CN112868193B - 时分双工（tdd）天线系统 - Google Patents

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Abstract

一个示例包括自动同步TDD天线系统。该系统包括传送发射信号和接收信号的天线以及经由传输线电缆耦接到用户通信系统的天线电路。该天线电路包括确定经过传输线电缆的信号损耗的传输线测量电路以及基于确定的信号损耗来调整发射信号和/或接收信号的振幅的振幅调整电路。该天线电路还包括监测发射信号的信号功率的发射检测电路，以及响应于所监测的信号功率超过预先确定的阈值而将振幅调整电路从接收模式切换到发射模式的控制器。在接收模式下，调整电路向接收信号施加接收振幅调整，并且在发射模式下，调整电路向发射信号施加发射振幅调整。

Description

时分双工(TDD)天线系统
相关申请
本申请要求2018年10月4日提交的美国临时申请号62/741311和2018年11月15日提交的美国临时申请号62/768026的优先权，这两份临时申请全文均以引用方式并入本文。
技术领域
本公开整体涉及通信系统，并且更具体地涉及时分双工(TDD)天线系统。
背景技术
天线阵列(或阵列天线)是作为单个天线一起工作以发射或接收无线电波的一组多个天线元件。单独天线元件可由电路连接到接收器和/或发射器，该电路施加由天线元件接收和/或发射的信号的适当振幅和/或相位调整。当用于发射时，由每个单独天线元件辐射的无线电波彼此组合和叠加，从而(相长干涉地)相加在一起以增强在期望方向上辐射的功率，并且(相消干涉地)消除以减少在其他方向上辐射的功率。类似地，当用于接收时，来自单独天线元件的单独接收的信号以适当的振幅和/或相位关系组合，以增强从期望方向接收到的信号并消除来自不期望方向的信号。
发明内容
一个示例包括自动同步TDD天线系统。该系统包括传送发射信号和接收信号的天线以及经由传输线电缆耦接到用户通信系统的天线电路。该天线电路包括确定经过传输线电缆的信号损耗的传输线测量电路以及基于确定的信号损耗来调整发射信号和/或接收信号的振幅的振幅调整电路。该天线电路还包括监测发射信号的信号功率的发射检测电路，以及响应于所监测的信号功率超过预先确定的阈值而将振幅调整电路从接收模式切换到发射模式的控制器。在接收模式下，调整电路向接收信号施加接收振幅调整，并且在发射模式下，调整电路向发射信号施加发射振幅调整。
另一个示例包括用于经由包括天线的时分双工(TDD)天线系统来传送发射信号和接收信号中的至少一者的方法。该方法包括在至少一个传输线电缆上将校准信号从与天线系统相关联的天线电路提供到用户通信系统。该方法还包括接收与从用户通信系统重传回到天线电路的校准信号相对应的返回信号，以及基于返回信号来确定用户通信系统与天线电路之间经过至少一个传输线电缆的信号损耗。该方法还包括监测经由至少一个传输线电缆从用户通信系统获得的发射信号的信号功率，以及基于确定的信号损耗来调整接收模式下的接收信号的振幅。该方法还包括响应于所监测的信号功率超过预先确定的阈值而将振幅调整电路从接收模式切换到发射模式，以及基于确定的信号损耗来调整发射模式下的发射信号的振幅。
附图说明
图1示出了通信系统的示例。
图2示出了天线系统的示例。
图3示出了通信系统的校准的示例性示意图。
图4示出了通信系统的校准的另一个示例性示意图。
图5示出了校准电路的示例。
图6示出了校准电路的另一个示例。
图7示出了传输线测量电路的示例。
图8示出了控制器的示例。
图9示出了TDD通信流的示例。
图10示出了振幅调整电路的示例。
图11示出了振幅调整电路的另一个示例。
图12示出了振幅调整电路的另一个示例。
图13示出了振幅调整电路的另一个示例。
图14示出了振幅调整电路的另一个示例。
图15示出了振幅调整电路的另一个示例。
图16示出了用于经由包括天线的时分双工(TDD)天线系统来传送发射信号和接收信号中的至少一者的方法的示例。
具体实施方式
本公开整体涉及通信系统，并且更具体地涉及时分双工(TDD)天线系统。可实现通信系统，该通信系统包括用户通信系统和天线系统。作为一个示例，通信系统可被实现为无线宽带通信系统(诸如使用长期演进(LTE)通信标准)。天线系统可(例如经由传输线电缆)物理地通信耦接到用户通信系统以提供通信系统的增强无线通信能力，诸如以提供用户通信系统的无线扩展或能力以便(例如以时分双工(TDD)方式)与基站通信。例如，天线系统可基于用户通信系统位于一定位置中来提供用户通信系统的无线通信能力，该位置基于例如居间物理屏障或极端范围来阻止或阻碍与基站的无线连接。
天线系统包括一个或多个天线阵列和天线电路。天线阵列可被布置为多种天线阵列中的任何一种天线阵列以提供要从天线系统发射和/或在天线系统处接收的相应一个或多个无线信号。例如，天线阵列可包括天线元件(例如，带状线导体)的布置以诸如基于极化分集(例如，两个单独信号路径的正交极化)来提供两个或更多个相应信号路径之间的信号分集。因此天线阵列各自可基于用户通信系统操作的所定义的标准诸如以TDD方式发射信号和接收信号。如本文所述，天线电路可诸如在校准过程中确定天线系统与用户通信系统之间的互连的电缆损耗。因此，可实现天线电路以便以一定方式提供经由天线阵列从用户通信系统提供的发射的信号(下文称“发射信号”)的衰减，使得允许发射信号以诸如由用户通信系统的操作标准定义的预先确定的有效各向同性辐射功率(EIRP)或该功率以下发射。另外，也如本文所述，天线电路可被配置为监测相应通信路径上的信号功率以促进通信系统的TDD操作而无需来自用户通信系统的任何输入。因此，可安装天线系统以便以基本上对天线系统与用户通信系统之间的互连不可知的方式与用户通信系统配合，而无需天线系统与用户通信系统之间的有源通信。
图1示出了通信系统10的示例。通信系统10可被实现为无线宽带通信系统(诸如使用长期演进(LTE)通信标准)。在图1的示例中，通信系统10包括用户通信系统12和天线系统14。作为一个示例，用户通信系统12可对应于无线网关，诸如以促进一个或多个用户设备与无线网络(诸如蜂窝网络或其他广域网(WAN))之间的无线通信(例如，Wi-Fi、蓝牙和/或蜂窝通信)。
在图1的示例中，天线系统14经由至少一个传输线电缆16(例如，RG6电缆)通信地耦接到校准电路15，使得校准电路15使用户通信系统12和天线系统14互连。作为一个示例，校准电路15可包括至少一个偏置器，该至少一个偏置器被配置为将DC电压注入到向天线系统14提供的传输线电缆16上。另选地，用户通信系统12可向传输线电缆16上提供DC电压注入。因此，DC电压可向天线系统14提供输入功率，如本文更详细描述。
作为一个示例，天线系统14可提供用户通信系统12的增强无线通信能力，诸如以提供用户通信系统12的无线扩展或能力以便(例如以时分双工(TDD)方式)与基站通信。例如，天线系统14可基于用户通信系统12位于一定位置中来提供用户通信系统12的无线通信能力，该位置基于例如居间物理屏障或极端范围来阻止或阻碍与基站的无线连接。
天线系统14包括一个或多个天线阵列18和天线电路20。天线阵列18可被布置为多种天线阵列中的任何一种天线阵列以提供要从天线系统14发射和/或在该天线系统处接收的相应一个或多个无线信号。例如，天线阵列18可包括天线元件(例如，带状线导体)的布置以诸如基于极化分集来提供两个或更多个相应信号路径之间的信号分集。例如，天线阵列18可包括正交极化的天线元件的两个单独阵列以提供在经过天线电路20的两个单独相应信号路径中传播的信号的正交极化。因此天线阵列18各自可基于用户通信系统12操作的所定义的标准诸如以TDD方式双向地发射信号和接收信号。在图1的示例中，从天线阵列18发射并在该天线阵列处接收的信号被展示为信号“RF”，并且沿着传输线电缆16双向地传播的相同信号被展示为信号“TS”。
