可调谐电磁耦合器和使用其的模块和装置制造方法及图纸

一种电磁耦合器包含将输入端口连接到输出端口的第一传输线。与第一传输线相邻的第二传输线连接耦合端口和隔离端口。电磁耦合器在耦合端口处提供耦合信号，其表示输入端口处的输入信号。耦合信号的幅度通过耦合因数与输入信号的幅度相关。调谐元件设置为与第一传输线或第二传输线相邻，并且耦合到阻抗。变化的阻抗值导致对耦合因数的调节，并且无功阻抗值提供频率滤波效应。

Tunable electromagnetic couplers and modules and devices using them

An electromagnetic coupler includes a first transmission line connecting an input port to an output port. The second transmission line adjacent to the first transmission line connects the coupling port and the isolation port. The electromagnetic coupler provides a coupling signal at the coupling port, which represents the input signal at the input port. The amplitude of the coupled signal is related to the amplitude of the input signal through the coupling factor. The tuning element is set to be adjacent to the first transmission line or the second transmission line and coupled to the impedance. Variable impedance leads to the adjustment of coupling factor, and reactive impedance provides frequency filtering effect.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可调谐电磁耦合器和使用其的模块和装置相关申请的交叉引用本申请要求于2016年4月29日提交的共同待决的美国临时专利申请No.62/329,385、于2017年2月24日提交的共同待决的美国临时专利申请No.62/463,010、于2017年4月13日提交的共同待决的美国临时专利申请No.62/484,940在35U.S.C§119(e)和PCT第8条下的权益，并且，为了所有目的，每个申请都通过引用整体并入本文。
技术介绍
定向耦合器广泛地用于前端模块(FEM)产品，诸如无线电收发器、无线手持设备等。例如，定向耦合器可以用于检测和监视电磁(EM)输出功率。另外，当将RF源产生的射频(RF)信号提供给负载——诸如天线时，RF信号的一部分可以从负载反射回来。EM耦合器可以被包含在RF源和负载之间的信号路径中，以提供从RF源行进到负载的RF信号的前向RF功率的指示和/或从负载反射回来的反向RF功率的指示。EM耦合器包含例如定向耦合器、双向耦合器、多频带耦合器(例如，双频带耦合器)等等。参考图1，EM耦合器100通常具有功率输入端口102、功率输出端口104、耦合端口106和隔离端口108。可以包含电感性耦合或电容性耦合的电磁耦合机构通常由两条平行或重叠的传输线提供，诸如微带(microstrip)、带状线、共面线等。主传输线110在功率输入端口102与功率输出端口104之间延伸，并且将来自功率输入端口102的大部分信号116提供给功率输出端口104。耦合线112在耦合端口106与隔离端口108之间延伸，并且可以提取在功率输入端口102与功率输出端口104之间行进的功率的一部分114，以用于各种目的，包含各种测量。当终端阻抗呈现给隔离端口108时，在耦合端口106处提供从功率输入端口102行进到功率输出端口104的前向RF功率的指示。在前向耦合模式中，如图1中所示，部分114是从功率输入端口102行进到功率输出端口104的主信号116RF功率的一部分。EM耦合器通常通过它们的耦合因数来评定，通常以分贝表示，其是从输入信号116的功率耦合的部分114的功率比的量度。例如，20dB耦合器将提供耦合信号，例如部分114，其比输入功率低20dB，或者是输入功率的约1％。通常期望具有相对较低的耦合因数以不过度地从主信号中移除功率，但是还期望耦合因数是确定且一致的，以允许准确评估主信号的功率。
技术实现思路
各方面和实施例涉及具有设计为允许调谐耦合器参数和性能的结构的电磁耦合器。如下面更详细讨论的，调谐元件可以由接近形成可调谐电磁耦合器的传输线的各种材料(例如，导体或半导体)形成，其还可以与各种部件和特征组合以形成模块、装置以及系统。可调谐电磁耦合器可以允许选择性地可调节的耦合因数，并且还可以有利地实现滤波效应，如下面更详细地讨论的。根据一个方面，提供了一种电磁耦合器。耦合器包含在输入端口与输出端口之间延伸的第一传输线、设置为与第一传输线相邻并且在耦合端口与隔离端口之间延伸的第二传输线、与第一传输线和第二传输线中的至少一个相邻设置的调谐元件、以及耦合在调谐元件与参考节点之间的可调节阻抗。第二传输线配置为响应于在输入端口处接收输入信号而在耦合端口处提供耦合信号。耦合信号的幅度通过耦合因数与输入信号的幅度相关，并且可调节阻抗配置为调节耦合因数。在一些实施例中，参考节点是接地。一些实施例包含阻抗中的电抗分量，而其它实施例仅包含电阻分量。在某些实施例中，调谐元件配置为例如通过开关选择性地与第一传输线和第二传输线解耦。第二传输线可以从第一传输线横向偏移。第二传输线可以从调谐元件横向偏移。在一些实施例中，第二传输线的一部分与第一传输线和调谐元件中的至少一个形成重叠区域。根据另一方面，提供了一种电磁耦合器模块，其包含具有电介质层的衬底，所述电介质层具有设置在其上并在输入端口与输出端口之间延伸的第一传输线、与第一传输线相邻设置并在耦合端口与隔离端口之间延伸的第二传输线、与第一传输线和第二传输线的至少一个相邻设置的调谐元件，以及耦合在调谐元件与参考节点之间的可调节阻抗。第二传输线配置为响应于在输入端口处接收输入信号而在耦合端口处提供耦合信号。耦合信号的幅度通过耦合因数与输入信号的幅度相关，并且可调节阻抗配置为调节耦合因数。可以包含保护性外表面，其包覆模制衬底、第一传输线和第二传输线、以及调谐元件的至少一部分。在一些实施例中，参考节点是接地。一些实施例包含阻抗中的电抗分量，而其它实施例仅包含电阻分量。在某些实施例中，调谐元件配置为例如通过开关选择性地与第一传输线和第二传输线解耦。第二传输线可以从第一传输线横向偏移。第二传输线可以从调谐元件横向偏移。在一些实施例中，第二传输线的一部分与第一传输线和调谐元件中的至少一个形成重叠区域。一些实施例包含连接到输入端口或输出端口中的一个的天线开关。一些实施例包含耦合到输入端口和输出端口中的一个的功率放大器。根据另一方面，提供了一种电子装置，且其包含在输入端口与输出端口之间延伸的第一传输线、耦合到输入端口并配置为产生发送信号的收发器、与第一传输线相邻并在耦合端口与隔离端口之间延伸的第二传输线、与第一传输线和第二传输线中的至少一个相邻设置的调谐元件，以及在调谐元件与参考节点之间耦合的可调节阻抗。第二传输线配置为响应于在输入端口处接收输入信号而在耦合端口处提供耦合信号。输入信号可以是发送信号。耦合信号的幅度通过耦合因数与输入信号的幅度相关，并且可调节阻抗配置为调节耦合因数。在一些实施例中，参考节点是接地。一些实施例包含阻抗中的电抗分量，而其它实施例仅包含电阻分量。在某些实施例中，调谐元件配置为例如通过开关选择性地与第一传输线和第二传输线解耦。第二传输线可以从第一传输线横向偏移。第二传输线可以从调谐元件横向偏移。在一些实施例中，第二传输线的一部分与第一传输线和调谐元件中的至少一个形成重叠区域。一些实施例包含天线开关模块，其连接到输入端口或输出端口，并且配置为将发送信号引导到收发器和天线中的至少一个。一些实施例包含连接在收发器与输入端口之间的功率放大器，功率放大器配置为接收和放大发送信号。某些实施例包含耦合到输出端口的天线，该天线配置为发送发送信号并接收接收信号。输出端口还可以配置为从天线接收接收信号并在输入端口处提供接收信号。某些实施例包含耦合到耦合端口并配置为检测耦合信号的功率电平的传感器。一些实施例包含基带子系统，其耦合到收发器并且配置为向收发器提供基带信号。在一些实施例中，可以包含传感器模块、存储器、基带子系统、用户接口和/或电池中的任何一个。在又一方面，提供了一种电磁耦合器，其包含在输入端口与输出端口之间延伸的第一传输线，该第一传输线配置为响应于在输入端口处接收输入信号而在输出端口处提供输出信号；设置为与第一传输线相邻并在耦合端口与隔离端口之间延伸的第二传输线；设置为与第一传输线和第二传输线中的至少一个相邻的调谐元件；以及耦合在调谐元件与参考节点之间的包含电抗分量的阻抗。第二传输线配置为响应于在输入端口处接收输入信号而在耦合端口处提供耦合信号。阻抗和调谐元件配置为滤波输出信号的一系列频率分量。在一些实施例中，参考节点是接地。一些实施例包含阻抗中的电阻分量。该阻抗可以是可调节的。