一种差分馈线功率合成收发一体天线及其应用制造技术

本发明专利技术为一种差分馈线功率合成收发一体天线及其应用。它为背馈式结构的天线，所述天线上设有发射接口TX1，与收发机的芯片设有的一路差分信号TXN连接；发射接口TX2，与收发机的芯片设有的另一路差分信号TXP连接；接收端口RX，与收发机的芯片设有的射频信号输入端口连接；以及天线的接地端GND，与收发机的接地端GND采用共地连接方式进行连接。所述天线在芯片中的应用，所述芯片为集成射频的SOC芯片。本发明专利技术的有益效果为：本发明专利技术能够使差分功率放大器输出简洁化，不但减小了模块尺寸，还可以有效提高发射功率，可以降低系统功耗和成本。它可用于低成本的毫米波雷达、Wi

【技术实现步骤摘要】
一种差分馈线功率合成收发一体天线及其应用


[0001]本专利技术涉及电子设备、电子器件
，特别是一种差分馈线功率合成收发一体天线及其应用，它可用于低成本的毫米波雷达、Wi
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Fi收发器、 5G 客户端收发器等多重场景。差分馈电方式的功率合成收发一体天线使得差分功率放大器输出简洁化，不但减小了模块尺寸，还可以有效提高发射功率，可以降低系统功耗和成本。

技术介绍

[0002]利用差分电路共模抑制能力来降低外来干扰 常常用在集成射频的SOC芯片中，提供便利的同时，也带来了其他的一些问题。
[0003]差分接收电路的使用就是将输入的单端信号利用单端转差分的方式，来提高抗干扰能力的。而在射频发射电路，最终需要的是单端输出的信号，为了实现差分信号转单端信号常使用巴伦或者变压器完成这个功能，理论上采用巴伦进行变换以后，发射功率等于两路单独差分信号的功率和。然而，如果在芯片内部制作巴伦或者变压器，由于巴伦或者变压器是由电感制作的缘故，电感器件本身就会占用比较大的芯片面积，另一方面，电感具有涡流效应，所以它下面对应的其他金属层也不适合布线，进一步加大了对芯片面积的需求，增加了芯片成本。假如采用外置方式，就需要根据芯片频率和功率去选择与之相匹配的巴伦或者变压器，这样就增加了客户在使用芯片中的难度，抬高了物料成本。
[0004]还有一种方式就是差分输出的两路中的一路接50欧姆负载，另外一路接天线，这种应用虽然简化了芯片的使用方法，但是输出的功率只有一路信号，另外一路的信号被消耗到了负载上，以热的形式被消耗掉了。降低了能源的使用效率。
[0005]如果芯片的两路差分输出口都接天线，可以满足将发射功率全部发射的要求，但是，由于在信号位于两个天线上，加之接收也需要一面天线，增加pcb的面积和模块尺寸，不利于设备的小型化，并且增加了成本开支。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于：在于提供一种差分馈线功率合成收发一体天线及其应用。
[0007]本专利技术通过如下技术方案实现：一种差分馈线功率合成收发一体天线，它为背馈式结构的天线，所述天线上设有发射接口TX1 11，与收发机的芯片设有的一路差分信号TXN连接；发射接口TX2 12，与收发机的芯片设有的另一路差分信号TXP连接；接收端口RX13，与收发机的芯片设有的射频信号输入端口连接；以及天线的接地端GND14，与收发机的接地端GND14采用共地连接方式进行连接。
[0008]一种差分馈线功率合成收发一体天线在芯片中的应用，所述芯片为集成射频的SOC芯片。
[0009]较之前技术而言，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术能够使差分功率放大器输出简洁化，不但减小了模块尺寸，还可以有效
提高发射功率，可以降低系统功耗和成本。
[0010]2、本专利技术可以在不需要巴伦或者变压器的情况下，直接在天线上实现功率合成，并将信号发射出去，同时接收也由该天线完成，做到了合路输出、收发一体和模块小型化的统一。
[0011]3、它可用于低成本的毫米波雷达、Wi
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Fi收发器、5G 客户端收发器等多重场景。
附图说明
[0012]图1为本专利技术与收发机连接示意图；图2为信息层的结构示意图；图3为地层的结构示意图；图4为辐射层的结构示意图；图5为本专利技术沿着发射接口TX1、接地端GND、发射接口TX2所在连线的局部剖面图。
[0013]标号说明：11发射接口TX1、12发射接口TX2、13接收端口RX、14接地端GND、21辐射层、22第二介质层、23地层、24第一介质层、25信号层、26过孔。
具体实施方式
[0014]下面结合附图说明对本专利技术做详细说明：如图1
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5所示：一种差分馈线功率合成收发一体天线，它为背馈式结构的天线，所述天线上设有发射接口TX1 11，与芯片内收发机的差分发射端口的一路差分信号TXN（即互补端TXN路）连接；发射接口TX2 12，与芯片内收发机的差分发射端口的另一路差分信号TXP连接（即同相位端TXP路）连接；接收端口RX 13，与收发机的芯片的射频信号输入端口连接；以及接地端GND 14，与收发机的接地端GND 14采用共地连接方式进行连接。
[0015]这里为了比较好的说明具体的连接关系，将收发机的芯片内的两路差分信号分别命名为TXN和TXP。芯片内的两路差分信号TXN和TXP输出经过相同距离的传输线分别接到天线的两个发射接口TX1和TX2上面。
[0016]所述天线的结构由下至上分别为辐射层21（一般是PCB板底层）、第二介质层22、地层23、第一介质层24、信号层25（一般是PCB板顶层）；所述辐射层21、地层23以及信号层25均为金属介质，所述辐射层21上设有天线振子作为辐射单元（也就是通常意义上的天线，其中介质层材料以及天线振子与地层距离影响天线参数）。
[0017]其中，天线对应发射接口TX1 11、发射接口TX2 12、接收端口RX 13以及接地端GND 14的位置均设有过孔26；使得地层23经过孔26与辐射单元连接；信号层25的射频信号由过孔26连接到辐射单元，完成信号的馈入和馈出。
[0018]所述接地端GND 14所对应的过孔26位于天线的正中心；所述发射接口TX1 11和发射接口TX2 12所述对应的过孔26位于接地端GND14对应的过孔26两侧且呈现中心对称；所述接收端口RX13发射接口TX1 11和发射接口TX2 12所述对应的过孔26连线中
心的垂直平分线上。
[0019]所述过孔26为上下贯穿天线的通孔。为了节省成本，将地层和辐射单元相连的过孔做成通孔，而不是盲孔。
[0020]所述天线振子为准对称的多边形或对称的多边形结构或圆形，这里的天线振子一般在底层，这个底层一般朝外对准被测运动物体或者被测单元。
[0021]天线结构和形状以及馈电点位置不同，会使得天线体现不同的性能，专利技术所述结构适用于其他形式的对称结构天线（主要是指天线振子的形状，因为一般意义上地层和介质层可以认为是无穷大的平面）。当然要求不高时，也可以是准对称的多边形。
[0022]一种差分馈线功率合成收发一体天线在芯片中的应用，所述芯片为集成射频的SOC芯片。具体可用于低成本的毫米波雷达、Wi
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Fi收发器， 5G 客户端收发器等多重场景。
[0023]其工作原理如下：下面结合具体实施例对本专利技术进行说明以5.8GHz动感触发雷达模块为例说明。使用CMOS工艺设计制造的运动感应雷达触发芯片，体积小成本低而且功耗不高，配合PCB板天线做成雷达模块，可以安装在LED灯具内，实现人来开灯，人走延时灭灯的智慧照明，节省社会总体用电。目前楼宇走道内安装的红外感应自动灯，依靠菲涅尔透镜来将空间分区，使用差分输入热电堆来识别人体红外热辐射，虽然成本低廉，但因为LED发光发热，干扰红外探测器工作，因此红外感应探头需要独立安装。红外感应灯也就只适合新房新楼装修时一起安装，不方便进入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种差分馈线功率合成收发一体天线，其特征在于：它为背馈式结构的天线，所述天线上设有发射接口TX1（11），与收发机的芯片设有的一路差分信号TXN连接；发射接口TX2（12），与收发机的芯片设有的另一路差分信号TXP连接；接收端口RX（13），与收发机的芯片设有的射频信号输入端口连接；以及天线的接地端GND（14），与收发机的接地端GND（14）采用共地连接方式进行连接。2.根据权利要求1所述的一种差分馈线功率合成收发一体天线，其特征在于：所述天线的结构由下至上分别为辐射层（21）、第二介质层（22）、地层（23）、第一介质层（24）、信号层（25）；所述辐射层（21）、地层（23）以及信号层（25）均为金属介质，所述辐射层（21）上设有天线振子作为辐射单元；其中，天线对应发射接口TX1（11）、发射接口TX2（12）、接收端口RX（13）以及接地端GND（14）的位置均设有过孔（26）；使得地层（23）经过孔（26）与...

【专利技术属性】
技术研发人员：章新明，牛旭磊，何荣文，
申请(专利权)人：深圳芯盛思技术有限公司，
类型：发明
国别省市：