射频传输器以及用于发射射频输出信号的方法技术

本申请公开了一种射频传输器以及用于发射射频输出信号的方法。所述射频传输器包括辐射元件、芯片及移相电路。所述辐射元件用以接收多个电信号以产生射频输出信号。所述芯片包括放大器电路。所述放大器电路用以放大射频输入信号，以分别在多个输出端产生多个放大信号。所述移相电路位于所述芯片外，且耦接于所述多个输出端与所述辐射元件。所述移相电路用以对所述多个放大信号进行移相操作，并据以产生馈入至所述辐射元件的所述多个电信号。所述移相电路与所述辐射元件形成于同一基板上。所述射频传输器能够减少所需的芯片尺寸、降低生产成本以及减少信号损失。产成本以及减少信号损失。产成本以及减少信号损失。

【技术实现步骤摘要】
射频传输器以及用于发射射频输出信号的方法


[0001]本申请涉及相位阵列，尤其涉及一种射频传输器/接收器阵列，各射频传输器/接收器均包括位于芯片外且与相应的天线元件形成在同一基板上的同相/正交移相器。

技术介绍

[0002]在无线通信应用(例如5G通信网络或低轨卫星星座(low Earth orbit satellite constellation，LEO satellite constellation))中，相位阵列天线(phased array antenna)越来越受欢迎。相位阵列系统可利用波束成形(beamforming)或波束控制(beamsteering)的技术，在各种方向上形成与控制辐射方向图(radiation pattern)。例如，在相位阵列系统中，每一天线的输入功率与相对相位(relative phasing)通过调控即可改变辐射信号的方向与塑形(shape)，而无需移动天线。根据不同辐射信号之间的相位差，可由电子控制的方式来调整辐射方向图。相位阵列系统可聪明地结合若干个别天线，以实现较佳的信号强度、增益及方向性(directivity)。此外，相位阵列系统可产生大量的波束、实现宽广的覆盖范围(wide coverage)，且适用于低轨卫星星座。

