[发明专利]多波束相控阵芯片、接收机模块以及发射机模块

说明书

本发明提供了一种多波束相控阵芯片，该多波束相控阵芯片包括：两个第一端口；分为两组的八个分路端口，每一所述第一端口通过平衡差分电路与一组四个所述分路端口连接，所述八个分路端口中任意两个所述分路端口和与其对应连接的所述第一端口之间的信号损耗系数相等；八条移相电路，每一条所述移相电路仅与一个所述分路端口连接；四个功分器，所述八个分路端口中不同组的所述分路端口两两配置为一对，四对所述分路端口分别通过与其对应连接的所述移相电路连接至不同的所述功分器；四个第二端口，分别连接至不同的所述功分器。此外，本发明还提供了基于上述多波束相控阵芯片的衍生结构。

技术领域

本发明涉及相控阵天线设备的电路设计领域，尤其涉及一种多波束相控阵芯片、接收机模块以及发射机模块。

背景技术

在卫星通信、5G通信等应用场景中，其配套的天线设备需要满足多连接、高可靠性、低延时以及高带宽等性能需求，相控阵技术由于其快速的电子转向特性，成为解决这些性能需求的核心技术。相控阵技术是通过控制单元的相位来改变波束的指向。为了确保通信质量和低延时等要求，要求具备更多的通道数量和更灵活的波束控制，通常需要设置具有大量通道的大规模阵列。因此，利用多波束相控阵来进一步提升通信容量成为业内所选用的优选方法。

多波束相控阵系统需要输出或输入数个波束，这就需要复杂的多波束网络来实现多个波束的分布及合成，更进一步地，多波束相控阵系统中通常将多波束相控阵电路封装为芯片的形式，并期望该芯片输入或输出的各个波束之间需要实现足够高的隔离度，以避免波束之间的相互干扰，如果想实现平衡的多波束输出或输入，同时还期望上述各个波束在传输过程中的损耗基本相等。然后，目前现有技术中尚未就平衡多波束相控阵芯片的结构提供一种成熟可用的解决方案。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种多波束相控阵芯片，该多波束相控阵芯片包括：

两个第一端口；

分为两组的八个分路端口，每一所述第一端口通过平衡差分电路与一组四个所述分路端口连接，所述八个分路端口中任意两个所述分路端口和与其对应连接的所述第一端口之间的信号损耗系数相等；

八条移相电路，每一条所述移相电路仅与一个所述分路端口连接；

四个功分器，所述八个分路端口中不同组的所述分路端口两两配置为一对，四对所述分路端口分别通过与其对应连接的所述移相电路连接至不同的所述功分器；

四个第二端口，分别连接至不同的所述功分器。

根据本发明的一个方面，该多波束相控阵芯片中，所述平衡差分电路包括：设置在所述第一端口和所述分路端口之间的多条信号分路电路，每一所述信号分路电路用于连接所述第一端口以及与其对应的一个所述分路端口；所述多条信号分路电路中的任意两条所述信号分路电路具有相同或镜像对称的结构。

根据本发明的另一个方面，该多波束相控阵芯片中，每一所述信号分路电路包括：与所述第一端口连接的第一级功分器；与所述第一级功分器连接的第一级差分连接线；通过所述第一差分连接线与所述第一级功分器连接的第二级差分功分器；与所述第二级差分功分器连接的第二级差分连接线，所述第二级差分连接线配置成仅与对应的一个所述分路端口连接。

根据本发明的另一个方面，该多波束相控阵芯片中，所述第一级功分器是单端信号功分器；每一所述信号分路电路还包括设置在所述第一级功分器和所述第一级差分连接线之间的巴伦。

根据本发明的另一个方面，该多波束相控阵芯片中，所述多条信号分路电路包括的所有所述第一级功分器的工作参数相同，所有所述第二级差分功分器的工作参数相同，所有所述第一级差分连接线的特征阻抗相同，所有所述第二级差分连接线的特征阻抗相同。

根据本发明的另一个方面，该多波束相控阵芯片中，相邻的两条所述第一级差分连接线在电路板上具有交叉点；相邻的两条所述第二级差分连接线在电路板上具有交叉点。