寬帶耦合器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種耦合電路，包括：耦合器，包括第一導(dǎo)線和耦合到第一導(dǎo)線的第二導(dǎo)線；兩輸出信號(hào)分離器，在耦合器的第二導(dǎo)線的每個(gè)端部處；以及濾波功能單元，在每個(gè)分離器的每個(gè)輸出處。
【專利說明】寬帶輔合器
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2013年3月29日提交的第13/52892號(hào)法國專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，并且因此在法律允許的最大程度上通過引用將該申請(qǐng)并入本文。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開總體涉及電子電路，并且更具體地涉及無線電發(fā)射-接收鏈。本公開更具體地涉及寬帶耦合器的形成。

【背景技術(shù)】
[0004]耦合器是旨在為了測量的目的而提取由傳輸線傳送的功率的一部分的電路。在應(yīng)用于無線電傳輸鏈時(shí)，耦合器典型地具有根據(jù)天線的響應(yīng)來控制發(fā)射放大器的增益或者阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)的功能。
[0005]有兩大類耦合器。所稱謂的集總元件耦合器，其由電阻部件、電感部件和電容部件形成；和所稱謂的分布式耦合器，其由耦合的導(dǎo)線形成。本公開涉及第二類耦合器。
[0006]能夠由電信設(shè)備處理的頻帶的倍頻產(chǎn)生了在專用于這些不同頻帶的天線之間的寄生耦合方面的問題，并且尤其當(dāng)頻帶重疊時(shí)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供一種寬帶耦合器，其克服了通常的耦合器的所有或部分缺點(diǎn)。
[0008]本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供一種具有低傳輸損失的寬帶耦合器。
[0009]本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供一種耦合器，該耦合器更具體地適合于能夠支持若干頻帶的移動(dòng)通信設(shè)備。
[0010]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供一種稱合電路，包括:
[0011]耦合器，包括第一導(dǎo)線和耦合到第一導(dǎo)線的第二導(dǎo)線；
[0012]兩輸出信號(hào)分離器，在耦合器的第二導(dǎo)線的每個(gè)端部處；以及
[0013]濾波功能單元，在每個(gè)分離器的每個(gè)輸出處。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，耦合器的第一導(dǎo)線旨在被插入在無線電發(fā)射-接收鏈的傳輸線上。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，濾波功能單元的相應(yīng)的輸出連接到檢測電路，該檢測電路分別被指派到不同的無線電發(fā)射-接收路徑。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，每個(gè)分離器的第一輸出由低通濾波器進(jìn)行處理。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，每個(gè)分離器的第二輸出由校正濾波器進(jìn)行處理。
[0018]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例還提供一種無線電傳輸鏈，包括:
[0019]兩個(gè)路徑，共享相同的天線；以及
[0020]諸如上述耦合電路。
[0021]將根據(jù)附圖在在對(duì)特定實(shí)施例的以下非限制性描述具體討論前述以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是將要描述的實(shí)施例應(yīng)用于的類型的無線電傳輸鏈的一個(gè)示例的方框形式的簡化表示；
[0023]圖2示出寬帶耦合系統(tǒng)的一個(gè)示例；
[0024]圖3A和圖3B圖示圖2的系統(tǒng)的第一耦合器的操作；
[0025]圖4A、圖4B和圖4C圖示圖2的系統(tǒng)的第二耦合器的操作；
[0026]圖5是寬帶耦合器的一個(gè)實(shí)施例的簡化表示；
[0027]圖6圖示圖5的耦合器的分離器的一個(gè)實(shí)施例；以及
[0028]圖7圖示圖5的耦合器的分離器的一個(gè)實(shí)施例。

【具體實(shí)施方式】
[0029]在未按比例繪制的不同附圖中，相同的元件用相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)記。為了表述清晰，僅示出了并將描述對(duì)于理解實(shí)施例有用的那些步驟和元件。具體地，將不詳細(xì)描述無線電發(fā)射-接收鏈的一般性的操作，所描述的實(shí)施例與常規(guī)操作兼容。此外，也沒有詳細(xì)描述對(duì)由耦合器提供的信號(hào)的解釋和使用，這樣的使用在此同樣與常規(guī)使用兼容。
[0030]圖1是為類型配備通信設(shè)備(例如，手機(jī)類型的移動(dòng)通信設(shè)備)的無線電發(fā)射-接收鏈的一個(gè)示例的簡化表示。用于生成將被發(fā)射的信號(hào)TX并且用于處理接收的信號(hào)RX的電子電路(在圖1中由方框11代表)向匹配網(wǎng)絡(luò)12 (FEM-前端匹配)遞送信號(hào)，并從該匹配網(wǎng)絡(luò)12接收信號(hào)。盡管在圖1的示例中，信號(hào)RX和TX被差分地處理，但是可以設(shè)想其它的實(shí)施例。負(fù)責(zé)分離接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)的開關(guān)13’被插入在網(wǎng)絡(luò)12和發(fā)射-接收天線15之間。此外，耦合器2被插入在開關(guān)13’和天線15之間的傳輸線上。在示出的示例中，耦合器2的功能是提取在電路13和天線15之間的傳輸線上存在的功率的一部分，以便控制傳輸功率。由耦合器2提取的信息被發(fā)送至負(fù)責(zé)向電路17 (PA控制)提供測量的檢測器16，該電路17用于設(shè)定發(fā)射放大器18 (例如，差分的)的增益。檢測器16、電路17和放大器18可以被集成到電路11。
[0031]分布式耦合器包括兩個(gè)傳輸線連接端子IN和OUT以及對(duì)應(yīng)于耦合線的端部的兩個(gè)端子CPL和IS0，端子CPL在端子IN —側(cè)。端子IN和OUT分別連接到電路13’和天線15。端子CPL和ISO連接到檢測器16。
[0032]耦合器由以下各項(xiàng)表征:
[0033]其插入損失，當(dāng)端子CPL和ISO被加載有50 Ω阻抗時(shí)，該插入損失對(duì)應(yīng)于在端子IN和OUT之間的傳輸損失；
[0034]其耦合因子，當(dāng)端子OUT和ISO被加載有50 Ω阻抗時(shí)，該耦合因子對(duì)應(yīng)于在端子IN和CPL之間的傳輸損失；
[0035]其匹配，該匹配對(duì)應(yīng)于在四個(gè)端子上的反射損失；
[0036]其隔離因子，當(dāng)端子OUT和CPL被加載有50 Ω阻抗時(shí)，該隔離因子對(duì)應(yīng)于在端子IN和ISO之間的傳輸損失；以及
[0037]其指向性，該指向性定義為以dB表示的在其隔離因子與耦合因子之間的差異。
[0038]耦合器的操作是本身已知的，并且不將詳述。
[0039]就它們能夠處理的頻帶而言，越來越多的便攜通信設(shè)備具有增加的功能性。具體地，越來越多的手機(jī)不僅具有在移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)(1G、2G和3G)之上的，而且具有其它網(wǎng)絡(luò)上的通信功能性。此外，移動(dòng)設(shè)備現(xiàn)在集成了附加的網(wǎng)絡(luò)(4G或LTE)。
[0040]所提出的一個(gè)問題是由這樣的網(wǎng)絡(luò)處理的頻帶的重疊。因此，在專用于不同通信系統(tǒng)的天線之間有不利的寄生耦合。具體地，這可能干擾耦合器2所提供的效果。
[0041]當(dāng)前的解決方案是針對(duì)不同的頻帶使用從端到端(包括不同的天線)不同的發(fā)射-接收鏈。
[0042]然而，為了在設(shè)備中獲得空間，需要在這些頻帶中的若干頻帶之間合并(pool)發(fā)射-接收鏈的元件。例如，可能希望將相同的天線用于IG至4G的所有頻帶。
[0043]圖2是在兩個(gè)發(fā)射-接收路徑A和B之間共享相同的天線15的常規(guī)解決方案的方框形式的簡化表示。為了簡化，電路11未在圖2中圖示，這一或者這些電路有與圖1的電路相同的類型。
[0044]兩個(gè)路徑共用開關(guān)13，然而每個(gè)路徑具有其自己的網(wǎng)絡(luò)12A和12B、其自己的發(fā)射放大器18A和18B、以及其自己的檢測電路16A、16B和其自己的幅度控制電路17A、17B。
[0045]寬帶天線(在這一示例中為頻帶IG至4G共用的天線15’ )的使用可能導(dǎo)致耦合器(圖1中的2)不能正確地提供希望的信息，并且從而導(dǎo)致不可能在端子CPL和ISO上提供任何信號(hào)。例如，對(duì)于頻帶IG至3G，有必需去除非功能性的頻率(即大于2GHz的頻率)，尤其為了避免受另一頻帶干擾。事實(shí)上，耦合的信號(hào)具有低幅度并且不會(huì)被具有不可忽略的幅度的寄生信號(hào)干擾，即使它是在天線15和旨在用于另一個(gè)頻帶的天線(未示出)之間的耦合。然而，在頻帶4G中，使用在2.7GHz的整個(gè)700MHz頻帶。由于它是有用頻帶，因此由于與相同設(shè)備的另一個(gè)頻帶的可能耦合而造成的干擾可以忽略。
[0046]如在圖2中圖示的那樣，兩個(gè)耦合器2A和2B可以被串聯(lián)提供，每一個(gè)耦合器都適合于如下應(yīng)用(發(fā)射-接收路徑)，針對(duì)該應(yīng)用應(yīng)該調(diào)整發(fā)射放大器(或匹配網(wǎng)絡(luò)或任何其它特定功能)。
[0047]被指派到范圍從700MHz到2GHz (頻帶1G、2G和3G)的頻帶的耦合器2A不僅包括分布式耦合器，而且還包括分別在耦合線的每個(gè)輸出上的旨在對(duì)超出2GHz的頻率濾波的濾波器21、22。因此，相對(duì)傳輸信號(hào)具有低幅度的耦合信號(hào)不被另外將不可忽略的寄生信號(hào)干擾，因?yàn)樗鼈冊谟杏妙l帶之外。相反地，在有用頻帶中存在的信號(hào)不進(jìn)行干擾，因?yàn)槿绻鼈冊从谠谔炀€之間的耦合，那么它們被顯著地衰減。
[0048]圖3A和3B圖示耦合器2A的操作。圖3A示出相對(duì)于頻率的以分貝(dB)為單位的、由耦合器部分單獨(dú)(耦合線)生成的耦合CP。圖3B圖示在耦合器的輸出CPLA(或IS0A)處的(即濾波后的)耦合。路徑A的操作范圍大約在I和2GHz之間，并且在該頻帶中的耦合系數(shù)的變化在6dB的數(shù)量級(jí)上(圖3A)。當(dāng)設(shè)備在給定的頻帶(例如GSM)上操作時(shí)，它的操作頻率范圍進(jìn)一步減小，從而耦合器的耦合在操作范圍內(nèi)幾乎不變化。濾波器21和22是低通型的，并且意在衰減超過2GHz的信號(hào)，從而使得檢測器16A只察看到有用信號(hào)。
[0049]圖4A、4B和4C圖示被指派到路徑B (頻帶4G)的耦合器2B的操作。耦合器的分布式部分類似于耦合器2A的分布式部分。它的響應(yīng)(耦合)由圖4A圖示?？梢杂^察到，在形成頻帶4G操作范圍的從700MHz至2.7GHz的頻率范圍內(nèi)，耦合系數(shù)的變化超過幾十個(gè)dB，該變化對(duì)于檢測而言太多以致不可用。因此，在到達(dá)相應(yīng)的端子CPLB和ISOB之前，耦合線的每一端與意在衰減耦合系數(shù)的變化的無源網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)。圖4B圖示形成耦合器響應(yīng)的校正器的電路23和24中的每個(gè)電路的響應(yīng)。事實(shí)上，網(wǎng)絡(luò)23或24中的每一個(gè)的頻率響應(yīng)都對(duì)應(yīng)于隨頻率的增加而增加的衰減，以具有與耦合系數(shù)的變化相反的斜率。這使得能夠平滑耦合器響應(yīng)。作為結(jié)果，在輸出CPL和ISO處，所獲得的耦合系數(shù)相對(duì)平坦(在本示例中，在700MHz和2.7GHz之間在2dB的數(shù)量級(jí)上變化)。這樣的響應(yīng)對(duì)應(yīng)于被指派到頻帶4G的耦合器所需的響應(yīng)。
[0050]然而，諸如在圖2中圖示的實(shí)施例需要串聯(lián)的兩個(gè)耦合器，這就增加了在主線上的傳輸損失。
[0051 ] 此外，這還增加了體積，因?yàn)轳詈掀骶€占用了相當(dāng)大的空間。
[0052]圖5是關(guān)于圖2的耦合器的串聯(lián)關(guān)聯(lián)的、具有減少的傳輸損失的寬帶耦合電路的方框圖，并且該電路保持與使用單個(gè)天線以處理兩個(gè)無線電傳輸路徑兼容。
[0053]電路3旨在替換耦合器2A和2B，并且從而旨在在輸出CPLA和IS0A、相應(yīng)地CPLB和ISOB上向路徑A和B的檢測器16A和16B提供將被檢測的信號(hào)。
[0054]根據(jù)該實(shí)施例，電路3包括兩個(gè)耦合線的單個(gè)結(jié)構(gòu)31，其與耦合器2A的或耦合器2B的結(jié)構(gòu)類似。第一線312形成主線，其端部限定耦合器的端子IN和0UT，主線旨在被插入在開關(guān)13(圖2)和天線15之間的傳輸鏈中。結(jié)構(gòu)31的耦合線或次級(jí)線314使其相應(yīng)的端部CPL和ISO連接到分離器32和33 (SPLIT)，分離器32和33優(yōu)選地是相同的，分離器32和33負(fù)責(zé)在用于每個(gè)分離器的兩個(gè)輸出332、324和332、334上分布信號(hào)，每個(gè)輸出被指派到傳輸?shù)穆窂紸或B中的一個(gè)，即被指派到檢測器的16A或16B中的一個(gè)。輸出322和332分別通過第一濾波功能單元(FCTl)(例如相應(yīng)地低通濾波器34、35)連接到電路3的輸出CPLA和IS0A。輸出324和334分別通過第二濾波功能單元(FCT2)(例如校正濾波器36和37)連接到耦合器3的輸出CPLB和IS0B。
[0055]低通濾波器34和35以及校正濾波器36和37的形成由關(guān)于圖3A、圖3B、圖4A、圖4B和圖4C圖示的響應(yīng)所激勵(lì)。在實(shí)踐中，電路34至37可以分別對(duì)應(yīng)于圖2的電路21至24。
[0056]圖6圖示由電阻元件形成的分離器電路32或33的一個(gè)實(shí)施例。它看起來是有三個(gè)分支的星形結(jié)構(gòu)，使它的每個(gè)分支包括相同阻值的電阻元件，每個(gè)分支的端部旨在連接到端子CPL (相應(yīng)地ISO)、322 (相應(yīng)地342)、332 (相應(yīng)地334)。電阻值R是根據(jù)希望的阻抗(例如，50歐姆)以通常方式選擇的，并且每個(gè)都對(duì)應(yīng)于該標(biāo)準(zhǔn)化阻抗值的三分之一。
[0057]圖7示出由電阻網(wǎng)絡(luò)、電感網(wǎng)絡(luò)和電容網(wǎng)絡(luò)形成的分離器32’、33’的另一個(gè)示例。在該示例中，端子CPL (或ISO)分別通過電感L1、L2連接到端子322 (324)和332 (334)。端子322和332 (324和334)由電阻元件2R(R代表阻抗匹配值)連接。最后，每個(gè)電感元件L1、L2的相應(yīng)的端部通過電容元件C接地。
[0058]圖6和圖7的分離器的操作是本身已知的。
[0059]更普遍地，用于操作圖5的耦合電路3的原理可以轉(zhuǎn)換到用于具有不同特征的若干無線電路徑的單個(gè)分布式耦合器31的使用上。在該情況下，被插入在耦合線的端部與電路3的輸出端子之間的方框34和35、相應(yīng)地36和37，執(zhí)行根據(jù)在有關(guān)路徑的操作頻帶中的希望的頻率響應(yīng)來選擇的不同功能。
[0060]所述實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，單個(gè)分布式耦合器的使用減少了插入損失，同時(shí)使得能夠使用不同性質(zhì)的若干發(fā)射-接收路徑共用的天線。
[0061]已經(jīng)描述了各種實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到各種變化、修改和改進(jìn)。具體地，盡管已經(jīng)對(duì)用于在頻帶IG至4G中的電信的示例做出參考，但是所述實(shí)施例易于轉(zhuǎn)換到其它頻帶。此外，基于上文給出的功能指示以及通過使用當(dāng)前的濾波器和耦合器制造技術(shù)，所述實(shí)施例的【具體實(shí)施方式】在本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)。
[0062]這樣的備選、修改和改進(jìn)意在是本公開的一部分，并且意在在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。因此，上文所述僅是示例性的而非意在是限制性的。本發(fā)明僅如在所附權(quán)利要求及其等效物中所限定的那樣進(jìn)行限制。
【權(quán)利要求】
1.一種稱合電路,包括: 耦合器，包括第一導(dǎo)線和耦合到所述第一導(dǎo)線的第二導(dǎo)線； 兩輸出信號(hào)分離器，在所述耦合器的所述第二導(dǎo)線的每個(gè)端部處；以及 濾波功能單元，在每個(gè)分離器的每個(gè)輸出處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述耦合器的所述第一導(dǎo)線旨在被插入在無線電發(fā)射-接收鏈的傳輸線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述濾波功能單元的相應(yīng)的輸出連接到檢測電路，所述檢測電路分別被指派到不同的無線電發(fā)射-接收路徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中每個(gè)分離器的第一輸出由低通濾波器進(jìn)行處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路，其中每個(gè)分離器的第二輸出由校正濾波器進(jìn)行處理。
6.一種無線電傳輸鏈，包括: 兩個(gè)路徑，共享相同的天線；以及 奉禹合電路，包括: 耦合器，包括第一導(dǎo)線和耦合到所述第一導(dǎo)線的第二導(dǎo)線； 兩輸出信號(hào)分離器，在所述耦合器的所述第二導(dǎo)線的每個(gè)端部處；以及 濾波功能單元，在每個(gè)分離器的每個(gè)輸出處。
【文檔編號(hào)】H03K19/0175GK104079288SQ201410127549
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月29日
【發(fā)明者】C·拉波特, H·艾澤戴恩 申請(qǐng)人:意法半導(dǎo)體(圖爾)公司