宽频的相移器及应用其的相位阵列模块制造技术

技术编号:24803931 阅读:32 留言:0更新日期:2020-07-07 21:50
本发明专利技术公开一种宽频的相移器及应用其的相位阵列模块。相移器包括至少一相移单元。相移单元包括一第一开关、一第一电容、一第二电容、一第一电感、一第二开关、一第二电感、一第一电阻及一第二电阻。第一开关具有一第一端、一第二端及一第三端。第一电容连接于第一电感与第一开关的第二端之间。第二电容连接于第一电感与第一开关的第三端之间。第二开关具有一第一端、一第二端及一第三端。第二开关的第二端连接于一接地端。第二电感的两端分别连接于一接地端及第二开关的第三端。第一电感连接于第一电容及第二开关的第三端之间。

【技术实现步骤摘要】
宽频的相移器及应用其的相位阵列模块
本公开涉及一种宽频的相移器及应用其的相位阵列模块。
技术介绍
随着通信技术的发展,发展出各式天线模块。天线模块所采用的相位阵列模块含有相移器。5G通信所适用的频率例如为28GHz和39GHz,相移器可应用的频带必须够宽,才可以让天线模块同时应用在这两个频率。要达成够宽的频带,需要在整个频带内维持够低的均方根相位误差(RMSphaseerror)和均方根增益误差(RMSgainerror)。均方根相位误差为相移器的相位误差的平均值。均方根增益误差为相移器馈入损耗的平均误差值。举例来说,均方根相位误差例如是依据下式(1)计算,均方根增益误差例如是依据下式(2)计算。其中,N为状态数量,i为第几个状态,θΔi为第i个状态与理想状态的误差,Ai为第i个状态的馈入损耗,AAvg为所有状态的馈入损耗平均值。传统切换式5位的相移器需要5个不同角度的相移单元,通过每个相移单元的开启(on)状态/关闭(off)状态的切换可以形成32种不同的相位状态。然而,在传统的相移器中,要在整个频带中维持够小的均方根相位误差与够小的均方根增益误差,是相当困难的一项挑战。因此,如何设计一个能够应用于宽频的相移器,已成为未来发展的主要研究方向。
技术实现思路
本公开涉及一种宽频的相移器及应用其的相位阵列模块。根据本公开的一实施例,提出一种相移器。相移器包括至少一相移单元。相移单元包括一第一开关、一第一电容、一第二电容、一第一电感、一第二开关、一第二电感、一第一电阻及一第二电阻。第一开关具有一第一端、一第二端及一第三端。第一电容连接于第一电感与第一开关的第二端之间。第二电容连接于第一电感与第一开关的第三端之间。第二开关具有一第一端、一第二端及一第三端。第二开关之第二端连接于一接地端。第二电感的两端分别连接于一接地端及第二开关的第三端。第一电感连接于第一电容及第二开关的第三端之间。第一电阻连接于第一开关的第一端与一第一控制电压之间。第二电阻连接于第二开关的第一端与一第二控制电压之间。第一控制电压为第二控制电压的反向电压。根据本公开的一实施例,提出一种相位阵列模块。相位阵列模块包括一功率分配器、一可调式衰减器阵列、一第一切换器阵列、一功率放大器阵列、一低噪声放大器阵列、一第二切换器阵列及一相移阵列。可调式衰减器阵列连接于功率分配器。相移阵列连接于可调式衰减器阵列。相移阵列包括数个相移器。此些相移器的其中之一包括至少一相移单元。相移单元包括一第一开关、一第一电容、一第二电容、一第一电感、一第二开关、一第二电感、一第一电阻及一第二电阻。第一开关具有一第一端、一第二端及一第三端。第一电容连接于第一电感与第一开关的第二端之间。第二电容连接于第一电感与第一开关的第三端之间。第二开关具有一第一端、一第二端及一第三端。第二开关之第二端连接于一接地端。第二电感的两端分别连接于一接地端及第二开关的第三端。第一电感连接于第一电容及第二开关的第三端之间。第一电阻连接于第一开关的第一端与一第一控制电压之间。第二电阻连接于第二开关的第一端与一第二控制电压之间。第一控制电压为第二控制电压的反向电压。第一切换器阵列连接于相移阵列。功率放大器阵列连接于第一切换器阵列。低噪声放大器阵列连接于第一切换器阵列。第二切换器阵列连接于功率放大器阵列及低噪声放大器阵列。为了对本公开的上述及其他方面有更佳的了解,下文特举实施例,并配合附图详细说明如下:附图说明图1绘示根据一实施例的相位阵列模块的示意图。图2绘示根据一实施例的相移器的示意图。图3示例说明22.5度的相移单元的相对相位曲线。图4示例说明22.5度的相移单元分别于开启时及关闭时的馈入损耗曲线。图5绘示根据一实施例的相移单元的示意图。图6绘示第一控制电压位于低电压电平且第二控制电压位于高电平的相移单元的等效电路图。图7绘示第一控制电压位于高电压电平且第二控制电压位于低电平的相移单元的等效电路图。图8绘示根据图5的11.25度的相移单元的相对相位曲线与传统的11.25度的相移单元的相对相位曲线。图9A绘示根据图5的11.25度的相移单元的馈入损耗曲线与传统的11.25度的相移单元的馈入损耗曲线。图9B绘示根据图5的11.25度的相移单元的馈入损耗差值曲线与传统的11.25度的相移单元的馈入损耗差值曲线。图10绘示根据图5的22.5度的相移单元的相对相位曲线与传统的22.5度的相移单元的相对相位曲线。图11A绘示根据图5的22.5度的相移单元的馈入损耗曲线与传统的22.5度的相移单元的馈入损耗曲线。图11B绘示根据图5的22.5度的相移器的馈入损耗差值曲线与传统的22.5度的相移器的馈入损耗差值曲线。图12绘示晶体管的基底端连接电阻的示意图。图13绘示图12的晶体管的馈入损耗与频率的关系曲线与传统晶体管的馈入损耗与频率的关系曲线。图14绘示图12的电晶的馈入损耗与晶体管宽度的关系曲线与传统晶体管的馈入损耗与晶体管宽度的关系曲线。图15绘示采用图12的设计的相移单元的示意图。图16绘示根据图5的22.5度的相移单元的馈入损耗曲线与根据图15的22.5度的相移单元的馈入损耗曲线。图17绘示根据一实施例的相移器的示意图。图18绘示相移器的平均馈入损耗曲线及均方根增益误差曲线。图19绘示相移器的相对相位曲线与均方根相位误差曲线。【符号说明】100:功率分配器200:相移阵列210、710:相移器211、211’、711、712、713、714、715:相移单元300:天线阵列310:天线400:可调式衰减器阵列410:可调式衰减器500:功率放大器阵列510:功率放大器600:低噪声放大器阵列610:低噪声放大器700:第一切换器阵列710:第一切换器800:第二切换器阵列810:第二切换器1000:相位阵列模块b1、b2:第四端b12:基底端C1:第一电容C2:第二电容C3、C81、C82、C101、C102:相对相位曲线C41、C42、C91、C92、C93、C94、C111、C112、C113、C114、C161、C162:馈入损耗曲线C95、C96、C115、C116:馈入损耗差值曲线C131、C132:馈入损耗与频率的关系曲线C141、C142:馈入损耗与晶体管宽度的关系曲线C181:平均馈入损耗曲线C182:均方根增益误差曲线C191:相对相位曲线C192:均方根相位误差曲线d1、d2:第三端g1、g2:第一端GN1、GN2:接地点L1:第一电感L2:第二电感M1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相移器,其特征在于该相移器包括至少一相移单元,该相移单元包括:/n第一开关,具有第一端、第二端及第三端;/n第一电容;/n第二电容;/n第一电感,该第一电容连接于该第一电感与该第一开关的该第二端之间,该第二电容连接于该第一电感与该第一开关的该第三端之间;/n第二开关,具有第一端、第二端及第三端,该第二开关之第二端连接于一接地端;/n第二电感,该第二电感的两端分别连接于一接地端及该第二开关的该第三端,该第一电感连接于该第一电容及该第二开关的该第三端之间;/n第一电阻,连接于该第一开关的该第一端与第一控制电压之间;以及/n第二电阻,连接于该第二开关的该第一端与第二控制电压之间,该第一控制电压为该第二控制电压的反向电压。/n

