專利名稱：多頻帶耦合架構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子設(shè)備，并且更具體地涉及無線電收發(fā)器系統(tǒng)。本發(fā)明更具體地涉及多頻帶耦合器。
背景技術(shù)：
耦合器通常用來為位于附近的、另一所謂的耦合線路或者支線路恢復(fù)在所謂的主傳輸線路上或者主要傳輸線路上存在的功率的一部分。根據(jù)耦合器是由分立無源元件形成 (則稱作集總元件耦合器)還是由彼此靠近的、將要耦合的導(dǎo)電線路形成(則稱作分布式耦合器)而將耦合器劃分為兩個類別。本發(fā)明涉及第二種類別的耦合器。主線路的端口通常被指定為IN(輸入)和OUT(輸出)。耦合線路中的那些端口通常被指定為CPLD(耦合的) 和IS0(隔離的)。在許多應(yīng)用中，在線路上發(fā)射的功率的一部分例如需要被用于控制發(fā)射系統(tǒng)中的放大器的功率、根據(jù)與天線的反射相聯(lián)系的損耗來控制發(fā)射放大器的線性度、動態(tài)地與天線匹配等。耦合器的主要參數(shù)為插入損耗，其表示在主線路的端口 IN與端口 OUT之間的傳輸損耗(繼而利用耦合器的加載有50 Ω阻抗的兩個其他端口 CPLD和ISO來定義插入損耗)；耦合，其對應(yīng)于端口 IN和端口 CPLD之間的傳輸損耗(該耦合繼而利用加載有 50 Ω阻抗的兩個其他端口 OUT和ISO來定義)；隔離(isolation)，其對應(yīng)于端口 IN和端口 ISO之間的傳輸損耗(該隔離利用加載有50 Ω阻抗的兩個其他端口 OUT和CPLD來定義)；方向性(directivity)，其對應(yīng)于相對于端口 IN，端口 ISO與端口 CPLD之間的傳輸損耗差；以及匹配，其表示在四個端口上的反射損耗。理想的耦合器具有無限的方向性，S卩，當(dāng)信號從輸入端口流至該主線路的輸出端口時，在位于耦合器的主線路的輸出端口之前的支線路的端口上不存在功率。在實踐中，當(dāng)耦合器的方向性足以允許在耦合器的支線路的通路上恢復(fù)的功率與在主線路中的功率流動方向進(jìn)行區(qū)分時(通常大于20dBm)，該耦合器被稱為是定向的。當(dāng)耦合器的支線路的兩個端口用來同時具有功率信息時，耦合器被稱為雙向的。 無線電收發(fā)器設(shè)備越來越能夠在若干頻帶中進(jìn)行操作。這種情況例如在移動電話中，其中手機(jī)已經(jīng)從雙頻帶演進(jìn)到三頻帶，并且現(xiàn)在演進(jìn)到四頻帶。繼而收發(fā)器鏈包括與該設(shè)備能夠同時在發(fā)射和接收模式中處理的頻帶一樣多的路徑。每個路徑與根據(jù)待處理的頻帶而制定尺寸的耦合器相關(guān)聯(lián)。具體地，主線路和支線路的長度依賴于該頻帶。對制定不同尺寸的耦合器的這一需求使制造復(fù)雜化。此外，由于不同長度的耦合器，方向性隨著耦合器不同而變化，而這是不期望的。在耦合器中，如果耦合器的支線路的兩個端口與耦合器的主線路的輸出端口完全
4匹配，則不會發(fā)生寄生反射。然而不幸的是，在實踐中無法獲得這樣的完全匹配。具體地， 對其通過耦合而采樣部分功率的端口很少理想地匹配。結(jié)果，寄生反射在恢復(fù)的數(shù)據(jù)上生成錯誤。耦合器的支線路的從其采樣信息的端口的失配可能具有不同的起因。通常，耦合器被布置在待與其他電路相關(guān)聯(lián)的絕緣基底(例如，印刷電路類型的基底)上。所以無法確保測量端口(CPLD)的完全匹配(通常為50 Ω)。此外，如果耦合器具有不同尺寸，則該匹配將承受隨著耦合器不同而變化的風(fēng)險。此外，在多頻帶耦合器中，連接在主線路的輸出處的天線引入附加的耦合。該耦合越大(兩個天線之間的隔離越差)，則測量結(jié)果改變越多。該耦合器繼而對于針對另一個的一個路徑的頻率選擇性不足。

發(fā)明內(nèi)容
一個實施例克服了針對每個路徑使用一個耦合器的多頻帶無線電收發(fā)器結(jié)構(gòu)的全部或者部分缺點(diǎn)。另一實施例減小了多頻帶耦合結(jié)構(gòu)的體積。另一實施例在針對不同路徑的頻率方面改善了選擇性。另一實施例通過使得測量對連接到測量端口的電路的匹配變化不太敏感或者完全不敏感而改善了測量的可靠性。因此，一種實施例提供了包括以下的多頻帶耦合電路數(shù)目等于頻帶數(shù)目的多個路徑，每個路徑具有第一端子和第二端子；第三端子和第四端子；數(shù)目等于路徑的數(shù)目的多個分布式耦合器，所有耦合器均相同并且根據(jù)最高的頻帶而制定尺寸，并且每個耦合器包括在連接到相關(guān)的路徑的第一端子和第二端子的第一端口和第二端口之間的第一導(dǎo)電線路，以及耦合到第三端口和第四端口之間的第一個的第二導(dǎo)電線路；在耦合器的第三端口與該電路的第三端子之間的衰減器的第一集合；以及在耦合器的第四端口與該電路的第四端子之間的濾波器陣列。根據(jù)一個實施例，該電路進(jìn)一步包括與濾波器陣列相關(guān)聯(lián)的衰減器的第二集合。根據(jù)一個實施例，該陣列包括，針對每個路徑的、與衰減器串聯(lián)的濾波器，該濾波器的尺寸被制定為使相關(guān)的路徑的頻帶通過。根據(jù)一個實施例，該陣列包括對于除了最后一個路徑之外的每個路徑而言，與衰減器串聯(lián)的、針對當(dāng)前路徑和較低排序的路徑的頻率的低通濾波器，針對第一路徑的該串聯(lián)結(jié)合連接到該電路的第四端子；以及對于除了第一路徑之外的每個路徑而言，連接到較低排序的路徑的低通濾波器的、針對當(dāng)前路徑和較高排序的路徑的頻率的高通濾波器。根據(jù)一個實施例，濾波器和衰減器根據(jù)以下關(guān)系而制定尺寸在頻帶i中的隔離Ii等于路徑i的耦合器的隔離IBi加上由路徑i的衰減器提供的衰減Atti ；
在頻帶i中的方向性對應(yīng)于路徑i的耦合器的耦合因子CBi減去如上計算的在頻帶i中的隔離Ii,并且該方向性大于或者等于針對所有路徑所期望的最小方向性DIR。根據(jù)一個實施例，濾波器和衰減器進(jìn)一步通過考慮以下事實而確定尺寸耦合到路徑i的耦合器的第二端口的天線在另一路徑j(luò)的頻帶中的耦合對應(yīng)于連接到路徑i和路徑j(luò)的耦合器的第二端口的天線之間的耦合)(『路徑j(luò)的耦合器在頻帶i中的耦合因子 CjBp由路徑j(luò)的濾波器在頻帶i中引入的衰減AFjBi、以及由路徑j(luò)的衰減器引入的衰減 Attj的總和，并且耦合到路徑i的耦合器的第二端口的天線在另一路徑j(luò)的頻帶中的耦合小于或者等于在頻帶i中的隔離I”根據(jù)一個實施例，濾波器和衰減器進(jìn)一步通過考慮以下事實而制定尺寸耦合到路徑i的耦合器的第二端口的天線在另一路徑j(luò)的頻帶中的耦合小于或者等于在頻帶i中的隔離Ii,并且其對應(yīng)于對于具有小于排序i的排序的任何路徑j(luò)而言，連接到路徑i和路徑j(luò)的耦合器的第二端口的天線之間的耦合)(『路徑j(luò)的耦合器在頻帶i中的耦合因子 .Β”由路徑j(luò)的低通濾波器在頻帶i中引入的衰減LFjBi、以及由路徑j(luò)的衰減器引入的衰減Attj的總和； 以及對于具有大于排序i的排序的任何路徑j(luò)而言，連接到路徑i和路徑j(luò)的耦合器的第二端口的天線之間的耦合)(u、路徑j(luò)的耦合器在頻帶i中的耦合因子cp”由路徑j(luò)-1 到路徑i的高通濾波器(49j)在頻帶i中引入的衰減LFjBi的總和、以及由路徑j(luò)的衰減器引入的衰減At、的總和。根據(jù)一個實施例，該進(jìn)一步包括級聯(lián)在濾波器與第四端子之間的電阻性分裂器的
皇A
