專利名稱：功率分配器及雙輸出的無線信號(hào)發(fā)射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種功率分配器及雙輸出的無線信號(hào)發(fā)射器，特別是一種體積小、構(gòu) 造精簡(jiǎn)且可應(yīng)用于多頻或?qū)掝l的操作的功率分配器及無線信號(hào)發(fā)射器。
背景技術(shù)：
隨著無線通信技術(shù)不斷演進(jìn)，越來越多無線通信系統(tǒng)支持多輸入多輸出 (Multi-input Multi-output, ΜΙΜΟ)通信技術(shù)，如采用符合IEEE 802. 11無線區(qū)域網(wǎng)路標(biāo) 準(zhǔn)的無線通信系統(tǒng)等，用以提升無線通信系統(tǒng)的頻譜效率及傳輸速率，以改善通信品質(zhì)。多 輸入多輸出通信技術(shù)的概念通過多重(或多組)天線同步收發(fā)無線信號(hào)，以在不增加頻 寬或總發(fā)射功率耗損(Transmit PowerExpenditure)的情況下，增加系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量 (Throughput)及傳送距離，因而可提升頻譜效率及傳輸速率。要在多輸入多輸出系統(tǒng)上達(dá)成以智能型天線收發(fā)信號(hào)的目的，射頻處理電路需 適當(dāng)?shù)貙⒋l(fā)射信號(hào)傳送至各個(gè)發(fā)射天線，因此需要配置功率分配器。舉例來說，在一 2T/2R(2發(fā)射器、2接收器)的多輸入多輸出系統(tǒng)下，射頻處理電路可將待發(fā)射信號(hào)平均地 分配為兩個(gè)功率相等，但相位差90度的射頻信號(hào)，以通過兩個(gè)發(fā)射天線發(fā)送無線信號(hào)。這 種帶有90度相位差的功率分配器，在射頻信號(hào)處理領(lǐng)域中是重要的元件之一。然而，傳統(tǒng) 90度相位差的功率分配器除了需較大的布局面積外，由于其通常是針對(duì)窄頻或是單一頻帶 的應(yīng)用，當(dāng)用于寬頻及多頻帶的操作時(shí)，會(huì)造成功率損耗與相位差偏移，因而不符合目前無 線電子產(chǎn)品多頻帶應(yīng)用的趨勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的即在于提供一種功率分配器及雙輸出的無線信號(hào)發(fā)射
ο本發(fā)明公開一種功率分配器，包括有一基板，包括有一第一層、一第二層及一第三 層，該第二層介于該第一層與該第三層之間；一信號(hào)接收端，形成在該基板的該第一層中， 用來接收一待發(fā)射信號(hào)；一第一輸出端，形成在該基板的該第一層中，用來輸出一第一射頻 輸出信號(hào)；一阻抗匹配端，形成在該基板的該第三層中，用來耦接一阻抗；一第二輸出端， 形成在該基板的該第三層中，用來輸出一第二射頻輸出信號(hào)；一接地板，形成在該基板的該 第二層中，并環(huán)繞一孔洞而呈環(huán)狀；一第一塊狀傳輸線，形成在該基板的該第一層中對(duì)應(yīng)于 該孔洞的位置，并耦接到該信號(hào)接收端及該第一輸出端；以及一第二塊狀傳輸線，形成在該 基板的該第三層中對(duì)應(yīng)于該孔洞的位置，并耦接到該阻抗匹配端及該第二輸出端，具有與 該第一塊狀傳輸線相同的形狀。本發(fā)明還公開一種雙輸出的無線信號(hào)發(fā)射器，包括有一射頻信號(hào)處理電路，用來 產(chǎn)生一待發(fā)射信號(hào)；一第一天線；一第二天線；以及一功率分配器。該功率分配器包括有一 基板，包括有一第一層、一第二層及一第三層，該第二層介于該第一層與該第三層之間；一 信號(hào)接收端，形成在該基板的該第一層中，用來接收該待發(fā)射信號(hào)；一第一輸出端，形成在該基板的該第一層中，用來輸出一第一射頻輸出信號(hào)至該第一天線；一阻抗匹配端，形成在 該基板的該第三層中，用來耦接一阻抗；一第二輸出端，形成在該基板的該第三層中，用來 輸出一第二射頻輸出信號(hào)至該第二天線；一接地板，形成在該基板的該第二層中，并環(huán)繞一 孔洞而呈環(huán)狀；一第一塊狀傳輸線，形成在該基板的該第一層中對(duì)應(yīng)于該孔洞的位置，并耦 接到該信號(hào)接收端及該第一輸出端；以及一第二塊狀傳輸線，形成在該基板的該第三層中 對(duì)應(yīng)于該孔洞的位置，并耦接到該阻抗匹配端及該第二輸出端，具有與該第一塊狀傳輸線 相同的形狀。