在某些实施例中，调谐元件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电磁耦合器，包括：第一传输线，在输入端口与输出端口之间延伸；第二传输线，设置为与所述第一传输线相邻并且在耦合端口与隔离端口之间延伸，所述第二传输线配置为响应于在所述输入端口处接收输入信号而在所述耦合端口处提供耦合信号，所述耦合信号的幅度通过耦合因数与所述输入信号的幅度相关；调谐元件，与所述第一传输线和所述第二传输线中的至少一个相邻设置；以及可调节阻抗，耦合在所述调谐元件与参考节点之间，并配置为调节所述耦合因数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.29 US 62/329,385;2017.02.24 US 62/463,010;1.一种电磁耦合器，包括：第一传输线，在输入端口与输出端口之间延伸；第二传输线，设置为与所述第一传输线相邻并且在耦合端口与隔离端口之间延伸，所述第二传输线配置为响应于在所述输入端口处接收输入信号而在所述耦合端口处提供耦合信号，所述耦合信号的幅度通过耦合因数与所述输入信号的幅度相关；调谐元件，与所述第一传输线和所述第二传输线中的至少一个相邻设置；以及可调节阻抗，耦合在所述调谐元件与参考节点之间，并配置为调节所述耦合因数。2.根据权利要求1所述的电磁耦合器，其中所述参考节点是接地。3.根据权利要求1所述的电磁耦合器，其中所述可调节阻抗仅包含电阻分量。4.根据权利要求1所述的电磁耦合器，其中所述调谐元件配置为选择性地从所述第一传输线和所述第二传输线解耦。5.根据权利要求1所述的电磁耦合器，其中所述第二传输线从所述第一传输线横向偏移。6.根据权利要求1所述的电磁耦合器，其中所述第二传输线从所述调谐元件横向偏移。7.根据权利要求1所述的电磁耦合器，其中所述第二传输线的至少一部分与所述第一传输线和所述调谐元件中的至少一个形成重叠区域。8.一种模块，包括：第一传输线，在输入端口与输出端口之间延伸；第二传输线，设置为与所述第一传输线相邻并且在耦合端口与隔离端口之间延伸，所述第二传输线配置为响应于在所述输入端口处接收输入信号而在所述耦合端口处提供耦合信号，所述耦合信号的幅度通过耦合因数与所述输入信号的幅度相关；调谐元件，与所述第一传输线和所述第二传输线中的至少一个相邻设置；以及可调节阻抗，耦合在所述调谐元件与参考节点之间，并配置为调节所述耦合因数。9.根据权利要求8所述的模块，其中所述参考节点是接地。10.根据权利要求8所述的模块，其中所述可调节阻抗仅包含电阻分量。11.根据权利要求8所述的模块，其中所述调谐元件配置为选择性地从所述第一传输线和所述第二传输线解耦。12.根据权利要求8所述的模块，其中所述第二传输线从所述第一传输线横向偏移。13.根据权利要求8所述的模块，其中所述第二传输线从所述调谐元件横向偏移。14.根据权利要求8所述的模块，其中所述第二传输线的至少一部分与所述第一传输线和所述调谐元件中的至少一个形成重叠区域。15.根据权利要求8所述的模块，还包括连接到所述输入端口和所述输出端口中的一个的天线开关。16.根据权利要求8所述的模块，还包括耦合到所述输入端口和所述输出端口中的一个的功率放大器。17.一种电子装置，包括：第一传输线，在输入端口与输出端口之间延伸；第二传输线，设置为与所述第一传输线相邻并且在耦合端口与隔离端口之间延伸，所述第二传输线配置为响应于在所述输入端口处接收输入信号而在所述耦合端口处提供耦合信号，所述耦合信号的幅度通过耦合因数与所述输入信号的幅度相关；调谐元件，与所述第一传输线和所述第二传输线中的至少一个相邻设置；可调节阻抗，耦合在所述调谐元件与参考节点之间，并配置为调节所述耦合因数；以及收发器，耦合到所述输入端口并配置为产生发送信号。18.根据权利要求17所述的电子装置，其中所述参考节点是接地。19.根据权利要求17所述的电子装置，其中所述可调节阻抗仅包含电阻分量。20.根据权利要求17所述的电子装置，其中所述调谐元件配置为选择性地从所述第一传输线和所述第二传输线解耦。21.根据权利要求17所述的电子装置，其中所述第二传输线从所述第一传输线横向偏移。22.根据权利要求17所述的电子装置，其中所述第二传输线从所述第一传输线横向偏移。23.根据权利要求17所述的电子装置，其中所述第二传输线的至少一部分与所述第一传输线和所述调谐元件中的至少一个形成重叠区域。24.根据权利要求17所述的电子装置，还包括天线开关模块，连接到所述输入端口或所述输出端口，并且配置为将所述发送信号引导到所述收发器和天线中的至少一个。25.根据权利要求17所述的电子装置，还包括连接在所述收发器与所述输入端口之间的功率放大器，所述功率放大器配置为接收和放大所述发送信号。26.根据权利要求17所述的电子装置，还包括耦合到所述输出端口的天线，所述天线配置为发送所述发送信号并接收接收信号。27.根据权利要求26所述的电子装置，其中所述输出端口还配置为从所述天线接收所述接收信号，并且在所述输入端口处提供所述接收信号。28.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：N斯里拉塔纳，S斯里尼瓦桑，Z刘，
申请(专利权)人：天工方案公司，
类型：发明
国别省市：美国,US