相控阵天线模块和包括相控阵天线模块的通信设备制造技术

提供了一种天线模块，包括：相控阵，具有多个天线，并且被配置为传送在不同方向上极化的第一RF信号和第二RF信号；前端射频集成电路(RFIC)，包括被配置为处理或生成第一RF信号的第一RF电路和被配置为处理或生成第二RF信号的第二RF电路；以及开关电路，被配置为根据控制信号将第一RF电路和第二RF电路中的每一个连接到天线模块的第一端口或第二端口。第一端口和第二端口均可以连接到处理或生成基带信号的后端RFIC。

Phased array antenna module and communication equipment including phased array antenna module

An antenna module is provided, including a phased array with multiple antennas configured to transmit a first RF signal and a second RF signal polarized in different directions; a front-end radio frequency integrated circuit (RFIC), including a first RF circuit configured to process or generate a first RF signal and a second RF circuit configured to process or generate a second RF signal; and a switch circuit, configured to To connect each of the first RF circuit and the second RF circuit to the first port or the second port of the antenna module according to the control signal. Both the first port and the second port can be connected to a back-end RFIC that processes or generates baseband signals.

【技术实现步骤摘要】
相控阵天线模块和包括相控阵天线模块的通信设备相关申请的交叉引用本申请要求2018年5月24日在美国专利商标局递交的美国临时申请No.62/675,931和2018年6月29日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请No.10-2018-0075949的权益，其全部公开内容通过引用合并于此。
本专利技术构思大体上涉及无线通信，更具体地，涉及相控阵天线模块和包括相控阵天线模块的通信设备。
技术介绍
无线通信设备可以支持多输入多输出(MIMO)系统，以用于高吞吐量和/或改善的信号质量。这些系统可以支持分集方案，该分集方案包括根据信号环境选择最佳天线或波束方向。为此，设备可以包括天线模块，该天线模块包括形成相控阵的多个天线，其中天线之间的相对相位是波束方向的决定性因素，从而允许波束转向和以改善的信号的通信。MIMO还可能需要多路复用以增加吞吐量，其中在不同的波束方向上同时发送/接收独立信息信号或表示比特流的不同部分的信号。为了支持具有强线性特性的高频带(例如，毫米波(mmWave))，无线通信设备可以包括多个天线模块，其中在所述高频带中，波不能高效地在某些障碍物周围弯曲或通过某些障碍物。每个天线模块本身可以包括相控阵。天线模块彼此间隔开，使得通过所选择的一个天线模块或一组天线模块能够实现信号的通信。例如，当使用初始选择的天线模块的通信被障碍物中断或由于无线通信设备的改变的取向/面向方向而中断时，可以将通信切换到以更好的信号质量进行通信的不同的一个或多个天线模块。因此，期望一种用于高效地处理通过多个天线模块接收的信号和通过多个天线模块发送的信号的结构。
技术实现思路
本专利技术构思的实施例提供了一种用于高效处理信号的天线模块、以及包括该天线模块的通信设备。根据本专利技术构思的一个方面，提供了一种天线模块，包括：相控阵，包括多个天线，并且被配置为传送在不同方向上极化的第一RF信号和第二RF信号；前端射频集成电路(RFIC)，包括被配置为处理或生成第一RF信号的第一RF电路和被配置为处理或生成第二RF信号的第二RF电路；以及开关电路，被配置为根据控制信号将第一RF电路和第二RF电路中的每一个连接到天线模块的第一端口或第二端口。第一端口和第二端口可以连接到后端RFIC，后端RFIC处理或生成基带信号。