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隔離的零度無功射頻高功率合成器的制造方法

文檔序號:7541025閱讀:191來源:國知局
隔離的零度無功射頻高功率合成器的制造方法
【專利摘要】一種示例性的通信設(shè)備包括合成器,該合成器具有被配置為與第一放大器(24)耦合的第一傳輸線(22)。第二傳輸線(26)被配置為與第二放大器(28)耦合。第三傳輸線(30)與第一和第二傳輸線(22、26)耦合。隔離模塊(32)與第一和第二傳輸線(22、26)耦合。隔離模塊(32)具有電阻、電容和電感,該電阻、電容和電感被配置為將第一放大器(24)與第二放大器(28)隔離,并且如果放大器(24、28)之一不起作用,則為第一和第二傳輸線(22、26)提供RF匹配。
【專利說明】隔離的零度無功射頻高功率合成器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明一般性地涉及通信。更具體地,本發(fā)明涉及合成用于通信的信號。
【背景技術(shù)】
[0002]在通信系統(tǒng)內(nèi),對于合成信號存在各種各樣的用途。例如,已經(jīng)使用零度無功合成和九十度混合方案來實(shí)現(xiàn)多載波功率放大器(MCPA)和均衡功率放大器(PA)或低噪聲放大器(LNA)布置。存在與已知方法相關(guān)聯(lián)的折衷和限制。例如,針對可制造性的具有多層寬側(cè)(tooad side)結(jié)構(gòu)的九十度混合方案提供端口隔離,但遭受較低的峰值功率處理和相對高的成本。因此,九十度混合方案對于幀級應(yīng)用不是有利的選擇。另一方面,無功合成器具有有限的端口隔離。因此,當(dāng)被使用在MCPA布置中時(shí),這樣的合成器引入了以下可能性:一個(gè)放大器的故障導(dǎo)致對于另一個(gè)放大器的問題。換句話說,作為當(dāng)放大器之一出故障時(shí)無功合成器的不匹配狀況的結(jié)果,當(dāng)一個(gè)放大器不起作用時(shí)的剩余RF功率部分損耗。
[0003]包括端口交叉電阻器的Wilkinson類型射頻合成器能夠解決該端口隔離問題。然而,由于交叉電阻的電容接地,Wilkinson類型合成器引入額外的射頻損耗和端口間距限制。因此,對于幀級、高功率應(yīng)用,Wilkinson類型合成器不被考慮為是可用的。其他類型的已知合成器,諸如支線合成器和寬側(cè)合成器,提供了良好的端口隔離,但具有布局以及制造困難、RF損耗較高和相對高成本的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]一種示例性的通信設(shè)備包括合成器,該合成器具有被配置為與第一通信組件耦合的第一傳輸線。第二傳輸線被配置為與第二通信組件耦合。第三傳輸線與第一和第二傳輸線耦合。隔離模塊與第一和第二傳輸線耦合。隔離模塊具有電阻、電容和電感,該電阻、電容和電感被配置為:如果組件之一不起作用,則將第一通信組件與第二通信組件隔離。如果組件之一不起作用,隔離模塊組件還被配置為:為第一和第二傳輸線提供RF匹配。
[0005]從下列詳細(xì)描述,所公開的示例的各種特征和優(yōu)點(diǎn)對本領(lǐng)域的技術(shù)人員將變得明顯。隨同詳細(xì)描述的附圖能夠簡要地描述如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所設(shè)計(jì)的示例通信設(shè)備。
【具體實(shí)施方式】
[0007]圖1示意性地示出了包括合成器20的通信設(shè)備。第一傳輸線22被配置為與第一通信組件24耦合。第二傳輸線26被配置為與第二通信組件28耦合。
[0008]第三傳輸線30與第一傳輸線22和第二傳輸線26稱合。來自通信組件24和28的信號被合成為沿著第三傳輸線30傳播的合成信號。
[0009]在一個(gè)示例中,通信組件24、28包括放大器,并且合成器20被使用用于多載波功率放大器(MCPA)合成。在一個(gè)示例中,通信組件24和28包括無線通信系統(tǒng)宏小區(qū)基站的放大器。該不例合成器20允許以高功率和低損耗來合成來自這些放大器的信號。
[0010]當(dāng)通信組件24和28兩者都以可接受的方式工作時(shí),第三傳輸線30上的結(jié)果合成信號具有所期望的特性。在某些情況下,對于通信組件24或28之一有可能發(fā)生故障或者以其他方式不按所期望的進(jìn)行工作(即,至少暫時(shí)地變得不起作用)。所圖示的示例包括隔離模塊32,隔離模塊32將通信組件24與28相互隔離,從而當(dāng)它們中的一個(gè)變得不起作用時(shí),不會對另一個(gè)的性能具有負(fù)面影響。隔離模塊32包括用于如果通信模塊24和28之一變得不起作用則將它們相互隔離的電阻、電容和電感。如果組件24或28之一變得不起作用,隔離模塊32還提供第一傳輸線22與第二傳輸線26之間的匹配。
[0011]該示例隔離模塊32包括第四傳輸線34。第一電阻器36耦合在第四傳輸線34與地之間。隔離模塊32還包括稱合到第二傳輸線26的第五傳輸線38。第二電阻器40 f禹合在第五傳輸線38與地之間。第一電容器42與第一電阻器36并聯(lián),并且稱合在第四傳輸線34與地之間。第二電容器44與第一電阻器40并聯(lián),并且稱合在第五傳輸線38與地之間。第三電容器46與第一電容器42和第二電容器44并聯(lián)。
[0012]第一電感器48與第一電容器42和第一電阻器36并聯(lián)。第一電感器48稱合在第四傳輸線34和第三電容器46之間。第一電感器48與第三電容器46串聯(lián),第三電容器在第一電感器48與地之間。第二電感器50與第二電容器44和第二電阻器40并聯(lián)。第二電感器50稱合在第五傳輸線38與第三電容器46之間。第二電感器50與第三電容器46串聯(lián)。
[0013]在一個(gè)示例中,能夠使用低成本的微帶線或帶狀線制造技術(shù)來實(shí)現(xiàn)與所圖示的示例一致的隔離模塊。在輸入端之間可能需要相對大的間距的情形中,隔離器模塊組件的該示例布置使得它是有用的。
[0014]隔離模塊32的這些組件被考慮為是無源的。當(dāng)通信組件24和28都如預(yù)期或期望地工作,第一傳輸線22和第二傳輸線26中的每個(gè)傳輸線上都存在相同的電壓、相位和振幅。在這樣的條件下,隔離模塊32的這些無源元件對合成器20或者通信組件24和28的性能不具有任何影響。
[0015]如果通信組件24或28之一將變得不起作用,則這些無源組件分別在隔離模塊與傳輸線22和隔離模塊與傳輸線26之間的接合點(diǎn)提供RF匹配。第四傳輸線34和第一傳輸線22的稱合在一方面,第二傳輸線26和第五傳輸線38的稱合在另一方面,這兩個(gè)稱合之間的RF匹配確保了一個(gè)耦合被匹配,而不管在另一個(gè)耦合處的輸入。例如,電阻器36、電容器42和46以及電感器48針對第一傳輸線22(50歐姆)和第一通信組件24(50歐姆)進(jìn)行匹配。類似地,電阻器40、電容器44和46以及電感器50針對第二傳輸線26 (50歐姆)和第二通信組件28 (50歐姆)進(jìn)行匹配。RF匹配導(dǎo)致通信組件24和28相互隔離,從而如果它們之一變得不起作用,它對另一個(gè)組件不具有負(fù)面影響。
[0016]例如,所圖示的示例通過具有隔離模塊32的這些組件而將損耗最小化,這些組件被調(diào)諧以在第一和第二傳輸線的工作頻率處諧振,來避免在第一傳輸線22與第四傳輸線34之間的接合點(diǎn)處示出的不期望的電容。這不同于其他合成器,諸如Wilkinson合成器,在Wilkinson合成器中因?yàn)榻徊骐娮杵鞫荒鼙苊獠黄谕碾娙荨8綦x模塊32的這些組件的獨(dú)特布置和組合避免了這種不期望的電容,以在最小化損耗的同時(shí)提供期望的匹配和隔離。
[0017]如果組件24或28之一不按所期望的運(yùn)行,則隔離模塊32的電阻吸收否則會成問題的功率。隔離模塊32的電感和電容在工作頻率處諧振,以提供RF匹配。該功率吸收和RF匹配為隔離提供了減少的功率損耗。
[0018]在一個(gè)示例中,合成器20被使用用于800MHz的蜂窩無線通信。在這個(gè)示例中,第一通信組件24是能被考慮為50歐姆的系統(tǒng)或組件的放大器。第二通信組件28也是能被考慮為50歐姆的系統(tǒng)或組件的放大器。在一個(gè)這樣的示例中,第一傳輸線22和第二傳輸線26每個(gè)都是50歐姆的九十度傳輸線。第三傳輸線30是35歐姆的九十度傳輸線,并且來自第三傳輸線30的合成信號被匹配至50歐姆的系統(tǒng)。
[0019]第四傳輸線34和第五傳輸線38每個(gè)都是35歐姆的九十度傳輸線。第一電阻器36具有與第二電阻器40的電阻相等的電阻。在一個(gè)示例中,這些電阻器中的每一個(gè)電阻器具有25歐姆的電阻。這個(gè)電阻提供了獲得四分之一波長匹配的能力(例如,35歐姆=SQRT (50歐姆X25歐姆))。
[0020]在一個(gè)這樣的示例中,第一電容器42具有與第二電容器44的電容相等的電容。在一個(gè)示例中,這個(gè)電容是7.96PF。第一電感器48具有與第二電感器50的電感相等的電感。在對于800MHz的通信信號有用的一個(gè)示例中,這個(gè)電感等于4.975nH。在一個(gè)這樣的示例中,第三電容器46的電容是15.92pF。
[0021]盡管針對包括50歐姆的通信組件和800MHz的蜂窩通信信號的布置提供了示例值,但是其他的組件值對于給定的情形將證明是有用的。得到本公開內(nèi)容益處的本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會認(rèn)識到如何優(yōu)化隔離模塊32內(nèi)組件的值,以滿足他們特定情形的需求。
[0022]所圖示的示例適應(yīng)高功率應(yīng)用,提供RF隔離并且使傳輸損耗最小化。此外,所圖示的示例提供了可行的設(shè)計(jì)實(shí)施方式,該可行的設(shè)計(jì)實(shí)施方式允許相對低成本的解決方案。所圖示的示例提供了輸入端口(例如,通信組件24和28與傳輸線22和26之間的耦合)的充分隔離,以在一個(gè)放大器處的RF功率傳輸將變得不起作用的事件中確保另一個(gè)放大器處的RF功率傳輸。此外,這個(gè)隔離連同最小的主路徑RF損耗一起是可獲得的。在一個(gè)示例中,相比提供隔離的其他已知合成器,所圖示的布置提供了大約0.15至0.2dB的主路徑損耗優(yōu)勢。在無線通信中,例如,0.5dB的損耗被考慮為是顯著的,從而主路徑損耗上的任何減少都被考慮為是有價(jià)值的。例如,減少主路徑損耗大約0.2dB,轉(zhuǎn)化為對于宏小區(qū)基站收發(fā)器(BTS)的數(shù)百瓦特DC節(jié)省。所圖示的示例因此有可能在宏小區(qū)BTS中實(shí)施MCPA,同時(shí)避免以前的合成器的缺點(diǎn)和弊端。
[0023]前述的描述本質(zhì)上是示例性的,而不是限制性的。對于不必然背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的本領(lǐng)域技術(shù)人員,所公開的示例的變型和修改可以變得明顯。針對本發(fā)明而給出的法律保護(hù)的范圍只能通過研究隨后的權(quán)利要求來確定。
【權(quán)利要求】
1.一種通信設(shè)備,包括: 合成器,所述合成器包括: 第一傳輸線,被配置為與第一通信組件耦合; 第二傳輸線,被配置為與第二通信組件耦合; 與所述第一傳輸線和所述第二傳輸線耦合的第三傳輸線;以及與所述第一傳輸線和所述第二傳輸線耦合的隔離模塊,所述隔離模塊具有電阻、電容和電感,所述電阻、電容和電感被配置為:如果所述組件之一不起作用,則將所述第一通信組件與所述第二通信組件隔離,并且如果所述組件之一不起作用,則為所述第一傳輸線和所述第二傳輸線提供RF匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其中所述隔離模塊包括: 