CN116031645A - 馈电电路，天线设备，通信设备及通信系统 - Google Patents

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Abstract

本申请是实施例提供了一种电学领域，尤其涉及一种馈电电路，天线设备，通信设备及通信系统，在该馈电电路中，通过在并联的多条支路中设置移相单元，可以抵消支路中的半导体模块中的半导体器件引起的PIM，从而改善馈电电路的PIM指标。并且，在FDD模式下，无需采用收发隔离的架构，降低了天线设备内的布局难度和成本。此外，在该馈电电路中并不需要通过软件算法对PIM进行信号补偿，降低了系统的算法复杂度。

Description

馈电电路，天线设备，通信设备及通信系统
技术领域
本申请涉及电学领域，尤其涉及一种馈电电路，天线设备，通信设备及通信系统。
背景技术
无源互调(passive intermodulation，PIM)是无线系统射频(radio frequency，RF)传输组件中的非线性所产生的干扰。当两个的电信号混在一起时，由于两个电信号之间的相互影响，会产生频率等于这两个电信号各自的频率的和或者差的电信号。当所述产生的电信号落入期望接收电信号的频带之中时，就会发生PIM，并导致接收信号失真，影响上行吞吐率。
目前，在基站设备中，其馈电电路包括基于半导体器件设计的数字移相器，半导体器件用于衡量线性度指标为三阶交调(third-order intercept point，IP3)，其指标较低，导致馈电电路中的整个移相器电路的PIM指标低。在这种情况下，为了保证频分双工(frequency division duplexing，FDD)的天线可以应用，需要采用收发分离的架构，以增加额外的滤波器来降低PIM对接收的影响。这种架构对基站设备内的布局和成本影响都比较大。另外由于半导体材料与工艺限制，自身的IP3提升困难，因此研究特定的馈电电路结构来提升PIM指标，成为一种技术方向。
发明内容
本申请提供一种馈电电路，天线设备，通信设备及通信系统，在该馈电电路中，通过在并联的多条支路中设置移相单元，可以抵消支路中的半导体模块中的半导体器件引起的PIM，从而改善馈电电路的PIM指标。
第一方面，提供了一种馈电电路，包括：功率分配器和N条支路，N为大于或等于2的整数；其中，所述功率分配器包括一个输入端口和M个输出端口，M为大于或等于N的整数；所述N条支路分别与所述功率分配器的M个输出端口中的N个输出端口相连；所述N条支路中的每条支路设置有半导体模块；所述N条支路包括N-1条第一支路和1条第二支路，所述N-1条第一支路中的每条第一支路设置有第一移相单元，所述第一移相单元设置于所述半导体模块和所述功率分配器之间，N-1个所述第一移相单元用于使所述N条支路之间产生固定相位差。
根据本申请实施例的技术方案，第二支路可以是馈电电路的N条支路中的任意一条支路。N-1条第一支路中的每条第一支路设置有移相单元，每条第一支路上的移相单元设置于该条第一支路上的半导体模块和功率分配器110之间，N-1条第一支路上的移相单元分别对N-1条第一支路上流经的电信号进行相位调整，进而可以用于使N条支路之间产生固定相位差。可以利用N条支路之间产生的固定相位差抵消支路中的半导体模块中的半导体器件引起的PIM，从而改善馈电电路的PIM指标。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第二支路作为所述N条支路中相位归零的基准支路。
根据本申请实施例的技术方案，第二支路作为N条支路中相位归零的基准支路，用于选取零度相位。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第二支路设置有第二移相单元。
根据本申请实施例的技术方案，通过调整第二支路中设置的移相单元的相位α，可以调整N条支路中的相位基准。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述N-1条第一支路中的第i条第一支路中设置的第一移相单元的相位为i×Φ/N+α，其中，i为大于或等于1且小于或等于N-1的整数，所述Φ大于90°且小于270°，所述α为所述第二移相单元的相位，α大于或等于0。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述N-1条第一支路中的第i条第一支路中设置的第一移相单元的相位为i×Φ/N，其中，i为大于或等于1且小于或等于N-1的整数，Φ大于90°且小于270°。
根据本申请实施例的技术方案，第一PIM信号和第二PIM信号之间的相位差Φ需要大于90°且小于270°，以使第一PIM信号可以包括在第一方向上的分量，第一方向为与第二PIM信号相位差为180°的矢量所在方向，即第一方向与第二PIM信号反向。第一PIM信号在第一方向上的分量与第二PIM信号之间可以至少部分抵消。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述Φ为180°。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述功率分配器为等幅功率分配器。
根据本申请实施例的技术方案，当功率分配器110为等幅的功率分配器且Φ为180°时，可以利用N-1个移相单元在N条支路之间产生固定相位差使N个PIM信号的矢量和为0，N个PIM信号完全抵消，整个馈电网络的PIM量级最低。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述馈电电路还包括功率合成器，所述功率合成器包括P个输入端口和一个输出端口，P为大于等于N的整数；所述N条支路还分别与所述功率合成器的P个输入端口中的N个输入端口相连；所述N支路中的每条支路还设置有第三移相单元，所述第三移相单元设置于所述半导体模块和所述功率合成器之间，N个所述第三移相单元用于使所述N条支路传输的电信号在所述功率合成器的输入端口处的相位相同。
根据本申请实施例的技术方案，当半导体模块包括数字移相器时，馈电电路作为移相电路，用于调整输入端口馈入的电信号的相位。同时，由于本申请实施例提供的馈电电路采用先分路再合路的形式，功率分配器和功率合成器之间设置了N条支路，每条支路上的半导体模块的功率容量不变，相较于仅包括单个支路的移相电路，本申请实施例提供的移相电路的功率容量有所提高。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述N-1条第一支路中设置的第一移相单元的相位与对应的第二移相单元的相位之和均为θ，θ大于或等于0°且小于或等于360°。
根据本申请实施例的技术方案，可以有多种第三移相单元的相位设置方式，其目的为N条支路中设置的第一移相单元或第二移相单元的相位与对应的第三移相单元的相位之和均为θ，避免在功率合成时由于N条支路中传输的电信号在功率合成器的输入端口的相位不同带来的功率损失。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述半导体模块为数字移相器。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述数字移相器包括二极管或微机电系统。
根据本申请实施例的技术方案，半导体模块可以是数字移相器，可以用于为N条支路上传输的电信号调整相位。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第三移相单元为延迟线或希夫曼移相器。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一移相单元为延迟线或希夫曼移相器。
根据本申请实施例的技术方案，第一移相单元、第二移相单元和第三移相单元与图4中所示的移相单元相同，第一移相单元和第二移相单元是延迟线、希夫曼移相器或其他产生相位差的结构，本申请对此并不做限制。
第二方面，提供了一种天线设备，包括如上述第一方面中任一项所述的馈电电路。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，所述天线设备的辐射体与所述馈电电路中的功率分配器的输入端口相连。
第三方面，提供了一种通信设备，包括如上述第二方面中任一项所述的天线设备。
第四方面，提供了一种通信系统，其特征在于，包括如上述第三方面所述的通信设备。
可以理解地，上述提供的天线设备、通信设备和通信系统均包含了上文所提供的馈电电路的所有内容，因此，其所能达到的有益效果可参考上文所提供的馈电电路中的有益效果，此处不再赘述。
附图说明
图1是本申请实施例提供的通信系统的示意图。
图2是本申请实施例提供的一种通信设备10的结构示意图。
图3是本申请实施例提供的一种天线设备11的内部结构示意图。
图4是本申请实施例提供的一种馈电电路100的结构示意图。
图5是本申请实施例提供的另一种馈电电路的结构示意图。
图6是本申请实施例提供的馈电电路传输电信号的示意图。
图7是本申请实施例提供的矢量合成的示意图。
图8是本申请实施例提供的一种馈电电路200的结构示意图。
图9是本申请实施例提供的另一种馈电电路的结构示意图。
图10是本申请实施例提供的馈电电路传输电信号的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。
