用于射频信号路径校准的设备、系统和方法技术方案

本文公开了用于射频信号路径校准的设备、系统和方法。设备可以包括时钟输入端子(15)、耦合到时钟输入端子的可变延迟电路(12)和测试端子(14)、以及耦合到可变延迟电路的参考信号发生器(13)。

【技术实现步骤摘要】
用于射频信号路径校准的设备、系统和方法
本申请总体上涉及用于射频(RF)信号路径的校准的设备、系统和方法。
技术介绍
相控阵发射/接收系统针对诸如广播、雷达、空间探测通信、气象研究、光学、RF识别系统和触觉反馈系统等很多应用来说是期望的。这样的系统还可以用于无线吉比特(WiGig)或其他消费者无线系统中的手势感测、通信回程和高速路由。相控阵是其中在天线上发射的多个信号的相对相位和幅度可以被调节的天线阵列。这个调节可以在模数转换或数模转换等之前或之后在系统和设备的各个部分中执行，例如RF、中频(IF)或基带(BB)部分。通过适当的调节，阵列的有效辐射模式可以以期望的方式形成，这也被称为波束成形。辐射模式的这种波束成形由于由天线阵列的每个天线发射的信号之间的相长和相消干涉而发生。通过可调节的相位和幅度关系，可以执行所谓的波束控制，即，可以修改辐射模式。接收可以以类似的方式进行，从而提供对特定辐射模式(例如来自特定方向的辐射)敏感的接收。一种类型的相控阵是动态相控阵。在动态相控阵中，向天线提供信号的每个信号路径包含可调移相器，并且这些可调移相器可以例如共同地用于移动波束。而且，信号路径可以包括可调节放大器，其提供进一步的调节可能性。例如由于工艺变化或温度变化，这样的可调节的移相器和/或放大器可能表现出其行为的变化。这会影响生成或接收的辐射模式的精度，以及/或者可能影响波束控制的精度。因此，信号路径的相位校准是期望的。在Ignac等人的IEEETRANSACTIONSONMICROWAVETHEORYANDTECHNIQUES、第1期第60卷、2012年1月中讨论了单个芯片上的各种信号路径的校准方法。在一些相控阵中，天线的数目超过了在单个芯片上设置的信号路径的数目(例如，几百个到几万个天线)。因此，目的是针对设置在不同芯片上的信号路径提供校准可能性。
技术实现思路
提供了如权利要求1所定义的设备和如权利要求16或19所定义的方法。从属权利要求限定了进一步的实施例以及包括这样的设备的系统。根据实施例，提供了一种射频RF设备，其包括：时钟输入端子，可变延迟电路，其中可变延迟电路的输入耦合到时钟输入端子，测试端子，其中测试端子耦合到延迟电路的输出，参考信号发生器，其耦合到延迟电路的输出并且被配置为基于在时钟输入端子处接收的通过可变延迟电路被延迟的时钟信号来生成参考信号；以及RF电路，其被配置为接收参考信号。根据另外的实施例，提供了一种系统，其包括：多个如上所述的设备，以及时钟发生器，其中时钟发生器与多个设备的至少子集的时钟输入端子耦合，其中多个设备的子集的可变延迟电路被设置为补偿由于时钟发生器与设备子集之间的不同的耦合长度而导致的延迟变化。根据另一实施例，提供了一种方法，其包括：断开除了待校准的发射路径和/或接收路径之外的发射路径和/或接收路径，基于经由可变延迟提供的参考信号来执行校准测量，以及对于多个待校准的发射和/或接收路径重复校准。根据另一实施例，提供了一种方法，其包括：以时分双工方案操作相控天线阵列，在时分双工方案的发射信号与接收信号之间的时间间隙中校准发射路径或接收路径中的至少一项。以上“
技术实现思路
”仅旨在给出对一些实施例的一些方面的简要概述，而不应当被解释为限制。附图说明图1是根据实施例的设备的框图。图2示出了在一些实施例中可用的RF电路。图3示出了根据实施例的系统的一些元件。图4是根据实施例的设备的详细框图。图5是示出根据实施例的系统中的发射校准的图。图6是示出根据实施例的系统中的接收校准的图。图7示出了可以使用一些实施例来补偿的不同PLL中的相位差。图8是示出根据实施例的方法的流程图。图9是示出根据一些实施例的在操作期间的校准的图。具体实施方式以下，将参考附图详细描述各种实施例。应当注意，这些实施例通过仅示例的方式被给出，而不应当被解释为限制。例如，虽然可以描述包括很多特征或元件的实施例，但是在其他实施例中，这些特征或元件中的一些可以被省略，以及/或者可以被替换为替代的特征或元件。而且，除了明确地在附图中示出或在本文中描述的特征或元件之外，可以设置另外的特征或元件，例如传统上用于相控阵的特征或元件。在一些实施例中，RF设备(例如，相控阵设备)设置有耦合到可变延迟的时钟输入。通过调节不同RF设备的可变延迟，可以补偿传送到不同RF设备的不同时钟信号，这在一些实施例中能够遍及多个设备实现校准。每个这样的设备可以设置在单独的芯片或芯片管芯上。如本文中使用的术语“可变延迟”可以例如是指施加到信号的相移，其可以被看作是信号的完整周期(360°)的部分的延迟。现在转到附图，图1示出了根据实施例的射频(RF)设备的示意性框图。RF设备10可以在单个芯片上实现和/或可以设置在单个芯片封装件中。在其他实施例中，可以在单个芯片封装件中设置多个设备10。在一些实施例中，RF设备10可以耦合到天线阵列以实施相控阵系统。在一些实施例中，可以在相控阵系统中使用多个设备10，每个设备10耦合到天线阵列的天线的子集。RF设备10包括用于提供期望的RF功能的RF电路11。在一些实施例中，如将在下面更详细地描述，RF设备11可以包括移相器和/或放大器，例如可调节放大器，以提供相控阵功能。RF设备10还包括用于接收时钟信号clk的时钟输入端子15。端子15与可变延迟元件12的输入耦合。可变延迟元件12可以以任何传统方式实现，例如通过使用可变反相器链、用作延迟元件的单独的反相器、或者作为移相器。可变延迟元件12的输出耦合到从设备10外部可访问的测试端子14以及耦合到参考信号发生器13。参考信号发生器13基于由可变延迟电路12输出的经延迟的时钟信号来生成具有期望频率的参考信号ref。为了生成ref，参考信号发生器13例如可以包括锁相环(PLL)电路，对于该电路，经延迟的时钟信号clk用作参考时钟信号。以这种方式，可以生成具有期望的时钟频率的参考信号ref，其相位与经延迟的时钟信号clk对准。如稍后将更详细地说明，参考信号ref然后可以被用来校准RF电路11。当通过使用可变延迟电路12将多个设备10包含到单个系统(例如相控阵)中时，用于不同设备10中的参考信号生成的时钟信号可以被对准。为此，如示波器等测量设备可以耦合到多个设备的测试端子14，并且多个设备10的可变延迟12可以被调节直到时钟信号被对准。以这种方式，参考信号也被对准，并且通过使用这些经对准的参考信号ref用于在所有设备10中进行测试，遍及所有设备的校准然后可以被执行。对设置在单个系统中的多个设备10的可变延迟12的这样的调节可以在制造系统的工厂中执行。以这种方式，具体地，可以补偿从时钟信号clk的公共源到系统的不同设备10的端子15的可变长度的线。图2示出了示例RF电路20，其可以例如用作图1的电路11或其部分。图1的电路包括M个信号路径，在图2中标为#1到#M。每个信号路径包括可调移相器21和可调放大器装置22。移相器21可以使用任何传统的移相技术来实现，例如信号的加权混频。对于信号发射，每个信号路径接收射频输入信号RFI，相移信号并且放大信号，并且将相应的信号输出O输出到相应的天线。在每个信号路径中，相移和放大可以不同，其可以用于提供波束成形和/或波束控制功能。对于信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种射频RF设备，包括：时钟输入端子(15)，可变延迟电路(12；41)，其中所述可变延迟电路(12；41)的输入耦合到所述时钟输入端子(15)，测试端子(14)，其中所述测试端子耦合到所述延迟电路(12；41)的输出，参考信号发生器(13；43)，耦合到所述延迟电路的输出并且被配置为基于在所述时钟输入端子处接收的通过所述可变延迟电路被延迟的时钟信号来生成参考信号，以及RF电路(11)，被配置为接收所述参考信号。

