CN114600377B - 一种射频发射机 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种射频发射机，该射频发射机主要包括射频前端和控制电路。其中，射频前端包括电流源集合、补偿电路和匹配网络。补偿电路可以补偿电流源集合中，N个电流源子集合之间的负载阻抗差异。因此，可以改善电流源集合的阻抗失配，降低电流源集合的功率损耗，进而有利于提高射频发射机的效率。

Description

一种射频发射机

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种射频发射机。

背景技术

射频发射机是一种常见的通信元件，可以用于发射射频(radio frequency，RF)输出信号，其中，RF输出信号多是由射频发射机的射频前端生成的。

目前，越来越多的射频前端集成了电流源集合。射频发射机可以控制电流源集合，生成集合输出信号，在集合输出信号的基础上，得到RF输出信号。

然而，由于电流源集合的电路结构复杂，使得射频发射机在输出毫米波段的输出信号时，电流源阵列中寄生效应显著，进而导致电流源阵列的效率较低，限制了射频发射机性能的提升。因此，目前射频发射机的效率还有待进一步提高。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种射频发射机，通过在射频发射机中设置补偿电路，以提高射频发射机的效率。

第一方面，本申请实施例提供一种射频发射机，主要包括射频前端和控制电路。其中，射频前端包括电流源集合、补偿电路和匹配网络。电流源集合包括N个电流源子集合，N为大于1的整数，电流源子集合包括至少一个电流源单元，该N个电流源子集合的输出端通过输出信号线并联，输出信号线的第一端与匹配网络连接，输出信号线的第二端与补偿电路连接；补偿电路可以补偿N个电流源子集合之间的负载阻抗差异；控制电路可以输出多个控制信号，该多个控制信号与电流源集合中的多个电流源单元一一对应；电流源集合中的电流源单元，可以在对应的控制信号的控制下输出单元输出信号，上述电流源集合的集合输出信号中便包括了电流源单元的单元输出信号；匹配网络可以对电流源集合的集合输出信号进行阻抗匹配。

由于电流源集合的结构较为复杂，当射频发射机工作在毫米波段时，电流源集合中将会出现较为明显的寄生效应。其中，寄生效应也可以理解为，电流源集合的N个电流源子集合之间，存在寄生电容和寄生电感，致使不同的电流源子集合的负载阻抗不同，也就是电流源集合中出现了阻抗失配。因此，将会导致电流源集合的功率损耗升高，进而降低了射频发射机的效率。在本申请实施例中，通过在射频前端中设置补偿电路，由补偿电路补偿N个电流源子集合之间的负载阻抗差异，从而可以改善电流源集合中的阻抗失配，进而有利于提高射频发射机的效率。

示例性的，本申请实施例中补偿电路可以包括第一补偿电感和第一补偿电容，第一补偿电感的一端与输出信号线的第一端连接，第一补偿电感的另一端与第一补偿电容的一端连接，第一补偿电容的另一端接地。第一补偿电感和第一补偿电容可以构成LC谐振电路，从而在各个电流源子集合的负载阻抗曲线中增加两个传输零点fz1和fz2。在两个传输零点fz1和fz2之间，各个电流源子集合的负载阻抗随着工作频率的增大而增大，在达到最大值后，各个电流源子集合的负载阻抗随着工作频率的增大而减小。合理配置第一补偿电感的电感值和第一补偿电容的电容值，可以在两个传输零点fz1和fz2之间，使各个电流源子集合的负载阻抗的最大值调整到接近最优负载阻抗Zopt的取值。因此，本申请实施例可以使各个电流源子集合的负载阻抗接近于同一个负载阻抗，因此有利于减小各个电流源子集合之间的负载阻抗差异，提高射频发射机的效率。而且，由于补偿后各个电流源子集合的负载阻抗所接近同一个负载阻抗为最优负载阻抗Zopt，因此本申请实施例还有利于提高射频发射机的输出功率。

在一种可能的实现方式中，上述第一补偿电感为电感值可调或不可调的电感，和/或，上述第一补偿电容为电容值可调或不可调的电容。在第一补偿电感和第一补偿电容中的至少一个为可调元件(可调电感或可调电容)的情况下，通过调节可调元件的取值可以灵活调整两个传输零点fz1和fz2的取值，从而有利于灵活调节射频发射机的工作带宽。

在一种可能的实现方式中，射频发射机可以包括两个电流源集合，补偿电路的一端与其中一个电流源集合的输出信号线的第二端连接，补偿电路的另一端与另一个电流源集合的输出信号线的第二端连接。

例如，上述两个电流源集合为正相电流源集合和负相电流源集合，其中，正相电流源集合包括多个正相电流源单元，负相电流源集合包括多个负相电流源单元；控制电路，具体用于输出多个数字分信号、多个正相驱动信号和多个负相驱动信号，多个数字分信号分别与多个正相电流源单元和多个负相电流源单元一一对应；上述多个正相电流源单元，具体用于在对应的正相驱动信号和对应的数字分信号的控制下输出单元输出信号；上述多个负相电流源单元，具体用于在对应的负相驱动信号和对应的数字分信号的控制下输出单元输出信号；匹配网络，具体用于对正相电流源集合的集合输出信号，和负相电流源集合的集合输出信号进行阻抗匹配。

示例性的，补偿电路可以包括第二补偿电感、第二补偿电容和第三补偿电感，第二补偿电感、第二补偿电容和第三补偿电感依次串联。在两个电流源集合的情况下，补偿电路可以串联于两个电流源集合之间。而且，第二补偿电容的两端之间存在一电势0点，可以相当于虚拟接地。因此，该补偿电路可以等效于两个LC谐振电路，可以分别补偿两个电流源集合中电流源子集合之间的负载阻抗差异。

在一种可能的实现方式中，第二补偿电感为电感值可调或不可调的电感，和/或，第二补偿电容为电容值可调或不可调的电容，和/或，第三补偿电感为电感值可调或不可调的电感。采用该实现方式，可以提高射频发射机的工作带宽，具体分析不再赘述。

在一种可能的实现方式中，电流源集合中，任一电流源单元包括第一驱动管和第二驱动管，第一驱动管和第二驱动管构成串叠式cascode电路；上述控制信号包括数字分信号和驱动信号，其中，第一驱动管的栅极用于接收该电流源单元对应的数字分信号，第一驱动管的漏极用于输出该电流源单元的单元输出信号；第二驱动管的栅极用于接收电流源单元对应的驱动信号，第二驱动管的源极接地。

在一种可能的实现方式中，控制电路包括编码器、射频信号源和驱动电路，上述控制信号包括数字分信号和驱动信号；编码器可以分别向驱动电路和电流源集合提供多个数字分信号；射频信号源可以向驱动电路提供射频输入信号；驱动电路可以根据射频输入信号和多个数字分信号，生成多个驱动信号。

应理解，本申请实施例所提供的射频发射机存在多种可能的类型，例如其可以是数字正交发射机，也可以是数字极化发射机。不同类型的射频发射机，控制电路有所不同。

示例性的，本申请实施例所提供的射频发射机为数字正交发射机。其中，编码器可以接收正交基带信号，将正交基带信号转换为多个数字分信号；射频信号源可以生成正交射频信号CK_I和正交射频信号CK_Q；驱动电路可以将多个数字分信号、正交射频信号CK_I和正交射频信号CK_Q转换为多个驱动信号。

具体来说，电流源集合的多个电流源单元包括多个第一电流源单元和多个第二电流源单元，多个第一电流源单元和多个第二电流源单元一一对应；其中，第一电流源单元的单元输出信号，和第一电流源对应的第二电流源单元的单元输出信号互为正交信号。

又例如，本申请实施例所提供的射频发射机为数字极化发射机。其中，编码器可以接收基带幅度信号，将基带幅度信号转换为多个数字分信号；射频信号源可以生成相位调制信号；驱动电路可以将多个数字分信号和相位调制信号转换为多个驱动信号。

第二方面，本申请实施例还提供一种电流源阵列，该电流源阵列可以用于组装第一方面中任一项所提供的射频发射机。示例性的，该电流源阵列包括F行电流源单元、第一输出信号线、第二输出信号线、E个第一分支信号线和补偿电路，F和E皆为大于1的整数；其中，E个第一分支信号线设置于F行电流源单元之间，且E个第一分支信号线与F行电流源单元的行排列方向平行；上述E个第一分支信号线中，任意两个相邻的第一分支信号线之间间隔一行或多行电流源单元；上个E个第一分支信号线中，K个第一分支信号线与第一输出信号线连接，另外E-K个第一分支信号线与第二输出信号线连接，K为大于或等于1的整数；第一输出信号线的第一端可以输出第一电流源阵列的第一输出信号，第二输出信号线的第一端可以输出电流源阵列的第二输出信号；第一输出信号线的第二端和第二输出信号线的第二端，皆与补偿电路连接；补偿电路可以补偿与第一分支信号线相邻的多行电流源单元之间的负载阻抗差异。

在一种可能的实现方式中，第一输出信号线和第二输出信号线垂直于F行电流源单元的行排列方向设置，且第一输出信号线和第二输出信号线相邻设置。

在一种可能的实现方式中，第一输出信号线的第一端和第二输出信号线的第一端，设置于靠近述F行电流源单元中第一行电流源单元的一侧，补偿电路设置于靠近F行电流源单元中第F行电流源单元的一侧。

在一种可能的实现方式中，电流源阵列还包括H行电流源单元和G个第二分支信号线，H和G皆为大于1的整数；G个第二分支信号线设置于H行电流源单元之间，且G个第二分支信号线与H行电流源单元的行排列方向平行；G个第二分支信号线中，任意两个相邻的第二分支信号线之间间隔一行或多行电流源单元；G个第二分支信号线中，L个第二分支信号线与第一输出信号线连接，另外G-L个第二分支信号线与第二输出信号线连接，L为大于或等于1的整数；补偿电路，还用于补偿与第二分支信号线相邻的多行电流源单元之间的负载阻抗差异。在电流源阵列中增设H行电流源单元，可以增加电流源阵列中电流源单元的数量。

在一种可能的实现方式中，上述H行电流源单元与上述F行电流源单元之间间隔第一输出信号线和第二输出信号线。也就是说，F行电流源单元设置于第一输出信号线远离第二输出信号线的一侧，H行电流源单元设置于第二输出信号线远离第一输出信号线的一侧。采用该布局方式，有利于降低第一输出信号线和第二输出信号线，分别与多行电流源单元之间的布线距离。

本申请的这些方面或其它方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种射频发射机结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种电流源单元的电路结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种匹配网络的电路结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种射频发射机结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种正相电流源单元与负相电流源单元之间的对应关系示意图；

图6为本申请实施例提供的一种匹配网络的电路结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种射频信号源的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种第一电流源单元与第二电流源单元之间的对应关系示意图；

图9为本申请实施例提供的一种具有差分类型的射频前端的数字正交发射机中，电流源单元之间的对应关系示意图；

图10为本申请实施例提供的一种射频信号源的结构示意图；

图11为本申请实施例提供的一种电流源集合中寄生效应示意图；

图12为本申请实施例提供的一种补偿电路结构示意图；

图13为本申请实施例提供的一种电流源阵列结构示意图；

图14为本申请实施例提供的一种电流源阵列结构示意图；

图15为本申请实施例提供的一种电流源阵列结构示意图；

图16为本申请实施例提供的一种电流源阵列结构示意图；

图17为本申请实施例提供的一种电流源阵列结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。方法实施例中的具体操作方法也可以应用于装置实施例或***实施例中。需要说明的是，在本申请的描述中“至少一个”是指一个或多个，其中，多个是指两个或两个以上。鉴于此，本发明实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外，需要理解的是，在本申请的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

随着现代无线通讯速率的提高，具有高输出功率、高效率的高集成度的射频发射机成为时下的迫切需求。例如，在第五代(5^thgeneration，5G)通信中的毫米波段通信，以及，在太赫兹(tera hertz，THz)成像等领域，对射频发射机高输出功率、高效率和高集成度的性能需求日益迫切。

