用于变压器和相移网络的系统及方法

摘要

根据一个实施例，一种电路包括具有耦合在第一信号节点与第二信号节点之间的第一绕组、以及耦合在第一参考节点与电流测量节点之间的第二绕组的磁性变压器。相移网络耦合在第二节点与电压测量节点之间，该电路配置成基于电压测量节点与电流测量节点之间的幅度差值和相位差值来表示阻抗匹配条件。

说明书

技术领域

本发明大体涉及电子设备，并且更具体地涉及用于变压器和相 移网络的系统及方法。

背景技术

定向耦合器是能够检测到在特定方向上传输的功率的电子设 备，用于种类繁多的射频(RF)电路中。例如，定向耦合器可以用 于雷达系统中，以通过从反射波分离入射波来检测到反射波，或者 可以用于测量传输线的阻抗失配的电路中。在功能上，定向耦合器 具有正向传输路径和耦合传输路径。正向传输路径通常具有低损耗， 而耦合传输路径耦合传输功率的在特定方向上传播的一小部分。存 在许多不同类型的耦合器架构，包括电磁耦合器和磁性耦合器。这 些耦合器类型中的每一个都可以使用取决于操作的频率和操作环境 的不同的拓扑结构和材料来实现。

例如，定向耦合器可以使用布置在印刷电路板(PCB)或变压器 上的带状线结构来实现。在一些带状线的实现方式中，各种电路元 件可以与被测量的特定信号的1/4波长一样长。对于在500MHz至3 GHz之间(其覆盖了许多蜂窝电话操作的频率范围)的频率下操作 的应用，由于这些频率下的波长远比集成电路的特征尺寸更长，因 而在集成电路上构造带状线定向耦合器变得有挑战性。由于变压器 损耗和寄生效应，因而在该范围的频率下构造低损耗磁基定向耦合 器进行也是有挑战性的。

发明内容

根据一个实施例，一种电路包括磁性变压器，该磁性变压器具 有耦合在第一信号节点与第二信号节点之间的第一绕组、以及耦合 在第一参考节点与电流测量节点之间的第二绕组。相移网络，耦合 在第二节点与电压测量节点之间。并且该电路配置成基于电压测量 节点与电流测量节点之间的幅度差值和相位差值，来表示阻抗匹配 条件。

附图说明

为了更透彻地理解本发明及其优点，现在对接合附图的以下说 明做出引用，在附图中：

图1a-图1c图示了实施例耦合器电路；

图2a-图2b图示了对应于实施例耦合电路的波形图；

图3a-图3b图示了实施例入射波测量电路和反射波测量电路；

图4a-图4d图示了另外的实施例入射波测量电路和反射波测量 电路；

图5图示了实施例耦合器在金属化层上的实现方式；

图6a-图6c图示了各种实施例RF系统；

图7a-图7b图示了实施例方法的框图；以及

图8a-图8b图示了另外的实施例入射波测量电路和反射波测量 电路。

不同附图中的对应的标记和符号大体指代对应的部分，除非另 有声明。附图被绘制以清楚地图示优选实施例的相关方面并且不必 被按比例绘制。为了更清楚地图示某些实施例，图号后可以有指示 相同结构、材料、或处理步骤的变形的字母。

具体实施方式

下面详细地讨论本文的各个优选实施例的制造和使用。然而， 应该理解，本发明提供了可以在种类繁多的特定背景中实现的许多 可应用的发明概念。所论述的具体实施例仅仅是例示制造和使用本 发明的具体方法，并非限制本发明的范围。

将关于在特定背景中的优选实施例来对本发明进行描述，该实 施例为可以用于RF电路中以测量入射或反射功率的定向耦合器的 系统和方法。本发明也可以应用于包括进行RF测量的其他电路的其 他系统和应用，包括但不限于测量并且/或者调谐阻抗失配的设备、 时域反射仪(TDR)、与可调谐天线匹配电路一起使用的感测设备、 以及可调谐滤波器。