圖IA為本發(fā)明實(shí)施例--功率分配器的示意圖。
圖1B、圖IC及圖ID為圖IA的功率分配器的各層示意圖。
圖2為圖IA的功率分配器的頻率響應(yīng)圖。
圖3為圖IA的功率分配器的相位示意圖。
圖4為本發(fā)明一變化實(shí)施例的示意圖。
圖5為本發(fā)明一變化實(shí)施例的示意圖。
主要元件符號(hào)說明
10功率分配器
100基板
Pl信號(hào)接收端
P2、P3輸出端
P4阻抗匹配端
GND_PLT接地板
TML_B 1、TML_B2、TML_Ba、TML_Bb 土夬狀傳輸線
HL、HL_a、HL_b孔洞
S11、S21、S31、S41曲線
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參考圖IA至圖1D，圖IA為本發(fā)明實(shí)施例一功率分配器10的示意圖，圖IB至圖 ID為功率分配器10的各層示意圖。功率分配器10包括有一基板100、一信號(hào)接收端P1、輸 出端P2、P3、一阻抗匹配端P4、一接地板GND_PLT、塊狀傳輸線TML_B1、TML_B2。信號(hào)接收端 Pl用來接收一待發(fā)射信號(hào)，輸出端P2、P3用來輸出射頻輸出信號(hào)，而阻抗匹配端P4則耦接 到一阻抗(未示出在圖中)，如50歐姆。此外，由P2和P3所輸出的射頻輸出信號(hào)在分別經(jīng) 過塊狀傳輸線TML_B1與TML_B2的電氣路徑優(yōu)選地相差待發(fā)射信號(hào)的四分之一波長(zhǎng)。以結(jié) 構(gòu)來說，基板100為三層印刷電路板，其上層(如圖IB所示)印刷有信號(hào)接收端P1、輸出 端P2及塊狀傳輸線TML_B1，中層(如圖IC所示)印刷有接地板GND_PLT，下層(如圖IC 所示)則印刷有輸出端P3、阻抗匹配端P4及塊狀傳輸線TML_B2。更進(jìn)一步地，由圖IA至 圖ID可知，接地板GND_PLT環(huán)繞一孔洞HL，而對(duì)應(yīng)于孔洞HL的上、下方則為形狀相同的塊 狀傳輸線TML_B1、TML_B2。在此情形下，由于塊狀傳輸線TML_B1與TML_B2之間未被接地 板GND_PLT隔絕，因此通過信號(hào)耦合后，輸出端P2及P3的射頻輸出信號(hào)的相位差為90度。此外，塊狀傳輸線TML_B1與TML_B2間的距離由中層印刷電路板的厚度決定。塊狀傳輸線 TML_B1與TML_B2間的距離則視有多少的能量從TML_B1耦合至TML_B2，例如3dB、6dB或是 其他特定的比例。另一方面，塊狀傳輸線TML_B1、TML_B2的寬度非定值，而是由窄變寬，再由寬變 窄。換句話說，對(duì)塊狀傳輸線TML_B1上傳輸?shù)男盘?hào)(即信號(hào)接收端Pl所接收的待發(fā)射信 號(hào))來說，所面對(duì)的阻抗會(huì)由小變大，再由大變小，因此，經(jīng)由耦合作用后，可將待發(fā)射信號(hào) 的能量依特定比例分配至輸出端P2及P3。此特定比例與塊狀傳輸線TML_B1、TML_B2的形 狀的變化有關(guān)，換句話說，塊狀傳輸線TML_B1、TML_B2的形狀相關(guān)于輸出端P2及P3的能量 分布。此外，由于接地板GND_PLT會(huì)影響塊狀傳輸線TML_B1與TML_B2間的信號(hào)耦合情形， 因此，孔洞HL的形狀也會(huì)影響輸出端P2及P3的能量分布。在此情形下，設(shè)計(jì)者可借由調(diào) 整塊狀傳輸線TML_B1、TML_B2及孔洞HL的形狀，使輸出端P2及P3所輸出的射頻信號(hào)的能 量呈特定比例。例如，針對(duì)2T/2R的系統(tǒng)，可產(chǎn)生功率相等的射頻輸出信號(hào)。簡(jiǎn)單來說，借由塊狀傳輸線TML_B1與TML_B2，本發(fā)明可由輸出端P2及P3輸出相 位差90度的射頻輸出信號(hào)，再通過調(diào)整塊狀傳輸線TML_B1與TML_B2的形狀或孔洞HL的形 狀，可控制輸出端P2及P3的信號(hào)功率比，進(jìn)而達(dá)到功率分配的目的。由于塊狀傳輸線TML_ Bl與TML_B2間是通過耦合作用，不需借由組合無源元件(如電感、電容等)，即可達(dá)到功率 分配及相位差90度的效果，因此可應(yīng)用于多頻或?qū)掝l的應(yīng)用。舉例來說，若應(yīng)用于符合IEEE 802. 11標(biāo)準(zhǔn)的無線通信系統(tǒng)，適當(dāng)調(diào)整功率分配 器10的尺寸后，可得圖2的頻率響應(yīng)圖及圖3的相位示意圖。在圖2中，曲線S21表示在 不同頻率下，由信號(hào)接收端Pl傳輸(耦合)至輸出端P2的能量比例；曲線S31表示在不同 頻率下，由信號(hào)接收端Pl傳輸(耦合)至輸出端P3的能量比例；曲線Sll表示在不同頻率 下，由信號(hào)接收端Pl反射回信號(hào)接收端Pl的能量比例；以及曲線S41表示在不同頻率下， 由信號(hào)接收端Pl傳輸(耦合)至阻抗匹配端P4的能量比例。因此，由圖2可知，在IEEE 802. 11的操作頻段，即2. 4GHz及5GHz附近，曲線S21、S31的振幅均在_3dB附近，表示輸 出端P2、P3的信號(hào)能量約為信號(hào)接收端Pl的信號(hào)能量的一半。另外，在圖3中，虛線表示 輸出端P2的信號(hào)相位，而實(shí)線表示輸出端P3的信號(hào)相位，可知輸出端P2與P3的信號(hào)相位 差為90度。因此，由圖2及圖3可知，在IEEE 802. 11的操作頻段，功率分配器10可輸出 相位差90度且功率相等的射頻信號(hào)。換句話說，本發(fā)明適用于多頻及寬頻的應(yīng)用。除此之外，由于功率分配器10不需復(fù)雜的電子元件，可減少布局面積，提升產(chǎn)品 競(jìng)爭(zhēng)力。另一方面，將功率分配器10應(yīng)用到一無線信號(hào)發(fā)射器時(shí)，可將功率分配器10設(shè)在 一射頻信號(hào)處理電路與多重(兩個(gè))天線之間，亦即，將信號(hào)接收端Pl耦接到射頻信號(hào)處 理電路，并將輸出端P2、P3分別耦接到兩天線，則功率分配器10可將射頻信號(hào)處理電路所 輸出的待發(fā)射信號(hào)，分配至輸出端P2、P3，并使輸出端P2、P3的信號(hào)相位差為90度，而功率 相等或呈特定比例。需注意的是，圖IA至圖ID所示的功率分配器10為本發(fā)明的一實(shí)施例，本領(lǐng)域具 通常知識(shí)者當(dāng)可根據(jù)所需的功率分配比例或操作頻段等，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整各元件的形狀、尺寸、 材料。例如，在圖4中，一塊狀傳輸線TML_Ba的形狀為線性增加，再對(duì)稱地線性減少，而對(duì) 應(yīng)的孔洞HL_a則為長(zhǎng)方形；而在圖5中，一塊狀傳輸線TML_Bb的形狀與塊狀傳輸線TML_ Ba相同，但其孔洞HL_b則為八角形。當(dāng)然，圖4及圖5僅用以說明本發(fā)明可能的變化，而非用以限制本發(fā)明。在傳統(tǒng)技術(shù)中，功率分配器需較大的布局面積，且不適用于寬頻及多頻帶的操作。 相比較之下，本發(fā)明不需復(fù)雜的電子元件，可減少布局面積，并可應(yīng)用于多頻或?qū)掝l的應(yīng) 用。本發(fā)明除了可輸出相位差90度的射頻信號(hào)，另外可通過改變塊狀傳輸線或接地板的孔 洞的形狀，調(diào)整射頻輸出信號(hào)的功率比，更進(jìn)一步地?cái)U(kuò)大應(yīng)用范圍。綜上所述，本發(fā)明通過耦合作用，輸出相位差90度的射頻信號(hào)，并通過改變塊狀 傳輸線或接地板的孔洞的形狀，調(diào)整射頻輸出信號(hào)的功率比。因此，本發(fā)明的功率分配器不 僅具有體積小、構(gòu)造精簡(jiǎn)的優(yōu)點(diǎn)外，同時(shí)可應(yīng)用于多頻或?qū)掝l的操作。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，凡依本發(fā)明所做的均等變化與修飾，均應(yīng)屬 本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
