用于5G移动通信和雷达的波束形成电路制造技术

波束形成电路包括多模功率放大器、可变增益低噪声放大器、可变增益移相器和第一开关电路。多模功率放大器基于第一RF输入信号放大第一RF中间信号以生成第一RF输出信号，并且在发送模式中基于第一控制信号执行第一发送增益调整功能。可变增益低噪声放大器放大第二RF输入信号以生成第二RF中间信号，并且在接收模式基于第二控制信号执行第一接收增益调整功能。可变增益移相器在同一时间控制第一RF输入信号的增益和相位以生成第一RF中间信号，并且在发送模式在同一时间基于第三控制信号执行第二发送增益调整功能和发送相位调整功能，并且在同一时间控制第二RF中间信号的增益和相位以生成第二RF输出信号，且在接收模式中基于第三控制信号在同一时间执行第二接收增益调整功能和接收相位调整功能。第一开关电路在发送模式中接收第一RF输入信号，并在接收模式中输出第二RF输出信号。

Beam Forming Circuit for 5G Mobile Communication and Radar

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于5G移动通信和雷达的波束形成电路相关申请的交叉引用依据美国法典第35章第119条，本申请要求于2017年9月11日向韩国知识产权局(KIPO)提交的韩国专利申请第10-2017-0115812号的优先权，该专利申请的全部内容以参考的方式并入本文中。
示例性实施例总体上涉及信号处理技术，更具体地涉及适用于波束形成系统的用于第五代(5G)移动通信和雷达的波束形成电路。
技术介绍
目前正在进行研究的第五代(5G)移动通信系统要求具有与作为第四代(4G)移动通信系统的长期演进(LTE)技术相比约为数百至数千倍的网络容量。另外，业界正在对基于毫米波通信的通信技术进行研究以确保宽带宽。在毫米波段中，发送信号/接收信号弱于常规4G移动通信系统的频段，因此可利用诸如波束形成的技术来克服这个问题。在无线通信中，波束形成是智能天线的技术，并且是用于将天线的波束仅发射到相应端子的技术。最近，用于布置天线及利用阵列中的各个信道之间的相位差来调整天线波束方向的波束形成技术已引起业界的关注。在这种情况下，因为各信道要求具有一个天线和一个波束形成电路，所以会增大总芯片尺寸和总功率消耗。为了解决这个问题，业界正在进行研究以实现相对简单的波束形成电路。与此同时，常规的波束形成电路包括用于相位调整的移相器、及用于增益调整的可变增益放大器(VGA)或衰减器。无源移相器具有相对较大的插入损耗，因此存在由于加入增益放大器以补偿插入损耗因而增大尺寸和功率消耗的问题。因为衰减器还具有相对较大的插入损耗，所以问题与无源移相器的相同，并且难以提供高分辨率。VGA具有增益控制的动态范围较窄的问题。此外，当增益控制仅依赖于VGA或衰减器时，存在难以提高总体效率和线性度的问题。
技术实现思路
一些示例性实施例提供一种能够以超小尺寸、低功率和高性能特性而实现的用于第五代(5G)移动通信和雷达的波束形成电路。根据示例性实施例，波束形成电路包括多模功率放大器、可变增益低噪声放大器、可变增益移相器、和第一开关电路。多模功率放大器放大基于第一RF输入信号而生成的第一无线射频(RF)中间信号，以便生成在发送模式中经由天线发送的第一RF输出信号，并且在发送模式中基于第一控制信号执行第一发送增益调整功能。可变增益低噪声放大器在接收模式中放大经由天线接收的第二RF输入信号以便生成第二RF中间信号，并且在接收模式中基于第二控制信号执行第一接收增益调整功能。可变增益移相器在发送模式中在同一时间控制第一RF输入信号的增益和相位以便生成第一RF中间信号，基于第三控制信号在同一时间执行第二发送增益调整功能和发送相位调整功能，在接收模式中在同一时间控制第二RF中间信号的增益和相位以便生成第二RF输出信号，并且在接收模式中基于第三控制信号在同一时间执行第二接收增益调整功能和接收相位调整功能。第一开关电路在发送模式中接收第一RF输入信号以便将第一RF输入信号提供至可变增益移相器，并且在接收模式中接收来自可变增益移相器的第二RF输出信号以输出第二RF输出信号。在一些示例性实施例中，波束形成电路可进一步包括第二开关电路、第三开关电路和第四开关电路。第二开关电路可将多模功率放大器和第一开关电路中的一个与可变增益移相器连接。第三开关电路可将可变增益低噪声放大器和第一开关电路中的一个与可变增益移相器连接。第四开关电路可将多模功率放大器和可变增益低噪声放大器中的一个与天线连接。在一些示例性实施例中，在发送模式中，可基于模式选择信号而启用第一路径，其中将第一开关电路、第三开关电路、可变增益移相器、第二开关电路、多模功率放大器、第四开关电路和天线顺序地连接。在接收模式中，可基于模式选择信号而启用第二路径，其中将天线、第四开关电路、可变增益低噪声放大器、第三开关电路、可变增益移相器、第二开关电路和第一开关电路顺序地连接。在一些示例性实施例中，波束形成电路可进一步包括第一开关嵌入阻抗匹配电路、第二开关嵌入阻抗匹配电路和第三开关嵌入阻抗匹配电路。可将第一开关嵌入阻抗匹配电路设置在多模功率放大器、第一开关电路和可变增益移相器之间。可将第二开关嵌入阻抗匹配电路设置在可变增益低噪声放大器、第一开关电路和可变增益移相器之间。可将第三开关嵌入阻抗匹配电路设置在多模功率放大器、可变增益低噪声放大器和天线之间。在一些示例性实施例中，第一开关嵌入阻抗匹配电路可包括第一传输线、第二传输线、第三传输线和第一开关元件。第一传输线可连接到多模功率放大器的输入端子。第二传输线可连接到第一开关电路的第一端子。第三传输线可连接到可变增益移相器的输出端子。第一开关元件可与第一传输线并联地连接到多模功率放大器的输入端子。在一些示例性实施例中，在发送模式中，可将第一开关元件断开，并且可将来自可变增益移相器的第一RF中间信号输出经由第一、第二和第三传输线提供至多模功率放大器。在接收模式中，可将第一开关元件短路，并且可将来自可变增益移相器的第二RF输出信号输出经由第二和第三传输线提供至第一开关电路。在一些示例性实施例中，第二开关嵌入阻抗匹配电路可包括第四传输线、第五传输线、第六传输线和第二开关元件。第四传输线可连接到可变增益低噪声放大器的输出端子。第五传输线可连接到第一开关电路的第二端子。第六传输线可连接到可变增益移相器的输入端子。第二开关元件可与第四传输线并联地连接到可变增益低噪声放大器的输出端子。在一些示例性实施例中，在发送模式中，可将第二开关元件短路，并且可将从第一开关电路所接收的第一RF输入信号经由第五和第六传输线提供至可变增益移相器。在接收模式中，可将第二开关元件断开，并且可将来自可变增益低噪声放大器的第二RF中间信号输出经由第四、第五和第六传输线提供至可变增益移相器。在一些示例性实施例中，第三开关嵌入阻抗匹配电路可包括第七传输线、第八传输线、第九传输线、第三开关元件和第四开关元件。第七传输线可连接到多模功率放大器的输出端子。第八传输线可连接到天线。第九传输线可连接到可变增益低噪声放大器的输入端子。第三开关元件可与第七传输线并联地连接到多模功率放大器的输出端子。第四开关元件可与第九传输线并联地连接到可变增益低噪声放大器的输入端子。在一些示例性实施例中，在发送模式中，可将第三开关元件断开，可将第四开关元件短路，并且可将来自多模功率放大器的第一RF输出信号输出经由第七和第八传输线提供至天线。在接收模式中，可将第三开关元件短路，可将第四开关元件断开，并且可将从天线所接收的第二RF输入信号经由第八和第九传输线提供至可变增益低噪声放大器。在一些示例性实施例中，当执行第一发送增益调整功能时，可以第一单位控制第一RF输出信号相对于第一RF输入信号的增益。当执行第二发送增益调整功能时，可由小于第一单位的第二单位控制第一RF输出信号相对于第一RF输入信号的增益。在一些示例性实施例中，当执行第一接收增益调整功能时，可以以在第一增益区中的第三单位控制第二RF输出信号相对于第二RF输入信号的增益。当执行第二接收增益调整功能时，可以以在不同于第一增益区的第二增益区中的第二单位控制第二RF输出信号相对于第二RF输入信号的增益。在一些示例性实施例中，可基于第一控制信号而改变多模功率放大器的放大模式。在一些示例性实施例中，可变增益低噪声放大器可进一步基于第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波束形成电路，包括：多模功率放大器，其构造成在发送模式中放大基于第一无线射频(RF)输入信号所生成的第一无线射频(RF)中间信号以便生成经由天线被发送的第一RF输出信号，并且在所述发送模式中基于第一控制信号执行第一发送增益调整功能；可变增益低噪声放大器，其构造成在接收模式中放大经由所述天线所接收的第二RF输入信号以便生成第二RF中间信号，并且在所述接收模式中基于第二控制信号执行第一接收增益调整功能；可变增益移相器，其构造成在所述发送模式中在同一时间调整所述第一RF输入信号的增益和相位以便生成所述第一RF中间信号，在所述发送模式中基于第三控制信号在同一时间执行第二发送增益调整功能和发送相位调整功能，在所述接收模式中在同一时间调整所述第二RF中间信号的增益和相位以便生成第二RF输出信号，并且在所述接收模式中基于所述第三控制信号在同一时间执行第二接收增益调整功能和接收相位调整功能；和第一开关电路，其构造成在所述发送模式中接收所述第一RF输入信号以便将所述第一RF输入信号提供至所述可变增益移相器，并且在所述接收模式中接收来自所述可变增益移相器的所述第二RF输出信号以输出所述第二RF输出信号。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.09.11 KR 10-2017-01158121.一种波束形成电路，包括：多模功率放大器，其构造成在发送模式中放大基于第一无线射频(RF)输入信号所生成的第一无线射频(RF)中间信号以便生成经由天线被发送的第一RF输出信号，并且在所述发送模式中基于第一控制信号执行第一发送增益调整功能；可变增益低噪声放大器，其构造成在接收模式中放大经由所述天线所接收的第二RF输入信号以便生成第二RF中间信号，并且在所述接收模式中基于第二控制信号执行第一接收增益调整功能；可变增益移相器，其构造成在所述发送模式中在同一时间调整所述第一RF输入信号的增益和相位以便生成所述第一RF中间信号，在所述发送模式中基于第三控制信号在同一时间执行第二发送增益调整功能和发送相位调整功能，在所述接收模式中在同一时间调整所述第二RF中间信号的增益和相位以便生成第二RF输出信号，并且在所述接收模式中基于所述第三控制信号在同一时间执行第二接收增益调整功能和接收相位调整功能；和第一开关电路，其构造成在所述发送模式中接收所述第一RF输入信号以便将所述第一RF输入信号提供至所述可变增益移相器，并且在所述接收模式中接收来自所述可变增益移相器的所述第二RF输出信号以输出所述第二RF输出信号。2.根据权利要求1所述的波束形成电路，进一步包括：第二开关电路，其构造成将所述多模功率放大器和所述第一开关电路中的一个与所述可变增益移相器连接；第三开关电路，其构造成将所述可变增益低噪声放大器和所述第一开关电路中的一个与所述可变增益移相器连接；和第四开关电路，其构造成将所述多模功率放大器和所述可变增益低噪声放大器中的一个与所述天线连接。3.根据权利要求2所述的波束形成电路，其中：在所述发送模式中，基于模式选择信号而启用第一路径，该第一路径将所述第一开关电路、所述第三开关电路、所述可变增益移相器、所述第二开关电路、所述多模功率放大器、所述第四开关电路和所述天线顺序地连接，并且在所述接收模式中，基于所述模式选择信号而启用第二路径，该第二路径将所述天线、所述第四开关电路、所述可变增益低噪声放大器、所述第三开关电路、所述可变增益移相器、所述第二开关电路和所述第一开关电路顺序地连接。4.根据权利要求1所述的波束形成电路，进一步包括：第一开关嵌入阻抗匹配电路，其被设置在所述多模功率放大器、所述第一开关电路和所述可变增益移相器之间；第二开关嵌入阻抗匹配电路，其被设置在所述可变增益低噪声放大器、所述第一开关电路和所述可变增益移相器之间；和第三开关嵌入阻抗匹配电路，其被设置在所述多模功率放大器、所述可变增益低噪声放大器和所述天线之间。5.根据权利要求4所述的波束形成电路，其中所述第一开关嵌入阻抗匹配电路包括：第一传输线，其连接到所述多模功率放大器的输入端子；第二传输线，其连接到所述第一开关电路的第一端子；第三传输线，其连接到所述可变增益移相器的输出端子；和第一开关元件，其与所述第一传输线并联地连接到所述多模功率放大器的输入端子。6.根据权利要求5所述的波束形成电路，其中：在所述发送模式中，所述第一开关元件断开，并且自所述可变增益移相器输出的所述第一RF中间信号经由所述第一、第二和第三传输线被提供至所述多模功率放大器，并且在所述接收模式中，所述第一开关元件短路，并且自所述可变增益移相器输出的所述第二RF输出信号经由所述第二和第三传输线提供至所述第一开关电路。7.根据权利要求5所述的波束形成电路，其中所述第二开关嵌入阻抗匹配电路包括：第四传输线，其连接到所述可变增益低噪声放大器的输出端子；第五传输线，其连接到所述第一开关电路的第二端子；第六传输线，其连接到的所述可变增益移相器的输入端子；和第二开关元件，其与所述第四传输线并联地连接到所述可变增益低噪声放大器的输出端子。8.根据利要求7所述的波束形成电路，其中：在所述发送模式中，所述第二开关元件短路，并且将从所述第一开关电路所接收的所述第一RF输入信号经由所述第五和第六传输线提供至所述可变增益移相器，并且在所述接收模式中，所述第二开关元件断开，并且自所述可变增益低噪声放大器输出的所述第二RF中间信号经由所述第四、第五和第六传输线提供至所述可变增益移相器。9.根据权利要求7所述的波束形成电路，其中所述第三开关嵌入阻抗匹配电路包括：第七传输线，其连接到所述多模功率放大器的输出端子；第八传输线，其连接到所述天线；第九传输线，其连接到所述可变增益低噪声放大器的输入端子；第三开关元件，其与所述第七传输线并联地连接到所述多模功率放大器的输出端子；和第四开关元件，其与所述第九传输线并联地连接到所述可变增益低噪声放大器的输入端子。10.根据权利要求9所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴真锡，洪圣喆，
申请(专利权)人：韩国科学技术院，
类型：发明
国别省市：韩国,KR