在本发明的一个实施例中，阻抗测量设备包括耦合至具有初级 绕组和次级绕组的变压器的相移网络。变压器的初级绕组与阻抗测 量设备的传输路径串联地耦合。变压器的次级绕组以及移相器负载 有高阻抗测量设备，该高阻抗测量设备确定在传输路径的端口之间， 阻抗匹配的质量、以及/或者入射和/或反射信号的绝对或相对的大小 和/或相位。

在一个实施例中，有关RF信号的电流和电压的幅度和相位的信 息被提取，并且被与预定值(诸如但不限于，50Ω阻抗)进行对比。 所提取的RF电流和电压的幅度和相位之间的关系表示RF信号路径 中的反射量，因而表示负载阻抗。例如，反射越小，负载阻抗越接 近特征阻抗Z₀：

$Z_L=Z_0\frac{1+{\Gamma }_0}{1-{\Gamma }_0}$

其中，Z_L表示负载阻抗；Z₀表示特征阻抗，其可以为50Ω；Γ₀表示 反射系数。在一些实施例中，磁性变压器产生与RF电流成比例的电 压，而RC网络产生与RF电压成比例的电压。在一些实施例中，耦 合器被这样构成，使得在RF信号路径中无反射时，与RF电流成比 例的电压的幅度和相位、和与RF电压成比例的电压的幅度和相位， 相位相差180度，并且具有相同幅度。

参照图1a，耦合器1是具有作为用于RF信号的50欧姆端口的 端口2和3、以及负载有高阻抗的两个耦合的端口4和5的四端口设 备。耦合器1包括变压器X1，该变压器X1具有耦合在源阻抗Z_S与 负载阻抗Z_L之间的初级绕组Lp。由包括电阻器R₁和电容器C₁的高 通RC滤波器所实现的相移网络耦合至端口3。使用关于负载有高阻 抗的理想变压器的等式，在端口5的电压可以表述为：

$V_i=-\mathrm{j\omega }·k\sqrt{L_p{L}_s}·I_{\mathrm{RF}}---\left(1\right)$

其中，L_p和L_s是变压器X1的初级和次级绕组的自感，以及k是变 压器X1的初级绕组与次级绕组之间的耦合因子。

在端口4的电压Vv可以表述为：

$V_v=\frac{\mathrm{j\omega }{R}_1{C}_1}{\mathrm{j\omega }{R}_1{C}_1+1}·V_{\mathrm{RF}}---\left(2\right)$

当RC网络的截止频率远高于耦合器的操作频率范围时，即

$\omega <<\frac{1}{R_1{C}_1}---\left(3\right)$

等式(2)可以近似如下：

V_v≈jωR₁C₁·V_RF  (4)

在一个实施例中，选择各种部件和参数k、L_P、L_S、R₁和C₁， 以满足下述条件：

$\frac{k\sqrt{L_p{L}_s}}{R_1{C}_1}=Z_0---\left(5\right)$

其中，Z₀是参考阻抗。在一些实施例中，Z₀可以设置成系统的特征 阻抗(其例如可以为50Ω、或者另一个阻抗)。如果用于在端口3 的RF信号的负载阻抗Z_L等于参考阻抗Z₀，则从等式(1)、(4) 和(5)，其满足

V_v+V_i＝0。  (6a)

这是因为|V_v|＝|V_i|并且∠V_v-∠V_i＝180°。在阻抗失配的情况下，例如 当Z_L≠Z₀,时，

V_v+V_i≠0。  (6b)

图1b图示了另一个实施例，其中相移网络经由端口2而耦合至 源阻抗Z_S，并且变压器X1经由端口3而耦合至负载阻抗Z_L；而图 1c图示了一个可选的实施例，其中相移网络分接至变压器X1的第 一绕组。

图2a-图2b包括关于图1a所示的电路的波形图，其图示了在匹 配阻抗条件下与失配阻抗条件下的电压Vi和Vv之间的关系。图2a 图示了实施例耦合器的在匹配阻抗条件下的波形图，其示出了V_RF、 I_RF与测量输出电压Vi和Vv之间的关系。如图所示，电流I_RF和电 压V_RF彼此同相，同时相对幅度满足下述关系：