目前，越来越多的射频发射机中集成了电流源集合，以提高射频发射机的集成度和发射效率。图1为本申请实施例提供的一种射频发射机结构示意图，该射频发射机100可以是数字发射机(digital transmitter)。射频发射机100包括控制电路101和射频前端102，其中，射频前端102包括电流源集合1021和匹配电路1022。

电流源集合1021包括N个电流源子集合(10211、10212、......、1021N)，N为大于1的整数，电流源子集合包括至少一个电流源单元。如图1所示，N个电流源子集合的输出端通过输出信号线104并联。输出信号线1023的第一端p1与匹配网络1024连接，输出信号线1023可以通过第一端p1，将电流源集合1021的集合输出信号输出给匹配网络1024，该电流源集合1021的集合输出信号，包括了N个电流源子集合分别输出的N个子信号。也可以理解为，N个电流源子集合分别输出的N个子信号相互叠加，构成了电流源集合1021的集合输出信号O。

控制电路101可以输出多个控制信号，该多个控制信号与电流源集合1021中的多个电流源单元一一对应。例如，电流源子集合包括M个电流源单元，则电流源集合1021中包括M×N个电流源单元。控制电路101可以输出M×N个控制信号，其中，第<m，n>个控制信号I_<m，n>与电流源集合1021中第n个电流源子集合中的第m个电流源单元A_<m，n>相对应，m从1取遍至M，n从1取遍至N。

在一种可能的实现方式中，控制信号可以包括数字分信号和驱动信号。也就是说，控制信号I_<m，n>包括数字分信号D_<m，n>和驱动信号S_<m，n>。具体来说，控制电路101可以输出M×N个数字分信号和M×N个驱动信号。其中，第_<m，n>个数字分信号D_<m，n>与电流源集合1021中第n个电流源子集合中的第m个电流源单元A_<m，n>相对应，m从1取遍至M，n从1取遍至N。第_<m，n>个驱动信号S_<m，n>也与电流源单元A_<m，n>相对应。电流源单元A_<m，n>可以在数字分信号D_<m，n>和驱动信号S_<m，n>的控制下，输出单元输出信号O_<m，n>。

需要指出的是，不同电流源子集合中电流源单元的数量也可以不同，在此情况下，依旧能够适用于本申请实施例。

一般来说，射频前端102中可以包括一个或多个电流源集合。根据电流源集合的数量，射频前端102至少可以包括单端类型和差分类型。具体来说，单端类型的射频前端102只包括一个电流源集合，差分类型的射频前端102可以包括两个电流源集合，这两个电流源集合的集合输出信号互为反向信号。接下来，通过以下示例对两种类型的射频前端102做进一步说明。

单端类型

图1中的射频前端102为单端类型，其中只包括一个电流源集合1021。一般来说，电流源集合1021中的电流源单元具有相同的电路结构。示例性的，电流源单元<m，n>的电路结构可以如图2所示。电流源单元包括第一驱动管M1和第二驱动管M2，且第一驱动管M1和第二驱动管M2构成串叠式(cascode)电路。

具体来说，第一驱动管M1的源极与第二驱动管M2的漏极连接，第二驱动管M2的源极接地。第一驱动管M1的栅极用于接收电流源单元A_<m，n>对应的数字分信号D_<m，n>，第一驱动管M1的漏极用于输出电流源单元<m，n>的单元输出信号O_<m，n>。第二驱动管M2的栅极用于接收电流源单元A_<m，n>对应的驱动信号S_<m，n>。

电流源集合1021中，各个电流源单元的单元输出信号在输出信号线1023中相互叠加，从而构成了电流源集合1021的集合输出信号O。在一种可能的实现方式中，如图1所示，射频前端102还包括匹配网络1022。匹配网络1022可以对电流源集合1021的集合输出信号O进行阻抗匹配。

示例性的，单端类型的射频前端102中，匹配网络1022的电路结构可以如图3所示。具体来说，匹配网络1022包括电容Cp、电感L1、电感L2和电容Co。其中，电容Cp的一端与电感L1的一端连接，电容Cp与电感L1相连的一端可以接收电流源集合1021的集合输出信号O。电感L1的另一端用于接收供电电压Vi，电容Cp的另一端接地。电感L1和电感L2磁耦合。电感L2的一端与电容Co的一端连接，电感L2的另一端和电容Co的另一端接地。电容Co与电感L2连接的一端可以输出RF输出信号RFout。其中，电感L1与电容Cp连接的一端，与电感L2与电容Co连接的一端，互为同名端。

图3所示的匹配网络1022中，电容Cp和电容Co的电容值，以及电感L1和电感L2的电感值皆是根据射频前端102的负载阻抗RL和电流源集合1021的最优负载阻抗Zopt配置的。其中，最优负载阻抗Zopt为计算得到的电流源集合1021的效率、输出功率等达到最优时的负载阻抗。最优负载阻抗Zopt可以参考现有技术，对此不再赘述。也就是说，匹配网络1022可以把射频前端102的负载阻抗RL匹配为电流源集合1021的最优负载阻抗Zopt，从而有利于降低RF输出信号RFout经过负载电路时所产生的功率损耗。

差分类型

图4示例性示出了差分类型的射频前端102在射频发射机中的应用。如图4所示，射频前端102包括电流源集合1021和电流源集合1025。其中，电流源集合1025包括N个电流源子集合(10251、10252、......、1025N)。一般来说，差分类型的射频前端102中，电流源集合1021和电流源集合1025的具体实现方式，皆可以参考单端类型中电流源集合1021的实现方式，对此不再赘述。

需要指出的是，一般来说，电流源集合1021和电流源集合1025中具有相同数量的电流源单元。区别在于，控制电路101分别为电流源集合1021中的电流源单元和电流源集合1025中的电流源单元提供多个控制信号，使得电流源集合1021的集合输出信号O⁺和电流源集合1025的集合输出信号O^-之间互为反向信号。其中，电流源集合1021也可以称为正相电流源集合，电流源集合1021中的电流源单元也可以称为正相电流源单元，正相电流源单元的输出信号也可以称为正相单元输出信号。电流源集合1025也可以称为负相电流源集合，电流源集合1025中的电流源单元也可以称为负相电流源单元，负相电流源单元的输出信号也可以称为负相单元输出信号。

具体来说，控制电路101可以输出多个数字分信号、多个正相驱动信号和多个负相驱动信号。其中，控制电路101输出的多个数字分信号与电流源集合1021中的多个正相电流源单元分别一一对应，以及，该多个数字分信号还与电流源集合1025中的多个负相电流源单元分别一一对应。也可以理解为，控制电路101输出的任一个数字分信号分别对应有一个正相电流源单元和一个负相电流源单元，该数字分信号既可以用于控制对应的正相电流源单元，也可以用于控制对应的负相电流源单元。而控制电路101输出的多个正相驱动信号与电流源集合1021中的多个正相电流源单元分别一一对应，控制电路101输出的多个负相驱动信号则与电流源集合1025中的多个负相电流源分别一一对应。

示例性的，如图5所示，正相电流源单元A⁺ _<m，n>，对应的数字分信号为D_<m，n>，对应的正相驱动信号为S⁺ _<m，n>，也就是说，正相电流源单元A⁺ _<m，n>，对应的控制信号I⁺ _<m，n>包括数字分信号D_<m，n>，和正相驱动信号S⁺ _<m，n>。正相电流源单元A⁺ _<m，n>可以在数字分信号为D_<m，n>和正相驱动信号为S⁺ _<m，n>的控制下，输出单元输出信号O⁺ _<m，n>。电流源集合1021中各个电流源的单元输出信号构成了电流源集合1021的集合输出信号O⁺。

如图5所示，负相电流源单元A^- _<m，n>，对应的数字分信号为D_<m，n>，对应的负相驱动信号为S^- _<m，n>，也就是说，负相电流源单元A^- _<m，n>，对应的控制信号I^- _<m，n>包括数字分信号D_<m，n>，和负相驱动信号为S^- _<m，n>。负相电流源单元A^- _<m，n>可以在数字分信号为D_<m，n>和负相驱动信号为S^- _<m，n>的控制下，输出单元输出信号O^- _<m，n>。电流源集合1025中各个电流源的单元输出信号构成了电流源集合1025的集合输出信号O^-。

在一种可能的实现方式中，如图4所示，匹配网络1022分别与电流源集合1021中输出信号线1023的第一端p1，以及电流源集合1025中输出信号线1026的第一端q1连接。匹配网络1022可以对电流源集合1021的集合输出信号O⁺，和电流源集合1025的集合输出信号O^-进行阻抗匹配。

示例性的，差分类型的射频前端102中，匹配网络1022的电路结构可以如图6所示。具体来说，匹配网络1022包括电容Cp、电感L1、电感L2、电感L3、电感L4、电容Co。其中，电容Cp的一端与电感L1的一端连接，电容Cp与电感L1连接的一端可以接收电流源集合1021的集合输出信号O⁺。电感L1的另一端与电感L3的一端连接。电感L1的另一端还可以接收供电电压Vi。电感L3的另一端与电容Cp的另一端连接。电容Cp的另一端可以接收电流源集合1025的集合输出信号O^-。电感L1和电感L2磁耦合，电感L3和电感L4磁耦合。电感L2的一端与电容Co的一端连接，电感L2的另一端和电感L4的一端连接。电感L4的另一端和电容Co的另一端接地。电容Co与电感L2连接的一端可以输出RF输出信号RFout。

图6所示的匹配网络1022中，电容Cp和电容Co的电容值，以及电感L1、电感L2、电感L3和电感L4的电感值，皆是根据射频前端102的负载阻抗RL和电流源集合1021的最优负载阻抗Zopt配置的。

接下来，以单端类型的射频前端102为例，对控制电路101作进一步的示例性说明。需要指出的是，在未特别说明的情况下，以下控制电路101的实现方式同样适用于差分类型的射频前端102。

本申请实施例所提供的射频发射机可以是数字发射机，也就是说，控制电路101可以接收数字信号，并根据接收到的数字信号生成上述多个控制信号。相较于传统的模拟发射机，数字发射机具有高集成度、高效率和高功率的特点。

如前所述，控制信号包括数字分信号和驱动信号。示例性的，如图1所示，数字发射机中的控制电路101主要包括编码器1011、射频信号源1012和驱动电路1013。其中，编码器101可以分别向驱动电路1013和电流源集合102提供多个数字分信号。具体来说，编码器101既可以直接向电流源集合1021发送上述多个数字分信号，也可以由驱动电流1013将接收到的多个数字分信号转发给电流源集合1021，本申请实施例对此并不多作限制。

射频信号源1012可以向驱动电路1013提供射频输入信号。驱动电路1013可以根据射频输入信号和多个数字分信号，生成多个驱动信号。

一般来说，数字极化发射机和数字正交发射机为两种较为常见的数字发射机，接下来，分别以数字极化发射机和数字正交发射机为例进行说明。

数字正交发射机

数字正交发射机中，编码器1011可以接收正交基带信号，示例性的，正交基带信号包括相互正交的基带信号I和基带信号Q，其中，基带信号I可以表示为I₁，......，I_B，基带信号Q可以表示为Q₁，......，Q_B。B表示基带信号I和基带信号Q的比特位数。编码器1011可以对正交基带信号进行编码，根据电流源集合1021中电流源单元的数量，将正交基带信号转换为上述多个数字分信号。

射频信号源1012可以生成正交射频信号CK_I和CK_Q。示例性的，如图7所示，射频信号源1012包括本振信号源、正交发生器和符号映射电路。其中，本振信号源可以产生本振信号LO。正交发生器可以根据本振信号LO生成相互正交的本振信号LO_I和LO_Q。符号映射电路可以根据正交基带信号的符号信号(C_I和C_Q)，将本振信号LO_I和LO_Q转换为正交射频信号CK_I和正交射频信号CK_Q。

驱动电路1013可以将多个数字分信号、正交射频信号CK_I和正交射频信号CK_Q转换为上述多个驱动信号。其中，正交射频信号CK_I用于生成第一驱动信号S_I，正交射频信号CK_Q用于生成第二驱动信号S_Q。具体来说，在数字正交发射机中，驱动电路1013所生成的多个驱动信号中，包括多个第一驱动信号S_I和多个第二驱动信号S_Q。

电流源集合1021中，一部分电流源单元与多个第一驱动信号S_I一一对应，这部分电流源单元也可以称为第一电流源单元。电流源集合1021中，另一部分电流源单元与第二驱动信号S_Q一一对应，这部分电流源单元也可以称为第二电流源单元。电流源集合1021中的多个第一电流源单元和多个第二电流源单元之间一一对应。

示例性的，如图8所示，第一电流源单元A_I和第二电流源单元A_Q相对应，控制第一电流源单元A_I的第一驱动信号S_I，与控制第二电流源单元A_Q的第二驱动信号S_Q相对应。第一电流源单元A_I的单元输出信号，与第二电流源单元A_Q的单元输出信号相互正交，二者的单元输出信号可以用于生成电流源集合1021的输出信号O的分信号o。也可以理解为，电流源集合1021中，多个第一电流源单元的单元输出信号和多个第二电流源单元的输出信号在输出信号线1023处叠加，从而生成电流源集合1021的输出信号O。

需要指出的是，若射频前端102为差分类型，则符号映射电路生成的正交射频信号CK_I包括正相正交射频信号CK_I ⁺和负相正交射频信号CK_I ^-，正交射频信号CK_Q包括正相正交射频信号CK_Q ⁺和负相正交射频信号CK_Q ^-。其中，正相正交射频信号CK_I ⁺用于生成电流源集合1021中第一电流源单元的第一驱动信号S_I ⁺，负相正交射频信号CK_I ^-用于生成电流源集合1025中第一电流源单元的第一驱动信号S_I ^-，正相正交射频信号CK_Q ⁺用于生成电流源集合1021中第二电流源单元的第二驱动信号S_Q ⁺，负相正交射频信号CK_Q ^-用于生成电流源集合1025中第二电流源单元的第二驱动信号S_Q ^-。

示例性的，如图9所示，为数字正交发射机中包括差分类型的射频前端102时，电流源集合1021和电流源集合1025中电流源单元与驱动信号之间的对应关系。具体来说，电流源单元A_I ⁺为电流源集合1021中的任一第一正相电流源单元，电流源单元A_Q ⁺为电流源集合1021中，与电流源单元A_I ⁺对应的第二正相电流源单元。电流源单元A_I ^-为电流源集合1025中，与电流源单元A_I ⁺对应的第一负相电流源单元，电流源单元A_Q ^-为电流源集合1025中，与电流源单元A_I ^-对应的第二负相电流源单元。同时，电流源单元A_I ^-与电流源单元A_Q ⁺之间也存在着对应关系。

图9中，数字信号D_I和第一驱动信号S_I ⁺用于控制电流源单元A_I ⁺，数字信号D_Q和第二驱动信号S_I ⁺用于控制电流源单元A_Q ⁺，电流源单元A_I ⁺和电流源单元A_Q ⁺的单元输出信号构成电流源集合1021的集合输出信号O⁺的分信号o⁺。

数字信号D_I和第一驱动信号S_I ^-用于控制电流源单元A_I ^-，数字信号D_Q和第二驱动信号S_I ^-用于控制电流源单元A_Q ^-，电流源单元A_I ^-和电流源单元A_Q ^-的单元输出信号构成电流源集合1025的集合输出信号O^-的分信号o^-。其中，分信号o⁺与分信号o^-互为反向信号。

数字极化发射机

请继续参考图1，数字极化发射机中，编码器1011可以接收基带幅度信号a，示例性的，基带幅度信号可以表示为a₁，......，a_B。编码器1011可以对基带幅度信号a进行编码，根据电流源集合1021中电流源单元的数量，将基带幅度信号a转换为上述多个数字分信号。

射频信号源1012可以生成相位调制信号PM。示例性的，如图10所示，射频信号源1012包括本振信号源、正交发生器和相位调制器。其中，本振信号源可以产生本振信号LO。正交发生器可以对本振信号进行相位调制，得到相互正交的本振信号LO_I和LO_Q。相位调制器可以根据基带幅度信号a对应的基带相位信号

将本振信号LO_I和LO_Q转换为相位调制信号PM。其中，基带幅度信号a和基带相位信号/>

皆是根据输入射频发射机100的基带信号得到的。

驱动电路1013可以将编码器1011提供的多个数字分信号，和射频信号源1012提供的相位调制信号PM转换为上述多个驱动信号。

以上，对射频发射机100的基本架构进行了说明。然而，无论数字正交发射机，还是数字极化发射机，亦或是其它基于电流源集合实现的射频发射机，在工作于毫米波段时，皆有可能出现效率不高的问题。

具体来说，在射频发射机100工作于毫米波段时，电流源集合1021中复杂的互连线会导致严重寄生效应，从而降低射频发射机100的效率。如图11所示，电流源子集合(10211、10212、......、1021N)并联于输出信号线1023。由于寄生效应，相邻的电流源子集合之间会出现寄生电容和寄生电感。示例性的，电流源子集合10211和电流源子集合10212之间，串联有寄生电感L_k1，并联有寄生电容C_k1。同样的，电流源子集合10212和电流源子集合10213(图中未示出)之间，串联有寄生电感L_k2，并联有寄生电容C_k2。

由于寄生电感和寄生电容的存在，使得电流源集合1021中，不同的电流源子集合之间负载阻抗不同，也就是说，电流源集合1021中出现了阻抗失配。阻抗失配使电流源集合1021的功率损耗增加，进而导致射频发射机100的效率降低。

有鉴于此，如图1所示，本申请实施例提供的射频发射机100中还包括补偿电路1024，补偿电路1024与输出信号线的第二端p2连接。补偿电路1024可以补偿电流源集合1021中，电流源子集合之间负载阻抗的差异。因此，在射频发射机100中设置补偿电路1024，有利于降低电流源子集合之间负载阻抗的差异，从而有利于提高射频发射机100的效率。

接下来，分别以单端类型的射频前端和差分类型的射频前端为例，对补偿电路1024作进一步说明。

单端类型

如图11所示，在单端类型的射频前端102中，补偿电路1022包括补偿电感L_s1和补偿电容C_s1，通过补偿电感L_s1和补偿电容C_s1接地。具体来说，补偿电感L_s1的一端与输出信号线1023的第二端p2连接，补偿电感L_s1的另一端与补偿电容C_s1的一端连接，补偿电容C_s1的另一端接地。具体的，本申请中的接地是指的交流信号的地电位，比如对于单端电路可以是直流的地电位也是直流的电源电位，对于差分电路也可以是差分信号的中间电位。

补偿电感L_s1和补偿电容C_s1可以构成LC谐振电路，从而在各个电流源子集合的负载阻抗曲线中增加两个传输零点fz1和fz2。在两个传输零点fz1和fz2之间，各个电流源子集合的负载阻抗皆会随着工作频率的增大而增大，在达到最大值后，各个电流源子集合的负载阻抗又会随着工作频率的增大而减小。

合理配置补偿电感L_s1的电感值和补偿电容C_s1的电容值，可以将各个电流源子集合的负载阻抗，在两个传输零点fz1和fz2之间形成一个接近理想负载阻抗Zopt的最大值，该最大值对应的工作频率位于射频发射机100的工作频段内，使得各个电流源子集合的负载阻抗差异降低。

而且，合理配置补偿电感L_s1的电感值和补偿电容C_s1的电容值，还可以将各个电流源子集合的负载阻抗在工作频段内调整到接近最优负载阻抗Zopt的取值。由此可见，采用本申请实施例所提供的补偿电路1022，可以使各个电流源子集合的负载阻抗接近于同一个负载阻抗，因此有利于减小各个电流源子集合之间的负载阻抗差异，提高射频发射机100的效率。而且，由于补偿后各个电流源子集合的负载阻抗所接近同一个负载阻抗为最优负载阻抗Zopt，因此本申请实施例所提供的补偿电路1022还有利于提高射频发射机100的输出功率。

在本申请实施例中，补偿电感L_s1既可以是电感值可调的电感，也可以是电感值不可调的电感。补偿电容C_s1既可以是电容值可调的电容，也可以是电容值不可调的电容。在补偿电感L_s1和补偿电容C_s1中的至少一个为可调元件(可调电感或可调电容)的情况下，通过调节可调元件的取值可以灵活调整传输零点fz1和fz2的取值，从而可以灵活调节射频发射机100的工作带宽。例如，在fz1小于fz2的情况下，提高fz1的取值，有利于提高射频发射机100的工作带宽，从而改善射频发射机100在更高的频率范围内的性能。

差分类型

差分类型的射频前端102中包括两个电流源集合-电流源集合1021(正相电流源集合)和电流源集合1025(负相电流源集合)。

在一种可能的实现方式中，射频前端中可以包括两个补偿电路，其中一个补偿电路与输出信号线1023的第二段p2连接，用于补偿电流源集合1021中N个电流源子集合之间负载阻抗的差异。另一个补偿电路与输出信号线1026的第二端q2连接，用于补偿电流源集合1025中N个电流源子集合之间负载阻抗的差异。这两个补偿电路的具体结构均可以参考图11所示的补偿电路1022，对此不再赘述。

在另一种可能的实现方式中，如图4所示，补偿电路1022的一端与输出信号线1023的第二段p2连接，补偿电路1022的另一端输出信号线1026的第二端q2连接。补偿电路1022既可以补偿电流源集合1021中N个电流源子集合之间负载阻抗的差异，又可以补偿电流源集合1025中N个电流源子集合之间负载阻抗的差异。

示例性的，如图12所示，补偿电路1022包括补偿电感L_s2、补偿电容C_s2和补偿电感L_s3，且补偿电感L_s2、补偿电容C_s2和补偿电感L_s3依次串联。具体来说，补偿电感L_s2的一端与输出信号线1023的第二端p2连接，补偿电感L_s2的另一端与补偿电容C_s2的一端连接。补偿电容C_s2的另一端与补偿电感L_s3的一端连接，补偿电感L_s3的另一端与输出信号线1026的第二端q2连接。

可以理解，补偿电容C_s2的两端的极性相反，因此补偿电容C_s2的两端之间存在一电势0点，也可以理解为，补偿电容C_s2的两端之间存在一虚拟接地。因此，补偿电路1022可以同时对电流源集合1021和电流源集合1025，起到与图11中补偿电路1022类似的补偿效果。

在本申请实施例中，补偿电感L_s2既可以是电感值可调的电感，也可以是电感值不可调的电感。补偿电容C_s2既可以是电容值可调的电容，也可以是电容值不可调的电容。补偿电感L_s3既可以是电感值可调的电感，也可以是电感值不可调的电感。在补偿电感L_s2、补偿电容C_s2和补偿电感L_s3中的至少一个为可调元件(可调电感或可调电容)的情况下，通过调节可调元件的取值可以灵活调整传输零点fz1和fz2的取值，从而可以灵活调节射频发射机100的工作带宽。

综上，本申请实施例通过在射频发射机100中设置补偿电路1022，以补偿电流源集合中N个电流源子集合之间负载阻抗的差异，从而提高射频发射机100的效率。

基于相同的技术构思，本申请实施例还提供一种电流源阵列，该电流源阵列可以用于实现上述实施例中提供的任一种射频发射机。例如，该电流源阵列既可以应用于数字极化发射机，也可以应用于数字正交发射机，既可以用于实现单端类型的射频前端，也可以用于实现差分类型的射频前端。接下来，对以上场景分别进行说明。

数字极化发射机

单端类型的射频前端

如图13所示，电流源阵列包括F行电流源单元、输出信号线1302、补偿电路1301和E个分支信号线1305。在一种可能的实现方式中，还可以包括基板1303，基板1303可以用于承载F行电流源单元、输出信号线1302、补偿电路1301和E个分支信号线1305。

电流源阵列中一个空白方格表示一个电流源单元。在数字极化发射机的射频前端为单端类型时，该补偿电路1301包括补偿电感L_S1和补偿电容C_S1，且补偿电感L_S1的一端与输出信号线1302的第一端连接，补偿电感L_S1的另一端与补偿电容C_S1的一端连接，补偿电容C_S1的另一端接地。

参考图13和图1，图13中F行电流源单元可以相当于图1中电流源集合1201中的电流源单元，图13中的输出信号线1302可以相当于图1中的输出信号线1203。

如图13所示，E个分支信号线1305设置于F行电流源单元之间，且E个分支信号线皆平行于电流源单元的行排列方向。此外，任意相邻的分支信号线1305之间间隔一行或多行电流源单元。分支信号线1305可以将与之相邻的电流源单元的单元输出信号传输至输出信号线1302。输出信号线1302的第一端p1可以输出集合输出信号O，输出信号线1302的第二端p2与补偿电感L_S1连接。

差分类型的射频前端

如图14所示，电流源阵列还包括输出信号线1304。F行电流源单元中，K个1305分支信号线与第一输出信号线连接，另外E-K个分支信号线1305与输出信号线1304连接，K为大于或等于1的整数。一般来说，在图14所示的结构中，K＝F/2，F为偶数。

其中，通过分支信号线1305与输出信号线1302连接的电流源单元，可以理解为正相电流源单元A⁺。通过分支信号线1305与输出信号线1304连接的电流源单元，可以理解为负相电流源单元A^-。

一般来说，正相电流源单元A⁺构成的一行电流源单元，可以与负相电流源单元A^-交替排列。在数字极化发射机的射频前端为差分类型时，该补偿电路1301可以包括补偿电感L_S2、补偿电容C_S2和补偿电感L_S3，且补偿电感L_S2、补偿电容C_S2和补偿电感L_S3依次串联。

如图14所示，在本申请实施例中，补偿电感L_S2可以与输出信号线1302相邻设置，补偿电感L_S3可以与输出信号线1304相邻设置，补偿电容C_S2可以设置于补偿电感L_S2和补偿电感L_S3之间。采用图14所示的布局方式，有利于减少布线长度。

请参考图14和图4，图14的电流源阵列中，与输出信号线1302连接的多行电流源单元可以相当于图4中的电流源集合1201，其中的电流源单元为正相电流源单元A⁺。与输出信号线1304连接的多行电流源单元可以相当于图4中的电流源集合1205，其中的电流源单元为负相电流源单元A^-。

输出信号线1302相当于图4中的输出信号线1203，可以接收正相电流源单元A⁺的单元输出信号，从而输出电流源集合1201的集合输出信号O⁺。输出信号线1304相当于图4中的输出信号线1206，可以接收负相电流源单元A^-的单元输出信号，从而输出电流源集合1205的集合输出信号O^-。

如图14所示，输出信号线1302和输出信号线1304垂直于F行电流源单元的行排列方向设置，输出信号线1302和输出信号线1304相邻设置。采用这种布局方式，有利于减少分支信号线1305的布线长度。

如图14所示，输出信号线1302的第一端p1和输出信号线1304的第一端p1，设置于靠近F行电流源单元中第一行电流源单元的一侧，补偿电路1301设置于靠近F行电流源单元中第F行电流源单元的一侧。也就是说，输出信号线1302的第一端片p1和第二端p2之间间隔F行电流源单元。输出信号线1304同理。采用这种布局方式，有利于减少输出信号线1302和输出信号线1304的布线长度。

数字正交发射机

单端类型的射频前端

如图15所示，电流源阵列中包括多个第一电流源单元A_I和多个第二电流源单元A_Q，对于任一行电流源单元，第一电流源单元A_I和第二电流源单元A_Q依次交替设置。电流源阵列中E个分支信号线1305与输出信号线1302连接。图15所示的电流源阵列与图13类似，不再赘述。

正交类型的射频前端

如图16所示的电流源阵列与图14所示的电流源阵列结构类似，区别在于，对于任一行正相电流源单元A⁺，又包括依次交替设置的第一电流源单元A_I ⁺和第二电流源单元A_Q ⁺。对于任一行负相电流源单元A^-，又包括依次交替设置的第一电流源单元A_I ^-和第二电流源单元A_Q ^-。

在一种可能的实现方式中，电流源阵列中还可以包括另外H行电流源单元和G个分支信号线1306，H和G为大于1的整数，以增加电流源单元的数量。以射频前端为差分类型的数字正交发射机为例，适用于该数字正交发射机的电流源阵列可以如图17所示。

G个分支信号线1306设置于所述H行电流源单元之间，且G个分支信号线1306与H行电流源单元的行排列方向平行；G个分支信号线1306中，任意两个相邻的分支信号线1306之间间隔一行或多行电流源单元；G个分支信号线1306中，L个分支信号线1306与输出信号线1302连接，另外G-L个第二分支信号线与输出信号线1304连接，L为大于或等于1的整数。在此情况下，补偿电路1301，还可以补偿与分支信号线1306相邻的多行电流源单元之间的负载阻抗差异。

如图17所示，输出信号线1302和输出信号线1304可以设置于F行电流源单元和H行电流源单元之间，以降低布线长度。也可以理解为，F行电流源单元设置于输出信号线1302远离输出信号线1304的一侧，H行电流源单元设置于输出信号线1304远离输出信号线1302的一侧。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (17)

1.一种射频发射机，其特征在于，包括射频前端和控制电路，其中，所述射频前端，包括电流源集合、补偿电路和匹配网络；

所述电流源集合包括N个电流源子集合，N为大于1的整数，电流源子集合包括至少一个电流源单元，所述N个电流源子集合的输出端通过输出信号线并联，所述输出信号线的第一端与所述匹配网络连接，所述输出信号线的第二端与所述补偿电路连接；

所述补偿电路用于补偿所述N个电流源子集合之间的负载阻抗差异；

所述控制电路，用于输出多个控制信号，所述多个控制信号与所述电流源集合中的多个电流源单元一一对应；

所述电流源集合中的多个电流源单元，用于在对应的控制信号控制下输出单元输出信号，所述电流源集合的集合输出信号包括所述多个电流源单元的单元输出信号；

所述匹配网络，用于对所述电流源集合的集合输出信号进行阻抗匹配。

2.根据权利要求1所述的射频发射机，其特征在于，所述补偿电路包括第一补偿电感和第一补偿电容，所述第一补偿电感的一端与所述输出信号线的第一端连接，所述第一补偿电感的另一端与所述第一补偿电容的一端连接，所述第一补偿电容的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的射频发射机，其特征在于，所述第一补偿电感为电感值可调或不可调的电感，和/或，所述第一补偿电容为电容值可调或不可调的电容。

4.根据权利要求1所述的射频发射机，其特征在于，所述射频发射机包括两个所述电流源集合，所述补偿电路的一端与其中一个电流源集合的输出信号线的第二端连接，所述补偿电路的另一端与另一个电流源集合的输出信号线的第二端连接。

5.根据权利要求4所述的射频发射机，其特征在于，所述补偿电路包括第二补偿电感、第二补偿电容和第三补偿电感，所述第二补偿电感、所述第二补偿电容和所述第三补偿电感依次串联。

6.根据权利要求5所述的射频发射机，其特征在于，所述第二补偿电感为电感值可调或不可调的电感，和/或，所述第二补偿电容为电容值可调或不可调的电容，和/或，所述第三补偿电感为电感值可调或不可调的电感。

7.根据权利要求4或5所述的射频发射机，其特征在于，所述两个电流源集合为正相电流源集合和负相电流源集合，其中，正相电流源集合包括多个正相电流源单元，负相电流源集合包括多个负相电流源单元；

所述多个正相电流源单元，具体用于在对应的控制信号的控制下输出正相单元输出信号；

所述多个负相电流源单元，具体用于在对应的控制信号的控制下输出负相单元输出信号；

所述匹配网络，具体用于对所述正相电流源集合的集合输出信号，和所述负相电流源集合的集合输出信号进行阻抗匹配。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的射频发射机，其特征在于，所述电流源集合中，电流源单元包括第一驱动管和第二驱动管，所述第一驱动管和所述第二驱动管构成串叠式cascode电路；

所述控制信号包括数字分信号和驱动信号；

所述第一驱动管的栅极用于接收所述电流源单元对应的数字分信号，所述第一驱动管的漏极用于输出所述电流源单元的单元输出信号；

所述第二驱动管的栅极用于接收所述电流源单元对应的驱动信号，所述第二驱动管的源极接地。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的射频发射机，其特征在于，所述控制电路包括编码器、射频信号源和驱动电路，所述控制信号包括数字分信号和驱动信号；

所述编码器，用于分别向所述驱动电路和所述电流源集合提供多个数字分信号；

所述射频信号源，用于向所述驱动电路提供射频输入信号；

所述驱动电路，用于根据所述射频输入信号和所述多个数字分信号，生成多个驱动信号。

10.根据权利要求9所述的射频发射机，其特征在于，所述编码器，具体用于接收正交基带信号，将所述正交基带信号转换为所述多个数字分信号；

所述射频信号源，具体用于生成正交射频信号CK_I和正交射频信号CK_Q；

所述驱动电路，具体用于将所述多个数字分信号、所述正交射频信号CK_I和CK_Q转换为所述多个驱动信号。

11.根据权利要求1至5中任一项所述的射频发射机，其特征在于，所述射频发射机为正交发射机；

所述电流源集合的多个电流源单元包括多个第一电流源单元和多个第二电流源单元，所述多个第一电流源单元和所述多个第二电流源单元一一对应；

所述第一电流源单元的单元输出信号，和所述第一电流源对应的第二电流源单元的单元输出信号互为正交信号。

12.根据权利要求9所述的射频发射机，其特征在于，所述编码器，具体用于接收基带幅度信号，将所述基带幅度信号转换为所述多个数字分信号；

所述射频信号源，具体用于生成相位调制信号；

所述驱动电路，具体用于将所述多个数字分信号和所述相位调制信号转换为所述多个驱动信号。

13.一种电流源阵列，其特征在于，包括F行电流源单元、第一输出信号线、第二输出信号线、E个第一分支信号线和补偿电路，F和E皆为大于1的整数；

所述E个第一分支信号线设置于所述F行电流源单元之间，且所述E个第一分支信号线与所述F行电流源单元的行排列方向平行，

所述E个第一分支信号线中，任意两个相邻的第一分支信号线之间间隔一行或者多行电流源单元；

所述E个第一分支信号线中，K个第一分支信号线与所述第一输出信号线连接，另外E-K个第一分支信号线与所述第二输出信号线连接，K为大于或等于1的整数；

所述第一输出信号线的第一端用于输出所述电流源阵列的第一输出信号，所述第二输出信号线的第一端用于输出所述电流源阵列的第二输出信号；

所述第一输出信号线的第二端和所述第二输出信号线的第二端，皆与所述补偿电路连接；

所述补偿电路，用于补偿与所述第一分支信号线相邻的多行电流源单元之间的负载阻抗差异。

14.根据权利要求13所述的电流源阵列，其特征在于，所述第一输出信号线和所述第二输出信号线垂直于所述F行电流源单元的行排列方向设置，且所述第一输出信号线和所述第二输出信号线相邻设置。

15.根据权利要求14所述的电流源阵列，其特征在于，所述第一输出信号线的第一端和所述第二输出信号线的第一端，设置于靠近所述F行电流源单元中第一行电流源单元的一侧，所述补偿电路设置于靠近所述F行电流源单元中第F行电流源单元的一侧。

16.根据权利要求14或15所述的电流源阵列，其特征在于，所述电流源阵列还包括H行电流源单元和G个第二分支信号线，H和G皆为大于1的整数；

所述G个第二分支信号线设置于所述H行电流源单元之间，且所述G个第二分支信号线与所述H行电流源单元的行排列方向平行；

所述G个第二分支信号线中，任意两个相邻的第二分支信号线之间间隔一行或多行电流源单元；

所述G个第二分支信号线中，L个第二分支信号线与所述第一输出信号线连接，另外G-L个第二分支信号线与所述第二输出信号线连接，L为大于或等于1的整数；

所述补偿电路，还用于补偿与所述第二分支信号线相邻的多行电流源单元之间的负载阻抗差异。

17.根据权利要求16所述的电流源阵列，其特征在于，所述H行电流源单元与所述F行电流源单元之间，间隔所述第一输出信号线和所述第二输出信号线。

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