专利名称：具有方向耦合器的输出功率侦测架构及方向耦合器的制作方法
技术领域：
本发明关于一种高频系统，特别关于一种具有方向耦合器的输出功 率侦测架构。
背景技术：
在高频系统中，由于功率放大器所输出的功率会因温度、输出端的 阻抗匹配等环境而产生变化，因此设计者通常会在高频系统的模块中增 设一功率侦测电路来测功率放大器的输出变化，以进一步控制高频系统 来适时调整功率放大器的输出功率，使高频系统能稳定的运作。
目前一般的模块化产品中，通常是将每一组件制作在印刷电路板
(printed circuitbroad，PCB)中，并且利用电容或电阻耦合的方式将模块 的输出功率耦合至功率侦测电路，使功率侦测电路利用所接收到的回授 讯号来判断模块目前的输出功率为何。
然而，这样的作法往往会因为模块应用的载板环境与原先设计测试 时的环境不同，而产生阻抗不匹配的情形。而阻抗不匹配也将会产生无 法预期的多重反射，并且外界的噪声也很容易与这些反射讯号一同耦合 至功率侦测电路中，使功率侦测电路产生不准确的判断结果，进而影响 了整个高频系统的运作。
发明内容
本发明为一具有方向耦合器的输出功率侦测架构，是在输出功率侦 测架构的输出端上设置一方向耦合器，使得功率放大单元的输出得以完 全地耦合至一功率侦测单元，并防止外部噪声的干扰，进而使功率侦测 单元更能准确地侦测输出功率侦测架构的输出功率。
本发明所提供的输出功率侦测架构，其包含一功率放大单元、 一阻 抗匹配电路及一功率侦测电路。阻抗匹配电路中包含一设置于输出功率 侦测架构的输出端的方向耦合器。
此方向耦合器包含一主要路径、 一第一分支路径及一第二分支路径。 主要路径的第一端连结于输出功率侦测架构的输出端，其第二端连结于 功率放大单元的输出端。第一分支路径的第一端连结于功率侦测电路， 其第二端连结于第二分支路径的第一端，而第二分支路径的第二端则连 结于接地。
藉由此输出功率侦测架构在传送高频讯号，主要路径的第一端得以 耦合至第一分支路径的第一端，而第二分支路径的第一端得以耦合至输 出功率侦测架构的输出端。
因此，功率侦测电路得以由输出功率侦测架构的输出端获得无噪声 掺杂的回授讯号，以进一步判断输出功率侦测架构的输出功率。
图1为本发明内容的输出功率侦测架构的示意图。
主要组件符号说明
功率放大单元 10 可变增益放大器 11
功率放大器 12 阻抗匹配电路 20
方向耦合器 21 功率侦测电路 30
主要路径 Ml 第一分支路径 M2 第二分支路径 M3 输入端 PI 输出端 PO
具体实施例方式
本发明适用于高频系统的模块设计，尤其适用于具有高介电常数 (dielectric constant)的整合被动组件(integrated passive component, IPC) 或整合被动装置(integrated passive device, IPD)的技术中。其中，此整 合被动组件或整合被动装置基板的介电常数高于BT或FR4等基板的介 电常数。因此，本发明可制作在整合被动组件或整合被动装置的基板上。
请参考图1所示，其为本发明内容的输出功率侦测架构的示意图。 此输出功率侦测架构包含一功率放大单元(power amplifying unit) 10、 一阻抗匹配电路(impedance matching circuit)20及一功率侦测电路(power detection circuit) 30。
功率放大单元10用以由一输入端PI接收一高频讯号，并用以将此 高频讯号放大。此功率放大单元IO包含一可变增益放大器(variable gain amplify) ll及一功率放大器(power amplify) 12。可变增益放大器11会 根据一控制讯号来控制功率放大单元10的输出，而功率放大器12则根
据可变增益放大器11的输出来放大高频讯号的功率。
阻抗匹配电路20用以将输入端PI的高频讯号有效地传送至一输出
端PO，并且避免冗余波带(spurious)效应。阻抗匹配电路20包含一方 向耦合器21 (directional coupler)。此方向耦合器21设置于一输出在线的 一连结点，且包含一主要路径(mainline)Ml、 一第一分支路径(subline) M2及一第二分支路径M3。
此主要路径M1为传输线(TransmissionLine),且其第一端连结于输 出端PO，其第二端则连结于功率放大单元10中功率放大器12的输出端。 第一分支路径M2设置于与主要路径Ml平行之处，且其第一端连结于功 率侦测电路30，而其第二端则连结于第二分支路径M3的第一端。第二 分支路径M3的第二端连结于接地。
当放大后的高频讯号欲经由输出端PO输出的同时，主要路经M1的 第二端会耦合于第一分支路径M2的第一端，而第二分支路径M3的第一 端则会耦合于输出端PO。藉此，输出功率侦测架构将利用主要路径Ml 与第一分支路径M2之间的耦合，使功率放大单元10与功率侦测电路30 之间形成一侦测回路。
为了防止任何的反射波及噪声经由方向耦合器21馈入至功率侦测电 路30中，使功率侦测电路30产生不准确的侦测结果，方向耦合器21中 主要路径M1与第一分支路径M2的长度将设计为四分之一波长的倍数。
因此，透过此侦测回路，传送至方向耦合器21的高频讯号将形成回 授讯号FB，进而分流至功率侦测电路30,而不会在方向耦合器21中产 生反射波来影响功率放大单元10的输出。此功率侦侧电路30则藉由此 回授讯号FB来判断目前输出端PO所输出的高频讯号的功率，并且产生 相对应的控制讯号至可变增益放大器11，来控制可变增益放大器11作输
出的调节。
而另外一方面，在高频讯号输出的同时，噪声也会企图透过输出端 PO而耦合至输出功率侦测架构中。然而，输出端PO与第一分支路径
M2间会形成开路，使得输出端PO的多重接面不匹配效应及噪声不会透 过第一分支路径M2耦合至功率侦测电路30，反而会透过第二分支路径 M3与输出端PO之间的耦合，将噪声耦合至接地。
如此一来，外部的噪声功率侦测电路则可透过没有掺杂噪声的回授 讯号来精准地侦测目前输出端P0的输出功率。此外，由于IPC或IPD 的基板制程相较于BT或LTCC等基板制程具有较高的稳定度，并且整合 式设计会使杂散效应较小，因此相较于一般SMT式的功率侦测回路具有 较高稳定性与可靠性。
本发明所提供的优点在于，输出功率侦测架构设置于具有较高的介 电常数的整合被动组件或整合被动装置的基板上。
本发明所提供的另一优点在于，将组件制作在具有较高介电常数的 IPC或IPD基板上，可提高输出端阻抗匹配度及稳定度。
本发明所提供的再一优点在于，输出端的噪声可直接耦合至接地。
本发明所提供的再一优点在于，功率侦测电路可利用无掺杂噪声的 回授讯号来侦测输出端的功率。
本发明所提供的再一优点在于，方向耦合器的长度设计为四分之一 的倍数。
所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。以上 所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此即局限本发明的专利范围， 故举凡运用本发明说明书及图示内容所为的等效结构变化，均同理包含 于本发明的范围内，合予陈明。
权利要求
1、一种具有方向耦合器的输出功率侦测架构，其特征在于，包含一输入端，用以接收一高频讯号；一功率放大单元，连结于该输入端，用以放大该高频讯号；一输出端，连结于该功率放大单元，用以输出该放大后的高频讯号；一方向耦合器，设置于一输出在线的一连结点，且该连结点利用该输出端连结于该放大单元，该方向耦合器包含一主要路径、一第一分支路径及一第二分支路径，该第一分支路径平行于该主要路径，而该第二分支路径垂直连结于该第一分支路径；以及一功率侦测电路，连结于该功率放大单元及该输出端，并利用透过由该方向偶合器所提供的一回授讯号，来侦测该功率放大单元的一输出功率，并产生用来控制该功率放大单元输出的讯号；其中，当输出该高频讯号时，该主要路径的一端耦合于该输出端，该主要路径的另一端则耦合于该功率放大单元及该第一分支路径的一端，而该第二分支路径的连结于该第一分支路径的另一端则耦合于该输出端，该第二分支路径的另一端连接至一接地；藉此，该功率侦测电路得以透过该主要路径与该第一分支路径的耦合来接收该回授讯号，而该输出端所接收到的噪声则得以透过该输出端与该第二分支路径的耦合来传送至该接地。
2、 如权利要求1所述的具有方向耦合器的输出功率侦测架构，其特 征在于所述的主要路径及该第一分支路径的长度为四分之一波长的倍 数。
3、 如权利要求l所述的具有方向耦合器的输出功率侦测架构，其特征在于所述的功率放大单元包含一连结于该输入端的可变增益放大器 及一连结于该可变增益放大器及该输出端的功率放大器，该可变增益放 大器用以根据该回授讯号来控制该功率放大器的输出。
4、 如权利要求l所述的具有方向耦合器的输出功率侦测架构，其特 征在于所述的输出功率侦测架构制作于一整合被动组件的规格中。
5、 如权利要求l所述的具有方向耦合器的输出功率侦测架构，其特 征在于所述的输出功率侦测系统制作于一整合被动装置的规格中。
6、 如权利要求1所述的具有方向耦合器的输出功率侦测架构，其特 征在于所述的主要路径为设置于一阻抗匹配电路中的一传输线。
7、 一种方向耦合器，其特征在于设置于一输出功率侦测架构中， 用以阻绝噪声并耦合一回授讯号至该输出功率侦测架构中，使该输出功 率侦测架构得以准确地侦测一功率放大单元的输出功率，该方向耦合器 包含一主要路径，该主要路径的第一端连结于该输出功率侦测架构中的 一输出端，且该主要路径的第二端则连结于该功率放大单元；一第一分支路径，其平行于该主要路径，且该第一分支路径的第一 端连结于该功率放大单元；以及一第二分支路径，该第二分支路径的第一端垂直连结于该第一分支 路径的第二端，且该第二分支路径的第二端则连结至一接地；其中，该方向耦合器设置于该输出功率侦测架构中一输出在线的一 连结点，且该连结点利用该输出端连结于该功率放大单元；其中，藉由该方向耦合器在耦合讯号时，该第一分支路径的该第一 端会耦合于该主要路径的该第二端，且该第二分支路径的该第一端会耦 合于该输出端； 藉此，该功率侦测电路得以透过该主要路径与该第一分支路径的耦 合来接收该回授讯号，而该输出端所接收到的噪声则得以透过该输出端 与该第二分支路径的耦合来传送至该接地。
8、 如权利要求7所述的方向耦合器，其特征在于所述的主要路径 及该第一分支路径的长度为四分之一波长的倍数。
9、 如权利要求7所述的方向耦合器，其特征在于所述的方向耦合器制作于一整合被动组件的规格中。
10、 如权利要求7所述的方向耦合器，其特征在于所述的方向耦 合器制作于一整合被动装置的规格中。
11、 如权利要求7所述的方向耦合器，其特征在于所述的主要路 径为一传输线，且设置于该输出功率侦测架构的一阻抗匹配电路中。
全文摘要
一种具有方向耦合器的输出功率侦测架构，是在输出功率侦测架构的输出端上设置一方向耦合器，此方向耦合器包含一主要路径、一第一分支路径及一第二分支路径，使得功率放大单元的输出得以透过主要路径及第一分支路径间的耦合而完全地耦合至一功率侦测单元，并透过第一分支路径与第二分支路径间的耦合使外部噪声耦合至接地，进而使功率侦测单元能准确地侦测输出功率侦测架构的输出功率。
文档编号G01R31/00GK101377531SQ20071014259
公开日2009年3月4日 申请日期2007年8月29日 优先权日2007年8月29日
发明者简煌展, 黄忠谔 申请人:海华科技股份有限公司