[發明專利]一種3dB正交混合耦合器及射頻前端模塊、通信終端

有效

• 申請號: 202010503553.4
• 申請日: 2020-06-05
• 公開（公告）號: CN111755792B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 陳崗;白云芳
• 申請（專利權）人: 唯捷創芯（天津）電子技術股份有限公司
• 主分類號: H01P5/16
• 分類號: H01P5/16
• 代理公司: 北京汲智翼成知識產權代理事務所(普通合伙) 11381
• 代理人: 陳曦;任佳

本發明公開了一種3dB正交混合耦合器及射頻前端模塊、通信終端。該3dB正交混合耦合器可以設置在基板上，通過直通金屬線圈與耦合金屬線圈采用層疊結構、共面結構或層疊結構與共面結構的組合形式，使得相應的射頻信號輸入端口和第一射頻信號輸出端口、隔離端口和第二射頻信號輸出端口連接。同時，根據3dB正交混合耦合器的工作頻率和端口特征阻抗的要求，調整直通金屬線圈與耦合金屬線圈的匝數、層數，以降低耦合器插入損耗，優化3dB正交混合耦合器的端口反射系數、端口隔離度等射頻性能。利用本發明，可以有效節省芯片面積，降低了射頻前端模塊的設計成本。

技術領域

本發明涉及一種3dB正交混合耦合器，同時也涉及包括該3dB正交混合耦合器的射頻前端模塊及相應的通信終端。

背景技術

3dB正交混合耦合器是一種常用的四端口設備，可以在保持端口之間高隔離的同時均分輸入信號，并且在兩路輸出信號之間產生90°相移，或者在保持端口之間高隔離的同時合并兩個相位差為90°的輸入信號。

如圖1所示，現有技術中的3dB正交混合耦合器包括兩條交叉的四分之一波長傳輸線。理想情況下，當射頻信號輸入端口輸入射頻信號時，一半射頻信號(相當于3dB)直通到射頻信號輸出1(相位為0°)端口，另一半射頻信號耦合到射頻信號輸出2(相位為90°)端口。將3dB正交混合耦合器的端口因不匹配產生的反射能量引導流入隔離端口或在射頻信號輸入端口抵消，可以避免損壞驅動器設備(功率單元)。

在4G/5G等移動終端所使用的射頻前端模塊中，空間比較有限。如果要實現較佳的射頻性能，3dB正交混合耦合器一般都是通過芯片來實現，但受限于芯片上無源器件的Q值較低，使得3dB正交混合耦合器的插入損耗較大。此外，由于有些工藝制造的芯片只提供單層或者兩層不同厚度的金屬，使得3dB正交混合耦合器的端口出現阻抗失配、隔離度不好的問題。另外，在芯片上設計3dB正交混合耦合器會占用較大的芯片面積，進而增加射頻前端模塊的設計成本。

發明內容

本發明所要解決的首要技術問題在于提供一種在基板上實現的3dB正交混合耦合器。

本發明所要解決的另一技術問題在于提供一種包括上述3dB正交混合耦合器的射頻前端模塊及通信終端。

為了實現上述目的，本發明采用下述的技術方案：

根據本發明實施例的第一方面，提供一種3dB正交混合耦合器，所述3dB正交混合耦合器設置在基板上，包括射頻信號輸入端口、第一射頻信號輸出端口、第二射頻信號輸出端口、隔離端口、連接于所述射頻信號輸入端口和所述第一射頻信號輸出端口之間的直通金屬線圈，連接于所述隔離端口和所述第二射頻信號輸出端口之間的耦合金屬線圈，所述隔離端口連接隔離電阻到地；

當所述射頻信號輸入端口輸入射頻輸入信號時，所述直通金屬線圈與所述耦合金屬線圈通過電磁耦合和電容耦合，一半的所述射頻輸入信號流向所述第一射頻信號輸出端口，另一半的所述射頻輸入信號耦合到所述第二射頻信號輸出端口，兩路射頻輸出信號相位相差90度。

其中較優地，所述直通金屬線圈與所述耦合金屬線圈采用層疊結構時，所述直通金屬線圈與所述耦合金屬線圈通過金屬線圈表面進行電容耦合。

其中較優地，在所述基板上，所述直通金屬線圈與所述耦合金屬線圈交錯排布。

其中較優地，當所述直通金屬線圈與所述耦合金屬線圈采用共面結構時，所述直通金屬線圈與所述耦合金屬線圈通過金屬線圈邊緣進行電容耦合。

其中較優地，在所述基板上，每一層的所述直通金屬線圈與所述耦合金屬線圈等間距交錯排布，相鄰層之間的所述直通金屬線圈與所述耦合金屬線圈的位置相同。

其中較優地，當所述直通金屬線圈與所述耦合金屬線圈采用層疊結構與共面結構的組合形式時，所述直通金屬線圈與所述耦合金屬線圈通過金屬線圈表面與金屬線圈邊緣組合的形式進行電容耦合。