$\frac{V_{\mathrm{RF}}}{I_{\mathrm{RF}}}=Z_0$

因此，在端口5和端口4的电压Vi和Vv分别具有相等的幅度并且 彼此相位相差180度，从而Vi与Vv之和为零并且/或者为DC电压。 在一些实施例中，在产生电压Vi的端口5的节点被称作电流测量节 点，而在产生电压Vv的端口4的节点被称作电压测量节点。

图2b图示了实施例耦合器的在失配阻抗的条件下的波形图，其 示出了V_RF、I_RF与测量输出电压Vi和Vv之间的关系。如图所示， 电流I_RF和电压V_RF彼此异相，同时相对幅度其中：

$\frac{V_{\mathrm{RF}}}{I_{\mathrm{RF}}}\ne Z_0$

在这种条件下，端口5和端口4的电压Vi和Vv分别具有不相等的 幅度，并且彼此相位不相差180度。因此，Vi与Vv之和具有AC 成分。应该理解，在Vi和Vv彼此同相但是具有不相等的幅度的条 件下，或者在Vi和Vv彼此异相但是具有相等幅度的条件下，Vi与 Vv之和也可以具有AC成分。在可选的实施例中，可以调整Vi和 Vv的幅度和相位，使得这类不等幅条件和/或异相条件代表匹配阻抗 条件。该实施例可能发生在例如这样的实现方式中，其使用了在匹 配条件下不产生90°相移的相移网络、不产生相等幅度的幅度调整 网络，以及省略了模拟相移网络的实施例。出现这类实施例可能是 由于存在设备寄生效应的影响，并且/或者可能导致这样的情形，其 中通过约束部件值和参数以便得到90°相移和匹配幅度用于在匹配 阻抗条件下的Vi和Vv是不切实际的。在这样的实施例中，可以在 模拟或数字域中的后处理过程中执行为了确定匹配阻抗条件所必需 的调整和相移。

实施例耦合器和阻抗失配测量电路可以用于监测入射和反射RF 功率。参照图1，如果将端口2视为输入端口而将端口3视为传输端 口，则信号Vv与Vi之和将表示反射功率，从而Vv与Vi之间的差 值与入射功率成比例。例如：

$V_{\mathrm{RF}}=V_{\mathrm{RF}}^{+}+V_{\mathrm{RF}}^{-}---\left(7\right)$

$I_{\mathrm{RF}}=I_{\mathrm{RF}}^{+}-I_{\mathrm{RF}}^{-}=\frac{V_{\mathrm{RF}}^{+}}{Z_0}-\frac{V_{\mathrm{RF}}^{-}}{Z_0},---\left(8\right)$

其中，和是入射电压和入射电流，和和是反射电压和 反射电流。将(7)和(8)代入(1)和(4)，结果为：

$V_i=-\mathrm{j\omega }·k\sqrt{L_p{L}_s}·\frac{V_{\mathrm{RF}}^{+}}{Z_0}+\mathrm{j\omega }·k\sqrt{L_p{L}_s}·\frac{V_{\mathrm{RF}}^{-}}{Z_0},---\left(9\right)$

以及

$V_v\approx {\mathrm{j\omega R}}_1{C}_1·V_{\mathrm{RF}}^{+}+\mathrm{j\omega }{R}_1{C}_1·V_{\mathrm{RF}}^{-}.---\left(10\right)$

根据(5)：

$\frac{k\sqrt{L_p{L}_s}}{R_1{C}_1}=Z_0\Rightarrow \frac{k\sqrt{L_p{L}_s}}{Z_0}=R_1{C}_1---\left(11\right)$

将(11)代入(9)，结果为：

$V_i=-\mathrm{j\omega }·R_1{C}_1·V_{\mathrm{RF}}^{+}+\mathrm{j\omega }·R_1{C}_1·V_{\mathrm{RF}}^{-}---\left(12\right)$

最后，通过加及减电压，如等式(10)和(12)所示，在RF线中的 反射和入射功率能够被监测如下：

如果耦合器的输入端口和传输端口被这样扫描，使得端口3被 视为输入端口而端口2被视为传输端口，则信号Vv与Vi之和表示 入射功率，而Vv与Vi之间的差值表示反射功率。

图3a-图3b图示了一种实施例反射测量电路，其具有耦合至求 和模块104和106的实施例耦合器1。求和模块104配置成从Vv减 去Vi以产生入射波信号，而求和模块106配置成将Vv加上Vi以产 生反射波信号，其中入射波的方向为从端口2至端口3。图3b图示 了其中入射波从端口3传播到端口2的情况，在这种情况下，求和 模块104产生与反射波成比例的信号，而求和模块106产生与入射 波成比例的信号。

图4a-图4d图示了利用实施例耦合器电路的各种实施例失配检 测系统。例如，图4a图示了经由端口5和4而分别耦合至求和电阻 器R2和R3的耦合器1。RF功率检测器电路10在节点V_ref耦合至 电阻R2和R3。在实施例中，RF功率检测器电路10可以是使用本 领域已知的各种功率检测电路实现的。例如，可以使用简单二极管 功率检测器电路、对数功率检测器电路、或其他功率检测器电路来 实现RF功率检测器10。在一些实施例中，功率检测器电路10可以 产生与RF功率检测器10所检测到的功率的量成比例的模拟和/或数 字值。所检测到的功率可以例如与由功率检测器10所检测到的均方 根(RMS)电压成比例。可选地，也可以使用其他功率度量。在一 个实施例中，在源阻抗Z_S匹配负载阻抗Z_L和/或参考阻抗Z₀的条件 下，由功率检测器10所检测到的电压电平为零或基本接近于零。在 一些实施例中，可以省略功率检测器10，而将节点V_ref用作用于各 种应用的定向耦合器输出。

在一个实施例中，可以由使用电压-Vi和Vv的有源电路系统来 执行使用实施例耦合器电路的入射功率监测。例如，图4b的实施例 包括耦合器1、分别连接至耦合器1的端口4和6的求和电阻R2和 R3、以及RF功率检测器11。应该注意，图4b的实施例类似于图 4a的实施例，除了次级绕组L_S的输出选自该绕组的相反端。这就在 匹配阻抗条件下产生了相位与电压Vi相差180度并且与电压Vv同 相的电压-Vi。电压-Vi和Vv在电阻R2和R3上进行求和，实际上 是从Vv减去Vi。基于Vv-Vi的幅度导出与所检测到的电压V_inc的 功率成比例的值。

图4c所示的耦合器的另一个实施例允许同时检测到入射功率和 反射功率。在该实施例中，变压器X1的次级绕组被中心分接至地， 使得在端口5和6同时产生两个异相信号Vi和-Vi。电压Vi与电压 Vv在电阻R2和R3上进行求和以获得反射电压Vref，而电压-Vi与 电压Vv在电阻R4和R5上进行求和以获得入射电压Vinc。两个电 压Vref和Vinc的幅度都是使用功率检测器10和11检测到的。

在本发明的可选实施例中，图4a-图4c所示的求和电阻R2、R3、 R4和R5可以是使用除了电阻器以外的其他阻抗元件实现的。例如， 在一些实施例中，电容器C2、C3、C4和C5，以及/或者代表电阻、 电抗和/或复阻抗的普通复阻抗Z2、Z3、Z4和Z5可以替代R2、R3、 R4和R5。在使用电容的实施例中，调整电容还可以充当可以简化对 RF功率检测器的偏置的DC阻断电容器。

根据另一个实施例，测量系统包括如图4d所示的实施例耦合器 1、功率检测器12和13、以及相位检测器14。在相位检测器14检 测到Vi与Vv之间的相位差值的同时，功率检测器12和13产生与 RF信号的电流和电压部分成比例的值。在匹配条件下，两个检测器 的输出彼此相等并且信号间的相位差值为180°。相位检测器14可 以使用本领域公知的电路和系统来实现。例如，相位检测器14可以 使用异或(XOR)门、模拟混频器、数字锁存电路，或者使用本领 域已知的其他电路和方法来实现。

图5图示了例如可以在集成电路的金属化层上实现的耦合器500 的实施例实现方式的平面图。在一个实施例中，变压器X1的初级绕 组使用金属迹线20来实现，变压器X1的次级绕组使用布置在可以 是半导体基板的基板502上的金属迹线21来实现。在图5的实例中， 金属迹线20的宽度远宽于金属迹线21的宽度，以便在端口2与端 口3之间设置低阻抗信号路径。由于次级绕组负载有高阻抗并且不 传导大得可以察觉的电流，因此金属迹线21可以被制作得远窄于金 属迹线20。移相器的电容C1可以例如通过在其上实现了初级绕组 金属迹线20的金属层2与金属层1的金属部22之间形成电容器来 实现。通过使用在两层金属层之间的该电容，可以维持高击穿电压， 例如20V。在不要求高击穿电压的实施例中，可以用其他电容结构 来实现电容器C1，例如通过使用金属-绝缘体-金属(MIM)电容器 以及其他结构。电阻器R1被示出使用在金属层1上的耦合在接地连 接24与金属部22之间的蛇形电阻器23来实现。可选地，可以使用 本领域已知的其他电阻器结构。

在图5的所示的实施例中，金属2是上金属层和/或顶金属层， 而金属1是下金属层。在其中顶金属层或上金属层比下金属层更厚 的半导体工艺中，顶金属层或上金属层可以用来为金属迹线20提供 更低电阻的路径，以便实现低损耗耦合器。在一些实施例中，耦合 器500的损耗可以约为0.2dB或更低。可选地，可能导致取决于特 定的实现方式及其规范的其他耦合器损耗。

耦合器500可以经由耦合至电容器C1的金属迹线22的端口连 接4、以及而耦合至与金属迹线21耦合的端口连接5，而耦合至一 个以上的实施例功率检测器。应该理解，图5所示的实施例仅仅是 许多可能的实施例耦合器实现方式的一个实例。在可选的实施例中， 可以使用其他几何构造和拓扑结构。在另外的实例中，耦合器500 可以在印刷电路板或其他基板上实现。此外，在其他实施例中，实 施例耦合器可以使用与金属1和金属2不同的金属化层来实现。

图6a图示了根据本发明的一个实施例的RF系统600。系统600 包括经由实施例反射测量电路604和可调谐匹配网络606而耦合至 天线612的RF接收器602。反射测量电路604的功率测量输出耦合 至A/D转换器608，A/D转换器608的输出耦合至控制器610。在一 个实施例中，控制器610根据A/D转换器608的数字化输出来调节 可调谐匹配网络606。当反射测量电路604检测到RF接收器602与 至可调谐匹配网络606的输入之间的阻抗失配时，控制器610调节 可调谐匹配网络606，直至所测量的阻抗上的失配在一些实施例中下 降至预定阈值之下。在一些实施例中，控制器610可以例如使用处 理器、微控制器、或者专用系统逻辑来实现。RF系统600例如可以 在蜂窝电话、无线局域网络接收器或其他射频系统的前端中实现。 在一些实施例中，如关于系统620的图6b所示，可调谐匹配网络606 耦合在RF接收器602与反射测量电路604之间。

图6c图示了根据本发明另一个实施例的实施例雷达系统650。 系统650包括经由实施例反射测量电路604而耦合至天线612的雷 达接收器652。反射测量电路604的输出经由模拟-数字转换器608 而耦合至控制器610。在一个实施例中，反射测量电路604测量来自 天线612的可以表示所反射的雷达脉冲的入射信号。系统650可以 用作例如雷达系统，诸如汽车的或类似的雷达系统。反射测量电路 604例如可以使用图4c和/或图4d的实施例来实现。可以利用实施 例反射测量电路的其他实例系统包括在平面倒F型天线(PIFA)馈 电点调谐器中的功率监测。

应该理解，图6a-图c所示的实施例仅仅是可以使用反射测量电 路的实施例来实现的许多实施例系统中的三个实例。

图7a图示了使用实施例耦合器的方法的框图700。在步骤702 中，监测对应于图1a所示的端口4和5输出的Vv和Vi的幅度。接 着，在步骤704中，例如使用如图4a所示的电阻式求和网络，来确 定Vv与Vi之和。可选地，可以使用电容式求和网络、或者包括具 有各种实部和/或电抗成分的阻抗的求和网络。在另外的实施例中， 该求和可以在数字域中执行。在步骤706中，源与负载阻抗之间的 反射的大小基于Vv与Vi之和来确定。在一些实施例中，Vv与Vi 之和的幅度与所测量的反射的大小成比例。幅度之和例如可以使用 RF功率检测器来测量。

图7b图示了使用实施例耦合器来测量入射波和反射波的方法的 框图720。在步骤722中，监测对应于图1a所示的端口4和5的输 出的Vv与Vi的幅度。接着，在步骤724中，例如使用如图4a所示 的电阻式求和网络，来确定Vv与Vi之和。该和的幅度与在第一方 向上传播的波的大小成比例。在步骤726中，确定Vv与Vi之间的 差值，使得该差值的幅度与在与第一方向相反的第二方向上传播的 波的大小成比例。可以例如使用就图4b和图4c所描述的电路，来 确定该差值。

可选地，可以使用电容式求和网络、或者包括具有不同实部和/ 或电抗成分的求和网络。在另外的实施例中，该求和可以在数字域 中执行。在步骤706中，源与负载阻抗之间的反射的大小基于Vv与 Vi之和来确定。在一些实施例中，Vv与Vi之和的幅度与所测量的 反射的大小成比例。幅度之和例如可以使用RF功率检测器来测量。

图8a图示了类似于图1a所示的耦合器的实施例耦合器800，其 添加了由电容器C5和C6所形成的可以耦合至变压器X1的初级绕 组的电容分压器。在一个实施例中，V_vQ与电压V_RF同相，使得端口 5a的电压V_vQ和端口5的电压V_i在匹配条件下具有90度相位差值。 图8b图示了使用了耦合器800、相位检测器14和RF功率检测器12 和13的反射测量系统。在一个实施例中，相位检测器14的输出802 在匹配条件下具有零和/或最小输出，该输出不依赖于耦合器800的 电源端口或负载端口的RF信号的幅度。因此，在一些实施例中，可 以在不用校将在耦合器800的源端口和负载端口的信号幅度的影响 准掉的情况下，识别出匹配条件。

根据一个实施例，电路包括具有耦合在第一信号节点与第二信 号节点之间的第一绕组、以及耦合在第一参考节点与电流测量节点 之间的第二绕组的磁性变压器。相移网络耦合在第二节点与电压测 量节点之间，并且电路配置成基于电压测量节点与电流测量节点之 间的幅度差值和相位差值来表示阻抗匹配条件。第一信号节点可以 配置成耦合至RF信号源，而第二信号节点可以配置成耦合至RF负 载，并且在一些实施例中，电路包括RF信号源和RF负载。

在一个实施例中，相移网络经由第一绕组上的分接连接而耦合 至第二信号节点，并且/或者相移网络配置成提供90°相移。相移网 络可以包括耦合在第二信号节点与电压测量节点之间的电容器、以 及耦合在电压测量节点与第二参考节点之间的电阻器。在一些实施 例中，第一参考节点和第二参考节点是接地节点。

在一个实施例中，该电路还包括耦合至电压测量节点和电流测 量节点的检测电路。检测电路可以包括RF功率检测器，该检测器具 有耦合至电压测量节点和电流测量节点的输入。在一些实施例中， 检测电路包括耦合在电流测量节点与感测节点之间的第一阻抗、以 及耦合在电压测量节点与感测节点之间的第二阻抗。RF功率检测器 可以耦合至感测节点。

在一个实施例中，第一阻抗包括第一电阻器，而第二阻抗包括 第二电阻器。可选地，第一阻抗包括第一电容器，而第二阻抗包括 第二电容器。检测电路可以配置成，当RF功率检测器的输出表示最 小功率水平时表示在耦合至第一节点的参考阻抗与耦合至第二节点 的负载阻抗之间的阻抗匹配。

在一些实施例中，检测电路包括：耦合至电流测量节点的第一 RF功率检测器；耦合至电压测量节点的第二RF功率检测器；以及 混频器，其具有耦合至电流测量节点的第一输入和耦合至电压测量 节点的第二输入。电路可以还包括：电容分压器，该分压器具有耦 合至第一信号节点的输入；耦合至电流测量节点的第一RF功率检测 器；耦合至电压测量节点的第二RF功率检测器；以及混频器，其具 有耦合至电容分压器网络的输出的第一输入和耦合至电流测量节点 的第二输入。

根据另一个实施例，操作反射测量电路的方法包括监测的步骤 和测量的步骤。反射测量电路包括磁性变压器和相移网络。磁性变 压器具有耦合在第一信号节点与第二信号节点之间的第一绕组、以 及耦合在第一参考节点与电流测量节点之间的第二绕组，而相移网 络耦合在负载节点与电压测量节点之间。监测的步骤包括监测电压 测量节点的幅度和电流测量节点的幅度，而测量的步骤包括测量在 耦合至第一信号节点的第一阻抗与耦合至第二信号节点的第二阻抗 之间的反射。在一些实施例中，该方法还包括基于所测量的反射确 定阻抗失配。

测量的步骤可以包括将电压测量节点的信号加上电流测量节点 的信号以形成求和信号(summed signal)，使得该求和信号的幅度 与描述从负载阻抗到源阻抗的反射的反射系数成比例。

在一个实施例中，该方法还包括使用功率检测器测量求和信号 的幅度，并且可以还包括使用第一功率检测器来测量电流测量节点 的幅度并使用第二功率检测器来测量电压测量节点的幅度。在一些 实施例中，该方法还包括确定电流测量节点与电压测量节点之间的 相位差值。确定相位差值可以包括例如使用具有耦合至电流测量节 点和电压测量节点的输入的相位检测器。

在一个实施例中，该方法还包括测量第一方向上的波，其包括 将电压测量节点的信号加上电流测量节点的信号以形成求和信号， 并测量第二方向上的波，其包括从电压测量节点的信号减去电流测 量节点的信号以形成求差信号(subtracted signal)。

根据另一个实施例，半导体电路包括半导体基板、磁性变压器、 以及相移网络。磁性变压器包括布置在半导体基板上的初级金属化 迹线、以及布置成邻接初级金属化迹线的次级金属化迹线。初级金 属化迹线的第一端配置成耦合至参考阻抗并且初级金属化迹线的第 二端配置成耦合至负载阻抗；次级金属化迹线的第一端配置成耦合 至第一参考电压节点并且次级金属化迹线的第二端配置成耦合至电 流测量节点。相移网络的第二端耦合至第一金属化迹线的第二端以 及电压测量节点。

在一个实施例中，相移网络包括耦合在第二初级金属化迹线与 电压测量节点之间的电容器、以及耦合在电压感测节点与第二参考 电压节点之间的电阻器。电容器可以使用电容性地耦合至初级金属 化迹线的金属化区域来实现，并且电阻器可以使用金属电阻器来实 现。在一些实施例中，半导体电路还包括RF功率检测器，该检测器 的输入耦合至电压测量节点和电流测量节点。

在一个实施例中，半导体电路还包括耦合在电流测量节点与感 测节点之间的第一阻抗、以及耦合在电压测量节点与感测节点之间 的第二阻抗。第一阻抗可以包括第一电阻器，而第二阻抗可以包括 第二电阻器。在一些实施例中，第一阻抗可以包括第一电容器，而 第二阻抗可以包括第二电容器。半导体电路还可以包括RF功率检测 器，该检测器的输入耦合至感测节点。

本发明的实施例的优点包括：能够实现具有很低的插入损耗、 适用至片上集成的小形状因子的定向耦合器和/或阻抗失配测量设 备，以及能够在低RF频率(例如500MHz到3GHz之间)下操作。

尽管本发明是已经参考示例性的实施例来加以描述的，然而该 描述不应被解释为限制性的。对于本领域技术人员而言，在参考了 本描述的基础上，该说明性实施例以及本发明的其他实施例的各种 修改和组合将是显而易见的。