[发明专利]用于变压器和相移网络的系统及方法

说明书

技术领域

本发明大体涉及电子设备，并且更具体地涉及用于变压器和相移网络的系统及方法。

背景技术

定向耦合器是能够检测到在特定方向上传输的功率的电子设备，用于种类繁多的射频(RF)电路中。例如，定向耦合器可以用于雷达系统中，以通过从反射波分离入射波来检测到反射波，或者可以用于测量传输线的阻抗失配的电路中。在功能上，定向耦合器具有正向传输路径和耦合传输路径。正向传输路径通常具有低损耗，而耦合传输路径耦合传输功率的在特定方向上传播的一小部分。存在许多不同类型的耦合器架构，包括电磁耦合器和磁性耦合器。这些耦合器类型中的每一个都可以使用取决于操作的频率和操作环境的不同的拓扑结构和材料来实现。

例如，定向耦合器可以使用布置在印刷电路板(PCB)或变压器上的带状线结构来实现。在一些带状线的实现方式中，各种电路元件可以与被测量的特定信号的1/4波长一样长。对于在500MHz至3GHz之间(其覆盖了许多蜂窝电话操作的频率范围)的频率下操作的应用，由于这些频率下的波长远比集成电路的特征尺寸更长，因而在集成电路上构造带状线定向耦合器变得有挑战性。由于变压器损耗和寄生效应，因而在该范围的频率下构造低损耗磁基定向耦合器进行也是有挑战性的。

发明内容

根据一个实施例，一种电路包括磁性变压器，该磁性变压器具有耦合在第一信号节点与第二信号节点之间的第一绕组、以及耦合在第一参考节点与电流测量节点之间的第二绕组。相移网络，耦合在第二节点与电压测量节点之间。并且该电路配置成基于电压测量节点与电流测量节点之间的幅度差值和相位差值，来表示阻抗匹配条件。

附图说明

为了更透彻地理解本发明及其优点，现在对接合附图的以下说明做出引用，在附图中：

图1a-图1c图示了实施例耦合器电路；

图2a-图2b图示了对应于实施例耦合电路的波形图；

图3a-图3b图示了实施例入射波测量电路和反射波测量电路；

图4a-图4d图示了另外的实施例入射波测量电路和反射波测量电路；

图5图示了实施例耦合器在金属化层上的实现方式；

图6a-图6c图示了各种实施例RF系统；

图7a-图7b图示了实施例方法的框图；以及

图8a-图8b图示了另外的实施例入射波测量电路和反射波测量电路。

不同附图中的对应的标记和符号大体指代对应的部分，除非另有声明。附图被绘制以清楚地图示优选实施例的相关方面并且不必被按比例绘制。为了更清楚地图示某些实施例，图号后可以有指示相同结构、材料、或处理步骤的变形的字母。

具体实施方式

下面详细地讨论本文的各个优选实施例的制造和使用。然而，应该理解，本发明提供了可以在种类繁多的特定背景中实现的许多可应用的发明概念。所论述的具体实施例仅仅是例示制造和使用本发明的具体方法，并非限制本发明的范围。

将关于在特定背景中的优选实施例来对本发明进行描述，该实施例为可以用于RF电路中以测量入射或反射功率的定向耦合器的系统和方法。本发明也可以应用于包括进行RF测量的其他电路的其他系统和应用，包括但不限于测量并且/或者调谐阻抗失配的设备、时域反射仪(TDR)、与可调谐天线匹配电路一起使用的感测设备、以及可调谐滤波器。

在本发明的一个实施例中，阻抗测量设备包括耦合至具有初级绕组和次级绕组的变压器的相移网络。变压器的初级绕组与阻抗测量设备的传输路径串联地耦合。变压器的次级绕组以及移相器负载有高阻抗测量设备，该高阻抗测量设备确定在传输路径的端口之间，阻抗匹配的质量、以及/或者入射和/或反射信号的绝对或相对的大小和/或相位。

在一个实施例中，有关RF信号的电流和电压的幅度和相位的信息被提取，并且被与预定值(诸如但不限于，50Ω阻抗)进行对比。所提取的RF电流和电压的幅度和相位之间的关系表示RF信号路径中的反射量，因而表示负载阻抗。例如，反射越小，负载阻抗越接近特征阻抗Z₀：

其中，Z_L表示负载阻抗；Z₀表示特征阻抗，其可以为50Ω；Γ₀表示反射系数。在一些实施例中，磁性变压器产生与RF电流成比例的电压，而RC网络产生与RF电压成比例的电压。在一些实施例中，耦合器被这样构成，使得在RF信号路径中无反射时，与RF电流成比例的电压的幅度和相位、和与RF电压成比例的电压的幅度和相位，相位相差180度，并且具有相同幅度。