能量吸收电路的制作方法

本公开概括而言涉及电子电路领域，更具体而言涉及适合用于天线馈电网络的能量吸收电路。

背景技术：

如本领域已知的，在电子电路(如射频(radiofrequency，rf)电路)中，广泛使用电阻来进行电路匹配或者作为端接负载来吸收不希望的能量。图1是包括这种端接负载的常规天线馈电网络10的示意图。如图1中所示，天线馈电网络10包括能量吸收电路100和耦合器110，耦合器110例如是支线耦合器或者不同类型的定向耦合器。能量吸收电路100包括传输线120和端接电阻130。通过耦合器110的一个端口的rf信号到达传输线120，然后到达电阻130。由于电阻130自身和/或连接(例如电阻130与传输线120之间的焊接或者电阻130与接地模块之间的焊接)的非线性特性，可能会在电阻130处产生新的rf信号，并且沿着传输线120反射回耦合器110。这种现象称为无源互调(passiveintermodulation，pim)失真。

更一般的，当两个或更多个rf信号沿着rf传输路径遇到非线性电接头或者材料时产生pim失真。这种非线性失真类似混频器，使得该rf信号利用原始rf信号的数学组合产生新的不希望的rf信号。这些新产生的不希望的rf信号也常被称为“互调产物”。新产生的互调产物可能落入与通过rf系统发送或接收的希望的rf信号相同的带宽内。如果出现这种情况，接收机带宽中希望的rf信号经历的噪声水平增加。当噪声水平增加时，有可能必须降低数据速率和/或服务质量。pim失真可能是一种重要的互连特性，因为由单个低质量互连产生的pim失真可能会降低整个rf通信系统的电性能。

上述互调产物的产生是因为非线性系统响应于正弦波输入产生谐波。例如，当具有第一频率sf1的信号输入到非线性系统中时，产生的输出将包括频率是输入频率sf1的整数倍的信号。当具有不同频率的两个或更多个信号输入到非线性系统中时，产生互调产物。例如，考虑向非线性系统输入包括三个不同频率的信号的复合输入信号x(t)：

其中在公式(1)中，ai和是三个不同频率(即f1，f2，f3)处的输入信号的幅度和相位，其中i＝1、2或3。输入信号通过非线性系统，产生的输出信号将包括三个输入信号的频率f1，f2，f3处的分量，其被称为基本分量，这些基本分量的线性组合的形式为：

k1f1+k2f2+k3f3(2)

其中k1，k2，k3是可以具有正值或负值的任意整数。这些分量是互调产物和谐波，并且其幅度和大小取决于非线性性和复合输入信号x(t)。

互调产物的阶是互调产物中包含的系数ki(i＝1、2或3)的绝对值之和。在复合输入信号x(t)包括三个不同频率的信号的上述实例中，三阶互调产物是满足如下条件的互调产物：

|k1|+|k2|+|k3|＝3，其中|k1|，|k2|，|k3|＜3(3)

在上述实例中，三阶互调产物将具有如下频率：

f1+f2-f3

f1+f3-f2

f2+f3-f1

2f1-f2

2f1-f3

2f2-f1

2f2-f3

2f3-f1

2f3-f2

通常对奇数阶互调产物更感兴趣，因为这些产物易于落入基本分量的频率附近，并且通常对三阶互调产物最感兴趣。

技术实现要素：

鉴于以上问题，本公开建议了一种新型的能量吸收电路，其降低或消除了可能由能量吸收电路产生的pim失真的影响。根据公开实施例的能量吸收电路例如可以用于天线馈电网络。

根据本公开的一个方面，提供了一种能量吸收电路。该能量吸收电路包括：功分器，其被配置为将进来的rf信号划分为多个rf分量信号；多条传输线，其与该功分器相连，其中多条传输线中的每条传输线被配置为传输多个rf分量信号中的相应的一个rf分量信号；以及多个匹配元件，每个匹配元件端接到多条传输线中的相应的一条传输线。

在一种实现中，多条传输线可以被配置为具有不同的长度和/或特性阻抗，以使得从相应的匹配元件反射的多个pim信号在功分器处的矢量和基本为零。

在一种实现中，总共提供两条传输线，该两条传输线具有相同特性阻抗并且长度之差为λ/4或者λ/4的奇数倍，其中λ是该rf信号的波长。

在一种实现中，总共提供三条传输线，其中该三条传输线中的第一条传输线和第二条传输线的特性阻抗是该三条传输线中的第三条传输线的特性阻抗的倍，并且该第一条传输线和第二条传输线被配置为具有相同长度，而该第三条传输线的长度与该第一条传输线和该第二条传输线的长度之差为λ/4或者λ/4的奇数倍，其中λ是该rf信号的波长。

在一种实现中，多个匹配元件具有相同的特性。

在一种实现中，匹配元件包括电阻、电容、电感和/或气体放电管中的任意一种。

在一种实现中，该能量吸收电路是天线馈电网络的一部分。

附图说明

通过以下参考下列附图所给出的本公开的具体实施方式的描述之后，将更好地理解本公开，并且本公开的其他目的、细节、特点和优点将变得更加显而易见。在附图中：

图1是包括端接负载的常规天线馈电网络的示意图；

图2是根据本公开的实施例的天线馈电网络的示意图；以及

图3是根据本公开的实施例的天线馈电网络的一个示例性实现的示意图。

其中，在各个附图中，相同或相似的附图标记指示相同或相似的功能或元素。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图2是根据本公开的实施例的天线馈电网络20的示意图。如图2中所示，天线馈电网络20包括耦合器210和能量吸收电路200。能量吸收电路200包括具有一个输入端和多个输出端的1：n功分器220、多条传输线2301、2302、2303、......、230n(统称为传输线230)和多个匹配元件2401、2402、2403......240n(统称为匹配元件240)。1：n功分器220被配置为将例如从耦合器210接收的rf信号划分为多个rf分量信号(即n个rf分量信号)，并分别通过与功分器220相连的n条传输线(或支路)230传输，其中n为大于或等于2的整数。这些传输线230中的每条传输线的一端与功分器220的相应的一个输出端相连，另一端端接到匹配元件240中的相应的一个匹配元件。可以使用许多不同类型的传输线中的任意一种来实现传输线230，例如用于rf信号的任何适当的传输路径。每个匹配元件240可以用于吸收通过与其附接的相应的传输线230传输的rf分量信号的能量。

通过使用功分器220将进入的rf信号的功率划分为n份，在每个匹配元件240处接收的rf分量信号的功率相对于原始rf信号降低，从而在每个匹配元件240处产生的pim失真可以比原始rf信号的小的多。在一个实例中，如果功分器220是1：2功分器，并且将进入的rf信号等分为两个功率相等的rf分量信号，则进入每个匹配元件240的入射能量将降低3db，理论上产生的三阶pim失真将会降低9db。

进一步地，传输线2301、2302、2303......230n被配置为具有不同长度和/或特性阻抗，以使得功分器220处的反射的pim信号的矢量和降低。具体而言，传输线230可以被配置为使得在功分器220处接收的反射的pim信号互相抵消。在一些实施例中，能量吸收电路200可以被设计为使得响应于在功分器220的输入端处入射的rf信号，在功分器220的输入端处从匹配元件240接收的三阶pim信号的矢量和小于三阶pim信号的幅度之和的一半。在另一些实施例中，可以实现更加增强的抵消以使得响应于在功分器220的输入端处入射的rf信号，在功分器220的输入端处从匹配元件240接收的三阶pim信号的矢量和小于三阶pim信号的幅度之和的十分之一。在进一步的其他实施例中，在功分器220处接收的所有pim信号的矢量和可以基本上等于零。所实现的pim降低或抵消的实际量可以取决于各种因素，包括功分器220的功率划分情况、每个匹配元件240的特性、每个支路的长度和/或特性阻抗和/或可能影响每个pim信号的幅度和/或相位的其他因素。

传输线230中的至少一些的相位延迟可能不同于另一些传输线230。这里，传输路径的“相位延迟”是指当穿越传输路径时具有某个波长的rf信号的相位改变的量。在一些实施例中，对于具有某个预先选择的波长的rf信号，两个不同的传输线230的相位延迟之差可以被设置为大约180度。这可以使得从与两个传输路径230相连的匹配元件240传输回功分器220的pim信号在功分器220处破坏性组合，从而降低了总的pim失真的量。如果具有180度相位延迟差的两个这种pim信号的幅度相等，则这两个pim信号在功分器220处可以基本上互相抵消。更一般性地，在一些实施例中，rf分量信号的幅度和传输线230的相位延迟可以被设置为使得在功分器220处从匹配元件接收到的pim失真信号可以互相抵消，可以是基本上完全抵消或者抵消到一个很小的水平。

这里，匹配元件240的“特性”是指对于相同的输入rf分量信号，匹配元件240产生pim失真的能力。例如，如果所有匹配元件240都是相同类型的电气元件(例如电阻)，则可以认为它们的特性相同。在一种实现中，每个匹配元件240可以被实现为电阻。然而本公开并不局限于此，匹配元件240的类型还可以包括例如电容、电感、气体放电管(gasdischargetube，gdt)或其组合中的任意一种。

在本文中，仅仅考虑每条支路的匹配元件240的特性相同的情况，因为从pim降低的角度来说，当一条支路的匹配元件240的特性确定时，将相同特性的匹配元件240用于其他支路将是一种最为简单也最为有效的实现pim降低的方式。事实上，在本公开的实施例的一些重要应用场景中，首先检测已有方案中的pim失真源的特性(例如在图1中将pim失真源确定为是电阻)，然后对传输线230进行分路并在另一支路中应用相同特性的匹配元件240(即电阻)。然而，可以理解，这里公开的技术可以应用于使用两种或更多种不同类型的匹配元件240的能量吸收电路中。

如果匹配元件240的特性相同，每个匹配元件240处产生的pim信号相对于输入的rf分量信号的相位差相同。假设1：n功分器220将输入的rf信号分为n个rf分量信号，则在每个匹配元件240处产生的pim信号的幅度大小与功分器220分配给该匹配元件240的rf分量信号的功率成正比。因此，可以配置每条传输线230的长度和/或特性阻抗(其决定了该传输线230的rf分量信号的功率)以保证这些pim信号在反射回到功分器220处时矢量和显著降低或者降低到基本为零。

在一个实例中，n＝2，则可以将传输线2302和传输线2301配置为特性阻抗相同(例如宽度相等，从而传输线2301和2302上的rf分量信号的功率相等)并且二者的长度之差为λ/4或者λ/4的奇数倍，其中λ是输入到功分器220的rf信号的波长。

在另一个实例中，n＝3，如果将传输线2301的特性阻抗配置为传输线2302和2303的特性阻抗的(从而传输线2301、2302和2303上的rf分量信号的功率分别为1/2p、1/4p、1/4p，其中p是进入功分器220的rf信号的功率并且假设功分器220是无损的)，则可以将传输线2302和2303配置为长度相等，并且与传输线2301的长度之差为λ/4或者λ/4的奇数倍，其中λ是rf信号的波长。

图3示出了根据本公开的实施例的天线馈电网络30的一个实例的示意图。如图3中所示，天线馈电网络30包括耦合器310和能量吸收电路300。能量吸收电路300包括1：2功分器320、两条传输线3301和3302以及两个匹配元件3401和3402。1：2功分器320被配置为将来自耦合器310的rf信号等分为两个rf分量信号，并分别通过相应的传输线(或支路)3301和3302传输。传输线3301和3302中的每一条的一端与功分器320相连，另一端端接到匹配元件3401和3402中的相应一个。匹配元件3401和3402用于吸收通过相应的传输线3301、3302传输的rf分量信号的能量。

图3中的能量吸收电路300可以看作是图2的能量吸收电路200在n＝2并且传输线3301和3302的宽度相等时的一个具体实例。在这种情况下，可以将传输线3302和传输线3301的长度之差配置为λ/4或者λ/4的奇数倍，其中λ是rf信号的波长。

对于这种实现，通过仿真和测试发现，三阶pim能够从-138dbc降低到-160dbc。

提供本公开的以上描述以使本领域的任何普通技术人员能够实现或使用本公开。对于本领域普通技术人员来说，本公开的各种修改或变形都是显而易见的，并且本文定义的一般性原理也可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下应用于其它变形。因此，本公开并不限于本文所述的实例和设计，而是与本文公开的原理和新颖性特性的最广范围相一致。