CN117525796A - 一种功率分配器及多路功率分配装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种功率分配器及多路功率分配装置，该功率分配器包括差分输入模块及功率分配模块，功率分配模块与差分输出模块连接以将差分输入信号进行功率分配，其中，功率分配模块包括第一全差分电感及第二全差分电感，第一全差分电感及第二全差分电感均由具有预设匝数且空间结构彼此相嵌的两个螺旋电感构成以实现功率分配和差分传输。该功率分配器采用全差分电感替换威尔金森功分器中的λ/4传输线以实现功率分配，通过合理设置全差分电感的绕圈直径、圈数、线圈间距及线圈宽度等参数调整全差分电感的电感值和电容值，在达到与威尔金森功分器相同性能的同时，能够有效减小面积并实现差分传输。该多路功率分配装置包括多个如上所述的功率分配器。

Description

一种功率分配器及多路功率分配装置

技术领域

本发明属于集成电路器件技术领域，涉及一种功率分配器及多路功率分配装置。

背景技术

由于毫米波频段有着较高的可用带宽，同时其探测精度也较高，因此毫米波芯片在无线通信、雷达、制导、遥感技术、射电天文学和电子对抗等多方面有着广泛应用。近年来，随着毫米波频段的陆续开放，毫米波芯片成为了热点。

功率分配器是一类非常基本的微波元件，其基本功能是将输入信号功率分成相等或不相等的几份并输出，广泛应用于无线通信领域，其性能的好坏直接影响无线通信系统的能量分配和合成效率，目前应用较为广泛的功分器为威尔金森功率分配器。请参阅图1，显示为传统威尔金森功率分配器的结构示意图，其输入端口为特征阻抗为Z0的输入传输线(图1中101所示)，并采用两条特征阻抗为的λ/4传输线(图1中102所示)来实现输入信号的功率分配，虽然可以在很宽的频率范围内实现功率分配，但其结构中的两条λ/4传输线在芯片上占用的面积偏大导致器件尺寸过大，并且，传统威尔金属功分器为单端输入单端输出结构，还存在抗共模干扰能力较差的问题。

因此，如何提供一种功率分配器，在保证实现宽频率范围的功率分配的同时，减少器件面积并实现差分传输，成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种功率分配器及多路功率分配装置，用于解决现有技术中威尔金森功率分配器占用面积较大及不具有差分传输能力的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种功率分配器，包括：

差分输入模块，用于输入差分输入信号；

功率分配模块，与所述差分输入模块连接以将所述差分输入信号进行功率分配，所述功率分配模块包括第一全差分电感及第二全差分电感，所述第一全差分电感包括第一螺旋电感及第二螺旋电感，所述第一螺旋电感与所述第二螺旋电感在Z方向上的投影关于X方向对称且部分重叠，X方向垂直于Z方向，所述第二全差分电感包括第三螺旋电感及第四螺旋电感，所述第三螺旋电感与所述第四螺旋电感在Z方向上的投影关于X方向对称且部分重叠，所述第三螺旋电感的第一端与所述第一螺旋电感的第一端连接，所述第四螺旋电感的第一端与所述第二螺旋电感的第一端连接。

可选地，所述差分输入模块包括差分共面波导传输线，所述差分共面波导传输线包括分立设置的第一信号输入线及第二信号输入线，所述第一信号输入线与所述第一螺旋电感的第一端及所述第三螺旋电感的第一端连接，所述第二信号输入线与所述第二螺旋电感的第一端及所述第四螺旋电感的第一端连接。

可选地，所述第一全差分电感与所述第二全差分电感关于Y方向对称，Y方向垂直于X方向且Y方向垂直于Z方向。

可选地，所述功率分配器包括顶层金属层及位于所述顶层金属层下方的底层金属层，所述顶层金属层包括第一顶层金属及第二顶层金属，所述底层金属层包括第一底层金属及第二底层金属，所述第一顶层金属与所述第一底层金属构成具有预设匝数的所述第一螺旋电感，所述第二顶层金属与所述第二底层金属构成具有预设匝数的所述第二螺旋电感，其中，所述第一顶层金属用于绕制所述第一螺旋电感的主体部分，所述第二顶层金属用于绕制所述第二螺旋电感的主体部分，所述第一底层金属与所述第二底层金属交替构成所述第一螺旋电感与所述第二螺旋电感在垂直方向上的投影相互重叠的部分以实现跨线连接，所述第一顶层金属与所述第一底层金属连接，所述第二顶层金属与所述第二底层金属连接。

