[发明专利]天线双工、波导及其方法

说明书

射频前端和天线前端可以彼此分离以保持低噪声放大器与天线之间的紧密靠近，同时实现功率放大器的改善的热调节。射频前端和天线前端可以包括双工系统，该双工系统能够使用单电缆进行操作。此外，在期望经由波导发送射频信号的情况下，可以构造在波导突起之间具有分布式电容的柔性波导。

技术领域

本文描述的实施例总体涉及射频前端设备与天线前端设备之间的双工配置，并且涉及引导射频波的波导。

背景技术

随着车辆采用更多的无线通信技术，对于车辆中的无线连接的要求增加。例如，许多车辆被配置用于车辆到万物(V2X)应用，包括LTE遗留、5G和WiFi等。这些技术通常需要将天线和射频前端(“RFFE”)集成在车辆的表面上，例如在车顶上、在引擎盖上、在后备箱上和/或在侧视镜上等。这些位置对于射频(“RF”)电子设备来说，尤其是对于需要庞大或复杂的冷却解决方案的低效率RF功率放大器来说，可能是特别恶劣的环境。此外，鲨鱼鳍(shark-fin)和类似组件可能遭受太阳能烤箱效应，这可能会在炎热和/或阳光充足的状况下将它们的内部环境温度提高到非常高的水平。这些升高的温度可能会显著降低无线连接设备内的半导体的性能。

此外，天线/RFFE的设计必须符合工业汽车设计实践和/或目标。例如，已知有将天线前端与RFFE分开，使得RFFE可以安装在车辆的不易受上述太阳能烤箱效应影响的部分中；然而，这种解决方案通常涉及将RFFE连接到各种天线的多根电缆，从而大大增加了重量和成本。

用于复杂平台集成的微波和mmW通信系统可能还需要多个分布式互连无线电电路。例如，这在以下车辆中可能很常见，在该车辆中，无线电电路必须位于车辆内的多个位置并且仍然保持功能互连。已经尝试了多种方法来连接这些分布式系统。例如，已知有使用同轴电缆来连接分布式RF电路。类似地，已知有多种波导用于维持这种分布式RF系统(例如，在汽车中)。现代的具有先进RF系统的汽车可能特别依赖电缆，复杂的电缆分布增加了显著的成本(材料和安装)和重量。这些电缆束可能需要承载DC电源电缆、低频电缆和RF电缆的任意组合。

在某些安装中，可能需要将多个天线互连到分布式TX/RX电路，该电路可能位于距天线相当远的位置。例如，在各种车辆中已知有将天线连接到距离约为1-1.5m的电路。因此，有必要使用低损耗波导。从天线到无线电电路的RF/微波/mmW互连必须符合车辆尺寸/表面，以最小化它们占用的面积或空间。此外，互连车辆周围的分布式无线电元件可能还需要布置较长的DC或低速数据线。这增加了成本，因为互连线是分开制造和组装的。

实现这些目标的已知方法可能具有多种缺点。例如，同轴电缆在RF/微波和mmWave下可能具有显著的插入损耗。常规的波导和间隙波导通常不灵活，并且不适合车辆的曲线和/或弯曲。波纹波导增加了波导高度以容纳波纹，这增加了显著的体积，因此可能是不利的。双绞线传输线通常制造成本高、工作频率低、电磁兼容性差。众所周知，DC、低频和RF/mmW电缆分布关于射频干扰、电磁干扰和其他共存问题提出了挑战。

附图说明

在附图中，相同的附图标记在整个不同视图中通常指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是通常强调说明本发明的原理。在以下描述中，参照以下附图描述了各个方面，其中：

图1描绘了用于将RFFE与天线分离的已知技术；

图2描绘了天线与低噪声放大器(“LNA”)紧密靠近以补偿差的噪声系数的已知布置；

图3描绘了功率放大器、集成电路和基带处理器与天线和LNA分开放置的已知布置；

图4描绘了在PA与集成电路之间紧密的物理关系下操作的数字预失真系统400；

图5描绘了RFFE，包括基带处理器、集成电路、功率放大器和LNA；

图6描绘了使用单电缆连接RFFE和AFE；

图7描绘了开关时间测试的仿真波形；