天线电路20包括传输线测量电路22和振幅调整电路24。传输线测量电路22被配置为确定用户通信系统12(例如，校准电路15)与天线电路14之间经过该至少一个传输线电缆16的信号损耗。例如，传输线测量电路22可在天线系统14的安装期间和/或之后周期性地引发校准操作(例如，响应于校准命令)。作为一个示例，在校准操作期间，传输线测量电路22可被配置为生成校准信号，诸如射频(RF)信号，该校准信号可经由传输线电缆16从天线系统14发射到用户通信系统12，使得该校准信号可经由传输线电缆16从用户通信系统12重传回到天线系统14。因此，传输线测量电路22可测量返回信号的至少一个特性(例如，功率)以确定传输线电缆16所表现出的信号损耗。
响应于确定信号损耗，振幅调整电路24可被配置为基于确定的信号损耗来调整从天线系统14发射的发射信号和在天线系统14处接收的接收信号中的至少一者的振幅。如本文所述，术语“发射信号”是指起源于用户通信系统12、作为信号TS传播经过传输线电缆16并且经由天线阵列18从天线系统14作为信号RF发射的信号。类似地，术语“接收信号”是指经由天线阵列18在天线系统14处作为信号RF接收、作为信号TS传播经过传输线电缆16并且向用户通信系统12提供的信号。因此振幅调整电路24可基于在校准操作期间确定的信号损耗来调整天线电路20中的单独相应信号路径中的发射信号和接收信号的振幅。
例如，通信系统10可被配置为基于预先确定的通信标准来操作，该预先确定的通信标准可规定预先确定的最大有效各向同性辐射功率(EIRP)，诸如对于发射信号而言为+23dBm。作为一个示例，振幅调整电路24可包括放大或衰减发射信号(例如，直到小于预先确定的最大EIRP)和/或接收信号(例如，直到小于与天线电路14和/或用户通信系统12相关联的最大饱和功率)的一个或多个可变电路元件(VCE)。例如，天线阵列18可被设计为具有足够增益，或天线电路20可足够高以提供大于预先确定的最大EIRP的功率电平下的发射信号(例如，以便克服传输线电缆16的功率损耗而不论传输线电缆16的长度如何)，使得发射信号可一直衰减到大约预先确定的最大EIRP。因此，可以以基本上对传输线电缆16的长度和/或损耗特性不可知的方式安装天线系统14以基于校准操作来确定传输线电缆16的信号损耗。
在图1的示例中，天线电路20还包括发射检测电路26和控制器28。如先前所述，通信系统10可基于TDD通信标准来操作，使得发射信号和接收信号可彼此在用户通信系统12与天线阵列18之间的给定信号路径上交错。发射检测电路26可被配置为测量天线电路20中的给定信号路径上的功率以确定用户通信系统12是否正在发射一个发射信号。因此，响应于确定用户通信系统12是否正在发射一个发射信号，控制器28可将调整电路24从接收模式(例如，作为默认模式)切换到发射模式以促进发射信号经由天线阵列18从天线系统14的传输。另外，响应于发射检测电路26检测到信号路径的功率的降低(例如，小于预先确定的阈值)，控制器28可将调整电路24从发射模式切换回到接收模式(例如，在定时器到期时)。
响应于发射检测电路26确定用户通信系统12正在发射一个发射信号(诸如基于信号路径上的功率大于预先确定的阈值)，控制器28可向振幅调整电路24提供信号以将信号路径从接收模式切换到发射模式。因此，振幅调整电路24可(例如，经由VCE)向发射信号提供适当振幅调整以促进发射信号经由天线阵列18从天线系统14的传输。作为一个示例，振幅调整电路24可在信号路径的发射可切换部分和接收可切换部分中的每一者中包括功率放大器和/或滤波器，和/或可在发射信号路径和接收信号路径中的一者中包括短路旁路路径。
因此，天线系统14可操作以促进发射信号和接收信号之间的双向TDD通信，而无需从用户通信系统12的通信或信号传输。因此，可以以很大程度上独立于用户通信系统12的操作的简单方式安装天线系统14。另外，如先前所述，可以以对使天线系统14和用户通信系统12互连的传输线电缆16的长度不可知的方式安装天线系统14。因此，并且如本文更详细描述，可简单地安装天线系统14以有效地促进用户通信系统12与网络集线器(例如，基站)之间的无线通信。
图2示出了天线系统50的示例。天线系统50可对应于图1的示例中的天线系统14。因此，在图2的示例的以下描述中将参考图1的示例。
天线系统50包括天线电路52，该天线电路在图2的示例中被展示为包括各自可对应于单独信号分集类型的第一信号路径54和第二信号路径56，如本文更详细描述。天线系统50还包括各自可与相应信号分集类型相关联的第一天线阵列58和第二天线阵列60。天线阵列58和60可被布置为多种天线阵列中的任何一种天线阵列以提供要从天线系统50发射和/或在该天线系统处接收的相应一个或多个无线信号，其被展示为相应信号RF1和RF2。例如，天线阵列58和60可包括天线元件(例如，带状线导体)的布置以诸如基于极化分集来提供两个相应信号路径之间的信号分集。作为一个示例，天线阵列58和60可被配置为正交极化的天线元件的单独相应阵列以提供在相应信号路径中传播的信号的正交极化。因此天线阵列58和60各自可基于用户通信系统(图2的示例中未示出)操作的所定义的标准以TDD方式发射信号和接收信号。
另外，天线系统50经由第一传输线电缆62和第二传输线电缆64通信地耦接到用户通信系统(例如，用户通信系统12)，该第一传输线电缆被配置为在用户通信系统与天线电路52之间传播信号TS1，并且该第二传输线电缆被配置为在用户通信系统与天线电路52之间传播信号TS2。例如，传输线电缆62和64可连接到校准电路(例如，校准电路15)，该校准电路耦接到用户通信系统。传输线电缆62和64各自可与相应信号分集类型相关联，并因此与天线电路52的相应信号路径相关联。例如，传输线电缆62和64可被配置为RG6电缆或其他类型的传输线电缆。在图2的示例中，天线电路52包括提取电路66，该提取电路可被配置为耦接到传输线电缆62和64的DC解耦器(例如，偏置器)以提取诸如从校准电路15提供的DC电压(被展示为电压VDC)以向天线电路52的电子器件供电。因此，天线系统50不需要本地电源，使得可以以更灵活的方式安装天线系统50。
天线电路52还包括传输线测量电路68。传输线测量电路68被配置为确定用户通信系统与天线电路50之间经过传输线电缆62和64的信号损耗。例如，传输线测量电路68可在天线系统50的安装期间和/或之后周期性地响应于校准命令校准命令CAL而引发校准操作。作为一个示例，校准命令CAL可响应于用户输入诸如经由天线系统50或校准系统15上的物理输入(例如，物理按钮或触摸屏上的按钮)而提供，响应于天线系统50的加电而提供(例如，响应于初始接收到电压VDC而自动地提供)，从处理器或控制器设备周期性地(例如，以周期性或可编程的间隔)提供，或从多种其他装置中的任何一种装置提供。
在图2的示例中，传输线测量电路68包括校准信号发生器70、信号监测器72和存储器74。传输线测量电路68经过第一开关SW1通信地耦接到第一传输线电缆62(经由提取电路66)，并且经过第二开关SW2通信地耦接到第二传输线电缆64(经由提取电路66)。在图2的示例中，开关SW1和SW2被展示为设定到正常操作模式状态，并且经由校准命令CAL来控制。因此，在正常操作模式下，如在图2的示例中展示的状态下，开关SW1将第一信号路径54连接到第一传输线电缆62并且开关SW2将第二信号路径54连接到第二传输线电缆64以促进发射信号和接收信号经由相应信号路径54和56及相应传输线电缆62和64在用户通信系统与天线阵列58和56之间的传播。然而，在诸如由校准命令CAL引发的校准模式下，可切换开关SW1和SW2以将传输线测量电路68经由第一开关SW1耦接到第一传输线电缆62并且经由第二开关SW2耦接到第二传输线电缆64，从而促进校准操作。
在校准操作期间，校准信号发生器70可被配置为生成校准信号，诸如具有预定义的频率的虚拟RF信号。在图2的示例中，校准信号被展示为分别对应于第一传输线电缆62和第二传输线电缆64的第一校准信号CS1和第二校准信号CS2。因此传输线测量电路68可经由传输线电缆62和64中的相应一者向用户通信系统发射校准信号CS1和CS2中的一者或两者。
用户通信系统可被配置为在校准过程期间将校准信号CS1和/或CS2作为相应返回信号经由传输线电缆62和64从用户通信系统重传回到天线系统50。响应于接收到返回信号，信号监测器72可被配置为测量返回信号的至少一个特性以确定传输线电缆62和64所表现出的信号损耗。例如，返回信号的特性可为功率，使得信号监测器72可计算校准信号CS1和CS2中的一者与相应返回信号之间的功率比。因此，信号监测器72可基于校准信号CS1和CS2与相应返回信号之间的功率比来确定传输线电缆62和64所表现出的信号损耗。另外，可作为功率的替代或补充来监测其他类型的特性，诸如延迟时间，以确定传输线电缆62和64所表现出的信号损耗。然后传输线测量电路68可将确定的信号损耗存储在存储器74中。例如，存储器74可单独地或组合地存储传输线电缆62和64两者的信号损耗信息，并且可存储每个校准操作或最近校准操作的信号损耗信息。作为一个示例，存储器74可被配置为非易失性存储器，使得存储器74可保持在天线系统50的功率损耗期间计算的信号损耗信息。因此，可在功率返回到天线系统50之后从存储器74检索计算的信号损耗以促进天线系统50的操作而无需校准操作。
图3和图4分别示出了通信系统的校准的示例性示意图100和150。在图3的示例中，通信系统包括由第一传输线电缆106和第二传输线电缆108通信地耦接的校准电路102和天线系统104。在图4的示例中，通信系统包括由第一传输线电缆156和第二传输线电缆158通信地耦接的校准电路152和天线系统154。图3和图4的示例中的校准电路各自可对应于图1的示例中的校准电路15。作为一个示例，校准电路102和152可对应于校准电路15，天线系统104和154可对应于天线系统14和/或50，并且传输线电缆106和108以及传输线电缆156和158可对应于传输线电缆16以及/或者传输线电缆62和64。因此，在图3和图4的示例的以下描述中将参考图1和图2的示例。
在示意图100中，天线电路104包括传输线测量电路110。在校准操作期间，传输线测量电路110可被配置为(例如，经由校准信号发生器70)生成第一校准信号CS1，由传输线测量电路110沿着第一传输线电缆106发射该第一校准信号。校准电路102可被配置为将校准信号CS1作为相应返回信号RTN1经由第一传输线电缆106重传(例如，反射)回到天线系统104。因此，在示意图100中，第一传输线106被配置为传播校准信号CS1和反射的返回信号RTN1两者。响应于接收到返回信号RTN1，传输线测量电路110可被配置为(例如，经由信号监测器72)测量反射的返回信号RTN1的该至少一个特性以确定第一传输线电缆106所表现出的信号损耗。例如，反射的返回信号RTN1的特性可为功率，使得传输线测量电路110可计算校准信号CS1与相应反射的返回信号RTN1之间的功率比以确定第一传输线电缆106所表现出的信号损耗。
类似地，传输线测量电路110可重复先前所述的相对于第二传输线电缆108的校准过程。例如，传输线测量电路110还可被配置为生成第二校准信号CS2，由传输线测量电路110沿着第二传输线电缆108发射该第二校准信号。校准电路102可被配置为将校准信号CS2作为相应返回信号RTN2经由第二传输线电缆108重传(例如，反射)回到天线系统104。响应于接收到反射的返回信号RTN2，传输线测量电路110可被配置为(例如，经由信号监测器72)测量反射的返回信号RTN2的该至少一个特性以确定第二传输线电缆108所表现出的信号损耗，这与先前相对于第一传输线电缆106所描述的类似。
在示意图150中，天线电路154包括传输线测量电路160。在校准操作期间，传输线测量电路160可被配置为(例如，经由校准信号发生器70)生成第一校准信号CS1，由传输线测量电路160沿着第一传输线电缆156发射该第一校准信号。校准电路152可被配置为将校准信号CS1作为相应返回信号RTN1经由第二传输线电缆158重传回到天线系统154。因此，在示意图150中，第一传输线156被配置为传播校准信号CS1，并且第二传输线电缆158被配置为传播返回信号RTN1。响应于接收到返回信号RTN1，传输线测量电路160可被配置为(例如，经由信号监测器72)测量返回信号RTN1的该至少一个特性以确定第一传输线电缆156和第二传输线电缆158所表现出的信号损耗。例如，返回信号RTN1的特性可为功率，使得传输线测量电路160可计算校准信号CS1与相应返回信号RTN1之间的功率比以确定第一传输线电缆156和第二传输线电缆158所表现出的信号损耗。作为一个示例，传输线测量电路160要么可结束校准操作，要么可重复先前所述的相对于在校准信号CS的传输和返回信号RTN的接收方面切换第一传输线电缆156和第二传输线电缆158的校准过程。
图5示出了校准电路200的示例。校准电路200可对应于图1的示例的校准电路15。因此，在图5的示例的以下描述中将参考图1的示例。校准电路200被配置为连接到用户通信系统(例如，用户通信系统12)以向天线系统50提供DC功率。例如，DC功率可为传输线电缆62和64上提供的DC偏置电压，使得提取电路66提取电压VDC以向天线系统50的电子部件提供功率。
校准电路200包括电源块202，该电源块被配置为生成或接收DC电压VDC(例如，大约3.3伏)。例如，电源块202可被配置为低压差(LDO)稳压器，诸如以由较高输入电压(例如，大约5伏)生成DC电压VDC。电源块202向第一注入电路204和第二注入电路206提供DC电压VDC。例如，注入电路204和206可被配置为偏置器。注入电路204和206各自耦接到传输线电缆62和64，发射信号和接收信号TS1和TS2分别在这些传输线电缆上传播。因此，注入电路204和206被配置为向传输线电缆62和64上提供DC电压VDC。
校准电路200包括耦接到用户通信系统12的第一信号端口208和第二信号端口210。第一信号端口208被配置为传播发射信号和接收信号TS1，并且第二信号端口210被配置为传播发射信号和接收信号TS2。第一信号端口208经由第一开关SW3耦接到第一传输线电缆62，并且第二信号端口210经由第二开关SW4耦接到第二传输线电缆64。在图5的示例中，开关SW3和SW4被展示为设定到正常操作模式状态，并且经由校准命令CAL来控制。例如，校准命令CAL可对应于图2的示例中描述的相同校准命令CAL，或可为将在校准操作期间提供的不同校准命令(例如，由用户促成)。
