[發明專利]用于變壓器和相移網絡的系統及方法

有效

• 申請號: 201410302990.4
• 申請日: 2014-06-27
• 公開（公告）號: CN104251939B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: V·索羅姆克;W·巴卡爾斯基
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: G01R27/28
• 分類號: G01R27/28;H03H7/18
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 王茂華

技術領域

本發明大體涉及電子設備，并且更具體地涉及用于變壓器和相移網絡的系統及方法。

背景技術

定向耦合器是能夠檢測到在特定方向上傳輸的功率的電子設備，用于種類繁多的射頻(RF)電路中。例如，定向耦合器可以用于雷達系統中，以通過從反射波分離入射波來檢測到反射波，或者可以用于測量傳輸線的阻抗失配的電路中。在功能上，定向耦合器具有正向傳輸路徑和耦合傳輸路徑。正向傳輸路徑通常具有低損耗，而耦合傳輸路徑耦合傳輸功率的在特定方向上傳播的一小部分。存在許多不同類型的耦合器架構，包括電磁耦合器和磁性耦合器。這些耦合器類型中的每一個都可以使用取決于操作的頻率和操作環境的不同的拓撲結構和材料來實現。

例如，定向耦合器可以使用布置在印刷電路板(PCB)或變壓器上的帶狀線結構來實現。在一些帶狀線的實現方式中，各種電路元件可以與被測量的特定信號的1/4波長一樣長。對于在500MHz至3GHz之間(其覆蓋了許多蜂窩電話操作的頻率范圍)的頻率下操作的應用，由于這些頻率下的波長遠比集成電路的特征尺寸更長，因而在集成電路上構造帶狀線定向耦合器變得有挑戰性。由于變壓器損耗和寄生效應，因而在該范圍的頻率下構造低損耗磁基定向耦合器進行也是有挑戰性的。

發明內容

根據一個實施例，一種電路包括磁性變壓器，該磁性變壓器具有耦合在第一信號節點與第二信號節點之間的第一繞組、以及耦合在第一參考節點與電流測量節點之間的第二繞組。相移網絡，耦合在第二節點與電壓測量節點之間。并且該電路配置成基于電壓測量節點與電流測量節點之間的幅度差值和相位差值，來表示阻抗匹配條件。

附圖說明

為了更透徹地理解本發明及其優點，現在對接合附圖的以下說明做出引用，在附圖中：

圖1a-圖1c圖示了實施例耦合器電路；

圖2a-圖2b圖示了對應于實施例耦合電路的波形圖；

圖3a-圖3b圖示了實施例入射波測量電路和反射波測量電路；

圖4a-圖4d圖示了另外的實施例入射波測量電路和反射波測量電路；

圖5圖示了實施例耦合器在金屬化層上的實現方式；

圖6a-圖6c圖示了各種實施例RF系統；

圖7a-圖7b圖示了實施例方法的框圖；以及

圖8a-圖8b圖示了另外的實施例入射波測量電路和反射波測量電路。

不同附圖中的對應的標記和符號大體指代對應的部分，除非另有聲明。附圖被繪制以清楚地圖示優選實施例的相關方面并且不必被按比例繪制。為了更清楚地圖示某些實施例，圖號后可以有指示相同結構、材料、或處理步驟的變形的字母。

具體實施方式

下面詳細地討論本文的各個優選實施例的制造和使用。然而，應該理解，本發明提供了可以在種類繁多的特定背景中實現的許多可應用的發明概念。所論述的具體實施例僅僅是例示制造和使用本發明的具體方法，并非限制本發明的范圍。

將關于在特定背景中的優選實施例來對本發明進行描述，該實施例為可以用于RF電路中以測量入射或反射功率的定向耦合器的系統和方法。本發明也可以應用于包括進行RF測量的其他電路的其他系統和應用，包括但不限于測量并且/或者調諧阻抗失配的設備、時域反射儀(TDR)、與可調諧天線匹配電路一起使用的感測設備、以及可調諧濾波器。

在本發明的一個實施例中，阻抗測量設備包括耦合至具有初級繞組和次級繞組的變壓器的相移網絡。變壓器的初級繞組與阻抗測量設備的傳輸路徑串聯地耦合。變壓器的次級繞組以及移相器負載有高阻抗測量設備，該高阻抗測量設備確定在傳輸路徑的端口之間，阻抗匹配的質量、以及/或者入射和/或反射信號的絕對或相對的大小和/或相位。

在一個實施例中，有關RF信號的電流和電壓的幅度和相位的信息被提取，并且被與預定值(諸如但不限于，50Ω阻抗)進行對比。所提取的RF電流和電壓的幅度和相位之間的關系表示RF信號路徑中的反射量，因而表示負載阻抗。例如，反射越小，負載阻抗越接近特征阻抗Z₀：

其中，Z_L表示負載阻抗；Z₀表示特征阻抗，其可以為50Ω；Γ₀表示反射系數。在一些實施例中，磁性變壓器產生與RF電流成比例的電壓，而RC網絡產生與RF電壓成比例的電壓。在一些實施例中，耦合器被這樣構成，使得在RF信號路徑中無反射時，與RF電流成比例的電壓的幅度和相位、和與RF電壓成比例的電壓的幅度和相位，相位相差180度，并且具有相同幅度。