[发明专利]带有天线阵列校准用开关的天线装置

说明书

本公开涉及带有天线阵列校准用开关的天线装置。公开一种用于使用一个或多个探针校准天线阵列的多个天线元件中的一个或多个的天线装置。该装置包括上变频器和/或下变频器(UDC)电路和包括开关电路的校准布置。开关电路被配置为在第一模式或第二模式下启用UDC的操作。当UDC在所述第一模式下时，一个或多个探针与UDC电路断开电连接，并且UDC可以连接到至少一个天线元件。当UDC在所述第二模式下时，一个或多个探针中的至少一个连接到UDC电路。

相关申请的交叉引用

本申请涉及2018年2月23日提交的题为“天线阵列校准系统和方法”的美国专利申请No.15/904,045，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开总体上涉及射频(RF)系统，并且更具体地，涉及天线阵列和天线阵列的校准。

背景技术

无线电系统是指以电磁波形式在大约3千赫兹(kHz)至300吉赫兹(GHz)的RF范围内发送和接收信号的系统。无线电系统通常用于无线通信，其中蜂窝/无线移动技术是一个突出的例子。

在无线电系统的上下文中，天线是这样一种设备，它充当在空间中无线传播的无线电波与在与发射器或接收器一起使用的金属导体中移动的电流之间的接口。在传输过程中，无线电发射器向天线的端子提供电流，并且天线以无线电波的形式从电流中辐射出能量。在接收期间，天线会拦截一些无线电波的功率，以便在其终端产生电流，该电流随后被施加到要放大的接收器上。天线是所有无线电设备的重要组成部分，并用于无线电广播、广播电视、双向广播、通信接收器、雷达、手机、卫星通信和其他设备中。

具有单个天线元件的天线通常将广播一个辐射图，该辐射图在球面波前的所有方向上均等地辐射。相控天线阵列通常是指天线元件的集合，这些天线元件用于将电磁能量聚焦在特定方向上，从而产生主波束。相控天线阵列比单天线系统具有许多优势，例如高增益、执行定向控制的能力以及同步通信。因此，相控天线阵列被广泛用于各种不同的应用中，例如军事应用、移动技术、飞机雷达技术、汽车雷达、蜂窝电话和数据以及Wi-Fi技术。

相控天线阵列的各个天线元件可能会呈球形辐射，但会通过相长和相消干涉在特定方向上共同生成波前。在每个天线元件处传输的信号的相对相位可以固定或调整，从而使天线系统可以在不同方向上控制波前。相控天线阵列通常包括振荡器、多个天线元件、相位调节器或移位器、可变增益放大器、接收器和控制处理器。相控天线阵列系统使用相位调节器或移位器来控制天线元件发送的信号的相位。天线元件的辐射方向图在特定方向上相长干涉，从而在称为主波束的方向上产生波前。相控阵可以实现增加的增益，并改善主光束方向的信噪比和噪声比。辐射方向图在除主光束方向以外的其他几个方向上具有破坏性干涉，并且会降低这些方向上的增益。

从天线元件发出的信号的幅度会影响旁瓣电平，其中旁瓣是辐射方向图上不在主瓣方向上的瓣。通常最好减小旁瓣电平，以使天线系统可以将来自辐射方向图的读数聚焦到特定的所需方向上。这样，元件之间的相对相位和幅度的精度分别确定了波束方向和旁瓣电平的精度。因此，用于收集天线元件的相移和幅度控制的精度对相控阵的实现很重要。为了获得相控天线阵列系统的全部益处，可以执行校准以考虑和补偿可由用于制造系统的制造工艺和/或系统操作期间的温度/电压变化引起的相位和幅度变化/不匹配。

附图说明

为了提供对本公开及其特征和优点的更完整的理解，结合附图参考以下描述，其中，相同的附图标记表示相同的部分，其中：

图1A是根据本公开的一个实施方案的用于4乘4天线阵列的对称路由示意图的示意框图。

图1B是根据本公开的另一实施方案的用于2乘8天线阵列的非对称路由示意图的示意性框图；

图2A是根据本公开的一个实施方案的水平波前的图示。

图2B是根据本公开的一个实施方案的成角度的波前的图示。