[发明专利]具有顺序切换的延迟线路（SSDL）的超宽带环形器

说明书

一种利用顺序切换的延迟线路(SSDL)的无源环形器，在该SSDL中，延迟线路部被顺序接通和关断，以实现非互易性，从而提供处于相同/相似频率的不同信号之间的排斥/分离，诸如发送的信号和接收的信号之间的排斥/分离。该环形器非常适于芯片上集成并且能够跨宽频率范围使用。描述了用于将信号波形分开的各种实施例。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年12月26日提交的序列号为62/439,119的美国临时专利申请的优先权和权益，该美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文中。本申请还要求2016年5月11日提交的序列号为 62/334,562的美国临时专利申请的优先权和权益，该美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文中。

关于受联邦政府赞助的研究或开发的声明

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对计算机程序附录的通过参考的引用

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受版权保护的材料的公告

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背景技术

1.技术领域

本公开的技术一般而言涉及用于将发送的信号和接收的信号分开的环形器，并且更具体而言涉及顺序切换的延迟线路(SSDL)环形器。

2.背景讨论

在各种通信系统中已经广泛使用了传统环形器作为将发送的信号和接收的信号分开的装置。被广泛理解的是，无损并且匹配的三端口无源组件需要使用非互易性的、基于铁氧体(ferrite)的磁性材料。

铁氧体环形器是有支持非互易性谐振模式的能力的腔体。这种典型形式的环形器缺乏宽带性能，并且由于其大小和特性而不能被合并到现代集成电路(IC)中。已经基于晶体管的非互易性传输行为(transfer behavior)实现了有源环形器。相比于传统环形器，这些有源环形器提供小的物理尺寸并且与集成电路(IC)技术兼容。

然而，有源环形器受制于高噪声和有限的功率性能，这阻止了有源环形器在需要宽动态范围的系统中的使用。

在常规传送线路的介电特性在时间和空间中被调制以打破材料特性对称性的多个方法中，已经引入了在不利用磁性材料特性的情况下对非互易性的实现。在使用RF调制来实现光学频率下的非互易性的光子学领域中或者在通过风扇(fan)添加时间调制来创建单方向的声波传播的声学中，已经采用了该实现。向谐振环应用参数调制架构，以通过模仿磁性环形器的操作来形成射频(RF)下的非互易性。然而，测得的结果示出了高插入损耗和极窄的隔离带宽。

基于时变传送线路(TVTL)技术的构思，已经在印刷电路板上或在微波/毫米波单片集成电路(MMIC)上证实了RF下的宽带隔离。该方法可供应宽带隔离，同时通过在芯片上能够实现的TVTL的最长延迟来指定其最低操作频率，这会导致用于低RF频率的芯片面积较大。 TVTL隔离器在宽带宽内的隔离深度还受SINC函数限制，除非使用更复杂的非均匀调制或平衡的架构。将注意到的是，SINC函数还能够被称为“取样函数”，并且是在信号处理和傅里叶变换理论中频繁利用的函数，其全称是“正弦基数(sine cardinal)”函数，也经常被简称为“SINC”。

因此，存在对实现用于需要互易性的发送器和雷达的高性能集成电路环形器的需要。本公开实现了该需要并且提供了优于之前的技术的额外益处。

发明内容