具有天线元件功率吸收器的功率耦合器和相关设备制造技术

功率耦合器包括输入端口、第一输出端口和第二输出端口以及电耦合在第一输出端口和第二输出端口之间或者电耦合到功率耦合器的隔离端口的天线元件。功率耦合器被配置为拆分入射在输入端口处的射频信号和/或组合入射在相应的第一输出端口和第二输出端口处的射频信号。

Power couplers and associated equipment with power absorbers for antenna elements

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有天线元件功率吸收器的功率耦合器和相关设备相关申请的交叉引用本申请援引35U.S.C.§119要求于2017年10月13日提交的美国临时专利申请序列No.62/571,822的优先权，其全部内容通过引用整体结合于此，就如同将其完整阐述一样。
本文描述的专利技术构思涉及功率耦合器，并且更具体地，涉及包括功率吸收元件的功率耦合器。背景无线射频(“RF”)通信系统，诸如蜂窝通信系统、WiFi系统等，在本领域中是已知的。对无线通信的需求快速增长，提出了许多新的应用，其中无线通信将取代以前通过铜通信电缆或光纤通信电缆进行的通信。大多数常规无线通信系统在低于6.0GHz的频率下操作，值得注意的例外包括微波回程系统和各种军事应用。随着容量需求持续增加，许多应用正在考虑使用更高的频率。当考虑更高的频率时，包括从大约25GHz到高达大约300GHz的频率在内的毫米波频谱是潜在的候选，因为在这个频率范围内有很大的连续频带可能对新应用可用。自由空间损耗一般随着频率的增加而增加，因此，当在毫米波频率下通信时，损耗会非常高。这些损耗可以通过使用在无线通信系统的传输和/或接收天线上表现出高增益水平的高方向性天线波束来抵消。为了生成高方向性天线波束，通常必需使用具有多行和多列辐射元件并具有完全的相位分布控制的大型抛物面碟形天线或相控阵天线。当还需要波束转向时(即，快速重定向天线波束的能力)，通常使用相控阵天线。相控阵天线通过将RF信号划分为多个子分量、以将使得子分量在期望的方向上相长或“相干”组合的方式调整子分量的幅值和/或相位、然后通过相应的天线元件传输这些子分量来形成高方向性天线波束。虽然理论上高水平的相干组合是可能的，但是相控阵天线的实际性能通常会低于理论性能，因为通信系统的电子部件之间不会具有完美的阻抗匹配、完美的隔离和/或完美的幅值和相位调整。这些缺陷会使实际性能水平相比理论上可实现的性能水平显著降低。因此，设计和制造高性能部件以维持高性能水平会是重要的，特别是对于毫米波(和更高频率)无线通信系统。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例，提供了功率耦合器，该功率耦合器包括输入端口、第一输出端口、第二输出端口以及电耦合在第一输出端口和第二输出端口之间或电耦合到功率耦合器的隔离端口的天线元件。这些功率耦合器被配置为拆分入射在输入端口处的RF信号和/或组合入射在相应的第一输出端口和第二输出端口处的无线电信号。在一些实施例中，天线元件可以是贴片辐射元件。在一些实施例中，功率耦合器可以是四端口功率耦合器，并且天线元件可以电耦合到隔离端口。在一些实施例中，功率耦合器可以是三端口功率耦合器，并且天线元件可以电耦合在第一输出端口和第二输出端口之间。在一些实施例中，功率耦合器可以在印刷电路板中实现，该印刷电路板包括介电基板、在介电基板的第一表面上的导电接地平面以及在介电基板的与第一表面相对的第二表面上的导电图案。在此类实施例中，功率耦合器的至少一部分可以被实现为基板集成的波导功率耦合器，其包括将导电接地平面连接到导电图案的镀覆过孔的阵列。在其它实施例中，功率耦合器的至少一部分可以被实现为共面波导，其包括将导电接地平面连接到导电图案的第一接地部分和第二接地部分的镀覆通孔的阵列，并且/或者导电图案还可以包括导电轨道，该导电轨道通过相应的第一间隙和第二间隙与第一接地部分和第二接地部分分开。在一些实施例中，天线元件可以在印刷电路板中实现。在一些实施例中，天线元件可以被配置为用作功率耦合器的操作频带中的RF信号的功率吸收器。在一些实施例中，功率耦合器可以被配置为对毫米波信号进行操作。在一些实施例中，贴片辐射元件可以包括作为导电图案的一部分的贴片辐射器，并且贴片辐射器可以具有插入式馈送。在一些实施例中，输入端口、第一输出端口和第二输出端口中的至少一个可以是共面波导。在一些实施例中，天线元件可以是贴片辐射元件、喇叭辐射元件或缝隙辐射元件。在一些实施例中，可以将功率耦合器与耦合到相应的第一输出端口和第二输出端口的第一滤波器和第二滤波器以及与该功率耦合器相对地耦合到第一滤波器和第二滤波器的第二功率耦合器组合提供。在此类实施例中，功率耦合器、第二功率耦合器以及第一滤波器和第二滤波器的组合可以包括平衡滤波器。在一些实施例中，可以将功率耦合器与耦合到相应的第一输出端口和第二输出端口的第一放大器和第二放大器以及与该功率耦合器相对地耦合到第一放大器和第二放大器的第二功率耦合器组合提供。在此类实施例中，功率耦合器、第二功率耦合器以及第一放大器和第二放大器的组合可以包括平衡放大器。在一些实施例中，贴片辐射元件可以具有第一插入式馈送和第二插入式馈送。根据本专利技术的另外的实施例，提供了印刷电路板结构，其包括具有第一表面和与第一表面相对的第二表面的介电基板、在介电基板的第一表面上的导电接地平面以及在介电基板的第二表面上的导电图案，导电图案包括天线元件。包括输入端口、第一输出端口和第二输出端口的功率耦合器被集成在印刷电路板结构内。天线元件耦合在第一输出端口和第二输出端口之间，或者耦合到功率耦合器的隔离端口。在一些实施例中，天线元件可以是贴片辐射元件。贴片辐射元件可以在印刷电路板中实现。印刷电路板结构可以是带状线印刷电路板。贴片辐射元件可以包括作为导电图案的一部分的贴片辐射器，并且贴片辐射器可以具有插入式馈送。在一些实施例中，贴片辐射元件可以具有第一插入式馈送和第二插入式馈送。在其它实施例中，天线元件可以是缝隙辐射元件。在一些实施例中，功率耦合器可以是四端口功率耦合器，并且天线元件可以电耦合到隔离端口。在一些实施例中，功率耦合器可以是三端口功率耦合器，并且天线元件可以电耦合在第一输出端口和第二输出端口之间。在一些实施例中，功率耦合器的至少一部分可以被实现为基板集成的波导，该基板集成的波导包括将导电接地平面连接到导电图案的镀覆过孔的阵列。在一些实施例中，功率耦合器的至少一部分可以被实现为共面波导，该共面波导包括将导电接地平面连接到导电图案的第一接地部分和第二接地部分的镀覆通孔的阵列，并且导电图案还可以包括导电轨道，该导电轨道通过相应的第一间隙和第二间隙与第一接地部分和第二接地部分分开。根据本专利技术的还有另外的实施例，提供了基板集成的波导功率耦合器，其包括输入端口、第一输出端口、第二输出端口、隔离端口、在输入端口与第一输出端口和第二输出端口之间并且在隔离端口与第一输出端口和第二输出端口之间的耦合区域，以及与第一输出端口和第二输出端口相对地电耦合到隔离端口的天线元件。功率耦合器被配置为拆分入射在输入端口处的RF信号和/或组合入射在相应的第一输出端口和第二输出端口处的无线电信号。天线元件可以是例如贴片辐射元件、喇叭辐射元件或缝隙辐射元件。在一些实施例中，功率耦合器可以在印刷电路板中实现，该印刷电路板包括介电基板、在介电基板的第一表面上的导电接地平面以及在介电基板的与第一表面相对的第二表面上的导电图案，以及将导电接地平面连接到导电图案本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率耦合器，包括：/n输入端口；/n第一输出端口；/n第二输出端口；/n天线元件，所述天线元件电耦合在所述第一输出端口和所述第二输出端口之间或电耦合到所述功率耦合器的隔离端口；/n其中所述功率耦合器被配置为拆分入射在所述输入端口处的射频(“RF”)信号和/或组合入射在相应的第一输出端口和第二输出端口处的无线电信号。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171013 US 62/571,8221.一种功率耦合器，包括：
输入端口；
第一输出端口；
第二输出端口；
天线元件，所述天线元件电耦合在所述第一输出端口和所述第二输出端口之间或电耦合到所述功率耦合器的隔离端口；
其中所述功率耦合器被配置为拆分入射在所述输入端口处的射频(“RF”)信号和/或组合入射在相应的第一输出端口和第二输出端口处的无线电信号。


2.根据权利要求1所述的功率耦合器，其中所述天线元件包括贴片辐射元件。


3.根据权利要求1所述的功率耦合器，其中所述功率耦合器包括四端口功率耦合器，该四端口功率耦合器包括所述隔离端口，并且其中所述天线元件电耦合到所述隔离端口。


4.根据权利要求1所述的功率耦合器，其中所述功率耦合器包括三端口功率耦合器，并且其中所述天线元件电耦合在所述第一输出端口和所述第二输出端口之间。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的功率耦合器，其中所述功率耦合器可以在印刷电路板中实现，该印刷电路板包括介电基板、在该介电基板的第一表面上的导电接地平面以及在该介电基板的与第一表面相对的第二表面上的导电图案。


6.根据权利要求5所述的功率耦合器，其中所述功率耦合器的至少一部分被实现为基板集成的波导功率耦合器，所述波导功率耦合器包括将所述导电接地平面连接到所述导电图案的镀覆过孔的阵列。


7.根据权利要求5所述的功率耦合器，其中所述功率耦合器的至少一部分被实现为共面波导，所述共面波导包括将所述导电接地平面连接到所述导电图案的第一接地部分和第二接地部分的镀覆通孔的阵列，所述导电图案还包括导电轨道，该导电轨道通过相应的第一间隙和第二间隙与所述第一接地部分和第二接地部分分开。


8.根据权利要求5所述的功率耦合器，其中所述天线元件在所述印刷电路板中被实现。


9.根据权利要求1至8中任一项所述的功率耦合器，其中所述天线元件被配置为在所述功率耦合器的操作频带中用作用于RF信号的功率吸收器。


10.根据权利要求1至9中任一项所述的功率耦合器，其中所述功率耦合器被配置为对毫米波信号进行操作。


11.根据权利要求5所述的功率耦合器，其中所述天线元件包括贴片辐射元件，该贴片辐射元件包括作为所述导电图案的一部分的贴片辐射器，并且其中所述贴片辐射器具有插入式馈送。


12.根据权利要求1至11中任一项所述的功率耦合器，其中所述输入端口、所述第一输出端口和所述第二输出端口中的至少一个包括共面波导。


13.根据权利要求1所述的功率耦合器，其中所述天线元件是喇叭辐射元件。


14.根据权利要求1所述的功率耦合器，其中所述天线元件是缝隙辐射元件。


15.根据权利要求3所述的功率耦合器，所述功率耦合器与耦合到相应的第一输出端口和第二输出端口的第一滤波器和第二滤波器以及与功率耦合器相对地耦合到第一滤波器和第二滤波器的第二功率耦合器组合，所述功率耦合器、所述第二功率耦合器以及第一滤波器和第二滤波器的组合包括平衡滤波器。


16.根据权利要求3所述的功率耦合器，所述功率耦合器与耦合到相应的第一输出端口和第二输出端口的第一放大器和第二放大器以及与功率耦合器相对地耦合到第一放大器和第二放大器的第二功率耦合器组合，所述功率耦合器、所述第二功率耦合器以及第一放大器和第二放大器的组合包括平衡放大器。


17.根据权利要求2所述的功率耦合器，其中所述贴片辐射元件具有第一插入式馈送和第二插入式馈送。


18.一种印刷电路板结构，包括：
介电基板，所述介电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王欢，M·布罗布斯顿，
申请(专利权)人：康普技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US