空间和带宽复用设备及方法技术

本发明专利技术涉及空间和带宽复用设备及方法。提供了一种用于发送和/或接收电磁信号的设备(1)，所述设备(1)包括天线阵列(10)和组合器/分离器单元(12)，所述天线阵列(10)包括数量为N的多个天线元件并且用于发送和/或接收电磁信号。信号处理单元(13)包括用于所述天线阵列(10)的各个所述天线元件的至少一个模数转换器和/或数模转换器。也具有用于在宽带模式与空间分辨率模式之间切换的切换单元(11)。

Space and bandwidth multiplexing equipment and methods

【技术实现步骤摘要】
空间和带宽复用设备及方法
本专利技术涉及通过天线阵列发送和/或接收信号。
技术介绍
在近些年，将天线阵列用于发送和接收电磁信号已广泛使用。天线阵列的常见应用为波束成形，其中，使用天线阵列的各个天线元件的相位差来实现空间分辨率。例如，US2018/076869A1示出这类波束成形天线阵列。然而这类天线阵列的各个天线元件的各个发送/接收路径仅具有小带宽。这导致整个系统的低带宽。结果降低了灵活性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于以提高的灵活性发送和/或接收电磁信号的设备。此外，目的是提供一种相应的方法。该目的是通过针对设备的第一独立权利要求的特征以及通过针对方法的第二独立权利要求的特征来实现的。进一步，该目的是通过相关联的计算机程序权利要求的特征来实现的。从属权利要求包含进一步的发展。本专利技术的用于发送和/或接收电磁信号的设备包括：天线阵列，该天线阵列包括数量为N的多个天线元件并且用于发送和/或接收电磁信号；组合器/分离器单元；信号处理单元，该信号处理单元包括用于天线阵列的各个天线元件的至少一个模数转换器和/或数模转换器；以及切换单元，该切换单元用于在宽带模式与空间分辨率模式之间切换。这允许在空间分辨率模式下的空间分辨率和在宽带模式下的高带宽。有利地且优选地，切换单元包括第一切换单元和第二切换单元。第一切换单元连接到天线阵列、组合器/分离器单元和第二切换单元。第一切换单元用于将天线阵列在组合器/分离器单元中的一者与第二切换单元之间切换。第二切换单元连接到组合器/分离器单元、第一切换单元和信号处理单元。第二切换单元则用于将信号处理单元在组合器/分离器单元中的一者与第一切换单元之间切换。这允许切换单元的非常简单的结构。进一步有利地且优选地，在宽带模式下，第一切换单元用于将天线阵列连接到组合器/分离器单元，以及第二切换单元用于将组合器/分离器单元连接到信号处理单元。附加地或可替选地，在空间分辨率模式下，第一切换单元用于将天线阵列连接到第二切换单元，以及第二切换单元用于将第一切换单元连接到信号处理单元。这允许宽带模式和空间分辨率模式的非常简单的实现。有利地且优选地，组合器/分离器单元包括数量为N的多个第一端口和数量为N的多个第二端口。组合器/分离器单元用于将在数量为N的多个第一端口处的输入信号组合为在数量为N的多个第二端口处的单一输出信号。附加地或可替选地，该组合器/分离器单元用于将在数量为N的多个第二端口处存在的单一输入信号提供到数量为N的多个第一端口。这允许非常简单的信号组合和分离。有利地且优选地，第一切换单元包括数量为N的多个开关。第二切换单元也包括数量为N的多个开关。信号处理单元此外包括数量为N的多个信号路径。第一切换单元的数量为N的多个开关中的每一者则连接到天线阵列的天线元件之一、组合器/分离器单元的数量为N的多个第一端口之一、和第二切换单元的数量为N的多个开关之一。第二切换单元的数量为N的多个开关中的每一者连接到第一切换单元的数量为N的多个开关之一、组合器/分离器单元的数量为N的多个第二端口之一、和信号处理单元的数量为N的多个信号路径之一。这允许切换单元的非常简单的结构。有利地且优选地，在宽带模式下，第一切换单元的数量为N的多个开关用于将天线阵列的数量为N的多个天线元件连接到组合器/分离器单元的数量为N的多个第一端口。此外，在宽带模式下，第二切换单元的数量为N的多个开关用于将组合器/分离器单元的数量为N的多个第二端口连接到信号处理单元的数量为N的多个信号路径。附加地或可替选地，在空间分辨率模式下，第一切换单元的数量为N的多个开关用于将天线阵列的数量为N的多个天线元件连接到第二切换单元的数量为N的多个开关。附加地，在该情况下，第二切换单元的数量为N的多个开关用于将第一切换单元的数量为N的多个开关连接到信号处理单元的数量为N的多个信号路径。这允许宽带模式和空间分辨率模式的特别简单的实现。有利地且优选地，信号处理单元的数量为N的多个信号路径中的每一者用于：当设备在宽带模式下接收电磁信号时，处理接收的电磁信号的不同频率片段(slice)的接收，以及当设备在宽带模式下发送电磁信号时，生成待发送的电磁信号的不同频率片段。这允许宽带模式的非常简单的实现。可替选地且优选地，信号处理单元的数量为N的多个信号路径中的每一者用于：当设备在空间分辨率模式下接收电磁信号时，处理不同天线元件接收信号的接收，以及当设备在空间分辨率模式下发送电磁信号时，生成待发送的不同天线元件信号。这允许空间分辨率模式的非常简单的实现。有利地且优选地，信号处理单元的每个信号路径包括第一混合器、和/或滤波器、和/或用于天线阵列的各个天线元件的前述模数转换器和/或数模转换器、和/或升频器、和/或降频器、和/或第二混合器。这允许信号处理单元进行的进一步处理的非常简单的实现。有利地且优选地，该设备为用于发送和接收电磁信号的收发器。数量为N的多个天线元件则用于发送和接收电磁信号。组合器/分离器单元则用于将在数量为N的多个第一端口处的输入信号组合为在数量为N的多个第二端口处的单一输出信号，以及将在数量为N的多个第二端口处存在的单一输入信号提供到数量为N的多个第一端口。信号处理单元则用于生成待由天线阵列发送的为电磁信号的信号以及接收由天线阵列接收的为电磁信号的信号。这允许设备的特别灵活的使用。可替选地，该设备仅为用于接收电磁信号的接收器。数量为N的多个天线元件则用于接收电磁信号。组合器/分离器单元则用于将在数量为N的多个第一端口处的输入信号组合为在数量为N的多个第二端口处的单一输出信号。信号处理单元则用于接收由天线阵列接收的为电磁信号的信号。这允许相比于收发器减小复杂度。有利地且优选地，该设备仅为用于发送电磁信号的发射器。数量为N的多个天线元件则用于发送电磁信号。组合器/分离器单元则用于将在数量为N的多个第二端口处存在的单一输入信号提供到数量为N的多个第一端口。信号处理单元则用于生成待由天线阵列发送的信号。这允许相对于收发器减小复杂度。有利地且优选地，N至少为2、或至少为3、或至少为4、或至少为5、或至少为6、或至少为7、或至少为8、或至少为9、或至少为10、或至少为16、或至少为32、或至少为64、或至少为128、或至少为256、或至少为512、或至少为1024。这允许天线阵列的非常灵活的使用。本专利技术的用于发送和接收电磁信号的方法包括：选择宽带模式和空间分辨率模式之一；将切换单元设置成专用于所选模式的设置；在空间分辨率模式下，在从包括数量为N的多个天线元件的天线阵列到信号处理单元的信号路径上路由接收的信号和/或待发送的信号；以及在宽带模式下，在从天线阵列到组合器/分离器单元、再到信号处理单元的信号路径上路由接收的信号和/或待发送的信号。这允许在空间分辨率模式下的空间分辨率和在宽带模式下的高带宽。本专利技术的计算机程序包括程序代码，该程序代码用于在该计算机程序在计算机或数字信号处理器上运行时执行前述方法。这允许在空间分辨率模式下的空间分辨率和在宽带模式下的高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于发送和/或接收电磁信号的设备，所述设备包括：/n-天线阵列(10)，所述天线阵列(10)包括数量为N的多个天线元件并且用于发送和/或接收电磁信号，/n-组合器/分离器单元(12)，/n-信号处理单元(13)，所述信号处理单元(13)包括用于所述天线阵列(10)的各个所述天线元件的至少一个模数转换器和/或数模转换器(13a3，13b3，13c3，13d3)，以及/n-切换单元(11)，所述切换单元(11)用于在宽带模式与空间分辨率模式之间切换。/n

【技术特征摘要】
20181129 EP 18209050.61.一种用于发送和/或接收电磁信号的设备，所述设备包括：
-天线阵列(10)，所述天线阵列(10)包括数量为N的多个天线元件并且用于发送和/或接收电磁信号，
-组合器/分离器单元(12)，
-信号处理单元(13)，所述信号处理单元(13)包括用于所述天线阵列(10)的各个所述天线元件的至少一个模数转换器和/或数模转换器(13a3，13b3，13c3，13d3)，以及
-切换单元(11)，所述切换单元(11)用于在宽带模式与空间分辨率模式之间切换。


2.根据权利要求1所述的设备，
其中，所述切换单元(11)包括第一切换单元(111)和第二切换单元(112)，
其中，所述第一切换单元(111)连接到所述天线阵列(10)、所述组合器/分离器单元(12)和所述第二切换单元(112)，
其中，所述第一切换单元(111)用于将所述天线阵列(10)在所述组合器/分离器单元(12)中的一者与所述第二切换单元(112)之间切换，
其中，所述第二切换单元(112)连接到所述组合器/分离器单元(12)、所述第一切换单元(111)和所述信号处理单元(13)，以及
其中，所述第二切换单元(112)用于将所述信号处理单元(13)在所述组合器/分离器单元中的一者与所述第一切换单元(111)之间切换。


3.根据权利要求2所述的设备，
其中，在宽带模式下，
-所述第一切换单元(111)用于将所述天线阵列(10)连接到所述组合器/分离器单元(12)，以及
-所述第二切换单元(112)用于将所述组合器/分离器单元(12)连接到所述信号处理单元(13)，和/或
其中，在空间分辨率模式下，
-所述第一切换单元(111)用于将所述天线阵列(10)连接到所述第二切换单元(112)，以及
-所述第二切换单元(112)用于将所述第一切换单元(111)连接到所述信号处理单元(13)。


4.根据权利要求2或3所述的设备，
其中，所述组合器/分离器单元(12)包括数量为N的多个第一端口和数量为N的多个第二端口，
其中，所述组合器/分离器单元(12)用于：
-将在所述数量为N的多个第一端口处的输入信号组合为在所述数量为N的多个第二端口处的单一输出信号，和/或
-将在所述数量为N的多个第二端口处存在的单一输入信号提供到所述数量为N的多个第一端口。


5.根据权利要求4所述的设备，
其中，所述第一切换单元(111)包括数量为N的多个开关(11a1，11b1，11c1，11d1)，
其中，所述第二切换单元(112)包括数量为N的多个开关(11a2，11b2，11c2，11d2)，
其中，所述信号处理单元(13)包括数量为N的多个信号路径(13a，13b，13c，13d)，
其中，所述第一切换单元(111)的数量为N的多个开关(11a1，11b1，11c1，11d1)中的每一者连接到：
-所述天线阵列(10)的所述天线元件之一，
-所述组合器/分离器单元(12)的所述数量为N的多个第一端口之一，以及
-所述第二切换单元(112)的数量为N的多个开关(11a2，11b2，11c2，11d2)之一，
其中，所述第二切换单元(112)的数量为N的多个开关(11a2，11b2，11c2，11d2)中的每一者连接到：
-所述第一切换单元(111)的数量为N的多个开关(11a1，11b1，11c1，11d1)之一，
-所述组合器/分离器单元(12)的所述数量为N的多个第二端口之一，以及
-所述信号处理单元(13)的所述数量为N的多个信号路径(13a，13b，13c，13d)之一。


6.根据权利要求5所述的设备，
其中，在宽带模式下，
-所述第一切换单元(111)的数量为N的多个开关(11a1，11b1，11c1，11d1)用于将所述天线阵列(10)的所述数量为N的多个天线元件连接到所述组合器/分离器单元(12)的所述数量为N的多个第一端口，以及
-所述第二切换单元(112)的数量为N的多个开关(11a2，11b2，11c2，11d2)用于将所述组合器/分离器单元(12)的所述数量为N的多个第二端口连接到所述信号处理单元(13)的所述数量为N的多个信号路径，和/或
其中，在空间分辨率模式下，
-所述第一切换单元(111)的数量为N的多个开关(11a1，11b1，11c1，11d1)用于将所述天线阵列(10)的所述数量为N的多个天线元件连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·费伦，
申请(专利权)人：罗德施瓦兹两合股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE