本公开涉及具有顺序切换的延迟线路(SSDL)的超宽带环形器。一种利用顺序切换的延迟线路(SSDL)的无源环形器，在该SSDL中，延迟线路部被顺序接通和关断，以实现非互易性，从而提供处于相同/相似频率的不同信号之间的排斥/分离，诸如发送的信号和接收的信号之间的排斥/分离。该环形器非常适于芯片上集成并且能够跨宽频率范围使用。描述了用于将信号波形分开的各种实施例。
【技术实现步骤摘要】
具有顺序切换的延迟线路(SSDL)的超宽带环形器本申请是申请日为2017年5月9日、申请号为201780000549.2、专利技术名称为“具有顺序切换的延迟线路(SSDL)的超宽带环形器”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求2016年12月26日提交的序列号为62/439,119的美国临时专利申请的优先权和权益，该美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文中。本申请还要求2016年5月11日提交的序列号为62/334,562的美国临时专利申请的优先权和权益，该美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文中。关于受联邦政府赞助的研究或开发的声明不适用对计算机程序附录的通过参考的引用不适用受版权保护的材料的公告本专利文件中的材料的一部分会受到在美国和其他国家的版权法下的版权保护。版权权利的拥有者不反对任何人如专利文件或专利公开出现在美国专利商标局可公开获得的文档或记录中那样传真复制该专利文件或专利公开，但此外无论如何保留所有的版权权利。版权拥有者在此不放弃专利文件的任何权利以使得该专利文件保持保密，包括但不限于遵照37C.F.R.§1.14的该专利文件的权利。
技术介绍
1.
本公开的技术一般而言涉及用于将发送的信号和接收的信号分开的环形器，并且更具体而言涉及顺序切换的延迟线路(SSDL)环形器。2.背景讨论在各种通信系统中已经广泛使用了传统环形器作为将发送的信号和接收的信号分开的装置。被广泛理解的是，无损并且匹配的三端口无源组件需要使用非互易性的、基于铁氧体(ferrite)的磁性材料。铁氧体环形器是有支持非互易性谐振模式的能力的腔体。这种典型形式的环形器缺乏宽带性能，并且由于其大小和特性而不能被合并到现代集成电路(IC)中。已经基于晶体管的非互易性传输行为(transferbehavior)实现了有源环形器。相比于传统环形器，这些有源环形器提供小的物理尺寸并且与集成电路(IC)技术兼容。然而，有源环形器受制于高噪声和有限的功率性能，这阻止了有源环形器在需要宽动态范围的系统中的使用。在常规传送线路的介电特性在时间和空间中被调制以打破材料特性对称性的多个方法中，已经引入了在不利用磁性材料特性的情况下对非互易性的实现。在使用RF调制来实现光学频率下的非互易性的光子学领域中或者在通过风扇(fan)添加时间调制来创建单方向的声波传播的声学中，已经采用了该实现。向谐振环应用参数调制架构，以通过模仿磁性环形器的操作来形成射频(RF)下的非互易性。然而，测得的结果示出了高插入损耗和极窄的隔离带宽。基于时变传送线路(TVTL)技术的构思，已经在印刷电路板上或在微波/毫米波单片集成电路(MMIC)上证实了RF下的宽带隔离。该方法可供应宽带隔离，同时通过在芯片上能够实现的TVTL的最长延迟来指定其最低操作频率，这会导致用于低RF频率的芯片面积较大。TVTL隔离器在宽带宽内的隔离深度还受SINC函数限制，除非使用更复杂的非均匀调制或平衡的架构。将注意到的是，SINC函数还能够被称为“取样函数”，并且是在信号处理和傅里叶变换理论中频繁利用的函数，其全称是“正弦基数(sinecardinal)”函数，也经常被简称为“SINC”。因此，存在对实现用于需要互易性的发送器和雷达的高性能集成电路环形器的需要。本公开实现了该需要并且提供了优于之前的技术的额外益处。
技术实现思路
描述了具有顺序切换的延迟线(SSDL)的环形器。通过示例而非限制的方式，SSDL通过顺序地接通和关断与延迟线路的多个片段连接的开关来实现。与该排序的粗糙的类比在一个人的如下日常经验中找到：单向交通信号与多个绿灯的点亮同步以一直通过而无停止，而在另一方向上的交通经历延迟。所公开的技术提供了真正的无源解决方案，该解决方案能够使芯片上的环形器能够跨非常大的频率范围，从几乎DC到光。所公开的技术提供了实现高性能环形器的实际的、稳健的并且有成本效益的方式，该高性能环形器特别适于集成在芯片上并且基本上用于需要互易性的任何无线发送器和雷达传感器系统中。另外，该技术提供了对以下问题的近乎理想的解决方案：在无线通信系统或雷达/传感器系统中将处于同一频率的同时的发送信号和接收信号分开，以保护接收器使其免受发送器干扰。在说明书的以下部分中将呈现本文中描述的技术的其它方面，其中，具体实施方式是出于充分公开本技术的优选实施例的目的，而不对其施加限制。附图说明通过参照以下附图将更充分地理解本文中所描述的技术，这些附图只是出于例示性的目的：图1是示出根据所公开技术的实施例的通过顺序切换的延迟线路(SSDL)打破波传播的空间-时间对称性的框图。图2A和图2B分别是根据所公开技术的实施例的针对具有SSDL的环形器的实施例的框图和波形。图3是根据所公开技术的实施例的执行SSDL环形器的瞬态电路仿真时的仿真(ADS仿真)的框图。图4是从所公开技术的实施例的SSDL的插入损耗和隔离的瞬态电路仿真所得到的图。图5是根据所公开技术的实施例的根据SSDL的具有1Vp-p的1GHz激励所得的不同的端口处的仿真波形的图。具体实施方式本公开描述了涉及顺序接通和关断与环形器中的多个延迟线路片段连接的开关的环形器的时间切换策略。该方法在本文中被称为顺序切换的延迟线路(SSDL)。显著地，通过使用SSDL技术，可以实现真正的无源环形器，该真正的无源环形器具有从几乎DC到光频的高隔离(诸如，大于20dB并且优选地大于30dB)，并且具有能够装配在几毫米面积的集成电路(芯片)中的封装尺寸。图1例示了该技术的实施例10，在该技术中，通过顺序切换多个相等长度(相等延迟)传送线路(TL)片段中的每个或其它延迟片段16、20、24、28来实现非互易性，其中切换块18、22、26中的延迟时间为T。虽然典型地，延迟线路具有相同的组成，其中相等长度的线路相当于相等延迟，但应该注意，该设计不需要延迟线路具有相同组成，其中可用不同长度TL来实现相等延迟。应该理解，本公开中的延迟线路不需要是传送线路，而是可实现为其它形式的延迟线路，诸如，表面声波(SAW)延迟线路、光纤、LC滤波器网络等。应该理解，虽然只有三个开关被示出为分别插入在四个TL片段中的每个之间，但本公开的实施例可被配置为任何期望数量的TL+开关级，诸如，具有至少三个开关。假定波从左到右发出，如从第一线路片段16的输入端12发送的14，并且它持续达2T的持续时间，并且开关刚好在波到达之前接通并且刚好在波离开之后关断，发送的波将不会见到任何阻挡，直到它到达右端，由此它通过15。由此，来自12的发送的波通过第一TL片段16，通过开关18，通过TL片段20，通过开关22，通过TL片段24，通过开关26，通过TL片段28，至输出端30。每个开关都在波形到达该开关之前闭合，如在开关的序列中看到的，接通时间有所变化，其中开关18在t＝T接通，开关22在t＝2T变成接通并且开关本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超宽带环形器设备，包括：/n(a)多个延迟线路片段；以及/n(b)开关，耦接在所述多个延迟线路片段中的每个之间，以形成顺序切换的延迟线路(SSDL)；/n(c)其中，所述顺序切换的延迟线路(SSDL)中的每个所述开关都被配置为顺序接通和关断以沿着邻近的延迟线路片段连接和断开或者连接不同的路径；以及/n(d)其中，所述开关被顺序切换，以与第一瞬态信号和第二瞬态信号同步，用于(i)使第一瞬态信号通过而阻挡第二瞬态信号，或者作为替代，使第二瞬态信号通过而阻挡第一瞬态信号，以由此将第一瞬态信号和第二瞬态信号分开，或(ii)将第一瞬态信号和第二瞬态信号沿着不同路径重新引导，以将信号分开。/n
【技术特征摘要】
20160511 US 62/334,562;20161226 US 62/439,1191.一种超宽带环形器设备，包括：
(a)多个延迟线路片段；以及
(b)开关，耦接在所述多个延迟线路片段中的每个之间，以形成顺序切换的延迟线路(SSDL)；
(c)其中，所述顺序切换的延迟线路(SSDL)中的每个所述开关都被配置为顺序接通和关断以沿着邻近的延迟线路片段连接和断开或者连接不同的路径；以及
(d)其中，所述开关被顺序切换，以与第一瞬态信号和第二瞬态信号同步，用于(i)使第一瞬态信号通过而阻挡第二瞬态信号，或者作为替代，使第二瞬态信号通过而阻挡第一瞬态信号，以由此将第一瞬态信号和第二瞬态信号分开，或(ii)将第一瞬态信号和第二瞬态信号沿着不同路径重新引导，以将信号分开。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述开关是允许瞬态信号通过或者...
【专利技术属性】
技术研发人员：Y·E·王，
申请(专利权)人：加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：美国;US
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