[发明专利]一种四入四出差分复用波束合成网络

说明书

本发明涉及一种四入四出差分复用波束合成网络，由差分低噪声放大器、差分无源真延时单元、差分有源真延时单元和差分缓冲器四种模块构成。其中，四个差分低噪声放大器作为该网络的第一级，分别接在四个天线Ant1～Ant4之后；差分缓冲器1和差分缓冲器2依次级联；第四差分无源真延时2τ单元、第五差分无源真延时2τ单元、第六差分无源真延时2τ单元级联。

技术领域

本发明为射频集成电路技术领域，具体涉及波束合成网络，同时实现四个方向输入信号的合成与四个方向输出信号的传输。

背景技术

随着无线通信的发展，波束合成技术作为射频接收技术的重要一环，在声纳、射电天文望远镜，雷达等领域得到了广泛应用。波束合成技术主要用在射频前端的接收端口，其实质是通过波束合成网络，利用不同传输路径之间的延时差，对每个接收端口的信号进行相干叠加，合成指定方向的波束信号，以获得最大输出功率，抑制干扰信号，提高信号质量。

常用的波束合成网络的设计方法有模拟波束合成、数字波束合成和混合波束合成。模拟波束合成由于其低复杂度、低功耗、低成本的优势，在大型天线阵列中得到了很多关注。SKA作为世界上在建的最大的射电望远镜，对中低频阵列的波束合成网络有较高的要求，其需要在尽量低的功耗和尽量小的面积下，完成四输入四输出的波束合成功能，并抑制噪声的影响。

传统的模拟波束合成网络基于单一真延时单元结构，主要有传统链路结构、Blass结构、路径共享结构和改进的路径共享结构。传统链路结构一般用有源真延时单元实现，Blass结构和两种路径共享结构由于其双向传输性，只能用无源真延时单元实现。为了与差分天线直接对接，降低噪声，需要设计全差分波束合成网络。但基于无源真延时单元的差分网络，由于电感个数过多，导致芯片面积过大；基于有源真延时单元的网络，则由于单向性，所需延时个数多，导致芯片功耗过高。因此，以上结构无法在低功耗、低复杂度、小面积的基础上实现良好的波束合成功能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工作在0.5～1.5GHz的差分复用波束合成网络，将两种独立的延时单元，即差分有源真延时单元和差分无源真延时单元结合起来，形成不同传输路径之间稳定的延时差，实现四输入四输出的波束合成功能，降低功耗和电路复杂度，减小芯片所占面积，满足大型天线阵列对波束合成网络的需求。技术方案如下：

一种四入四出差分复用波束合成网络，由差分低噪声放大器、差分无源真延时单元、差分有源真延时单元和差分缓冲器四种模块构成。其中，

四个差分低噪声放大器作为该网络的第一级，分别接在四个天线Ant1～Ant4之后，Ant1处差分低噪声放大器的输出端口接差分缓冲器3的输入端口和第四差分无源真延时2τ单元的第一端口；Ant2处差分低噪声放大器的输出端口接第一差分有源真延时3τ单元的输入端口和第一差分无源真延时2τ单元的第一端口；Ant3处差分低噪声放大器的输出端口接第二差分有源真延时3τ单元的输入端口和第六差分无源真延时2τ单元的第二端口；Ant4处差分低噪声放大器的输出端口接差分缓冲器7的输入端口和第三差分无源真延时2τ单元的第二端口；

差分缓冲器1和差分缓冲器2依次级联，输出端口接在输出端口port1之前；差分缓冲器3和差分缓冲器4依次级联，输出端口接在输出端口port2之前；差分缓冲器5和差分缓冲器6依次级联，输出端口接在输出端口port3之前；差分缓冲器7和差分缓冲器8依次级联，输出端口接在输出端口port4之前；