宽带定向耦合器的制造方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明涉及电路设计领域，特别涉及一种宽带定向耦合器。
【【背景技术】】
[0002]传统的定向耦合器，特别是宽带定向耦合器一般是通过优化传输线的无源结构来实现的，这种分布式设计方法实现的定向耦合器虽然性能较好，但往往需要很大的面积或复杂的结构来实现，因而受制于面积、成本、工艺等因素。
[0003]因此，有必要提出改进的带定向耦合器。
【
【发明内容】
】
[0004]本发明的目的之一在于提供一种改进的宽带定向耦合器，其采用集总元件形成，既节省了面积，且使用灵活。
[0005]为了解决上述问题，本发明提供一种定向耦合器，其包括:发射端口、输出端口、隔离端口、耦合端口、连接于所述发射端口和所述输出端口之间的第一电感以及连接于所述耦合端口和所述隔离端口之间的第二电感，其中第一电感的电感值小于第二电感的电感值，至少第二电感为集总元件。
[0006]进一步的，所述定向耦合器在工作于第一频率和第二频率之间时，发射端口和输出端口之间的插入损耗不超过0.5dB，发射端口和耦合端口之间的耦合度在_20dB和-30dB之间，所述发射端口和所述隔离端口之间的隔离度低于-30dB，各个端口的回损均小于-10dB，其中第一频率小于等于650MHz，第二频率大于等于2.7GHz。
[0007]进一步的，定向耦合器还包括有:连接于所述耦合端口和接地端之间的第一阻抗以及连接于所述隔离端口和接地端之间的第二阻抗，第二阻抗和第一阻抗为集总元件。
[0008]进一步的，该第一阻抗为电阻、MOS晶体管、电容、电感中的一个或两个的串联或并联，该第二阻抗为电阻、MOS晶体管、电容、电感中的一个或两个的串联或并联，第一阻抗的取值不等于第二阻抗的取值。
[0009]进一步的，第一阻抗或第二阻抗的取值为零。
[0010]进一步的，所述定向親合器形成于基板上或芯片上。
[0011 ] 进一步的，定向耦合器还包括有:连接于所述耦合端口和所述发射端口之间的第一电容。
[0012]进一步的，定向耦合器还包括有:连接于所述隔离端口和所述输出端口之间的第二电容。
[0013]进一步的，定向耦合器还包括:与第二电感一并串联于耦合端口和隔离端口之间的第三电感和/或第一电阻，第三电感和第一电阻为集总元件。
[0014]与现有技术相比，本发明中利用集总元件实现了宽带定向耦合器，其既节省了面积，且使用灵活，特别适用于片上实现或者基板设计，这种结构相较于分布式无源结构的方案而言，对无源结构的设计要求大大降低，灵活性也大大增强，而且容易实现高集成度和低成本。
【【附图说明】】
[0015]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中:
[0016]图1示出了本发明中的宽带定向耦合器的设计模型示意图；
[0017]图2示出了本发明中的宽带定向耦合器在一个实施例中的电路图；
[0018]图3为图2中的宽带定向耦合器的插损频率特性曲线S21的示意图；
[0019]图4为图2中的宽带定向耦合器的耦合系数频率特性曲线S41、隔离度频率特性曲线S42的不意图；
[0020]图5为图2中的宽带定向耦合器的回损频率特性曲线Sll，S22，S33的示意图；
[0021]图6示出了本发明中的宽带定向耦合器在另一个实施例中的电路图；
[0022]图7为图6中的宽带定向耦合器的插损频率特性曲线S21的示意图；
[0023]图8为图6中的宽带定向耦合器的耦合系数频率特性曲线S41、隔离度频率特性曲线S42的不意图；
[0024]图9为图6中的宽带定向耦合器的回损频率特性曲线Sll，S22，S33的示意图；和
[0025]图10示出了本发明中的宽带定向耦合器在再一个实施例中的电路图。
【【具体实施方式】】
[0026]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0027]此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。除非特别说明，本文中的连接、相连、相接的表示电性连接的词均表示直接或间接电性相连，间接电性相连是指经由另外一个器件或电路电性相连。
[0028]如图1所示，本发明中的宽带定向耦合器100包括有发射端口 1、输出端口 2、隔离端口 4、耦合端口 3、连接于所述发射端口 I和所述输出端口 2之间的第一电感L1、连接于所述耦合端口 3和所述隔离端口 4之间的第二电感L2、连接于所述耦合端口 3和接地端之间的第一阻抗Z1、连接于所述隔离端口 4和接地端之间的第二阻抗Z2、连接于所述耦合端口 3和所述发射端口 I之间的第一电容C1、连接于所述隔离端口 4和所述输出端口 2之间的第二电容C2。
[0029]本发明的一个优点、特点或好处之一在于:第一电感、第二电感、第一电容、第二电容、第一阻抗和第二阻抗中的至少部分或全部可以为集总元件，而不是如现有技术中的分布式元件，其可以实现宽带定向耦合功能，节省了面积，且使用灵活，特别适用于片上实现或者基板设计，这种结构相较于分布式无源结构的方案而言，对无源结构的设计要求大大降低，灵活性也大大增强，而且容易实现高集成度和低成本。
[0030]本发明中的定向耦合器100工作原理如下:
[0031]第一、耦合的能量通过第一电感L1和第二电感L 2的互感耦合实现，其中定向耦合器100的耦合系数(或称耦合度)主要由第一电感L1和第二电感L2的互感系数k决定。为保证定向定向耦合器100具有较低的插入损耗，通常应保证第一电感1^的取值小于第二电感L2,具体取值差异视耦合系数而定；
[0032]第二、电容CdP C2起到改善端口隔离度的作用，即对于不同的第一电容C i和第二电容(:2取值组合，端口 I到端口 3的耦合功率和端口 2到端口 3的耦合功率会呈现差异，从而实现端口之间隔离度，(:2因为在隔离端口的缘故，其取值往往比C 隔离度更敏感；
[0033]第三、阻抗ZJP Z 2是非平衡的两个阻抗，即两者的阻抗不相等，其中Z 2主要用来调节隔离度，Z1主要用来调节耦合系数和耦合端口 3的回损，ZpZ2两个阻抗可以是实阻抗，也可以是复数阻抗，视性能需要而定。具体到芯片设计中，ZpZ1可以由可变的MOS晶体管、电阻、电容、电感中的一个或两个的串联或并联实现。
[0034]在不同的设计中，可以将第一电容CJP /或第二电容C 2的取值设计为零，也可以将第一阻抗ZJP /或第二阻抗Z 2的取值设计为零，在阻抗和电容的取值被设计为零时，则表示不设置该阻抗和电容。
[0035]图2示出了根据图1所