【技术特征摘要】
1.一种相移器,其特征在于该相移器包括至少一相移单元,该相移单元包括:
第一开关,具有第一端、第二端及第三端;
第一电容;
第二电容;
第一电感,该第一电容连接于该第一电感与该第一开关的该第二端之间,该第二电容连接于该第一电感与该第一开关的该第三端之间;
第二开关,具有第一端、第二端及第三端,该第二开关之第二端连接于一接地端;
第二电感,该第二电感的两端分别连接于一接地端及该第二开关的该第三端,该第一电感连接于该第一电容及该第二开关的该第三端之间;
第一电阻,连接于该第一开关的该第一端与第一控制电压之间;以及
第二电阻,连接于该第二开关的该第一端与第二控制电压之间,该第一控制电压为该第二控制电压的反向电压。


2.如权利要求1所述的相移器,其中该第一开关为场效应晶体管,该第一开关还具有第四端,该第二开关为场效应晶体管,该第二开关还具有第四端,该相移单元还包括:
第三电阻,连接该第一开关的该第四端;以及
第四电阻,连接该第二开关的该第四端。


3.如权利要求2所述的相移器,其中该第三电阻连接于该第一开关的该第四端与接地点之间,该第四电阻连接于该第二开关的该第四端与接地点之间。


4.如权利要求2所述的相移器,其中该第一开关的该第四端为基底端,该第二开关的该第四端为基底端。


5.如权利要求1所述的相移器,其中该第一开关的该第一端为栅极端,该第一开关的该第二端及该第三端的其中之一为源极端,该第一开关的该第二端及该第三端的其中之另一为漏极端,该第二开关的该第一端为栅极端,该第二开关的该第二端及该第三端的其中之一为源极端,该第二开关的该第二端及该第三端的其中之另一为漏极端。


6.一种相位阵列模块,其特征在于该相位阵列模块包括:
功率分配器;
可调式衰减器阵列,连接于该功率分配器;
相移阵列,连接于该可调式衰减器阵列,该相移阵列包括多个相移器,这些...

【专利技术属性】
技术研发人员:林彦亨蔡作敏
申请(专利权)人:财团法人工业技术研究院
类型:发明
国别省市:中国台湾;71

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