因此，在正常操作模式下，如在图5的示例中展示的状态下，开关SW3将第一信号端口208连接到第一传输线电缆62并且开关SW4将第二信号端口210连接到第二传输线电缆64以促进发射信号和接收信号经由相应传输线电缆62和64在用户通信系统与天线系统50之间的传播。然而，在诸如由校准命令CAL引发的校准模式下，可切换开关SW3和SW4以提供传输线电缆62和64之间的短路。因此，诸如图4的示例中提供的校准信号CS1可从第一传输线电缆62提供并且可作为返回信号RTN1沿着第二传输线电缆64重传回到天线系统50。因此，在最少输入的情况下，校准电路200可在校准操作中实现以确定传输线电缆62和64的信号损耗。
图6示出了校准电路230的示例。校准电路230可对应于图1的示例的校准电路15。因此，在图6的示例的以下描述中将参考图1的示例。校准电路230被配置为连接到用户通信系统(例如，用户通信系统12)以向天线系统50提供DC功率。例如，DC功率可为传输线电缆62和64上提供的DC偏置电压，使得提取电路66提取电压VDC以向天线系统50的电子部件提供功率。
校准电路230包括电源块232，该电源块被配置为生成或接收DC电压VDC(例如，大约3.3伏)。例如，电源块232可被配置为LDO稳压器，诸如以由较高输入电压(例如，大约5伏)生成DC电压VDC。电源块232向第一注入电路234和第二注入电路236提供DC电压VDC。例如，注入电路234和236可被配置为偏置器。注入电路234和236各自耦接到传输线电缆62和64，发射信号和接收信号TS1和TS2分别在这些传输线电缆上传播。因此，注入电路234和236被配置为向传输线电缆62和64上提供DC电压VDC。
校准电路230包括耦接到用户通信系统12的第一信号端口238和第二信号端口240。第一信号端口238被配置为传播发射信号和接收信号TS1，并且第二信号端口240被配置为传播发射信号和接收信号TS2。第一信号端口238经由第一开关SW3耦接到第一传输线电缆62，并且第二信号端口240经由第二开关SW4耦接到第二传输线电缆64。在图6的示例中，开关SW3和SW4被展示为设定到正常操作模式状态，并且经由校准命令CAL来控制。例如，校准命令CAL可对应于图2的示例中描述的相同校准命令CAL，或可为将在校准操作期间提供的不同校准命令(例如，由用户促成)。
因此，在正常操作模式下，如在图6的示例中展示的状态下，开关SW3将第一信号端口238连接到第一传输线电缆62并且开关SW4将第二信号端口240连接到第二传输线电缆64以促进发射信号和接收信号经由相应传输线电缆62和64在用户通信系统与天线系统50之间的传播。然而，在诸如由校准命令CAL引发的校准模式下，可切换开关SW3和SW4以将传输线电缆62和64中的每一者耦接到接地端。因此，诸如图3的示例中提供的校准信号CS1可从第一传输线电缆62提供并且可作为返回信号RTN1沿着第一传输线电缆62反射回到天线系统50。类似地，诸如图3的示例中提供的校准信号CS2可从第二传输线电缆64提供并且可作为返回信号RTN2沿着第二传输线电缆64反射回到天线系统50。因此，在最少输入的情况下，校准电路230可在校准操作中实现以确定传输线电缆62和64的信号损耗。
图7示出了传输线测量电路250的示例。传输线测量电路250可对应于图2的示例中的传输线测量电路68。因此，在图7的示例的以下描述中将参考图2至图6的示例。
如先前所述，传输线测量电路250被配置为确定用户通信系统与天线电路50之间经过传输线电缆62和64的信号损耗。在图7的示例中，传输线测量电路250包括校准信号发生器252和信号监测器254。校准信号发生器252包括RF信号源256，该RF信号源被配置为生成可对应于第一校准信号CS1的校准信号。作为一个示例，第一校准信号CS1可对应于具有预定义的频率的虚拟RF信号(例如，正弦信号)。在图7的示例中，校准信号发生器252包括电阻网络258，该电阻网络包括第一电阻器R1和第二电阻器R2，该第一电阻器和该第二电阻器各自连接到RF信号源256并且连接到第三电阻器R3，该第三电阻器与RF信号源256相对并且使第一电阻器R1和第二电阻器R2互连。因此电阻网络258可提供第一校准信号CS1的分频版本，可在校准模式下向第一传输线电缆62(例如，经由开关SW1)提供该第一校准信号的分频版本。因此传输线测量电路250可经由传输线电缆62向用户通信系统12发射校准信号CS1。
如先前所述，用户通信系统12可被配置为在校准过程期间将校准信号CS1作为传输线电缆64上的相应返回信号RTN1从用户通信系统12重传回到天线系统50，诸如图4的示例中所述。在图7的示例中，经由二极管D1向信号监测器254提供返回信号RTN1。信号监测器254还被配置为经由二极管D2接收第一校准信号CS1的分频版本，其被展示为信号CS1D。因此，作为一个示例，信号监测器254可被配置为测量返回信号RTN1和信号CS1D中的每一者的功率。因此，信号监测器254可计算返回信号RTN1与信号CS1D之间的功率比。因此，信号监测器254可基于返回信号RTN1与信号CS1D之间的功率比来确定传输线电缆62和64所表现出的信号损耗。因此功率监测器254可向存储器74提供计算的信号损耗，其被展示为信号PWR_LS。
虽然传输线测量电路250被配置为提供图4的示例中展示的校准操作，但应当理解，传输线测量电路250不限于图7的示例。例如，传输线测量电路250可以以一定方式布置以促进校准信号CS1和返回信号RTN1或校准信号CS2和返回信号RTN2沿着传输线电缆62和64中的给定一者传播，诸如图3的示例中所述。
返回参见图2的示例，天线电路52还包括控制器76。响应于确定信号损耗，传输线测量电路68可(例如，从存储器)向控制器76提供确定的信号损耗，其在图2的示例中展示为“SM”。响应于确定的信号损耗SM，控制器76可被配置为基于确定的信号损耗来调整从天线系统50发射的发射信号和在天线系统50处接收的接收信号中的至少一者的振幅。作为一个示例，控制器76可包括处理器，该处理器被配置为基于确定的信号损耗SM来确定对相应发射信号和接收信号中的每一者的振幅的适当调整。虽然控制器76被描述为包括处理器，但术语“处理器”可用于描述其他类型的处理设备，诸如现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)或其他类型的处理设备。
在图2的示例中，天线电路52包括在第一信号路径54中提供的第一振幅调整电路78以及在第二信号路径56中提供的第二振幅调整电路80。作为一个示例，振幅调整电路78和80各自可在相应信号路径54和56中包括至少一个可变电路元件(VCE)。例如，VCE可被配置为可变衰减器、可变增益放大器和/或固定增益放大器。在图2的示例中，控制器76被配置为基于确定的信号损耗SM以及信号路径54和/或56是处于发射模式还是接收模式来分别向振幅调整电路78和80提供被展示为“AT1”和“AT2”的控制信号。
