校准发送器至接收器相对相位的方法及毫米波天线模块技术

本发明专利技术提供了一种校准发送器至接收器(T2R)相对相位的方法及毫米波天线模块。该方法包括根据第一发送器TX输入信号产生第一校准信号，并通过第一天线将第一校准信号传送至第二天线；通过第二天线接收第一校准信号，并根据第一校准信号获得第一回送接收器RX信号；根据第二TX输入信号产生第二校准信号，并通过第二天线将第二校准信号传送至第一天线；通过第一天线接收第二校准信号，并根据第二校准信号获得第二回送RX信号；以及根据第一和第二回送RX信号之间的相位差校准T2R相对相位。通过本发明专利技术，可以在发送和接收路径之间具有更好的互易性，改善波束成形损耗，在发送和接收路径之间具有更好的波束对应。之间具有更好的波束对应。之间具有更好的波束对应。

【技术实现步骤摘要】
校准发送器至接收器相对相位的方法及毫米波天线模块


[0001]本专利技术涉及移动无线通信中的天线系统，更具体地，涉及在毫米波波束成形系统中校准发送器至接收器(transmitter
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receiver，T2R)相对相位的方法及相关的毫米波天线模块。

技术介绍

[0002]随着技术的发展，带宽不足的问题使得移动运营商寻找3GHz至300GHz之间未充分利用的毫米波(millimeter wave，mmWave)频谱，第五代(fifth
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generation，5G)移动无线通信系统有望在毫米波频带中提供高数据速率。由于毫米波具有较大的路径损耗和较差的穿透性，因此天线设计需要利用天线阵列产生高方向性和可调的动态波束扫描，以提供足够的信号强度。天线阵列和射频集成电路(radio frequency integrated circuit，RFIC)可以被封装在毫米波天线模块(antenna module，AM)中，该模块包括多个天线单元以增加波束成形增益。
[0003]在波束成形系统中，具有相同阵列权重矢量(array weight vector，AWV)设置(即，限定的何种波束对应关系)的发送器(TX)和接收器(RX)波束方向在理想情况下应该相同。在理想情况下，TX和RX波束具有良好的对应关系，发送器至接收器(transmitter
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receiver，T2R)相对相位应当为零。然而，TX和RX波束并不总是具有良好的对应关系，因为TX和RX路径的相位可能不同。因此，迫切需要一种新颖的方法来校准T2R的相对相位。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术的目的之一是提供一种校准毫米波波束成形系统中T2R相对相位的方法及相关的毫米波天线模块，以解决上述问题。
[0005]在本专利技术的一个实施例中，提供了一种用于毫米波波束成形系统中校准发送器至接收器T2R相对相位的方法。所述方法包括：根据第一发送器TX输入信号产生第一校准信号，并且通过所述毫米波波束成形系统的第一天线将所述第一校准信号传送至所述毫米波波束成形系统的第二天线；通过所述第二天线接收所述第一校准信号，并根据所述第二天线接收的所述第一校准信号，获得第一回送接收器RX信号；根据第二TX输入信号产生第二校准信号，并通过所述第二天线将所述第二校准信号传送至所述第一天线；通过所述第一天线接收所述第二校准信号，并根据所述第一天线接收的所述第二校准信号，获得第二回送RX信号；以及根据所述第一回送RX信号和所述第二回送RX信号之间的相位差，校准所述T2R相对相位。
[0006]在本专利技术的另一个实施例中，提供了一种毫米波天线模块，毫米波天线模块包括第一毫米波收发器路径、第二毫米波收发器路径和校准引擎。第一毫米波收发器路径包括第一天线、第一TX路径和第一RX路径。第一TX路径用于根据第一TX输入信号产生第一校准信号，并通过所述第一天线将所述第一校准信号传送至第二天线；第一RX路径用于通过所述第一天线接收第二校准信号，并根据所述第一天线接收的所述第二校准信号，获得第二
回送RX信号。第二毫米波收发器路径包括第二天线、第二TX路径和第二RX路径。第二TX路径用于根据第二TX输入信号产生所述第二校准信号，并通过所述第二天线将所述第二校准信号传送至所述第一天线；以及第二RX路径用于通过所述第二天线接收所述第一校准信号，并根据所述第二天线接收的所述第一校准信号，获得第一回送RX信号。校准引擎用于利用所述第一回送RX信号和所述第二回送RX信号，校准T2R相对相位。
[0007]通过本专利技术的方法，毫米波天线模块可以在TX和RX路径之间具有更好的互易性，还可以改善波束成形损耗，从而在天线模块中的天线单元的TX和RX路径之间具有更好的波束对应。
[0008]在阅读了在各个附图和附图中示出的优选实施例的以下详细描述之后，本专利技术的这些和其他目的将对本领域技术人员变得显而易见。
附图说明
[0009]图1是例示根据本专利技术实施例的毫米波天线模块的示意图。
[0010]图2是示出了根据本专利技术实施例的用于校准毫米波波束成形系统中的T2R相对相位T2R_RP的方法的流程图。
[0011]图3是示出了根据本专利技术实施例的16个天线单元的T2R相对相位的较小天线阵列校准的示意图。
[0012]图4为例示根据本专利技术实施例的64个天线单元的T2R相对相位的较大天线阵列校准的示意图。
具体实施方式
[0013]在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领域一般技术人员应可理解，电子设备制造商可以会用不同的名词来称呼同一组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区别组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区别的基准。在通篇说明书及后续的权利要求当中所提及的“包括”是开放式的用语，故应解释成“包括但不限定于”。此外，“耦接”一词在此是包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置电性连接于第二装置，则代表该第一装置可直接连接于该第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地连接至该第二装置。
[0014]图1是例示根据本专利技术实施例的毫米波(millimeter wave，mmWave)天线模块(antenna module，AM)100的示意图。毫米波天线模块100可以包括多个毫米波收发器路径10和12以及校准引擎(校准模块)26，毫米波收发器路径10和12分别具有多个天线22和24。例如，毫米波收发器路径和天线阵列10和12均可以是毫米波天线模块的一部分。在下文中，术语“毫米波收发器路径”和“天线阵列”可以互换。为了更好地理解本专利技术的技术特征，在图1中仅示出了两个毫米波收发器路径/天线阵列10和12。实际上，毫米波天线模块100可能包括两个以上的毫米波收发器路径/天线阵列，具体取决于实际设计考虑。
[0015]具有天线22的毫米波收发器路径10可以包括具有第一TX路径14和第一RX路径18的射频(RF)电路11，其中本地振荡器(LO)信号LO_TX1用于第一TX路径14的上变频，并且LO信号LO_RX1用于第一RX路径18的下变频。第一TX路径14可以被布置为根据TX输入信号(例如，中频(IF)信号)TX_IN_1来发送校准信号(calibrated signal)BFS_1，并通过天线22将
校准信号BFS_1传送至天线24(为简洁起见，校准信号BFS_1的TX路径以图1左侧所示的空心箭头标示)。RX路径18可用于通过天线22接收校准信号BFS_2(其为RF信号)(为简洁起见，校准信号BFS_2的RX路径以虚线箭头标示)，并根据由天线22接收的校准信号BFS_2获得回送RX信号(例如，IF信号)LPRX_OUT_2。具有天线24的毫米波收发器路径12可以包括具有第二TX路径16和第二RX路径20的RF电路13，其中LO信号LO_TX2用于第二TX路径16的上变频，LO信号LO_RX2用于第二RX路径本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种校准发送器至接收器T2R相对相位的方法，用于毫米波波束成形系统中，所述方法包括：根据第一发送器TX输入信号在第一TX路径产生第一校准信号，并且通过所述毫米波波束成形系统的第一天线将所述第一校准信号传送至所述毫米波波束成形系统的第二天线；通过所述第二天线在第二RX路径接收所述第一校准信号，并根据所述第二天线接收的所述第一校准信号，获得第一回送接收器RX信号；根据第二TX输入信号在第二TX路径产生第二校准信号，并通过所述第二天线将所述第二校准信号传送至所述第一天线；通过所述第一天线在第一RX路径接收所述第二校准信号，并根据所述第一天线接收的所述第二校准信号，获得第二回送RX信号；以及根据所述第一回送RX信号和所述第二回送RX信号之间的相位差，计算所述T2R相对相位，并将计算出的所述T2R相对相位提供至所述第一TX路径或所述第二TX路径。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一TX路径、所述第一RX路径、所述第一天线、所述第二TX路径、所述第二RX路径和所述第二天线都封装在同一个天线模块中。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述T2R相对相位包括第一相位差和第二相位差之间的差，所述第一相位差是所述第一TX路径的信号路径的相位失配与所述第二TX路径的信号路径的相位失配之间的差，所述第二相位差是所述第一RX路径的信号路径的相位失配与所述第二RX路径的信号路径的相位失配之间的差。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述T2R相对相位包括第一相位差和第二相位差之和，所述第一相位差是所述第一TX路径的本地振荡器LO信号路径的相位失配与所述第二TX路径的LO信号路径的相位失配之间的差，所述第二相位差是所述第一RX路径的LO信号路径的相位失配与所述第二RX路径的LO信号路径的相位失配之间的差。5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述T2R相对相位包括第一相位差和第二相位差之和，所述第一相位差是所述第一TX路径的LO信号路径的初始相位与所述第二TX路径的LO信号路径的初始相位之间的差，所述第二相位差是所述第一RX路径的LO信号路径的初始相位与所述第二RX路径的LO信号路径的初始相位之间的差。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一校准信号由第一TX路径生成和发送，所述第二校准信号由第二TX路径生成和发送，所述第二校准信号由第一RX路径接收，所述第一校准信号由第二RX路径接收；所述第一TX路径、所述第一RX路径和所述第一天线封装在第一天线模块中；并且所述第二TX路径、所述第二RX路径和所述第二天线封装在第二天线模块中。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述T2R相对相位包括第一相位差和第二相位差之间的差，所述第一相位差是所述第一TX路径的信号路径的相位失配与所述第二TX路径的信号路径的相位失配之间的差，所述第二相位差是所述第一RX路径的信号路径的相位失配与所述第二RX路径的信号路径的相位失配之间的差。8.根据权利要求6所述的方法，其中所述T2R相对相位包括第一相位差和第二相位差之和，所述第一相位差是所述第一TX路径的本地振荡器LO信号路径的相位失配与所述第二TX路径的LO信号路径的相位失配之间的差，所述第二相位差是所述第一RX路径的LO信号路径的相位失配与所述第二RX路径的LO信号路径的相位失配之间的差。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述T2R相对相位包括第一相位差和第二相位差之和，所述第一相位差是所述第一TX路径的LO信号路径的初始相位与所述第二TX路径的LO信号路径的初始相位之间的差，所述第二相位差是所述第一RX路径的LO信号路径的初始相位与所述第二RX路径...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国豪，林晓彤，马峻楹，
申请(专利权)人：联发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：