技术领域
[0001] 本实用新型属于信号处理设备技术领域，尤其是涉及一种波束形成网络。
相关背景技术
[0002] 波束成形网络是指具有对阵列入线的输出或输入信号进行波束成形处理功能的电路网络。通过功率分配、合成，幅度/相位加权，延迟时相加和相乘等一系列处理获得所需要的特定波束形状或指向的过程被称为波束成形。传统的波束成形网络采用分离式模块的方式实现多通道的波束网络，由于分离式模块的集成度低，因此，在实际使用时调整困难，可靠性低。
[0003] 有鉴于此，本实用新型提出了一种波束形成网络，该波束形成网络采用一体化设计，集成度高，可靠性高，一致性好。实用新型内容
[0004] 针对背景技术中存在的技术问题，本实用新型提供了一种波束形成网络，其采用一体化设计，集成度高，可靠性高，一致性好。
[0005] 为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案为：
[0006] 一种波束形成网络，包括信号获取模块、信号传输模块和信号分析模块，所述信号传输模块包括第一路信号传输单元、第二路信号传输单元、第三路信号传输单元、多路信号功率分配单元和信号传输单元；所述第一路信号传输单元用于接收天线阵列的第一接口的信号；所述第二路信号传输单元用于接收天线阵列的第二接口的信号；所述第三路信号传输单元用于接收天线阵列的第三接口的信号；所述多路信号功率分配单元用于接收所述第一路信号传输单元、所述第二路信号传输单元和所述第三路信号传输单元的信号；所述信号传输单元用于接收所述多路信号功率分配单元分配后的信号，并将信号传输至所述信号分析模块。
[0007] 进一步的，所述第一路信号传输单元包括第一功率分配器、第一单刀双掷开关、第一衰减器、第一放大器、第二衰减器、第二放大器、第三衰减器、第三放大器、第四衰减器、第四放大器、第二单刀双掷开关、第三单刀双掷开关、第四单刀双掷开关、第五衰减器和第六衰减器。
[0008] 进一步的，所述天线阵列的第一接口与所述第一功率分配器通信连接；所述第一功率分配器与所述第一单刀双掷开关的单开关通信连接；所述第一单刀双掷开关的双开关的第一接口与所述第一衰减器通信连接；所述第一衰减器与所述第一放大器通信连接；所述第一放大器与所述第二衰减器通信连接；所述第二衰减器与所述第二放大器通信连接；所述第二放大器与所述第二单刀双掷开关的双开关的第一接口通信连接；所述第二单刀双掷开关的双开关的第二接口与所述第三衰减器通信连接；所述第三衰减器与所述第三放大器通信连接；所述第三放大器与所述第四衰减器通信连接；所述第四衰减器与所述第四放大器通信连接；所述第四放大器与所述第一单刀双掷开关的双开关的第二接口通信连接；
所述第二单刀双掷开关的单开关与所述第三单刀双掷开关的单开关通信连接；所述第三单刀双掷开关的双开关的第一接口与所述第四单刀双掷开关的单开关通信连接；所述第三单刀双掷开关的双开关的第二接口与所述多路信号功率分配单元通信连接；所述第四单刀双掷开关的双开关的第一接口与所述第五衰减器通信连接；所述第四单刀双掷开关的双开关的第二接口与所述第六衰减器通信连接；所述第五衰减器和所述第六衰减器与所述信号分析模块通信连接。
[0009] 进一步的，所述第二路信号传输单元包括第二功率分配器、第五单刀双掷开关、第五放大器、第七衰减器、第六单刀双掷开关、第八衰减器、第六放大器、第九衰减器、第七放大器、第七单刀双掷开关和第十衰减器。
[0010] 进一步的，所述天线阵列的第二接口与所述第二功率分配器通信连接；所述第二功率分配器与所述第五单刀双掷开关的单开关通信连接；所述第五单刀双掷开关的双开关的第一接口与所述第五放大器通信连接；所述第五放大器与所述第七衰减器通信连接；所述第七衰减器与所述第六单刀双掷开关的双开关的第一接口通信连接；所述第六单刀双掷开关的双开关的第二接口与所述第八衰减器通信连接；所述第八衰减器与所述第六放大器通信连接；所述第六放大器与所述第九衰减器通信连接；所述第九衰减器与所述第七放大器通信连接；所述第七放大器与所述第五单刀双掷开关的双开关的第二接口通信连接；所述第六单刀双掷开关的单开关与所述第七单刀双掷开关的单开关通信连接；所述第七单刀双掷开关的双开关的第一接口与所述多路信号功率分配单元通信连接；所述第七单刀双掷开关的双开关的第二接口与所述第十衰减器通信连接；所述第十衰减器与所述信号分析模块通信连接。
[0011] 进一步的，所述第三路信号传输单元包括第三功率分配器、第八单刀双掷开关、第八放大器、第十一衰减器、第九单刀双掷开关、第十二衰减器、第九放大器、第十三衰减器、第十放大器、第十单刀双掷开关和第十四衰减器。
[0012] 进一步的，所述天线阵列的第三接口与所述第三功率分配器通信连接；所述第三功率分配器与所述第八单刀双掷开关的单开关通信连接；所述第八单刀双掷开关的双开关的第一接口与所述第八放大器通信连接；所述第八放大器与所述第十一衰减器通信连接；所述第十一衰减器与所述第九单刀双掷开关的双开关的第一接口通信连接；所述第九单刀双掷开关的双开关的第二接口与所述第十二衰减器通信连接；所述第十二衰减器与所述第九放大器通信连接；所述第九放大器与所述第十三衰减器通信连接；所述第十三衰减器与所述第十放大器通信连接；所述第十放大器与所述第八单刀双掷开关的双开关的第二接口通信连接；所述第九单刀双掷开关的单开关与所述第十单刀双掷开关的单开关通信连接；
所述第十单刀双掷开关的双开关的第一接口与所述多路信号功率分配单元通信连接；所述第十单刀双掷开关的双开关的第二接口与所述第十四衰减器通信连接；所述第十四衰减器与所述信号传输单元通信连接。
[0013] 进一步的，所述多路信号功率分配单元包括第四功率分配器和第十五衰减器；所述第一路信号传输单元、所述第二路信号传输单元和所述第三路信号传输单元与所述第四功率分配器通信连接；所述第四功率分配器与所述第十五衰减器通信连接；所述第十五衰减器与所述信号传输单元通信连接。
[0014] 进一步的，所述信号传输单元包括第十一单刀双掷开关、第十二单刀双掷开关、第十六衰减器和第十七衰减器。
[0015] 进一步的，所述第十一单刀双掷开关的双开关的第一接口与所述多路信号功率分配单元通信连接；所述第十一单刀双掷开关的双开关的第二接口与所述第三路信号传输单元通信连接；所述第十一单刀双掷开关的单开关与所述第十二单刀双掷开关的单开关通信连接；所述第十二单刀双掷开关的双开关的第一接口与所述第十六衰减器通信连接；所述第十二单刀双掷开关的双开关的第二接口与所述第十七衰减器通信连接；所述第十六衰减器和所述第十七衰减器与所述信号分析模块通信连接。
[0016] 本实用新型具有如下优点和有益效果：
[0017] 一、本实用新型中，波束形成网络的信号传输模块采用一体化设计，通过信号传输模块对天线阵列的接口(如，N1‑N48端口)的信号进行统一获取和处理，提高了波束形成网络的集成度，可靠性，使得其一致性较好，在实际使用时能更方便的进行调节。
[0018] 二、本实用新型中，一体化设计的波束形成网络更适应于批量生产，可以大大提高批量生产时的生产效率。
具体实施方式
[0026] 为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0027] 因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0028] 图1为本实用新型一些实施例提供的一种波束形成网络的示例性模块图。如图1所示，波束形成网络可以包括信号获取模块、信号传输模块和信号分析模块。
[0029] 信号获取模块与信号传输模块通信连接；信号传输模块与信号分析模块通信连接，信号获取模块可以为天线阵列。
[0030] 信号传输模块包括第一路信号传输单元、第二路信号传输单元、第三路信号传输单元、多路信号功率分配单元和信号传输单元。第一路信号传输单元用于接收天线阵列的第一接口的信号；第二路信号传输单元用于接收天线阵列的第二接口的信号；第三路信号传输单元用于接收天线阵列的第三接口的信号；多路信号功率分配单元用于接收第一路信号传输单元、第二路信号传输单元和第三路信号传输单元的信号；信号传输单元用于接收多路信号功率分配单元分配后的信号，并将信号传输至所述信号分析模块。关于第一路信号传输单元、第二路信号传输单元、第三路信号传输单元、多路信号功率分配单元和信号传输单元的更多内容，参见图2‑图6及其相关描述。
[0031] 图2为本实用新型一些实施例提供的第一路信号传输单元的示例性结构图。如图2所示，第一路信号传输单元包括第一功率分配器1、第一单刀双掷开关2、第一衰减器3、第一放大器4、第二衰减器5、第二放大器6、第三衰减器8、第三放大器9、第四衰减器10、第四放大器11、第二单刀双掷开关7、第三单刀双掷开关12、第四单刀双掷开关13、第五衰减器14和第六衰减器15。
[0032] 天线阵列的第一接口与第一功率分配器通信连接。在一些实施例中，天线阵列的第一接口可以为N1至N16端口。第一功率分配器选用BW1609(10‑20G)的16路功率分配器，其隔离度为25dB，损耗小于等于4dB，最大承受功率为33dBm。
[0033] 第一功率分配器与第一单刀双掷开关的单开关通信连接。第一单刀双掷开关选用NC1699C‑1018的单刀双掷开关，其插入损耗I L小于等于1dB，隔离度大于等于50dB，最大功率为34dBm，开关的切换时间为50ns。
[0034] 第一单刀双掷开关的双开关的第一接口与第一衰减器通信连接。第一衰减器的插入损耗I L为1dB。
[0035] 第一衰减器与第一放大器通信连接。第一放大器选用I LA‑0618G(6‑18G)的放大器，其插入损耗小于等于1dB，隔离度大于等于50dB，最大功率为34dBm，切换时间为50ns。
[0036] 第一放大器与第二衰减器通信连接。第二衰减器的插入损耗为1dB。
[0037] 第二衰减器与第二放大器通信连接。第二放大器选用I LA‑0618G(6‑18G)的放大器，其供电为3.5v/90mA，1dB压缩点的功率大于等于21dBm，信号增益G为12.5±0.25dB(15‑18G)，噪声系数小于等于5.5dB。
[0038] 第二放大器与第二单刀双掷开关的双开关的第一接口通信连接。第二单刀双掷开关选用HGC114开关，其插入损耗为2.5dB。
[0039] 第二单刀双掷开关的双开关的第二接口与第三衰减器通信连接。第三衰减器的插入损耗为2dB。
[0040] 第三衰减器与第三放大器通信连接。第三放大器选用I LA‑0618G(6‑18G)的放大器，其供电为3.5v/90mA，1dB压缩点的功率大于等于16dBm，信号增益为16±0.25dB(15‑18G)，噪声系数小于等于2.5dB。
[0041] 第三放大器与第四衰减器通信连接。第四衰减器的插入损耗I L为2dB。
[0042] 第四衰减器与第四放大器通信连接。第四放大器选用I PA‑0920B(9‑20G)，供电为5v/520mA(250，vgg＝‑0.85v)，1dB压缩点的功率p‑1大于等于24dBm，饱和输出功率past大于等于24dBm，信号增益G为17±0.5dB(15‑18G)。
[0043] 第四放大器与第一单刀双掷开关的双开关的第二接口通信连接。
[0044] 第二单刀双掷开关的单开关与第三单刀双掷开关的单开关通信连接。第三单刀双掷开关选用HGC114的开关，其插入损耗I L为2.5dB，隔离度大于45dB。
[0045] 第三单刀双掷开关的双开关的第一接口与第四单刀双掷开关的单开关通信连接；第三单刀双掷开关的双开关的第二接口与多路信号功率分配单元通信连接。
[0046] 第四单刀双掷开关的双开关的第一接口与第五衰减器通信连接；第四单刀双掷开关的双开关的第二接口与第六衰减器通信连接。第五衰减器和第六衰减器的插入损耗I L为11.5dB。
[0047] 第五衰减器和第六衰减器与信号分析模块通信连接。其中，RFOUT1端口为将信号输入信号分析模块的射频输出口，RFI N1为信号分析模块将控制信号输出，以控制天线阵列的第一接口(如，N1至N16端口)的射频输入口。
[0048] 图3为本实用新型一些实施例提供的第二路信号传输单元的示例性结构图。如图3所示，第二路信号传输单元包括第二功率分配器16、第五单刀双掷开关17、第五放大器18、第七衰减器19、第六单刀双掷开关20、第八衰减器21、第六放大器22、第九衰减器23、第七放大器24、第七单刀双掷开关25和第十衰减器26。
[0049] 天线阵列的第二接口与第二功率分配器通信连接。在一些实施例中，天线阵列的第二接口可以是指N17至N32端口。第二功率分配器的选用与第一功率分配器类似，关于第二功率分配器的更多内容，参见图2及其相关描述。
[0050] 第二功率分配器与第五单刀双掷开关的单开关通信连接。第五单刀双掷开关的选用与第一单刀双掷开关类似，关于第五单刀双掷开关的更多内容，参见图2及其相关描述。
[0051] 第五单刀双掷开关的双开关的第一接口与第五放大器通信连接。第五放大器的选用与第一放大器类似，关于第五放大器的更多内容，参见图2及其相关描述。
[0052] 第五放大器与第七衰减器通信连接。第七衰减器的插入损耗I L为1.5dB。
[0053] 第七衰减器与第六单刀双掷开关的双开关的第一接口通信连接。第六单刀双掷开关的选用与第二单刀双掷开关类似，关于第六单刀双掷开关的更多内容，参见图2及其相关描述。
[0054] 第六单刀双掷开关的双开关的第二接口与第八衰减器通信连接。第八衰减器的插入损耗I L为3dB。
[0055] 第八衰减器与第六放大器通信连接。第六放大器的选用与第三放大器类似，关于第六放大器的更多内容，参见图2及其相关描述。
[0056] 第六放大器与第九衰减器通信连接。第九衰减器的插入损耗I L为2dB。
[0057] 第九衰减器与第七放大器通信连接。第七放大器的选用与第四放大器类似，关于第七放大器的更多内容，参见图2及其相关描述。
[0058] 第七放大器与第五单刀双掷开关的双开关的第二接口通信连接。
[0059] 第六单刀双掷开关的单开关与第七单刀双掷开关的单开关通信连接。第七单刀双掷开关的选用与第三单刀双掷开关类似，关于第七单刀双掷开关的更多内容，参见图2及其相关描述。
[0060] 第七单刀双掷开关的双开关的第一接口与多路信号功率分配单元通信连接；第七单刀双掷开关的双开关的第二接口与第十衰减器通信连接。第十衰减器的插入损耗I L为14dB。
[0061] 第十衰减器与信号分析模块通信连接。其中，RFOUT2为将信号输入信号分析模块的射频输出口。
[0062] 图4为本实用新型一些实施例提供的第三路信号传输单元的示例性结构图。如图4所示，第三路信号传输单元包括第三功率分配器27、第八单刀双掷开关28、第八放大器29、第十一衰减器30、第九单刀双掷开关31、第十二衰减器32、第九放大器33、第十三衰减器34、第十放大器35、第十单刀双掷开关36和第十四衰减器37。
[0063] 天线阵列的第三接口与第三功率分配器通信连接。在一些实施例中，第三接口可以是天线阵列的N33至N48端口。第三功率分配器的选用与第一功率分配器类似，关于第三功率分配器的更多内容，参见图2及其相关描述。
[0064] 第三功率分配器与第八单刀双掷开关的单开关通信连接。第八单刀双掷开关的选用与第一单刀双掷开关类似，关于第八单刀双掷开关的更多内容，参见图2及其相关描述。
[0065] 第八单刀双掷开关的双开关的第一接口与第八放大器通信连接。第八放大器的选用与第一放大器类似，关于第八放大器的更多内容，参见图2及其相关描述。
[0066] 第八放大器与第十一衰减器通信连接。第十一衰减器的插入损耗I L为1.5dB。
[0067] 第十一衰减器与第九单刀双掷开关的双开关的第一接口通信连接。第九单刀双掷开关的选用与第二单刀双掷开关类似，关于第九单刀双掷开关的更多内容，参见图2及其相关描述。
[0068] 第九单刀双掷开关的双开关的第二接口与第十二衰减器通信连接。第十二衰减器的插入损耗I L为3dB。
[0069] 第十二衰减器与第九放大器通信连接。第九放大器的选用与第三放大器类似，关于第九放大器的更多内容，参见图2及其相关描述。
[0070] 第九放大器与第十三衰减器通信连接。第十三衰减器的插入损耗I L为2dB。
[0071] 第十三衰减器与第十放大器通信连接。第十放大器的选用与第四放大器类似，关于第十放大器的更多内容，参见图2及其相关描述。
[0072] 第十放大器与第八单刀双掷开关的双开关的第二接口通信连接。
[0073] 第九单刀双掷开关的单开关与第十单刀双掷开关的单开关通信连接。第十单刀双掷开关的选用与第三单刀双掷开关类似，关于第十单刀双掷开关的更多内容，参见图2及其相关描述。
[0074] 第十单刀双掷开关的双开关的第一接口与多路信号功率分配单元通信连接；第十单刀双掷开关的双开关的第二接口与第十四衰减器通信连接。第十四衰减器的插入损耗I L为7.5dB。
[0075] 第十四衰减器与信号传输单元通信连接。
[0076] 图5为本实用新型一些实施例提供的多路信号功率分配单元的示例性结构图。如图5所示，多路信号功率分配单元包括第四功率分配器38和第十五衰减器39。
[0077] 第一路信号传输单元、第二路信号传输单元和第三路信号传输单元与第四功率分配器通信连接。第四功率分配器选用I PD‑12183，其插入损耗小于等于5.6dB，隔离度大于等于22dB，平坦度为±0.1。
[0078] 第四功率分配器与第十五衰减器通信连接。第十五衰减器的插入损耗I L为1.5dB。
[0079] 第十五衰减器与信号传输单元通信连接。
[0080] 图6为本实用新型一些实施例提供的信号传输单元的示例性结构图。如图6所示，信号传输单元包括第十一单刀双掷开关40、第十二单刀双掷开关41、第十六衰减器42和第十七衰减器43。
[0081] 第十一单刀双掷开关的双开关的第一接口与多路信号功率分配单元通信连接；第十一单刀双掷开关的双开关的第二接口与第三路信号传输单元通信连接；第十一单刀双掷开关的单开关与第十二单刀双掷开关的单开关通信连接。第十一单刀双掷开关选用HGC114，其插入损耗I L小于等于2.5dB(1.8)，隔离度大于等于45dB(18G)，最大功率为27dBm，，切换时间为15ns，平坦度为±0.15，‑5v控制。第十二单刀双掷开关选用HGC114。
[0082] 第十二单刀双掷开关的双开关的第一接口与第十六衰减器通信连接；第十二单刀双掷开关的双开关的第二接口与第十七衰减器通信连接。第十六衰减器和第十七衰减器的插入损耗I L为1.5dB。
[0083] 第十六衰减器和第十七衰减器与信号分析模块通信连接。其中，RFOUT3为将信号输入信号分析模块的射频输出端口，RFI N2为信号分析模块输出控制阵列天线N1至N48端口的控制信号的射频输入口。
[0084] 以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
