正交耦合器及射频模块的制作方法

本技术涉及射频，尤其涉及一种正交耦合器及射频模块。

背景技术：

1、在半导体制造过程中，由于工艺参数存在不可避免的偏差，例如器件参数、金属线宽、介质厚度以及掺杂浓度等参数的不均匀性，会导致射频器件内部传输路径的电气参数产生偏差。对于正交耦合器而言，上述工艺偏差可能导致i路信号和q路信号之间产生幅度失配和相位失配，从而降低正交信号的平衡性能，并进一步影响射频系统中的镜像抑制能力以及信号调制精度。

2、相关技术中，部分方案通过增加额外的可调衰减电路、移相电路或校准网络，对正交耦合器产生的幅相误差进行补偿。然而，额外设置的补偿电路通常需要占用较大的芯片面积或电路板空间，同时会增加电路结构复杂度以及系统功耗。此外，补偿电路与正交耦合器之间的连接路径还可能引入额外的寄生参数和信号损耗，影响射频信号传输性能。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种正交耦合器及射频模块，以至少部分地解决上述技术问题。

2、为了实现上述目的，根据本技术的第一方面，提供一种正交耦合器，所述正交耦合器具有沿第一方向分布的第一区和第二区以及位于所述第一区和第二区之间的调节区，所述正交耦合器还包括：

3、第一传输线组，包括第一传输线、第二传输线和第三传输线，所述第一传输线的部分位于所述第一区，所述第一传输线的另一部分位于所述调节区，所述第二传输线的部分位于所述第二区，所述第二传输线的另一部分位于所述调节区，所述第三传输线沿所述第一方向延伸，且由所述第一区经所述调节区延伸至所述第二区；

4、耦合调节结构，位于所述调节区，且连接在所述第一传输线和第三传输线之间；

5、开关器件，与所述耦合调节结构连接，用于控制所述耦合调节结构的接入状态；

6、其中，所述开关器件受控导通或关断，使所述耦合调节结构在多种接入状态之间切换，以改变所述第一传输线和所述第三传输线之间的等效耦合电容，以使所述正交耦合器具有不同的耦合度。

7、在一些实施例中，所述耦合调节结构包括至少一个第一耦合线段和至少一个第二耦合线段，所述第一耦合线段和所述第二耦合线段均位于所述调节区；所述第一传输线包括位于所述调节区的第三耦合线段，所述第三耦合线段耦合设置在两个相对设置的所述第一耦合线段和第二耦合线段之间；

8、所述开关器件包括第一开关器件和第二开关器件，所述第一开关器件连接于所述第三传输线与所述第一耦合线段之间，用于控制所述第三传输线与所述第一耦合线段之间的连接状态，所述第二开关器件连接于所述第三传输线与所述第二耦合线段之间，用于控制所述第三传输线与所述第二耦合线段之间的连接状态。

9、在一些实施例中，所述第一开关器件包括第一控制端，所述第二开关器件包括第二控制端；

10、其中，所述第一控制端和所述第二控制端分别接收相互独立的控制信号，以分别控制所述第一开关器件和所述第二开关器件的导通状态。

11、在一些实施例中，所述第一耦合线段与所述第三耦合线段之间的耦合面积为第一耦合面积，所述第二耦合线段与所述第三耦合线段之间的耦合面积为第二耦合面积，则所述第一耦合面积与所述第二耦合面积满足：第一耦合面积大于所述第二耦合面积。

12、在一些实施例中，沿所述第一方向，所述第一耦合线段与所述第三耦合线段之间的间距为第一间距l1，所述第二耦合线段与所述第三耦合线段之间的间距为第二间距l2，则所述l1和所述l2满足：l1=l2。

13、在一些实施例中，所述第三传输线包括连续设置的第一线段、第二线段和第三线段，所述第一线段位于所述调节区，所述第二线段位于所述第一区，所述第三线段位于第二区；所述第二传输线包括连续设置的第四线段和第五线段，所述第四线段位于所述调节区，所述第五线段位于所述第二区；

14、其中，所述第一线段具有第一容纳空间，所述第四线段的至少部分延伸至所述第一容纳空间。

15、在一些实施例中，所述第一传输线还包括位于所述第一区的第六线段和第七线段，所述第六线段连续设置在所述第三耦合线段和所述第七线段之间；所述第三传输线还包括位于所述第一区的第八线段，所述第八线段位于所述第二线段远离所述第一线段的端部；

16、其中，所述第八线段具有第二容纳空间，所述第七线段的至少部分位于所述第二容纳空间。

17、在一些实施例中，所述第二传输线还包括第十线段，所述第十线段位于所述第五线段远离所述第四线段的端部；

18、所述第三传输线还包括位于第二区的第九线段，所述第九线段位于所述第三线段远离所述第一线段的端部；

19、其中，所述第十线段具有第三容纳空间，所述第九线段的至少部分位于所述第三容纳空间。

20、在一些实施例中，所述正交耦合器还包括第二传输线组，沿与所述第一方向相交的第二方向，所述第二传输线组与所述第一传输线组层叠设置，且所述第二传输线组与所述第一传输线组电隔离设置。

21、在一些实施例中，所述第二传输线组包括第四传输线、第五传输线、第六传输线和第七传输线，其中，所述第四传输线的部分和所述第五传输线的部分均位于所述第一区，所述第四传输线的另一部分和所述第五传输线的另一部分均位于第二区，以及所述第四传输线的又一部分和所述第五传输线的又一部分均位于所述调节区；所述第六传输线的部分和所述第七传输线的部分位于所述调节区，且所述第六传输线的另一部分和所述第七传输线的另一部分位于所述第二区；所述第四传输线与所述第一传输线对应设置，所述第五传输线和所述第六传输线分别与所述第三传输线对应设置，所述第七传输线与所述第二传输线对应设置；

22、所述正交耦合器还包括第一过孔互连结构、所述第二过孔互连结构、第三过孔互连结构和第四过孔互连结构，所述第一线段的部分通过所述第一过孔互连结构与所述第七传输线位于所述调节区的部分连接，所述第一线段的另一部分通过所述第二过孔互连结构与所述第四传输线位于所述调节区的部分连接，所述第三耦合线段通过所述第三过孔互连结构与所述第六传输线连接，所述第二传输线通过所述第四过孔互连结构与所述第五传输线连接。

23、在一些实施例中，所述第二传输线组还包括均位于所述调节区的第四耦合线段、第五耦合线段、第六耦合线段和第七耦合线段；所述正交耦合器还包括第五过孔互连结构、所述第六过孔互连结构、第七过孔互连结构、第八过孔互连结构、第九过孔互连结构和第十过孔互连结构；

24、其中，所述第四耦合线段依次通过所述第五过孔互连结构、第二耦合线段、第六过孔互连结构连接至所述第五耦合线段，所述第五耦合线段依次通过所述第七过孔互连结构、第三耦合线段和第八过孔互连结构连接至所述第六耦合线段，所述第六耦合线段依次通过所述第九过孔互连结构、所述第一耦合线段和第十过孔互连结构连接至所述第七耦合线段。

25、在一些实施例中，所述正交耦合器还包括第十一过孔互连结构、第十二过孔互连结构、第十三过孔互连结构、第十四过孔互连结构、第十五过孔互连结构和第十六过孔互连结构；

26、所述正交耦合器还包括第一连接线、第二连接线、第三连接线和第四连接线，所述第一连接线通过所述第十一过孔互连结构连接在第一开关器件和第四耦合线段之间，所述第二连接线通过所述第十三过孔互连结构连接在第二开关器件和所述第七耦合线段之间；所述第三连接线通过所述第十五过孔互连结构与所述第七传输线的部分连接，且所述第三连接线连接在所述第一开关器件和所述第二开关器件之间；

27、所述第四连接线远离所述第三连接线的端部通过所述第十四过孔互连结构连接所述第六传输线位于所述调节区的部分，所述第四连接线靠近所述第三连接线的端部通过所述第十二过孔互连结构与所述第五传输线位于所述调节区的部分连接；所述第一线段依次通过所述第十六过孔互连结构、所述第七传输线的部分和所述第十五过孔互连结构连接至所述第三连接线。

28、在一些实施例中，所述正交耦合器还包括第十七过孔互连结构、第十八过孔互连结构、第十九过孔互连结构和第二十过孔互连结构；

29、所述正交耦合器还包括第五连接线和第六连接线，以及第一端口和第二端口，所述第一端口作为输入端口，所述第二端口作为输出端口；

30、所述第一端口依次通过所述第五连接线和所述第十八过孔互连结构、所述第五传输线、第十七过孔互连结构与所述第七线段连接，所述第二端口依次通过所述第六连接线、所述第二十过孔互连结构、所述第四传输线、所述第十九过孔互连结构与所述第八线段连接。

31、在一些实施例中，所述正交耦合器还包括第二十一过孔互连结构、第二十二过孔互连结构、第二十三过孔互连结构和第二十四过孔互连结构；

32、所述正交耦合器还包括第七连接线和第八连接线，以及第三端口和第四端口，所述第三端口作为输出端口，所述第四端口作为隔离端口，沿第三方向，所述第二端口和所述第三端口位于同侧，所述第一端口和所述第四端口位于同侧，沿第一方向，所述第一端口和所述第二端口位于同侧，所述第三端口和所述第四端口位于同侧；

33、所述第三端口依次通过所述第八连接线和所述第二十四过孔互连结构、所述第六传输线、所述第二十二过孔互连结构与所述第十线段连接；所述第四端口依次通过所述第七连接线、所述第二十三过孔互连结构、所述第七传输线、所述第二十一过孔互连结构与所述第九线段连接。

34、在一些实施例中，所述第一传输线组包括的各传输线的线宽设置为相等；和/或，所述第二传输线组包括的各传输线的线宽设置为相等；和/或；所述第一传输线组包括的各传输线的线宽与所述第二传输线组包括的各传输线的线宽设置为相等；和/或

35、相邻的所述各传输线的至少部分之间的间隔设置为相等。

36、在一些实施例中，所述正交耦合器还包括接地层，沿所述第二方向，所述第五连接线、所述第六连接线，所述第七连接线、所述第八连接线与所述接地层同层设置；

37、所述接地层包括沿第一方向间隔设置的多个栅格线，相邻的两个所述栅格线的间隔宽度为15 µm，每一个所述栅格线的线宽为10 µm。

38、根据本技术的第二方面，提供一种射频模块，包括如上所述的正交耦合器。

39、本技术实施例的正交耦合器中，正交耦合器具有沿第一方向分布的第一区和第二区以及位于第一区和第二区之间的调节区，正交耦合器还包括第一传输线组、耦合调节结构以及开关器件。本技术实施例中的第一传输线组包括第一传输线、第二传输线和第三传输线，第一传输线的部分位于第一区，第一传输线的另一部分位于调节区，第二传输线的部分位于第二区，第二传输线的另一部分位于调节区，第三传输线沿第一方向延伸，且由第一区经调节区延伸至第二区。耦合调节结构则位于调节区，且连接在第一传输线和第三传输线之间。开关器件则与耦合调节结构连接，用于控制耦合调节结构的接入状态。其中，开关器件受控导通或关断，使耦合调节结构在多种接入状态之间切换，以改变第一传输线和第三传输线之间的等效耦合电容，以使正交耦合器具有不同的耦合度。通过上述技术方案，开关器件能够控制耦合调节结构在多种接入状态之间切换，使第一传输线与第三传输线之间的等效耦合电容随耦合调节结构的接入状态改变，进而使正交耦合器形成不同的耦合度。由此，可以根据工艺、电压或温度变化对正交耦合器的耦合度进行调节，补偿i/q路的幅相失配，且无需在耦合器外部增设可变衰减器或相移器，有利于减小电路占用空间和额外插入损耗，提高正交耦合器的集成度及对工作条件变化的适应能力。

40、本技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。