[发明专利]内置定向耦合器功能的环行器模块设计及其制造方法

说明书

本发明涉及用于无线通信系统的环行器(Circulator)和定向耦合器(Directional Coupler)的模块化，不需实现可抽样高频信号的定向耦合器(Directional Coupler)的线路，可以应用可与环行器共享的电气特性实施模块化，从而改进无线通信系统的电气特性，并实现微型化。

技术领域

本发明涉及内置定向耦合器功能的环行器模块设计及其制造方法。

背景技术

环行器(Circulator)和隔离器(Isolator)等非可逆电路元件(Non-reciprocalCircuit Element)是一般通过既定的端口输入的信号随着法拉第旋转(FaradayRotation)向一侧方向旋转后传递到既定的其它端口的高频通信配件。

如图1所示，环行器一般具备三个端口，从各个端口输入的信号一般传递到具有相同传输系数和反射系数的其它邻接端口。进而各个端口既是输入端(Input Port)又是对邻接端口的输出端(Output Port)。

环行器在无线通信装置的收发端通常位于功率放大器(Power Amplifier)和天线(Antenna)之间，使在功率放大器上放大的信号在损耗一点的状态下传递到天线侧。相反可以阻断信号，使从天线反射回来的信号或不必要的信号不会传递到功率放大器侧。

定向耦合器(Directional Coupler)是指具有四个端口的人工可逆电路(PassiveReciprocal Networks)，对于输入端可以抽样某一个该输入信号，另一个端口对其输入信号具有电气绝缘特性。四个端口均处匹配状态，方向耦合器才能完整运行，而且通常要包括1/4波长(a quarter wavelength)的传输线路(Transmission Line)。定向耦合器用以向某一特定方向流的信号进行抽样。

图2是显示普通的定向耦合器符号的示意图。

如图2所示，理想的定向耦合器中输入到第一端口(P1)的信号大部分传递到第二端口(P2)，一些极小的信号在第三端口(P3)被耦合，但不会传递到第四端口(P4)。相反输入到第二端口(P2)的信号在第四端口(P4)被抽样，但不会传递到第三端口(P3)。就是说，定向耦合器是设计成向特定方向流的信号只可在特定端口被耦合的元件。

图3是显示定向耦合器中随信号输入方向的抽样信号传递方向的示意图。

如图3所示，通常定向耦合器是在一个端口上连接终端电阻构成。在第一端口(P1)输入的信号可在第三端口(P3)被抽样，相反输入到第二端口(P2)的信号的耦合信号是传递到连接有终端电阻的端口并被消灭。

定向耦合器中对输入信号(P1)的输出信号(P2)的衰减大小叫做插入损耗(Insertion Loss)，对输入信号(P1)的第四端口(P4)中的绝缘程度叫做隔离(Isolation)，对输入信号(P1)的第三端口(P3)中的结合程度叫做耦合(Coupling)，从所述隔离中减掉耦合的值叫做指向性(Directivity)。在此指向性是评估从第一端口(P1)的输入信号与第四端口(P4)相比传递地如何好的标准，是定向耦合器的最重要评估项目之一。

与此相关的数学公式如下。

[数学公式]

Insertion Loss(IL)＝10*log(P1/P2)

Isolation(I)＝10*log(P1/P4)

Coupling(C)＝10*log(P1/P3)

Directivity(D)＝10*log(P3/P4)