技术实现思路

[0003]本申请的实施例公开了一种射频传输器(其具有在同一基板上形成的移相器与辐射元件)、一种发射一射频输出信号的方法、一种射频接收器(其具有在同一基板上形成的移相器与辐射元件)、一种接收一射频输入信号的方法，以及相关的相位阵列。
[0004]本申请的某些实施例包括一种射频传输器。所述射频传输器包括辐射元件、芯片以及移相电路。所述辐射元件用以接收多个电信号以产生射频输出信号。所述芯片包括放大器电路。所述放大器电路用以放大射频输入信号，以分别在多个输出端产生多个放大信号。所述移相电路位于所述芯片外，且耦接于所述多个输出端与所述辐射元件。所述移相电路用以对所述多个放大信号进行移相操作，并据以产生馈入至所述辐射元件的所述多个电信号。所述移相电路与所述辐射元件形成于同一基板上。
[0005]本申请的某些实施例包括一种发射射频输出信号的方法。所述方法包括：利用位于芯片中的放大器电路来放大射频输入信号，以分别在所述芯片的多个输出端产生多个放大信号；对所述芯片的所述多个输出端所输出的所述多个放大信号进行移相操作，以产生多个电信号；以及将所述多个电信号馈入辐射元件，以从所述辐射元件发射所述射频输出信号。
[0006]通过本申请所公开的异构集成技术(其将主动元件与被动元件集成在相位阵列上)，移相操作可在芯片外进行，从而减少所需的芯片尺寸。此外，由于芯片使用的基板的价格，通常会高于用来辐射元件所设置在的基板的价格，因此，芯片尺寸的减少有助于降低生产成本。本申请所公开的异构集成技术还可减少在芯片内部进行信号传输所造成的信号损失。再者，射频传输器/接收器能够发射/接收的圆极化波的旋向是可选择的。
附图说明
[0007]通过搭配附图来阅读下文的实施方式，可清楚地理解本申请的内容。应注意，根据行业中的标准惯例，附图的各种特征并不一定按照比例绘制。事实上，为了能够清楚地描述，可任意放大或缩小某些特征的尺寸。
[0008]图1是依据本申请某些实施例的示例性相位阵列的示意图。
[0009]图2A是依据本申请某些实施例的射频传输器的方框图。
[0010]图2B是依据本申请某些实施例的射频接收器的方框图。
[0011]图3至图5是依据本申请某些实施例的图2A所示的射频传输器的具体实施方式。
[0012]图6至图8是依据本申请某些实施例的图2B所示的射频接收器的具体实施方式。
[0013]图9至图12是依据本申请某些实施例的图2A所示的射频传输器的具体实施方式。
[0014]图13至图16是依据本申请某些实施例的图2B所示的射频接收器的具体实施方式。
[0015]图17至图19是依据本申请某些实施例的图2A所示的射频传输器的具体实施方式。
[0016]图20至图22是依据本申请某些实施例的图2B所示的射频接收器的具体实施方式。
[0017]图23是依据本申请某些实施例的相位阵列的阵列单元之间的互连结构示意图。
[0018]图24是依据本申请某些实施例的相位阵列的阵列单元之间的互连结构示意图。
[0019]图25是依据本申请某些实施例的用于发射射频输出信号的方法的流程图。
[0020]图26是依据本申请某些实施例的用于接收射频输入信号的方法的流程图。
具体实施方式
[0021]以下披露内容公开了多种实施方式或例示，其能用以实现本申请内容的不同特征。下文所述的参数值、组件与配置的具体例子用以简化本申请内容。当可想见，这些叙述仅为例示，其本意并非用于限制本申请内容。举例来说，本申请内容可能会在实施例中重复使用组件符号和/或标号。此种重复使用乃是基于简洁与清楚的目的，且其本身不代表所讨论的不同实施例和/或组态之间的关系。
[0022]此外，当可理解，若将一组件描述为与另一组件“连接(connected to)”或“耦接(coupled to)”，则两者可直接连接或耦接，或两者间可能出现其他中间(intervening)组件。
[0023]相位阵列可采用同相/正交(in
‑
phase/quadrature，I/Q)移相器来发射或接收极化电磁波(polarized electromagnet ic wave)，例如圆极化(circularly polarized)电磁波。每一I/Q移相器均形成于集成电路(integrated circuit，IC)或芯片中，且每一I/Q移相器本身具有的同相路径(I
‑
path)与正交路径(Q
‑
path)之间存在90度的相移(phase shift)。于传输端所产生的相移信号(phase shifted signal)，可被放大并传送到用来发射极化电磁波的天线元件。
[0024]例如，在实施为传输器阵列的相位阵列中，每一传输器包括一芯片与一天线元件。所述芯片可包括一主动式双向分配器(active two
‑
way spl itter)、一I/Q产生器(I/Q generator)、两个可变增益放大器(variable gain ampl ifier，VGA)、一信号加法器(s ignal adder)以及一功率放大器(power amplifier，PA)。所述主动式双向分配器用以将一射频(radio frequency，RF)输入信号分为两个输入信号。所述I/Q产生器通过同相路径与正交路径的其中的一个接收一输入信号，并产生一相移信号，其落后所述输入信号八分之
一波长(例如，
‑
45度)。此外，所述I/Q产生器通过同相路径与正交路径的其中的另一个接收另一输入信号，以产生另一相移信号，其领先所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种射频传输器，其特征在于，包括：辐射元件，用以接收多个电信号以产生射频输出信号；具有放大器电路的芯片，其中所述放大器电路用以放大射频输入信号，以分别在多个输出端产生多个放大信号；以及移相电路，位于所述芯片外，且耦接于所述多个输出端与所述辐射元件，所述移相电路用以对所述多个放大信号进行移相操作，并据以产生馈入至所述辐射元件的所述多个电信号，其中所述移相电路与所述辐射元件形成于同一基板上。2.根据权利要求1所述的射频传输器，其特征在于，所述芯片以异构集成的方式设置在所述基板上。3.根据权利要求1所述的射频传输器，其特征在于，所述辐射元件包括：第一馈点，用以接收所述多个电信号中的第一电信号；以及第二馈点，用以接收所述多个电信号中的第二电信号，其中所述第一电信号与所述第二电信号具有相同的振幅，且相位差为90度。4.根据权利要求3所述的射频传输器，其特征在于，所述多个放大信号包括第一放大信号与第二放大信号，所述移相电路包括：第一移相级，耦接于所述多个输出端，所述第一移相级用以对所述第一放大信号与所述第二放大信号两者中的至少一个进行移相操作，以产生相位差为90度的第一相移信号与第二相移信号，并结合所述第一相移信号与所述第二相移信号以产生结合信号；以及第二移相级，耦接于所述第一移相级，所述第二移相级用以对所述结合信号进行移相操作，以产生所述第一电信号与所述第二电信号。5.根据权利要求4所述的射频传输器，其特征在于，所述第一移相级包括：分支线耦合器，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端与第二输出端，其中所述第一输入端与所述第二输入端分别用以接收所述第一放大信号与所述第二放大信号，所述第一输出端用以输出所述结合信号，所述第二输出端被隔离。6.根据权利要求4所述的射频传输器，其特征在于，所述第二移相级包括：第一传输线，用以将所述结合信号耦接于所述辐射元件，并据以产生所述第一电信号；以及第二传输线，用以将所述结合信号耦接于所述辐射元件，并据以产生所述第二电信号，其中所述第二传输线的长度大于所述第一传输线的长度。7.根据权利要求3所述的射频传输器，其特征在于，所述多个放大信号包括第一放大信号、第二放大信号、第三放大信号与第四放大信号；所述移相电路包括：第一移相级，用以对所述第一放大信号与所述第二放大信号两者中的至少一个进行移相操作，以产生相位差为90度的第一相移信号与第二相移信号，并结合所述第一相移信号与所述第二相移信号以产生所述第一电信号；以及第二移相级，用以对所述第三放大信号与所述第四放大信号两者中的至少一个进行移相操作，以产生相位差为90度的第三相移信号与第四相移信号，并结合所述第三相移信号与所述第四相移信号以产生所述第二电信号。8.根据权利要求7所述的射频传输器，其特征在于，所述第一移相级包括：分支线耦合器，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端与第二输出端，其中所述第
一输入端与所述第二输入端分别用以接收所述第一放大信号与所述第二放大信号，所述第一输出端用以输出所述第一电信号，所述第二输出端被隔离。9.根据权利要求7所述的射频传输器，其特征在于，所述放大器电路包括：第一放大路径，用以使用第一增益值来放大所述射频输入信号，以产生所述第一放大信号；第二放大路径，用以使用第二增益值来放大所述射频输入信号，以产生所述第二放大信号；第三放大路径，用以使用第三增益值来放大所述射频输入信号，以产生所述第三放大信号；第四放大路径，用以使用第四增益值来放大所述射频输入信号，以产生所述第四放大信号；其中当所述第一增益值是所述第四增益值的相反数，且所述第二增益值等于所述第三增益值时，所述辐射元件所输出的所述射频输出信号沿着一方向圆极化；当所述第一增益值等于所述第四增益值，且所述第二增益值是所述第三增益值的相反数时，所述辐射元件所输出的所述射频输出信号沿着另一方向圆极化。10.根据权利要求3所述的射频传输器，其特征在于，所述辐射元件还包括：第三馈点，用以接收所述多个电信号中的第三电信号；以及第四馈点，用以接收所述多个电信号中的第四电信号，其中所述第三电信号与所述第四电信号具有相同的振幅，且相位差为90度；其中所述射频输出信号是包括水平成分与垂直成分的圆极化信号；所述辐射元件用以根据所述第一电信号与所述第三电信号产生所述圆极化信号的所述水平成分，以及根据所述第二电信号与所述第四电信号产生所述圆极化信号的所述垂直成分。11.根据权利要求10所述的射频传输器，其特征在于，所述多个放大信号包括第一放大信号、第二放大信号、第三放大信号与第四放大信号；所述移相电路包括：第一传输线，用以将所述第一放大信号耦接于所述辐射元件，并据以产生所述第一电信号；第二传输线，用以将所述第二放大信号耦接于所述辐射元件，并据以产生所述第二电信号，其中所述第一传输线的长度大于所述第二传输线的长度；第三传输线，用以将所述第三放大信号耦接于所述辐射元件，并据以产生所述第三电信号；以及第四传输线，用以将所述第四放大信号耦接于所述辐射元件，并据以产生所述第四电信号，其中所述第四传输线的长度大于所述第三传输线的长度。12.根据权利要求10所述的射频传输器，其特征在于，所述多个放大信号包括第一放大信号、第二放大信号、第三放大信号与第四放大信号；所述放大器电路包括：第一放大路径，用以使用第一增益值来放大所述射频输入信号，以产生所述第一放大信号；第二放大路径，用以使...

【专利技术属性】
技术研发人员：王毓驹，张立翰，周皓众，朱大舜，
申请(专利权)人：创未来科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：