例如，通信系统10可被配置为基于预先确定的通信标准来操作，该预先确定的通信标准可规定预先确定的最大有效各向同性辐射功率(EIRP)，诸如对于发射信号而言为+23dBm。因此，控制器76在发射模式下向相应振幅调整电路78和80提供控制信号AT1和AT2以将发射信号一直衰减到小于预先确定的最大EIRP。例如，天线阵列58和60可被设计为具有足够高的增益以提供大于预先确定的最大EIRP的功率电平下的发射信号以便克服传输线电缆62和64的功率损耗而不论传输线电缆62和64的长度如何，使得发射信号可一直衰减到大约预先确定的最大EIRP。附加地或另选地，信号路径54和56可包括发射模式下的足够功率放大(如本文更详细描述)以便克服传输线电缆62和64的功率损耗而不论传输线电缆62和64的长度如何，使得发射信号可一直衰减到大约预先确定的最大EIRP。类似地，控制器76在接收模式下向相应振幅调整电路78和80提供控制信号AT1和AT2以将接收信号一直衰减到小于可接受的操作电平(例如，与天线电路50和/或用户通信系统12相关联的最大饱和功率)。因此，可以以基本上对传输线电缆62和64的长度和/或损耗特性不可知的方式安装天线系统50以基于校准操作来确定传输线电缆62和64的信号损耗。
如先前所述，通信系统10可基于TDD通信标准来操作，使得发射信号和接收信号可彼此在用户通信系统12与天线阵列58和60之间的给定信号路径上交错。另外，如先前所述，天线电路52的信号路径54和56可在发射模式或接收模式下操作，该发射模式和该接收模式对应于以TDD方式沿着相应信号路径54和56的发射信号的传输或接收信号的接收。在图2的示例中，天线电路52还包括与第一信号路径54相关联的第一发射检测电路90以及与第二信号路径56相关联的第二发射检测电路92。发射检测电路90和92可被配置为测量相应信号路径54和56上的功率以确定用户通信系统12是否正在发射一个发射信号。
例如，发射检测电路90和92各自可包括具有终端负载的双向耦合器以确定信号路径54和56中的相应一者上的功率是否大于预先确定的阈值，从而确定用户通信系统12是否正在发射一个发射信号。在图2的示例中，发射检测电路90和92被配置为生成向控制器76提供的模式信号TX1和TX2，诸如以指示信号路径54和56中的相应一者处于发射模式。因此，响应于发射检测电路90和92确定用户通信系统12是否正在发射一个发射信号，控制器76可将相应信号路径54和56从作为默认模式的接收模式切换到发射模式以促进发射信号经由天线阵列58和60从天线系统50的传输。类似地，响应于发射检测电路90和92检测到信号路径的功率的降低(例如，小于预先确定的阈值)，控制器76可将相应信号路径54和56从发射模式切换回到接收模式(例如，在定时器到期时)。
如先前所述，控制器76可被配置为基于信号路径54和56中的相应一者的发射模式或接收模式的指示(诸如基于相应模式信号TX1和TX2)来调整相应控制信号AT1和AT2。因此，可基于相应信号路径54或56是处于发射模式还是接收模式来调整(例如，衰减)发射信号和接收信号的振幅。作为另一个示例，如先前所述，振幅调整电路78和80可经由开关在振幅调整电路78和80中的每一者的发射模式信号路径与接收模式信号路径之间切换。因此，控制器76还可包括开关控制器94，该开关控制器被配置为控制振幅调整电路78和80的开关。
作为一个示例，开关控制器94可被配置为分别生成模式信号MD1和MD2以控制信号路径54和56中的相应一者的模式。例如，振幅调整电路78可由第一切换信号MD1控制，并且振幅调整电路80可由第二切换信号MD2控制。响应于发射检测电路90和92中的一者确定用户通信系统12正在沿着信号路径54和56中的相应一者发射一个发射信号，发射检测电路90和92中的相应一者(例如，经由模式信号TX1和TX2)命令控制器76向振幅调整电路78和80中的相应一者提供切换信号MD1和MD2中的相应一者。响应于切换信号MD1和MD2中的相应一者，相应振幅调整电路78和80可激活至少一个开关以将相应振幅调整电路78或80从默认接收模式切换到发射模式，从而促进发射信号沿着相应信号路径54和56及从相应天线阵列58和60的传输。
图8示出了控制器300的示例。控制器300可对应于图2的示例中的控制器76。因此，在图8的示例的以下描述中将参考图2的示例。
控制器300包括处理器302。例如，处理器302可与振幅调整电路78和80通信，或包括振幅调整电路78和80。在图8的示例中，处理器302接收与传输线电缆62和64的信号损耗相对应的信号SM。因此，处理器302可被配置为计算要向振幅调整电路78和80提供的适当放大(例如，衰减)量，诸如以基于相应模式(例如，发射模式或接收模式)来向信号路径54和/或56提供适当衰减。在图7的示例中，处理器302被展示为生成向振幅调整电路78和80提供的控制信号AT1和AT2，诸如以基于相应模式来向信号路径54和/或56提供适当衰减。
如先前所述，图2的示例中的控制器76可包括控制振幅调整电路78和80的开关的切换控制器94。在图8的示例中，控制器300可包括可为振幅调整电路78和80中的一者提供切换信号MD的切换控制器304。因此，应当理解，控制器300可包括信号路径54和56中的每一者的切换控制器304。切换控制器304包括第一比较器306和第二比较器308。第一比较器306被配置为将对应于接收信号的近似功率的电压VRX与阈值电压VRX_TH进行比较。类似地，第二比较器308被配置为将对应于发射信号的近似功率的电压VTX与阈值电压VTX_TH进行比较。作为一个示例，电压VRX和VTX可对应于相同电压(例如，对应于如发射检测系统90和92所测量的信号路径54和56中的给定一者上的信号功率)。因此，比较器306和308可被配置为提供与相应信号路径54或56的模式相对应的被断言的输出。
切换控制器304包括D锁存器(例如，触发器)的第一序列，它们被展示为310、312和314。第一D锁存器310接收第一比较器306的输出作为输入，其中D锁存器310、312和314以从输出至输入的级联布置来配置。D锁存器310、312和314中的每一者从振荡器316接收时钟信号CLK。将第二D锁存器312和第三D锁存器314的输出作为输入提供给“与”门318，其中从第三D锁存器314接收到的输入发生反相。在类似布置中，切换控制器还包括D锁存器的第二序列，它们被展示为320、322和324。第一D锁存器320接收第二比较器308的输出作为输入，其中D锁存器320、322和324以从输出至输入的级联布置来配置。D锁存器320、322和324中的每一者同样接收时钟信号CLK。将第二D锁存器322和第三D锁存器324的输出作为输入提供给“与”门326，其中从第三D锁存器324接收到的输入发生反相。
将“与”门318的输出作为置位输入提供给SR锁存器328，并且将“与”门326的输出作为复位输入提供给SR锁存器328。SR锁存器328同样接收时钟信号CLK，并且被配置为生成相应切换信号MD(例如，切换信号MD1和MD2中的一者)。因此，SR锁存器328被配置为响应于电压VTX和/或VRX的振幅变化而迅速改变切换信号MD的状态。例如，响应于电压VTX和/或VRX的振幅变化，D锁存器310、312、314、320、322和324的逻辑序列、“与”门318和326以及SR锁存器328可被配置为在大约10微秒或更少的时间内改变切换信号MD的状态，诸如以满足TDD通信标准。
处理器302可被配置为接收与切换控制器304的切换逻辑相关联的多个输入。在图8的示例中，处理器302接收D锁存器314和324的输出以及“与”门318和326的输出作为输入。例如，处理器302可被配置为状态机以监测信号路径(例如，信号路径54或56)的状态，使得处理器302的输入被配置为设定天线电路52的操作的标志和/或寄存器。作为另一个示例，振荡器316可包括在处理器302中，使得处理器302生成时钟信号CLK。另外，处理器302被展示为生成预先确定的阈值电压VTX_TH和VRX_TH，这些预先确定的阈值电压可经由处理器302的输入来编程，或可具有固定的电压振幅。