一種功率分配器，包括一基板，包括一第一層、一第二層及一第三層，該第二層介于該第一層與該第三層之間；一信號(hào)接收端，形成在該基板的該第一層中，用來接收一待發(fā)射信號(hào)；一第一輸出端，形成在該基板的該第一層中，用來輸出一第一射頻輸出信號(hào)；一阻抗匹配端，形成在該基板的該第三層中，用來耦接一阻抗；一第二輸出端，形成在該基板的該第三層中，用來輸出一第二射頻輸出信號(hào)；一接地板，形成在該基板的該第二層中，并環(huán)繞一孔洞而呈環(huán)狀；一第一塊狀傳輸線，形成在該基板的該第一層中對(duì)應(yīng)于該孔洞的位置，并耦接到該信號(hào)接收端及該第一輸出端；以及一第二塊狀傳輸線，形成在該基板的該第三層中對(duì)應(yīng)于該孔洞的位置，并耦接到該阻抗匹配端及該第二輸出端，具有與該第一塊狀傳輸線相同的形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率分配器，其中該第一射頻輸出信號(hào)及該第二射頻輸出信 號(hào)分別經(jīng)過該第一塊狀傳輸線與該第二塊狀傳輸線的電氣路徑相差該待發(fā)射信號(hào)的四分 之一波長(zhǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率分配器，其中該第一射頻輸出信號(hào)與該第二射頻輸出信 號(hào)的相位差為90度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率分配器，其中該第一射頻輸出信號(hào)與該第二射頻輸出信 號(hào)的能量和等于該待發(fā)射信號(hào)的能量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率分配器，其中該孔洞的形狀與該第一射頻輸出信號(hào)與該 第二射頻輸出信號(hào)的能量比相關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率分配器，其中該孔洞為長(zhǎng)方形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率分配器，其中該孔洞為八角形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率分配器，其中該孔洞投影在該基板的該第二層的形狀大 于該第一塊狀傳輸線投影在該基板的該第一層的形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率分配器，其中該第一塊狀傳輸線與該第二塊狀傳輸線的 形狀與該第一射頻輸出信號(hào)與該第二射頻輸出信號(hào)的能量比相關(guān)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率分配器，其中該第一塊狀傳輸線投影在該基板的該第 一層的形狀的寬度為呈窄至寬再至窄的變化。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率分配器，其中該阻抗為50歐姆。
12.—種雙輸出的無線信號(hào)發(fā)射器，包括有 一射頻信號(hào)處理電路，用來產(chǎn)生一待發(fā)射信號(hào)； 一第一天線；一第二天線；以及 一功率分配器，包括有一基板，包括有一第一層、一第二層及一第三層，該第二層介于該第一層與該第三層之間；一信號(hào)接收端，形成在該基板的該第一層中，用來接收該待發(fā)射信號(hào)； 一第一輸出端，形成在該基板的該第一層中，用來輸出一第一射頻輸出信號(hào)至該第一天線；一阻抗匹配端，形成在該基板的該第三層中，用來耦接一阻抗；一第二輸出端，形成在該基板的該第三層中，用來輸出一第二射頻輸出信號(hào)至該第二 天線；一接地板，形成在該基板的該第二層中，并環(huán)繞一孔洞而呈環(huán)狀；一第一塊狀傳輸線，形成在該基板的該第一層中對(duì)應(yīng)于該孔洞的位置，并耦接到該信 號(hào)接收端及該第一輸出端；以及一第二塊狀傳輸線，形成在該基板的該第三層中對(duì)應(yīng)于該孔洞的位置，并耦接到該阻 抗匹配端及該第二輸出端，具有與該第一塊狀傳輸線相同的形狀。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的無線信號(hào)發(fā)射器，其中該第一射頻輸出信號(hào)及該第二射頻 輸出信號(hào)分別經(jīng)過該第一塊狀傳輸線與該第二塊狀傳輸線的電氣路徑相差該待發(fā)射信號(hào) 的四分之一波長(zhǎng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的無線信號(hào)發(fā)射器，其中該第一射頻輸出信號(hào)與該第二射頻 輸出信號(hào)的相位差為90度。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的無線信號(hào)發(fā)射器，其中該第一射頻輸出信號(hào)與該第二射頻 輸出信號(hào)的能量和等于該待發(fā)射信號(hào)的能量。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的無線信號(hào)發(fā)射器，其中該孔洞的形狀與該第一射頻輸出信 號(hào)與該第二射頻輸出信號(hào)的能量比相關(guān)。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的無線信號(hào)發(fā)射器，其中該孔洞為長(zhǎng)方形。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的無線信號(hào)發(fā)射器，其中該孔洞為八角形。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的無線信號(hào)發(fā)射器，其中該孔洞投影在該基板的該第二層的 形狀大于該第一塊狀傳輸線投影在該基板的該第一層的形狀。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的無線信號(hào)發(fā)射器，其中該第一塊狀傳輸線與該第二塊狀傳 輸線的形狀與該第一射頻輸出信號(hào)與該第二射頻輸出信號(hào)的能量比相關(guān)。
21.根據(jù)權(quán)利要求12所述的無線信號(hào)發(fā)射器，其中該第一塊狀傳輸線投影在該基板的 該第一層的形狀的寬度為呈窄至寬再至窄的變化。
22.根據(jù)權(quán)利要求12所述的無線信號(hào)發(fā)射器，其中該阻抗為50歐姆。
全文摘要
一種功率分配器，包括有一基板；一信號(hào)接收端，形成在該基板的一第一層中，用來接收待發(fā)射信號(hào)；一第一輸出端，形成在該第一層中，用來輸出射頻信號(hào)；一阻抗匹配端，形成在該基板的一第三層中；一第二輸出端，形成在該第三層中，用來輸出射頻信號(hào)；一接地板，形成在該基板的一第二層中，環(huán)繞一孔洞而呈環(huán)狀；一第一塊狀傳輸線，形成在該第一層中對(duì)應(yīng)于該孔洞的位置，耦接到該信號(hào)接收端及該第一輸出端；以及一第二塊狀傳輸線，形成在該第三層中對(duì)應(yīng)于該孔洞的位置，耦接到該阻抗匹配端及該第二輸出端，具有與該第一塊狀傳輸線相同的形狀。
文檔編號(hào)H04W52/00GK101938815SQ20091015235
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者吳民仲, 羅紹謹(jǐn) 申請(qǐng)人:雷凌科技股份有限公司