CN111525215B - 移相单元、天线单元、相控阵列单元以及相控阵列 - Google Patents

移相单元、天线单元、相控阵列单元以及相控阵列 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种移相单元、天线单元、相控阵列单元以及相控阵列。所述移相单元包括：公共端、开关和两个连接端，所述两个连接端之间的传输线上设置有至少两个分支端，各所述分支端在所述传输线上的位置不同，每相邻两个分支端之间的传输线包括延时线；所述开关用于选择切换到目标分支端，并建立所述目标分支端与所述公共端之间的连接，形成两个通路；所述通路用于建立所述连接端与所述公共端之间的通信连接，以及传输信号，所述通路的输入信号的相位与所述通路的输出信号的相位之间的相移量，与所述通路包括的延时线匹配。本发明实施例可以减少相控阵列的芯片占用空间，降低成本。

Description

移相单元、天线单元、相控阵列单元以及相控阵列
技术领域
本发明实施例涉及通信领域，尤其涉及一种移相单元、天线单元、相控阵列单元以及相控阵列。
背景技术
随着移动通信的应用和普及，人们对移动通信的速率要求越来越高。目前，天线阵列通过波束扫描，快速确定最佳波束方向，从而精准对准波束，保证移动通信的质量，以提高移动通信的速率和指令。通常，天线阵列采用相控阵列实现波束扫描。
相控阵列是通过调整天线单元间的相位来实现波束的扫描，目前有多种方式和架构实现单元间的相位控制，例如，可以通过移相器来控制相位。在射频链路中，通常一个收发通道对应一个天线通道，其中有时包括交叉极化的两个天线，但相位统一由收发模块的移相器控制。通常来说，对发射通道而言，移相器位于发射通道功率放大器前面，用来保证射频信号的功率效率处于最佳状态；对接收通道而言，移相器位于接收通道低噪声放大器后面，用来保证系统噪声性能处于最佳状态。但这样的结构意味着每一个通道均带有一个移相器，这样会占用很大芯片面积和系统成本。
发明内容
本发明实施例提供了一种移相单元、天线单元、相控阵列单元以及相控阵列，可以减少相控阵列的芯片占用空间，降低成本，简化波束扫描的控制过程。
第一方面，本发明实施例提供了一种移相单元，包括：
公共端、开关和两个连接端，所述两个连接端之间的传输线上设置有至少两个分支端，各所述分支端在所述传输线上的位置不同，每相邻两个分支端之间的传输线包括延时线；
所述开关用于选择切换到目标分支端，并建立所述目标分支端与所述公共端之间的连接，形成两个通路；
所述通路用于建立所述连接端与所述公共端之间的通信连接，以及传输信号，所述通路的输入信号的相位与所述通路的输出信号的相位之间的相移量，与所述通路包括的延时线匹配。
第二方面，本发明实施例还提供了一种天线单元，包括：
如本发明施例中任意一项所述的移相单元和两个天线，所述移相单元的连接端与所述天线相连。
第三方面，本发明实施例还提供了一种相控阵列单元，包括：
天线单元组以及至少一个移相单元组，各所述单元组串联连接；
其中，所述天线单元组包括如本发明施例中任意一项所述的天线单元，所述移相单元组包括如本发明施例中任意一项所述的移相单元；
在相邻串联连接的两个所述单元组中，前一单元组中各单元的公共端与后一单元组中单元的连接端相连，所述首位单元组为所述天线单元组，所述末位单元组为所述移相单元组，所述天线单元组中各单元的公共端与相邻串联连接的后一移相单元组中移相单元的连接端相连。
第四方面，本发明实施例还提供了一种相控阵列，包括：
至少一个如本发明施例中任意一项所述的相控阵列单元和信号收发模块；
所述相控阵列单元的末位单元组中的移相单元的公共端与所述信号收发模块相连；
所述信号收发模块用于向所述相控阵列单元发送射频信号，并接收所述相控阵列单元发送的射频信号；
所述相控阵列单元用于将所述信号收发模块发送的射频信号调整成不同相位的射频信号并对外发送，并将接收的射频信号调整成不同相位的射频信号并发送至所述信号收发模块。
本发明实施例通过配置公共端、开关和两个连接端，在两个连接端之间的传输线上配置一段延时线，并在延时线上配置多个分支端，开关可以选择任意一个分支端与公共端相连，形成连接端到分支端再到公共端的通路，同时存在两个连接端，相应形成两个通路，同时不同通路的延时线长度不同，以使通信信号在通路传输的过程中形成相位偏移，实现移相效果，通过简单的结构实现移相器的功能，解决了现有技术中相控阵列需要使用多个移相器导致成本高、结构复杂且占用面积大的问题，通过简单的结构实现移相效果，可以降低通信信号移相成本，从而降低相控阵列的波束扫描成本，同时减少相控阵列的芯片占用空间，简化波束扫描的控制过程。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种移相单元的示意图；
图2是本发明实施例二提供的一种天线单元的示意图；
图3是本发明实施例三提供的一种相控阵列单元的示意图；
图4是本发明实施例三提供的一种相控阵列单元的示意图；
图5是本发明实施例三提供的一种相控阵列单元的示意图；
图6是本发明实施例三提供的一种相控阵列单元中部分移相单元组的示意图；
图7是本发明实施例四提供的一种相控阵列的示意图；
图8是本发明实施例四提供的一种阻抗匹配的示意图；
图9是本发明实施例四提供的一种一维相控阵列的示意图；
图10是本发明实施例四提供的一种二维相控阵列的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种移相单元的示意图，本实施例可适用于相控阵列中通信信号移相的情况。如图1所示，本实施例的移相单元具体包括：公共端130、开关140、连接端110和连接端120。
连接端110、连接端120和公共端130均用于与其他外部单元进行连接，作为输入端或输出端。开关140用于调整相移量。
其中，连接端110和连接端120之间传输线上设置有至少两个分支端150，不同分支端150在传输线上的位置不同，每相邻两个分支端150之间的传输线包括延时线。传输线用于建立连接端110和连接端120之间的连接。每相邻两个分支端150之间的传输线可以全部是延时线，也可以仅包括一段延时线。其中，延时线用于延迟通信信号的相位，以达到通信信号的相位偏移的效果。各延时线可以相同，也可以部分不同，还可以完全不同。
开关140用于选择切换到目标分支端，并建立目标分支端与公共端130之间的连接，以形成两个通路。目标分支端可以是指开关140切换到的分支端，具体的，开关140在同一时刻切换的分支端的数量为一个，也即，开关140在同一时刻仅能切换到一个分支端。通常一个移相单元中目标分支端的数量为一个。开关140可以从多个分支端中选择一个分支端作为目标分支端，并导通该目标分支端与公共端之间的线路，除目标分支端之外的其他分支端和公共端之间的线路为开路。不同分支端150在传输线上的位置不同，表明，开关140的不同选择端分别接入到该传输线上的不同位置，由此，通过切换开关140的不同位置，相应切换到任意一个分支端，导通任意一个分支端与公共端之间的线路，实现通信信号偏移不同相位。
示例性的，开关140可以是单刀多掷开关(Single Pole N Throw，SPNT)，SPNT具有一个公共端和多个选择端，其中，SPNT的公共端与公共端130相连，或者直接作为公共端130，SPNT的每个选择端与一个分支端150相连，或者直接作为一个分支端150。具体的，SPNT的选择端的数量与分支端的数量相同，选择端顺序接入到该传输线上的不同位置。
两个通路可以包括第一通路和第二通路。其中，第一通路用于建立连接端110与公共端130之间的通信连接；第二通路用于建立连接端120与公共端130之间的通信连接。每个通路均拥有传输通信信号。通信信号可以是由连接端110传输到公共端130，由公共端130传输到连接端110，由连接端120传输到公共端130，或者由公共端130传输到连接端120。
可以理解的是，信号在通路进行传输的过程中，经过的延时线决定了信号的偏移的相位。从而，通路的输入信号的相位与通路的输出信号的相位之间的相移量，也即，信号在通过通路传输前后的相移量，与通路包括的延时线匹配。
示例性的，如图1所示，N个分支端口之间，具有N-1段延时线，其中，相位延迟分别为θ1、θ2、θ3……θN-2和θN-1等。由于开关140切换的位置不同，相应会导致信号偏移不同相位。各延时线对应的延迟相位可以相同，也可以部分不同，还可以完全不同，