为了方便理解本申请实施例提供的技术方案，下面介绍一下其应用场景。图1示例性示出，如图1所示，该应用场景可以包括基站和终端。基站和终端之间可以实现无线通信。该基站可以位于基站子系统(base btation bubsystem，BBS)、陆地无线接入网(UMTSterrestrial radio access network，UTRAN)或者演进的陆地无线接入网(evolveduniversal terrestrial radio access，E-UTRAN)中，用于进行无线信号的小区覆盖以实现终端设备与无线网络之间的通信。具体来说，基站可以是全球移动通信系统(globalsystem for mobile comunication，GSM)或(code division multiple access,CDMA)系统中的基地收发台(base transceiver station，BTS)，也可以是宽带码分多址(widebandcode division multiple access，WCDMA)系统中的节点B(NodeB，NB)，还可以是长期演进(long term evolution,LTE)系统中的演进型节点B(evolutional NodeB，eNB或eNodeB)，还可以是云无线接入网络(cloud radio access network，CRAN)场景下的无线控制器。或者该基站也可以为中继站、接入点、车载设备、可穿戴设备以及新无线(new radio,NR)系统中的g节点(gNodeB或者gNB)或者未来演进的网络中的基站等，本申请实施例并不限定。
图2是本申请实施例提供的一种通信设备10的结构示意图。
如图2所示，通信设备10可以包括天线设备11，抱杆12，调整支架13，馈线14，接地件15，射频拉远单元(remote radio unit，RRU)16和基带处理单元(building base bandunite，BBU)17。应理解，通信设备10可以是图1所示的基站，通信设备10可以用于上述各个通信系统中。
其中，天线设备11可以为通信设备10中的天线设备，用于发射以及接收电信号。调整支架13用于将天线设备11固定在抱杆12上，并且，可以调整天线设备11与抱杆的相对位置，以使天线设备11设置于合适的工作位置。馈线14的一端与天线设备11相连，用于将天线设备11接收的电信号传输至RRU16进行选频、放大以及下变频处理，并将其转换成中频信号或基带信号发送给BBU17，或者，用于将来自RRU16、经过上变频以及放大处理的电信号传输至天线设备11。接地件15设置在馈线14的另一端，用于与地相连以及滤除部分干扰信号。BBU17可通过RRU16与天线设备11的馈电网络连接。RRU16和BBU17用于将电信号做射频和基带的相关处理。
此外，馈线14与天线设备11或接地件14连接的位置可以设置有密封信件，可以是绝缘密封胶带，例如，聚氯乙烯(polyvinyl chloride，PVC)绝缘胶带，可以防止其连接处短路影响通信系统10的工作。
图2仅示意性的示出了通信系统10包括的一些组成部分，这些组成部分的实际形状、实际大小和实际构造不受图2限定。
图3是本申请实施例提供的一种天线设备11的内部结构示意图。
如图3所示，天线设备11可以包括辐射部分和馈电电路。
其中，馈电电路可以用于连接天线设备的辐射部分与外部的馈线。馈电电路可以用于将馈线传输的电信号进行处理，并将处理后的一定幅度、相位的电信号传输至辐射部分，由辐射部分向外辐射；或者，馈电电路可以用于将辐射部分接收的电信号进行处理，并将处理后的一定幅度、相位的电信号传输至馈线。馈电电路中可以包括移相器，合路器或者滤波器等电子器件，用于对电信号的幅度和相位进行处理。
天线设备的辐射部分可以包括至少一个独立的天线阵列，该天线阵列可以由多个辐射单元和反射板组成。反射板也可以称为底板、天线面板、反射面，其材质可以为金属，例如，铜。多个辐射单元可以设置于金属反射板上方，辐射单元还可称为作为辐射体。反射板可以用于提高天线设备的辐射部分的接收灵敏度，例如，可以将接收到的电信号反射聚集在辐射部分的接收点上，并且将发射的电信号进行反射。如此大大增强了辐射部分的接收以及发射电信号的能力，并且还可以抑制其它电波对接收信号的干扰作用，例如，可以抑制后端电路产生的干扰信号。此外，多个辐射单元的工作频率可以相同，形成多输入输出(multiple-in multiple-out，MIMO)技术，应用于5G及其他通信系统，或者，多个辐射单元的工作频率可以不同，本申请对此并不做限制。
更进一步地，天线设备11可以包括天线罩，辐射部分和馈电电路均可以设置在天线罩形成的空间内，避免外部环境产生的干扰。
应理解，图3所示的天线设备11包括无源的辐射部分和馈电电路，可以作为通信设备的无源的天馈部分，在实际的应用中，天线设备11可以包括图2中所示的RRU16，形成有源的天馈部分，BBU17位于天线设备11的远端，本申请对此并不做限制。
在天线设备的FDD模式下，其馈电电路包括基于半导体器件设计的电子器件，如前已述，为保证通信性能不受PIM的影响，通常采用收发分离或利用软件算法对PIM进行补偿，这对天线设备内的布局和成本影响都比较大。