【技术特征摘要】
2016.12.05 DE 102016123459.11.一种射频RF设备，包括：时钟输入端子(15)，可变延迟电路(12；41)，其中所述可变延迟电路(12；41)的输入耦合到所述时钟输入端子(15)，测试端子(14)，其中所述测试端子耦合到所述延迟电路(12；41)的输出，参考信号发生器(13；43)，耦合到所述延迟电路的输出并且被配置为基于在所述时钟输入端子处接收的通过所述可变延迟电路被延迟的时钟信号来生成参考信号，以及RF电路(11)，被配置为接收所述参考信号。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述RF电路(11)包括被配置为基于所述参考信号来执行所述RF电路的校准的内置的校准电路(411、412、413、414)。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述RF电路包括多个发射路径或接收路径中的至少一项，每个发射路径或接收路径包括移相器，其中所述校准电路被配置为校准所述移相器的相移。4.根据权利要求3所述的设备，其中所述发射路径或接收路径中的至少一项中的每一个包括可调节放大器，其中所述校准电路被配置为校准所述可调节放大器的幅度。5.根据权利要求2至4中任一项所述的设备，其中所述校准电路被配置为在时分双工发射的时间间隙中执行校准。6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其中所述参考信号发生器(13；43)包括锁相环电路，经延迟的所述时钟信号用作所述锁相环电路的参考时钟。7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其中所述RF电路是被配置为耦合到天线阵列的相控阵控制电路。8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其中所述设备集成在单个芯片中。9.一种系统，包括：多个根据权利要求1至8中任一项所述的设备，以及时钟发生器(54)，其中所述时钟发生器与所述多个设备的至少子集的时钟输入端子(15)耦合，其中所述多个设备的所述子集的所述可变延迟电路(12；41)被设置为补偿由于所述时钟发生器与设备的所述子集之间的不同的耦合长度而导致的延迟变化。10.根据权利要求9所述的系统，其中所述多个设备中的每个设备包括至少一个发射路径，其中对于发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·维霍维克，I·斯威尔克，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE