用于射頻耦合器的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種用于射頻耦合器的系統(tǒng)的方法，根據(jù)實(shí)施例，定向耦合器包括耦合器電路和耦合在耦合器電路的隔離端口和定向耦合器的隔離端口之間和/或耦合在耦合器電路的耦合端口和定向耦合器的耦合端口之間的至少一個(gè)放大器。在各種實(shí)施例中，定向耦合器被設(shè)置在基板之上和/或在基板中。
【專利說(shuō)明】用于射頻耦合器的系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)大體上涉及電子設(shè)備，并且更具體地涉及用于射頻(RF)耦合器的系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]定向耦合器，是能夠檢測(cè)在特定方向上傳送的功率的電子裝置，其被用于各種各樣的射頻(RF)電路中。例如，定向耦合器可以用于雷達(dá)系統(tǒng)中以通過(guò)將入射波從反射波中分離來(lái)檢測(cè)反射波，或者也可以用于測(cè)量傳輸線路的阻抗不匹配的電路中。在功能上，定向率禹合器具有正向傳輸路徑和I禹合傳輸路徑。正向傳輸路徑通常具有低的損失，而I禹合傳輸路徑耦合在特定方向上傳播的發(fā)射功率的一小部分。有許多不同類型的耦合器架構(gòu)，包括電磁耦合和磁性耦合。這些耦合器類型的每一種可以使用不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和材料根據(jù)操作頻率和操作環(huán)境來(lái)實(shí)施。
[0003]一般而言，定向耦合器的方向性對(duì)耦合并隔離的端口處的端接敏感。例如，如果端接阻抗隨頻率而變化，定向耦合器的方向性也隨頻率而變化。隨頻率的阻抗變化，可能是由于端接端口處存在寄生電容/電感。端接的阻抗也可能從預(yù)期值偏移，這是由于隨機(jī)變化或溫度變化。已經(jīng)常規(guī)處理這個(gè)問(wèn)題的一種方法是通過(guò)使用具有串聯(lián)連接的兩個(gè)定向耦合器的雙定向耦合器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，定向耦合器包括耦合器電路和耦合在耦合器電路隔離端口和定向耦合器隔離端口之間和/或耦合在耦合器電路耦合端口和定向耦合器的耦合端口之間的至少一個(gè)放大器。在各種實(shí)施例中，定向耦合器被設(shè)置在基板之上和/或在基板中。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0005]為了更全面地理解本發(fā)明以及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在與附圖相結(jié)合參考以下描述，其中:
[0006]圖la-d示出實(shí)施例的定向耦合器電路；
[0007]圖2示出實(shí)施例的具有可切換的放大器的定向耦合器；
[0008]圖3示出實(shí)施例的具有RF功率檢測(cè)器的定向耦合器；
[0009]圖4a_c示出實(shí)施例的放大器；
[0010]圖5a_c示出實(shí)施例的衰減器；
[0011]圖6示出使用變壓器和移相器的耦合器電路；
[0012]圖7示出實(shí)施例的定向耦合器封裝的實(shí)施例引腳輸出；
[0013]圖8a_b示出實(shí)施例的集成電路；
[0014]圖9示出實(shí)施例方法的框圖；以及
[0015]圖10示出實(shí)現(xiàn)為設(shè)置基板上和/或基板中的各種組件的實(shí)施例的定向耦合器。
[0016]不同的附圖中相應(yīng)的數(shù)字和符號(hào)一般指代相應(yīng)的部分，除非另有說(shuō)明。為了清楚地示出優(yōu)選實(shí)施例的相關(guān)方面而繪制附圖，并且不一定按比例繪制。為了更清楚地說(shuō)明某些實(shí)施例，表示相同結(jié)構(gòu)、材料或過(guò)程步驟變化的字母可以跟隨數(shù)字號(hào)碼。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面詳細(xì)討論本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的制造和使用。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明提供可以在各種各樣的具體背景下實(shí)現(xiàn)的許多可應(yīng)用的發(fā)明性概念。所討論的具體實(shí)施例僅僅是具體方法的說(shuō)明以制造和使用本發(fā)明，并不限制本發(fā)明的范圍。
[0018]本發(fā)明將關(guān)于具體背景下的優(yōu)選實(shí)施例來(lái)描述用于的系統(tǒng)和方法，所述定向耦合器可以用在RF電路中以測(cè)量入射或反射功率。本發(fā)明也可以應(yīng)用到包括其它進(jìn)行RF測(cè)量的電路的其它系統(tǒng)和應(yīng)用中，所述其他電路包括，但不限于，測(cè)量和/或調(diào)諧阻抗不匹配的裝置、時(shí)域反射計(jì)(TDR)、與可調(diào)諧的天線匹配電路一起使用的感測(cè)裝置、以及可調(diào)諧濾波器。