與所述第一傳輸線耦合的第四傳輸線; 耦合在所述第四傳輸線與地之間的第一電阻器; 與所述第二傳輸線耦合的第五傳輸線;以及 耦合在所述第五傳輸線與地之間的第二電阻器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備,其中所述隔離模塊包括: 在所述第四傳輸線與地之間與所述第一電阻器并聯(lián)的第一電容器; 在所述第四傳輸線與地之 間與所述第二電阻器并聯(lián)的第二電容器; 與所述第一電容器和所述第二電容器并聯(lián)的第三電容器;以及在所述第一電容器和所述第二電容器與所述第三電容器之間、與所述第三電容器串聯(lián)的至少一個(gè)電感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備,其中所述至少一個(gè)電感器包括: 在所述第一電容器與所述第三電容器之間與所述第一電容器并聯(lián)的第一電感器;以及 在所述第二電容器與所述第三電容器之間與所述第二電容器并聯(lián)的第二電感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其中所述隔離模塊包括: 與所述第一傳輸線耦合的第四傳輸線; 耦合在所述第四傳輸線與地之間的第一電阻器; 與所述第二傳輸線耦合的第五傳輸線; 耦合在所述第五傳輸線與地之間的第二電阻器; 在所述第四傳輸線與地之間與所述第一電阻器并聯(lián)的第一電容器; 在所述第四傳輸線與地之間與所述第二電阻器并聯(lián)的第二電容器; 與所述第一電容器和所述第二電容器并聯(lián)的第三電容器; 在所述第一電容器與所述第三電容器之間與所述第一電容器并聯(lián)的第一電感器;以及 在所述第二電容器與所述第三電容器之間與所述第二電容器并聯(lián)的第二電感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備,其中 所述第一電阻器的電阻等于所述第二電阻器的電阻; 所述第一電感器的電感等于所述第二電感器的電感;以及 所述第一電容器的電容等于所述第二電容器的電容。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其中所述隔離模塊 將所述第一通信組件與所述第二通信組件隔離,并且為所述第一傳輸線和所述第二傳輸線提供RF匹配,而不在所述隔離模塊與所述第一傳輸線之間的耦合處、以及所述隔離模塊與所述第二傳輸線之間的耦合處弓丨入電容。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其中所述隔離模塊的所述電容與所述電感諧振在所述第一傳輸線的工作頻率,以避免在所述第一傳輸線與所述隔離模塊之間的耦合處顯現(xiàn)不期望的電容。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備,其中所述隔離模塊包括: 第一電容器和第一電感器,被調(diào)諧為在所述第一傳輸線的工作頻率處諧振;以及 第二電容器和第二電感器,被調(diào)諧為在所述第二傳輸線的工作頻率處諧振。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備,其中所述隔離模塊的所述電容和所述電感在所述第二傳輸線的工作頻率處諧振,以避免在所述第二傳輸線與所述隔離模塊之間的耦合處顯現(xiàn)不期望的電容。`
【文檔編號】H03F1/56GK103609019SQ201280020585
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2012年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月27日
【發(fā)明者】洪亮, M·霍杰茨 申請人:阿爾卡特朗訊
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