更多實例。此等電路可實施一EM耦合器之所要特性，諸如一所要方向性。在某些實施例中，隔離開關(例如132b及132d)經組態以選擇性地將一可調終端阻抗電路連接至EM耦合器之正向隔離埠或反向隔離埠(例如142及162)或將該可調終端阻抗電路與EM耦合器之正向隔離埠或反向隔離埠(例如142及162)隔離。
調整電連接至一EM耦合器之一埠之終端阻抗可藉由對某些操作條件(諸如提供至該EM耦合器之一射頻信號之一頻帶或包含該EM耦合器之一電子系統之一功率模式)提供一所要終端阻抗而改良該EM耦合器之方向性。在某些實施例中，一開關網路可回應於一或多個控制信號而將不同終端負載選擇性地電耦合至多輸出EM耦合器100a之實施例之一或多個隔離埠，如下文將進一步討論。該開關網路可調整EM耦合器之終端阻抗以跨越 多個頻帶改良方向性。在某些實施例中，一可調終端阻抗電路包含複數個開關，其等可用於藉由在一終端路徑中選擇性地提供電阻、電容、電感或其等之任何組合而調整提供至EM耦合器之一隔離埠之終端阻抗。該終端阻抗電路可藉由在該終端路徑中選擇性地電串聯及/或並聯耦合被動阻抗元件而提供任何適合終端阻抗。藉此，該終端阻抗電路可提供具有一所要阻抗值之一終端負載。
圖5係根據一實施例之一多輸出EM耦合器100b之一示意圖，多輸出EM耦合器100b包含經組態以提供可調終端阻抗之可調終端阻抗電路。在所繪示之實例中，多輸出EM耦合器100b包含可使用串聯開關182來電串聯連接之第一耦合線區段112及第二耦合線區段114，如上文所討論。EM耦合器100b進一步包含：第一可調終端阻抗電路510，其分別經由隔離開關132b及134b而選擇性地連接至正向隔離埠142、144；及第二可調終端阻抗電路520，其分別經由隔離開關132d及134d而選擇性地連接至反向隔離埠162、164。然而，熟悉技術者將鑑於本發明之效益而瞭解，EM耦合器100b可經容易地擴展以包含耦合線區段116及一或多個額外耦合線區段，且視情況包含額外第一可調終端阻抗電路及第二可調終端阻抗電路。此外，EM耦合器100b可包含比圖中所繪示之元件多之元件及/或可實施所繪示之元件之一子組合，且可根據本文中所討論之原理及優點之任何適合組合而實施EM耦合器100b。當可調終端阻抗電路未將一終端負載提供至EM耦合器之各自埠時，隔離開關132b、132d、134b、134d可將可調終端阻抗電路510、520之調諧元件與EM耦合器100b之埠電隔離。此可減少EM耦合器之埠上之負載效應，諸如可調終端阻抗電路之開關之切斷電容。相應地，隔離開關132b、132d、134b、134d可容許減少歸因於EM耦合器之相關聯埠之插 入損耗。
終端阻抗電路510及520可經調諧以將一所要終端阻抗提供至終端阻抗電路510及520連接至其之EM耦合器100b之各自埠。例如，終端阻抗電路520可經調諧以將一所要終端阻抗提供至EM耦合器100b之反向隔離埠162、164。終端阻抗電路520可調諧提供至EM耦合器100b之反向隔離埠162及/或164之電阻、電容、電感及/或其等之組合。類似地，終端阻抗電路510可經調諧以調整提供至EM耦合器100b之正向隔離埠142及/或144之電阻、電容、電感及/或其等之組合以藉此將一所要終端阻抗提供至各自埠。此可調諧性可有利於後設計組態、補償及/或最佳化。
儘管圖5繪示EM耦合器100b之正向耦合埠及反向隔離埠之單獨終端阻抗電路510、520，但在某些實施例中，一終端阻抗電路可由一雙向耦合器之一隔離埠及一耦合埠(正向隔離埠及反向隔離埠)共用。此可比具有正向隔離埠及反向隔離埠之單獨終端阻抗電路減小面積。正向隔離埠或反向隔離埠之僅一者每次可具有一終端阻抗來提供EM功率之一指示。相應地，一開關電路可將該終端阻抗電路選擇性地電連接至正向隔離埠且將該終端阻抗電路選擇性地電連接至反向隔離埠，使得每次僅將此等埠之一者電連接至該終端阻抗電路。該開關電路可包含高隔離開關來將耦合埠及隔離埠電隔離。例如，該等高隔離開關之各者可包含一串聯-並聯-串聯電路拓撲。由該等高隔離開關提供之正向隔離埠與反向隔離埠之間之隔離可大於一目標方向性。
參考圖5，終端阻抗電路510可藉由提供被動阻抗元件之串聯及/或並聯組合而調諧提供至正向隔離埠142、144之終端阻抗。如圖5中所繪示，終端阻抗電路510包含開關511至519及被動阻抗元件R2a至R2n、L2a至L2n 及C2a至C2n。開關511至519之各者可將一各自被動阻抗元件選擇性地接通至提供至正向隔離埠142或144之終端阻抗。在圖5所繪示之終端阻抗電路510中，應接通至少三個開關來提供一連接節點n1與接地之間之一終端路徑。
圖5中所繪示之終端阻抗電路510之開關包含彼此串聯之三排並聯開關511至513、514至516及517至519。一第一排開關511至513耦合於連接節點n1與一第一中間節點n2之間。第二排開關514至516耦合於第一中間節點n2與一第二中間節點n3之間。第三排開關517至519耦合於第二中間節點n3與一參考電位(諸如接地)之間。使開關排與其他並聯開關排並聯可增加由終端阻抗電路510提供之可能終端阻抗值之數目。例如，當終端阻抗電路510包含彼此串聯之三排三個並聯開關時，終端阻抗電路可藉由使各開關排中之開關之一或多者接通且使其他開關斷開而提供343個不同終端阻抗值。
所繪示之終端阻抗電路510包含串聯電路，其包含一被動阻抗元件及一開關，該等串聯電路與包含其他被動阻抗元件及其他開關之其他串聯電路並聯。例如，包含開關511及電阻器R2a之一第一串聯電路與包含開關512及電阻器R2b之一第二串聯電路並聯。終端阻抗電路510包含分別用於切換電感器L2a至L2n之開關514至516，其等與一或多個電阻器R2a至R2n串聯。開關514至516亦可切換彼此並聯之電感器L2a至L2n之兩者或兩者以上。終端阻抗電路510亦包含分別用於切換電容器C2a至C2n之開關517至519，其等與一或多個電阻器-電感器(RL)電路串聯。開關517至519亦可切換彼此並聯之電容器C2a至C2n之兩者或兩者以上。
如圖5中所繪示，在一實例中，開關512、516、517及518可為接通的，而終端阻抗電路510中之其他開關係斷開的。此可將一終端阻抗提供至EM 耦合器100b之(若干)正向隔離埠142、144，該終端阻抗包含電阻器R2b串聯電感器L2n串聯電容器C2a及C2b之並聯組合。如上文所提及且熟悉技術者將瞭解，亦可組態各種其他組合，且某些實例可僅包含串聯開關。
終端阻抗電路510可包含被動阻抗元件，其具有任意值、二進位加權值、用於補償變動之值、一特定應用之值、其類似者或其等之任何組合。儘管終端阻抗電路510可提供RLC電路，但本文中所討論之原理及優點可應用於可提供諸如以下各者之電路元件之任何適合組合來提供一所要終端阻抗之一終端阻抗電路：一或多個電阻器、一或多個電感器、一或多個電容器、一或多個RL電路、一或多個RC電路、一或多個LC電路或一或多個RLC電路。可將電路元件之此等組合配置成任何適合串聯及/或並聯組合。
可由場效電晶體實施開關511至519。替代地或另外，可由MEMS開關、熔絲元件(例如熔絲或反熔絲)或任何其他適合開關元件實施終端阻抗電路510之一或多個開關。
儘管圖5中所繪示之終端阻抗電路510包含開關，但一可調諧終端阻抗可由其他可變阻抗電路替代地或另外提供。例如，終端阻抗電路可使用一阻抗元件來實施一可調諧終端阻抗，該阻抗元件具有依據提供至該阻抗元件之一信號而變化之一阻抗。作為一實例，在線性操作模式中操作之一場效電晶體可提供取決於提供至其閘極之一電壓之一阻抗。作為另一實例，一變容二極體可提供依據提供至該變容二極體之電壓而變化之一可變電容。
除終端阻抗電路520可將一終端阻抗提供至反向隔離埠162、164而非正向隔離埠142、144之外，所繪示之終端阻抗電路520可實質上相同於所繪示之終端阻抗電路510而運行。在某些實例中，終端阻抗電路520之被動 阻抗元件之阻抗可實質上相同於終端阻抗電路510之對應被動阻抗元件。在其他實例中，終端阻抗電路520之被動阻抗元件之一或多者可具有不同於終端阻抗電路510之一對應被動阻抗元件之一阻抗值。在某些實施例(圖中未繪示)中，終端阻抗電路520及終端阻抗電路510可具有彼此不同之電路拓撲。
如上文所討論，隔離開關132b、132d、134b及134d可用於提供EM耦合器100b之各自埠與各自終端阻抗電路510及520之間之隔離。根據某些實施例，隔離開關132b、132d、134b、134d之各者可回應於各自隔離開關之一控制終端處所接收之一控制信號而將EM耦合器100b之一埠選擇性地分別電連接至一終端阻抗電路510或520。例如，如圖5中所繪示，隔離開關132d電連接於EM耦合器100b之反向隔離埠162與終端阻抗電路520之間。隔離開關132d可在正向耦合埠122提供正向EM功率之一指示時斷開。當隔離開關132d斷開時，隔離開關132d可將終端阻抗電路520之負載與耦合埠122分離。特定言之，當隔離開關132d斷開時，隔離開關132d可將終端阻抗電路520之第一排開關之開關521至523與耦合埠122隔離。接著，第一排開關521至523將終端阻抗電路520之剩餘元件與隔離開關132d隔離。此可藉由移除EM耦合器100b之耦合埠122上之開關521至523之負載而改良插入損耗。就隔離開關132d而言，在所繪示之實施例中，終端阻抗電路520之任何被動阻抗元件與EM耦合器100b之耦合埠122之間存在兩個串聯開關(即，隔離開關132d及開關521、522及523之一者)。當反向耦合埠152提供反向EM功率之一指示時，可接通隔離開關132d以將終端阻抗電路520電連接至反向隔離埠162，且可斷開隔離開關132b以將終端阻抗電路510與反向耦合埠152隔離。
熟悉技術者將鑑於本發明之效益而瞭解，其他隔離開關134b及134d可依一類似方式操作。例如，隔離開關134b可在反向耦合埠154提供反向EM功率之一指示時斷開(圖中未繪示)且在正向耦合埠124提供正向EM功率之一指示時接通(如圖中所繪示)。除不同連接及不同開關接通及斷開時序之外，隔離開關132b、132d、134b及134d可實質上相同。在一解耦合狀態中，隔離開關132b及132d兩者或134b及134d兩者可為斷開的。
例如，可由一場效電晶體實施隔離開關132b、132d、134b及134d。在某些實施例中，可由串聯於連接節點n1與EM耦合器100b之各自埠之間之一開關及連接至連接節點n1之一並聯開關實施隔離開關。根據一些實施方案，可由一串聯-並聯-串聯開關拓撲實施隔離開關。可各由一單投開關、一單極開關或單極單投開關實施隔離開關。
在各種實施例中，可將指示一所要終端阻抗之資料儲存於一記憶體540中，且可至少部分基於該儲存資料而設定終端阻抗電路510中之開關511至519及/或終端阻抗電路520中之開關521至529之任何一或多者之一狀態。在一些實施方案中，記憶體可包含用於儲存資料之永久記憶體，諸如熔絲元件(例如熔絲及/或反熔絲)。在其他實施方案中，記憶體540可包含揮發性記憶體元件。記憶體540可實施於相同於控制電路530及/或終端阻抗電路510及520之一晶粒上。記憶體540可包含於相同於EM耦合器100b之封裝中。
仍參考圖5，控制電路530與記憶體540通信。控制電路530經組態以提供一或多個控制信號來至少部分基於儲存於記憶體540中之資料而設定終端阻抗電路510及520之一或多個開關之狀態。在已製造EM耦合器100b之後，記憶體540及控制電路530可一起組態終端阻抗電路510及/或520。此 可組態提供至EM耦合器100b之一終端阻抗以補償各種變化條件，其包含(例如)程序變動、變化操作頻帶、變化應用參數、變化所要輸出特性及其類似者。
根據某些實施例，可透過使用與耦合路徑之一或多者相關聯之選頻組件而進一步增強如上文所描述之一多輸出EM耦合器之效能。
參考圖6A，圖中繪示包含正向耦合路徑及反向耦合路徑之各者中之選頻組件之一多輸出EM耦合器100c之一實例。在所繪示之實例中，由第一耦合線區段112及主傳輸線106形成之第一耦合器包含：一第一選頻組件602，其連接至第一正向耦合埠122且定位於第一模式選擇開關132a與第一正向耦合埠122之間；及一第二選頻組件604，其連接至第一反向耦合埠152且定位於模式選擇開關132c與第一反向耦合埠152之間，如圖中所展示。類似地，由第二耦合線區段114及主傳輸線106形成之第二耦合器包含：一第一選頻組件606，其連接於模式選擇開關134a與第二正向耦合埠124之間；及一第二選頻組件608，其連接於模式選擇開關134c與第二反向耦合埠154之間。由第三耦合線區段116及主傳輸線106形成之第三耦合器包含：一第一選頻組件610，其連接於模式選擇開關136a與第三正向耦合埠126之間；及一第二選頻組件612，其連接於模式選擇開關136c與第三反向耦合埠156之間。例如，選頻組件602至612可為濾波器。
在圖6A所繪示之實例中，選頻組件602至612定位於模式選擇開關與各自正向耦合埠及反向耦合埠之間。在一替代配置中，選頻組件可定位於耦合線區段與各自模式選擇開關之間，例如圖6B中所展示。參考圖6B，第一選頻組件602定位於模式選擇開關132a及132d之前。換言之，模式選擇開關132a定位於第一選頻組件602與第一正向耦合埠122之間，且模式選擇 開關132d定位於第一選頻組件602與終端負載110之間。類似地，第二選頻組件604定位於模式選擇開關132b及132c之前。類似地定位剩餘選頻組件606至612，如圖6B中所展示。在EM耦合器之某些實際實施方案中，可在相同材料或基板中產生耦合器跡線(例如第一耦合線區段112、第二耦合線區段114及/或第三耦合線區段116及主傳輸線106)及選頻組件602至612。相應地，若選頻組件602至612定位成緊密接近於耦合線區段112、114及116，則可簡化裝置之製造及整合。
根據一實施例，選頻組件602至612之各者具有一特性，使得其僅允許所關注之一頻率或頻帶通過且對所關注之頻帶外之頻率提供低(不佳)回波損耗(亦指稱阻抗失配)。因此，如圖6A及圖6B中所展示，在某些實例中，選頻組件係帶通濾波器。在此情況中，各自選頻組件表現為基本上呈斷路的，且幾乎不存在所關注之頻帶外之耦合機制且因此幾乎不存在歸因於耦合效應之插入損耗。此可有助於減少否則與其中無需或不使用一些耦合線區段之頻帶中之多個耦合線區段(112、114、116)相關聯之多重耦合效應損耗。在某些實施例中，選頻組件602至612之任何一或多者可經調整以允許調整所關注之通過頻帶來(例如)適應變化操作參數或應用。
儘管在圖6A及圖6B所繪示之實例中，選頻組件602至612係帶通濾波器，但熟悉技術者將鑑於本發明之效益而瞭解，可實施各種其他組態。例如，參考圖7A及圖7B，在某些實施例中，選頻組件之部分可為低通或高通濾波器而非帶通濾波器。如上文參考圖6A及圖6B所討論，在某些實施例中，選頻組件可定位於模式選擇開關與各自輸出埠之間，如圖7A中所展示，而在其他實施例中，選頻組件可定位於耦合線區段與模式選擇開關之間，如圖7B中所展示。
在圖7A及圖7B所繪示之實例中，輸入頻率108包含：一第一頻帶freq1；一第二頻帶freq2，其包含高於頻帶freq1之頻率；及一第三頻帶freq3，其包含高於頻帶freq2之頻率。相應地，多輸出EM耦合器100d經組態以適應此等輸入頻率108。由第一耦合線區段112及主耦合器傳輸線106形成之EM耦合器針對第一頻帶而最佳化，由第二耦合線區段114及主耦合器傳輸線106形成之EM耦合器針對第二頻帶而最佳化，且由第三耦合線區段116及主耦合器傳輸線106形成之EM耦合器針對第三頻帶而最佳化。然而，如上文所討論，熟悉技術者將易於瞭解，結構可經修改以適應更多或更少輸入頻率。在此實例中，與第一耦合線區段112相關聯之選頻組件702及704係經組態以使第一頻帶freq1通過之低通濾波器。與第二耦合線區段114相關聯之選頻組件606及608係帶通濾波器，其如同圖6A及圖6B之上述實例且經組態以使第二頻帶freq2通過。與第三耦合線區段116相關聯之選頻組件706及708係經組態以使第三頻帶freq3通過之高通濾波器。選頻組件702、704、606、608、706及/或708之任何一或多者可經調整以允許調整各自通過頻帶。此外，熟悉技術者將鑑於本發明之效益而容易地瞭解，各種替代組態係可行的，且選頻組件可為(可視情況調整)低通濾波器、帶通濾波器或高通濾波器之任何者，只要其等可經組態以使所關注之一頻帶通過且拒絕(例如，透過阻抗失配或表現為斷路的)其他頻率。
在某些實例中，可無需與各耦合線區段相關聯之選頻組件，且因此可使用與耦合線區段之任何一或多者，但未必為全部耦合線區段相關聯之選頻組件來實施多輸出EM耦合器。例如，圖8繪示一多輸出EM耦合器100e之一組態，其中一低通濾波器702與耦合線區段112相關聯，且由耦合線區段114及116形成之EM耦合器不包含選頻組件。根據設計需要，選頻組件 可用於一或多個耦合路徑中。例如，若頻帶之兩者或兩者以上彼此間隔較寬，則並非每個耦合路徑中需要選頻組件。在另一實例中，選頻組件可僅與展現一高頻帶外耦合因數(即，引起沿主耦合器傳輸線106之相對較高頻帶外損耗之耦合因數)之一或多個耦合路徑一起使用以最小化空間、電路複雜性及/或成本，同時仍最佳化插入損耗改良。
另外，在某些實施例中，開關可用於使具有相同頻率信號之多個耦合路徑通路以共用一選頻組件。此可減少所需選頻組件之數目，且藉此節省電路空間及/或成本。例如，亦如圖8中所繪示，模式選擇開關132a、132c可用於允許由第一耦合線區段112形成之EM耦合器之正向耦合路徑及反向耦合路徑兩者共用低通濾波器702。因此，可使用模式選擇開關132a及132c來將正向耦合埠122及反向耦合埠152兩者經由低通濾波器702而選擇性地連接至一第一共同耦合器輸出端802。熟悉技術者將鑑於本發明之效益而瞭解，此方法可易於擴展至與第二耦合線區段114及/或第三耦合線區段116相關聯之耦合路徑。此方法可有利地減少所需選頻組件之數目，此係因為通常不同時偵測正向EM功率及反向EM功率；確切而言，EM耦合器經組態以在任何給定時間於正向或反向模式中操作，因此，正向耦合路徑及反向耦合路徑可共用一共同輸出端。
參考圖9，在某些實施例中，多輸出EM耦合器可包含一或多個耦合路徑中之選頻組件及連接至一或多個正向耦合埠及/或反向耦合埠之可調終端阻抗電路兩者。在圖9所繪示之實例中，為簡單起見，圖中展示經組態以用於兩個頻帶(輸入頻率108包含第一頻帶freq1及第二頻帶freq2)之多輸出EM耦合器100f；然而，熟悉技術者將鑑於本發明之效益而瞭解，方法可易於擴展至三個或三個以上耦合線區段。在圖9之實例中，可調終端阻抗電路 510經由隔離開關132b及134b而選擇性地連接至正向隔離埠142及144，且可調終端阻抗電路520經由隔離開關132d及134d而選擇性地連接至反向隔離埠，如上文相對於圖5所討論。儘管圖5及圖9中未展示，但在某些實施例中，一單一終端阻抗電路510或520可由正向隔離埠142及/或144及反向隔離埠162及/或164共用。例如，可使用一單投雙極隔離開關來替換隔離開關132b及132d，該單投雙極隔離開關將正向隔離埠142及反向隔離埠162之一者替代地連接至相同終端阻抗電路510或520。此組態可因無需具有專用於各隔離埠之阻抗終端電路而節省電路空間及/或成本。
另外，在此實例中，模式選擇開關132a、132c經由低通濾波器702而分別將正向耦合埠122及反向耦合埠152選擇性地連接至第一共同耦合器輸出端802。類似地，模式選擇開關134a、134c經由一選頻組件902而分別將正向耦合埠124及反向耦合埠154選擇性地連接至一第二共同耦合器輸出端804。在所繪示之實例中，選頻組件902係經組態以使高達且包含第二頻帶freq2之頻率的頻率通過之一低通濾波器。然而，替代地，選頻組件902可為經組態以使第二頻帶通過之一帶通濾波器或高通濾波器。如上文所討論，選頻組件702及902之任一者或兩者可為可調的。
根據某些實施例，一選頻組件可用作一多工器(例如一雙工器或三工器，其取決於包含於多輸出EM耦合器中之耦合線區段之數目)以允許將多個耦合信號給予一或多個共同耦合器輸出端。例如，參考圖10，圖中繪示包含一雙工器1002之多輸出EM耦合器100g之一實例，雙工器1002組合來自與第一耦合線區段112及第二耦合線區段114之各者相關聯之耦合埠之信號且將該等信號給予一共同耦合器輸出端1004。在所繪示之實例中，展示正向模式中之多輸出EM耦合器100g，因此，模式選擇開關132a及134a 經接通以分別將正向耦合埠122及124連接至雙工器1002。隔離開關132b及134b經接通以將可調終端阻抗電路510分別連接至正向隔離埠142及144。類似地，反向耦合路徑可藉由接通模式選擇開關132c、134c(且斷開模式選擇開關132a及134a)且接通隔離開關132d、134d(且斷開隔離開關132b、134b)而選擇性地連接至相同雙工器1002。在所繪示之實例中，第一頻帶freq1低於第二頻帶freq2，因此，雙工器1002包含經組態以使freq1通過之一低通濾波器1006及經組態以使freq2通過之一高通濾波器1008。然而，可取決於第一頻帶與第二頻帶之間之關係而實施雙工器1002之各種其他組態。共同耦合器輸出端1004將耦合freq1信號及耦合freq2信號導引至外部電路(圖中未展示)。雙工器1002之通帶(或阻帶)亦可為可調的。
儘管為簡單起見，圖10中僅展示兩個耦合線區段(112及114)，但方法可易於擴展至三個或三個以上耦合線區段。例如，圖11繪示包含三工器1102之多輸出EM耦合器100h之一組態，三工器1102將耦合路徑自三個耦合線區段112、114及116之各者連接至共同耦合器輸出端1004。三工器1102亦可為可調的。圖11中展示選擇性地連接至正向隔離埠及反向隔離埠之各者之一終端負載110；然而，可使用一可調終端阻抗電路510或520來替換終端負載110之任何一或多者。類似地，在圖10中，可使用一終端負載110來替換可調終端阻抗電路510或520之任何一或多者。
如上文所描述，態樣及實施例提供一高度可組態多輸出EM耦合器，其可提供相較於其中在不同頻率處需要多個耦合輸出信號之習知系統之諸多效益。該多輸出EM耦合器藉由使用複數個耦合線區段及相關聯之埠及電路(其等之各者可針對一特定頻率或頻帶而最佳化(例如，在插入損耗、耦合因數及/或方向性方面))而避免需要多個個別耦合器來適應多個頻帶。此 亦可減少或無需主路徑中之濾波器。因此，該多輸出EM耦合器之實施例可提供比習知系統小之大小，此係因為主耦合器傳輸線路徑可由多個耦合線區段共用，如上文所討論。可針對所關注之各頻帶而單獨最佳化耦合因數及方向性。如上文所討論，可透過使用開關來選擇性地解耦合或「開路」耦合線區段而改良主耦合器傳輸線106上之插入損耗，其中無需在任何給定時間進行功率偵測或信號流動。另外，可減少所關注之一頻帶外之頻率中之不必要耦合。
圖12係根據上文參考圖2至圖11之EM耦合器之任何者所討論之原理及優點之任何者之多輸出EM耦合器100i之一通用實例之一方塊圖。在圖12所繪示之實例中，組件包含主傳輸線106、多個耦合線區段112、114及116、可調終端負載110、濾波器(或其他選頻組件)702、開關1208(例如模式選擇開關、隔離開關等等)、具有一記憶體540之一控制電路530及用於通信及/或控制之一介面1212。終端負載110、濾波器702及開關1208可包含可調或不可調終端負載、可調或不可調選頻組件及上文參考圖2至圖11所討論之開關種類之任何者，或可包含此等元件之其他種類或組合或不包含此等元件。控制介面1212允許與其他電路(其位於EM耦合器100i外部)通信以經由(例如)開關1208、終端負載110及濾波器702而組態、命令及控制EM耦合器100i。如熟悉技術者將鑑於本發明之效益而瞭解，控制介面1212可包含一串列或並行資料介面或其他輸入/輸出介面。EM耦合器100i亦包含可為正向耦合埠、反向耦合埠或多工耦合埠之任何者之一或多個耦合輸出端1004(如上文參考圖2至圖11所討論)，或可包含其他種類或組合。EM耦合器100i可包含對應於EM耦合器100i之埠102、104、1004之諸如接針、通信端、球、軌面等等之接點、以及一或多個控制介面1212接點。
根據本文中所描述之實施例之任何者之一EM耦合器可使用積體電路技術來實施或製造且可提供於基板或晶粒中，或可併入至封裝模組、電路或裝置中。圖13繪示本文中所描述之EM耦合器之任何者之一實例性建構之一些態樣。圖13之實例包含一電路疊層1200，其包含一層壓基板1252及經由焊料凸塊1256而安裝於層壓基板1252上且電連接至層壓基板1252之一晶粒1254。基板1252及晶粒1254各由介電質分離之多個導電材料(例如金屬)層或半導電材料層製成，其中層之間透過導電通孔而互連。在各種實施例中，晶粒1254可藉由諸如接針、通信端、襯墊、球、軌面等等之其他配置而電連接至基板1252。其他實施例可僅包含一層壓基板1252且無晶粒1254。
在圖13之實例中，EM耦合器之主傳輸線及耦合線區段實施於基板1252之層內。圖13展示主傳輸線106及耦合線區段112、114、116之一「端視圖」，其中主傳輸線106及耦合線區段112、114、116之長度之範圍可垂直於影像之平面。如圖中所展示，耦合線區段112、114、116形成於主傳輸線106下方之一層上且接近於主傳輸線106，使得主傳輸線106與耦合線區段112、114、116之一或多者之間可發生電磁耦合，如上文所討論。在實施例中，耦合線區段112、114、116之一或多者可位於相同於主傳輸線106之層中且鄰近於主傳輸線106。在其他實施例中，耦合線區段112、114、116可形成於主傳輸線106上方(而非下方)之一層上。耦合線區段112、114、116無需全部形成於相同層中。在某些實施例中，主傳輸線106或耦合線區段112、114、116之任何者可包含彎曲或成角區段且可不為筆直的。主傳輸線106及耦合線區段112、114、116可實施於基板1252或晶粒1254之一或多個層中。另外，開關、濾波器、阻抗、控制電路、通信介面及記 憶體(如上文所討論)以及其他組件可實施於疊層1200內之基板1252或晶粒1254之一或多個層處，或可分佈於基板1252及晶粒1254中，或可位於疊層1200外部，或此等之任何組合。
本文中所描述之多輸出EM耦合器100之實施例可實施於包含(例如)以下各者之各種不同模組中：一獨立EM耦合器、一天線開關模組、組合一EM耦合器及一天線開關模組之一模組、一阻抗匹配模組、一天線調諧模組或其類似者。圖14A至圖14C繪示可包含本文中所討論之多輸出EM耦合器之任何者之模組之實例。此等實例性模組可包含與EM耦合器、終端阻抗電路、開關網路及/或開關電路或其類似者相關聯之特徵之任何組合。
圖14A係一封裝模組1210之一實例之一方塊圖，封裝模組1210包含根據參考圖2至圖11之EM耦合器之任何者所討論之原理及優點之任何者之多輸出EM耦合器100之一實施例。封裝模組1210包含一基板1215及一EM耦合器100，EM耦合器100可實施於基板1215中，或可實施於安裝於基板1215上之一晶粒上，或一組合，如上文相對於圖13所討論。封裝模組1210包含包裝EM耦合器100及基板1215之至少一部分或全部之封裝。封裝模組1210可包含對應於EM耦合器100之各埠之接點，諸如接針、通信端、球、軌面等等。在一些實施例中，封裝模組1210可包含對應於輸入埠102之一第一接點1202、對應於輸出埠104之一第二接點1204及對應於正向耦合埠/輸出端及反向耦合埠/輸出端之一組接點1206。根據另一實施例，封裝模組1210可包含用於對應於正向功率或反向功率(其取決於封裝模組1210中之開關(圖中未展示)之狀態)之耦合功率之一單一接點。根據本文中所討論之原理及優點之任何者之開關、終端阻抗電路、濾波器及控制能力可包含於圖14A至圖14C中所繪示之實例性模組之任何者之封裝內。
圖14B係包含一EM耦合器100及一天線開關500之一整合式開關及耦合器模組1220之一方塊圖。如上文所討論，一天線開關500可透過一或多個路徑(諸如經由接點1202之一傳輸路徑及經由接點1208之一接收路徑或圖中未展示之其他路徑)中之EM耦合器100而提供或實現連接。EM耦合器100可實施於基板1215中，或實施於安裝至基板1215之一晶粒上，或此等之一組合，如上文所討論。天線開關500可經實施為安裝且附接至基板1215之一單獨晶粒(如圖14B中所展示)，或可實施於相同於EM耦合器100之晶粒中。模組1220可包含包裝EM耦合器100及天線開關500及基板1215之至少一部分或全部之封裝。
圖14C係包含多輸出EM耦合器100之一實施例、一天線開關500及一功率放大器400之一整合式放大器、開關及耦合器模組1230之一方塊圖。在模組1230之此實施例中，功率放大器400包含於一傳輸路徑中。如同上文所討論之模組1210及1220，EM耦合器100可實施於基板1215中，或實施於安裝至基板1215之一晶粒上，或此等之一組合。天線開關500及功率放大器400可經實施為安裝至基板1215之單獨晶粒(如圖中所展示)或實施於相同晶粒中。天線開關500及功率放大器400之任一者或兩者可實施於相同於EM耦合器100之晶粒中。模組1230可包含包裝EM耦合器100、天線開關500及功率放大器400之封裝。
除圖14A至圖14C中所展示及所描述之模組之外之額外封裝模組可包含各種晶粒或其內之基板中之額外組件，且所揭示之多輸出EM耦合器之實施例可依類似於上文相對於圖14A至圖14C所描述之方式的方式包含於其他封裝模組中。
本文中所揭示、視情況封裝至上文所討論之模組1210、1220或1230 之一者中或其他之多輸出EM耦合器之實施例可有利地用於諸如無線裝置(例如蜂巢式電話、平板電腦等等)之各種電子裝置中。
圖15係繪示一無線裝置1300之一實例的一方塊圖，無線裝置1300包含具有本文中所討論之一或多個特徵之一或多個EM耦合器。例如，實例性無線裝置1300可包含根據參考圖2至圖11之EM耦合器之任何者所討論之原理及優點之任何者之一EM耦合器。實例性無線裝置1300可為一行動電話，諸如一智慧型電話。無線裝置1300可包含圖15中未繪示之元件及/或所繪示元件之一子組合。此外，如上文所討論，無線裝置1300可包含模組1210、1220或1230之任何者。例如，圖16A繪示其中使用模組1210來替換EM耦合器100之無線裝置之一實例1300a。圖16B繪示其中使用模組1220來替換EM耦合器100及天線開關500之無線裝置之另一實例1300b。圖16C繪示其中使用模組1230來替換EM耦合器100、ASM 500及功率放大器400a、400b之無線裝置之一實例1300c。
圖15中所描繪之無線裝置1300或替代無線裝置1300a至1300c之任何者可表示一多頻帶及/或多模式裝置，諸如一多頻帶/多模式行動電話。舉例而言，無線裝置1300可根據長期演進(LTE)通信。在此實例中，無線裝置1300可經組態以在由一LTE標準界定之一或多個頻帶處操作。替代地或另外，無線裝置1300可經組態以根據包含(但不限於)以下之一或多者之一或多個其他通信標準通信：一Wi-Fi標準、一Bluetooth標準、一3G標準、一4G標準或一高級LTE標準。
如圖15中所繪示，無線裝置1300可包含一收發器200、一天線開關500、一EM耦合器100、一天線300、一功率放大器400、一控制組件1310、一電腦可讀儲存媒體1320、一處理器1330及一電池1340。
如上文參考圖1所討論，收發器200可產生用於經由天線300而傳輸之EM信號。此外，收發器200可接收來自天線300之傳入EM信號。應瞭解，與傳輸信號及接收信號相關聯之各種功能可由在圖15中共同表示為收發器200之一或多個組件達成。例如，一單一組件可經組態以提供傳輸功能及接收功能兩者。在另一實例中，傳輸功能及接收功能可由單獨組件提供。
在圖15中，來自收發器200之一或多個輸出信號被描繪為經由一或多個傳輸路徑1350而提供至天線300。在所展示之實例中，不同傳輸路徑1350可表示與不同頻帶(例如一高頻帶及一低頻帶)及/或不同功率輸出相關聯之輸出路徑。傳輸路徑1350之一或多者可與不同傳輸模式相關聯。所繪示之傳輸路徑1350之一或多者可在作用中，而其他傳輸路徑1350之一或多者係不在作用中。其他傳輸路徑1350可與不同功率模式(例如高功率模式及低功率模式)相關聯及或可為與不同傳輸頻帶相關聯之路徑。傳輸路徑1350可包含有助於將具有一相對較低功率之一EM信號升高至適合於傳輸之一較高功率之一或多個功率放大器400。如圖中所繪示，功率放大器400a及400b可包含上文參考圖1所討論之功率放大器400。無線裝置1300可經調適以包含任何適合數目個傳輸路徑1350。
在圖15中，來自天線300之一或多個信號被描繪為經由一或多個接收路徑1360而提供至收發器200。在所展示之實例中，不同接收路徑1360可表示與不同信號模式及/或不同接收頻帶相關聯之路徑。無線裝置1300可經調適以包含任何適合數目個接收路徑1360。
為促進接收路徑及/或傳輸路徑之間之切換，可包含天線開關500且天線開關500可用於將天線300選擇性地電連接至一選定傳輸或接收路徑。因此，天線開關500可提供與無線裝置1300之一操作相關聯之數個切換功 能。天線開關500可包含經組態以提供與(例如)以下各者相關聯之功能之一多投開關：不同頻帶之間之切換、不同模式之間之切換、傳輸模式與接收模式之間之切換或其等之任何組合。
EM耦合器100可安置於天線開關500與天線300之間。EM耦合器100可提供提供至天線300之正向功率之一指示及/或自天線300反射之反向功率之一指示。例如，正向功率及反向功率之指示可用於計算一反射功率比，諸如一回波損耗、一反射係數或一電壓駐波比(VSWR)。圖15中所繪示之EM耦合器100可實施本文中所討論之EM耦合器之原理及優點之任何者。
圖15繪示：在某些實施例中，可提供一控制組件1310來控制與天線開關500及/或(若干)其他操作組件之操作相關聯之各種控制功能。例如，控制組件1310可有助於將控制信號提供至天線開關500來選擇一特定傳輸或接收路徑。作為另一實例，控制組件1310可提供控制信號以根據本文中所討論之原理及優點之任何者而組態EM耦合器100及/或一相關聯終端阻抗電路及/或一相關聯開關網路。
在某些實施例中，至少一處理器1330可經組態以促進在無線裝置1300上實施各種程序。例如，至少一處理器1330可為一通用處理器或一專用處理器。在某些實施方案中，無線裝置1300可包含諸如一記憶體之一非暫時性電腦可讀媒體1320，其可儲存可提供至至少一處理器1330且可由至少一處理器1330執行之電腦程式指令。
電池1340可為用於無線裝置1300中之任何適合電池，其包含(例如)一鋰離子電池。
上文所描述之一些實施例已結合功率放大器及/或行動裝置來提供實例。然而，該等實施例之原理及優點可用於可受益於本文中所描述之電路 之任何者之任何其他系統或設備，諸如任何上行鏈路蜂巢式裝置。本文中所討論之原理及優點之任何者可實施於需要偵測及/或監測與諸如正向EM功率及/或一反向EM功率之一EM信號相關聯之一功率位準之一電子系統中。替代地或另外，本文中所討論之開關網路及/或開關電路之任何者可由任何其他適合邏輯等效及/或功能等效開關網路實施。本文中之教示可應用於各種功率放大器系統，其包含具有多個功率放大器之系統，其包含(例如)多頻帶及/或多模式功率放大器系統。例如，本文中所討論之功率放大器電晶體可為砷化鎵(GaAs)電晶體、互補金屬氧化物半導體(CMOS)電晶體或矽鍺(SiGe)電晶體。再者，本文中所討論之功率放大器可由FET及/或雙極電晶體(諸如異質接面雙極電晶體)實施。
本發明之態樣可實施於各種電子裝置中。電子裝置之實例可包含(但不限於)消費性電子產品、消費性電子產品之部分、電子測試設備、蜂巢式通信基礎設施(諸如一基地台)等等。電子裝置之實例可包含(但不限於)一行動電話(諸如一智慧型電話)、一電話、一電視、一電腦監視器、一電腦、一數據機、一手持式電腦、一膝上型電腦、一平板電腦、一電子書閱讀器、一可佩戴電腦(諸如一智慧型手錶)、一個人數位助理(PDA)、一微波、一冰箱、一汽車、一立體音響系統、一DVD播放器、一CD播放器、一數位音樂播放器(諸如一MP3播放器)、一收音機、一錄影機、一相機、一數位相機、一可攜式記憶體晶片、一健康監測裝置、一交通電子系統(諸如一汽車電子系統或一航空電子系統)、一洗衣機、一乾衣機、一洗衣機/乾衣機、一周邊裝置、一手錶、一時鐘等等。此外，電子裝置可包含未完成產品。
儘管上文已描述至少一實施例之若干態樣，但應瞭解，熟悉技術者將易於想到各種更改、修改及改良。此等更改、修改及改良意欲成為本發明 之部分且意欲在本發明之範疇內。相應地，以上描述及圖式僅供例示，且本發明之範疇應自隨附申請專利範圍之適當建構及其等效物判定。
100i:多輸出電磁(EM)耦合器
102:輸入埠(RFIN)
104:輸出埠(RFOUT)
106:主耦合器傳輸線
108:輸入頻率
110:終端負載
112:第一耦合線區段
114:第二耦合線區段
116:第三耦合線區段
530:控制電路
540:記憶體
702:選頻組件
1004:共同耦合器輸出端
1208:開關/接點
1212:控制介面

Claims (25)

  1. 一種多輸出電磁耦合器，其包括：一主耦合器傳輸線，其在一輸入埠與一輸出埠之間延伸且電連接該輸入埠及該輸出埠；一第一耦合線區段，其經組態以耦合來自該主耦合器傳輸線之一第一頻帶中之電磁功率而在一第一耦合埠處提供一第一耦合輸出信號；一第二耦合線區段，其經組態以耦合來自該主耦合器傳輸線之一第二頻帶中之電磁功率而與在該第一耦合埠處提供該第一耦合輸出信號同時地在一第二耦合埠處提供一第二耦合輸出信號；及複數個開關，其經組態以選擇性地連接該第一耦合線區段之一端至在一第一模式操作中之一終端阻抗、至在第二模式操作中之該第一耦合埠、及至在一第三模式操作中之該第二耦合線區段之一端，該等選擇性連接之各者係互相排斥彼此。
  2. 如請求項1之多輸出電磁耦合器，其進一步包括一選頻組件，該選頻組件選擇性地連接至該第一耦合埠且經組態以使該第一頻帶通過且拒絕該第二頻帶。
  3. 如請求項2之多輸出電磁耦合器，其中該選頻組件係一低通濾波器、一帶通濾波器及一高通濾波器之一者。
  4. 如請求項2之多輸出電磁耦合器，其中該選頻組件係可調的。
  5. 如請求項1之多輸出電磁耦合器，其中該複數個開關包含一第一串聯開關，該第一串聯開關安置於該第一耦合線區段與該第二耦合線區段之間且經組態以將該第一耦合線區段及該第二耦合線區段選擇性地串聯連接在一起。
  6. 如請求項5之多輸出電磁耦合器，其進一步包括一第三耦合線區段，該第三耦合線區段經組態以耦合來自該主耦合器傳輸線之一第三頻帶中之電磁功率而與在該第一耦合埠處提供該第一耦合輸出信號及在該第二耦合埠處提供該第二耦合輸出信號同時地在一第三耦合埠處提供一第三耦合輸出信號。
  7. 如請求項6之多輸出電磁耦合器，其進一步包括一第二串聯開關，該第二串聯開關安置於該第二耦合線區段與該第三耦合線區段之間且經組態以將該第二耦合線區段及該第三耦合線區段選擇性地串聯連接在一起。
  8. 如請求項1之多輸出電磁耦合器，其進一步包括一開關網路，該開關網路經組態以使該第二耦合線區段與該主耦合器傳輸線選擇性地解耦合。
  9. 如請求項1之多輸出電磁耦合器，其中該第一耦合線區段連接至一第一隔離埠且該第二耦合線區段連接至一第二隔離埠，該多輸出電磁耦合器進一步包括：一第一終端負載，其連接至該第一隔離埠；及 一第二終端負載，其連接至該第二隔離埠。
  10. 如請求項9之多輸出電磁耦合器，其中該第一終端負載及該第二終端負載之至少一者係一可調終端阻抗電路。
  11. 如請求項10之多輸出電磁耦合器，其中該可調終端阻抗電路包含一開關網路及複數個被動阻抗元件。
  12. 如請求項11之多輸出電磁耦合器，其進一步包括：一記憶體，其經組態以儲存該可調終端阻抗電路之一阻抗值；及一控制電路，其連接至該記憶體及該可調終端阻抗電路，且經組態以控制該開關網路來將該複數個被動阻抗元件之若干者選擇性地耦合在一起而將由該可調終端阻抗電路提供之一終端阻抗設定成該阻抗值。
  13. 如請求項12之多輸出電磁耦合器，其中該複數個被動阻抗元件包含電阻元件、電容元件及電感元件之至少一者。
  14. 一種多輸出電磁耦合器，其包括：一主耦合器傳輸線，其在一輸入埠與一輸出埠之間延伸且電連接該輸入埠及該輸出埠；一第一耦合線區段，其經組態以耦合來自該主耦合器傳輸線之一第一頻帶中之電磁功率而在一第一耦合埠處提供一第一耦合輸出信號；一第二耦合線區段，其經組態以耦合來自該主耦合器傳輸線之一第二 頻帶中之電磁功率而與在該第一耦合埠處提供該第一耦合輸出信號同時地在一第二耦合埠處提供一第二耦合輸出信號；及一雙工器，該雙工器連接至該第一耦合埠及該第二耦合埠且經組態以將該第一耦合輸出信號及該第二耦合輸出信號導引至一共同耦合輸出埠。
  15. 如請求項14之多輸出電磁耦合器，其包括一第一串聯開關，該第一串聯開關安置於該第一耦合線區段與該第二耦合線區段之間且經組態以將該第一耦合線區段及該第二耦合線區段選擇性地串聯連接在一起。
  16. 如請求項14之多輸出電磁耦合器，其進一步包括一第三耦合線區段，該第三耦合線區段經組態以耦合來自該主耦合器傳輸線之一第三頻帶中之電磁功率而與在該第一耦合埠處提供該第一耦合輸出信號及在該第二耦合埠處提供該第二耦合輸出信號同時地在一第三耦合埠處提供一第三耦合輸出信號。
  17. 如請求項16之多輸出電磁耦合器，其進一步包括一第一串聯開關，該第一串聯開關安置於該第一耦合線區段與該第二耦合線區段之間且經組態以將該第一耦合線區段及該第二耦合線區段選擇性地串聯連接在一起，及一第二串聯開關，該第二串聯開關安置於該第二耦合線區段與該第三耦合線區段之間且經組態以將該第二耦合線區段及該第三耦合線區段選擇性地串聯連接在一起。
  18. 如請求項14之多輸出電磁耦合器，其進一步包括一開關網路，該開關網路經組態以使該第二耦合線區段與該主耦合器傳輸線選擇性地解耦合。
  19. 如請求項14之多輸出電磁耦合器，其中該第一耦合線區段連接至一第一隔離埠且該第二耦合線區段連接至一第二隔離埠，該多輸出電磁耦合器進一步包括：一第一終端負載，其連接至該第一隔離埠；及一第二終端負載，其連接至該第二隔離埠。
  20. 一種具有一多輸出電磁耦合器之系統，其包括：一收發器，其經組態以產生一電磁傳輸信號；一多輸出電磁耦合器，其包含在一輸入埠與一輸出埠之間延伸且電連接該輸入埠及該輸出埠之一主耦合器傳輸線，該多輸出電磁耦合器經組態以在該輸入埠處接收該電磁傳輸信號，該多輸出電磁耦合器進一步包含：一第一耦合線區段，其經組態以耦合來自該主耦合器傳輸線之一第一頻帶中之電磁功率而在該多輸出電磁耦合器之一第一耦合埠處提供一第一耦合輸出信號；一第二耦合線區段，其經組態以耦合來自該主耦合器傳輸線之一第二頻帶中之電磁功率而與在該第一耦合埠處提供該第一耦合輸出信號同時地在該多輸出電磁耦合器之一第二耦合埠處提供一第二耦合輸出信號及複數個開關，其經組態以選擇性地連接該第一耦合線區段之一端至在一第一模式操作中之一終端阻抗、至在第二模式操作中之該第一耦合埠、及至在一第三模式操作中之該第二耦合線區段之一端，該等選擇性連接之各者係互相排斥彼此；及 一天線開關模組，其經組態以將該收發器連接至該多輸出電磁耦合器且將該電磁傳輸信號導引至該多輸出電磁耦合器之該輸入埠。
  21. 如請求項20之系統，其進一步包括連接於該收發器與該天線開關模組之間之一功率放大器，該功率放大器經組態以接收且放大該電磁傳輸信號。
  22. 如請求項20之系統，其進一步包括連接至該多輸出電磁耦合器之該輸出埠之一天線，該天線經組態以傳輸該電磁傳輸信號且接收一電磁接收信號。
  23. 如請求項22之系統，其中該多輸出電磁耦合器進一步經組態以在該輸出埠處接收該電磁接收信號且在該輸入埠處提供該電磁接收信號，且該天線開關模組進一步經組態以將該電磁接收信號導引至該收發器。
  24. 如請求項20之系統，其進一步包括一選頻組件，該選頻組件選擇性地連接至該第一耦合埠且經組態以使該第一頻帶通過且拒絕該第二頻帶。
  25. 如請求項24之系統，其中該選頻組件係可調的。
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