本申请实施例提供了一种馈电电路，天线设备，通信设备及通信系统，在该馈电电路中，通过在并联的多条支路中设置移相单元，可以抵消支路中的半导体模块中的半导体器件引起的PIM，从而改善馈电电路的PIM指标。并且，在FDD模式下，无需采用收发隔离的架构，降低了天线设备内的布局难度和成本。此外，在该馈电电路中并不需要通过软件算法对PIM进行信号补偿，降低了系统的算法复杂度。
图4是本申请实施例提供的一种馈电电路100的结构示意图，可以应用于图2所示的天线设备11中，图4所示的馈电电路100可以是图2所示的天线设备11中的馈电电路的一部分，用于实现馈电电路中的部分功能。
如图4所示，馈电电路100可以包括功率分配器110和N条支路(也即，支路1，支路2至支路N)，其中，N为大于或等于2的整数。功率分配器110包括一个输入端口和M个输出端口，M为大于或等于N的整数，在图4所示的结构中，以M＝N进行说明。N条支路中各条支路的一端分别与功率分配器的M个输出端口中的N个输出端口相连。N条支路中的每条支路中均设置有半导体模块。N条支路可以包括N-1条第一支路和1条第二支路。N-1条第一支路中的每条第一支路设置有移相单元(例如，图4中的移相单元2至移相单元N)，每条第一支路上的移相单元设置于该条第一支路上的半导体模块和功率分配器110之间，N-1条第一支路上的移相单元分别对N-1条第一支路上流经的电信号进行相位调整，进而可以用于使N条支路之间产生固定相位差。
应理解，第二支路可以是馈电电路100的N条支路中的任意一条支路，本申请对此并不做限制，为了表述的简洁，本申请实施例以图4所示支路1作为第二支路进行说明。同时，半导体模块可以包括半导体器件。例如，半导体模块可以包括数字移相器，可以应用于移相电路，用于为N条支路上传输的电信号调整相位。或者，半导体模块也可以包括放大器，可以应用于放大电路，或者也可以包括其他类型的半导体器件，应用于其他功能性电路，本申请对此并不做限制，可以根据实际的生产或设计需要进行调整。
在一种实现方式中，第二支路作为N条支路中相位归零的基准支路，用于选取零度相位。应理解，以第二支路中电信号由功率分配器110的输出端口传输至半导体模块时的相位作为相位基准，对N条支路中的N-1条第一支路中的移相单元进行相位设置，使N条支路之间产生固定相位差。例如，当第二条支路中未设置有移相单元时，N条支路中的相位基准为0，N-1条第一支路中的移相单元以0作为相位基准进行相位设置。当第二条支路中设置有移相单元时，移相单元的相位为90°，N条支路中的相位基准为90°，N-1条第一支路中的移相单元以90°作为相位基准进行相位设置。
在一种实现方式中，如图4所示，第二支路中设置有移相单元1，第二支路中设置的移相单元1的相位可以为α，α大于或等于0。通过调整第二支路中设置的移相单元1的相位α，可以调整N条支路中的相位基准。其中，移相单元的相位可以理解为电信号经过移相单元后相位的增加量。对应的，以第二支路作为基准支路，N-1条第一支路中的移相单元的相位分别为Φ/N+α、2×Φ/N+α、3×Φ/N+α、……、(N-1)×Φ/N+α，其中，Φ大于90°且小于270°，以至少部分抵消N条支路中由于半导体模块产生的PIM信号，具体的原理将在下文中进行介绍。在本实现方式中，可以认为N-1条第一支路中的第i条第一支路中设置的移相单元的相位为i×Φ/N+α，其中，i为大于或等于1且小于或等于N-1的整数。对于上述提到的N-1条第一支路的顺序，应理解，N-1条第一支路可以按照相位顺序(移相单元的相位的大小顺序，例如，相位由小到大或由大到小的顺序)在依次印制电路板(printed circuit board，PCB)上排布，也可以随机排布，只要将该顺序记录下来，以便识别即可。本申请实施例并不限制N-1条第一支路的具体布局方式，可以根据实际的设计进行灵活的布局。
在一种实现方式中，第二支路中不设置移相单元，相当于在上述实施例中第二支路中设置的移相单元的相位α为0，降低天线设备内的布局难度和成本。对应的，以第二支路作为基准支路，N-1条第一支路中的第一移相单元的相位为Φ/N、2×Φ/N、3×Φ/N、……、(N-1)×Φ/N，Φ大于90°且小于270°，至少部分抵消N条支路中由于半导体模块产生的PIM信号。即N-1条第一支路中的第i条第一支路中设置的移相单元的相位为i×Φ/N，其中，i为大于或等于1且小于或等于N-1的整数。利用上述公式对N-1条第一支路上的移相单元设置相位，便于计算，可以更有利于实现N条支路之间产生固定相位差。
在一种实现方式中，半导体模块可以是数字移相器，可以用于为N条支路上传输的电信号调整相位。在本申请的其他实施例中，也可以相应理解。当半导体模块包括数字移相器时，数字移相器包括二极管或微机电系统(micro electromechanical system，MEMS)，也可以根据实际的设计包括其他电子元件，本申请对此并不做限制。