例如，开关140切换到从左往右第四个分支端，由连接端110和公共端130形成的通路，经过的延时线对应的相位延迟为θ1+θ2+θ3，相应的，通路的输入信号的相位与通路的输出信号的相位之间的相移量为θ1+θ2+θ3。由连接端120和公共端130形成的通路，经过的延时线对应的相位延迟为θ4+θ5+…+θN-1，相应的，通路的输入信号的相位与通路的输出信号的相位之间的相移量为θ4+θ5+…+θN-1。
又如，开关140切换到从左往右第一个分支端，由连接端110和公共端130形成的通路，经过的延时线对应的相位延迟为0，相应的，通路的输入信号的相位与通路的输出信号的相位之间的相移量为0。由连接端120和公共端130形成的通路，经过的延时线对应的相位延迟为θ1+θ2+…+θN-1，相应的，通路的输入信号的相位与通路的输出信号的相位之间的相移量为θ1+θ2+…+θN-1。
可选的，各所述相邻两个分支端之间的延时线关于所述两个连接端之间的传输线的中点对称。
各延时线关于两个连接端之间的传输线的中点对称，表明首位延时线和末位延时线相同，即延迟的相移量相同，第二位延时线和倒数第二位延时线相同，以此类推。具体的，按顺序延时线分别为：延时线1、延时线2……延时线N-2、延时线N-1，若分支端的数量N为偶数，N-1为奇数，延时线1与延时线N-1相同，延时线2与延时线N-2相同……，延时线(N-1)/2与延时线(N+1)/2相同，延时线N/2不存在对称的延时线。若分支端的数量N为奇数，N-1为偶数数，延时线1与延时线N-1相同，延时线2与延时线N-2相同……，延时线(N-1)/2与延时线(N+1)/2相同。
通过设置延时线具有对称性，可以实现扫描波束对称性。
此外，各所述相邻两个分支端之间的延时线可以全部相同，对此，本发明实施例不作具体限制。
本发明实施例中的移相单元应用在相控阵列中，也可以应用在其他需要移相的场景中，通过简单的结构实现移相效果，可以降低信号移相成本，以及减少移相模块的芯片占用面积。
本发明实施例通过配置公共端、开关和两个连接端，在两个连接端之间的传输线上配置一段延时线，并在延时线上配置多个分支端，开关可以选择任意一个分支端与公共端相连，形成连接端到分支端再到公共端的通路，同时存在两个连接端，相应形成两个通路，同时不同通路的延时线长度不同，以使通信信号在通路传输的过程中形成相位偏移，实现移相效果，通过简单的结构实现移相器的功能，解决了现有技术中相控阵列需要使用多个移相器导致成本高、结构复杂且占用面积大的问题，通过简单的结构实现移相效果，可以降低通信信号移相成本，从而降低相控阵列的波束扫描成本，同时减少相控阵列的芯片占用空间，简化波束扫描的控制过程。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种天线单元的示意图，本实施例可适用于相控阵列中通信信号移相的情况。如图2所示，包括前述实施例中任意一项所述的移相单元100和两个天线160，移相单元100的连接端与天线160相连。每个连接端均与天线连接。连接端110与天线160相连，同时，连接端120与天线160相连。
本发明实施例通过将天线与简单结构的移相单元连接，形成天线单元，通过简单的结构实现移相器的功能，实现发送和接收射频信号，可以降低射频信号移相成本，从而降低相控阵列的波束扫描成本，同时减少相控阵列的芯片占用空间，简化波束扫描的控制过程。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种相控阵列单元的示意图，本实施例可适用于相控阵列中通信信号移相的情况。如图3所示，相控阵列单元包括天线单元组310以及至少一个移相单元组320，各单元组串联连接。
其中，天线单元组包括本发明实施例中任意一项所述的天线单元，移相单元组包括本发明实施例中任意一项所述的移相单元。
相应的，如图4所示，在相邻串联连接的两个单元组中，前一单元组中各单元的公共端与后一单元组中单元的连接端相连，首位单元组为天线单元组，末位单元组为移相单元组，天线单元组中各单元的公共端与相邻串联连接的后一移相单元组中移相单元的连接端相连。
其中，末位单元组中仅包括一个移相单元，该移相单元为末位移相单元。
如果移相单元组的数量为一个，则该移相单元组为末位单元组，该移相单元为末位移相单元。可选的，移相单元组的数量包括至少两个。则最后一个移相单元组为末位单元组，该移相单元为末位移相单元，末位单元组中的连接端与前一移相单元组中的移相单元的公共端相连，公共端与外部设备相连，如收发模块。
更具体的，在各单元组中，每两个相邻单元的公共端分别与该单元组相邻的后一单元组中的同一个单元的两个连接端相连。
需要说明的是，在相控阵列单元中，通常，各单元组中的单元的连接端以及公共端均未悬空，而且，各连接端和各公共端的连接均不重叠，不存在多个连接端与同一个公共端相连，或者是一个连接端与多个公共端相连的情况。
实际上，相邻串联连接的两个单元组中，前一单元组中的单元数量为后一单元组中的单元数量与2的乘积。
如果按照从上到下，即从首位单元组到末位单元组的顺序，依次为单元组排序，具体是：单元组1(首位单元组为天线单元组)、单元组2、单元组3……单元组n-1、单元组n和单元组n+1等等，则天线单元组中包括的天线单元的数量为2n。
如图5所示，单元组1(天线单元组)和单元组2的相位延迟的具体计算过程如下：
当所有单元组的开关均切换至从左往右第一个分支端口。单元组1的两个连接端相对公共端口的相移量分别为0和
Figure BDA0002479468940000101
其中，
Figure BDA0002479468940000102
中上标代表是单元组的标识信息，下标代表是延长线的标识信息。单元组2的两个连接端相对公共端口的相移量分别为0和
Figure BDA0002479468940000103
如图6所示，单元组n和单元组n+1的相位延迟的具体计算过程如下：
当所有单元组的开关均切换至从左往右第一个分支端口时，单元组n中各单元的两个连接端相对该单元的公共端口的相移量分别为0和
Figure BDA0002479468940000104
其中，
Figure BDA0002479468940000105
中上标代表是单元组的标识信息，下标代表是延长线的标识信息。单元组n+1中各单元的两个连接端相对该单元的公共端口的相移量分别为0和
Figure BDA0002479468940000106
Figure BDA0002479468940000107
单元组n中从左往右前两个单元的四个连接端分别相对于单元组n+1中从左往右第一个单元的公共端的相移量为0、
Figure BDA0002479468940000108
和
Figure BDA0002479468940000109
依次类推可以得知前一单元组中各单元的相位延迟会累计到后一单元组中的单元，从而使得天线单元与末位移相单元间产生一定的相移量。
又如，当所有单元组的开关均切换至从左往右第二个分支端口时，单元组n中各单元的两个连接端相对该单元的公共端口的相移量分别为
Figure BDA00024794689400001010
和
Figure BDA00024794689400001011
其中，
Figure BDA00024794689400001012
中上标代表是单元组的标识信息，下标代表是延长线的标识信息。单元组n+1中各单元的两个连接端相对该单元的公共端口的相移量分别为
Figure BDA00024794689400001013
和
Figure BDA00024794689400001014
单元组n中从左往右前两个单元的四个连接端分别相对于单元组n+1中从左往右第一个单元的公共端的相移量为
Figure BDA00024794689400001015
和
Figure BDA00024794689400001016
四个连接端相对于从左往右第一个连接端的相位差为0、
Figure BDA0002479468940000111
和
Figure BDA0002479468940000112
依次类推可以得知前一单元组中各单元的相位延迟会累计到后一单元组中的单元，从而使得天线单元与末位移相单元间产生一定的相移量。
由此可知，开关切换的位置不同，相位延迟也不相同，而且通过层层累积使得天线单元与末位移相单元间的相移量与前述第一个例子不同，波束方向也不同。
