用于定向耦合器模塊的系統(tǒng)和方法
【專利說明】用于定向耦合器模塊的系統(tǒng)和方法
[0001]本申請(qǐng)要求于2014年9月12號(hào)提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的N0.62/049，763，標(biāo)題為“System and Method for a direct1nal Coupler Module”的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容將以參考的方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本申請(qǐng)大體涉及電子器件，更具體地涉及一種用于定向耦合器模塊的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0003]定向耦合器，是可以檢測(cè)在特定方向傳輸?shù)墓β实碾娮悠骷鋸V泛用于各種射頻(RF)電路。例如，定向耦合器可以用于雷達(dá)系統(tǒng)，以通過將入射波與反射波分離對(duì)反射波進(jìn)行檢測(cè)，或者用于對(duì)傳輸線路中的阻抗失配進(jìn)行測(cè)量的電路。從功能上講，定向耦合器具有正向傳輸路徑和耦合傳輸路徑。正向傳輸路徑通常損耗較低，耦合傳輸路徑耦合沿特定方向傳輸?shù)牟糠謧鬏敼β?。有許多不同類型的親合器結(jié)構(gòu)，包括電磁親合器和磁親合器。這些耦合器類型中的每種類型可以根據(jù)操作頻率和操作環(huán)境使用不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和材料進(jìn)行實(shí)施。
[0004]定向耦合器的一種常見應(yīng)用是檢測(cè)便攜射頻(RF)器件諸如蜂窩電話或便攜計(jì)算設(shè)備中的反射和傳輸功率。傳輸功率的測(cè)量可以用在控制回路中對(duì)功率放大器的輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)，而反射功率的測(cè)量與傳輸功率的測(cè)量的結(jié)合可以用來對(duì)可調(diào)節(jié)天線匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于便攜射頻器件在能夠利用多標(biāo)準(zhǔn)在多個(gè)頻率上運(yùn)行方面變得日益復(fù)雜，因此射頻終端的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)已變得更加復(fù)雜。例如，多標(biāo)準(zhǔn)射頻器件通常具有多個(gè)傳輸和接收路徑，上述路徑經(jīng)由多開關(guān)網(wǎng)絡(luò)、匹配網(wǎng)絡(luò)、功率檢測(cè)器等與一根或多根天線耦合。相應(yīng)地，此類便攜射頻器件的布局和結(jié)構(gòu)通常占用相當(dāng)數(shù)量的印刷電路板(PCB)空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一種電路包括第一定向親合器，該第一定向親合器包括第一輸入端口，第一傳輸端口，第一隔離端口以及第一親合端口，其中，第一定向親合器設(shè)置在第一襯底上。電路還包括第一方向選擇開關(guān)，其具有與第一隔離端口耦合的第一開關(guān)輸入端口，與第一親合端口親合的第二開關(guān)輸入端口，以及第一開關(guān)輸出端口，其中第一方向選擇開關(guān)連同定向耦合器設(shè)置在第一襯底上。
【附圖說明】
[0006]為了更全面地理解本申請(qǐng)以及其優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)在將結(jié)合附圖參考下面的描述，在附圖中:
[0007]圖la-ld示出了實(shí)施例定向耦合器系統(tǒng)；
[0008]圖2示出了具有終端電阻器的實(shí)施例定向耦合器；
[0009]圖3a_3b示出了利用多個(gè)定向耦合器的實(shí)施例定向耦合器系統(tǒng)；
[0010]圖4a_c示出了利用多個(gè)定向耦合器和換向開關(guān)的實(shí)施例定向耦合器系統(tǒng)；
[0011]圖5示出了實(shí)施例定向耦合器的原理圖；
[0012]圖6a_6c示出了利用實(shí)施例定向耦合器系統(tǒng)的射頻系統(tǒng)；
[0013]圖7a_7c示出了實(shí)施例可選擇阻抗電路；
[0014]圖8a_8d示出了實(shí)施例可調(diào)節(jié)衰減器電路；
[0015]圖9a_9d示出了利用實(shí)施例定向耦合器系統(tǒng)的另外的射頻系統(tǒng)；以及
[0016]圖10示出了實(shí)施例方法的框圖。
[0017]不同附圖中的對(duì)應(yīng)數(shù)字和符號(hào)通常指相應(yīng)的部件，除非另有說明。附圖是為了清楚地圖示優(yōu)選實(shí)施例的相關(guān)方面而繪制，且沒有必要依照比例繪制。為了更清楚地圖示某些實(shí)施例，指示相同結(jié)構(gòu)、材料或程序步驟的變形例的字母可以遵循附圖圖號(hào)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將詳細(xì)的對(duì)當(dāng)前的優(yōu)選實(shí)施例的制造和使用進(jìn)行討論。但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明提供多個(gè)可適用的創(chuàng)造性構(gòu)思，其可以在廣泛的特定背景中實(shí)現(xiàn)。討論的具體實(shí)施例僅對(duì)制造和使用本發(fā)明的具體方式進(jìn)行說明，而不對(duì)本發(fā)明的范圍加以限制。
[0019]將在特定背景下關(guān)于優(yōu)選實(shí)施例、用于定向耦合器的系統(tǒng)和方法對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，該用于定向耦合器的系統(tǒng)和方法可以例如在在射頻電路中使用以對(duì)入射和反射功率進(jìn)行測(cè)量。本發(fā)明的實(shí)施例也可以用于包括其他電路的其他系統(tǒng)和應(yīng)用，其包括具有可選擇信號(hào)路徑的定向耦合器和射頻系統(tǒng)的電路。此外，實(shí)施例可以針對(duì)實(shí)現(xiàn)射頻測(cè)量的系統(tǒng)，其包括但不限于測(cè)量和/或調(diào)諧阻抗失配的器件、時(shí)域反射計(jì)(TDR)、用于與可調(diào)諧天線匹配電路一起使用的檢測(cè)器件、以及可調(diào)諧濾波器。
[0020]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，定向耦合器模塊包括設(shè)置在與方向選擇開關(guān)相同的襯底上的定向耦合器電路。定向耦合器包括輸入端口和傳輸端口，以及隔離端口，在隔離端口上耦合從傳輸端口傳輸?shù)捷斎攵丝诘男盘?hào)，以及耦合端口，在耦合端口上耦合從輸入端口傳輸?shù)絺鬏敹丝诘男盘?hào)。方向選擇開關(guān)設(shè)置成選擇性地將隔離端口和耦合端口中的一個(gè)路由至輸出2而口。
[0021]可以在例如用于蜂窩手機(jī)的RF前端系統(tǒng)和前端多芯片模塊中使用實(shí)施例的定向耦合系統(tǒng)，并且各種實(shí)施例利用射頻開關(guān)將單個(gè)或多個(gè)定向耦合器的輸出組合為單一輸出。這樣的定向耦合器系統(tǒng)，例如，可以具體用在用于蜂窩手機(jī)的可重構(gòu)射頻前端中。在一些實(shí)施例中，利用定向耦合器、射頻開關(guān)以及衰減器的定向耦合器系統(tǒng)可以用在射頻前端系統(tǒng)中以對(duì)從PA傳輸?shù)教炀€的功率，以及由于系統(tǒng)中各種端口處的阻抗失配所導(dǎo)致的從天線反射回PA的功率進(jìn)行感測(cè)。
[0022]圖la示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的定向耦合器系統(tǒng)100。如圖所示，定向耦合器系統(tǒng)100包括定向耦合器102、以及與定向耦合器102的隔離和耦合端口耦合的方向選擇開關(guān)104。根據(jù)各種實(shí)施例，定向耦合器102可以使用本領(lǐng)域中已知的定向耦合器電路進(jìn)行實(shí)施。例如，定向耦合器102可以利用基于變壓器的定向耦合器、帶狀線定向耦合器、或本領(lǐng)域中熟知的其他類型的定向耦合器。在一些實(shí)施例中，可以使用2014年1月14日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)N0.14/155，130，標(biāo)題為“System and Method for a direct1nal coupler”所公開的定向耦合器，該專利申請(qǐng)以全文引用的方式并入本文。方向選擇開關(guān)104可以使用本領(lǐng)域中已知的射頻開關(guān)電路和系統(tǒng)實(shí)施。
[0023]在一個(gè)實(shí)施例中，方向選擇開關(guān)104用來選擇定向耦合器102的隔離端口或耦合端口。當(dāng)方向選擇開關(guān)104選擇了隔離端口時(shí)，方向選擇開關(guān)104的輸出提供與從傳輸端口傳輸?shù)捷斎攵丝诘纳漕l信號(hào)成比例的信號(hào)。這種信號(hào)例如可以從反射射頻功率生成，并可以使用這種信號(hào)來例如對(duì)阻抗失配進(jìn)行測(cè)量。相反地，當(dāng)方向選擇開關(guān)104選擇了耦合端口時(shí)，方向選擇開關(guān)104的輸出提供與從傳輸端口傳輸?shù)捷斎攵丝诘纳漕l信號(hào)成比例的信號(hào)。這種信號(hào)可以用來對(duì)傳輸功率進(jìn)行測(cè)量。在一個(gè)實(shí)施例中，定向耦合器102和方向選擇開關(guān)104可以設(shè)置在分立的集成電路上，或可以單片集成在單個(gè)裸片上。獨(dú)立的芯片可以集成在多芯片模塊上，或安裝在應(yīng)用印刷電路板上。
[0024]圖lb示出了定向耦合器系統(tǒng)120，包括定向耦合器102、方向選擇開關(guān)104，并且還包括位于方向選擇開關(guān)104和輸出端口之間的衰減器106。在一些實(shí)施例中，衰減器106可以利用模擬或數(shù)字調(diào)諧進(jìn)行調(diào)節(jié)。衰減器106可以與定向耦合器102和/或方向選擇開關(guān)104單片集成在相同裸片上，或可以集成在獨(dú)立裸片上。根據(jù)各種實(shí)施例，衰減器106利用本領(lǐng)域中已知的射頻衰減器電路和系統(tǒng)。
[0025]圖lc示出了定向耦合器模塊130的平面圖，其包括安裝在襯底131上的定向耦合器102、方向選擇開關(guān)104以及衰減器106。如圖所示，定向耦合器102、方向選擇開關(guān)104以及衰減器106各自集成在單獨(dú)模塊上。定向耦合器102、方向選擇開關(guān)104以及衰減器106通過接合焊盤彼此鍵合，并鍵合到外部引腳。這些接合連接可以利用例如凸點(diǎn)鍵合、鍵合線或其他本領(lǐng)域已知的鍵合系統(tǒng)和方法。在可替代實(shí)施例中，這些組件的劃分可以不同。例如，定向耦合器102和方向選擇開關(guān)104可以集成在第一裸片上，衰減器106可以集成在第二裸片上。在一些實(shí)施例中，定向耦合器102、方向選擇開關(guān)104以及衰減器106可以集成在可以設(shè)置在襯底131上的單一裸片上。
[0026]圖1d示出了實(shí)施例定向耦合器單片集成電路140，包括集成在單一裸片上的定向耦合器102、方向選擇開關(guān)104以及衰減器106。