宽频带射频环形器制造技术

本发明专利技术涉及一种宽频带射频(RF)环形器。所述RF环形器包括:至少一个级，具有四个端口、第一端和第二端，其中第一端口和第三端口连接在所述至少一个级的第一端，其中第二端口和第四端口连接在所述至少一个级的第二端，其中所述至少一个级中的每一个包括通过第一延迟线和第二延迟线连接的一对耦合器，从而在所述至少一个级中形成耦合器网络。

Broadband RF Ring

The invention relates to a broadband radio frequency (RF) ring device. The RF ring includes at least one stage, with four ports, a first end and a second end, in which the first port and a third port are connected to the first end of the at least one stage, where the second port and the fourth port are connected to the second end of the at least one stage, and each of the at least one stage includes passing through. A coupler connected by a first delay line and a second delay line forms a coupler network in the at least one stage.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】宽频带射频环形器相关申请的交叉引用本申请要求2016年4月18日提交的美国临时申请No.62/323,814和2016年7月10日提交的美国临时申请No.62/360,398的权益，其内容通过引用结合于此。
本公开一般涉及无源射频(RF)设备，更具体地涉及宽频带射频(RF)环形器。
技术介绍
RF环形器是一种3端口铁磁无源器件，用于调节电路内的信号流。RF环形器在一个方向上传输输入信号。图1中示出了常规的RF环形器100的示例结构。常规的RF环形器100包括放置在铁氧体衬底120上的Y形导体(例如，金属条)110和与Y形导体110正交的永磁体130。在端口101处输入的RF信号传输到端口102并与端口103隔离。类似地，在端口102输入的RF信号被传输到端口103并与端口101隔离，并且在端口103输入的信号被传输到端口101并与端口102隔离。环形器通常设计成当将输入信号从一个端口传输到另一个端口时，具有最小的损耗。常规的RF环形器100通常与金属外壳(图1中未示出)一起封装。RF环形器的常见用途是提供与天线的连接。例如，输入信号来自发射器，其在耦合到天线的端口处输出并在接收器端口处隔离。作为另一个例子，来自天线的输入信号在耦合到接收器的端口处输出并在发射器端口处隔离。有许多因素决定了RF环形器的运行，包括频带(或带宽)、插入损耗、隔离、功率和封装类型。带宽是器件可以工作的频率范围，同时提供恒定的隔离级别和最小的插入损耗。插入损耗是从一个端口到下一个端口的输入信号丢失，以分贝(dB)为测量单位。隔离度是环形器相邻端口处相对信号电平的量度。例如，当信号在端口101处入射并传输到端口102时，在端口101和端口103之间(以dB为单位)测量隔离度。隔离度的值越高，RF环形器的性能越好。功率是器件在保持其电气特性的同时可以运作的以瓦特为单位的功率水平。封装类型是RF环形器的形状因子，并决定封装的尺寸。常规的RF环形器的特点是物理尺寸相对较大、带宽有限(约100MHz)、隔离度低(通常为12dB-18dB)。尽管常规的RF环形器可以替代基站中的腔双工器，但由于它们的特性，它们不能用于例如手持设备中。例如，窄带宽是在蜂窝电话中使用常规的RF环形器的限制因素。电话应在蜂窝电话发送的RF信号的整个频带内工作。在现代通信标准中，蜂窝电话的频带(带宽)约为1GHz(对于1GHz和7GHz之间的频率范围，以多频段工作)。如上所述，常规的RF环形器不能满足这种需求。另外，插入损耗会导致RF信号的传输和接收不良。因此，提供一种克服上述限制的常规的RF环形器的设计将是有益的。
技术实现思路
以下是本公开的若干示例实施例的概述。提供本
技术实现思路
是为了方便读者提供对这些实施例的基本理解，并不完全限定本公开的范围。本
技术实现思路
不是所有预期实施例的广泛概述，并且既不旨在标识所有实施例的关键或重要元件，也不旨在描绘任何或所有方面的范围。其唯一目的是以简化形式呈现一个或多个实施例的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。为方便起见，本文可使用术语“一些实施例”来指代本专利技术的单个实施例或多个实施例。本文公开的一些实施例包括宽频带射频(RF)环形器。所述RF环形器包括:至少一个级，具有四个端口、第一端和第二端，其中第一端口和第三端口连接在所述至少一个级的第一端，其中第二端口和第四端口连接在所述至少一个级的第二端，其中所述至少一个级中的每一个包括通过第一延迟线和第二延迟线连接的一对耦合器，从而在所述至少一个级中形成耦合器网络。本文公开的一些实施例还包括宽频带RF环形器，包括：具有四个端口的一级，其中第一端口和第三端口连接在所述级的一端，其中第二端口和第四端口连接在所述级的另一端，其中至少一个级包括通过互易延迟线和非互易延迟线连接的两个3dB的耦合器，从而在所述级中形成耦合器网络。本文公开的一些实施例还包括全双工接收和发射无源电路。所述全双工包括：至少一个级，具有四个端口、第一端和第二端，其中第一端口和第三端口连接在所述至少一个级的第一端，并且第二端口和第四端口连接在至少一个级的第二端，其中所述至少一个级中的每一个包括通过互易延迟线和非互易延迟线连接的一对耦合器，从而在所述至少一个级中形成耦合器网络；连接到第一端口的发射器；连接到第二端口的天线；和连接到第三端口的接收器。附图说明在说明书结尾的权利要求中特别指出并清楚地要求保护本文所公开的主题。通过以下结合附图的详细描述，所公开的实施例的前述和其他目的、特征和优点将显而易见。图1是常规的RF环行器(现有技术)的示意图。图2是根据一个实施例设计的RF环形器的示意图。图3A和3B是用于描述各种公开实施例的单级RF环形器的框图。图4是根据一个实施例的可以在所公开的RF环行器中使用的宽频带耦合器的示例图。图5是示出根据一实施例的非互易延迟线的设计的图。图6是根据另一实施例设计的非互易延迟线的横截面图。图7是根据一实施例的互易延迟线的设计。图8是根据一个实施例设计的三级RF环形器的示例图。图9是根据另一实施例设计的三级RF环形器的示例图。图10是展示根据一实施例构造的RF环形器的性能的曲线图。具体实施方式重要的是要注意，本文公开的实施例仅为本文创新教导的许多有利用途的示例。通常，在本申请的说明书中做出的陈述不一定限制任何所要求保护的实施例。此外，一些陈述可能适用于某些专利技术特征而不适用于其他专利技术特征。通常，除非另有说明，单数元件可以为复数，反之亦然，不失一般性。在附图中，几个视图中的相同标号表示相同部件。提供了宽频带RF环形器作为所公开实施例的示例。在一实施例中，所公开的RF环形器提供了一种宽带宽、低插入损耗、高隔离度和小物理尺寸的新颖的设计。所公开的RF环形器可以全双工模式操作。在示例实施例中，所公开的RF环形器的带宽以多个不同频带处于1GHz-7GHz之间，隔离度约为40dB，并且厚度约为1毫米。这里公开的RF环形器可以集成在手持设备中，例如但不限于蜂窝电话、智能电话、平板电脑、膝上型电脑、可穿戴电子设备等。RF环形器还可以集成在其他通信设备中，例如雷达(例如，用于自动驾驶汽车)、基站、路由器等。所提出的设计基于通过延迟线耦合的耦合器网络。具体地，每对耦合器使用一对延迟线彼此耦合。这些组件创建了图2中所示的耦合器网络。网络可以包含几个级。在简单的实施例中，网络仅包含一个级。图2示出了根据一实施例设计的宽频带RF环形器200的示例图。RF环形器200包括多个级210-1到210-n(其中“n”是等于或大于1的整数)。因此，在一些配置中，RF环形器200仅包括一个级。在一实施例中，级数以及因此耦合器的数量确定了环形器200的带宽。级数越高，带宽越高。RF环形器200包括4个端口201、202、203和204，以将信号从一个端口“环行”到另一个端口。具体地，在正向方向上，来自端口201的输入信号在端口202处输出，而端口203是隔离端口。在反向方向上，端口202处的输入信号在端口203处输出，而端口201是隔离端口。此外，端口203处的输入信号在端口201处输出，而端口202是隔离端口。端口204始终接地。应当注意，在某些实现中，端口201和203的位置可以交换，即，端口201将与端口203(在相同的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽频带射频(RF)环形器，包括：至少一个级，具有四个端口、第一端和第二端，其中第一端口和第三端口连接在所述至少一个级的第一端，其中第二端口和第四端口连接在所述至少一个级的第二端，其中所述至少一个级中的每一个包括通过第一延迟线和第二延迟线连接的一对耦合器，从而在所述至少一个级中形成耦合器网络。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.18 US 62/323,814;2016.07.10 US 62/360,3981.一种宽频带射频(RF)环形器，包括：至少一个级，具有四个端口、第一端和第二端，其中第一端口和第三端口连接在所述至少一个级的第一端，其中第二端口和第四端口连接在所述至少一个级的第二端，其中所述至少一个级中的每一个包括通过第一延迟线和第二延迟线连接的一对耦合器，从而在所述至少一个级中形成耦合器网络。2.根据权利要求1所述的宽频带RF环形器，其中第一端口的RF输入信号在第二端口输出，其中第二端口的输入信号在第三端口输出，其中第三端口的输入信号在第一端口输出，其中第四端口接地。3.根据权利要求1所述的宽频带RF环形器，其中所述至少一个级中的所有耦合器对具有相同的耦合因子。4.根据权利要求1所述的宽频带RF环形器，其中所述至少一个级中的每对耦合器具有不同的耦合因子。5.根据权利要求1所述的宽频带RF环形器，其中该对耦合器的耦合系数为3dB。6.根据权利要求1所述的宽频带RF环形器，其中第一延迟线为互易延迟线。7.根据权利要求6所述的宽频带RF环形器，其中所述互易延迟线包括放置在电介质衬底上的导电线。8.根据权利要求1所述的宽频带RF环形器，其中第二延迟线为非互易延迟线。9.根据权利要求7所述的宽频带RF环形器，其中所述非互易延迟线包括放置在铁氧体衬底上的导体和连接到所述导体的磁体。10.根据权利要求6所述的宽频带RF环形器，其中在互易延迟上传播的第一信号和第二信号之间的相移为零，其中所述第一信号从所述第一端口输入，所述第二信号从所述第二端口输入。11.根据权利要求7所述的宽频带RF环形器，其中在非互易延迟上传播的第一信号和第二信号之间的相位差为180度，其中所述第一信号从所述第一端口输入，所述第二信号从所述第二端口输入。12.根据权利要求11所述的宽频带RF环形器，其中第一信号和第二信号之间的相移在RF环形器的整个带宽上保持基本恒定。13.根据权利要求2所述的宽频带RF环形器，还包括：连接到第一端口的发射器；连接到第二端口的天线；和连接到第三端口的接收器。14.根据权利要求13所述的宽频带RF环形器，其中所述信号同时从所述第一端口传播到所述第二端口并且从所述第二端口传播到所述第三端口。15.根据权利要求1所述的宽频带RF环形器，其中每个耦合器包括：耦合传输线，具有第一长度并连接在耦合端口和隔离端口之间，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·达希亚，E·沙凯迪，
申请(专利权)人：伊根图有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列,IL