用于变压器和相移网络的系统及方法技术方案

根据一个实施例，一种电路包括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的磁性变压器。相移网络耦合在第二节点与电压测量节点之间，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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体涉及电子设备，并且更具体地涉及用于变压器和相移网络的系统及方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
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专利技术及其优点，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，本专利技术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专利技术概念。所论述的具体实施例仅仅是例示制造和使用本专利技术的具体方法，并非限制本专利技术的范围。将关于在特定背景中的优选实施例来对本专利技术进行描述，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。本专利技术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。在本专利技术的一个实施例中，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：ZL=Z01+Γ01-Γ0]]>其中，ZL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。参照图1a，耦合器1是具有作为用于RF信号的50欧姆端口的端口2和3、以及负载有高阻抗的两个耦合的端口4和5的四端口设备。耦合器1包括变压器X1，该变压器X1具有耦合在源阻抗ZS与负载阻抗ZL之间的初级绕组Lp。由包括电阻器R1和电容器C1的高通RC滤波器所实现的相移网络耦合至端口3。使用关于负载有高阻抗的理想变压器的等式，在端口5的电压可以表述为：Vi=-jω·kLpLs·IRF---(1)]]>其中，Lp和Ls是变压器X1的初级和次级绕组的自感，以及k是变压器X1的初级绕组与次级绕组之间的耦合因子。在端口4的电压Vv可以表述为：Vv=jωR1C1jωR1C1+1·VRF---(2)]]>当RC网络的截止频率远高于耦合器的操作频率范围时，即ω<<1R1C1---(3)]]>等式(2)可以近似如下：Vv≈jωR1C1·VRF  (4)在一个实施例中，选择各种部件和参数k、LP、LS、R1和C1，以满足下述条件：kLpLsR1C1=Z0---(5)]]>其中，Z0是参考阻抗。在一些实施例中，Z0可以设置成系统的特征阻抗(其例如可以为50Ω、或者另一个阻抗)。如果用于在端口3的RF信号的负载阻抗ZL等于参考阻抗Z0，则从等式(1)、(4)和(5)，其满足Vv+Vi＝0。  (6a)这是因为|Vv|＝|Vi|并且∠Vv-∠Vi＝180°。在阻抗失配的情况下，例如当ZL≠Z0,时，Vv+Vi≠0。  (6b)图1b图示了另一个实施例，其中相移网络经由端口2而耦合至源阻抗ZS，并且变压器X1经由端口3而耦合至负载阻抗ZL；而图1c图示了一个可选的实施例，其中相移网络分接至变压器X1的第一绕组。图2a-图2b包括关于图1a所示的电路的波形图，其图示了在匹配阻抗条件下与失配阻抗条件下的电压Vi和Vv之间的关系。图2a图示了实施例耦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路，包括：磁性变压器，包括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；以及相移网络，耦合在所述第二节点与电压测量节点之间，其中所述电路配置成基于在所述电压测量节点与所述电流测量节点之间的幅度差值和相位差值来指示阻抗匹配条件。

【技术特征摘要】
2013.06.28 US 13/931,0921.一种电路，包括：
磁性变压器，包括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；
以及
相移网络，耦合在所述第二节点与电压测量节点之间，其中所述
电路配置成基于在所述电压测量节点与所述电流测量节点之间的幅
度差值和相位差值来指示阻抗匹配条件。
2.根据权利要求1所述的电路，其中：
所述第一信号节点配置成耦合至RF信号源；以及
所述第二信号节点配置成耦合至RF负载。
3.根据权利要求2所述的电路，还包括所述RF信号源和所述
RF负载。
4.根据权利要求1所述的电路，其中所述相移网络经由在所述
第一绕组上的分接连接件而耦合至所述第二信号节点。
5.根据权利要求1所述的电路，其中所述相移网络配置成提供
90°相移。
6.根据权利要求1所述的电路，其中所述相移网络包括：
电容器，耦合在所述第二信号节点与所述电压测量节点之间；以
及
电阻器，耦合在所述电压测量节点与第二参考节点之间。
7.根据权利要求6所述的电路，其中所述第一参考节点和所述
第二参考节点是接地节点。
8.根据权利要求1所述的电路，还包括检测电路，所述检测电
路耦合至所述电压测量节点和所述电流测量节点。
9.根据权利要求8所述的电路，其中所述检测电路包括RF功
率检测器，所述RF功率检测器具有耦合至所述电压测量节点和所述
电流测量节点的输入。
10.根据权利要求8所述的电路，其中所述检测电路包括：
第一阻抗，耦合在所述电流测量节点与感测节点之间；以及
第二阻抗，耦合在所述电压测量节点与所述感测节点之间。
11.根据权利要求10所述的电路，还包括RF功率检测器，所
述RF功率检测器具有耦合至所述感测节点的输入。
12.根据权利要求10所述的电路，其中所述第一阻抗包括第一
电阻器，而所述第二阻抗包括第二电阻器。
13.根据权利要求10所述的电路，其中所述第一阻抗包括第一
电容器，而所述第二阻抗包括第二电容器。
14.根据权利要求9所述的电路，其中，所述检测电路配置成，
当所述RF功率检测器的输出指示最小功率水平时，指示在耦合至所
述第一节点的参考阻抗与耦合至所述第二节点的负载阻抗之间的阻
抗匹配。
15.根据权利要求8所述的电路，其中，所述检测电路包括：
第一RF功率检测器，耦合至所述电流测量节点；
第二RF功率检测器，耦合至所述电压测量节点；以及
混频器，具有耦合至所述电流测量节点的第一输入、以及耦合至
所述电压测量节点的第二输入。
16.根据权利要求1所述的电路，还包括：
电容分压器，具有耦合至所述第一信号节点的输入；
第一RF功率检测器，耦合至所述电流测量节点；
第二RF功率检测器，耦合至所述电压测量节点；以及
混频器，具有耦合至所述电容分压器网络的输出的第一输入、以
及耦合至所述电流测量节点的第二输入。
17.一种操作反射测量电路的方法，所述反射测量电路包括具有
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的磁性变压器、以及耦
合在负载节点与电压测...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·索罗姆克，W·巴卡尔斯基，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE