[发明专利]一种射频发射电路、双向耦合器及定向耦合器

说明书

本申请公开了一种射频发射电路，包括射频发射机、天线开关和天线。在天线开关和天线之间设置有双向耦合器和天线调谐器。所述双向耦合器包括一个定向耦合器和一个开关，并由开关切换对正向或反向传输功率的检测。所述定向耦合器采用多段相连的耦合线，分别位于主信号线的上方、下方、外侧、内侧的任意一个或多个位置。所述双向耦合器既用来检测发射功率，也用来检测反射功率，并将检测值输出给射频发射机。所述射频发射机既用来校准发射功率，也用来调节天线输入阻抗以实现天线阻抗匹配。本申请还公开了一种双向耦合器，结构简单、体积小、成本低、易于与集成电路制造工艺集成。本申请还公开了一种定向耦合器，耦合度高、插入损耗低。

技术领域

本申请涉及一种射频发射电路、组成所述射频发射电路的双向耦合器、组成所述双向耦合器的定向耦合器。

背景技术

请参阅图1，这是手机等移动终端中现有的射频收发电路的简化示意图，可以拆分为图1a所示的射频发射电路和图1b所示的射频接收电路。其中，射频收发机(transceiver)11可以替换为独立的射频发射机(transmitter)11a与射频接收机(receiver)11b，射频发射机11a与射频接收机11b的组合也可替换为射频收发机11。

请参阅图1a，射频发射电路的信号走向为：射频发射机11a输出经调制射频信号，经过发射通道元件13进行滤波和放大后得到经放大射频信号，天线开关15将发射通道连接到天线17，经放大射频信号就通过天线17对外发射。其中，发射通道元件13例如包括射频功率放大器、滤波器、双工器(Duplexer)等，主要用于对射频信号进行放大、滤波、对频分双工(FDD)系统进行双工切换等。

请参阅图1b，射频接收电路的信号走向为：天线17接收射频信号，天线开关15将天线17连接到接收通道，接收的射频信号经过接收通道元件19进行滤波和放大后，输入到射频接收机11b。其中，接收通道元件19例如包括滤波器、低噪声放大器(LNA)、双工器等，主要用于对射频信号进行滤波、放大、对频分双工系统进行双工切换等。

阻抗匹配(impedance matching)是指设计负载的输入阻抗(input impedance)和/或设计信号源的输出阻抗(output impedance，也称内阻，internal impedance)，以使信号源到负载的功率传输最大化和/或使负载端的信号反射最小化。射频信号在电缆中传输时必须考虑其“电磁波”的特性，因此适用于传输线(transmission lines)模型，这要求传输线两端元件的阻抗都与传输线的特性阻抗(characteristic impedance，或surgeimpedance)相匹配。用于传输射频信号的传输线通常选用同轴电缆(coax)，其特性阻抗通常为50欧姆，此时就要求信号源的输出阻抗和负载的输入阻抗均为50欧姆以实现阻抗匹配。

使用手机等移动终端进行通讯时，外部环境的变化会影响手机通信质量。例如，当移动终端的外壳被使用者的手握持时、或者当移动终端处于楼宇、电梯轿厢、车辆中时，周边的人体或物体就会改变移动终端的天线的输入阻抗，这使得负载端(天线)出现反射波，进而使得信号源(射频发射机)与负载之间进行功率传输时出现较大的功率损耗。

为克服周边环境造成的移动终端的天线阻抗失配，已有一些技术方案被提出。

申请公布号CN103546188A、申请公布日2014年1月29日的中国发明专利申请公开了一种自调谐天线的无线移动终端，在射频收发芯片与天线之间设置了自适应调节网络和定向耦合器(directional coupler)。由处理器读取定向耦合器的耦合端的回波损耗值并与预设范围进行比较，当读取的回波损耗值不在预设范围内，则通过自适应调节网络来调节天线的输入阻抗以实现阻抗匹配。该方案并未给出定向耦合器的具体实现方式，可理解为采用现有的定向耦合器实现方式。