CN217306728U - 功分器、天线装置、无线电器件以及设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供的一种功分器、天线装置、无线电器件以及设备，该功分器包括传输主路和多个功分支路，该传输主路用于连接信号收发器，其中，传输主路设置有主路阻抗变换单元，主路阻抗变换单元的衔接边部分地接入传输主路，各功分支路按照预设的功率分配比分配传输主路所输出的功率。多个功分支路包括第一功分支路和第二功分支路，各功分支路均耦接于传输主路，各功分支路均设置有相应的相位控制单元和阻抗变换单元，相位控制单元的衔接边短于阻抗变换单元的衔接边，通过设计功分器中的各阻抗变换单元的尺寸，满足需要的功率分配比，又降低加工误差对产品性能的影响。

Description

功分器、天线装置、无线电器件以及设备

技术领域

本申请涉及天线技术领域，尤其涉及一种功分器、天线装置、无线电器件以及设备。

背景技术

随着毫米波雷达技术的不断发展，车载角雷达的功能也提出了更高的性能要求，而角雷达的性能和天线的设计息息相关。为了满足角雷达特定的需求，一般需要对天线进行方向图的赋形，赋形最关键的一环在于功分器的设计。功分器也称为功率分配器(Powerdivider)，是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出幅度相等或不相等能量的器件，常规单枝天线波束覆盖范围有限，且难以实现波束赋形，通过功分器多个输出端连接天线，分配给多个天线不同的幅度和相位分布，是一种常用的实现波束赋形的方法，能有效扩大雷达系统探测的角度范围。

但是，由于不可避免的存在加工误差，功分器实际的幅度和相位分布，往往会和设计值存在偏差，影响对天线方向图的赋形。目前，常规功分器的设计方法是根据需求功分支路数以及各功分支路对应的功率配比，在对应的功分支路上设计阻抗变换枝节，用于控制各个功分支路的输入阻抗。功率分配较小的功分支路上，对应的输入阻抗需要更大，部分传输线可能会更细。

在较细宽度的传输线上，加工绝对误差引起的功分器百分比偏差会更大，传输线的阻抗更难控制，反应在功分器的功率和相位配比上，会有较大偏差，对应的天线方向图的赋形，也可能因功分器的加工误差发生畸变。

发明内容

本申请提供一种功分器、天线装置、无线电器件以及设备，用以解决常规的功分器设计方法中，功率分配容易受到加工误差影响天线方向图赋形的问题。

第一方面，本申请提供一种功分器，包括：传输主路和多个功分支路；

所述传输主路，用于连接信号收发器；其中，所述传输主路设置有主路阻抗变换单元；所述主路阻抗变换单元的衔接边部分地接入所述传输主路；

所述多个功分支路按照预设的功率分配比分配所述传输主路所输出的功率；其中，所述多个功分支路包括第一功分支路和第二功分支路；

所述第一功分支路，耦接于所述传输主路；其中，所述第一功分支路设置第一相位控制单元和第一阻抗变换单元；所述第一相位控制单元的衔接边短于第一阻抗变换单元的衔接边；

所述第二功分支路，耦接于所述传输主路；其中，所述第二功分支路设置第二相位控制单元和第二阻抗变换单元；所述第二相位控制单元的衔接边短于第二阻抗变换单元的衔接边。

第二方面，本申请提供一种天线装置，包括：

如第一方面所述的功分器；

多个天线支路，每一天线支路耦接于所述功分器的其中一个功分支路。

第三方面，本申请提供一种无线电器件，包括：

如第二方面所述的天线装置；

信号收发器，与所述天线装置中的功分器的传输主路连接，用于通过所述天线装置发射探测信号波或接收回波信号波；其中，回波信号波为探测信号波经物体反射而形成的。

第四方面，本申请提供一种设备，包括：

如第三方面所述的无线电器件；

处理器，与所述无线电器件连接，用于利用所述无线电器件所提供的信号进行目标检测和/或通信。

本申请提供的一种功分器、天线装置、无线电器件以及设备，该功分器包括传输主路和多个功分支路，该传输主路用于连接信号收发器，其中，传输主路设置有主路阻抗变换单元，主路阻抗变换单元衔接边部分地接入传输主路，而多个功分支路按照预设的功率分配比分配所述传输主路所输出的功率。多个功分支路包括第一功分支路和第二功分支路，第一功分支路耦接于传输主路，第一功分支路设置第一相位控制单元和第一阻抗变换单元，且第一相位控制单元的衔接边短于第一阻抗变换单元的衔接边，第二功分支路耦接于传输主路，第二功分支路设置第二相位控制单元和第二阻抗变换单元，第二相位控制单元的衔接边短于第二阻抗变换单元的衔接边，通过调整功分器中的各阻抗变换单元来降低加工误差对功分器及其所在天线装置的影响，在此，该功分器的阻抗变换单元的尺寸既满足功率分配比，又降低加工误差对产品性能的影响。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1为一种功分器结构示意图；

图2为图1中的功分器在仿真中在存在±0.05mm加工误差时，输出通道之间的功率的波动情况；

图3A为金属结构与金属结构之间的一种耦接方式示意图；

图3B为金属结构与金属结构之间的另一种耦接方式示意图；

图4为本申请实施例一的一种利用金属层呈现的功分器的结构示意图；

图5为两个阻抗变换单元的集成部分的示意图；

图6A为传输主路的阻抗变换单元的示意图；

图6B为第一相位控制单元的阻抗变换单元的示意图；

图6C为第二相位控制单元的阻抗变换单元的示意图；

图6D为第三相位控制单元的阻抗变换单元的示意图；

图7为本申请功分器在仿真中在存在±0.05mm的加工误差时，输出通道之间的功率差异的波动情况；

图8A为接入本申请功分器后的角雷达发射的天线结构；

图8B为接入本申请功分器后的天线阵列的方向图；

图9为接入本申请功分器后天线阵列方向图随功分器加工误差的幅度波动情况。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

对于配置有信号收发器、功分器、天线支路等的如雷达传感器、手机等电子设备来说，其中的不同功能的电路模块大多以半导体制造工艺而制造的集成电路(如芯片、或印刷电路板等)。各集成电路之间通过焊接、插拔等方式进行电连接。

故而，本申请中涉及的术语“耦接的”或“耦接”根据使用该术语的上下文可以具有几种不同的含义。例如，术语耦接可以具有机械耦接或电气耦接的含义。如本文所使用的，术语“耦接的”或“耦接”可以表示两个元件或器件可以彼此直接连接或通过一个或多个中间元件或器件经由电气元件、电信号或机械元件(例如但不限于，举例来说，电线或电缆，这取决于具体应用)彼此连接。本文中的耦接举例包括：直接的电连接、电感应连接、或光耦连接等。例如，利用半导体制造工艺中所使用布置和刻蚀方式而形成同一金属层上的不同金属图案结构之间直接连接，或者不同金属层上的各金属图案结构之间通过孔连接等方式，实现两个电器件之间直接电连接。又如，利用光耦组件、或电感感应组件等非接触的连接方式实现两个电器件之间的信号连接。再如，利用芯片引脚和插槽之间的连接方式辅助两个电器件之间电连接或信号连接等。

功分器(又称功率分配器)主要根据所设计的功分支路的数量以及各功分支路对应的功率分配比，将传输主路的功率分配至不同功分支路。在对应的功分支路上设置阻抗变换单元，以配置相应功分支路的功率。对于功率分配不同的功分支路，需要配置不同的输入阻抗。功分器为各功分支路所连接的每一个天线支路提供馈电的初始相位，为此，每一个功分支路还设置有相位控制单元。

以77GHz的毫米波频段为例，如图1所示提供一种一分三的功分器，其中，功分支路101和功分支路103起始端的宽度W短于功分支路102起始端的宽度，使得功分支路101和功分支路103的输入阻抗小于功分支路102的输入阻抗，从而功分支路102分配得到功率大于功分支路101和功分支路103，即各功分支路的输入阻抗的比值为Z1：Z2：Z3，对应的功率分配比为1/Z1：1/Z2：1/Z3。三个功分支路的尺寸反应馈电的相位分布。例如，图1所示的功分器满足功率分配比为1：2：1，以及相位分布-140°，0°，-140°。其中，较细宽度的传输线为阻抗变换单元。

受半导体制造工艺的加工绝对误差的影响，该类功分器中的阻抗变换单元的宽度较短，使得所制造出的阻抗变换单元的尺寸误差会变大。这难于控制阻抗变换单元的阻抗。这导致因加工误差，功分器的功率和相位配比有较大偏差。如图2所示，在仿真中同时将阻抗变换枝节的长度和宽度赋予0.05mm的加工误差，功分器的一个功分支路的功率波动情况。从图2可以看出，在0.05mm的加工误差下，该功分支路的功率差异与无加工误差时的功率差异稍大，那么对应的天线方向图也可能因加工误差发生畸变。

由于难于避免存在加工误差，功分器实际的幅度和相位分布，往往会和设计值存在偏差，影响对天线方向图的赋形。

为此，本申请提出一种功分器，通过调整功分器中的各阻抗变换单元来降低加工误差对功分器及其所在天线装置的影响。在此，该功分器的阻抗变换单元的尺寸既满足功率分配比，又降低加工误差对产品性能的影响。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以独立存在，也可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

本申请实施例一提供一种功分器，该功分器包括传输主路和多个功分支路。其中，传输主路和多个功分支路为利用半导体制造工艺而制造出的带有图案的金属层(又称金属图案的层结构)，其呈现为包含不同尺寸的金属图案所形成的金属结构和传输线等形成的层结构。其中，传输线表示为导线(或称为微带线)，金属结构表示为了匹配于阻抗、功率、或相位等功分器的性能指标而设计的具有特定尺寸范围的电器件或电器组件。换言之，功分器是利用图案化的金属结构来呈现构成功分器的各种电器件(或电器组件)的。电器件(又称器件单元)举例包括以下至少一种：不同阻值的阻性器件和相位调节器等。

本申请所提及的单元之间，和/或，单元与主路(或支路)之间相耦接的方式可呈现为：两个金属结构的衔接边连通，金属结构的衔接边与微带线连通，或者通过集成多个电器件而形成的特殊图案的金属结构。与不同衔接边的尺寸相关，例如，请参阅图3A，金属结构A1的全部衔接边WL_A1与金属结构B1的部分衔接边WL_B1相连通。又如，请参阅图3B，金属结构A2的部分衔接边WL_A2与金属结构B2的部分衔接边WL_B2相连通。再如，至少两个阻抗单元集成为折线状、口字状、或H状等图案的金属结构，其中，不同图案的金属结构中不同部分的尺寸是基于不同阻抗单元在功分器中的电性参数而设置的。

为便于描述，对于位于同一金属层的各金属结构来说，以用于耦接于其他金属结构/微带线的边称为金属结构的衔接边WL；金属结构的其他边则称为非衔接边。例如，金属结构的衔接边接入功分器中的传输主路或功分支路；金属结构的非衔接边LL沿传输主路或功分支路方向设置。对于特殊图案的金属结构，如前述提及的折线状等金属结构，其可包含多个相邻或相对的衔接边，部分金属结构还可以包含多个相邻或相对的非衔接边。

本申请的功分器中的传输主路设置有主路阻抗变换单元；主路阻抗变换单元的金属结构衔接边部分地接入传输主路。例如，主路阻抗变换单元的金属结构的衔接边的尺寸大于传输主路的与主路阻抗变换单元耦接的金属结构的衔接边的尺寸。

多个功分支路按照预设的功率分配比分配传输主路所输出的功率，其中，多个功分支路包括第一功分支路和第二功分支路，第一功分支路耦接于传输主路，第一功分支路上设置有第一相位控制单元和第一阻抗变换单元，第一相位控制单元的金属结构衔接边的尺寸小于第一阻抗变换单元的金属结构衔接边的尺寸。第二功分支路耦接于传输主路，其中，第二功分支路上设置有第二相位控制单元和第二阻抗变换单元，第二相位控制单元的金属结构衔接边的尺寸小于第二阻抗变换单元的金属结构衔接边的尺寸。

其中，传输主路用于连接信号收发器。例如，传输主路的一端与信号收发器的发射端/接收端焊接。传输主路为信号收发器和各功分支路之间的用于传输射频电信号的电路结构。

每一功分支路用于连接天线支路，功分支路为按照所分配的功率配比来传输在传输主路和天线支路之间的射频电信号的电路结构。功分支路上的阻抗变换单元用于设置功分器所分配的相应功分支路的功率，功分支路上的相位控制单元用于为相应天线支路中所传输的射频电信号提供稳定的相位。其中，不同功分支路所传输的射频电信号的功率和相位通常不完全相同。利用不同功分支路和传输主路的耦接关系，功分器帮助多个天线支路整体实现对方向图的波束赋形。

传输主路上与主路阻抗变换单元耦接的金属图案区域是微带线或金属结构。微带线一端连接信号收发器的发射端/接收端，另一端连接第一阻抗变换单元。又如，与主路阻抗变换单元耦接的金属结构用于调整传输主路的阻抗或相位，以适配各功分支路的功率或相位等。

在一些示例中，主路阻抗变换单元、第一阻抗变换单元、第二阻抗变换单元、第一相位控制单元和第二相位控制单元均为独立的衔接边尺寸特定的金属结构。在另一些示例中，主路阻抗变换单元、第一阻抗变换单元、第二阻抗变换单元集成为一金属结构，第一相位控制单元、和第二相位控制单元均为独立的金属结构。相位控制单元的不同衔接边分别与表示第一相位控制单元、和第二相位控制单元的衔接边耦接。

请参阅图4，其显示为本申请实施例一的一种利用金属层呈现的功分器的结构示意图。其中包括通过半导体制造工艺实现耦接的：主路阻抗变换单元402、第一阻抗变换单元403、第二阻抗变换单元405、第一相位控制单元406和第二相位控制单元408。主路阻抗变换单元402设置在传输主路401上，第一阻抗变换单元403与第一相位控制单元406耦接，第二阻抗变换单元405与第二相位控制单元408耦接。

其中，主路阻抗变换单元402、第一阻抗变换单元403和第二阻抗变换单元405集成为同一金属层的金属结构，其中，金属结构的衔接边对应主路阻抗变换单元、第一阻抗变换单元、和第二阻抗变换单元的各阻抗特性。如图5所示，阴影部分是该金属结构中两个阻抗变换单元的集成部分。第一相位控制单元406和第二相位控制单元408分别设置在该功分器的不同功分支路上，用于分别与不同的天线支路连接。以发射射频电信号为例，信号收发器输出的功率从传输主路401的起始端进入，经过三个阻抗变换单元集成形成的金属结构，按照各功分支路的功率分配比，流向各功分支路，实现功率分配。

在一些示例中，该功分器包括一分三功分器，为此，该功分器还包括第三功分支路，其布置有第三相位控制单元和第三阻抗变换单元，第三阻抗变换单元的衔接边的尺寸大于第三相位控制单元的衔接边的尺寸。

如图4示例中，主路阻抗变换单元402、第一阻抗变换单元403、第二阻抗变换单元405和第三阻抗变换单元404集成形成一个中空闭环状的金属结构，也可以集成为一个非中空闭环状的金属结构。各阻抗变换单元402、403、404和405集成为一金属结构并构成传输主路和各功分支路的信号分支节点。

需要说明的是，当该功分器为一分四或者一分六等类型的功分器，各阻抗变换单元连接后可以不是一个矩形，而根据集成情况形成不同形状的金属结构。

以功分支路409为例，功分支路409包含第一相位控制单元406和第一阻抗变换单元403，图4所示为在同一金属层上提供该功分支路的金属图案结构。其中，第一阻抗变换单元403的衔接边宽于第一相位控制单元406的衔接边。如此，与图1所示相比，本示例相当于增大了第一相位控制单元406的宽度。如图6B中第一阻抗变换单元602的衔接边的尺寸大于与其耦接的第一相位控制单元的衔接边的尺寸。

同理，如图6C中的第二阻抗变换单元603的衔接边的长度大于与其耦接的第二相位控制单元的衔接边的尺寸，如图6D中的第三阻抗变换单元604的衔接边的尺寸大于与其耦接的第三相位控制单元的衔接边的尺寸。如图6A中的主路阻抗变换单元601的衔接边的尺寸大于传输主路的与主路阻抗变换单元601耦接的衔接边的尺寸，对进入功分器的功率起到阻抗变换的作用，使得功率完全进入三个功分支路。图6A至图6D的各个阻抗变换单元相较于图1中各个功分支路的起始端的金属结构的宽度，能够有效减少制造过程中产生的误差对功率分配的影响。为了容易理解，以第二相位控制单元408为例，其非衔接边的尺寸L和衔接边的尺寸W₀如图4所示，以第二阻抗变换单元405为例，该衔接边的尺寸W如图4所示。

在半导体制造工艺所提供的预设层高的金属层的情况下，各阻抗变换单元的衔接边的尺寸与功分器的功率分配比相匹配，例如，阻抗变换单元的衔接边的尺寸大于所耦接的传输线/其他金属结构的衔接边的尺寸，以及小于传输线/其他金属结构的衔接边尺寸的预设倍数，如小于5倍的传输线的宽度，使得表示阻抗变换单元的金属结构尺寸不过多影响整个天线装置所占的空间。

以单个功分支路上设置的阻抗变换单元和相位控制单元为例，每一功分支路中的相位控制单元，其衔接边的尺寸是基于相位控制单元的特征阻抗设置的。

以下述公式(1)为例，以半导体制造工艺所制造的功分器，其单个功分支路上的相位控制单元以覆盖在介质上的金属走线，为此，根据制造工艺而选择利用公式(1)来确定该相位控制单元衔接边的尺寸。

其中，Z₀为相位控制单元的特征阻抗，η₀＝120πΩ，W₀为相位控制单元的衔接边的尺寸，h为介质基板的高度，εr为介质基板的相对介电常数。

如上述公式(1)所示，在确定相位控制单元的特征阻抗的情况下，相位控制单元的衔接边尺寸是确定的。

另外，每一功分支路的相位控制单元非衔接边的尺寸是基于功分器所在天线装置的波束赋形条件而设置的。其中，相位控制单元的金属结构的长度是指沿在该金属结构的电流方向而设置的长度。例如，如图4所示，第一相位控制单元406为两个线段弯折一角度形成的传输线，其长度为两个线段的长度和。

波束赋形条件是依据功分器所连接的所有天线支路辐射电磁波而使得电磁波的主瓣满足预设的水平方向/垂直方向的方向角条件、增益条件而设置的。以一种角雷达所使用的天线装置为例，其波束赋形条件包括：在水平方向的天线增益在不低于-6dB范围内，其水平方向角在(a°±45°)范围，其中，a为中心角。

上述波束赋形条件转换成功分器的每一功分支路的相位需求，即对应于该功分支路的相位控制单元的长度。例如，在功分器调整的各功分支路之间的相位差ΔP的情况下，该相位差会导致天线的赋形性能不同。其中，ΔP如公式(2)所示：

其中，ΔP为两个相位控制单元之间的相位差，ΔL为两个相位控制单元之间的长度差，λ_g为高频信号在传输线中的导波波长。

仍以单个功分支路上设置的阻抗变换单元和相位控制单元为例，该功分支路上的阻抗变换单元，其衔接边的尺寸，以及该功分支路上的相位控制单元，其衔接边的尺寸，均是在该相位控制单元的特征阻抗及其功分支路的输入阻抗符合功分器所在天线装置的阻抗匹配条件下而选择的。所选择的阻抗变换单元的衔接边尺寸大于相位控制单元的衔接边尺寸。

在此，以下述公式(3)、(4)为例，描述本申请提供的选择阻抗变换单元长度尺寸的方式示例：

其中，Zin_i为第i阻抗变换单元所连接的相位控制单元的输入阻抗，Z_i为第i阻抗变换单元的衔接边的尺寸为W_i时第i阻抗变换单元的特征阻抗，其值与宽度有关，由公式(1)计算，j为虚数单位，Z₀为该功分支路上相位控制单元的特征阻抗，λ_gi为第i阻抗变换单元宽度为W_i时对应的导波波长，L_i为第i阻抗变换单元的非衔接边的尺寸，特征阻抗和输入阻抗的单位均为欧姆(Ω)。

其中，λ₀为功分器工作频率对应的真空波长，W_i为第i阻抗变换单元宽度，h为介质基板高度，εr为介质基板的相对介电常数。

结合上述公式(1)、(3)、(4)可见，由于阻抗变换单元衔接边与相位控制单元的衔接边之间为非唯一对应关系。根据半导体制造工艺、功分器设计尺寸范围等进行选择。表示上述阻抗变换单元的金属结构的衔接边的尺寸计算方式，也适用于传输主路上的阻抗变换单元。

在上述各示例的基础上，根据半导体制造工艺，功分器的传输主路和多个功分支路上的各个阻抗变换单元可集成在一个金属结构上。换言之，主路阻抗变换单元、第一阻抗变换单元和第二阻抗变换单元集成于同一金属层的金属结构。其中，金属结构的衔接边对应主路阻抗变换单元、第一阻抗变换单元、和第二阻抗变换单元的各阻抗特性。

功分器的接入设备的输入阻抗是用于确定各个功分支路的相位控制单元的特征阻抗的。例如，根据与各个功分支路耦接的天线装置中各个天线支路的输入阻抗来确定各个功分支路的相位控制单元的特征阻抗，各功分支路的相位控制单元的特征阻抗等于各个天线支路的输入阻抗。

以公式(1)为例，根据制造工艺选择利用公式(1)来确定各个相位控制单元的衔接边的尺寸，由公式(1)可知，在确定各个相位控制单元的特征阻抗的情况下，各个相位控制单元的衔接边的尺寸是确定的。

而各个功分支路的相位控制单元的金属结构非衔接边的尺寸是基于功分器所在天线装置的波束赋形条件而设置的。两个相位控制单元之间的相位差与这两个控制单元之间的长度差的对应关系可以参考公式(2)。确定各相位控制单元的衔接边的尺寸和非衔接边的尺寸后，可以根据功分器所需的功率分配比确定各功分支路的阻抗变换单元的输入阻抗，输入阻抗越低的阻抗变换单元，对应金属结构的衔接边的尺寸越长。各相位控制单元的输入阻抗的倒数的比值为功分器的功率分配比，功率分配比是指设定的功分器的各个功分支路输出功率之间的比例，例如一种一分三(一个传输主路分为三个功分支路)的功分器，功率分配比可以为1:2:1。示例性的，功分器的功率分配比为1/Z₁：1/Z₂：1/Z₂，各相位控制单元的输入阻抗分别为Z₁，Z₂和Z₃。

利用半导体制造工艺，功分器的各功分支路上的阻抗变换单元可单独设置，也可集成在一个金属结构上。例如，一功分器包含设置在传输主路上的主路阻抗变换单元，以及设置在不同功分支路上的第一阻抗变换单元和第二阻抗变换单元；其中主路阻抗变换单元、第一阻抗变换单元和第二阻抗变换单元集成于同一金属层的金属结构；其中，该金属结构的对应第一阻抗变换单元和第二阻抗变换单元的各衔接边是根据上述各公式计算得到的；以及该金属结构的对应主路阻抗变换单元的衔接边是根据利用传输主路上功分支路上的结构确定的。

以该功分器包括一分三功分器为例，主路阻抗变换单元、第一阻抗变换单元、第二阻抗变换单元和第三阻抗变换单元可集成于同一金属层的金属结构，则该金属结构的图案可以是非填充的矩形图案，也可以是填充的矩形图案，如图4所示实例，四个阻抗变换单元集成于同一金属层的金属结构为中空的非填充的闭环状的金属结构。其中，该金属结构的各衔接边的尺寸是根据如公式(3)和公式(4)计算得到的。

基于上述各示例可见，传输主路与各个功分支路集成于同一金属结构的衔接边的尺寸、与各个相位控制单元的衔接边的尺寸之间非唯一对应关系。根据半导体制造工艺、电性参数和天线装置的阻抗的对应关系，将传输主路与各个功分支路集成于同一金属层的金属结构上。

上述各示例所提供的功分器由于其对应阻抗变换单元的衔接边宽于相位控制单元的金属结构衔接边的尺寸，因此，其由于制造工艺的误差所带来的影响更低。

可选的，根据半导体制造工艺，功分器的传输主路和多功分支路上的各个阻抗变换单元也可以相互独立，即各个阻抗变换单元可以不集成在一个金属结构上，各个阻抗变换单元可以分别与传输主路上的阻抗变换单元耦接，以实现功率分配。

下面对本申请功分器在仿真中验证功分器的加工误差对功分器输出通道的功率波动的情况进行说明，其中输出通道的功率波动的定义为，在加工误差为±0.05mm的时候，第三相位控制单元输出的功率与第一相位控制单元的输出功率的差值。

在仿真实验中将各个阻抗变换单元形成的闭环的长度和宽度同时产生0.05mm加工误差，即将长度和宽度同时加或减0.05mm，图7为本申请功分器在±0.05mm加工误差以及无加工误差时，功分支路的功率差值的波动的情况。从图7可以看出，在同样的加工误差下，本申请的功分器的输出通道之间差值的波动相对于现有功分器的波动(图2)有所减小。

将本申请的功分器应用于毫米波角雷达，则角雷达发射的天线结构和天线阵列的方向图如图8A的黑色框部分和图8B所示，将本申请功分器的加工误差同时加或减0.05mm，天线阵列方向与标准方向(实线)的波动如图9所示，对应的天线阵列的方向图波动范围在±2.2dB以内，由此可知，本申请的功分器减小了加工误差对功分器性能产生的影响，提升了天线系统的鲁棒性。

在本实施例中，该功分器包括传输主路和多个功分支路，该传输主路用于连接信号收发器，其中，传输主路设置有主路阻抗变换单元，主路阻抗变换单元的衔接边部分地接入传输主路，而多个功分支路按照预设的功率分配比分配传输主路所输出的功率。多个功分支路包括第一功分支路和第二功分支路，各个功分支路均耦接于传输主路，第一功分支路设置第一相位控制单元和第一阻抗变换单元，且第一相位控制单元衔接边短于第一阻抗变换单元衔接边，第二功分支路设置第二相位控制单元和第二阻抗变换单元，第二相位控制单元衔接边短于第二阻抗变换单元衔接边，在此，该功分器的阻抗变换单元的尺寸既满足功率分配比，又降低加工误差对产品性能的干扰。

本申请实施例二提供一种天线装置。天线装置包括如上述各示例所提供的功分器，以及多个天线支路。其中，每一天线支路耦接于功分器的其中一个功分支路。天线支路可以是发射天线或接收天线，其中，发射天线用于将所耦接的功分支路提供的高频电流转换为电磁波，并辐射到自由空间中。接收天线用于将自由空间中的电磁波感应成高频电流并通过功分器传输至信号收发器。

其中，天线支路举例呈金属结构串馈形式的半导体器件。天线支路包括微带馈线、和多个辐射单元，微带馈线向各辐射单元馈电。其中，微带馈线用于将高频电流传输至辐射单元的传输线。辐射单元为利用金属断路结构使得高频电流与电磁波之间互相感应，以实现电-磁转换。辐射单元的第一侧直接连接微带馈线或感应耦接于微带馈线；第一侧断路，以增强电磁波的辐射能力。辐射单元的第一侧和第二侧相对，第一侧和第二侧之间的长度与导波半波长的倍数相关。

辐射单元的数量可以为一个或多个。当辐射单元的数量为多个时，各辐射单元间隔地沿微带馈线排布。例如，多个辐射单元呈梳状设置在微带馈线的至少一侧。例如，如图8A所示，天线支路包括微带馈线801、梳状枝节802和底面覆铜的介质基板803，微带馈线801将各个梳状枝节802连接，并布置在介质基板上803，梳状枝节802为不同大小的矩形金属。在一些示例中，各路天线支路与功分器为一体化制造，即各路天线支路与功分器布置在同一金属图案层。

示例性的，当天线装置应用于毫米波角雷达，那么天线装置中的功分器和各天线支路的设计与毫米波角雷达性能息息相关，在毫米波频段为77GHz，功分器和天线使用的材料是厚度为5mil(密耳，1mil等于千分之一英寸)的高频材料基板Rogers3003的情况下(功分器可以刻蚀于高频材料基板上)，其中的一个相位控制单元与另一个相位控制单元的长度差为2.4mm，对应的该两个相位控制单元的相位差为360°。各天线支路上的辐射单元的数量、尺寸等与波束赋形的条件相关。

本申请实施例三提供一种无线电器件，包括承载体、如上述实施例二中的功分器和多个天线支路，功分器设置在承载体上，多个天线支路设置在承载体上，每一路与功分器的每一相位控制单元分别连接，其中，天线用于发收无线电信号。其中，承载体可以为印刷电路板PCB(Printed Circuit Board，简称PCB)，如开发板、采数板或设备的主板等。

本实施例中的无线电器件用于利用天线装置发射无线信号；和/或接收无线信号。该无线信号可供使用无线电器件的设备进行目标检测及无线通信等功能。

可选的，上述无线电器件可以是毫米波雷达，毫米波雷达是可以应用于汽车领域的角雷达，可满足盲区检测(Blind Spot Detection，简称BSD)，变道辅助(Lane ChangeAssist，简称LCA)、倒车辅助预警(Rear Cross Traffic Alert，简称RCTA)和前向目标横穿警告(Front Cross Traffic Alert，简称FCTA)的要求。

本申请实施例四提供一种设备，包括：如实施例三所提供的无线电器件，以及处理器。其中，无线电器件和处理器配置于设备本体。

其中，根据无线电器件和处理器的实际电路结构，设备本体包括承载有无线电器件和处理器的印刷电路板或系统级芯片SoC(System on Chip，简称SoC)，或者承载无线电器件和处理器的终端设备(如智能家电、汽车等)。

无线电器件可以设置在设备本体的外部，在本申请的另一个实施例中，无线电器件还可以设置在设备本体的内部，在本申请的其他实施例中，无线电器件还可以一部分设置在设备本体的内部，一部分设置在设备本体的外部。本申请实施例对此不作限定，具体视情况而定。

需要说明的是，无线电器件可通过发射及接收无线电信号实现诸如目标检测和/或通信等功能，以向设备本体提供检测目标信息和/或通讯信息，进而辅助甚至控制设备本体的运行。

在一个可选的实施例中，上述设备本体可为应用于诸如智能住宅、交通、智能家居、消费电子、监控、工业自动化、舱内检测及卫生保健等领域的部件及产品。例如，该设备本体可为智能交通运输设备(如汽车、自行车、摩托车、船舶、地铁、火车等)、安防设备(如摄像头)、液位/流速检测设备、智能穿戴设备(如手环、眼镜等)、智能家居设备(如扫地机器人、门锁、电视、空调、智能灯等)、各种通信设备(如手机、平板电脑等)等，以及诸如道闸、智能交通指示灯、智能指示牌、交通摄像头及各种工业化机械臂(或机器人)等，也可为用于检测生命特征参数的各种仪器以及搭载该仪器的各种设备，例如汽车舱内检测、室内人员监控、智能医疗设备、消费电子设备等。

在又一个可选的实施例中，当上述的设备本体应用于驾驶辅助系统(即ADAS)时，作为车载传感器的无线电器件(如毫米波雷达)则可为ADAS系统提供诸如自动刹车辅助AEB(Autonomous Emergency Braking，简称AEB)、盲区检测、变道辅助、倒车辅助预警等各种功能安全提供保障。

设备的处理器与无线电器件连接，用于利用无线电器件所提供的信号进行目标检测和/或通信。

处理器的数量为一个或多个。例如，处理器包含与无线电器件的信号收发器一起集成在芯片中的信号处理器，以及单独配置并与信号处理器连接的中央处理器CPU(Central Processing Unit，简称CPU)等。又如，多个处理器集成在SoC芯片中。

例如，利用天线装置，信号收发器发射探测信号波，并接收相应的回波信号波，信号处理器对回波信号波进行距离、速度、角度等多种测量信息的信号处理，并输出给下一处理器，该下一处理器利用所得到的测量信息进行目标检测。

又如，利用天线装置，信号收发器发射探测信号波，并接收相应的响应信号波，信号处理器对响应信号波进行解码处理，以提取多媒体、文字等通信信息，并输出给下一处理器，该下一处理器将所得到的通信信息显示、或播放，以实现通信。

以配置有无线电器件和处理器的车辆为例，车辆还包括车辆壳体、车辆驱动系统、和车辆控制系统。

其中，车辆壳体上设有至少一个装配孔。装配孔用于装配无线电器件。装配孔根据汽车控制系统对无线电器件所提供的测量信息的需要，而设置在车辆壳体上的一个或多个位置。例如，装配孔为多个，并设置在车辆壳体的四个体角位置、和/或后视镜位置等；还可以设置在车辆的正前方和正后方，和/或车门位置等。

车辆的驱动系统用于驱动车辆整体移动，如前进、倒退、转弯等。驱动系统举例包括：发动机、传动机构、和车轮等。

车辆控制系统中的处理器与无线电器件连接，用于根据测量信息提供警示信息和/或控制车辆驱动系统执行安全紧急操作。

在此，车辆控制系统还包括车辆的警示器；甚至还可以包括自动辅助驾驶系统。以处理器连接雷达警示器为例，无线电器件配置在车辆后方的体角位置，该无线电器件用于将车辆体侧至车辆后方大致90°范围内的障碍物信息。当倒车过程中，当雷达警示器根据该处理器根据无线电器件所收发的信号而计算的测量信息，确定对应范围内有障碍物时，则提供相应警示信息，如蜂鸣声、图像等。以测量传感器连接自动辅助驾驶系统为例，无线电器件配置在车辆后方的体角位置，该无线电器件用于将车辆体侧至车辆后方大致90°范围内的障碍物信息。当倒车过程中，当自动辅助驾驶系统根据该处理器所提供的测量信息，确定对应范围内有障碍物时，则控制车辆减速、甚至停止等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里的特定实施例，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申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (16)

1.一种功分器，其特征在于，包括：传输主路和多个功分支路；

所述传输主路，用于连接信号收发器；其中，所述传输主路设置有主路阻抗变换单元；所述主路阻抗变换单元的衔接边，部分地接入所述传输主路；

所述多个功分支路按照预设的功率分配比分配所述传输主路所输出的功率；其中，所述多个功分支路包括第一功分支路和第二功分支路；

所述第一功分支路，耦接于所述传输主路；其中，所述第一功分支路设置第一相位控制单元和第一阻抗变换单元；所述第一相位控制单元的衔接边短于所述第一阻抗变换单元的衔接边；

所述第二功分支路，耦接于所述传输主路；其中，所述第二功分支路设置第二相位控制单元和第二阻抗变换单元；所述第二相位控制单元的衔接边短于所述第二阻抗变换单元的衔接边。

2.根据权利要求1所述的功分器，其特征在于，所述功分支路还包括：第三功分支路，耦接于所述传输主路；其中，所述第三功分支路设置第三相位控制单元和第三阻抗变换单元；所述第三相位控制单元的衔接边短于第三阻抗变换单元的衔接边。

3.根据权利要求1所述的功分器，其特征在于，所述主路阻抗变换单元、第一阻抗变换单元、和第二阻抗变换单元集成于同一金属层的金属结构，其中，所述金属结构的衔接边对应主路阻抗变换单元、第一阻抗变换单元、和第二阻抗变换单元的各阻抗特性。

4.根据权利要求2所述的功分器，其特征在于，所述主路阻抗变换单元、第一阻抗变换单元、第二阻抗变换单元、第三阻抗变换单元集成于同一金属层的金属结构，其中，所述金属结构的衔接边对应主路阻抗变换单元、第一阻抗变换单元、和第二阻抗变换单元的各阻抗特性。

5.根据权利要求4所述的功分器，其特征在于，所述金属结构形成以下任一图案：非填充的矩形图案、或填充的矩形图案。

6.根据权利要求1所述的功分器，其特征在于，每一功分支路中的相位控制单元的衔接边的尺寸是基于相位控制单元的特征阻抗设置的。

7.根据权利要求1所述的功分器，其特征在于，每一功分支路中的阻抗变换单元的衔接边的尺寸、以及相位控制单元的衔接边的尺寸，是在所述相位控制单元的特征阻抗及其功分支路的输入阻抗符合所述功分器所在天线装置的阻抗匹配条件下而选择的。

8.根据权利要求1所述的功分器，其特征在于，每一功分支路的相位控制单元的非衔接边的尺寸是基于所述功分器所在天线装置的波束赋形条件而设置的。

9.根据权利要求1所述的功分器，其特征在于，所述传输主路和多个功分支路布置在同一金属图案层。

10.一种天线装置，其特征在于，包括：

如权利要求1-9中任一项所述的功分器；

多个天线支路，每一天线支路耦接于所述功分器的其中一个功分支路。

11.根据权利要求10所述的天线装置，其特征在于，所述天线支路包括微带馈线和多个辐射单元，所述微带馈线向各辐射单元馈电。

12.根据权利要求11所述的天线装置，其特征在于，各所述辐射单元呈梳状设置在微带馈线的至少一侧。

13.根据权利要求10所述的天线装置，其特征在于，所述多个天线支路与所述功分器布置在同一金属图案层。

14.一种无线电器件，其特征在于，包括：

如权利要求10-13中任一项所述的天线装置；

信号收发器，与所述天线装置中的功分器的传输主路连接，用于通过所述天线装置发射探测信号波或接收回波信号波；其中，回波信号波为探测信号波经物体反射而形成的。

15.根据权利要求14所述的无线电器件，其特征在于，所述无线电器件为毫米波雷达。

16.一种设备，其特征在于，包括：

如权利要求14或15所述的无线电器件；

处理器，与所述无线电器件连接，用于利用所述无线电器件所提供的信号进行目标检测和/或通信。

Images