天线设备制造技术

本公开涉及天线设备。公开用于执行具有双极化天线元件的天线阵列的校准的系统和方法。示例系统包括天线阵列和校准电路。天线阵列包括布置成K行和L列的多个天线单元，每个单元包括多个双极化天线元件。列1至Y中的天线单元形成第一子阵列，而列Y+1至L中的天线单元形成第二子阵列。校准电路被配置为通过下列方式来实施校准：单独校准第一子阵列的天线单元的每一列；彼此校准第一子阵列的天线单元的不同列；单独校准第二子阵列的天线单元的每一列；彼此校准第二子阵列的天线单元的不同列；和彼此校准第一和第二子阵列的天线单元。准第一和第二子阵列的天线单元。准第一和第二子阵列的天线单元。

【技术实现步骤摘要】
天线设备


[0001]本公开总体上涉及射频(RF)系统，并且更具体地涉及具有双极化天线元件的相控天线阵列系统的校准。

技术介绍

[0002]无线电系统是指以电磁波形式在大约3千赫兹(kHz)至300吉赫兹 (GHz)的RF范围内发送和接收信号的系统。无线电系统通常用于无线通信，其中蜂窝/无线移动技术是一个突出的例子。
[0003]在无线电系统的上下文中，天线是一种设备，它充当在空间中无线传播的无线电波与在与发射器或接收器一起使用的金属导体中移动的电流之间的接口。在传输过程中，无线电发射器向天线的端子提供电流，并且天线以无线电波的形式辐射出电流中的能量。在接收期间，天线会拦截一些无线电波的功率，以便在其终端产生电流，该电流随后被施加到接收器上进行放大。天线是所有无线电设备的重要组成部分，并用于无线电广播、广播电视、双向广播、通信接收器、雷达、手机、卫星通信和其他设备中。
[0004]具有单个天线元件的天线通常将广播辐射图，该辐射图在球面波前的所有方向上均等地辐射。相控天线阵列通常是指天线元件的集合，这些天线元件用于将电磁能量聚焦在特定方向上，从而产生主波束。相控天线阵列比单天线系统具有许多优势，例如高增益、执行定向控制的能力以及同步通信。因此，相控天线阵列被广泛用于许多不同的应用中，例如军事应用、移动技术、飞机雷达技术、汽车雷达、蜂窝电话和数据以及Wi
‑
Fi技术。

技术实现思路

[0005]根据本公开的一个方面，提供了天线设备，包括：天线阵列，包括布置成N行和M列的多个有源天线元件，其中N和M为整数，每个天线元件均为双极化天线元件；多个校准天线元件，沿着所述天线阵列的侧面设置，使得每个校准天线元件与最靠近每个校准天线元件的一对有源天线元件中的每个基本等距；和校准电路，被配置为基于在所述有源天线元件和所述校准天线元件的子集之间传播的信号来执行所述有源天线元件的校准。
[0006]根据本公开的另一方面，提供了天线设备，包括：天线阵列，包括设置成K行和L列的多个天线单元，其中：每个天线单元包括多个天线元件，每个天线元件都是双极化天线元件，1到第Y列中的天线单元是第一子阵列的天线单元，Y是等于或大于2且小于L的整数，和Y+1到L列中的天线单元是第二子阵列的天线单元；和校准电路，被配置为：在步骤1中，对于所述第一子阵列的天线单元的每一列，彼此校准所述第一子阵列的天线单元的列的天线元件，在步骤2中，彼此校准所述第一子阵列的天线单元的不同列的天线元件，在步骤3中，对于所述第二子阵列的天线单元的每一列，彼此校准所述第二子阵列的天线单元的列的天线元件，在步骤4 中，彼此校准所述第二子阵列的天线单元的不同列的天线元件，和在步骤 5中，彼此校准所述第一子阵列的天线元件和所述第二子阵列的天线单元。
附图说明
[0007]为了提供对本公开及其特征和优点的更完整的理解，结合附图参考以下描述，其中，相同的附图标记表示相同的部分，其中：
[0008]图1提供了根据本公开的一些实施例的示例性天线设备的示意图。
[0009]图2提供了根据本公开的一些实施例的示例性天线设备的示意图，该示例性天线设备可以用于校准具有双极化天线元件的天线阵列。
[0010]图3提供了根据本公开的一些实施例的相对于图2的示例性天线设备中的第一子阵列的两个示例性天线元件组对称的第二子阵列的示例性天线元件组的示意图。
[0011]图4提供了示出根据本公开的一些实施例的用于执行具有双极化天线元件的天线阵列的校准的方法的框图；
[0012]图5A至图5I提供根据本公开的一些实施例的针对图2的天线设备执行图4的校准方法的步骤1的不同状态的示意图；
[0013]图6A至图6B提供根据本公开的一些实施例的针对图2的天线设备执行图4的校准方法的步骤2的不同状态的示意图。
[0014]图7A至图7D提供了根据本公开的一些实施例的针对图2的天线设备执行图4的校准方法的步骤3的不同状态的示意图。
[0015]图8A至图8B根据本公开的一些实施例提供了针对图2的天线设备执行图4的校准方法的步骤4的不同状态的示意图。
[0016]图9A至图9B根据本公开的一些实施例提供了针对图2的天线设备执行图4的校准方法的步骤5的不同状态的示意图。
[0017]图10和图11提供了框图，其示出了根据本公开的一些实施方式的用于执行具有双极化天线元件的天线阵列的校准的替代方法。
[0018]图12提供了示出根据本公开的一些实施例的示例数据处理系统的框图，该示例数据处理系统可以被配置为实现或控制执行具有双极化天线元件的天线阵列的校准的至少一部分。
具体实施方式
[0019]综述
[0020]本公开的系统、方法和设备每个都具有几个创新方面，没有任何一个单独负责所公开的所有期望属性。在下面的描述和附图中阐述了本说明书中描述的主题的一种或多种实施方式的细节。
[0021]为了说明所提出的在相控阵系统中用双极化天线元件对天线阵列进行校准的目的，首先了解在这种系统中可能起作用的现象可能是有用的。可以将以下基础信息视为可以适当地解释本公开的基础。提供这些信息仅出于解释的目的，因此，不应以任何方式解释为限制本公开及其潜在应用的广泛范围。
[0022]如上所述，相控天线阵列通常指的是天线元件的集合，这些天线元件用于将RF能量聚焦在特定方向上，从而产生主波束。特别地，相控天线阵列的各个天线元件可以辐射成球形，但是，总体上，多个这样的天线元件可以被配置为通过相长和相消干扰在特定方向上产生波前。在每个天线元件处发射的信号的相对相位可以是固定的或可调整的，从而允许
天线系统在不同方向上控制波前。相控天线阵列通常包括振荡器、多个天线元件、相位调节器或移位器、可变增益放大器、接收器和控制处理器。相控天线阵列系统使用相位调节器或移位器来控制由天线元件发送的信号的相位。天线元件的辐射方向图在目标方向上相长干涉，从而在称为主波束的方向上产生波前。相控阵可以实现增加的增益，并改善主光束方向的信噪比和噪声比。辐射方向图在除主光束方向以外的其他几个方向上具有破坏性干涉，并且会降低这些方向上的增益。
[0023]从天线元件发出的信号的幅度影响旁瓣电平，其中旁瓣是辐射方向图上不在主瓣方向上的瓣。通常，最好降低旁瓣电平，以使天线系统可以将来自辐射方向图的读数聚焦在目标方向上。这样，元件之间的相对相位和幅度的精度分别确定了波束方向和旁瓣电平的精度。
[0024]如前所述，用于天线元件收集的相移和幅度(或增益)控制的精度对相控阵的实现很重要。为了获得相控天线阵列系统的全部益处，可以执行校准以解决和补偿相位和幅度/增益变化或失配，所述相位和幅度/增益变化或失配可能是由用于制造系统的一种或多种制造工艺、系统的电压变化以及温度变化引起的。通常，校准是在为此目的指定的工厂进行的。不幸的是，不仅工厂校准昂贵，而且并非总是可能或充分的，并且可能需要现场校准。
[0025]在现场(即，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天线设备，其特征在于包括：天线阵列，包括布置成N行和M列的多个有源天线元件，其中N和M为整数，每个天线元件均为双极化天线元件；多个校准天线元件，沿着所述天线阵列的侧面设置，使得每个校准天线元件与最靠近每个校准天线元件的一对有源天线元件中的每个基本等距；和校准电路，被配置为基于在所述有源天线元件和所述校准天线元件的子集之间传播的信号来执行所述有源天线元件的校准。2.根据权利要求1所述的天线设备，其中：沿着其设置多个校准天线元件的阵列的一侧是第一侧，所述第一侧是所述天线阵列的顶行或底行，所述天线设备还包括沿着所述天线阵列的第二侧设置的多个附加天线元件，使得每个附加天线元件与最靠近第二侧并且最靠近每个附加天线元件的一对有源天线元件中的每一个基本等距，当所述第一侧是所述天线阵列的顶行时，所述第二侧是所述天线阵列的底行，反之亦然，并且所述校准电路还被配置为基于在所述有源天线元件与附加天线元件的至少一个子集之间传播的信号来对所述有源天线元件执行校准。3.根据权利要求2所述的天线设备，其中所述天线设备还包括：第一多个虚拟天线元件，在与所述天线阵列的第一列平行且最接近的列中设置以使所述第一多个虚拟天线元件中的每个虚拟天线元件与所述第一列的有源天线元件中的一个基本对准，和第二多个虚拟天线元件，在与所述天线阵列的最后列平行且最接近的列中设置以使所述第二多个虚拟天线元件中的每个虚拟天线元件与所述最后列的有源天线元件中的一个基本对准。4.根据权利要求3所述的天线设备，其中所述第一和第二多个虚拟天线元件被配置为：为沿着所述天线阵列的第一侧设置的多个校准天线元件和/或沿着所述天线阵列的第二侧设置的多个附加天线元件提供阻抗匹配。5.根据权利要求1所述的天线设备，其中：天线设备还包括上下变频器(UDC)H1、UDC V1、UDC H2和UDC V2，1到X列中的有源天线元件配置为耦合到UDC H1和UDC V1，其中X是大于零且小于M的整数，和X+1到M列中的有源天线元件被配置为耦合到UDC H2和UDC V2。6.一种天线设备，其特征在于包括：天线阵列，包括设置成K行和L列的多个天线单元，其中：每个天线单元包括多个天线元件，每个天线元件都是双极化天线元件，1到第Y列中的天线单元是第一子阵列的天线单元，Y是等于或大于2且小于L的整数，和Y+1到L列中的天线单元是第二子阵列的天线单元；和
校准电路，被配置为：对于所述第一子阵列的天线单元的每一列，彼此校准所述第一子阵列的天线单元的列的天线元件，彼此校准所述第一子阵列的天线单元的不同列的天线元件，对于所述第二子阵列的天线单元的每一列，彼此校准所述第二子阵列的天线单元的列的天线元件，彼此校准所述第二子阵列的天线单元的不同列的天线元件，和彼此校准所述第一子阵列的天线元件和所述第二子阵列的天线单元。7.根据权利要求6所述的天线设备，其中对于所述第一子阵列的天线单元的至少一列，校准电路被配置为：基于下列之间的信号彼此校准所述第一子阵列的天线单元的至少一列的第一奇数行和第二奇数行的天线元件：在所述第一奇数行和所述第二奇数行之间的第二子阵列的天线单元的偶数行的天线元件；和所述第一子阵列的天线单元的至少一列的第一奇数行和第二奇数行的天线元件，以及基于下列之间的信号彼此校准所述第一子阵列的天线单元的至少一列的第一偶数行和第二偶数行的天线元件：在所述第一偶数行和所述第二偶数行之间的第二子阵列的天线单元的奇数行的天线元件；和所述第一子阵列的...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：亚德诺半导体国际无限责任公司，
类型：新型
国别省市：