朱口 ο根據(jù)一個實施例，與最后一個路徑相關(guān)聯(lián)的分裂器的端子通過電阻性元件接地， 該電阻性元件具有的值為分裂器的相應(yīng)電阻性元件的三倍。根據(jù)一個實施例，濾波器和分裂器基于以下關(guān)系而制定尺寸在頻帶i中的隔離Ii等于路徑i的耦合器的隔離IBi加上由第一路徑和路徑i之間的分裂器提供的衰減的總和；在頻帶i中的方向性對應(yīng)于路徑i的耦合器的耦合因子CBi減去如上計算的在頻帶i中的隔離Ii,并且該方向性大于或者等于針對所有路徑所期望的最小方向性DIR ；以及連接到路徑i的耦合器的第二端口的天線在另一路徑j(luò)的頻帶中的耦合對應(yīng)于 連接到路徑i和路徑j(luò)的耦合器的第二端口的天線之間的耦合)(u、路徑j(luò)的耦合器在頻帶 i中的耦合因子CjBi、由路徑j(luò)的濾波器在頻帶i中引入的衰減AFjBi、以及由第一路徑與路徑j(luò)之間的分裂器提供的衰減總和的總和，并且連接到路徑i的耦合器的第二端口的天線在另一路徑j(luò)的頻帶中的耦合小于或者等于在頻帶i中的隔離Ii。將在以下與附圖結(jié)合的特定實施例的非限制性描述中詳細(xì)討論以上和其他目的、 特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1為通常類型的無線電傳輸鏈的方框形式的簡化表示；圖2是多頻帶無線電發(fā)射鏈的一個實施例的方框6
圖3圖示了第一多頻帶耦合電路解決方案；圖4以方框形式示意性地示出了多頻帶耦合電路的一個實施例；圖5示出了圖4的電路的耦合器的一個實施例；圖5A示出了圖5的電路的衰減器的一個變形；圖6給出了圖4的耦合電路的一個實施例的細(xì)節(jié)；圖7給出了圖4的耦合電路的另一實施例的細(xì)節(jié)；圖8示出了圖7的電路的電阻性分裂器的一個實施例；圖9給出了圖4的耦合電路的另一實施例的細(xì)節(jié)；以及圖10A、圖10B、圖IOC和圖IOD示出了濾波器的實施例。
具體實施例方式在不同的附圖中，相同的元件被指定了相同的附圖標(biāo)記。為清楚起見，僅示出了對理解本發(fā)明有用的那些元件，并且將描述這些元件。具體地，未給出對多頻帶耦合結(jié)構(gòu)的上游電路和下游電路的細(xì)節(jié)。本發(fā)明與這些常見電路兼容。圖1是能夠在若干頻帶中發(fā)射的傳輸鏈的常見示例的方框圖。這種類型的電路例如配備有移動電話類型的通信設(shè)備。電子傳輸電路IO(SEND)能夠根據(jù)所使用的頻帶生成待發(fā)射的信號Txi (其中i在 1與η之間)。這些信號被發(fā)送到功率放大器Ili(PA)上，這些功率放大器Ili(PA)使它們相應(yīng)的輸出跨以虛線圖示的各種處理和匹配電路12it)這些電路12J除其他以外并且非限制性地)包括針對發(fā)射天線1 的阻抗匹配設(shè)備。為了能夠調(diào)節(jié)放大器Ili或者任何其他元件(可調(diào)節(jié)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)等)的功率，例如在電路Ui的輸出和對應(yīng)的天線之間插入了耦合器^?？梢栽隈詈掀骱吞炀€之間插入路徑分裂器(未示出)。這樣的分裂器用來將發(fā)射與接收分開，接收由未示出的無線電接收線路進(jìn)行處理。每個耦合器&包括插入在放大器Ili和天線瑪之間的(或者在電路的輸出和天線1 之間的)主線路。所謂的輸入端口或者通路IN位于放大器Ili 一側(cè)，而所謂的輸出端口或者通路OUT(有時也稱作DIR)位于天線1 一側(cè)。耦合器的耦合線路或者支線路對主線路的功率的一部分進(jìn)行采樣。耦合器的端口 CLPD (對應(yīng)于支線路的在端口 IN側(cè)的端部)提供與測量相關(guān)的信息。該信息(除其他以外)依賴于由于天線的反射導(dǎo)致的損耗。作為雙向耦合器，支線路的在端口 OUT側(cè)的端部ISO并不使用。該端部ISO加載有電路的參考阻抗(通常為50Ω)。在圖1的示例中，指示由天線生成的反射損耗的測量用來借助于電路Hi(DETECT)和電路ISi(CTRL)來適配放大器增益，該電路Hi(DETECT)用于檢測在對應(yīng)耦合器的端口 CLPD上的電平，該電路ISi(CTRL)接收由檢測器測量的信息并且控制對應(yīng)放大器Ili的增益。如果該天線具有該功能，則天線的反射損耗的測量也可以支持天線的動態(tài)匹配。如上所述，控制電路和檢測電路的增加負(fù)面地影響了無線電傳輸線路的最小化。 此外，在大多數(shù)應(yīng)用中并且尤其在移動電話中，在給定時間使用單個線路，因此期望至少能夠共享控制電路和檢測電路。圖2是將與圖1比較的方框圖，其圖示了具有多頻帶耦合電路的傳輸鏈。與先前一樣，具有η個路徑的電路10能夠生成在不同頻帶上的信號Txi (其中i在
71與η之間)，該信號將被發(fā)送到可調(diào)節(jié)增益發(fā)射放大器Ilit5放大器Ili的相應(yīng)輸出被發(fā)送到多頻帶耦合電路3的η個輸入INi上。該電路包括意于連接到被指定給不同頻帶的天線Hi的相同數(shù)目的輸出OUTitl電路3僅包括一個端口 CPLD和一個端口 ISO。端口 CPLD 連接到檢測器14，檢測器14的輸出連接到控制電路15?？刂齐娐?5的輸出連接到放大器 Ili的相應(yīng)增益控制輸入?？梢栽诳刂齐娐?5與放大器Ili的增益控制輸入之間插入信號切換電路。在圖2的示例中，已經(jīng)用虛線象征性地表示了分裂器16 (SPLIT)，這些分裂器 16 (SPLIT)用于在天線Ui級將發(fā)射流和接收流分開，并且將信號Rxi提供給接收線路(未示出)。為了簡化描述，路徑、頻帶和耦合電路的不同部件由它們的排序i (在1與η之間) 標(biāo)識。圖3示出了能夠在圖2的鏈中使用的多頻帶耦合電路3’的通常示例。電路3’包括η個耦合器I，耦合器I的主線路的相應(yīng)輸入和輸出限定電路3’的不同的端子INi和端子OUT”不同耦合器&的端子CPLDi和端子ISOi經(jīng)由阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)連接到電路3’的端子 CPLD和端子ISO。通常，每個端子CPLDi通過兩個電阻器Rl的串聯(lián)結(jié)合而連接到端子CPLD， 這些電阻器中的一個由所有連接共享。在端子ISO側(cè)再現(xiàn)了相同結(jié)構(gòu)。所有電阻器Rl具有相同的值。該值根據(jù)每個耦合器所期望的阻抗R(通常為50歐姆)計算，并且對應(yīng)于Rl =R(n+l)/(n-l)0利用這樣的值，獲得了依賴于頻帶數(shù)目的在兩個端口之間的衰減。圖4以方框形式示出了多頻帶耦合電路的一個實施例。與圖3的電路一樣，分布式耦合器31i被指定給每個頻帶或者路徑。耦合器3、例如具有等長的相同線路(相同形狀、材料等)。由于線路長度相同的事實，所以所有耦合器具有相同的固有方向性，并且因此耦合電路具有獨(dú)立于頻帶的方向性。然而，也可以提供根據(jù)相關(guān)的路徑單獨(dú)地制定每個耦合器的尺寸。每個端口 ISOi通過濾波器(FILT)和衰減器(ATT)或者濾波器和分裂器的陣列4 連接到電路3的端子ISO。在端子CPLD側(cè)，每個端口 CPLDi通過衰減器(ATT)的陣列5連接到電路3的端子CPLD。陣列4的功能是針對每個路徑濾除在其頻帶外的信號，即那些能夠由天線接收但是在傳輸中不使用的信號。將關(guān)于圖6、圖7和圖10描述濾波器陣列的若干實施例。根據(jù)一個簡化實施例，所有耦合器都相同于圖3的耦合器21。優(yōu)選地，耦合器3、具有在方向性方面改善的結(jié)構(gòu)，以避免給定故障的發(fā)生，例如， 如果反射損耗對應(yīng)于大于方向性的衰減(反射的信號比方向性因子衰減的多)則很可能發(fā)生檢測錯誤。圖5示出了為在圖4中使用的電路的類型、具有改善的方向性的耦合器31的一個實施例。分布式耦合器31i包括主線路321，其意于通過它的兩個相應(yīng)的輸入端口 INi和輸出端口 OUTi插入到傳輸線路上。支線路(由與線路321平行的兩個部分322和323形成) 限定了意于傳送與在線路321上發(fā)射的功率成比例的信息的端口 CPLDi和端口 ISOp部分 322和部分323優(yōu)選地為對稱的，即為相同長度。它們相應(yīng)的端部連接到端口 CPLDi和端口 ISOp它們的相應(yīng)的內(nèi)部端部連接到衰減器3 和衰減器325，從而在這些內(nèi)部端部和地之間形成阻抗Z。衰減器3M和衰減器325優(yōu)選地被選擇成提供至少等于耦合器方向性一半的衰減。以具有_30dB方向性的耦合器作為示例，這意味著衰減器3M和衰減器325各自至少為15dB。在圖5中示出的耦合器結(jié)構(gòu)允許消除在端口 CPLDi和端口 ISOi上存在的負(fù)載的影響。在實踐中，耦合器31以由絕緣基底支撐的導(dǎo)電軌道的形式而形成。通常來說，線路為直線的，并且根據(jù)耦合器的操作頻率和期望的耦合水平而選擇它們的長度。諸如關(guān)于圖5描述的耦合器對應(yīng)于在法國專利申請No. 2923950 (B8533-07-T0-295/296)或者美國專利申請No. 2009/0128255中描述的雙向耦合器，以上專利申請均通過引用并入于此。圖5A示出了衰減器3M或衰減器325的一個實施例。該衰減器由在相關(guān)的部分的內(nèi)部端部和地之間的電阻器R32與電容器C并聯(lián)形成。例如，電阻R32為50歐姆，并且電容C在皮法量級。圖6為圖4的耦合電路的一個實施例的方框圖。假定衰減器陣列5在每個路徑上包括一個衰減器52。例如，對于每個路徑(在每個端子CPLDi和端子CPLD之間)而言，使用由具有相同值的三個電阻性元件&形成的π 型焊盤(pi-pad)。第一電阻器將端子CPLDi連接到端子CPLD。其他兩個電阻器分別將端子CPLDi和CPLD接地。在端子ISO側(cè)，陣列4針對每個路徑i包括濾波器4 和衰減器44”衰減器例如是與在端子CPLD側(cè)形成的π型焊盤類似的π型焊盤。每個路徑的濾波器4 的尺寸被制定為僅傳導(dǎo)相關(guān)的路徑的頻帶。為了簡化描述，假定圖6的η個路徑以頻率增加的順序布置。因而第一濾波器42i 是具有截止頻率被選擇成僅讓第一路徑的通帶通過的低通濾波器(LPF)。濾波器4 到濾波器42n_i中的每個是其尺寸被制定為僅讓相應(yīng)頻帶通過的帶通濾波器(BPF)。濾波器42n 是其尺寸被制定為根據(jù)僅讓最后一個頻帶通過的高通濾波器(HPF)。當(dāng)然，可以使用讓相關(guān)的頻帶的頻率通過的帶通濾波器來替代低通濾波器4 和高通濾波器42n。這樣的結(jié)構(gòu)使得源于天線之間的耦合的寄生信號在端子ISO側(cè)由濾波器截止。陣列4的濾波器和衰減器的尺寸制定依賴于耦合器31i的固有特性和天線彼此之間的寄生耦合?；诠逃刑匦裕韵率且阎?可測量的)Xij，天線31i與天線31」之間的耦合；CBi,電路在頻帶i中的總耦合系數(shù)(在端子INi和端子CPLD上存在的信號之間的差)；CiBj，耦合器3込的在頻帶j中的耦合(在端子INi和端子CPLDi上存在的信號之間的差)；IBi,耦合器31的在頻帶i中的隔離(在端子INi和端子ISOi上存在的信號之間的差)；以及DIR，所有頻帶所期望的最小方向性。注意到，濾波器42i和衰減器41的特性如下Atti,由衰減器41提供的衰減；以及
AFiBj，由濾波器42i在頻帶j中提供的衰減，通過電路3獲得的以下隔離、方向性和耦合關(guān)系可以表達(dá)如下電路Ii在頻帶i中的總的隔離(在端子INi與ISO上存在的信號之間的差)對應(yīng)于路徑i的耦合器的隔離加上由衰減器44i提供的衰減(Ii = IBJAtti)；在頻帶i中的方向性對應(yīng)于路徑i的耦合器的耦合因子減去如上計算的在頻帶i中的隔離——該方向性必須大于或者等于針對所有路徑所期望的最小方向性 DIIUCBi-Ii 彡 DIR)；以及路徑i的天線在每個其他路徑j(luò)的頻帶中的耦合對應(yīng)于天線1 與天線1 之間的耦合)(u、耦合器3、_在頻帶i中的耦合因子Cp”由路徑j(luò)的濾波器4 在頻帶i中引入的衰減AFjBi以及由衰減器44」引入的衰減Attj的總和。該總和O^+CjBi+AFjBi+Attj)必須小于或者等于在頻帶i中的隔離I”針對不同頻帶獲得的等式系統(tǒng)允許確定將給出到濾波器和衰減器的值。在網(wǎng)絡(luò)5側(cè)，衰減被選擇成確保在每個頻帶中的期望耦合水平以及確保在不同頻帶之間的期望的阻抗匹配。圖7示出了耦合電路的另一實施例的圖。與圖6的實施例的差別在于，衰減器44用分裂器46JSPL-分裂器)代替。分裂器46例如為電阻性分裂器，各自包括T型結(jié)構(gòu)的三個電阻器。濾波器42的陣列未修改。圖8示出了分裂器46i的一個實施例。在每個濾波器4 的、在端子ISO側(cè)的端子(任意地稱為輸出端子)連接到相關(guān)的路徑的分裂器46i的第一電阻器I^1的端部。除了最后一個路徑的分裂器4 之外，第一電阻器RA與同一分裂器的第二電阻器R4串聯(lián)，該第二電阻器似2可以連接到下一路徑的分裂器46i+1的第三電阻器R23。除了第一路徑的分裂器46i以外，分裂器46,的第一電阻器 RA和第二電阻器似2的接合點(diǎn)因此通過該分裂器的第三電阻器似3連接到前一路徑的分裂器46^的第二電阻器R22。第一路徑的分裂器46i的第三電阻器似3連接到電路3的端子ISO。最后一個路徑的分裂器4 的第二電阻器通過電阻器R3接地(圖7)。電阻R3的值對應(yīng)于電阻R2的值的三倍。這樣形成的電阻性分裂器46i在不同路徑之間級聯(lián)。從功能上來講，每個耦合器31i在其端口 ISOi上看見值為R3的電阻器，并且電路 3的端子ISO也看見值為R3的電阻器。諸如在圖7中圖示的耦合電路的尺寸制定例如如下地進(jìn)行。使用關(guān)于圖6限定的表示法，并且將由排序為i的分裂器46i提供的衰減標(biāo)記為 Spli,獲得了以下關(guān)系Ii = IBi+Spl!+. . . +Spli ；CBi-Ii 彡 DIR ；以及對于與i不同的任何j:Xij+CjBi+AFjBi+Spl!+. · · +Splj ( Ijo圖9示出了耦合電路的又一實施例。如圖6的實施例相比，衰減器布置在端子ISOi側(cè)，而非端子ISO側(cè)。此外，濾波器
10在不同路徑級級聯(lián)。每個路徑(除了最后一個路徑η外)包括與其衰減器44i串聯(lián)的低通濾波器48,(其中i從0到n-1)，低通濾波器48i用于濾除大于當(dāng)前路徑i的頻帶的所有頻率。此外，每個路徑(除了第一路徑之外)通過高通濾波器連接到先前路徑的低通濾波器48η的輸出，該高通濾波器用于截止在當(dāng)前路徑的頻帶之下的所有頻率。端子ISO 連接到濾波器48i的輸出和濾波器492的輸出。這樣的實施例允許形成更簡單的濾波器，在實踐中，帶通濾波器通常與高通濾波器關(guān)聯(lián)。出于選擇性理由，低通濾波器和高通濾波器至少為2階的，并且優(yōu)選地為3階的。使用關(guān)于圖6定義的表示法，并且將由濾波器48i在頻帶j中提供的衰減標(biāo)記為 LFiBj并且由濾波器在頻帶j中提供的衰減標(biāo)記為HFiBj，獲得了以下關(guān)系Ii = IBjAtti;CBi-Ii ^ DIR ；對于任何小于i的j:Xij+CjBi+Attj+LFjBi ^ Ii ；以及對于任何大于i的j:Xij+CjBi+Attj+HFj^Bi+. . . +HFiBi ( Ijo圖IOA到圖IOD示出了可以在網(wǎng)絡(luò)4中形成的低通濾波器和高通濾波器的示例。圖IOA示出了 3階低通濾波器48的示例。三個電感L11、L12和L13串聯(lián)，并且這些串聯(lián)結(jié)合的接合點(diǎn)分別通過電容器Cll和電容器C12直接接地。圖IOB示出了 3階高通濾波器49的示例。三個電容器C21、C22和C23串聯(lián)，并且這些串聯(lián)結(jié)合的接合點(diǎn)分別通過電感L21和電感L22直接接地。圖IOC和圖IOD示出了相應(yīng)的低通濾波器48和高通濾波器49的其他示例。與圖 IOA 和圖 IOB 相比，電感 L11、L12、L13、L21 和 L22 分別被電阻器 Rll、R12、R13、R21 和 R22替代。電感性元件或者電阻性元件之間的選擇例如依賴于可用的技術(shù)并且尤其依賴于在該技術(shù)中容易地集成電感性元件的可能性。以集成的方式形成電阻性和電容性設(shè)備通常
容易一些。已經(jīng)描述了各種實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員將發(fā)現(xiàn)各種改變和修改。具體地，基于以上給出的功能性指示和所使用的不同耦合器的固有特性，為所描述的耦合電路的不同部件賦予的大小位于本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)。此外，雖然已經(jīng)具體參照了傳輸鏈描述了本發(fā)明，但是其也適用于接收鏈的多頻帶耦合電路。
權(quán)利要求
1.一種多頻帶耦合電路(3)，包括數(shù)目(η)等于頻帶數(shù)目的多個路徑，每個路徑具有第一端子(INi)和第二端子(OUTi)；第三端子(CPLD)和第四端子(ISO)；數(shù)目(η)等于所述路徑的數(shù)目的多個分布式耦合器(31》，所有耦合器均相同并且根據(jù)最高頻帶而制定尺寸，并且每個耦合器包括在連接到相關(guān)的路徑的所述第一端子和所述第二端子的第一端口和第二端口(INi, OUTi)之間的第一導(dǎo)電線路(321)，以及耦合到第三端口和第四端口 (CPLDi, ISOi)之間的第一個的第二導(dǎo)電線路(322,323)；在所述耦合器的所述第三端口(CPLDi)與所述電路的所述第三端子之間的衰減器(5) 的第一集合；以及在所述耦合器的所述第四端口(ISOi)與所述電路的所述第四端子之間的濾波器0 ； 48i ；49》陣列(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，進(jìn)一步包括與所述濾波器陣列0 ；48, ；49,)相關(guān)聯(lián)的衰減器(44D的第二集合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其中所述陣列(4)包括，對于每個路徑(i)而言，與衰減器(44D串聯(lián)的濾波器(42^，其尺寸被制定為讓所述相關(guān)的路徑的所述頻帶通過。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其中所述陣列(4)包括對于除了最后一個路徑之外的每個路徑而言，與衰減器(44》串聯(lián)的、針對當(dāng)前路徑和較低排序的路徑的頻率的低通濾波器(48》，針對第一路徑的該串聯(lián)結(jié)合連接到所述電路的所述第四端子(ISO)；以及對于除了所述第一路徑之外的每個路徑而言，連接到較低排序的路徑的低通濾波器的、針對當(dāng)前路徑和較高排序的路徑的頻率的高通濾波器(49》。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其中所述濾波器(42》和所述衰減器(44》根據(jù)以下關(guān)系制定尺寸在頻帶i中的隔離Ii等于路徑i的耦合器的隔離IBi加上由路徑i的衰減器(44》提供的衰減 Atti (Ii = IBJAtti)；在頻帶i中的方向性對應(yīng)于路徑i的耦合器的耦合因子CBi減去如上計算的在頻帶i中的隔離Ii，并且所述方向性大于或者等于針對所有路徑所期望的最小方向性 DIR(CBi-Ii 彡 DIR)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3和5所述的電路，其中所述濾波器和所述衰減器(44》進(jìn)一步通過考慮以下事實而制定尺寸耦合到路徑i的耦合器的第二端口的天線在另一路徑j(luò)的頻帶中的耦合對應(yīng)于連接到所述路徑i和路徑j(luò)的耦合器的第二端口的天線之間的耦合Xu、路徑j(luò)的耦合器(3、)在頻帶i中的耦合因子 .Βρ由路徑j(luò)的濾波器 (42j)在頻帶i中引入的衰減AFjBi以及由路徑j(luò)的衰減器(44」)引入的衰減Attj的總和 (Xij+C^+AF^+At、)，并且耦合到路徑i的耦合器的第二端口的天線在另一路徑j(luò)的頻帶中的耦合小于或者等于在頻帶i中的隔離I”
7.根據(jù)權(quán)利要求4和5所述的電路，其中所述濾波器(42^和所述衰減器(44D進(jìn)一步通過考慮以下事實而制定尺寸耦合到路徑i的耦合器的第二端口的天線在另一路徑j(luò)的頻帶中的耦合小于或者等于在頻帶i中的隔離Ii,并且對應(yīng)于對于具有小于排序i的排序的任何路徑j(luò)而言，連接到所述路徑i和路徑j(luò)的耦合器的第二端口的天線之間的耦合)(u、路徑j(luò)的耦合器(3ip在頻帶i中的耦合因子Cpi、由路徑j(luò)的低通濾波器GSj)在頻帶i中引入的衰減LFjBi、以及由路徑j(luò)的衰減器04」)弓丨入的衰減 Attj 的總和 O^.+CjBi+Attj+LFjBi)；以及對于具有大于排序i的排序的任何路徑j(luò)而言，連接到所述路徑i和路徑j(luò)的耦合器的第二端口的天線之間的耦合)(u、路徑j(luò)的耦合器(3ip在頻帶i中的耦合因子Cpi、由路徑j(luò)_l到路徑i的高通濾波器G9P在頻帶i中引入的衰減LFjBi的總和、以及由路徑j(luò)的衰減器(44j)引入的 Attj 的總和(Xij+CjBi+Attj+HFj—A+· · · +HFiBi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，進(jìn)一步包括級聯(lián)在所述濾波器(42^與所述第四端子 (ISO)之間的電阻性分裂器(46》的集合。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電路，其中與所述最后一個(η)路徑相關(guān)聯(lián)的所述分裂器 (46η)的端子通過如下電阻性元件(R3)接地，所述電阻性元件(R3)的值為分裂器06》的相應(yīng)電阻性元件(R2)的三倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電路，其中所述濾波器(42》和所述分裂器(46》基于以下關(guān)系而制定尺寸在頻帶i中的隔離Ii等于路徑i的耦合器(31》的隔離IBi加上由第一路徑和路徑i 之間的分裂器(46,)提供的衰減的總和(Ii = IBJSpl1+. · · +Spli)；在頻帶i中的方向性對應(yīng)于路徑i的耦合器的耦合因子CBi減去如上計算的在頻帶i中的隔離Ii，并且所述方向性大于或者等于針對所有路徑所期望的最小方向性 DIR(CBi-Ii 彡 DIR)；以及連接到路徑i的耦合器(31》的第二端口的天線在另一路徑j(luò)的頻帶中的耦合對應(yīng)于連接到所述路徑i和路徑j(luò)的耦合器的第二端口的天線之間的耦合)(『路徑j(luò)的耦合器(3 ρ在頻帶i中的耦合因子CjBp由路徑j(luò)的濾波器0 )在頻帶i中提供的衰減AFjBi、以及由所述第一路徑和路徑j(luò)之間的所述分隔器提供的衰減的總和的總和 (X.j+CjB.+AFjB.+Spl!+, . . +Splj)，并且連接到路徑i的耦合器的第二端口的天線在另一路徑 j的頻帶中的耦合小于或者等于在頻帶i中的隔離I”
全文摘要
本發(fā)明的一些實施例涉及多頻帶耦合架構(gòu)。一種多頻帶耦合電路，其包括數(shù)目等于頻帶數(shù)目的多個路徑，每個路徑具有第一端子和第二端子；第三端子和第四端子；數(shù)目等于路徑的數(shù)目的多個分布式耦合器，所有耦合器均相同并且根據(jù)最高頻帶而制定尺寸，并且每個耦合器包括在連接到相關(guān)的路徑的第一端子和第二端子的第一端口和第二端口之間的第一導(dǎo)電線路，以及耦合到第三端口和第四端口之間的第一個的第二導(dǎo)電線路；在耦合器的第三端口與該電路的第三端子之間的衰減器的第一集合；以及在耦合器的第四端口與該電路的第四端子之間的濾波器陣列。
文檔編號H03K19/14GK102437848SQ20111028853
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者C·拉波特, H·埃澤迪納 申請人:意法半導(dǎo)體(圖爾)公司