[發明專利]用于射頻(RF)發射器的相位和幅度信號感測電路

有效

• 申請號: 201710841749.2
• 申請日: 2017-09-18
• 公開（公告）號: CN107846256B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: H·科爾曼;J·O·施拉特內克;F·斯塔澤
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: H04B17/10
• 分類號: H04B17/10;H04B17/12;H04B17/19
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱;張昊

本公開涉及用于射頻(RF)發射器的相位和幅度信號感測電路。例如，提供了用于自測RF信號的功率和相位的射頻(RF)發射器。本地振蕩器(LO)被配置為生成LO信號。功率放大器被配置為從LO信號生成RF信號，其中LO和RF信號是共享波形和頻率的周期信號。IQ解調器被配置為將LO信號和RF信號降頻轉換為同相(I)信號和正交(Q)信號，其中I和Q信號各自的直流(DC)電壓定義RF信號的功率和相位。還提供了用于自測RF信號的功率和相位的方法，以及其中布置有RF發射器的雷達系統。

技術領域

本公開涉及用于射頻(RF)發射器的功率和相位自感測電路，例如，雷達發射器。

背景技術

一些射頻(RF)發射器包括被配置為測量發射信號的功率和/或相位的自感測電路。例如，用于77千兆赫(GHz)汽車雷達系統的RF發射器通常包括自感測電路。功率測量對于確保RF發射器不違反關于最大發射功率的規則和規定很重要。相位測量對于RF發射器的多輸入和多輸出(MIMO)應用很重要。

一種類型的自感測電路包括用于功率和相位的單獨組件。二極管對正在發射的RF信號進行平均，并生成與RF信號的功率成比例的直流(DC)電壓。RF信號由本地振蕩器(LO)信號生成，使得RF信號具有與LO信號相同的頻率。雙邊帶混合器接收RF信號和LO信號，并且生成具有與RF信號和LO信號之間的相移成比例的DC電壓的中頻(IF)信號。自感測電路的挑戰是相位模糊，因為IF信號的DC電壓可能對應于兩個不同的相位。例如，DC電壓可能對應于極坐標系的左半球或右半球的相位。

解決相位模糊的一個方案是使用附加組件(IQ調制器)，以在信號傳遞到雙邊帶混頻器之前，向上和/或向下移動RF信號或LO信號的相位。例如，通過調整IQ調制器的同相(I)信號和IQ調制器的正交(Q)信號，RF或LO信號的相位可以由IQ調制器移位。根據IF信號的DC電壓如何響應于相移而改變，可以在沒有相位模糊的情況下確定RF信號和LO信號之間的相位。

當自感測電路提供功率和相位測量時，它依賴于多個組件。例如，自感測電路具有用于具有相位模糊度的功率和相位測量的兩個組件，以及用于沒有相位模糊度的功率和相位測量的三個組件。多個組件在集成電路(IC)或印刷電路板(PCB)中消耗大量的面積。此外，多個組件導致較長的測試和驗證時間、以及較高的故障率。因此，多個部件導致成本較高。

發明內容

本公開提供了具有用于測量射頻(RF)信號的功率和相位的單個部件(IQ解調器)的自感測電路。IQ解調器將RF信號降頻轉換成同相(I)信號和正交(Q)信號，其包括在二維(2D)笛卡爾坐標系中共同表示功率和相位的各自的直流(DC)電壓。然后可以通過將由DC電壓定義的2D笛卡爾坐標轉換為極坐標系，從I和Q信號計算功率和相位。例如，功率可以是通過將I信號的DC電壓的平方和Q信號的DC電壓的平方相加而計算得出的和的平方根。作為另一示例，可以通過使用DC電壓的符號確定輻射象限(radial quadrant)、使用反正切來計算DC電壓之間的角度并且校正所確定的輻射象限的角度，來不含相位模糊地確定相位。

有利地，自感測電路使用單個部件(IQ調制器)來提供功率和相位測量。因此，在集成電路(IC)中或印刷電路板(PCB)上消耗少量的面積，并且測試和驗證時間小，從而保持低成本。此外，自感測電路可以有利地測量相位，而不含相位模糊。

附圖說明

圖1示出了具有用于功率和相位的自感測電路的射頻(RF)發射器的一些實施例的框圖。

圖2A示出了圖1的本地振蕩器(LO)和RF信號的一些實施例的曲線圖。

圖2B示出了由圖2A的LO和RF信號生成的圖1的同相(I)和正交(Q)信號的一些實施例的曲線圖。

圖3A示出了分別描述圖1的I和Q信號在不同相位上的直流(DC)電壓的DC電壓曲線的一些實施例的曲線圖。