可选地，所述功率分配器还包括位于所述顶层金属层上方且分立设置的第一金属、第二金属、第三金属及第四金属，所述第一金属与所述第一螺旋电感的第二端连接，所述第二金属与所述第二螺旋电感的第二端连接，所述第三金属与所述第三螺旋电感的第二端连接，所述第四金属与所述第一螺旋电感的第二端连接，其中，所述第一金属与所述第三金属用于输出第一差分输出信号，所述第二金属与所述第四金属用于输出第二差分输出信号。

可选地，所述功率分配器还包括第一隔离电阻及第二隔离电阻，所述第一隔离电阻通过第一连接线连接于所述第一螺旋电感与所述第三螺旋电感之间，所述第二隔离电阻通过第二连接线连接于所述第二螺旋电感与所述第四螺旋电感之间。

可选地，所述功率分配器还包括屏蔽地金属，所述屏蔽地金属在Z方向上位于所述第一隔离电阻及所述第二隔离电阻与所述差分输入模块之间。

可选地，所述功率分配器还包括预设数量的电容元件及电感元件，所述电容元件及所述电感元件与所述功率分配模块连接。

可选地，所述差分输入信号的频率范围是1GHz～300GHz。

本发明还提供一种多路功率分配装置，所述多路功率分配装置包括多个如上所述的功率分配器，多个所述功率分配器之间的连接方式包括串联及级联中的至少一种。

如上所述，本发明的功率分配器，采用全差分电感替换威尔金森功分器中的λ/4传输线以实现功率分配，通过合理设置全差分电感的绕圈直径、圈数、线圈间距及线圈宽度等参数调整全差分电感的电感值和电容值，在达到与威尔金森功分器相同性能的同时，有效减小面积并实现差分传输。本发明的多路功率分配装置将多个前述的功率分配器灵活连接即可实现输入功率的多端分配而不需在功率分配器之间设置额外的匹配元件，整体电路结构简单。

附图说明

图1显示为传统威尔金森功率分配器的结构示意图。

图2显示为本发明的功率分配器中局部结构示意图。

图3显示图2的局部放大结构示意图。

图4显示为单端传输线的等效C-L-C电路图。

图5显示为本发明的功率分配器应用于24GHz时示例结构示意图。

图6显示为本发明的功率分配器应用于60GHz时示例结构示意图。

图7显示为本发明的功率分配器的主体部分版图。

图8显示为本发明的功率分配器中第一隔离电阻及第二隔离电阻所在结构层的版图结构。

图9显示为本发明的功率分配器中屏蔽地金属所在结构层的版图结构示意图。

图10显示为本发明的功率分配器的等效电路图。

元件标号说明

101 输入传输线

102 λ/4传输线

11 差分共面波导传输线

111 第一信号输入线

112 第二信号输入线

20 功率分配模块

21 第一全差分电感

211 第一螺旋电感

211a 第一顶层金属

211b 第一底层金属

212 第二螺旋电感

212a 第二顶层金属

212b 第二底层金属

22 第二全差分电感

221 第三螺旋电感

222 第四螺旋电感

31 第一金属

32 第二金属

33 第三金属

34 第四金属

41 第一隔离电阻

42 第二隔离电阻

50 屏蔽地金属

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图2至图10。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明提供一种功率分配器，请参阅图2及图3，图2显示为该功率分配器中局部结构示意图，图3为图2的局部放大结构示意图，所述功率分配器包括差分输入模块(图2及图3中未标识，请结合参阅图4至图6)及功率分配模块20。

具体的，所述差分输入模块用于输入差分输入信号；所述功率分配模块20与所述差分输入模块连接以将所述差分输入信号进行功率分配，如图2所示，所述功率分配模块20包括第一全差分电感21及第二全差分电感22，进一步地，所述第一全差分电感21包括第一螺旋电感211及第二螺旋电感212(根据螺旋走向进行区分)，所述第一螺旋电感211与所述第二螺旋电感212在Z方向上的投影关于X方向对称且部分重叠，X方向垂直于Z方向，所述第二全差分电感22包括第三螺旋电感221及第四螺旋电感222，所述第三螺旋电感221与所述第四螺旋电感222在Z方向上的投影关于X方向对称且部分重叠，所述第三螺旋电感221的第一端与所述第一螺旋电感211的第一端连接，所述第四螺旋电感222的第一端与所述第二螺旋电感212的第一端连接。需要说明的是，如图3所示，“所述第一螺旋电感211与所述第二螺旋电感212在Z方向上的投影关于X方向对称且部分重叠”指的是第一螺旋电感211与第二螺旋电感212在空间结构上并不是呈现完全分离的状态(“完全分离”可以看作是两个螺旋电感在Z方向上的投影仅关于X方向对称而未部分重叠导致全差分电感整体占用面积较大)，这样能够在保证两个螺旋电感彼此电性结构分离的情况下，第一螺旋电感211与第二螺旋电感212在空间结构中部分交叉以尽可能节省器件面积(即第一螺旋电感211及第二螺旋电感212分别嵌入彼此结构螺圈中空白部分以提高面积利用率)。

具体的，由于任意特征阻抗的传输线均可以等效为C-L-C形式的集总元件网络(请参阅图4，显示为单端传输线的等效C-L-C电路图，单输入单输出的C-L-C网络可拓展为差分输入差分输出的C-L-C网络)，并通过对应的公式可以计算出所需的电感和电容大小(电容与电感计算公式分别为其中，N为需要功率分配的通路书，Z0为端口阻抗，f为工作频率)，因此，本发明中采用全差分电感代替λ/4传输线实现功率分配，全差分电感也可以等效为C-L-C形式的元件网络，通过选择合理的绕圈直径和绕圈圈数可以得到所需的电感值，同时选择合理的线间距和线宽度可以得到所需的电容值，进一步的，不同的工作频率也可以选择不同的电感值和电容值以得到所需的端口阻抗。

作为示例，所述第一全差分电感21与所述第二全差分电感22关于Y方向对称，Y方向垂直于X方向且Y方向垂直于Z方向，相当于所述第一螺旋电感211与所述第三螺旋电感221关于Y方向对称且所述第二螺旋电感212与所述第四螺旋电感222也关于Y方向对称，能够保证所述差分输入信号经由所述功率分配模块20传输并功率分配后输出的各输出信号的一致性(避免因传输路径结构的差异而导致两个输出信号之间的功率和相位存在差异)。

作为示例，如图5至图7所示，所述差分输入模块包括差分共面波导传输线11(简称差分CPW传输线)，所述差分共面波导传输线11包括分立设置的第一信号输入线111及第二信号输入线112(位于同一平面内)，所述第一信号输入线111与所述第一螺旋电感211的第一端及所述第三螺旋电感221的第一端连接，所述第二信号输入线112与所述第二螺旋电感212的第一端及所述第四螺旋电感222的第一端连接，所述第一信号输入线111与所述第二信号输入线112用于向所述功率分配模块20输入差分输入信号，也就是，所述第一信号输入线111与所述第二信号输入线112构成所述功率分配器的差分输入端口。需要说明的是，由于所述第一信号输入线111与所述第二信号输入线112之间的间距、信号输入线到两边同层屏蔽线(图中未显示)的距离、信号输入线的宽度以及信号输入线与后续介绍的屏蔽地金属之间的距离等参数均会影响输入端口的端口阻抗，并且对于同一个端口阻抗值上述参数之间存在多种组合方式(即没有定式)，因此在此未对上述各参数进行限定，实际应用时可基于所需端口阻抗值对相应参数进行合理设置。