在图8的示例中，处理器302包括定时器330(例如，信号路径54和56各有一个)。作为一个示例，定时器330可对应于看门狗定时器以便控制与相应信号路径54和56的模式选择相关联的定时。例如，响应于向处理器302提供的输入指示针对信号路径54和56中的给定一者的发射模式设定了该模式，但发射功率小于预先确定的阈值(例如，电压VTX小于预先确定的阈值VTX_TH)，相应定时器330可开始对预先确定的定时阈值进行计数。作为一个示例，响应于相应定时器330在预先确定的持续时间(例如，大约一毫秒)内计数，处理器302可切换回到给定信号路径54或56的默认接收模式，诸如以改变控制信号AT1和AT2中的相应一者的振幅。另外，处理器302可断言至SR锁存器328(例如，至SR锁存器328的“归零”输入)的输出。因此，SR锁存器328可复位以改变切换信号MD的状态，从而指示将该模式从发射模式切换回到接收模式。因此，信号路径54和/或56可响应于发射信号不再从用户通信系统12发射的定时指示而返回到默认接收模式。
为了满足给定TDD通信标准，可能要求控制信号AT1和AT2以及振幅调整电路78和80尽快在发射模式与接收模式之间切换。图9示出了TDD通信流的示例性示意图350。TDD通信流包括在352处展示的第一组接收信号子帧、在354处展示的第一组发射信号子帧以及第二组接收模式子帧356。作为一个示例，TDD通信流可在之后继续交替组的发射信号子帧并且以TDD方式接收信号子帧。发射信号子帧和接收信号子帧在图9的示例中被展示为根据时间来展示。虽然发射信号子帧和接收信号子帧中的每一者被展示为在时间上大约相等，但应当理解，发射信号子帧和接收信号子帧不一定在时长上相等，并且图9的示例中展示的时域的元素不一定按比例示出。
在图9的示例中，介于各组接收信号子帧(例如，接收信号子帧352)与发射信号子帧(例如，发射信号子帧354)之间的是时间TINT。时间TINT可例如对应于接收信号子帧和发射信号子帧在给定信号路径上的传播之间，诸如在用户通信系统12与天线阵列58或60中的相应一者之间、沿着传输线电缆62或64、沿着天线电路52中的相应信号路径54或56的基本最大中间时间，诸如由预先确定的TDD通信标准定义。
在图9的示例中，发射信号子帧和接收信号子帧中的每一者之间的时间TINT包括时间的第一部分358和时间的第二部分360。时间的第一部分358可对应于切换时间(例如，大约10微秒或更少)，诸如以生成适当切换信号MD1和MD2和/或激活振幅调整电路78和80的相应开关。时间的第二部分360可对应于开关稳定时间(例如，同样大约10微秒或更小)，诸如相应开关稳定到饱和区域并且/或者消除切换控制器304和/或相应振幅调整电路78和80的电路部件的寄生效应(例如，电容和/或电感)的时间。因此，切换控制器304的基于硬件的逻辑电路可实现切换信号MD1和MD2的快速状态变化以满足TDD通信标准所规定的快速切换要求。
图10至图15展示了振幅调整电路的示例。图10的示例展示了振幅调整电路370，图11的示例展示了振幅调整电路400，图12的示例展示了振幅调整电路450，图13的示例展示了振幅调整电路500，图14的示例展示了振幅调整电路550，并且图15的示例展示了振幅调整电路600。振幅调整电路370、400、450、500、550和600中的任何一者可对应于图2的示例中的振幅调整电路78和80。因此，在图10至图14的示例的以下描述中将参考图2的示例。另外，振幅调整电路370、400、450、500、550和600不限于图10至图14的示例中展示的示例。例如，振幅调整电路370、400、450、500、550和600可包括可布置在相应发射路径、接收路径或两者中的滤波器，诸如低噪声滤波器、带通滤波器等。此外，振幅调整电路400、450、500、550和600中描述的开关可被实现为晶体管设备，诸如以提供发射模式与接收模式之间的极快切换时间。
在图10的示例中，振幅调整电路370包括信号路径(例如，信号路径54或56)中的VCE 372。VCE 372被展示为由控制信号AT(例如，控制信号AT1或AT2中的一者)控制。例如，VCE 372可被配置为可变衰减器，该可变衰减器由控制器76控制以在发射模式下提供发射信号的衰减并且在接收模式下提供接收信号的衰减(例如，基于模式信号TX1或TX2中的相应一者)。因此，振幅调整电路370的模式由控制信号AT在发射模式和接收模式中的每一者下提供的调节(例如，衰减)量控制。
在图11的示例中，振幅调整电路400包括信号路径(例如，信号路径54或56)中的VCE 401。VCE 401被展示为由控制信号AT(例如，控制信号AT1或AT2中的一者)控制。例如，VCE 401可被配置为可变衰减器，该可变衰减器由控制器76控制以在发射模式下提供发射信号的衰减并且在接收模式下提供接收信号的衰减(例如，基于模式信号TX1或TX2中的相应一者)。振幅调整电路400还包括各自由切换信号MD控制的第一开关SW5、第二开关SW6和第三开关SW7。开关SW5、SW6和SW7被展示为处于与接收模式的默认状态相对应的默认状态。第一开关SW5和第二开关SW6各自在图11的示例中被展示为单刀双掷开关，该单刀双掷开关在402处展示的第一信号路径与404处展示的第二信号路径之间选择。在图11的示例中，第一信号路径402可对应于接收模式，并且第二信号路径404可对应于发射模式。第二信号路径404包括功率放大器406，该功率放大器被配置为在发射模式下放大发射信号。另外，振幅调整电路400包括低噪声放大器(LNA)408，该LNA与第三开关SW7(被布置为单刀单掷开关)并联布置。因此，在接收模式下，由LNA 408放大接收信号，并且在发射模式下，通过闭合的开关SW7在旁路短路中提供发射信号。
在图12的示例中，振幅调整电路450包括信号路径(例如，信号路径54或56)中的VCE 451。VCE 451被展示为由控制信号AT(例如，控制信号AT1或AT2中的一者)控制。例如，VCE 451可被配置为可变衰减器，该可变衰减器由控制器76控制以在发射模式下提供发射信号的衰减并且在接收模式下提供接收信号的衰减(例如，基于模式信号TX1或TX2中的相应一者)。振幅调整电路450还包括各自由切换信号MD控制的第一环形器452、第二环形器454、第一开关SW5和第二开关SW6。开关SW5和SW6被展示为处于与接收模式的默认状态相对应的默认状态。第一开关SW5和第二开关SW6各自在图11的示例中被展示为单刀双掷开关。第一环形器452被展示为“顺时针”环形器，使得向第一开关SW5提供发射信号。第一开关SW5在接收模式下的衰减器456与发射模式下的功率放大器458之间选择，因此经由第二环形器454(其也被布置为“顺时针”环形器)从振幅调整电路450输出。第二环形器454还向第二开关SW6提供接收信号。第二开关SW6在发射模式下的衰减器460与接收模式下的LNA 462之间选择，因此经由第一环形器452从振幅调整电路450输出。
在图13的示例中，振幅调整电路500包括信号路径(例如，信号路径54或56)中的VCE 501。VCE 501被展示为由控制信号AT(例如，控制信号AT1或AT2中的一者)控制。例如，VCE 501可被配置为可变衰减器，该可变衰减器由控制器76控制以在发射模式下提供发射信号的衰减并且在接收模式下提供接收信号的衰减(例如，基于模式信号TX1或TX2中的相应一者)。振幅调整电路500还包括开关SW5和环形器502。开关SW5被布置为由切换信号MD控制的单刀双掷开关，并且被展示为处于与接收模式的默认状态相对应的默认状态。开关SW5在504处展示的第一信号路径与506处展示的第二信号路径之间选择。在图13的示例中，第一信号路径504可对应于发射模式，并且第二信号路径506可对应于接收模式。第一信号路径504包括功率放大器508，该功率放大器被配置为在发射模式下放大发射信号，因此经由环形器502(其也被布置为“顺时针”环形器)从振幅调整电路500输出。第二信号路径506包括LNA 510，使得环形器502在接收模式下提供第二信号路径506上的接收信号以便由LNA 510放大并且经由开关SW5从振幅调整电路500输出。
在图14的示例中，振幅调整电路550包括信号路径(例如，信号路径54或56)中的VCE 551。VCE 551被展示为由控制信号AT(例如，控制信号AT1或AT2中的一者)控制。例如，VCE 551可被配置为可变衰减器，该可变衰减器由控制器76控制以在发射模式下提供发射信号的衰减并且在接收模式下提供接收信号的衰减(例如，基于模式信号TX1或TX2中的相应一者)。振幅调整电路550还包括开关SW5和环形器552。开关SW5被布置为由切换信号MD控制的单刀双掷开关，并且被展示为处于与接收模式的默认状态相对应的默认状态。开关SW5在554处展示的第一信号路径与556处展示的第二信号路径之间选择。在图14的示例中，第一信号路径554可对应于发射模式，并且第二信号路径556可对应于接收模式。第一信号路径554被展示为旁路短路以便经由环形器552(其也被布置为“顺时针”环形器)从振幅调整电路550输出发射信号。第二信号路径556包括LNA 558，使得环形器552在接收模式下提供第二信号路径556上的接收信号以便由LNA 558放大并且经由开关SW5从振幅调整电路550输出。
在图15的示例中，振幅调整电路600包括信号路径(例如，信号路径54或56)中的VCE 601。VCE 601被展示为由控制信号AT(例如，控制信号AT1或AT2中的一者)控制。例如，VCE 601可被配置为可变衰减器，该可变衰减器由控制器76控制以在发射模式下提供发射信号的衰减并且在接收模式下提供接收信号的衰减(例如，基于模式信号TX1或TX2中的相应一者)。振幅调整电路600还包括由切换信号MD控制的开关SW5。开关SW5被展示为与接收模式的默认状态相对应的默认状态下的单刀单掷开关。振幅调整电路600包括与开关SW5并联布置的LNA 602。因此，在接收模式下，由LNA 602放大接收信号，并且在发射模式下，通过闭合的开关SW5在旁路短路中提供发射信号。
图10、图14和图15的示例不包括在发射模式下提供发射信号的放大的功率放大器。如先前所述，信号路径54和56可包括发射模式下的足够功率放大(诸如在图11至图13的示例中提供)以便克服传输线电缆62和64的功率损耗而不论传输线电缆62和64的长度如何(例如，以将发射信号一直衰减到大约预先确定的最大EIRP)。作为另一个示例，图10、图14和图15的示例中分别的振幅调整电路370、550和600可在用户通信系统12包括发射信号的足够功率放大而使得发射信号路径中不需要功率放大器时实现。附加地或另选地，天线阵列58和60可被设计为具有足够大的增益，使得发射信号路径中不需要发射信号的功率放大，从而提供振幅调整电路550和600的可行性。
作为另一个示例，可实现振幅调整电路400、450和500以便以完全对用户通信系统12不可知的方式安装天线系统50。例如，在校准过程期间，除了测量传输线电缆62和64的信号损耗之外，天线系统50还可测量从用户通信系统12提供的发射信号的输出功率(例如，经由发射检测电路90和92，诸如相对于多个阈值)。因此，响应于确定用户通信系统12的输出功率，天线电路52可适当地在发射模式下将发射信号一直衰减到大约预先确定的最大EIRP。
因此，切换控制器304可响应于电压VTX和/或VRX的振幅变化，诸如响应于发射检测电路90和92检测到相应信号路径54和56上的功率变化而实现切换信号MD的状态变化。因此，切换信号MD1和MD2可提供足够快速的切换以满足最大切换时间(例如，图9的示例中的时间的第一部分558)，从而符合TDD通信标准。因此，天线系统50可操作以促进发射信号和接收信号之间的双向TDD通信，诸如无需从用户通信系统12的通信或信号传输。因此，可以以很大程度上独立于用户通信系统12的操作的简单方式安装天线系统50。另外，可以以对使天线系统50和用户通信系统12互连的传输线电缆62和64的长度不可知的方式安装天线系统14。因此，可简单地安装天线系统50以有效地促进用户通信系统12与网络集线器(例如，基站)之间的无线通信。
鉴于上述结构和功能特征，将参考图16更好地理解根据本发明的各个方面的方法。虽然出于解释简单的目的，图16的方法被示出和描述为顺序地执行，但应当理解和认识到，本发明不受所示顺序的限制，因为一些方面可根据本发明以与本文所示和所述顺序不同的顺序发生和/或与其他方面同时发生。此外，可能需要并未完全示出的特征来实现根据本发明的一个方面的方法。
图16示出了用于经由包括天线(例如，天线阵列18)的TDD天线系统(例如，天线系统14)来传送发射信号和接收信号中的至少一者的方法650的示例。在652处，在至少一个传输线电缆(例如，传输线电缆16)上将校准信号(例如，校准信号CS1和/或CS2)从与天线系统相关联的天线电路(例如，天线电路20)提供到用户通信系统(例如，用户通信系统12)。在654处，在天线电路处接收从用户通信系统重传回的与校准信号相对应的返回信号(例如，返回信号RTN1和RTN2)。在656处，基于返回信号来(例如，经由传输线测量电路22)确定用户通信系统与天线电路之间经过至少一个传输线电缆的信号损耗。在658处，(例如，经由发射检测电路26)监测经由该至少一个传输线电缆从用户通信系统获得的发射信号的信号功率。在660处，基于确定的信号损耗来在接收模式下调整接收信号的振幅。在662处，响应于所监测的信号功率超过预先确定的阈值而(例如，经由控制器28)将振幅调整电路(例如，振幅调整电路24)从接收模式切换到发射模式。在664处，基于确定的信号损耗来在发射模式下调整发射信号的振幅。
上文已描述的内容是本发明的示例。当然，不可能出于描述本发明的目的而描述部件或方法的每种可设想组合，但本领域的普通技术人员将认识到，本发明的许多另外的组合和排列是可能的。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求书的精神和范围内的所有此类改变、修改和变型。另外，在本公开或权利要求陈述“一个”、“一种”、“第一”或“另一个”元件或其等同形式的情况下，其应被解释为包括一个或多于一个此类元件，既不需要也不排除两个或更多个此类元件。如本文所用，术语“包括”意指包括但不限于，并且术语“包含”意指包含但不限于。术语“基于”意指至少部分地基于。

Claims (22)

1.一种自动同步时分双工(TDD)天线系统，包括：
天线，所述天线被配置为传送发射信号和接收信号；和
