定向耦合器的制作方法

1.本发明涉及将在主线路传输的rf信号的一部分取出的定向耦合器。


背景技术：

2.在专利文献1中记载了定向耦合器。专利文献1记载的定向耦合器具备相互进行电磁场耦合的主线路和副线路、第1开关、第2开关、第1终端电阻、第2终端电阻、以及检波端口。
3.第1开关与副线路的一端、检波端口、以及第1终端电阻连接。第1终端电阻被接地。第2开关与副线路的另一端、检波端口、以及第2终端电阻连接。第2终端电阻被接地。
4.例如，对在主线路传输的行波进行检波的情况下，第1开关将副线路的一端和检波端口连接，第2开关将副线路的另一端经由第2终端电阻接地。另一方面，对在主线路传输的反射波进行检波的情况下，第1开关将副线路的一端经由第2终端电阻接地，第2开关将副线路的另一端和检波端口连接。
5.在先技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2018
‑
37780号公报
8.在专利文献1记载的以往的定向耦合器中，第1开关的切换和第2开关的切换通常被同时进行。
9.然而，若进行这样的开关控制，则由开关切换造成的无用波的电平变高，该无用波有可能流入到主线路而使具备定向耦合器的高频电路的特性劣化。


技术实现要素：

10.发明要解决的课题
11.因此，本发明的目的在于，提供一种抑制由开关切换造成的无用波的电平的定向耦合器。
12.用于解决课题的技术方案
13.本发明的定向耦合器具备：主线路；副线路，与主线路进行电磁场耦合；耦合端子；终端电路；第1开关电路，切换耦合端子和终端电路对副线路的第1端的连接；以及第2开关电路，切换耦合端子和终端电路对副线路的第2端的连接。
14.在第1开关电路将第1端与耦合端子连接时，第2开关电路将第2端与终端电路连接。在第1开关电路将第1端与终端电路连接时，第2开关电路将第2端与耦合端子连接。
15.第1开关电路使将第1端与耦合端子连接的定时和将第1端从终端电路断开的定时不同。此外，第1开关电路使将第1端从耦合端子断开的定时和将第1端与终端电路连接的定时不同。
16.在该结构中，由开关电路进行的多个切换定时不会变得同时。因此，可抑制由切换造成的无用波的电平。
17.发明效果
18.根据本发明，能够实现抑制了由开关切换造成的无用波的电平的定向耦合器。
附图说明
19.图1是包含第1实施方式涉及的定向耦合器的高频电路的等效电路图。
20.图2(a)、图2(b)是示出定向耦合器的各检测动作下的连接状态的等效电路图。
21.图3是各开关的切换控制的时序图。
22.图4是示出耦合输出的频率特性的曲线图。
23.图5是示出构成多个开关电路的各开关的更具体的结构的一个例子的等效电路图。
24.图6是示出终端电路的具体的结构的一个例子的等效电路图。
25.图7是包含第2实施方式涉及的定向耦合器的高频电路的等效电路图。
26.图8是包含第2实施方式涉及的定向耦合器的高频电路的等效电路图。
27.附图标记说明
28.1：高频电路；
29.10、10a：定向耦合器；
30.21、211、212：主线路；
31.22、222、2211、2212：副线路；
32.30、30a1、30a2：终端电路；
33.40：控制ic；
34.81：低频段滤波器电路；
35.82：高频段滤波器电路；
36.83：可变att(可变衰减器)；
37.91：电力源；
38.92：天线；
39.101：耦合端子；
40.810：lpf；
41.820：bpf；
42.d1、d2、d3、d4：驱动元件；
43.pm1：主线路的一端；
44.pm2：主线路的另一端；
45.psl：副线路的第1端；
46.ps2：副线路的第2端；
47.q1、q2、q3、q4：开关元件；
48.r1、r2、r3、r4：电阻；
49.scl：第1开关电路；
50.sc2：第2开关电路；
51.sw1、sw10、sw11、sw12、sw2、sw3、sw4、sw5、sw6、sw7、sw8、sw811、sw812、sw821、sw822、sw9、sw91、sw92、sw93、sw94：开关；
52.zc、zc1、zc2、zc3、zca1、zca2、zcr3：电容器；
53.zr、zr1、zr2、zr3、zra1、zra2：电阻；
54.zs1、zs2、zs3、zs4、zs5、zs6、zsal、zsa2、zsa3、zsa4、zsa5、zsa6：终端用开关。
具体实施方式
55.(第1实施方式)
56.参照图对本发明的第1实施方式涉及的定向耦合器进行说明。图1是包含第1实施方式涉及的定向耦合器的高频电路的等效电路图。
57.如图1所示，高频电路1具备定向耦合器10、电力源91、以及天线92。
58.作为概略动作，高频电路1通过电力源91生成给定频率的高频信号(例如，百mhz频带、ghz频带的信号)，并从天线92发送到外部。此时，由于相对于天线92的阻抗匹配的偏差等，有时产生从电力源91朝向天线92传播的行波和在天线92反射而朝向电力源91的反射波。为了检测这些行波以及反射波的电平，利用定向耦合器10。
59.定向耦合器10具备主线路21和副线路22。主线路21是将电力源91和天线92连接的传输线路的一部分。主线路21的一端pm1为电力源91侧，另一端pm2为天线92侧。副线路22配置为与主线路21进行电磁场耦合。例如，副线路22以给定的长度与主线路21并行地配置。副线路22具有第1端ps1和第2端ps2。
60.定向耦合器10具备第1开关电路sc1、第2开关电路sc2、终端电路30、以及耦合端子101。耦合端子101是检测信号的输出端子。终端电路30具备作为终端元件的电阻zr和电容器zc。电阻zr和电容器zc的一端彼此连接，另一端被接地。电阻zr是能够调整电阻值的可变电阻，电容器zc是能够调整电容的可变电容器。
61.第1开关电路sc1切换终端电路30和耦合端子101对副线路22的第1端ps1的连接。更具体地，第1开关电路sc1具备开关sw1以及开关sw2。开关sw1以及开关sw2是spst开关。另外，第1开关电路sc1也可以是spdt开关。
62.开关sw1连接在副线路22的第1端ps1与终端电路30之间。开关sw2连接在副线路22的第1端ps1与耦合端子101之间。
63.基本上，第1开关电路sc1在使开关sw1导通时，使开关sw2断开。相反，第1开关电路sc1在使开关sw1断开时，使开关sw2导通。
64.第2开关电路sc2切换终端电路30和耦合端子101对副线路22的第2端ps2的连接。更具体地，第2开关电路sc2具备开关sw3以及开关sw4。开关sw3以及开关sw4是spst开关。另外，第2开关电路sc2也可以是spdt开关。
65.开关sw3连接在副线路22的第2端ps2与耦合端子101之间。开关sw4连接在副线路22的第2端ps2与终端电路30之间。
66.基本上，第2开关电路sc2在使开关sw3导通时，使开关sw4断开。相反，第2开关电路sc2在使开关sw3断开时，使开关sw4导通。
67.(行波以及反射波的检测动作)
68.图2(a)、图2(b)是示出定向耦合器的各检测动作下的连接状态的等效电路图。图2(a)示出输出反射波的检测信号时，图2(b)示出输出行波的检测信号时。
69.如图2(a)所示，在检测反射波的情况下，第1开关电路sc1将副线路22的第1端ps1
和终端电路30连接。第2开关电路sc2将副线路22的第2端ps2和耦合端子101连接。
70.更具体地，第1开关电路sc1使开关sw1导通，并使开关sw2断开。第2开关电路sc2使开关sw3导通，并使开关sw4断开。
71.根据该连接方式，反射波的检测信号从耦合端子101输出。
72.如图2(b)所示，在检测行波的情况下，第1开关电路sc1将副线路22的第1端ps1和耦合端子101连接。第2开关电路sc2将副线路22的第2端ps2和终端电路30连接。
73.更具体地，第1开关电路scl使开关sw1断开，并使开关sw2导通。第2开关电路sc2使开关sw3断开，并使开关sw4导通。
74.根据该连接方式，行波的检测信号从耦合端子101输出。
75.在这样的结构中，第1开关电路sc1和第2开关电路sc2如下所示地执行各开关的切换控制。图3是各开关的切换控制的时序图。
76.如图3所示，在时刻t11，第1开关电路sc1将开关sw1从关断(off)切换为接通(on)，即，从断开(closed)切换为导通(open)。与此同步地，第2开关电路sc2将开关sw4从接通切换为关断，即，从导通切换为断开。
77.然后，在时刻t21，第1开关电路sc1将开关sw2从接通切换为关断，即，从导通切换为断开。与此同步地，第2开关电路sc2将开关sw3从关断切换为接通，即，从断开切换为导通。
78.由此，定向耦合器10从行波的检测信号的输出状态切换为反射波的检测信号的输出状态。
79.接着，在时刻t12，第1开关电路sc1将开关sw1从接通切换为关断，即，从导通切换为断开。与此同步地，第2开关电路sc2将开关sw4从关断切换为接通，即，从断开切换为导通。
80.然后，在时刻t22，第1开关电路sc1将开关sw2从关断切换为接通，即，从断开切换为导通。与此同步地，第2开关电路sc2将开关sw3从接通切换为关断，即，从导通切换为断开。
81.由此，定向耦合器10从反射波的检测信号的输出状态切换为行波的检测信号的输出状态。
82.以后，如图3所示，定向耦合器10对行波的检测信号的输出状态和反射波的检测信号的输出状态进行切换。
83.而且，如图3所示，第1开关电路sc1使开关sw1和开关sw2的切换定时不同。同样地，第2开关电路sc2使开关sw3和开关sw4的切换定时不同。另外，这里提及的所谓切换，并不是从某个开关切换到其它开关，而是意味着各开关中的状态的切换。更具体地，意味着各开关从接通向关断(从导通向断开)的切换、从关断向接通(从断开向导通)的切换。以下，本发明中的所谓切换，意味着这样的各开关中的状态的切换。
84.由此，能够抑制由于多个开关的切换而产生的无用波叠加的情况，可抑制无用波的电平。
85.图4是示出耦合输出的频率特性的曲线图。在图4中，实线示出本技术的情况，虚线示出比较例的情况。在比较例中，执行以往通常进行的将多个开关同时切换的动作。
86.如图4所示，通过执行本技术的结构以及动作，从而在与耦合频率fc相距规定频率
δf的频率处，能够抑制无用波的电平。进而，即使执行本技术的结构以及动作，也可抑制耦合频率fc处的耦合输出的下降。
87.因此，通过使用本发明的结构以及动作，从而定向耦合器10能够在维持行波、反射波所需的耦合度的同时抑制无用波的电平。
88.另外，在图3所示的时序图中，在第1开关电路sc1以及第2开关电路sc2中，先对与终端电路30连接的开关sw1以及sw4进行切换，后对与耦合端子101连接的开关sw2以及开关sw3进行了切换。然而，sw1以及sw4的切换定时和sw2以及sw3的切换定时的顺序可以相反。换言之，也可以先对与耦合端子101连接的开关sw2以及开关sw3进行切换，后对与终端电路30连接的开关sw1以及sw4进行切换。即使在该情况下，也能够抑制无用波的电平。
89.(开关电路的更具体的结构例)
90.图5是示出构成多个开关电路的各开关的更具体的结构的一个例子的等效电路图。如图5所示，开关sw1具备开关元件q1、电阻r1、以及驱动元件d1。开关元件q1例如为fet。电阻r1与开关元件q1的控制端子连接。例如，如果开关元件q1为fet，则电阻r1与栅极连接。驱动元件d1与电阻r1连接。开关元件q1根据来自驱动元件d1的驱动信号，进行上述的接通和关断(导通和断开)的切换。
91.开关sw2具备开关元件q2、电阻r2、以及驱动元件d2。电阻r2与开关元件q2的控制端子连接，驱动元件d2与电阻r2连接。开关元件q2根据来自驱动元件d2的驱动信号，进行上述的接通和关断(导通和断开)的切换。
92.开关sw3具备开关元件q3、电阻r3、以及驱动元件d3。电阻r3与开关元件q3的控制端子连接，驱动元件d3与电阻r3连接。开关元件q3根据来自驱动元件d3的驱动信号，进行上述的接通和关断(导通和断开)的切换。
93.开关sw4具备开关元件q4、电阻r4、以及驱动元件d4。电阻r4与开关元件q4的控制端子连接，驱动元件d4与电阻r4连接。开关元件q4根据来自驱动元件d4的驱动信号，进行上述的接通和关断(导通和断开)的切换。
94.另外，例如，驱动元件d1、驱动元件d2、驱动元件d3、以及驱动元件d4与控制ic40连接。控制ic40使驱动元件d1、驱动元件d2、驱动元件d3、以及驱动元件d4同步，并生成进行上述的切换的控制的控制信号。
95.在这样的结构中，开关sw1的电阻r1的电阻值和开关sw2的电阻r2的电阻值不同。由此，针对开关元件q1的切换的时间常数和针对开关元件q2的切换的时间常数不同。另外，切换的时间常数决定从各驱动元件输出驱动信号直至开关元件的状态切换为止的时间。
96.因此，即使由驱动元件d1和驱动元件d2同步地供给驱动信号，开关元件q1的切换定时和开关元件q2的切换定时也不同。即，能够使开关sw1的切换定时和开关sw2的切换定时不同。
97.此外，开关sw3的电阻r3的电阻值和开关sw4的电阻r4的电阻值不同。由此，针对开关元件q3的切换的时间常数和针对开关元件q4的切换的时间常数不同。
98.因此，即使由驱动元件d3和驱动元件d4同步地供给驱动信号，开关元件q3的切换定时和开关元件q4的切换定时也不同。即，能够使开关sw3的切换定时和开关sw4的切换定时不同。
99.此外，使开关sw1的电阻r1的电阻值和开关sw4的电阻r4的电阻值相同。由此，能够
使开关sw1的切换定时和开关sw4的切换定时同步。
100.同样地，使开关sw2的电阻r2的电阻值和开关sw3的电阻r3的电阻值相同。由此，能够使开关sw2的切换定时和开关sw3的切换定时同步。
101.另外，通过使开关元件q1的电容和开关元件q2的电容不同，从而也能够使开关sw1的切换定时和开关sw2的切换定时不同。这例如能够通过使开关元件q1的栅极宽度和开关元件q2的栅极宽度不同来实现。此外，能够通过使开关元件q1的栅极长度和开关元件q2的栅极长度不同来实现。
102.同样地，通过使开关元件q3的电容和开关元件q4的电容不同，从而也能够使开关sw3的切换定时和开关sw4的切换定时不同。这例如能够通过使开关元件q3的栅极宽度和开关元件q4的栅极宽度不同、使开关元件q3的栅极长度和开关元件q4的栅极长度不同来实现。
103.(终端电路的具体的结构例)
104.图6是示出终端电路的具体的结构的一个例子的等效电路图。如图6所示，终端电路30具备电阻zr和电容器zc。
105.电阻zr具备电阻zr1、电阻zr2、电阻zr3、终端用开关zs1、终端用开关zs2、以及终端用开关zs3。电阻zr1、电阻zr2、电阻zr3的电阻值分别是固定的。
106.电阻zr1和终端用开关zs1被串联连接，电阻zr2和终端用开关zs2被串联连接，电阻zr3和终端用开关zs3被串联连接。电阻zr1、电阻zr2、以及电阻zr3被接地。终端用开关zs1中的与连接到电阻zr1的连接端相反侧的端子、终端用开关zs2中的与连接到电阻zr2的连接端相反侧的端子、以及终端用开关zs3中的与连接到电阻zr3的连接端相反侧的端子相互连接。通过对终端用开关zs1、终端用开关zs2、以及终端用开关zs3的接通关断即导通断开进行控制，从而电阻zr的电阻值变化。电阻zr的电阻值可根据所检测的高频信号的频率来设定。
107.电容器zc具备电容器zc1、电容器zc2、电容器zc3、终端用开关zs4、终端用开关zs5、以及终端用开关zs6。电容器zc1、电容器zc2、电容器zc3的电容分别是固定的。
108.电容器zc1和终端用开关zs4被串联连接，电容器zc2和终端用开关zs5被串联连接，电容器zc3和终端用开关zs6被串联连接。电容器zc1、电容器zc2、以及电容器zc3被接地。终端用开关zs4中的与连接到电容器zc1的连接端相反侧的端子、终端用开关zs5中的与连接到电容器zc2的连接端相反侧的端子、以及终端用开关zs6中的与连接到电容器zcr3的连接端相反侧的端子相互连接。通过对终端用开关zs4、终端用开关zs5、以及终端用开关zs6的接通关断即导通断开进行控制，从而电容器zc的电容变化。电容器zc的电容可根据所检测的高频信号的频率来设定。
109.电阻zrl、电阻zr2以及电阻zr3的连接点与电容器zc1、电容器zc2以及电容器zc3的连接点连接。
110.在这样的结构中，多个终端用开关zsl
‑
zs6的切换定时与第1开关电路sc1的开关sw1以及开关sw2的切换定时、以及第2开关电路sc2的开关sw3以及开关sw4的切换定时不同。
111.由此，定向耦合器10能够在具备可变的终端电路30的结构中抑制多个开关的切换定时的重叠。因此，例如，在对多种高频信号的检测进行切换的方式中，无论是哪一种高频
信号的检测，定向耦合器10均能够抑制无用波的电平。
112.(第2实施方式)
113.参照图对本发明的第2实施方式涉及的定向耦合器进行说明。图7、图8是包含第2实施方式涉及的定向耦合器的高频电路的等效电路图。另外，图7的a点与图8的a点相连，图7的b点与图8的b点相连。
114.如图7、图8所示，第2实施方式涉及的定向耦合器10a相对于第1实施方式涉及的定向耦合器10，在主线路的个数、副线路的个数、开关电路的个数、终端电路的个数、多个开关电路与耦合端子101之间的电路结构上有所不同。关于定向耦合器10a的各开关电路的动作，与上述的定向耦合器10相同，各终端电路的动作也与上述的终端电路30类似。因此，以下，对于相同的方面、根据记载能够容易地类推的类似的方面，省略说明。
115.(定向耦合器10a的结构)
116.定向耦合器10a具备主线路211、主线路212、副线路2211、副线路2212、以及副线路222。副线路2211以及副线路2212与主线路211进行电磁场耦合。副线路222与主线路212进行电磁场耦合。
117.定向耦合器10a具备多个开关sw1
‑
sw12。开关sw1和开关sw2的组、开关sw5和开关sw6的组、开关sw9和开关sw10的组分别对应于本发明的“第1开关电路”。开关sw3和开关sw4的组、开关sw7和开关sw8的组、开关sw11和开关sw12的组分别对应于本发明的“第2开关电路”。
118.定向耦合器10a具备终端电路30a1、终端电路30a2、以及耦合端子101。
119.定向耦合器10a具备多个开关sw91
‑
sw94。定向耦合器10a具备多个开关sw811、sw812、多个开关sw821、sw822、lpf(低通滤波器)810、bpf(带通滤波器)820、以及可变att(可变衰减器)83。多个开关sw811、sw812、以及lpf(低通滤波器)810构成低频段滤波器电路81。多个开关sw821、sw822、以及bpf(带通滤波器)820构成高频段滤波器电路82。
120.包含多个开关sw91
‑
sw94、多个开关sw811、sw812、多个开关sw821、sw822、lpf(低通滤波器)81、bpf(带通滤波器)82、以及可变att(可变衰减器)83的电路对应于本发明的“检测通道切换电路”。
121.开关sw1和开关sw2与副线路2211的第1端连接。开关sw3和开关sw4与副线路2211的第2端连接。开关sw1和开关sw3与开关sw91连接。开关sw2和开关sw4与终端电路30a1连接。
122.开关sw5和开关sw6与副线路2212的第1端连接。开关sw7和开关sw8与副线路2212的第2端连接。开关sw5和开关sw7与开关sw91连接。开关sw6和开关sw8与终端电路30a1连接。
123.开关sw9和开关sw10与副线路222的第1端连接。开关sw11和开关sw12与副线路222的第2端连接。开关sw9和开关sw11与开关sw92连接。开关sw10和开关sw12与终端电路30a2连接。
124.终端电路30al具备电阻zra1、电容器zca1、以及多个终端用开关zsa1
‑
zsa3。电阻zra1是可变电阻，电容器zca1是可变电容器。电阻zra1和终端用开关zsa1被串联连接，电容器zca1和终端用开关zsa2被串联连接。这些串联电路和终端用开关zsa3被并联连接。该并联电路的一端(终端电路30a1的一端)与上述的各开关电路连接，另一端被接地。
125.终端电路30a2具备电阻zra2、电容器zca2、以及多个终端用开关zsa4
‑
zsa6。电阻zra2是可变电阻，电容器zca2是可变电容器。电阻zra2和终端用开关zsa4被串联连接，电容器zca2和终端用开关zsa5被串联连接。这些串联电路被并联连接。该并联电路的一端与上述的各开关电路连接，另一端被接地。终端用开关zsa6的一端与开关sw9、开关sw11、以及开关sw92连接，另一端被接地。
126.多个开关sw91
‑
sw94是所谓的spdt开关。开关sw91连接至开关sw93和低频段滤波器电路81(参照图8)。开关sw91对于开关sw1、开关sw3、开关sw5、开关sw7中的任一者切换地连接开关sw93或低频段滤波器电路81。
127.开关sw92连接至开关sw93和高频段滤波器电路82(参照图8)。开关sw92对于开关sw9、开关sw11中的任一者切换地连接开关sw93或低频段滤波器电路81。
128.开关sw93对于高频段滤波器电路82切换地连接开关sw91或开关sw92。
129.在低频段滤波器电路81中，开关sw812、lpf810依次被串联连接。开关sw811相对于该串联电路而并联连接。开关sw811和开关sw812的连接点与开关sw91以及开关sw92连接。开关sw811和lpf810的连接点与开关sw94连接。另外，低频段滤波器电路81也可以包含未图示的其它开关。
130.在高频段滤波器电路82中，开关sw822、bpf820依次被串联连接。开关sw821相对于该串联电路而并联连接。开关sw821和开关sw822的连接点与开关sw93连接。开关sw821和bpf820的连接点与开关sw94连接。另外，高频段滤波器电路82也可以包含未图示的其它开关。
131.开关sw94对于耦合端子101切换地连接低频段滤波器电路81或高频段滤波器电路82。
132.在这样的结构中，至少构成开关电路的多个开关的切换定时不同。此外，构成开关电路的开关的切换定时与构成终端电路的终端用开关的切换定时不同。进而，检测通道切换电路的开关的切换定时至少与构成开关电路的开关的切换定时不同，更优选地，还与构成终端电路的终端用开关的切换定时不同。
133.由此，能够抑制由于开关的切换而产生的无用波的电平。更具体地，在对多种高频信号的检测进行切换的方式中，即使在对多个副线路进行切换那样的情况下，也能够抑制无用波的电平。
134.在上述的第2实施方式中，主线路的个数、副线路的个数、开关电路的个数、终端电路的个数、滤波器电路数是一个例子，即使是其它结构，只要采用上述那样的切换定时，也能够达到上述的作用效果。
135.另外，上述的各实施方式的结构能够适当地进行组合，并能够达到与各个组合相应的作用效果。