用于定向耦合器的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開總體涉及一種電子裝置，并且更具體地涉及一種用于定向耦合器的系統(tǒng)和 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 定向耦合器作為可以檢測(cè)沿特定方向傳送的功率的電子裝置，用于大量各種射頻 (RF)電路中。例如，定向耦合器可以用于雷達(dá)系統(tǒng)中以通過從反射波分離入射波而檢測(cè)反 射波，或者可以用于測(cè)量傳輸線的阻抗失配的電路。功能上，定向耦合器具有正向傳輸路徑 以及耦合的傳輸路徑。正向傳輸路徑通常具有低損耗，而耦合的傳輸路徑耦合了沿特定方 向傳播的傳輸功率的一小部分。存在許多不同類型的親合器體系結(jié)構(gòu)，包括電磁親合器和 磁性耦合器。這些耦合器類型的每一個(gè)可以取決于工作頻率和工作環(huán)境而使用不同的拓?fù)?結(jié)構(gòu)和材料實(shí)施。
[0003] 例如，定向耦合器可以使用布置在印刷電路板（PCB)或變壓器上的帶狀線結(jié)構(gòu)而 實(shí)施。在一些帶狀線實(shí)施方式中，各種電路元件可以與所測(cè)量的特定信號(hào)的四分之一波長 一樣長。對(duì)于工作在500MHz和3. 8GHz之間的頻率下（其覆蓋了許多蜂窩電話工作的頻率 范圍）的應(yīng)用，在集成電路上構(gòu)造帶狀線定向耦合器變得具有挑戰(zhàn)性，這是由于在這些頻 率下波長遠(yuǎn)長于集成電路上的特征尺寸。低損耗基于磁性的定向耦合器因?yàn)樽儔浩鲹p耗和 寄生現(xiàn)象的影響，在該頻率范圍下構(gòu)造也具有挑戰(zhàn)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 根據(jù)實(shí)施例，電路包括電流感測(cè)電路，包括耦合至輸入端口的電流輸入端子，耦合 至發(fā)送端口的電流輸出端子，以及配置用以提供與在電流輸入端子和電流輸出端子之間流 動(dòng)的電流成比例的電流感測(cè)信號(hào)的電流感測(cè)輸出端子。電路進(jìn)一步包括電壓感測(cè)電路，具 有耦合至發(fā)送端口的電壓輸入端子，以及配置用以提供與發(fā)送端口處電壓成比例的電壓感 測(cè)信號(hào)的電壓感測(cè)輸出端子。組合電路具有耦合至電流感測(cè)輸出端子的第一輸入，耦合至 電壓感測(cè)輸出端子的第二輸入，以及耦合至輸出端口的組合輸出節(jié)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0005] 為了更完整地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在結(jié)合附圖參考以下說明書，其中：
[0006] 圖Ia-圖Ic示出了實(shí)施例定向耦合器電路和對(duì)應(yīng)的波形圖；
[0007] 圖2示出了另一實(shí)施例定向耦合器電路；
[0008] 圖3不出了又一實(shí)施例1禹合器電路；
[0009] 圖4a-圖4d示出了實(shí)施例可調(diào)諧無源網(wǎng)絡(luò)；
[0010] 圖5a-圖5b示出了實(shí)施例可調(diào)諧電阻器和實(shí)施例可調(diào)諧電容器；
[0011] 圖6示出了實(shí)施例定向耦合器系統(tǒng)；
[0012] 圖7示出了實(shí)施例方法的流程圖；以及
[0013] 圖8a_圖8d示出了采用實(shí)施例定向耦合器的實(shí)施例系統(tǒng)。
[0014] 在不同附圖中對(duì)應(yīng)的數(shù)字和符號(hào)通常涉及對(duì)應(yīng)的部件，除非另外給出指示。附圖 被繪制用于清楚地示出優(yōu)選實(shí)施例的相關(guān)特征方面，并且無需按照比例繪制。為了更清楚 地示出某些實(shí)施例，在圖號(hào)之后可以有指示相同結(jié)構(gòu)、材料或工藝步驟的變化的字母。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 以下詳細(xì)討論目前優(yōu)選實(shí)施例的制造和使用。然而應(yīng)該知曉的是本發(fā)明提供了可 以在大量各種具體背景下實(shí)施的許多可應(yīng)用的創(chuàng)新性概念。所述的具體實(shí)施例僅是制造和 使用本發(fā)明的具體方式的示意并且并非限制了本發(fā)明的范圍。
[0016] 將參照具體背景下的優(yōu)選實(shí)施例描述本發(fā)明，一種可以用于RF電路以測(cè)量入射 或反射功率的定向耦合器的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的實(shí)施例也可以應(yīng)用于其他系統(tǒng)和應(yīng)用， 包括利用了功率檢測(cè)器和諸如鎖相環(huán)（PLL)電路的相位檢測(cè)器的其他電路。此外實(shí)施例 可以指向執(zhí)行RF測(cè)量的系統(tǒng)，包括但不限于測(cè)量和/或調(diào)諧阻抗失配的裝置、時(shí)域反射計(jì) (TDR)、與可調(diào)諧天線匹配電路使用的感測(cè)裝置、以及可調(diào)諧濾波器。
[0017] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，阻抗測(cè)量裝置包括電壓感測(cè)網(wǎng)絡(luò)，耦合至與阻抗測(cè)量裝置 的傳輸路徑串聯(lián)耦合的電流感測(cè)網(wǎng)絡(luò)。電壓感測(cè)網(wǎng)絡(luò)和電流感測(cè)網(wǎng)絡(luò)的輸出在輸出端口 組合，以產(chǎn)生與朝向阻抗測(cè)量裝置的輸入端口、或者備選地朝向傳輸端口傳播的入射信號(hào) 成比例的信號(hào)?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)電壓測(cè)量裝置的相位和幅度響應(yīng)、和/或通過調(diào)節(jié)用于形成 組合信號(hào)的電壓感測(cè)網(wǎng)絡(luò)和電流感測(cè)網(wǎng)絡(luò)的輸出的相對(duì)幅度，而調(diào)諧阻抗測(cè)量裝置的方向 性。在一些實(shí)施例中，該調(diào)諧可以使用控制電路自動(dòng)地執(zhí)行。
[0018] 圖Ia示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的定向耦合器100,其包括輸入端口 108、發(fā)送端口 110以及輸出端口 112。RF信號(hào)經(jīng)由輸入端口 108和發(fā)送端口 110而傳過定向耦合器100， 并且輸出端口 112沿正向方向或者沿反向方向而耦合了 RF信號(hào)的一部分。該RF信號(hào)示出 為由RF信號(hào)發(fā)生器116產(chǎn)生，然而應(yīng)該理解的是入射在輸出端口 108上的RF信號(hào)可以從 諸如放大器的各種RF源產(chǎn)生，或者可以例如從天線接收。所有端口理想地端接有參考阻抗 Z0,其在各個(gè)實(shí)施例中為50 Ω。這些終端阻抗示出為耦合至輸入端口 108的Zs、耦合至發(fā) 送端口 110的A、以及耦合至輸出端口 112的Z。。備選地，其他特性阻抗可以用于可以相互 相同或不同的Zs、ZjPZ。。
[0019] 在各個(gè)實(shí)施例中，定向耦合器100包括電流感測(cè)電路102,產(chǎn)生了相對(duì)于RF電流 Irf幅度縮放的（amplitude-scaled)和相移的信號(hào)Vitl定向親合器100進(jìn)一步包括產(chǎn)生了 相對(duì)于RF電壓V kf幅度縮放的和相移的信號(hào)V ^電壓感測(cè)電路104、以及產(chǎn)生了與V占 V v 之和成比例的信號(hào)的組合電路106。信號(hào)V^Vv可以存在例如作為節(jié)點(diǎn)電壓、輸出端子處 的電壓、或者作為其他信號(hào)類型。
[0020] 圖Ib和圖Ic包括示出了相對(duì)于圖Ia的電路的、在匹配阻抗條件下和失配阻抗條 件下的電壓\與V v之間關(guān)系的波形圖。圖Ib說明了示出在匹配阻抗條件下輸入RF電壓 /RF電流與來自實(shí)施例耦合器的感測(cè)和組合電路的輸出電壓之間的關(guān)系的波形圖。如所示， 電流I kf和電壓Vkf相互同相，且具有遵循以下關(guān)系的幅度：
[0022] 因此，在組合電路106的輸入處的電壓\與Vv具有相等的幅度并且相互相位差
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電路，包括： 電流感測(cè)電路，包括耦合至輸入端口的電流輸入端子、耦合至發(fā)送端口的電流輸出端 子，以及被配置用于提供電流感測(cè)信號(hào)的電流感測(cè)輸出端子，所述電流感測(cè)信號(hào)與在所述 電流輸入端子和所述電流輸出端子之間流動(dòng)的電流成比例； 電壓感測(cè)電路，具有耦合至所述發(fā)送端口的電壓輸入端子，以及被配置用于提供電壓 感測(cè)信號(hào)的電壓感測(cè)輸出端子，所述電壓感測(cè)信號(hào)與所述發(fā)送端口處的電壓成比例；以及 組合電路，具有耦合至所述電流感測(cè)輸出端子的第一輸入、耦合至所述電壓感測(cè)輸出 端子的第二輸入、以及耦合至輸出端口的組合輸出節(jié)點(diǎn)，其中所述電路被配置用于基于所 述電壓感測(cè)輸出端子和所述電流感測(cè)輸出端子之間的幅度差和相位差來指示在所述輸入 端口和所述發(fā)送端口之間傳播的電磁功率的量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述電流感測(cè)電路包括磁性變壓器，所述磁性變 壓器具有耦合在所述電流輸入端子和所述電流輸出端子之間的第一繞組、以及耦合在第一 參考節(jié)點(diǎn)和所述電流感測(cè)輸出端子之間的第二繞組。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，進(jìn)一步包括耦合在所述電流感測(cè)輸出端子和所述第二 繞組之間的開關(guān)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路，其中，所述開關(guān)被配置用于選擇極性，所述電流感測(cè)輸 出端子以所述極性耦合至所述第二繞組。
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