一般情况下，各单元组中的分支端的数量与开关切换位置，即哪一个分支端是可以任意设置的，但是为了相控阵列单元内天线单元间相位具有一定顺序，可以选择每单元组使用具有同样分支端的移相单元，并且每一次开关切换位置均一致。这样一来，相控阵列单元提供了N种相位选择，即相控阵列单元可以有N种波束选择。
本发明实施例通过将多个天线单元组合形成天线单元组，并将移相单元形成移相单元组，将天线单元组和至少一个移相单元组进行拼接，形成相控阵列单元，相控阵列单元中通过简单的结构实现移相器的功能，同时每个移相单元的体积都很小，大大降低了相控阵列单元的芯片占用空间，降低相控阵列单元的成本，而且仅通过开关切换实现波束方向切换，以及相移量的调整，简化移相的控制操作。
实施例四
图7为本发明实施例四提供的一种相控阵列的示意图，本实施例可适用于相控阵列中通信信号移相的情况。如图7所示，相控阵列包括至少一个本发明实施例中任意一项所述相控阵列单元710，和信号收发模块720。
相控阵列单元710的末位单元组中的移相单元的公共端与信号收发模块720相连。
其中，信号收发模块720的数量为至少一个。多个相控阵列单元710可以同时与一个信号收发模块720相连，或者一个相控阵列单元710可以仅与一个信号收发模块720相连。具体可以根据需要进行设定，对此，本发明实施例不作具体限制。
通常信号收发模块720存在两种模式，一种是发送模式，用于对外发送射频信号，一种是接收模式，用于对外接收射频信号。信号收发模块720用于向相控阵列单元710发送射频信号，并接收相控阵列单元710发送的射频信号；相控阵列单元710用于将信号收发模块720发送的射频信号调整成不同相位的射频信号并对外发送，并将接收的射频信号调整成不同相位的射频信号并发送至信号收发模块720。
实际上，相控阵列单元710没有与有源电路的通信，是无源阵列。信号收发模块720存在与有源电路的通信，是有源模块。相控阵列单元710和信号收发模块720相连，实现无源阵列结合有源模块，可以补偿网络损耗(例如通过放大器)，提高信噪比。
由前述可知，相控阵列单元710中的天线单元组中包括的天线单元的数量为2n。此时，单元组包括：单元组1(首位单元组为天线单元组)、单元组2、单元组3……单元组n-1、单元组n和单元组n+1，即单元组的数量为n+1。
本发明实施例将相控阵列单元与信号收发模块结合，实现无源阵列结合有源模块，可以降低相控阵列单元的损耗，减少相控阵列的射频系统噪声干扰，提高射频系统功率性能。
可选的，信号收发模块可以包括移相器调整各相控阵列单元之间的相移量。
实际上，通过延时线进行移相，相移量由延时线确定，而延时线对应的相移量是固定的，难以精准调整相移量，导致相移量的调整精度较低。从而，在相控阵列的工作过程中，在给定特定的扫描角度时，相控阵列单元选择合适的开关切换位置，使得相控阵列单元波束范围覆盖所需角度，进行粗略对准。然后通过移相器调整阵列间的相位，完成精确对准。
通过在信号收发模块中配置相移器，可以实现更加精细的相位调整，提高相位的调整精度。
此外，在射频系统中，阻抗匹配(Impedance matching)用于传输线上，以使所有高频的信号皆能传至负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。
在每个单元组的每个单元中，多个开关触点与延时线搭接，由于单元两个连接端的端口阻抗并联，会导致公共端的端口负载阻抗减半，会导致传输线与端口的阻抗不匹配，因此需要对传输线的阻抗进行设定。
可选的，所述单元组的单元中两个连接端之间的传输线的特征阻抗等于所述单元组中公共端的阻抗与2的乘积，各所述连接端的阻抗等于所述公共端的阻抗与2的乘积。
相邻串联连接的两个单元组中，前一单元组中各单元的公共端与后一单元组中单元的连接端相连，后一单元组的单元中的连接端的输入阻抗经过匹配网络变换为前一单元组中各单元的公共端的输入阻抗。其中，连接端的端口阻抗等于连接端的输入阻抗，公共端的输入阻抗等于公共端的端口阻抗。
具体如图8所示，针对每个单元，公共端的端口阻抗为Z0，各连接端的端口阻抗为2Z0，每个单元的两个连接端之间的阻抗来源是传输线上的延时线，即如图1所示的，θi(i＝1,2……N-1)关联的锯齿形的折线(即延时线)的特征阻抗为2Z0。