作为示例，所述差分输入信号的频率范围是1GHz～300GHz，包括但不限于24GHz、30GHz、60GHz及77GHz，实际上，所述功率分配器理论上可以工作在1GHz甚至更低的频率下，但是工作频率越低则功率分配器中实现功率分配的电感的感值需要越大，则相应地会导致功率分配器占用面积增大，不利于实际应用，因此，为了保证所述功率分配器的面积小的优势，所述功率分配器优选作为毫米波功率分配器使用，能够综合功率分配性能和应用场景。需要说明的是，当差分输入信号的频率值不同时，功率分配器中各结构及参数需要进行相应调整，例如，请对比参阅图5及图6，图5为本发明的功率分配器应用于60GHz时示例结构示意图，图6为本发明的功率分配器应用于24GHz时示例结构示意图，不同工作频率下功率分配器的结构需要基于实际情况对各结构参数的数值进行调整设置。

接下来，为便于理解本发明的功率分配器的具体结构，现将图5中所示的功率分配器结构进行拆分(请参阅图7至图9)并对所述功率分配器的具体物理结构进行示例介绍，其中，图7显示为所述功率分配器的主体部分版图，具体包括顶层金属层、底层金属层等结构(需要说明的是，本文中“顶层金属层”及“底层金属层”仅为区分结构层，实际上“顶层金属层”并不是位于整个功率器件的最顶层，“底层金属层”也并不是位于整个功率分配器的最底层)，图8显示为所述功率分配器中第一隔离电阻及第二隔离电阻所在结构层的版图结构示意图，图9显示为所述功率分配器中屏蔽地金属所在结构层的版图结构示意图。

作为示例，请结合参阅图3、图5及图7，所述功率分配器包括顶层金属层及位于所述顶层金属层下方的底层金属层，如图3所示，所述顶层金属层包括第一顶层金属211a及第二顶层金属212a，所述底层金属层包括第一底层金属211b及第二底层金属212b，所述第一顶层金属211a与所述第一底层金属211b构成具有预设匝数的所述第一螺旋电感211，所述第二顶层金属212a与所述第二底层金属212b构成具有预设匝数的所述第二螺旋电感212，其中，所述第一顶层金属211a用于绕制所述第一螺旋电感211的主体部分，所述第二顶层金属212a用于绕制所述第二螺旋电感212的主体部分，所述第一底层金属211b与所述第二底层金属212b交替构成所述第一螺旋电感211与所述第二螺旋电感212在垂直方向上的投影相互重叠的部分以实现跨线连接，所述第一顶层金属211a与所述第一底层金属211b连接，所述第二顶层金属212a与所述第二底层金属212b连接。在所述第一全差分电感21与所述第二全差分电感22关于Y方向对称的情况下，所述顶层金属层还包括第三顶层金属及第四顶层金属，所述底层金属层包括第三底层金属及第四底层金属(上述第二全差分电感22中的各金属结构均未标识，请结合图2及图3进行理解)，所述第三顶层金属与所述第三底层金属用于构成所述第三螺旋电感221，所述第四顶层金属与所述第四底层金属用于构成所述第四螺旋电感222。也就是，本发明的功率分配器中的第一全差分电感21及第二全差分电感22的主体部分均位于顶层金属层，第一全差分电感21及所述第二全差分电感22的结构中为避免传输路径发生交叉而进行跨线连接的部分则位于底部金属层，以第一全差分电感21结构为例，由于第一螺旋电感211与第二螺旋电感212在绕制过程中会发生多次部分重叠，因此，发生部分重叠的位置由第一底层金属211b及第二底层金属212b交替构成，这样能够确保第一螺旋电感211与第二螺旋电感212的结构一致性从而保证第一螺旋电感211与第二螺旋电感212传输信号时的一致性。另外，连接所述第三螺旋电感221的第一端与所述第一螺旋电感211的第一端以及连接所述第四螺旋电感222的第一端与所述第二螺旋电感212的第一端的连接线优选为位于所述顶层金属层(即两个全差分电感还通过顶层金属层实现连接)。

需要说明的是，由于所述功率分配器的工作频率范围较大，通过对所述第一全差分电感21及所述第二全差分电感22的具体结构(包括各螺旋电感的匝数、不同螺旋圈对应的直径、相邻螺圈之间的间距、构成螺旋电感的金属的线宽及厚度等)进行灵活设置以获得理想电感值和电容值从而实现对差分输入信号的预设功率分配，例如，电感值与螺旋电感的匝数、螺圈的直径等相关(匝数越少、直径越小则电感值越少)，电容值与螺旋电感相邻圈数之间的线间距及金属线宽等相关(线宽越小、线间距越大则电容值越小)，因此，实际应用时根据实际需要进行各项参数的设置，在此不做具体限定。

作为示例，所述顶层金属层的厚度大于或者等于所述底层金属层的厚度(即各顶层金属的厚度均大于或等于各底层金属的厚度)，所述顶层金属层的厚度范围包括2.8μm～3.5μm，本实施例中所述顶层金属层的厚度为3.2μm。由于所述顶层金属层用于构成全差分电感的主体部分，所述顶层金属层必须具有足够的厚度以降低电阻率，减小损耗和寄生电容，从而实现高品质因子和自谐振频率。

作为示例，再请参阅图7，所述功率分配器还包括位于所述顶层金属层上方且分立设置的第一金属31、第二金属32、第三金属33及第四金属34，所述第一金属31与所述第一螺旋电感211的第二端连接、所述第二金属32与所述第二螺旋电感212的第二端连接、所述第三金属33与所述第三螺旋电感221的第二端连接，所述第四金属34与所述第一螺旋电感211的第二端连接，其中，所述第一金属31与所述第三金属33用于输出第一差分输出信号，所述第二金属32与所述第四金属34用于输出第二差分输出信号，即可以看作第一金属31至第四金属34构成所述功率分配器的差分输出模块(其中第一金属31与第二金属32构成第一差分输出端口，第三金属33与第四金属34构成第二差分输出端口)。

作为示例，请结合参阅图5及图8，所述功率分配器还包括第一隔离电阻41及第二隔离电阻42，所述第一隔离电阻41通过第一连接金属(图5及图8中未标识)连接于所述第一螺旋电感211与所述第三螺旋电感221之间，所述第二隔离电阻42通过第二连接金属(图5及图8中未标识)连接于所述第二螺旋电感212与所述第四螺旋电感222之间，所述第一隔离电阻41及所述第二隔离电阻42用于实现功率分配模块的输出匹配以及两个输出端口之间的隔离。

作为示例，如图5所示，所述第一隔离电阻41及所述第二隔离电阻42在X方向上位于第一全差分电感21及第二全差分电感22之间，即第一隔离电阻41及第二隔离电阻42在制作时直接形成于两个全差分电感之间，再通过连接金属与对应螺旋电感连接，有效缩小隔离电阻的连接路径，能够进一步减小所述功率分配器的整体占用面积。需要说明的是，虽然图6中显示左右两侧的输出端口距离很远，但是通过低层金属(在Z方向上低于底层金属层以及屏蔽地金属)引到功率分配器的中心位置，以方便跨接两个隔离电阻，并且保证了两个隔离电阻在两个全差分电感在Y方向的中心线位置。

作为示例，所述第一隔离电阻41及所述第二隔离电阻42位于所述底层金属层的下方且所述第一连接金属及所述第二连接金属位于所述第一隔离电阻41及所述第二隔离电阻42所在结构层的上方，提高功率分配器的空间利用率以缩小面积，并且所述第一隔离电阻41及所述第二隔离电阻42的材质包括多晶硅或其他合适的材料。

作为示例，请结合参阅图5及图9，所述功率分配器还包括屏蔽地金属50，所述屏蔽地金属50在Z方向上位于所述第一隔离电阻41及所述第二隔离电阻42与所述差分输入模块之间，用于减少差分输入模块与隔离电阻之间的干扰。此外，除了所述屏蔽地金属50之外，所述功率分配器还包括环绕所述功率分配模块20的屏蔽金属结构(图中未标识)，用于屏蔽所述功率分配器外围的环境对所述功率分配器的工作过程造成的干扰，保证器件工作稳定性。

作为示例，如上所述的各金属的材质包括但不限于铝、铜等常规金属材料，本实施例中除所述第一金属31至第四金属34为铝之外，其他所述金属(包括各顶层金属、各底层金属、底层金属、屏蔽地金属50等)均为铜，不同金属层所包含的金属之间通过导电柱进行连接，能够减少电路面积和电路连接复杂性，且工艺成熟。

具体的，请参阅图10，显示为本发明的功率分配器的等效电路图，本发明的功率分配器包括差分输入模块(包括第一输入端口INP及第二输入端口INN)，功率分配模块(包括配第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4以及第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4)、隔离模块(第一电阻R1及第二电阻R2)以及差分输出模块(包括第一输出端口outnl、第二输出端口outpl、第三输出端口outnr及第四输出端口outpr，第一输出端口outnl与第二输出端口outpl作为第一差分输出端口，所述第三输出端口outnr及所述第四输出端口outpr作为第二差分输出端口)。其中，其中，经由第一输入端口INP输入的信号经过功率分配模块进行功率分配后分别经过第一输出端口outnl及第三输出端口outnr输出，经由第二输入端口INN输入的信号经过功率分配模块进行功率分配分配后分别经过第二输出端口outpl及第四输出端口outpr输出，第一输出端口outnl输出的信号与第二输出端口outpl输出的信号差分以得到第一差分输出信号，第三输出端口outnr输出的信号与第四输出端口outpr输出的信号差分以得到第二差分输出信号。

作为示例，所述功率分配器还包括预设数量的电容元件及电感元件(电容元件及电感元件图2～图10中均未显示)，所述电容元件及所述电感元件与所述功率分配模块20连接，在此情况下，所述差分输入模块不一定采用差分共面波导传输线11以进行信号输入。即在面积允许的情况下，通过额外设置的电容元件及电感元件能够对功率分配器进行更高阶的端口匹配，所述电容元件及所述电感元件可基于实际需要设置于功率分配器的任一端口(INP、INN、outpl、outnl、outpr及outnr)以实现更为良好的阻抗匹配并与其他电路连接以减少回波损耗。

本发明的功率分配器采用全差分电感以替代传统威尔金森功分器中的特征阻抗为的λ/4传输线，通过对全差分电感的结构合理设计能够达到与特征阻抗为/>的λ/4传输线相同技术效果，并且在起到相同功率分配作用时，本发明的功率分配器占用面积为传统威尔金森功分器占用面积的一半甚至更低，能够显著缩小功率分配器的占用面积。此外，由于传统威尔金森功分器是单端输入单端输出，将其应用于差分输入差分输出时，本发明的功率分配器仅面积参数而言优势明显。并且，本发明的全差分电感结构灵活，通过对其结构进行合理设计可以满足不同应用需求，应用前景广泛。

本发明还提供一种多路功率分配装置，所述多路功率分配装置包括多个如上所述的功率分配器，多个所述功率分配器之间的连接方式包括串联及级联中的至少一种。由于本发明的功率分配器的功能是对输入功率进行一分二分配，在一个功率分配器的多个输出端口串联一个或多个功率分配器即可实现输入功率的2N(N＞1)分配，并且，本发明的功率分配器的每个端口阻抗均设计为100Ω，还可以实现直接级联而不需要在功分器之间设置额外的匹配元件，简化电路结构，具有较强的应用前景。

综上所述，本发明的功率分配器，采用全差分电感替换威尔金森功分器中的λ/4传输线以实现功率分配，通过合理设置全差分电感的绕圈直径、圈数、线圈间距及线圈宽度等参数调整全差分电感的电感值和电容值，在达到与威尔金森功分器相同性能的同时，有效减小面积并实现差分传输。本发明的功率分配装置将多个前述的功率分配器灵活连接即可实现输入功率的多端分配而不需在功率分配器之间设置额外的匹配元件，整体电路结构简单。本发明的多路功率分配装置将多个前述的功率分配器灵活连接即可实现输入功率的多端分配而不需在功率分配器之间设置额外的匹配元件，整体电路结构简单。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种功率分配器，其特征在于，包括：

差分输入模块，用于输入差分输入信号；

功率分配模块，与所述差分输入模块连接以将所述差分输入信号进行功率分配，所述功率分配模块包括第一全差分电感及第二全差分电感，所述第一全差分电感包括第一螺旋电感及第二螺旋电感，所述第一螺旋电感与所述第二螺旋电感在Z方向上的投影关于X方向对称且部分重叠，X方向垂直于Z方向，所述第二全差分电感包括第三螺旋电感及第四螺旋电感，所述第三螺旋电感与所述第四螺旋电感在Z方向上的投影关于X方向对称且部分重叠，所述第三螺旋电感的第一端与所述第一螺旋电感的第一端连接，所述第四螺旋电感的第一端与所述第二螺旋电感的第一端连接。

2.根据权利要求1所述的功率分配器，其特征在于：所述差分输入模块包括差分共面波导传输线，所述差分共面波导传输线包括分立设置的第一信号输入线及第二信号输入线，所述第一信号输入线与所述第一螺旋电感的第一端及所述第三螺旋电感的第一端连接，所述第二信号输入线与所述第二螺旋电感的第一端及所述第四螺旋电感的第一端连接。

3.根据权利要求1所述的功率分配器，其特征在于：所述第一全差分电感与所述第二全差分电感关于Y方向对称，Y方向垂直于X方向且Y方向垂直于Z方向。

4.根据权利要求1所述的功率分配器，其特征在于：所述功率分配器包括顶层金属层及位于所述顶层金属层下方的底层金属层，所述顶层金属层包括第一顶层金属及第二顶层金属，所述底层金属层包括第一底层金属及第二底层金属，所述第一顶层金属与所述第一底层金属构成具有预设匝数的所述第一螺旋电感，所述第二顶层金属与所述第二底层金属构成具有预设匝数的所述第二螺旋电感，其中，所述第一顶层金属用于绕制所述第一螺旋电感的主体部分，所述第二顶层金属用于绕制所述第二螺旋电感的主体部分，所述第一底层金属与所述第二底层金属交替构成所述第一螺旋电感与所述第二螺旋电感在垂直方向上的投影相互重叠的部分以实现跨线连接，所述第一顶层金属与所述第一底层金属连接，所述第二顶层金属与所述第二底层金属连接。

5.根据权利要求4所述的功率分配器，其特征在于：所述功率分配器还包括位于所述顶层金属层上方且分立设置的第一金属、第二金属、第三金属及第四金属，所述第一金属与所述第一螺旋电感的第二端连接，所述第二金属与所述第二螺旋电感的第二端连接，所述第三金属与所述第三螺旋电感的第二端连接，所述第四金属与所述第一螺旋电感的第二端连接，其中，所述第一金属与所述第三金属用于输出第一差分输出信号，所述第二金属与所述第四金属用于输出第二差分输出信号。

6.根据权利要求1所述的功率分配器，其特征在于：所述功率分配器还包括第一隔离电阻及第二隔离电阻，所述第一隔离电阻通过第一连接线连接于所述第一螺旋电感与所述第三螺旋电感之间，所述第二隔离电阻通过第二连接线连接于所述第二螺旋电感与所述第四螺旋电感之间。

7.根据权利要求6所述的功率分配器，其特征在于：所述功率分配器还包括屏蔽地金属，所述屏蔽地金属在Z方向上位于所述第一隔离电阻及所述第二隔离电阻与所述差分输入模块之间。

8.根据权利要求1所述的功率分配器，其特征在于：所述功率分配器还包括预设数量的电容元件及电感元件，所述电容元件及所述电感元件与所述功率分配模块连接。

9.根据权利要求1所述的功率分配器，其特征在于：所述差分输入信号的频率范围是1GHz～300GHz。

10.一种多路功率分配装置，其特征在于：所述多路功率分配装置包括多个如权利要求1-9中任一项所述的功率分配器，多个所述功率分配器之间的连接方式包括串联及级联中的至少一种。