天线电路，所述天线电路耦接到所述天线并且经由至少一个传输线电缆耦接到用户通信系统，所述天线电路包括：
传输线测量电路，所述传输线测量电路被配置为确定所述用户通信系统与所述天线电路之间经过所述至少一个传输线电缆的信号损耗；
振幅调整电路，所述振幅调整电路被配置为基于所述确定的信号损耗来调整所述发射信号和所述接收信号中的至少一者的振幅；
发射检测电路，所述发射检测电路被配置为监测经由所述至少一个传输线电缆从所述用户通信系统获得的所述发射信号的信号功率；和
控制器，所述控制器被配置为响应于所监测的信号功率超过预先确定的阈值而将所述振幅调整电路从接收模式切换到发射模式，其中在所述接收模式下，所述振幅调整电路沿着信号路径向所述接收信号施加接收振幅调整，并且在所述发射模式下，所述振幅调整电路沿着所述信号路径向所述发射信号施加发射振幅调整。
2.根据权利要求1所述的系统，其中在所述接收模式下，所述振幅调整电路调整经由所述天线获得的所述接收信号的所述振幅并经由所述至少一个传输电缆向所述用户通信系统提供所述经调整的接收信号，并且在所述发射模式下，所述振幅调整电路调整所述发射信号的所述振幅。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述传输线测量电路包括：
校准信号发生器，所述校准信号发生器被配置为在所述至少一个传输线电缆上将校准信号从所述天线电路提供到所述用户通信系统，所述校准信号作为返回信号从所述用户通信系统重传回到所述天线电路；和
信号监测器，所述信号监测器被配置为检测所述返回信号的特性并且基于所述返回信号的所述特性来确定所述信号损耗。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述校准信号发生器响应于校准命令而提供所述校准信号。
5.根据权利要求3所述的系统，其中所述信号监测器被配置为测量与所述至少一个传输线电缆上提供的所述校准信号相关联的第一功率并且测量与所述至少一个传输线电缆上的所述返回信号相关联的第二功率以将所述信号损耗确定为所述第一功率与所述第二功率的比率。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述至少一个传输线电缆包括第一传输线电缆和第二传输线电缆，其中所述信号监测器被配置为测量与所述第一传输线电缆上提供的所述校准信号相关联的所述第一功率并且测量与所述第二传输线电缆上接收的所述返回信号相关联的所述第二功率。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述天线系统包括提取电路，所述提取电路被配置为经由所述至少一个传输线电缆从所述用户通信系统接收DC功率。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器被进一步配置为响应于所监测的信号
功率低于所述预先确定的阈值而从所述发射模式切换到所述接收模式。
9.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述发射信号是第一发射信号并且所述接收信号是第一接收信号；
所述天线包括传送所述第一发射信号和所述第一接收信号的第一天线阵列，并且还包括传送第二发射信号和第二接收信号的第二天线阵列；
所述振幅调整电路的所述信号路径是第一信号路径；并且
在所述接收模式下，所述振幅调整电路沿着第二信号路径向所述第二接收信号施加所述接收振幅调整，并且在所述发射模式下，所述振幅调整电路沿着所述第二信号路径向所述第二发射信号施加所述发射振幅调整。
10.根据权利要求9所述的系统，其中：
所述至少一个传输线电缆包括第一传输线电缆和第二传输线电缆；并且
所述天线电路经由所述第一传输线电缆与所述用户通信系统传送所述第一接收信号和所述第一发射信号，并且经由所述第二传输线电缆与所述用户通信系统传送所述第二接收信号和所述第二发射信号。
11.根据权利要求1所述的系统，其中所述天线电路还包括存储所述确定的信号损耗的存储器。
12.根据权利要求1所述的系统，其中所述发射检测电路包括监测所述发射信号的所述信号功率的定向耦合器和功率检测器。
13.一种用于经由包括天线的时分双工(TDD)天线系统来传送发射信号和接收信号中的至少一者的方法，所述方法包括：
在至少一个传输线电缆上将校准信号从与所述天线系统相关联的天线电路提供到用户通信系统；
接收与从所述用户通信系统重传回到所述天线电路的所述校准信号相对应的返回信号；
基于所述返回信号来确定所述用户通信系统与所述天线电路之间经过至少一个传输线电缆的信号损耗；
监测经由所述至少一个传输线电缆从所述用户通信系统获得的所述发射信号的信号功率；
基于所述确定的信号损耗来在接收模式下调整所述接收信号的振幅；
响应于所监测的信号功率超过预先确定的阈值而将振幅调整电路从所述接收模式切换到发射模式；以及
基于所述确定的信号损耗来在所述发射模式下调整所述发射信号的振幅。
14.根据权利要求13所述的方法，其中确定信号损耗包括：
检测所述返回信号的特性；以及
基于所述返回信号的所述特性来确定所述信号损耗。
15.根据权利要求13所述的方法，其中提供所述校准信号包括响应于校准命令而提供所述校准信号。
16.根据权利要求13所述的方法，其中确定信号损耗包括：
测量与所述至少一个传输线电缆上提供的所述校准信号相关联的第一功率；以及
测量与所述至少一个传输线电缆上的所述返回信号相关联的第二功率以将所述信号损耗确定为所述第一功率与所述第二功率的比率。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述至少一个传输线电缆包括第一传输线电缆和第二传输线电缆，其中测量所述第一功率包括测量与所述第一传输线电缆上提供的所述校准信号相关联的所述第一功率，并且测量所述第二功率包括测量与所述第二传输线电缆上接收的所述返回信号相关联的所述第二功率。
18.根据权利要求13所述的方法，所述方法还包括响应于所监测的信号功率低于所述预先确定的阈值而从所述发射模式切换到所述接收模式。
19.根据权利要求13所述的方法，其中：
所述发射信号是第一发射信号并且所述接收信号是第一接收信号；
所述天线包括传送所述第一发射信号和所述第一接收信号的第一天线阵列，并且还包括传送第二发射信号和第二接收信号的第二天线阵列；
在所述接收模式下调整所述接收信号的所述振幅包括基于所述确定的信号损耗来调整第二接收路径中的第二接收信号的所述振幅；并且
在所述发射模式下调整所述发射信号的所述振幅包括基于所述确定的信号损耗来调整第二发射路径中的第二发射信号的所述振幅。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述至少一个传输线电缆包括：
第一传输线电缆，在所述第一传输线电缆上，在所述用户通信系统与所述天线系统之间传送所述第一接收信号和所述第一发射信号；和
第二传输线电缆，在所述第二传输线电缆上，在所述用户通信系统与所述天线系统之间传送所述第二接收信号和所述第二发射信号。
21.根据权利要求13所述的方法，所述方法还包括将所述确定的信号损耗存储在存储器中。
22.根据权利要求13所述的方法，其中监测所述发射信号的所述信号功率包括经由定向耦合器和功率检测器来监测所述发射信号的所述信号功率。
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