示例性的，公共端的阻抗为50Ω的射频系统中，为了实现阻抗匹配，理想情况下，即不考虑开关等器件的非理想参数时，可以先将两连接端变换为100Ω，然后设置两个连接端之间的传输线具有100Ω特征阻抗。除此之外，传输线还需要根据开关的寄生参数进行一定的调整，保证优化阻抗匹配与降低插入损耗。
通过配置端口阻抗，以实现传输线的阻抗匹配，减少高频射频信号的反射波，提高射频信号的传输效率。
在相控阵列的每个相控阵列单元中，各单元的结构相同，其中，分支端的数量相同。
在一个具体的例子中，相控阵列可以包括一维相控阵列单元，一维相控阵列单元中的全部单元的目标分支端的位置相同，即开关切换的位置相同。
示例性的，一维相控阵列单元中的每个单元的相邻两个分支端之间的延时线关于两个连接端之间的传输线的中点对称，也即延时线对应的延迟的相位差关于传输线的中点对称。
例如，如图9所示，一维相控阵列单元为1×4相控阵列单元，具体包括天线单元组和一个移相单元组，同时每个单元组中的单元中的延时线分布相同。每个单元中从左到右的延时线对应的相移量分别为θ1、θ2和θ1。
当所有单元组的开关均切换至从左往右第一个分支端口时，4个天线的相移量分别为：
Figure BDA0002479468940000141
和
Figure BDA0002479468940000142
当所有单元组的开关均切换至从左往右第二个分支端口时，4个天线相对于公共端的相移量分别为：
Figure BDA0002479468940000151
和
Figure BDA0002479468940000152
4个天线相对于从左往右第一个天线的相位差分别为：0、
Figure BDA0002479468940000153
和
Figure BDA0002479468940000154
如果相控阵列单元为均匀阵列单元，则天线的相位为等差数列，即两个单元组中的延时线对应相移量要满足：
Figure BDA0002479468940000155
Figure BDA0002479468940000156
其中，相位延迟设置则根据天线扫描需要覆盖的角度确定。例如，扫描范围为正负40度的扫描范围时，可以设置
Figure BDA0002479468940000157
相应的，当所有单元组的开关均切换至从左往右第一个分支端口时，4个天线的相位分别为0°、90°、180°和270°。当所有单元组的开关均切换至从左往右第二个分支端口时，4个天线的相位分别为0°、30°、60°和90°。相应的，所有单元组的开关均切换至从左往右第三个分支端口，与切换至第二个分支端口的相位相同；所有单元组的开关均切换至从左往右第四个分支端口，与切换至第一个分支端口的相位相同，从而第三分支端口与第二分支端口对称，第四分支端口与第一分支端口对称，从而实现波束的对称性。
在一个具体的例子中，相控阵列可以包括二维相控阵列单元，二维相控阵列单元中每间隔一个单元组的两个单元组的目标分支端的位置相同，即开关切换的位置相同，相邻连接的两个单元组中单元关联的目标分支端的位置不同。
可选的，所述n为偶数；在串联连接的各所述单元组中，各所述单元组的相邻连接的两个单元组中关联的目标分支端的位置相同，相邻连接的两个单元组关联的目标分支端的位置不同。
具体的，n＝2k，k为正整数。从而，天线单元组中包括的天线单元的数量为4k。其中，同一个单元组中的各单元关联的目标分支端的位置相同，单元组关联的目标分支端，实际是指该单元组中各单元关联的目标分支端。
其中，单元组关联的目标分支端的位置相同，表明单元组关联的开关切换位置相同，例如，单元组中每个单元关联的目标分支端均为从左往右数第2个分支端。各单元组的相邻连接的两个单元组可以是指与同一个单元组串联连接的两个单元组。与同一个单元组串联连接的两个单元组关联的目标分支端的位置相同，实际是每间隔一个单元组的两个单元组关联的目标分支端的位置相同。具体的，可以将相邻连接的两个单元组形成一个集合，每个集合中的单元组中的目标分支端的位置不同。而相邻的两个单元组关联的目标分支端的位置不同。