根据本专利技术构思的另一方面，提供了一种通信设备，包括：第一信号线和第二信号线；后端射频集成电路(RFIC)，被配置为处理或生成基带信号；以及第一天线模块，通过第一信号线和第二信号线连接到后端RFIC，并包括被配置为传送在不同方向上极化的第一RF信号和第二RF信号的相控阵，其中第一天线模块被配置为与后端RFIC通信，使得与第一RF信号相对应的第一内部信号和与第二RF信号相对应的第二内部信号均根据控制信号通过第一信号线或第二信号线。根据本专利技术构思的另一方面，提供了一种通信设备，包括：后端射频集成电路(RFIC)，被配置为处理或生成基带信号；以及第一天线模块至第三天线模块，第一天线模块至第三天线模块中的每一个天线模块包括被配置为传送在不同方向上极化的第一RF信号和第二RF信号的相控阵，其中后端RFIC包括第一4路开关至第四4路开关，第一天线模块连接到第一4路开关的第二端口和第二4路开关的第一端口，第二个天线模块连接到第二4路开关的第二端口和第三4路开关的第一端口，并且第三天线模块连接第三4路开关的第二端口和第四4路开关的第二端口。附图说明根据以下结合附图进行的详细描述，将更清楚地理解本专利技术构思的实施例，在附图中，相似的附图标记表示相似的元件或操作，其中：图1是根据实施例的包括通信设备的无线通信系统的框图；图2是根据实施例的天线模块的透视图；图3是根据实施例的沿图2中的线III-III截取的天线模块的一部分的横截面图；图4是根据实施例的天线模块和后端射频集成电路(RFIC)的框图；图5A和图5B是示出了根据实施例的图4的开关电路的操作的各个开关状态的示意图；图6A和图6B是示出了根据实施例的包括在前端RFIC中的RF电路的各个示例的框图；图7A和图7B是示出了根据实施例的后端RFIC和数据处理器的各个示例的框图；图8是示出了根据实施例的后端RFIC和天线模块的框图；图9是根据实施例的通信设备的框图；图10是根据实施例的通信设备的操作方法的流程图；以及图11是示出了根据实施例的包括天线模块的通信设备的示例的框图。具体实施方式现在将参考附图来描述本专利技术构思的示例性实施例。在本文中，术语“相控阵”可以指代共同传送(即，发送和/或接收)一个或多个信息信号的至少两个天线。在相控阵中，连接到天线的信号路径的插入相位被设置或动态调整以生成指向期望方向的波束。本文中使用的术语“相控阵”还可以共同地指代设置在同一天线模块内的至少两个天线集，其中每个天线集包括多个天线元件。在这种情况下，相控阵的第一天线集可以用于传送在第一方向上极化的信号能量，第二天线集可以用于传送在第二方向上极化的信号能量。在本文中，术语“天线元件”和“天线”可以互换使用。在本文中，当天线被描述为传送信号时，天线发送和/或接收信号。在本文中，术语“射频(RF)”用于涵盖范围从kHz范围到毫米波频率的频率。在本文中，词语“发送”和“接收”可以用作形容词。例如，“接收信号”是指正在接收的信号，“发送信号”是指正在发送的信号，“接收信号功率”是指接收信号的功率等。图1是根据实施例的包括通信设备的无线通信系统5的框图。无线通信系统5可以包括使用蜂窝网络的无线通信系统，例如第5代无线(5G)系统、长期演进(LTE)系统、LTE高级系统、码分多址(CDMA)系统、全球移动通信系统(GSM)系统、无线局域网(WLAN)系统或其他类型的无线通信系统。在下文中，无线通信系统5将主要被描述为使用蜂窝网络的无线通信系统，但是涉及非蜂窝网络的实施例也是可能的。如图1所示，在无线通信系统5中，无线通信设备(即，基站(BS)3和用户设备(UE)100)可以彼此通信。在本文中，无线通信设备也可以称为通信设备。BS3通常可以表示与UE和/或另一BS通信的固定站，并且可以通过与UE和/或另一BS通信来交换数据和控制信息。例如，BS3可以是节点B、演进节点B(eNB)、扇区、站点、基站收发机系统(BTS)、接入点(AP)、中继节点、远程无线电头端(RRH)、无线电单元(RU)或小小区。在本公开中，“小区”具有指示例如由CDMA中的基站控制器(BSC)、WCDMA中的节点B、LTE中的eNB或扇区(站点)覆盖的部分区域或功能的综合含义。小区范围的示例包括各种覆盖区域，例如兆小区通信范围、宏小区通信范围、微小区通信范围、微微小区通信范围、毫微微小区通信范围、中继节点通信范围、RRH通信范围、RU通信范围和小小区通信范围。UE100可以是固定的或移动的，并且表示能够通过与BS3通信来发送或接收数据和/或控制信息的任何设备。例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天线模块，包括：/n相控阵，包括多个天线，并且被配置为传送在不同方向上极化的第一射频RF信号和第二RF信号；/n前端射频集成电路RFIC，包括被配置为处理或生成所述第一RF信号的第一RF电路和被配置为处理或生成所述第二RF信号的第二RF电路；以及/n开关电路，被配置为根据控制信号将所述第一RF电路和所述第二RF电路中的每一个连接到所述天线模块的第一端口或第二端口，所述第一端口和所述第二端口均能够连接到处理或生成基带信号的后端RFIC。/n

