[发明专利]补偿电磁耦合器

说明书

一种电磁耦合器包含电介质层，该电介质层具有将输入端口连接到输出端口的第一传输线。电介质层的另一表面上的第二传输线形成耦合端口和隔离端口。电磁耦合器在耦合端口处提供耦合信号，其表示输入端口处的输入信号。耦合信号的幅度通过耦合因数与输入信号的幅度相关。电介质层上的调谐元件配置为在电介质层的厚度变化范围内稳定耦合因数。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年4月29日提交的共同待决的美国临时专利申请No.62/329,385和于2017年2月24日提交的共同待决的美国临时专利申请No.62/463,010在35U.S.C§119(e)和PCT第8条下的权益，并且，为了所有目的，每个申请都通过引用整体并入本文。

背景技术

定向耦合器广泛地用于前端模块(FEM)产品，诸如无线电收发器、无线手持设备等。例如，定向耦合器可以用于检测和监视电磁(EM)输出功率。当将RF源产生的射频(RF)信号提供给负载——诸如天线时，RF信号的一部分可以从负载反射回来。EM耦合器可以被包含在RF源和负载之间的信号路径中，以提供从RF源行进到负载的RF信号的前向RF功率的指示和/或从负载反射回来的反向RF功率的指示。EM耦合器包含例如定向耦合器、双向耦合器、多频带耦合器(例如，双频带耦合器)等等。

参考图1，EM耦合器100通常具有功率输入端口102、功率输出端口104、耦合端口106和隔离端口108。可以包含电感性耦合或电容性耦合的电磁耦合机构通常由两条平行或重叠的传输线提供，诸如微带(microstrip)、带状线、共面线等。主传输线110在功率输入端口102与功率输出端口104之间延伸，并且将来自功率输入端口102的大部分信号116提供给功率输出端口104。耦合线112在耦合端口106与隔离端口108之间延伸，并且可以提取在功率输入端口102与功率输出端口104之间行进的功率的一部分114，以用于各种目的，包含各种测量。当终端阻抗呈现给隔离端口108时，在耦合端口106处提供从功率输入端口102行进到功率输出端口104的前向RF功率的指示。

在前向耦合模式中，如图1中所示，部分114是从功率输入端口102行进到功率输出端口104的主信号116RF功率的一部分。EM耦合器通常通过它们的耦合因数来评定，通常以分贝表示，其是从输入信号116的功率耦合的部分114的功率比的量度。例如，20dB耦合器将提供耦合信号，例如部分114，其比输入功率低20dB，或者是输入功率的约1％。

通常期望具有相对较低的耦合因数以不过度地从主信号中移除功率，但是还期望耦合因数是确定且一致的，以允许准确评估主信号的功率。在耦合器的制造期间的工艺变化(Process variation)可能影响耦合因数，并且可能导致具有耦合因数的显著变化的耦合器。

发明内容

各方面和实施例涉及具有设计为用于补偿制造工艺变化对耦合器参数和性能的影响的结构的电磁耦合器。如下面更详细讨论的，各种组件和特征可以从传输线组合以形成补偿电磁耦合器，其可以进一步与各种组件和特征组合以形成模块、装置和系统。补偿电磁耦合器可以补偿制造期间的工艺变化，以提供更一致的耦合因数和更高的制造良率(yield)。

根据一个实施例，电磁耦合器包括具有第一表面和第二表面的电介质层；第一传输线，设置在电介质层的第一表面上并在输入端口与输出端口之间延伸；第二传输线，设置在电介质层的第二表面上并在耦合端口与隔离端口之间延伸，电磁耦合器配置为响应于在输入端口处接收输入信号而在耦合端口处提供耦合信号，耦合信号的幅度通过耦合因数与输入信号的幅度相关；调谐元件，设置在电介质层的第一表面上，并且配置为在电介质层的厚度变化范围内稳定耦合因数。

在一个示例性电磁耦合器中，调谐元件被短路到电气接地。在一个示例中，调谐元件通过阻抗接地。在一个示例中，阻抗是可调节的。在一个示例中，调谐元件配置为选择性地与第一传输线和第二传输线解耦。