具体的，如前例，单元组包括：单元组1(首位单元组为天线单元组)、单元组2、单元组3……单元组n-1、单元组n和单元组n+1，单元组的次序可以按照奇偶数确定。各单元组的相邻连接的两个单元组中关联的目标分支端的位置相同，可以理解为，各奇数单元组关联的目标分支端的位置相同，各偶数单元组关联的目标分支端的位置相同，相邻连接的两个单元组关联的目标分支端的位置不同，可以理解为，奇数单元组关联的目标分支端的位置与偶数单元组关联的目标分支端的位置不同。
如图10所示，二维相控阵列单元包括4个单元组，一个天线单元组和3个移相单元组，形成4×4相控阵列单元，天线单元组包括16个天线单元。其中，所有H单元的目标分支端的位置相同，所有V单元的目标分支端的位置相同。H单元用于控制波束的m角度，V单元控制m+90°，例如，H单元用于波束水平角度，V单元用于控制垂直角度。
实际上，相控阵列可以包括n维相控阵列单元，相邻连接的n个单元组形成一个集合，每个集合中的单元组关联的目标分支端的位置各不相同，且每间隔n-1个单元组的两个单元组关联的目标分支端的位置相同。
相控阵列可以同时包括多个不同维度的相控阵列单元，具体可以根据需要进行设定，对此，本发明实施例不作具体限制。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种移相单元，其特征在于，包括：公共端、开关和两个连接端，所述两个连接端之间的传输线上设置有至少两个分支端，各所述分支端在所述传输线上的位置不同，每相邻两个分支端之间的传输线包括延时线；
所述开关用于选择切换到目标分支端，并建立所述目标分支端与所述公共端之间的连接，形成两个通路；其中，所述开关在同一时刻切换的目标分支端的数量为一个；
所述通路用于建立所述连接端与所述公共端之间的通信连接，以及传输信号，所述通路的输入信号的相位与所述通路的输出信号的相位之间的相移量，与所述通路包括的延时线匹配。
2.根据权利要求1所述的移相单元，其特征在于，各所述相邻两个分支端之间的延时线关于所述两个连接端之间的传输线的中点对称。
3.一种天线单元，其特征在于，包括如权利要求1-2任意一项所述的移相单元和两个天线，所述移相单元的连接端与所述天线相连。
4.一种相控阵列单元，其特征在于，包括：天线单元组以及至少一个移相单元组，各所述单元组串联连接；
其中，所述天线单元组包括如权利要求3所述的天线单元，所述移相单元组包括如权利要求1-2任意一项所述的移相单元；
在相邻串联连接的两个所述单元组中，前一单元组中各单元的公共端与后一单元组中单元的连接端相连，首位单元组为所述天线单元组，末位单元组为所述移相单元组，所述天线单元组中各单元的公共端与相邻串联连接的后一移相单元组中移相单元的连接端相连。
5.根据权利要求4所述的相控阵列单元，其特征在于，所述移相单元组的数量包括至少两个。
6.一种相控阵列，其特征在于，包括：至少一个如权利要求4-5任意一项所述的相控阵列单元和信号收发模块；
所述相控阵列单元的末位单元组中的移相单元的公共端与所述信号收发模块相连；
所述信号收发模块用于向所述相控阵列单元发送射频信号，并接收所述相控阵列单元发送的射频信号；
所述相控阵列单元用于将所述信号收发模块发送的射频信号调整成不同相位的射频信号并对外发送，并将接收的射频信号调整成不同相位的射频信号并发送至所述信号收发模块。
7.根据权利要求6所述的相控阵列，其特征在于，所述天线单元组中包括的单元的数量为2n，其中，n+1为单元组的数量。
8.根据权利要求7所述的相控阵列，其特征在于，n为偶数；
在串联连接的各所述单元组中，相邻连接的两个单元组关联的目标分支端的位置不同，各所述单元组的相邻连接的两个单元组中关联的目标分支端的位置相同。
9.根据权利要求6-8任意一项所述的相控阵列，其特征在于，所述信号收发模块包括移相器，所述移相器用于调整各所述相控阵列单元之间的相移量。
10.根据权利要求6-8任意一项所述的相控阵列，其特征在于，所述单元组的单元中两个连接端之间的传输线的特征阻抗等于所述单元组中公共端的阻抗与2的乘积，各所述连接端的阻抗等于所述公共端的阻抗与2的乘积。
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