[发明专利]通过串行互连将相干信号分配至大电气距离

说明书

一种方法，其涉及串行互连系统，所述串行互连系统具有第一节点、第二节点、通过所述串行互连系统电气串行连接的多个校准节点、以及与串行连接的所述多个校准节点相对应、并且通过所述串行互连系统电气连接的多个连接节点，所述方法涉及：针对所述多个校准节点中的各校准节点，进行测量过程，所述测量过程包括：将相应参考信号注入该校准节点中；以及在所述相应参考信号正被注入该校准节点中的情况下，确定所述第一节点和所述第二节点处出现的信号的相位总和；根据针对所述多个校准节点所确定的相位总和，计算针对所述多个校准节点中的各校准节点的相位校正；以及将所述相位校正应用于相应的多个连接节点。

相关申请的交叉引用

根据美国法典第35条第119(e)款，本申请要求2016年9月29日提交的美国临时申请62/401,501的权益，其通过引用而全文并入于此。

技术领域

本发明的实施例一般涉及信号分配网络，其中该信号分配网络可以用于多种应用，诸如模拟相控阵列所用的本地振荡器(LO)分配、数字相控阵列所用的采样时钟分配、数字集成电路所用的时钟分配、或者大型电路板所用的时钟分配等。

背景技术

单独系统模块之间的串行互连提供了这些模块之间的最简单的通信网络。由于其简单性，出于成本和可靠性的原因，这种类型的网络实际上是有用的。一般来说，系统模块可以是简单如单个无源组件、或者复杂如锁相环(PLL)、整个无线电、天线相控阵列或一些其它复杂电路的任何子系统。串行互连使用具有一维信号传播特性的传输介质，诸如电缆、光纤、带状线、微带线、共面线、无线窄束等。串行连接的系统模块附接到该传输介质并且通常根据协议来接收或发送信号。例如，简单的协议涉及将信号从一个模块分配到所有其它模块。更复杂的协议可能涉及相对于一个模块向任何其它模块或模块组发送和接收信号。

在许多应用中，重要的是精确地知道信号在通过串行互连从一个模块传播到另一模块时所经历的时间延迟。例如，如果在包含许多无线电模块的相控阵列上串行地分配LO(本地振荡器)或采样信号，则重要的是校正由于传播延迟而引起的、各无线电模块处所接收到的信号之间的相位差。在没有这种校正(也称为“相位校准”)的情况下，相控阵列的正确功能将受到损害，这是因为相控阵列的操作本身依赖于所有无线电处的信号的精确全局相位对准。

类似地，在一些应用中，不仅必须校正时间延迟或相位偏移，而且还必须校正由于传输损耗或其它影响而引起的信号幅度变化。例如，2013年12月17日提交的美国专利8,611,959(其通过引用而全文并入于此)中所描述的有源阵列中的中频(IF)线除了相位偏移之外还具有实际损耗。需要补偿这些损耗以进行正确的系统操作。幅度校正也称为“幅度校准”。

在生产样品时，可以计算或直接测量由于通过串行互连的信号传输而引起的产生相位偏移的时间延迟以及幅度变化。然而，只有在串行互连的物理实现具有在制造之后能够以期望精度预测并且不会随着诸如温度和湿度等的操作条件的预期变化而不可预测地改变的传输特性的情况下，这种方法才可以用于相位/幅度校准。例如，在串行互连的传输特性受到超出期望精度的制造中的变化的情况下，对生产样品的任何生产前计算和模拟或任何直接测量都不能正确表示所有生产单元的传输特性。

同样，即使在所有生产单元在工厂温度和湿度条件下具有可预测传输特性的情况下，这些特性也可能随着现场操作条件而不可预测地改变超出期望精度。在这种情况下，用于识别串行互连的时间延迟和幅度变化的上述方法不能用于正确地补偿现场的时间延迟和幅度变化。