【技术特征摘要】
20180629 KR 10-2018-0075949;20180524 US 62/675,9311.一种天线模块，包括：
相控阵，包括多个天线，并且被配置为传送在不同方向上极化的第一射频RF信号和第二RF信号；
前端射频集成电路RFIC，包括被配置为处理或生成所述第一RF信号的第一RF电路和被配置为处理或生成所述第二RF信号的第二RF电路；以及
开关电路，被配置为根据控制信号将所述第一RF电路和所述第二RF电路中的每一个连接到所述天线模块的第一端口或第二端口，所述第一端口和所述第二端口均能够连接到处理或生成基带信号的后端RFIC。


2.根据权利要求1所述的天线模块，其中，所述开关电路还被配置为：响应于所述控制信号的第一状态，将所述第一RF电路和所述第二RF电路分别连接到所述第一端口和所述第二端口，以及响应于所述控制信号的第二状态，将所述第一RF电路和所述第二RF电路分别连接到所述第二端口和所述第一端口。


3.根据权利要求1所述的天线模块，其中，所述第一RF电路和所述第二RF电路中的每一个包括功率放大器、低噪声放大器和移相器中的至少一个。


4.根据权利要求1所述的天线模块，其中，所述第一RF电路和所述第二RF电路中的每一个包括至少一个混频器，所述混频器被配置为：在RF频带和中频IF频带之间转换信号，以及
所述开关电路还被配置为：使IF频带的信号通过。


5.根据权利要求1所述的天线模块，其中，所述第一RF电路和所述第二RF电路中的每一个包括至少一个开关，所述开关被配置为：连接到所述开关电路并在发送模式和接收模式下形成不同的相应信号路径。


6.根据权利要求1所述的天线模块，其中，所述开关电路被配置为：从所述第一端口或所述第二端口接收所述控制信号。


7.根据权利要求1所述的天线模块，其中，所述天线模块包括处于堆叠配置的第一基板和第二基板，所述相控阵设置在所述第一基板上或所述第一基板内，所述前端RFIC设置在所述第二基板上或所述第二基板内，并且其中，所述天线模块还包括多个馈电线，所述第一RF信号和所述第二RF信号通过所述多个馈电线，所述馈电线设置在所述多个天线与所述前端RFIC之间。


8.根据权利要求1所述的天线模块，其中，所述不同的极化方向彼此正交。


9.根据权利要求8所述的天线模块，其中，所述多个天线包括多个贴片天线和多个偶极子，所述多个贴片天线中的每个贴片天线被馈电以传送所述第一RF信号或所述第二RF信号，其中所述偶极子的第一子集被定向以传送在所述不同方向中的第一方向上极化的所述第一RF信号，并且所述偶极子的第二子集被定向以传送在所述不同方向中的第二方向上极化的所述第二RF信号。


10.一种通信设备，包括：
第一信号线和第二信号线；
后端射频集成电路RFIC，被配置为处理或生成基带信号；以及
第一天线模块，通过所述第一信号线和所述第二信号线连接到所述后端RFIC，并包括被配置为传送在不同方向上极化的第一RF信号和第二RF信号的相控阵，
其中，所述第一天线模块被配置为与所述后端RFIC通信，使得与所述第一RF信号相对应的第一内部信号和与所述第二RF信号相对应的第二内部信号均根据控制信号通过所述第一信号线或所述第二信号线。


11.根据权利要求10所述的通信设备，其中，所述第一天线模块还被配置为与所述后端RFIC通信，使得所述第一内部信号和所述第二内部信号根据所述控制信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞炫硕，孙祥源，吕思壮，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR