[發明專利]RF基帶波束成形

有效

• 申請號: 201380010840.X
• 申請日: 2013-02-27
• 公開（公告）號: CN104137334B
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: S·林
• 申請（專利權）人: 高通股份有限公司
• 主分類號: H01Q3/42
• 分類號: H01Q3/42;H04B7/06;H03H11/20;H03H11/02
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 袁逸

背景技術

領域

本發明一般涉及波束成形。更具體地，本發明涉及用于毫米波應用中的RF波束成形的系統、設備和方法。

背景

如本領域普通技術人員將領會的，毫米波應用中的波束成形提出了許多挑戰。作為一個示例，在約一米的距離處，60GHz信號可能具有比2.4GHz信號多約20dB的損耗。針對損耗問題的一種解決方案可以包括增加功率放大器的輸出功率。然而，這種解決方案可能因低電源電壓、低擊穿電壓、有損耗的基板、低Q無源組件、以及CMOS晶體管的低固有增益而受限制。

需要增強毫米波應用中的波束成形的方法、系統和設備。

附圖簡述

圖1描繪了各種波束成形陣列架構。

圖2A解說了根據本發明的示例性實施例的被配置用于定向信號傳輸的設備。

圖2B解說了根據本發明的示例性實施例的包括發射機單元和接收機單元的設備。

圖3解說了根據本發明的示例性實施例的移相器。

圖4A解說了根據本發明的示例性實施例的具有電壓輸入的另一移相器。

圖4B解說了根據本發明的示例性實施例的具有電流輸入的圖4A的移相器。

圖5A解說了根據本發明的示例性實施例的具有電壓輸入的又一移相器。

圖5B解說了根據本發明的示例性實施例的具有電流輸入的圖5A的移相器。

圖6是描繪同相和正交數據在被旋轉之前的的標繪。

圖7是描繪圖8的同相和正交數據在被旋轉90度之后的標繪。

圖8是解說根據本發明的示例性實施例的方法的流程圖。

圖9是解說根據本發明的一示例性實施例的另一方法的流程圖。

詳細描述

以下結合附圖闡述的詳細描述旨在作為本發明的示例性實施例的描述，而無意表示能在其中實踐本發明的僅有實施例。貫穿本描述使用的術語“示例性”意指“用作示例、實例或解說”，并且不應當一定要解釋成優于或勝過其他示例性實施例。本詳細描述包括具體細節以提供對本發明的示例性實施例的透徹理解。對于本領域技術人員將顯而易見的是，沒有這些具體細節也可實踐本發明的示例性實施例。在一些實例中，公知的結構和器件以框圖形式示出以免湮沒本文給出的示例性實施例的新穎性。

如本領域普通技術人員將理解的，在常規的點對點通信中，在利用單根天線解決方案時可能浪費大量能量。相應地，可以在空間域中聚集能量的各種陣列架構(即，天線陣列)在本領域中是公知的。

圖1解說了各種波束成形陣列架構。盡管圖1解說了各種基于接收機的波束成形陣列架構，但是普通技術人員將理解基于發射機的波束成形陣列架構。具體地，附圖標記100指示射頻(RF)路徑波束成形架構，附圖標記102指示本地振蕩器(LO)路徑波束成形架構，附圖標記104指示中頻(IF)路徑波束成形架構，并且附圖標記106指示數字域架構。

如將理解的，射頻(RF)路徑波束成形可以利用小面積和低功率。此外，RF路徑波束成形可以呈現良好的信噪比(SNR)和良好的信號干擾加噪聲比(SINR)。然而，RF路徑波束成形的挑戰包括對高線性度、寬帶、低損耗、和低面積RF移相器的設計。此外，LO路徑波束成形可能對LO振幅變化呈現低靈敏度。另一方面，LO路徑波束成形的挑戰包括大LO網絡的設計，并且可能難以生成毫米波LO信號。IF路徑波束成形可以呈現良好的線性度并且可以利用低功率移相器。然而，IF路徑波束成形包括較少的組件共享和大LO網絡。此外，由于多個混頻器而可能難以進行偏移校準。另外，盡管數字域架構可以是多用途的，但是其可能需要快速的數字信號處理器并且可能呈現高功耗。

常規的波束成形系統可對陣列內的每一天線需要一對混頻器。例如，具有兩個天線的陣列可需要四個混頻器(即，兩個I濾波器以及兩個Q濾波器)，而具有四個天線的陣列可需要八個混頻器。根據本發明的各種示例性實施例，無論天線路徑的數目如何，僅需要四個混頻器(即兩對)。此外，可不需要四相LO信號。

如本領域普通技術人員將理解的，對于模擬基帶波束成形：

且(2)

此外，對于RF基帶波束成形：

且(5)