具有高隔离度的紧凑型功率分配器.pdf



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1、(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202410010433.9(22)申请日 2024.01.04(71)申请人 南京迈矽科微电子科技有限公司地址 211111 江苏省南京市江宁区秣周东路9号无线谷B4栋9楼(72)发明人 徐小杰余梦侯德彬(74)专利代理机构 深圳紫藤知识产权代理有限公司 44570专利代理师 吴娟(51)Int.Cl.H01P 5/16(2006.01)(54)发明名称一种具有高隔离度的紧凑型功率分配器(57)摘要本发明公开了一种具有高隔离度的紧凑型功率分配器,功率分配器包括:信号输入端口;第一电感,第一端与信。
2、号输入端口电连接;第一片上螺旋电感,第一片上螺旋电感的第一端和第一电感的第二端电连接;第一信号输出端口,与第一片上螺旋电感的第二端电连接;第二片上螺旋电感,第二片上螺旋电感的第一端和第一电感的第二端电连接;第二信号输出端口,与第二片上螺旋电感的第二端电连接;隔离单元,隔离单元第一端与第一信号输出端口电连接,隔离单元第二端与第二信号输出端口电连接。本发明所提供的技术方案能够解决现有技术中功率分配器难以适应射频系统高集成度的发展趋势的技术问题,并且还具有较高的隔离度。权利要求书1页 说明书5页 附图4页CN 117525799 A2024.02.06CN 117525799 A1.一种具有高隔离度。
3、的紧凑型功率分配器,其特征在于,包括:信号输入端口(IN);第一电感(L),第一端与所述信号输入端口(IN)电连接;第一片上螺旋电感(L1),所述第一片上螺旋电感(L1)的第一端和所述第一电感(L)的第二端电连接;第一信号输出端口(OUT1),与所述第一片上螺旋电感(L1)的第二端电连接;第二片上螺旋电感(L2),所述第二片上螺旋电感(L2)的第一端和所述第一电感(L)的第二端电连接;第二信号输出端口(OUT2),与所述第二片上螺旋电感(L2)的第二端电连接;隔离单元(1),所述隔离单元(1)第一端与所述第一信号输出端口(OUT1)电连接,所述隔离单元(1)第二端与所述第二信号输出端口(OUT。
4、2)电连接。2.如权利要求1所述的具有高隔离度的紧凑型功率分配器,其特征在于,所述功率分配器还包括:第一电容(C1);所述第一电容(C1)的第一端和所述信号输入端口(IN)电连接,所述第一电容(C1)的第二端接地。3.如权利要求1所述的具有高隔离度的紧凑型功率分配器,其特征在于,所述隔离单元(1)包括:第二电容(C2)和第一电阻(R1);所述第二电容(C2)的第一端和所述第一信号输出端口(OUT1)电连接,所述第二电容(C2)的第二端和所述第一电阻(R1)的第一端电连接;所述第一电阻(R1)的第二端和所述第二信号输出端口(OUT2)电连接。4.如权利要求1所述的具有高隔离度的紧凑型功率分配器,。
5、其特征在于,所述功率分配器还包括:第三电容(C3);所述第三电容(C3)的第一端和所述第一信号输出端口(OUT1)电连接,所述第三电容(C3)的第二端接地。5.如权利要求1所述的具有高隔离度的紧凑型功率分配器,其特征在于,所述功率分配器还包括:第四电容(C4);所述第四电容(C4)的第一端和所述第二信号输出端口(OUT2)电连接,所述第四电容(C4)的第二端接地。6.如权利要求1所述的具有高隔离度的紧凑型功率分配器,其特征在于,所述功率分配器还包括:隔离带(2),所述隔离带(2)接地,并呈环状围绕设置于所述功率分配器除所述隔离带(2)外,所有元器件构成的整体外周向。7.如权利要求6所述的具有高。
6、隔离度的紧凑型功率分配器,其特征在于,所述隔离带(2)在各个方向上,距离所述整体至少12m的距离。8.如权利要求1所述的具有高隔离度的紧凑型功率分配器,其特征在于,所述螺旋电感的构成金属线呈四边形螺旋排布。权利要求书1/1 页2CN 117525799 A2一种具有高隔离度的紧凑型功率分配器技术领域0001本发明涉及射频集成电路领域,具体涉及一种具有高隔离度的紧凑型功率分配器。背景技术0002功率分配器(Power divider)是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件,也可反过来将多路信号能量合成一路输出。0003因此在射频系统中,功率分配器能够起到关键性的作用,它。
7、能够将输入信号分配给多个天线、放大器、滤波器等组件。但是随着无线通信技术的快速发展,使得射频系统对于功率分配器的性能要求越来越高。0004传统的功率分配器,例如威尔金森功率分配器,其采用了电长度为90度的传输线,导致结构面积较大,比较难以适应射频系统高集成度的发展趋势。发明内容0005本发明提供了一种具有高隔离度的紧凑型功率分配器,旨在有效解决现有技术中具有高隔离度的功率分配器难以适应射频系统高集成度的发展趋势的技术问题。0006根据本发明的第一方面,本发明提供一种具有高隔离度的紧凑型功率分配器,包括:信号输入端口;第一电感,第一端与所述信号输入端口电连接;第一片上螺旋电感,所述第一片上螺旋电。
8、感的第一端和所述第一电感的第二端电连接;第一信号输出端口,与所述第一片上螺旋电感的第二端电连接;第二片上螺旋电感,所述第二片上螺旋电感的第一端和所述第一电感的第二端电连接;第二信号输出端口,与所述第二片上螺旋电感的第二端电连接;隔离单元,所述隔离单元第一端与所述第一信号输出端口电连接,所述隔离单元第二端与所述第二信号输出端口电连接。0007进一步地,所述具有高隔离度的紧凑型功率分配器还包括:第一电容;所述第一电容的第一端和所述信号输入端口电连接,所述第一电容的第二端接地。0008进一步地,所述隔离单元包括:第二电容和第一电阻;所述第二电容的第一端和所述第一信号输出端口电连接,所述第二电容的第二。
9、端和所述第一电阻的第一端电连接;所述第一电阻的第二端和所述第二信号输出端口电连接。0009进一步地,所述具有高隔离度的紧凑型功率分配器还包括:第三电容;所述第三电容的第一端和所述第一信号输出端口电连接,所述第三电容的第二端接地。0010进一步地,所述具有高隔离度的紧凑型功率分配器还包括:第四电容;所述第四电容的第一端和所述第二信号输出端口电连接,所述第四电容的第二端接地。0011进一步地,所述具有高隔离度的紧凑型功率分配器还包括:隔离带,所述隔离带接地,并呈环状围绕设置于所述功率分配器除所述隔离带外,所有元器件构成的整体外周向。0012进一步地,所述隔离带在各个方向上,距离所述整体至少12m的。
10、距离。0013进一步地,所述螺旋电感的构成金属线呈四边形螺旋排布。说明书1/5 页3CN 117525799 A30014通过本发明中的上述实施例中的一个实施例或多个实施例,至少可以实现如下技术效果:在本发明所公开的技术方案中,相较于传统功率分配器,本申请的技术方案,使用面积占比少的片上螺旋电感代替了部分面积占比多的波长传输线,并进行了适应性设计,从而在未降低功率分配器性能的情况下,缩减了功率分配器的面积,并且使用隔离单元对两个信号输出端的输出信号进行隔离,提高了功率分配器的隔离度。附图说明0015下面结合附图,通过对本发明的具体实施方式详细描述,将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。0。
11、016图1为本发明实施例提供的具有高隔离度的紧凑型功率分配器的电路图;图2为本发明实施例提供的具有高隔离度的紧凑型功率分配器的俯视图;图3为本发明实施例提供的具有高隔离度的紧凑型功率分配器的输入输出端口反射系数仿真结果图;图4为本发明实施例提供的具有高隔离度的紧凑型功率分配器的插入损耗仿真结果图;图5为本发明实施例提供的具有高隔离度的紧凑型功率分配器输出端口之间隔离度的仿真结果图。0017附图标记:IN、信号输入端口;OUT1、第一信号输出端口;OUT2、第二信号输出端口;L、第一电感;L1、第一片上螺旋电感;L2、第二片上螺旋电感;1、隔离单元;2、隔离带;C1、第一电容;C2、第二电容;C。
12、3、第三电容;C4、第四电容;R1、第一电阻;具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。0018在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,本文中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本文中字符“/”,在不做特别说明的情况下,一般表示前后关联。
13、对象是一种“或”的关系。0019功率分配器在射频系统中起到关键作用,它负责将输入信号分配给多个天线、放大器、滤波器等组件。随着无线通信技术的快速发展,使得射频系统对于功率分配器的性能要求越来越高。0020在射频系统中,由于不同的电路模块需要同时工作,但彼此之间的高频信号相互干扰会导致性能下降。因此,功率分配器需要具备高隔离度,即在不同输出端口之间实现高效的信号隔离,因为端口的隔离度越高,说明各支路间的互相影响越小,系统的稳定性和可靠性越高,也就是说如果在工作过程中某一条支路发生故障,较高的端口隔离度可以保证说明书2/5 页4CN 117525799 A4其他的支路不会受到较大的影响。传统的功率。
14、分配器,例如威尔金森功率分配器具有较高的隔离度,其结构面积较大,不符合射频系统高集成度的发展趋势。0021基于上述技术问题,本申请实施例提供一种具有高隔离度的紧凑型功率分配器,能够解决现有技术中功率分配器难以适应射频系统高集成度的发展趋势的技术问题。具体如下:请参阅图1,本申请实施例提供一种具有高隔离度的紧凑型功率分配器,包括:信号输入端口IN、第一电感L、第一片上螺旋电感L1、第一信号输出端口OUT1、第二片上螺旋电感L2、第二信号输出端口OUT2及隔离单元1。其中,第一电感L的第一端与所述信号输入端口IN电连接;所述第一片上螺旋电感L1的第一端和所述第一电感L的第二端电连接;第一信号输出端。
15、口OUT1与所述第一片上螺旋电感L1的第二端电连接;所述第二片上螺旋电感L2的第一端和所述第一电感L的第二端电连接;第二信号输出端口OUT2与所述第二片上螺旋电感L2的第二端电连接;所述隔离单元1第一端与所述第一信号输出端口OUT1电连接,所述隔离单元1第二端与所述第二信号输出端口OUT2电连接。0022在本实施例中,使用面积占比少的片上螺旋电感代替了部分面积占比多的波长传输线,并进行了适应性设计,从而在未降低功率分配器性能的情况下,缩减了功率分配器的面积。以威尔金森结构为例,需要将威尔金森结构中的1/4波长传输线转换为第一片上螺旋电感L1和第二片上螺旋电感L2。0023在一个实施例中,所述具。
16、有高隔离度的紧凑型功率分配器还包括:第一电容C1;所述第一电容C1的第一端和所述信号输入端口IN电连接,所述第一电容C1的第二端接地。0024在本实施例中,将第一电容C1并联至信号输入端口IN,能够改善输入端口的驻波,从而使得功率分配器更加精准。0025在一个实施例中,所述隔离单元1包括:第二电容C2和第一电阻R1;所述第二电容C2的第一端和所述第一信号输出端口OUT1电连接,所述第二电容C2的第二端和所述第一电阻R1的第一端电连接;所述第一电阻R1的第二端和所述第二信号输出端口OUT2电连接。0026在本实施例中,第一电阻R1起到隔离第一输出端口和第二输出端口的作用,而在第一电阻R1处串联一。
17、个电容,能够与第一片上螺旋电感L1和第二片上螺旋电感L2的互感进行谐振,大大提高输出端口之间的隔离度。0027在一个实施例中,所述具有高隔离度的紧凑型功率分配器还包括:第三电容C3;所述第三电容C3的第一端和所述第一信号输出端口OUT1电连接,所述第三电容C3的第二端接地。0028在本实施例中,第三电容C3能够起到输出匹配的作用,通过调解第三电容C3的电容值能够调整第一输出端口的驻波,从而提升功率分配器的精准度。0029在一个实施例中,所述具有高隔离度的紧凑型功率分配器还包括:第四电容C4;所述第四电容C4的第一端和所述第二信号输出端口OUT2电连接,所述第四电容C4的第二端接地。0030在本。
18、实施例中,第四电容C4能够起到输出匹配的作用,通过调解第四电容C4的电容值能够调整第二输出端口的驻波,从而提升功率分配器的精准度。并且本实施例的第四电容C4和上述实施例中的第三电容C3配合使用,能够将功率分配器的输出信号的驻波达到最小,进一步提升功率分配器的精准度。说明书3/5 页5CN 117525799 A50031另外,上述实施例中的第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4,均采用Bicmos 8hp工艺中制作出的平板电容(MIM),这样的电容具有较为精确的电容值以及更好的稳定性。0032具体地,上述实施例描述的具有高隔离度的紧凑型功率分配器,以27.531GHz为例,其工。
19、作原理如下:信号从输入端IN输入,经过第一电感L后等分进入片上螺旋电感L1与L2,而后分别通过输出端口OUT1与输出端口OUT2等分输出。其中第一电容C1主要作用为进行输入匹配,通过调整C1的值,使得输入端口在27.531GHz驻波达到最小值;第三电容C3、第四电容C4主要在本方案中起到输出匹配的作用,通过调节这两个电容容值,使得输出信号在27.531GHz时能驻波能达到最小;电路中通过第一电阻R1以及第二电容C2提高第一信号输出端口OUT1与第二信号输出端口OUT2之间的隔离度。0033另外,还在本方案中加入与第一电阻R1串联的第二电容C2与两个片上螺旋电感之间产生的互感谐振,提高隔离度。通。
20、过调整第二电容C2的容值以及第一电阻R1的阻值后得到最佳隔离度。0034在一个实施例中,所述具有高隔离度的紧凑型功率分配器还包括:隔离带2,所述隔离带2接地,并呈环状围绕设置于所述具有高隔离度的紧凑型功率分配器除所述隔离带2外,所有元器件构成的整体外周向。0035在本实施例中,通过设置接地隔离带2,减小不同电路之间的相互影响。另外,上述实施例中接地的第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4,均与隔离带2连接,通过隔离带2实现接地。0036在一个实施例中,所述隔离带2在各个方向上,距离所述整体的距离为x,其中,x大于或等于12m。这样设置的隔离带2,能够减小不同电路之间的影响。00。
21、37另外,具有高隔离度的紧凑型功率分配器的面积也可参考图2,即为环状隔离带2的面积,可以为193m136m。0038并且所述第一片上螺旋电感L1和所述第二片上螺旋电感L2的螺旋电感的构成金属线呈四边形螺旋排布。0039在本实施例中,基片采用Bicmos8hp工艺中的厚金属层AM(Additive Manufacturing,金属增材制造)层实现,这样能够减小功率分配器的损耗。并且将金属线按四边形螺旋布线,可以大大减小电路面积,达到较高的电路集成度。0040本申请实施例还对具有高隔离度的紧凑型功率分配器起进行了实验,如图3、图4以及图5所示,图3为具有高隔离度的紧凑型功率分配器的输入输出端口反射。
22、系数仿真结果图,其表明实施例中的功率分配器输入输出匹配都达到一个较优的值,反射系数都优于17dB;图4为本实施例中功率分配器的插入损耗仿真结果图,从图中可以看出由于采用了较厚的金属层实现功率分配器中的片上螺旋电感,使得插入损耗较低,都优于0.8dB;图5为本实施例中功率分配器输出端口之间隔离度的仿真结果图,从图中可以看出由于输出端口采用了电容电阻串联的结构,使得端口之间存在较优的隔离度,在27.531GHz内输出端口间隔离度都大于25dB。0041综上所述,虽然本发明已以优选实施例揭露如上,但上述优选实施例并非用以限制本发明,本领域的普通技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与润说明书4/5 页6CN 117525799 A6饰,因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。说明书5/5 页7CN 117525799 A7图 1图 2说明书附图1/4 页8CN 117525799 A8图 3说明书附图2/4 页9CN 117525799 A9图 4说明书附图3/4 页10CN 117525799 A10图 5说明书附图4/4 页11CN 117525799 A11。
- 内容关键字: 具有 隔离 紧凑型 功率 分配器
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