功分器、功率放大电路、分布式有源变压器及雷达装置的制作方法

本公开涉及无线通信，特别涉及一种功分器、功率放大电路、多级功分器、分布式有源变压器结构及雷达装置。

背景技术：

1、现代无线通信系统的快速发展对高性能毫米波发射器的需求不断增加，如何设计出具有更大的输出功率、占用更小的面积、具备更低的功耗和具备更高效率的毫米波发射器是一项巨大挑战。而功率放大器作为毫米波发射器中功耗最大的元器件，功率放大器的性能显著影响着毫米波发射器的各项性能。

2、功率放大器是通过在一定的输入信号驱动下，将直流信号(dc)功率转化为射频信号(rf)功率的器件。即功率放大器输出功率大小决定了输出的射频信号的功率大小，而输出的射频信号的功率大小决定雷达的探测距离，即一个拥有高输出功率的功率放大器对采用连续调频波(frequency modulated continuous wave，fmcw)的汽车雷达系统来说至关重要。

技术实现思路

1、本公开实施例提供一种功分器、功率放大电路、多级功分器、分布式有源变压器结构及雷达装置，至少用于降低电路所占用的版图面积。

2、本公开一实施例提供了一种功分器，用于输出两组差分控制信号，包括：预驱动组件，被配置为，接收差分预控制信号，并基于差分预控制信号生成差分预驱动信号；第二分布式有源变压器组件，包括：呈环形分布式设置的2路分压线圈组，2路分压线圈组的主线圈用于接收差分预控制信号，从线圈具有差分控制信号的输出端，且2路分压线圈组中每一路分压线圈组包括：差分设置的分压线圈。

3、在一些实施例中，第二分布式有源变压器组件，包括：第一主线圈、第二主线圈、第三主线圈、第四主线圈、第一从线圈、第二从线圈、第三从线圈和第四从线圈；其中，第一主线圈和第四主线圈构成1路分压线圈组，第二主线圈和第三主线圈构成1路分压线圈组；第一主线圈的第二端连接第二主线圈的第一端，第二主线圈的第二端和第三主线圈的第一端用于接收电源电压，第三主线圈的第二端连接第四主线圈的第一端，第一主线圈的第一端和第四主线圈的第二端用于接收差分预驱动信号；第一从线圈耦合第一主线圈，第二从线圈耦合第二主线圈，第三从线圈耦合第三主线圈，第四从线圈耦合第四主线圈；第一从线圈的第一端连接第四从线圈的第二端，第二从线圈的第二端连接第三从线圈的第一端，第一从线圈的第一端和第二从线圈的第二端用于提供一组差分控制信号，第三从线圈的第二端和第四从线圈的第一端用于提供另一组差分控制信号。

4、在一些实施例中，第一从线圈的第一端和第二从线圈的第二端还用于接收同一共模电压。

5、在一些实施例中，用于提供同一组差分控制信号的信号传输线的长度相等。

6、在一些实施例中，预驱动组件，包括：第五mos管，源极接地，漏极连接第一主线圈的第一端；第六mos管，源极接地，漏极连接第四主线圈的第二端；第五mos管的栅极和第六mos管的栅极用于接收差分预控制信号，且当第五mos管和第六mos管基于差分预控制信号导通，向第一主线圈和第四主线圈提供差分预驱动信号。

7、在一些实施例中，功分器还包括：偏置组件，用于去除差分预控制信号中的共模信号。

8、本公开另一实施例提供了一种功率放大电路，包括：射频放大电路和功分电路；功分电路基于上述实施例提供的功分器形成，以基于差分预控制信号输出两路差分控制信号；射频放大电路被配置为，对两路差分控制信号进行功率放大并合成输出毫米波信号。

9、在一些实施例中，射频放大电路包括：第一分布式有源变压器组件，具有呈环形分布式设置的k路变压线圈组，k路变压线圈组的从线圈具有毫米波信号的输出端，且k路变压线圈组中的每一路变压线圈组包括：差分设置的变压线圈；其中，k为大于等于2的整数；k路驱动组件，k路驱动组件的输出端与k路变压线圈组的输入端一一对应电连接。

10、本公开又一实施例提供了一种多级功分器，用于生成多组差分控制信号，包括：m级功分电路，m级功分电路中的每一级功分电路基于上述实施例提供的功分器设置；其中，第i级功分电路的数量为2i-1，i为大于等于1且小于等于m的任意整数；第一级功分电路的输入端用于接收差分预控制信号，2个第i级功分电路的输入端分别连接第i-1级功分电路的两组输出端，第m级功分电路的输出端用于输出差分控制信号。

11、本公开又一实施例提供了一种分布式有源变压器结构，用于形成上述是实体提供的第二分布式有源变压器组件，包括：第三版图层，形成有第二分布式有源变压器组件中的主线圈；第四版图层，形成有第二分布式有源变压器组件中的从线圈；其中，主线圈和从线圈感应耦合，第三版图层和第四版图层为不同金属层；第四版图层包括2路差分输出端，2路差分输出端中的每一路差分输出端对应输出一路差分放大信号；第三版图层包括第一输入端和第二输入端，且第一输入端和第二输入端用于接收差分预驱动信号。

12、在一些实施例中，第四版图层包括：对称设置半环型的第一金属部和第二金属部，第一金属部包括依次连接的第一从线圈、第一连接线和第四从线圈，第二金属部包括依次连接的第二从线圈、第二连接线和第三从线圈，其中，第一从线圈和第二从线圈对称设置，第三从线圈和第四从线圈对称设置，第一连接线和第二连接线对称设置；第三版图层包括：环形设置的从耦合线，从耦合线中具有断点，且基于断点构成第一输入端和第二输入端。

13、在一些实施例中，第四版图层还包括：电源接触金属线，连接第一连接线和第二连接线，且用于接收共模电压。

14、在一些实施例中，分布式有源变压器结构，还包括：传输金属线组，包括用于传输差分控制信号的第一传输金属线和第二传输金属线；传输金属线组部分设置于第三版图层且部分设置于第四版图层，且第一传输金属线的长度等于第二传输金属线的长度。

15、本公开又一实施例提供了一种雷达装置，雷达装置包括雷达芯片，上述实施例提供的功分器集成设置于雷达芯片中，或上述实施例提供的多级功分器集成设置于雷达芯片中，至少用于降低电路所占用的版图面积。

16、在一些实施例中，雷达芯片包括：依次连接的信号发生器、本振电路和功率放大电路；其中，功率放大电路包括上述实施例提供的功分器或多级功分器。

17、在一些实施例中，雷达装置还包括：天线阵列，其中，天线阵列中的发射天线连接功率放大电路的输出端，以将毫米波信号辐射到自由空间。

技术特征：

1.一种功分器，用于输出两组差分控制信号，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的功分器，其特征在于，所述第二分布式有源变压器组件，包括：

3.根据权利要求2所述的功分器，其特征在于，所述第一从线圈的第一端和所述第二从线圈的第二端还用于接收同一共模电压。

4.根据权利要求1所述的功分器，其特征在于，用于提供同一组所述差分控制信号的信号传输线的长度相等。

5.根据权利要求2所述的功分器，其特征在于，所述预驱动组件，包括：

6.根据权利要求5所述的功分器，其特征在于，还包括：偏置组件，用于去除所述差分预控制信号中的共模信号。

7.根据权利要求6所述的功分器，其特征在于，所述偏置组件，包括：

8.一种功率放大电路，其特征在于，包括：射频放大电路和功分电路；

9.根据权利要求8所述的功率放大电路，其特征在于，所述射频放大电路包括：

10.一种多级功分器，用于生成多组差分控制信号，其特征在于，包括：

11.一种分布式有源变压器结构，其特征在于，用于形成权利要求1～7中任一项所述的第二分布式有源变压器组件，包括：

12.根据权利要求11所述的分布式有源变压器结构，其特征在于，包括：

13.根据权利要求12所述的分布式有源变压器结构，其特征在于，第四版图层，还包括：电源接触金属线，连接所述第一连接线和所述第二连接线，且用于接收共模电压。

14.根据权利要求11所述的分布式有源变压器结构，其特征在于，还包括：传输金属线组，包括用于传输差分控制信号的第一传输金属线和第二传输金属线；所述传输金属线组部分设置于所述第三版图层且部分设置于所述第四版图层，且所述第一传输金属线的长度等于所述第二传输金属线的长度。

15.一种雷达装置，其特征在于，所述雷达装置包括雷达芯片，权利要求1～7任一项所述的功分器集成设置于所述雷达芯片中，或权利要求10所述的多级功分器集成设置于所述雷达芯片中。

16.根据权利要求15所述的雷达装置，其特征在于，所述雷达芯片包括：依次连接的信号发生器、本振电路和功率放大电路；其中，所述功率放大电路包括所述功分器或所述多级功分器。

17.根据权利要求16所述的雷达装置，其特征在于，还包括：天线阵列，其中，所述天线阵列中的发射天线连接所述功率放大电路的输出端，以将毫米波信号辐射到自由空间。

技术总结
本公开涉及无线通信技术领域，特别涉及一种功分器、功率放大电路、多级功分器、分布式有源变压器结构及雷达装置，功分器包括：预驱动组件，被配置为，接收差分预控制信号，并基于差分预控制信号生成差分预驱动信号；第二分布式有源变压器组件，包括：呈环形分布式设置的2路分压线圈组，2路分压线圈组的主线圈用于接收差分预控制信号，从线圈具有差分控制信号的输出端，且2路分压线圈组中每一路分压线圈组包括：差分设置的分压线圈。

技术研发人员：薛裕婷,刘正东
受保护的技术使用者：加特兰微电子科技（上海）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21