[发明专利]相位切换PLL和校准方法

说明书

本文中提出的锁相环(PLL)对PLL输出的相位进行控制。为此，PLL包括振荡器，该振荡器响应于输入PLL的参考信号与根据输出信号导出的反馈信号之间的比较，在PLL的输出处生成输出信号。为控制输出信号的相位，将调制信号应用于与参考信号输入分离的振荡器的一个输入，其中调制信号包括具有基于期望相移限定的总面积的一个或多个脉冲。为在PLL的输出处保持期望相移，PLL还基于期望相移设置参考信号与反馈信号之间的时间关系。

技术领域

本发明一般涉及无线通信系统，更具体地涉及控制波束成形发射机和/或接收机的天线阵列的天线元件处的信号的相位。

背景技术

无线网络中的波束成形系统(例如波束成形发射机、接收机和/或收发机)通过组合从天线阵列的天线元件发送或由天线阵列的天线元件接收的信号来提供定向信号发送或接收，使得特定角度的信号经历建设性干扰而其他角度的信号经历破坏性干扰。这种定向发送/接收提供了无线网络中的改进的覆盖和较少的干扰。

可以通过控制作用于每个天线元件的信号的相位和相对幅度来实现波束成形系统的定向控制。因此，波束成形系统的性能与每个天线元件的相位控制的精度密不可分。一些系统实现本地振荡器波束成形，其包括对每个天线元件的本地振荡器信号进行相移，以实现针对天线元件的期望相移。然而，这种解决方案并不总是足够快地提供期望相移。具体地，如果相位移动所需的时间太久而不允许在不显著影响发送或接收的情况下在两个连续的(发送或接收)数据帧之间改变相位，波束成形系统的性能将劣化。因此，需要针对波束成形系统的更快速、因而改进的相位控制。

发明内容

本文中给出的解决方案针对天线阵列的每个天线元件使用锁相环(PLL)控制作用于每个天线元件的信号的频率和相位，并因此控制天线阵列的方向属性。PLL包括振荡器，该振荡器响应于输入PLL的参考信号与根据输出信号导出的反馈信号之间的比较，在PLL的输出处生成输出信号。为控制输出信号的相位，将调制信号作用于与振荡器的主控制输入分离的辅控制输入，其中调制信号包括具有基于期望相移限定的总面积的一个或多个脉冲。为在PLL的输出处保持期望相移，PLL还基于期望相移设置参考信号与反馈信号之间的时间关系。

在一个示例性实施例中，PLL包括振荡器、检测器和相位控制系统。振荡器被配置为响应于输入PLL的参考信号，在PLL的输出处生成输出信号，其中所述振荡器包括主控制输入和单独的辅控制输入。检测器被配置为将所述参考信号与反馈信号进行比较以生成一个或多个PLL控制信号，其中所述反馈信号通过所述PLL的反馈环路根据所述输出信号导出。相位控制系统被配置为控制所述输出信号的相位以在所述PLL的输出处实现期望相移。为此，相位控制系统包括调制电路和相位偏移电路。调制电路与振荡器操作耦合，并被配置为通过以下操作执行PLL的开环相位控制：生成包括一个或多个具有基于期望相移限定的总面积的脉冲的相位调制信号，以及将相位调制信号作用于辅控制输入以改变PLL的输出的相位，从而实现期望相移。相位偏移电路被配置为通过基于期望相移设置参考信号与反馈信号之间的时间关系来执行PLL的闭环相位控制，以使所述PLL的输出的相位保持期望相移。

另一示例性实施例提供了一种用于控制锁相环(PLL)的输出处的相位以在PLL的输出处实现期望相移的方法。所述PLL包括振荡器，该振荡器被配置为响应于输入PLL的参考信号在PLL的输出处生成输出信号，其中所述振荡器包括主控制输入和单独的辅控制输入。所述PLL还包括检测器，所述检测器被配置为将所述参考信号与反馈信号进行比较以生成一个或多个PLL控制信号，其中所述反馈信号通过所述PLL的反馈环路根据所述输出信号导出。该方法包括通过以下操作执行PLL的开环相位控制：生成包括一个或多个具有基于期望相移限定的总面积的脉冲的相位调制信号，并且将相位调制信号作用于辅控制输入以改变PLL的输出相位，从而实现期望相移。该方法还包括：通过基于期望相移设置参考信号与反馈信号之间的时间关系来执行PLL的闭环相位控制，以使所述PLL的输出的相位保持期望相移。