[0019]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，定向耦合器和針對(duì)定向耦合器的耦合端口和隔離端口的端接阻抗，與緩沖耦合端口和/或隔離端口的一個(gè)或多個(gè)放大器一起，被設(shè)置在同一基板上，諸如半導(dǎo)體基板。在一些實(shí)施例中，使用基板上的端接和放大器減少耦合器的方向性對(duì)于基板外的負(fù)載和寄生效應(yīng)的敏感性。該放大器可以具有可調(diào)節(jié)的增益并且/或者可調(diào)諧的網(wǎng)絡(luò)可以被耦合在耦合端口和/或隔離端口的輸出與所述一個(gè)或多個(gè)放大器之間，以便于提供定向耦合器的耦合性能的衰減和/或調(diào)諧。
[0020]圖1a示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的定向耦合器I。定向耦合器I包括耦合器電路2、和RF放大器16和17。耦合器電路2為具有耦合器電路輸入端口 10、耦合器電路發(fā)射端口 11、耦合器電路隔離端口 12和耦合器電路耦合端口 13的定向耦合器。在一些實(shí)施例中，耦合器電路2和放大器16和17位于公共基板，諸如半導(dǎo)體基板，并且可以在同一集成電路上實(shí)現(xiàn)。耦合器電路2可以使用常規(guī)定向耦合器的架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，諸如電磁耦合器、與磁性變壓器一同構(gòu)建的磁性耦合器、或使用其他耦合器架構(gòu)。例如，耦合器電路2，可以使用如題為“用于變壓器和相移網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)和方法(System and Method for a Transformerand a Phase-Shift Network) ”于2013年6月28日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)13/931092中描述的變壓器和移相網(wǎng)絡(luò)，該申請(qǐng)以全文并入本文作為參考。
[0021]在一個(gè)實(shí)施例中，放大器16被耦合在耦合器電路隔離端口 12和定向耦合器隔離端口 14之間，并且放大器17被耦合在耦合器電路耦合端口 13和定向耦合器耦合端口 15之間，以使得耦合器電路的輸入端口 10，耦合器電路發(fā)射端口 11，定向耦合器隔離端口 14和定向耦合器耦合端口 15耦合到外部連接，諸如鍵合焊盤，凸塊鍵合連接等。因此，放大器16和17提供隔離形式的外部阻抗Zs■，其表示耦合到定向耦合器I的外部電路。該外部電路可以被用于，例如感測(cè)RF路徑中的入射波和反射波。如果外部電路，諸如功率檢測(cè)器或其它電路位于PCB板上與定向耦合器I分開(kāi)，阻抗Zsms可能隨頻率顯著變化。此阻抗的變化可能是由于PCB的板電容或其它寄生電容。通過(guò)將緩沖器放置在耦合器電路的隔離端口12和定向耦合器的隔離端口 14之間，以及耦合器電路的耦合端口 13和定向耦合器的耦合端口 15之間，耦合器電路2的耦合器電路隔離端口 12和耦合器電路耦合端口 13可以是隔離的，由此減小耦合器電路2的方向性對(duì)阻抗Zsms的變化的敏感度。在操作過(guò)程中，定向耦合器I可以經(jīng)由定向耦合器的輸入端口 3被耦合到源阻抗Zs，并且經(jīng)由定向耦合器的發(fā)射端口 5被耦合到負(fù)載阻抗\。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中,放大器16和17的輸入阻抗Ztem,其可以被用來(lái)提供到f禹合器電路2的耦合器電路隔離端口 12和耦合器電路耦合端口 13的阻抗匹配。該輸入阻抗可以例如通過(guò)使用耦合到參考節(jié)點(diǎn)(諸如大地)的片上電阻器來(lái)建立，或者通過(guò)使用本領(lǐng)域已知的反饋技術(shù)來(lái)建立輸入阻抗。在一些實(shí)施例中，Ztem可被選擇以優(yōu)化f禹合器電路2的方向性。
[0023]在一個(gè)實(shí)施例中，放大器16和17可以使用任何適當(dāng)?shù)姆糯笃骷軜?gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且可以與耦合器電路2完全地或部分地集成在同一襯底或晶元上。放大器16和17可以具有單位增益，小于一的增益，或者大于一的增益，這取決于規(guī)格和具體實(shí)施例的要求。
[0024]在一些實(shí)施例中，定向耦合器I的方向性可以通過(guò)改變放大器16的供應(yīng)電流來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，如果放大器16利用具有與供應(yīng)電流成反比的輸出阻抗的架構(gòu)，諸如源極跟隨器或射極跟隨器電路，該放大器的降低的輸出阻抗減弱從耦合器電路的輸入端口 10或耦合器電路的發(fā)射端口 11到定向耦合器的隔離端口 14的耦合。尤其在其中定向耦合器I被用來(lái)測(cè)量高信號(hào)條件下的非常小的反射是這種情況。另一種其中方向性可以在這樣高的信號(hào)條件下得到增加的方式是通過(guò)增加放大器16和/或17的增益。
[0025]在一些實(shí)施例中，放大器16和/或17的增益和/或電流消耗可以被調(diào)諧，如圖1b所示，其示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的定向耦合器4。這里的放大器16和17的電流消耗和/或增益是可變的并且獨(dú)立可調(diào)協(xié)的。在一些實(shí)施例中，放大器16和17可以單獨(dú)禁用以實(shí)現(xiàn)功率節(jié)省。為了實(shí)現(xiàn)高方向性并降低RF信號(hào)的寄生耦合對(duì)輸出節(jié)點(diǎn)的影響，隔離端口處的緩沖器的增益可以高于耦合端口處的緩沖器的增益。為了減少在高功率水平上的緩沖器中的信號(hào)壓縮，耦合端口處的緩沖器的增益可以通過(guò)使用，例如，自動(dòng)增益控制(AGC)環(huán)路進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，耦合信號(hào)的線性度可以得到調(diào)節(jié)以最小化在高信號(hào)水平上的信號(hào)壓縮。
[0026]圖1c示出了實(shí)施例的定向耦合器6，其中可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)19耦合在耦合器電路隔離端口 12和放大器16的輸入之間，并且可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)I耦合在耦合器電路耦合端口 13和放大器17的輸入之間。在一個(gè)實(shí)施例中，可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)18和19可以被用于調(diào)節(jié)和/或優(yōu)化由耦合器電路隔離端口 12和耦合器電路耦合端口 13看過(guò)去的阻抗ZtOT。在一些實(shí)施例中，可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)18和19也可以使用可調(diào)諧的無(wú)源或有源衰減器來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施例中，為了擴(kuò)展系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍，可以控制可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)18和19的衰減以及AGC回路環(huán)境中的放大器16和17的增益。在一些實(shí)施例中，放大器16和17可以是固定增益的放大器。
[0027]圖1d示出了其中端接阻抗Ztem使用耦合至耦合器電路隔離端口 12以及耦合到電路耦合端口 13的分流阻抗來(lái)實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例定向耦合器31。應(yīng)當(dāng)理解的是，利用分流阻抗來(lái)實(shí)現(xiàn)阻抗Ztom的概念也可以適用于本文中所描述其它實(shí)施例。
[0028]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的定向耦合器7。定向耦合器7包括放大器22，其具有被選擇性地經(jīng)由開(kāi)關(guān)20耦合在耦合器電路2的耦合器電路隔離端口 12和耦合器電路耦合端口 13之間。通過(guò)使用單個(gè)的放大器22，定向耦合器7的設(shè)計(jì)可以做得更加緊湊。此外，可以實(shí)現(xiàn)耦合器電路隔離端口 12和耦合器電路耦合端口 13之間的增強(qiáng)的增益匹配。在一些實(shí)施例中，放大器22的增益可以是可調(diào)節(jié)的，并在其他實(shí)施例中，放大器22的增益可以是固定的?？烧{(diào)諧匹配網(wǎng)絡(luò)(未示出)，諸如衰減器，也可以被耦合到放大器22的輸入。
[0029]圖3示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的定向耦合器8，其中RF功率檢測(cè)器21被耦合至耦合器電路隔離端口 12。RF功率檢測(cè)器21可以利用本領(lǐng)域中已知的RF功率檢測(cè)電路和系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，RF功率檢測(cè)器可以3使用級(jí)聯(lián)限制性放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)線性或?qū)?shù)線性輸出檢測(cè)響應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。RF功率檢測(cè)器21的輸出被耦合到外部輸出29。在一些實(shí)施例中，RF功率檢測(cè)器的輸出是DC信號(hào)，其使用可以防止來(lái)自耦合器電路的輸入端口 10和耦合器電路的發(fā)射端口 11的I禹合信號(hào)被劣化定向I禹合器8的視在方向性(apparent directivity)。在一些實(shí)施例中，RF功率檢測(cè)器21也可以包括模擬-數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器，其通過(guò)串行或并行數(shù)字總線來(lái)提供在輸出29上的數(shù)字信號(hào)。
[0030]圖4a_c示出了可用于實(shí)現(xiàn)圖la_lc，2和3所示的放大器16和17的各種放大器電路。圖4a示出了具有NMOS晶體管M1，輸入耦合電容器104，輸出耦合電容器106和偏置電阻器Rl的共源放大器。電流源114，其可以使用基于晶體管的電流源，電阻器，電感器，或其它偏置電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述電流源114向匪OS晶體管Ml提供偏置電流。在一些實(shí)施例中，放大器102的增益可以通過(guò)改變經(jīng)由偏置電阻器Rl耦合到NMOS晶體管Ml的柵極的電壓VBIAS進(jìn)行調(diào)節(jié)。在一些實(shí)施例中，放大器102的電壓增益正比于偏置電壓VBIAS。VBIAS可以使用片上偏置發(fā)生器或通過(guò)施加外部偏置信號(hào)到NMOS晶體管Ml的柵極來(lái)生成。
[0031]圖4b示出放大器110，其中NMOS晶體管Ml被配置在源極跟隨器配置中。在這里，晶體管Ml的源極是DC到負(fù)載阻抗Zsens。在一些實(shí)施例中，附加的偏置電阻器(未示出)可被用來(lái)在高輸出阻抗的情況下提供偏置電流，或者可被用來(lái)提供補(bǔ)充的偏置電流。偏置電流，并且因此NMOS晶體管Ml的輸出阻抗可以通過(guò)改變VBIAS進(jìn)行調(diào)節(jié)。在一些實(shí)施例中，增加偏置電流可以通過(guò)降低NMOS晶體管Ml的源極的阻抗來(lái)提供增加的方向性。
[0032]圖4c示出了放大器120，其中NMOS晶體管Ml被配置在源極跟隨器的配置中，并且經(jīng)由耦合電容器112耦合到輸出負(fù)載阻抗Zsms。在這里，NMOS晶體管Ml的偏置電流可以通過(guò)改變耦合到NMOS晶體管Ml的源極的電流源121的電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。電流源Ml可以使用本領(lǐng)域中已知的電流源的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施例中，電流源121可以通過(guò)使用電阻器來(lái)實(shí)現(xiàn)，在這種情況下，?OS晶體管Ml的電流通過(guò)各個(gè)VBIAS來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0033]應(yīng)當(dāng)理解的是，在圖4a_4c所示的示例放大器僅是許多可以使用的可能的放大器實(shí)施方式的三個(gè)例子。在可替代實(shí)施例中，可以使用不同的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和本領(lǐng)域中已知的其它電路。在另一可替代實(shí)施例中，不同的晶體管類型來(lái)代替NMOS晶體管Ml的使用。例如，PMOS，JFET，BJT和其它類型的晶體管可以代替或附加于NMOS晶體管Ml。在使用BJT的實(shí)施例中，共發(fā)射極和發(fā)射極跟隨器電路可以被用來(lái)實(shí)現(xiàn)放大器16和17。
[0034]圖5a_c示出各種實(shí)施例的可調(diào)節(jié)衰減器電路，其可用于實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)18和19所示，例如，在圖1c中所示的。圖5a示出了具有可調(diào)節(jié)的電阻器Rl，R2和R2的PI衰減器。這些可調(diào)節(jié)的電阻器可以例如，使用在圖5b所示的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。這里，電阻器Rl是使用分別耦合到NMOS開(kāi)關(guān)晶體管Mil，M12和M13的電阻Rll，R12和Rl3來(lái)實(shí)施的。類似地，電阻器R2是使用分別耦合到NMOS開(kāi)關(guān)晶體管M21，M22和M23的電阻R21，R22和R23來(lái)實(shí)施的。電阻器R3是使用可以分別通過(guò)NMOS開(kāi)關(guān)晶體管M31，M32和M33被旁路的電阻R31，R32和R33來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，圖5a — b中所示的PI網(wǎng)絡(luò)的衰減和阻抗可以通過(guò)選擇性地經(jīng)由晶體管Mil，M12，M13，M21，M22，M23，M31, M3 2和M33來(lái)激活和解除激活這些NMOS開(kāi)關(guān)晶體管進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0035]圖5c示出了形式為使用可調(diào)節(jié)的電阻器R4，R5和R6的T網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施例的衰減器。電阻R4和R5可以圖5b中所示的電阻器R3的實(shí)現(xiàn)方式類似的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且電阻器R6可以圖5b中所示的電阻器Rl和R2的實(shí)現(xiàn)方式類似的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)理解的是，在圖5a-c所示的衰減器電路僅是可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)18和19的的許多可能的實(shí)施例衰減電路的幾個(gè)例子。
[0036]圖6示出了可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)圖1a — C，2，和3中所示的耦合器電路2的耦合器電路200。耦合器電路200是四端口裝置，其具有用于RF信號(hào)的50歐姆端口的端口 202和203以及加載有高阻抗的兩個(gè)耦合端口 204和205。可替換地，其他特性阻抗可用于端口 202和203。耦合器200包括變壓器XI，其具有耦合在源阻抗Zs和負(fù)載阻抗&的初級(jí)繞組Lp。由包括電阻器R1和電容器C1的高通RC濾波器所實(shí)現(xiàn)的移相網(wǎng)絡(luò)被耦合到端口 203。這一網(wǎng)絡(luò)的操作在上述引用的“用于變壓器和移相網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)和方法”中描述。
[0037]圖7示出實(shí)施例的集成電路封裝的引腳排列圖。在一個(gè)實(shí)施例中，實(shí)施例的集成電路封裝包括用于定向I禹合器電路的輸入端口 3,定向f禹合器電路的發(fā)射端口 5,定向f禹合器的隔離端口 14和定向耦合器的耦合端口 15的引腳和端子。此外，一些實(shí)施例的封裝可包括用于供電端子302，接地端子304和控制總線306的引腳和端子?？刂瓶偩€306可用于提供控制信號(hào)以調(diào)節(jié)放大器16和/或17的增益，并且也可以用于調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)18和19的衰減器?？刂瓶偩€可以使用并行或串行數(shù)字總線來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0038]圖8a_b示出了可以于圖7中所示的集成電路封裝一起使用的實(shí)施例集成電路。在實(shí)施例中，圖8a中所示的集成電路400包括耦合器電路2，其具有耦合到定向耦合器的輸入端口 10的耦合器電路的輸入端口 3，耦合到定向耦合器的發(fā)射端口 5的耦合器電路的發(fā)射端口 11。集成電路400還包括RF放大器16和RF放大器17，所述RF放大器16具有耦合到耦合器電路的隔離端口 12的輸入和耦合到定向耦合器的隔離端口 14的輸出；并且所述RF放大器17具有耦合到耦合器電路的耦合端口 13的輸入和耦合到定向耦合器的輸出端口 15的輸出。供電端子302和接地端子304向RF放大器16和RF放大器17提供功率。在一個(gè)實(shí)施例中，RF放大器16和RF放大器17被實(shí)現(xiàn)為通過(guò)控制總線306控制的可變?cè)鲆娣糯笃鳌?br> [0039]圖8b中示出的集成電路450類似于圖8a的集成電路400，其具有額外的耦合在耦合器電路隔離端口 12和RF放大器16的輸入之間的可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)19 ;以及耦合在耦合器電路耦合端口 13和RF放大器17的輸入之間的可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)18。
[0040]圖9示出了使用實(shí)施例的定向耦合器的方法的框圖500。在一個(gè)實(shí)施例中，定向耦合器包括設(shè)置在基板上的定向耦合器電路，設(shè)置在基板上并耦合到定向耦合器的第一耦合輸出端口的第一端接電阻，設(shè)置耦合在基板上耦合到定向耦合器的第二耦合輸出端口的第二端接電阻，以及耦合到定向耦合器電路的第一耦合輸出端口和第二耦合輸出端口其中至少一個(gè)的第一放大器。在步驟502中,稱合到定向稱合器電路的第一輸入端口的第一外部端子接收入射信號(hào)，并且在步驟504中，耦合到定向耦合器電路的第一輸出端口的第二外部端子發(fā)射入射信號(hào)。在步驟506中，第一耦合信號(hào)在耦合到第一放大器的輸出的第三外部端子處進(jìn)行監(jiān)視。可替換地，可以經(jīng)由RF功率檢測(cè)器，而不是放大器來(lái)執(zhí)行步驟506的監(jiān)視。在一些實(shí)施例中，通過(guò)框圖500所描述的方法可以，例如，使用圖la-lc，2和3中所示的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0041]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，定向耦合器包括耦合器電路和耦合在耦合器電路隔離端口和定向耦合器隔離端口之間和/或耦合在耦合器電路耦合端口和定向耦合器耦合端口之間的至少一個(gè)放大器。在各種實(shí)施例中，定向耦合器被布置在基板之上和/或基板中?；蹇梢允前雽?dǎo)體基板并且/或者定向耦合器可以被實(shí)現(xiàn)為單片的集成電路。
[0042]在一個(gè)實(shí)施例中，所述至少一個(gè)放大器包括耦合在耦合器電路耦合端口和定向耦合器耦合端口之間的第一放大器。所述至少一個(gè)放大器可以進(jìn)一步包括耦合在耦合器電路隔離端口和定向耦合器隔離端口之間的第二放大器。此外，所述至少一個(gè)放大器可以包括耦合在耦合器電路隔離端口和定向耦合器隔離端口的第一放大器和耦合在耦合器電路耦合端口和定向耦合器耦合端口之間的第二放大器。在各種實(shí)施例中，所述至少一個(gè)放大器是可調(diào)節(jié)增益的放大器。所述至少一個(gè)放大器可以被實(shí)現(xiàn)為共源放大器。在一些實(shí)施例中，定向耦合器還可以包括耦合在耦合器電路隔離端口和定向耦合器隔離端口之間的功率檢測(cè)器。
[0043]在一個(gè)實(shí)施例中，定向還包括耦合到耦合器電路耦合端口和/或耦合器電路隔離端口的至少一個(gè)內(nèi)部端接阻抗。在某些情況下，此端接阻抗可以是可調(diào)節(jié)阻抗。所述至少一個(gè)放大器可以通過(guò)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)耦合到耦合器電路隔離端口和/或耦合器電路耦合端口，所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)在某些情況下，可以是可調(diào)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述至少一個(gè)放大器通過(guò)衰減器被耦合到耦合器電路隔離端口和/或耦合器電路耦合端口，所述衰減器可以被實(shí)現(xiàn)為可調(diào)節(jié)的集成電路。
[0044]在一個(gè)實(shí)施例中，耦合器電路包括磁性變壓器和移相網(wǎng)絡(luò)。磁性變壓器具有耦合在率禹合器電路的輸入端口和稱合器電路的發(fā)射端口之間的第一繞組，和稱合在第一參考節(jié)點(diǎn)和耦合器電路耦合端口之間的第二繞組；并且移相網(wǎng)絡(luò)耦合在或者耦合器電路的輸入端口或者耦合器電路的發(fā)射端口與耦合器電路的隔離端口之間。
[0045]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，定向I禹合器包括定向I禹合器的輸入端口，定向I禹合器的發(fā)射端口和定向耦合器的輸出端口。定向耦合器還包括耦合器電路，以及放大器和開(kāi)關(guān)。耦合器電路具有第一稱合器電路的輸入端口，第一稱合器電路的發(fā)射端口，第一稱合器電路的隔離端口和第一耦合器電路的耦合端口 ；放大器被耦合到定向耦合器的輸出端口 ；并且開(kāi)關(guān)選擇性地將放大器耦合到耦合器電路的耦合端口和耦合器電路的隔離端口。在各種實(shí)施例中，定向耦合器被設(shè)置在基板之上和/或在基板中，其可能在某些實(shí)施例中為半導(dǎo)體基板。
[0046]在一個(gè)實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)將放大器耦合到耦合器電路耦合端口并且/或者開(kāi)關(guān)將放大器耦合到耦合器電路的隔離端口。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一種操作定向耦合器的方法包括各種步驟。定向耦合器包括耦合器電路，和耦合在耦合器電路的隔離端口和定向耦合器的隔離端口之間和/或耦合器的電路耦合端口和定向耦合器的耦合端口之間的至少一個(gè)放大器。該方法包括以下步驟:在耦合到耦合器電路輸入端口的定向耦合器的輸入端口接收入射信號(hào)，在耦合到耦合器電路的發(fā)射端口的定向耦合器的發(fā)射端口發(fā)射所述入射信號(hào)，并監(jiān)視在定向耦合器的耦合端口和/或定向耦合器的隔離端口處的至少一個(gè)信號(hào)。
[0048]在各種實(shí)施例中，監(jiān)視所述至少一個(gè)信號(hào)包括監(jiān)視在定向耦合器的耦合端口處的第一信號(hào)和/或通過(guò)監(jiān)視功率檢測(cè)器的輸出來(lái)測(cè)量反射，所述功率檢測(cè)器具有耦合到耦合器電路隔離端口的輸入。在一個(gè)實(shí)施例中，所述監(jiān)視所述至少一個(gè)信號(hào)包括監(jiān)視在定向耦合器的隔離端口處的第二信號(hào)；并且在其他各個(gè)實(shí)施例中，監(jiān)視所述至少一個(gè)信號(hào)包括監(jiān)視在定向耦合器的耦合端口處的第一信號(hào)和監(jiān)視在定向耦合器的隔離端口處的第二信號(hào)。所述至少一個(gè)放大器可以包括:第一放大器，并且該方法還可以包括選擇性地將第一放大器的輸入耦合到耦合器電路的耦合端口和耦合器電路的隔離端口其中一個(gè)的步驟。
[0049]圖10示出實(shí)現(xiàn)為設(shè)置在基板606上或基板606中的各種組件的實(shí)施例定向耦合器600。在一個(gè)實(shí)施例中，稱合器602和放大器604被設(shè)置在基板606上。組件608,其可以是，例如，實(shí)施例端接阻抗或其它無(wú)源組件，被示出為設(shè)置在基板606內(nèi)部。在一些實(shí)施例中，組件608可以是以如同I禹合器602和放大器604類似的方式設(shè)置在基板606上的分離組件。就拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而言，耦合器602，放大器604和組件608可以根據(jù)本文所描述的各種定向耦合器實(shí)施例來(lái)耦合。在一些實(shí)施例中，放大器604可以是單個(gè)，或者也可以是設(shè)置在一個(gè)或多個(gè)集成電路的多個(gè)放大器。往來(lái)于稱合器602,放大器604,組件608和基板606的連接(未示出)可以使用各種本領(lǐng)域已知的連接方法來(lái)制作。例如，這樣的連接可以使用焊料凸塊，鍵合線，鍵合焊盤，過(guò)孔，再分布線等制成?；?06可以使用半導(dǎo)體基板，載波基板，混合型基板，印刷電路板(PCB)基板和/或根據(jù)本領(lǐng)域中已知的其它基板類型的基板來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施例中，耦合器600可以被包封在模壓封裝之內(nèi)。
[0050]本發(fā)明的實(shí)施例的優(yōu)勢(shì)包括不受外部端接的質(zhì)量和/或耦合到輸出接口節(jié)點(diǎn)的寄生RF耦合影響的高方向性。一些實(shí)施例的其他優(yōu)點(diǎn)包括:可調(diào)諧的耦合因子和隔離，電流消耗和耦合因子/隔離之間的權(quán)衡能力，以及在輸出端口處的負(fù)載阻抗的寬松要求。
[0051]雖然本發(fā)明已參照說(shuō)明性實(shí)施例進(jìn)行描述，該描述并非旨在以限制性的意義來(lái)解釋。各種變型和示例性實(shí)施例的組合，以及本發(fā)明的其它實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)在參考本描述的基礎(chǔ)上都是顯而易見(jiàn)的。
【權(quán)利要求】
1.一種定向I禹合器，包括: 耦合器電路；和 至少一個(gè)放大器，所述至少一個(gè)放大器耦合在耦合器電路隔離端口和定向耦合器隔離端口之間和/或I禹合在I禹合器電路I禹合端口和定向I禹合器I禹合端口之間，其中所述定向奉禹合器設(shè)置在基板之上和/或在基板之中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向耦合器，其中所述至少一個(gè)放大器包括耦合在所述耦合器電路耦合端口和所述定向耦合器耦合端口之間的第一放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定向耦合器，還包括耦合在所述耦合器電路隔離端口和定向耦合器隔離端口之間的功率檢測(cè)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向耦合器，其中所述至少一個(gè)放大器包括耦合在所述耦合器電路隔離端口和所述定向耦合器隔離端口之間的第二放大器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向耦合器，其中所述至少一個(gè)放大器包括耦合在所述耦合器電路隔離端口和所述定向耦合器隔離端口之間的第一放大器，和耦合在所述耦合器電路耦合端口和所述定向耦合器耦合端口之間的第二放大器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向耦合器，其中所述至少一個(gè)放大器是可調(diào)節(jié)增益放大器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向耦合器，還包括耦合到所述耦合器電路耦合端口和/或耦合器電路隔離端口的至少一個(gè)內(nèi)部端接阻抗。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的定向耦合器，其中所述至少一個(gè)內(nèi)部端接阻抗是可調(diào)節(jié)阻抗。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向耦合器，其中所述至少一個(gè)放大器通過(guò)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)耦合到所述耦合器電路隔離端口和/或耦合器電路耦合端口。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的定向耦合器，其中所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)是可調(diào)節(jié)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向耦合器，其中所述至少一個(gè)放大器通過(guò)衰減器耦合到所述耦合器電路隔離端口和/或耦合器電路耦合端口。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的定向耦合器，其中所述衰減器是可調(diào)節(jié)衰減器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向耦合器，其中所述定向耦合器是單片集成電路。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向耦合器，其中所述至少一個(gè)放大器是共源極放大器。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述耦合器電路包括: 磁性變壓器，所述磁性變壓器包括耦合在耦合器電路輸入端口和耦合器電路發(fā)射端口之間的第一繞組，以及耦合在第一參考節(jié)點(diǎn)和所述耦合器電路耦合端口之間的第二繞組；以及 相移網(wǎng)絡(luò)，所述相移網(wǎng)絡(luò)耦合在所述耦合器電路輸入端口與所述耦合器電路隔離端口之間或者耦合在所述耦合器電路發(fā)射端口與所述耦合器電路隔離端口之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述基板是半導(dǎo)體基板。
17.—種定向I禹合器,包括定向I禹合器輸入端口、定向I禹合器發(fā)射端口和定向I禹合器輸出端口，所述定向耦合器包括: 耦合器電路，所述耦合器電路包括第一耦合器電路輸入端口、第一耦合器電路發(fā)射端口、第一耦合器電路隔離端口和第一耦合器電路耦合端口； 放大器，所述放大器耦合到所述定向耦合器輸出端口 ；以及 開(kāi)關(guān)，所述開(kāi)關(guān)選擇性地將所述放大器耦合到所述耦合器電路耦合端口和耦合器電路隔離端口，其中所述定向耦合器被設(shè)置在基板之上和/或在基板中。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的定向耦合器，其中所述開(kāi)關(guān)將所述放大器耦合到所述耦合器電路耦合端口。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的定向耦合器，其中所述開(kāi)關(guān)將所述放大器耦合到所述耦合器電路隔離端口。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的定向耦合器，其中所述基板是半導(dǎo)體基板。
21.一種操作定向耦合器的方法，所述定向耦合器包括耦合器電路和至少一個(gè)放大器，所述至少一個(gè)放大器耦合在耦合器電路隔離端口和定向耦合器隔離端口之間和/或耦合在耦合器電路耦合端口和定向耦合器耦合端口之間，所述方法包括: 在耦合到耦合器電路輸入端口的定向耦合器輸入端口處接收入射信號(hào)； 在耦合到耦合器電路發(fā)射端口的定向耦合器發(fā)射端口處發(fā)射所述入射信號(hào)；以及 監(jiān)視在所述定向耦合器耦合端口和/或所述定向耦合器隔離端口處的至少一個(gè)信號(hào)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述監(jiān)視所述至少一個(gè)信號(hào)包括:監(jiān)視在所述定向耦合器耦合端口處的第一信號(hào)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括測(cè)量反射，所述測(cè)量反射包括監(jiān)視功率檢測(cè)器的輸出，所述功率檢測(cè)器具有耦合到所述耦合器電路隔離端口的輸入。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述監(jiān)視所述至少一個(gè)信號(hào)包括監(jiān)視在所述定向耦合器隔離端口處的第二信號(hào)。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述監(jiān)視所述至少一個(gè)信號(hào)包括監(jiān)視在所述定向耦合器耦合端口處的第一信號(hào)和在所述定向耦合器隔離端口處的第二信號(hào)。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述至少一個(gè)放大器包括第一放大器，所述方法還包括:選擇性地將所述第一放大器的輸入耦合到所述耦合器電路耦合端口和耦合器電路隔離端口中的一個(gè)。
【文檔編號(hào)】H01P5/18GK104518269SQ201410520469
【公開(kāi)日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月1日
【發(fā)明者】V·索羅姆克, W·巴卡爾斯基, N·伊爾科維 申請(qǐng)人:英飛凌科技股份有限公司