在一种实现方式中，上述提及的移相单元是延迟线、希夫曼(Schiffman)移相器或其他产生相位差的结构或器件，本申请对此并不做限制。
在一种实现方式中，功率分配器110是等幅的功率分配器，用于将输入端口馈入的电信号分为等幅同相的N个电信号并传输至N条支路中。在另一种实现方式中，功率分配器110是不等幅的功率分配器，用于将输入端口馈入的电信号分为相同相位但幅度不同的N个电信号并传输至N条支路中，本申请对此并不做限制。
在一种实现方式中，功率分配器110的输入端口与图3所示的辐射体电连接，用于将天线设备中的辐射体接收到的电信号分为相同相位的N个电信号并传输至N条支路中，或者，功率分配器110的输入端口与馈电电路100中的其他部分电连接，本申请对此并不限制。应理解，对于图4所示的馈电电路100来说，其作为功分电路，用于将输入端口馈入的电信号的功率分配至N条支路。并且，N条支路的另一端(不与功率分配器连接的一端)可以与馈电网络中的其他功能电路连接，例如，与调频电路电连接，本申请对此并不做限制。或者，功率分配器110的输入端口与图2所示的RRU16电连接，用于将RRU16处理过的电信号分为相同相位的N个电信号并传输至N条支路中，为天线设备中的辐射体提供向外辐射的电信号。本申请实施例均以天线辐射体接收信号为例进行说明，本领域技术人员可以明白本申请实施例的技术方案亦可以应用于天线辐射提发射信号的场景下，并通过本申请公开的实施例在不付诸创造性劳动的前提下实现。
同时，本申请实施例提供的馈电电路可以不仅仅应用于天线设备中为辐射体馈电，也可以应用于通信系统中的RRU或BBU中，或者，馈电电路可以应用于其他设备的射频电路或基带电路中，例如，终端设备。
在图5所示的实施例中以M＝N＝2，且第二支路131不设置移相单元进行说明。即在图5所示的实施例中，功率分配器110为一分二的功率分配器，即具有一个输入端和两个输出端。馈电电路100包括第一支路121和第二支路131。其中，第一支路121的一端和第二支路131的一端分别与功率分配器110的两个输出端口相连。第一支路121上设置有半导体模块122和移相单元123，移相单元123设置在半导体模块122和功率分配器110之间。第二支路131上设置有半导体模块132。
如上所述，在N＝2的情况下，在馈电电路100中，包括一条第一支路121和一条第二支路131。当第二支路131中不设置移相单元，第一支路121中设置的移相单元123的相位为i×Φ/N，在i＝1，N＝2的情况下，移相单元123的相位为Φ/2，如图6所示。由功率分配器110的输入端口馈入的电信号被分为相同相位的第一电信号和第二电信号分别馈入第一支路121和第二支路131。第一电信号和第二电信号分别经过移相单元123后，第一电信号的相位增加了Φ/2。由于第二支路131中不设置移相单元，第二电信号未增加相位，第一电信号与第二电信号之间的相位差为Φ/2，第一电信号和第二电信号分别传输至半导体模块122和半导体模块132，并分别产生的反射的第一PIM信号和第二PIM信号。需要说明的是，这里的PIM信号，可以理解为PIM所产生的干扰所对应的参数表征。由于第一PIM信号和第二PIM信号是由第一电信号和第二电信号在半导体模块处反射产生的，因此，第一PIM信号和第二PIM信号的相位与传输至半导体模块处的第一电信号和第二电信号的相位相同。对应的，第一PIM信号和第二PIM信号之间的相位差与传输至半导体模块处的第一电信号和第二电信号的差相同，为Φ/2。而第一PIM信号和第二PIM信号传输至功率分配器110的输出端口的路径中，需要再次经过移相单元123，第一PIM信号相位分别增加了Φ/2，由于第二支路131中不设置移相单元，第二PIM信号在由半导体模块132反射至功率分配器110的输出端口的路径中未增加相位。因此，在功率分配器110的输出端口处的第一PIM信号和第二PIM信号之间的相位差为Φ。
在功率分配器110的输出端口处，第一PIM信号和第二PIM信号的矢量合成如图7所示。为了使第一PIM信号和第二PIM信号之间至少部分抵消，以提高整个馈电网络的PIM指标，则第一PIM信号可以包括在第一方向上的分量，第一方向为与第二PIM信号相位差为180°的矢量所在方向，即第一方向与第二PIM信号反向。第一PIM信号在第一方向上的分量与第二PIM信号之间可以至少部分抵消。其中，如图7中的(a)所示，在Φ介于0至180°时，在Φ大于90°且小于或等于180°时，第一PIM信号在第一方向上包括在第一方向上的分量。如图7中的(b)所示，在Φ介于180°至360°时，在Φ大于或等于180°且小于270时，第一PIM信号包括在第一方向上的分量。在这种情况下，第一PIM信号和第二PIM信号之间的相位差Φ需要大于90°且小于270°，以使第一PIM信号可以包括在第一方向上的分量。
因此，当第一PIM信号和第二PIM信号等幅反相(幅度相同，相位差为180°)时，第一PIM信号和第二PIM信号完全抵消，馈电网络的PIM量级最低。对应的，为使第一PIM信号和第二PIM信号等幅反相，则设置功率分配器110为等幅的功率分配器，以使第一PIM信号和第二PIM信号等幅，Φ为180°，以使第一PIM信号和第二PIM信号反相(相位差为180°)，进而使第一PIM信号和第二PIM信号的矢量之和为零。
类似地，对于包括N条支路的馈电网络来说，N条支路中由于半导体模块产生的N个PIM信号反射至功率分配器110的输出端口处，第二支路中PIM信号的相位为0，第一支路中PIM信号的相位分别为2×Φ/N，4×Φ/N，6×Φ/N至2×(N-1)×Φ/N，即第i条第一支路中PIM信号的相位为2i×Φ/N。由矢量合成可知，在Φ大于90°且小于270°时，N条支路中的N个PIM信号可以至少部分抵消，以提升整个馈电网络的PIM指标。当功率分配器110为等幅的功率分配器且Φ为180°时，可以利用N-1个移相单元在N条支路之间产生固定相位差使N个PIM信号的矢量和为0，N个PIM信号完全抵消，整个馈电网络的PIM量级最低。
图8是本申请实施例提供的另一种馈电电路200的结构示意图，可以应用于图2所示的天线设备11中，图8所示的馈电电路200可以是图2所示的天线设备11中的馈电电路的一部分，用于实现馈电电路中的部分功能。
如图8所示，馈电电路200可以包括功率分配器210，功率合成器220和N条支路。其中，功率分配器210包括一个输入端口和M个输出端口，功率合成器220包括P个输入端口和一个输出端口，N为大于或等于2的整数，M、P为大于或等于N的整数，在图8所示的结构中，以P＝M＝N进行说明。N条支路中各个支路的一端分别与功率分配器210的M个输出端口中的N个输出端口相连，N条支路中各个支路的另一端分别与功率合成器220的P个输入端口中的N个输入端口相连。每条支路中均设置有半导体模块。
如图8所示，N条支路可以包括N-1条第一支路和1条第二支路，第二支路可以是N条支路中的任意一条支路，图8以最左边的支路1为第二支路进行示例，支路2至支路N可以作为第一支路，例如，支路Q可以是第Q-1条第一支路，Q为大于或等于2且小于或等于N的整数。其中，N-1条第一支路中的每条第一支路可以设置有第一移相单元，每条第一支路的第一移相单元可以设置于该条第一支路的半导体模块与功率分配器210之间。N支路中的每条支路还可以设置有第三移相单元，每条支路的第三移相单元可以设置于该条支路的半导体模块与功率合成器220之间，N个第三移相单元用于使N条支路传输的电信号在功率合成器220的输入端口处的相位相同，有效减少N条支路传输的电信号在功率合成器220的输入端口处由于功率合成时相位不同产生的功率损失。
在一种实现方式中，对于图8所示的馈电电路200来说，当半导体模块包括数字移相器时，馈电电路200作为移相电路，用于调整输入端口馈入的电信号的相位。同时，由于本申请实施例提供的馈电电路采用先分路再合路的形式，功率分配器210和功率合成器220之间设置了N条支路，每条支路上的半导体模块的功率容量不变，相较于仅包括单个支路的移相电路，本申请实施例提供的移相电路的功率容量有所提高。
应理解，功率合成器220的输出端口可以与馈电电路200中的其他部分电连接，例如，功率合成器220的输出端口与调频电路电连接，本申请对此并不做限制。
在一种实现方式中，功率分配器210是等幅的功率分配器，可以将输入端口馈入的电信号分为等幅同相的N个电信号并传输至N条支路中。或者，功率分配器210是不等幅的功率分配器，可以将输入端口馈入的电信号分为相同相位但幅度不同的N个电信号并传输至N条支路中，本申请对此并不做限制。
在一种实现方式中，第二支路中设置有第二移相单元，第二支路中设置的第二移相单元的相位可以为α，α大于或等于0。通过调整第二支路中设置的第二移相单元的相位α，可以调整N条支路中的相位基准。对应的，以第二支路作为基准支路，N-1条第一支路中的第一移相单元的相位分别为Φ/N+α、2×Φ/N+α、3×Φ/N+α、……、(N-1)×Φ/N+α，Φ可以大于90°且小于270°。即N-1条第一支路中的第i条第一支路中设置的第一移相单元的相位为i×Φ/N+α，其中，i为大于或等于1且小于或等于N-1的整数。
在这种情况下，为保证N条支路传输的电信号在功率合成器220的输入端口处的相位相同，第二支路中设置的第三移相单元的相位可以为(N-1)×Φ/N+α。对应的，N-1条第一支路中的第三移相单元的相位为(N-2)×Φ/N+α、(N-3)×Φ/N+α、(N-4)×Φ/N+α、……、α，使N-1条第一支路中每条第一支路上设置的第一移相单元的相位和第三移相单元的相位之和与第二支路上设置的第二移相单元的相位和第三移相单元的相位之和均为(N-1)×Φ/N+2α。应理解，可以有多种第三移相单元的相位设置方式，其目的为N条支路中设置的第一移相单元或第二移相单元的相位与对应的第三移相单元的相位之和均为θ，θ可以为任意角度值(大于或等于0°且小于或等于360°)，可以根据实际的设计或生产需求进行调整，本申请对此并不做限制，避免在功率合成时由于N条支路中传输的电信号在功率合成器的输入端口的相位不同带来的功率损失。
应理解，在该实施例中，以支路1为第二支路，支路2至支路N为N-1条第一支路。在实际应用于中，N条支路可以按照相位顺序(第二移相单元的相位的大小顺序，例如，相位由小到大或由大到小的顺序)在PCB上排布，也可以随机排布，本申请实施例并不限制N条支路的具体布局方式，可以根据实际的设计布局。
在一种实现方式中，第一移相单元、第二移相单元和第三移相单元与图4中所示的移相单元由相同类型的器件实现，第一移相单元和第二移相单元是延迟线、希夫曼移相器或其他产生相位差的结构，本申请对此并不做限制。
在一种实现方式中，第二支路中不设置第二移相单元，相当于在上述实施例中第二支路中设置的第二移相单元的相位α为0。
在一种实现方式中，以半导体模块为数字移相器，P＝M＝N＝3，且第二支路设置的第二移相单元的相位为0进行说明。即功率分配器210为一分三的功率分配器，具有一个输入端口和三个输出端口。功率合成器220为三合一的功率合成器，具有三个输入端口和一个输出端口。以馈电电路200包括支路221、支路231和支路241为例进行说明，如图9所示。其中，支路221为第二支路，支路231和支路241为第一支路。
如上所述，在N＝3的情况下，在馈电电路200中，包括两条第一支路(支路231和支路241)和一条第二支路131(支路221)。当第二支路131中设置的第二移相单元223的相位为0(相当于不设置第二移相单元223)，第i条第一支路中设置的第一移相单元的相位为i×Φ/N，支路231可以为第一条第一支路，第一移相单元233的相位为Φ/3，支路241可以为第二条第一支路，第一移相单元243的相位为2×Φ/3，如图10所示。并且，为了使3条支路中传输的电信号在功率合成器220的3个输入端口处的相位相同，则第三移相单元224的相位为2×Φ/3，第三移相单元234的相位为Φ/3，第三移相单元的相位为0。
如图10所示，功率分配器210的输入端口馈入的电信号被分为相同相位的第一电信号、第二电信号和第三电信号，并分别馈入支路221、支路231和支路241。第一电信号、第二电信号和第三电信号分别经过第二移相单元223、第一移相单元233和第一移相单元243后，第一电信号、第二电信号和第三电信号的相位依次增加0、Φ/3和2×Φ/3。第一电信号、第二电信号和第三电信号分别传输至半导体模块222、半导体模块232和半导体元件242，会产生反射的第一PIM信号、第二PIM信号和第三PIM信号。由于第一PIM信号、第二PIM信号和第三PIM信号是由第一电信号、第二电信号和第三电信号在各对应支路上的半导体模块处反射产生的，因此，第一PIM信号、第二PIM信号和第三PIM信号的相位与传输至半导体模块处的第一电信号、第二电信号和第三电信号的相位相同，对应的，第一PIM信号、第二PIM信号和第三PIM信号之间的相位差与第一电信号、第二电信号和第三电信号之间的相位差相同。而第一PIM信号、第二PIM信号和第三PIM信号传输至功率分配器210的输出端口的路径中，需要再次经过第二移相单元223、第一移相单元233和第一移相单元243，第一PIM信号、第二PIM信号和第三PIM信号的相位分别增加了0、Φ/3和2×Φ/3。因此，在功率分配器210的输出端口处的第一PIM信号和第二PIM信号之间的相位差，第二PIM信号和第三PIM信号之间的相位差均为2×Φ/3，第一PIM信号，第二PIM信号和第三PIM信号可以在功率分配器210的输出端口至少部分抵消。
当半导体模块222、半导体模块232和半导体元件242为数字移相器，第一电信号、第二电信号和第三电信号通过半导体模块222、半导体模块232和半导体元件242后，相位可以增加β，β可以为任意角度值(大于或等于0°且小于或等于360°)，可以根据实际的设计或生产需求进行调整，本本申请对此并不做限制。第一电信号、第二电信号和第三电信号经过第三移相单元224、第三移相单元234和第三移相单元244后，第一电信号、第二电信号和第三电信号的相位依次增加2×Φ/3、Φ/3和0。因此，在功率合成器220的输入端口处，相较于在功率分配器210的输出端口处，第一电信号、第二电信号和第三电信号在功率分配器210和功率合成器220之间由第一移相单元(或第二移相单元)、半导体模块和第三移相单元所产生的相位改变均为2×Φ/3+β，从而使3条支路中传输的电信号在功率合成器220的输入端口处的相位相同，避免在功率合成时由于相位不同带来的功率损失。
在功率分配器210的输出端口处，可以参照针对图7的介绍由矢量合成可知(可以参照针对图7的介绍)，为了使第一PIM信号、第二PIM信号和第三PIM信号之间至少部分抵消，以提高整个馈电网络的PIM指标，则需要Φ需要大于90°且小于270°。
与图4实施例类似的，当第一PIM信号、第二PIM信号和第三PIM信号的矢量之和为零时，第一PIM信号、第二PIM信号和第三PIM信号完全抵消，馈电网络的PIM量级最低。对应的，为使第一PIM信号、第二PIM信号和第三PIM信号的矢量之和为零，则需要功率分配器210为等幅的功率分配器，以使第一PIM信号、第二PIM信号和第三PIM信号等幅，且Φ为180°。此时，第一PIM信号的相位为0，第二PIM信号的相位为120°，第三PIM信号的相位为240°，第一PIM信号和第二PIM信号之间的相位差以及第二PIM信号和第三PIM信号之间的相位差均为120°，进而使第一PIM信号、第二PIM信号和第三PIM信号的矢量之和为零。
本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的之间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (17)

1.一种馈电电路，其特征在于，包括：
功率分配器和N条支路，N为大于或等于2的整数；其中，
所述功率分配器包括一个输入端口和M个输出端口，M为大于或等于N的整数；
所述N条支路分别与所述功率分配器的M个输出端口中的N个输出端口相连；
所述N条支路中的每条支路设置有半导体模块；
所述N条支路包括N-1条第一支路和1条第二支路，所述N-1条第一支路中的每条第一支路设置有第一移相单元，所述第一移相单元设置于所述半导体模块和所述功率分配器之间，N-1个所述第一移相单元用于使所述N条支路之间产生固定相位差。
2.根据权利要求1所述的馈电电路，其特征在于，所述第二支路作为所述N条支路中相位归零的基准支路。
3.根据权利要求1或2所述的馈电电路，其特征在于，所述第二支路设置有第二移相单元。
4.根据权利要求3所述的馈电电路，其特征在于，所述N-1条第一支路中的第i条第一支路中设置的第一移相单元的相位为i×Φ/N+α，其中，i为大于或等于1且小于或等于N-1的整数，所述Φ大于90°且小于270°，所述α为所述第二移相单元的相位，α大于或等于0。
5.根据权利要求1或2所述的馈电电路，其特征在于，所述N-1条第一支路中的第i条第一支路中设置的第一移相单元的相位为i×Φ/N，其中，i为大于或等于1且小于或等于N-1的整数，Φ大于90°且小于270°。
6.根据权利要求4或5所述的馈电电路，其特征在于，所述Φ为180°。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的馈电电路，其特征在于，所述功率分配器为等幅功率分配器。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的馈电电路，其特征在于，
所述馈电电路还包括功率合成器，所述功率合成器包括P个输入端口和一个输出端口，P为大于等于N的整数；
所述N条支路还分别与所述功率合成器的P个输入端口中的N个输入端口相连；
所述N支路中的每条支路还设置有第三移相单元，所述第三移相单元设置于所述半导体模块和所述功率合成器之间，N个所述第三移相单元用于使所述N条支路传输的电信号在所述功率合成器的输入端口处的相位相同。
9.根据权利要求8所述的馈电电路，其特征在于，所述N-1条第一支路中设置的第一移相单元的相位与对应的第二移相单元的相位之和均为θ，θ大于或等于0°且小于或等于360°。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的馈电电路，其特征在于，所述半导体模块为数字移相器。
11.根据权利要求10所述的馈电电路，其特征在于，所述数字移相器包括二极管或微机电系统。
12.根据权利要求8或9所述的馈电电路，其特征在于，所述第三移相单元为延迟线或希夫曼移相器。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的馈电电路，其特征在于，所述第一移相单元为延迟线或希夫曼移相器。
14.一种天线设备，其特征在于，包括如上述权利要求1至13中任一项所述的馈电电路。
15.根据权利要求14所述的天线设备，其特征在于，
所述天线设备的辐射体与所述馈电电路中的功率分配器的输入端口相连。
16.一种通信设备，其特征在于，包括如上述权利要求14或15所述的天线设备。
17.一种通信系统，其特征在于，包括如上述权利要求16所述的通信设备。
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