[发明专利]应用于5G毫米波基站的四通道相控阵收发机

权利要求书

1.一种应用于5G毫米波基站的四通道相控阵收发机，其特征在于，包括单片集成的四通道发射机与四通道接收机，其中：

四通道发射机单个通道包含发射天线、带有相位控制的功率放大器以及发射通路中的混频器；所述混频器用于将本地振荡信号与包含调制信息的中频信号进行混频，从而得到更适合于通信传输的射频信号；混频器输出的射频信号经过所述带有相位控制的功率放大器，将射频信号进行幅度放大与相位调制；所述带有相位控制的功率放大器的输出信号通过所述发射天线辐射到空间中；

四通道接收机单个通道包含接收天线、带有相位控制的低噪声放大器以及接收通路中的混频器；所述接收天线用于接收空间中所需接收的射频信号；接收天线的接收信号输入至所述带有相位控制的低噪声放大器；低噪声放大器用于对所述接收天线所接收到的信号进行幅度放大与相位调制，并抑制其噪声；所述带有相位控制的低噪声放大器的输出信号经过所述接收通路中的混频器与本地振荡信号进行混频从而得到所需中频信号；

所述的带有相位控制的低噪声放大器与接收天线通过接收天线的天线匹配网络进行阻抗匹配，该匹配网络由变压器实现；所述的带有相位控制的功率放大器与发射天线通过发射天线的天线匹配网络进行阻抗匹配，该匹配网络由变压器实现；

所述的带有相位控制的低噪声放大器，总共有四级，其相位控制通过一个带有相位控制的低噪声放大器级间的宽带匹配网络实现，该宽带匹配网络由初级与次级线圈电感可调的变压器实现，其电感通过可变电容与晶体管调节，该变压器同时实现级间阻抗匹配、直流偏置、以及相位调谐的作用。

2.根据权利要求1所述的应用于5G毫米波基站的四通道相控阵收发机，其特征在于，所述的带有相位控制的功率放大器，总共有四级，其相位控制通过一个带有相位控制的功率放大器级间的宽带匹配网络实现，该宽带匹配网络由初级与次级线圈电感可调的变压器实现，其电感通过可变电容与晶体管调节，该变压器同时实现级间阻抗匹配、直流偏置、以及相位调谐的作用。

3.根据权利要求1所述的应用于5G毫米波基站的四通道相控阵收发机，其特征在于，所述的发射天线及接收天线的天线匹配网络包括第一电容阵列、第二电容阵列、NMOS晶体管M02、两个控制NMOS晶体管以及变压器（223）；变压器（223）包括初级线圈和次级线圈，初级线圈和次级线圈分别具有中心抽头；次级线圈的中心抽头与偏置电压Vbias相连接；初级线圈的两端分别与晶体管M02的漏端和地相连接，另外两端分别与两个控制NMOS晶体管的漏极相连接，控制NMOS晶体管的栅极接控制信号，源极接地；次级线圈的两端与第二电容阵列的两端相连并用于接入负载，所述负载为下一级宽带匹配网络；第一电容阵列的两端与初级线圈的两端相连，第二电容阵列的两端与次级线圈的两端相连，其中，第一电容阵列与第二电容阵列分别包括多个并联的支路，每条支路中包括串联的电容和开关；第一电容阵列与第二电容阵列中的支路数目分别为n+1个，每个支路中开关的导通与关断由控制信号b[n:0]中的对应位控制，使得第一电容阵列与第二电容阵列的电容值受控制信号b[n:0]控制；根据初级线圈与次级线圈的寄生参数与匝数比值，得到与第一电容阵列匹配的第二电容阵列，第一电容阵列与第二电容阵列中各支路的电容值根据设计需要可以不相同，第一电容阵列与第二电容阵列中相对应的支路由相同的控制信号位控制，或者分别由不同的控制信号控制。

4.根据权利要求3所述的应用于5G毫米波基站的四通道相控阵收发机，其特征在于，所述的发射天线及接收天线的天线匹配网络中，根据所述的变压器的初级线圈与次级线圈的寄生参数与匝数比值，得到与第一电容阵列匹配的第二电容阵列，第一电容阵列与第二电容阵列中各支路的电容值根据设计需要不相同，第一电容阵列与第二电容阵列中相对应的支路由相同的控制信号位控制，或者分别由不同的控制信号控制。

5.根据权利要求4所述的应用于5G毫米波基站的四通道相控阵收发机，其特征在于，所述的发射天线与接收天线的天线匹配网络为片上集成电路，第一电容阵列与第二电容阵列中的开关和电容分别用晶体管实现；每一支路中的电容包含位于所在支路中的开关两侧对称的两个相等的电容。