[发明专利]RF基带波束成形

说明书

背景技术

领域

本发明一般涉及波束成形。更具体地，本发明涉及用于毫米波应用中的RF波束成形的系统、设备和方法。

背景

如本领域普通技术人员将领会的，毫米波应用中的波束成形提出了许多挑战。作为一个示例，在约一米的距离处，60GHz信号可能具有比2.4GHz信号多约20dB的损耗。针对损耗问题的一种解决方案可以包括增加功率放大器的输出功率。然而，这种解决方案可能因低电源电压、低击穿电压、有损耗的基板、低Q无源组件、以及CMOS晶体管的低固有增益而受限制。

需要增强毫米波应用中的波束成形的方法、系统和设备。

附图简述

图1描绘了各种波束成形阵列架构。

图2A解说了根据本发明的示例性实施例的被配置用于定向信号传输的设备。

图2B解说了根据本发明的示例性实施例的包括发射机单元和接收机单元的设备。

图3解说了根据本发明的示例性实施例的移相器。

图4A解说了根据本发明的示例性实施例的具有电压输入的另一移相器。

图4B解说了根据本发明的示例性实施例的具有电流输入的图4A的移相器。

图5A解说了根据本发明的示例性实施例的具有电压输入的又一移相器。

图5B解说了根据本发明的示例性实施例的具有电流输入的图5A的移相器。

图6是描绘同相和正交数据在被旋转之前的的标绘。

图7是描绘图8的同相和正交数据在被旋转90度之后的标绘。

图8是解说根据本发明的示例性实施例的方法的流程图。

图9是解说根据本发明的一示例性实施例的另一方法的流程图。

详细描述

以下结合附图阐述的详细描述旨在作为本发明的示例性实施例的描述，而无意表示能在其中实践本发明的仅有实施例。贯穿本描述使用的术语“示例性”意指“用作示例、实例或解说”，并且不应当一定要解释成优于或胜过其他示例性实施例。本详细描述包括具体细节以提供对本发明的示例性实施例的透彻理解。对于本领域技术人员将显而易见的是，没有这些具体细节也可实践本发明的示例性实施例。在一些实例中，公知的结构和器件以框图形式示出以免湮没本文给出的示例性实施例的新颖性。

如本领域普通技术人员将理解的，在常规的点对点通信中，在利用单根天线解决方案时可能浪费大量能量。相应地，可以在空间域中聚集能量的各种阵列架构(即，天线阵列)在本领域中是公知的。

图1解说了各种波束成形阵列架构。尽管图1解说了各种基于接收机的波束成形阵列架构，但是普通技术人员将理解基于发射机的波束成形阵列架构。具体地，附图标记100指示射频(RF)路径波束成形架构，附图标记102指示本地振荡器(LO)路径波束成形架构，附图标记104指示中频(IF)路径波束成形架构，并且附图标记106指示数字域架构。

如将理解的，射频(RF)路径波束成形可以利用小面积和低功率。此外，RF路径波束成形可以呈现良好的信噪比(SNR)和良好的信号干扰加噪声比(SINR)。然而，RF路径波束成形的挑战包括对高线性度、宽带、低损耗、和低面积RF移相器的设计。此外，LO路径波束成形可能对LO振幅变化呈现低灵敏度。另一方面，LO路径波束成形的挑战包括大LO网络的设计，并且可能难以生成毫米波LO信号。IF路径波束成形可以呈现良好的线性度并且可以利用低功率移相器。然而，IF路径波束成形包括较少的组件共享和大LO网络。此外，由于多个混频器而可能难以进行偏移校准。另外，尽管数字域架构可以是多用途的，但是其可能需要快速的数字信号处理器并且可能呈现高功耗。

常规的波束成形系统可对阵列内的每一天线需要一对混频器。例如，具有两个天线的阵列可需要四个混频器(即，两个I滤波器以及两个Q滤波器)，而具有四个天线的阵列可需要八个混频器。根据本发明的各种示例性实施例，无论天线路径的数目如何，仅需要四个混频器(即两对)。此外，可不需要四相LO信号。

如本领域普通技术人员将理解的，对于模拟基带波束成形：

且(2)

此外，对于RF基带波束成形：

且(5)