CN113366767B - 无线通信设备的天线组件 - Google Patents

Abstract

根据本发明的示例方面，提供了一种毫米波信号天线组件，包括：第一双工器，该第一双工器与基带单元和振荡器耦合；第二双工器，该第二双工器与毫米波信号混频器的第一端口耦合，并连接到毫米波信号混频器的第二端口；波导，该波导与第一双工器和第二双工器耦合；以及毫米波信号混频器，该毫米波信号混频器通过毫米波信号混频器的第三端口连接到天线。

Description

无线通信设备的天线组件

技术领域

本发明的实施例总体上涉及无线通信设备，并且更具体地，涉及用于此类设备的天线组件。

背景技术

一般而言，更高的频带具有更多可用于无线通信的带宽，并且随着对无线通信的需求增加，将毫米波用于此类通信已变得合乎需要。因此，无线通信领域中的当前标准化努力考虑毫米波的使用。例如，第三代合作伙伴计划(3GPP)开发5G技术，其也可以称为新空口(NR)、无线电接入技术，并且考虑至少用于5G/NR的毫米波频带的使用。

类似的增强也可用于其他蜂窝网络和若干其他诸如无线局域网，(WLAN)的无线通信网络中。然而，使用毫米波进行通信也带来了额外的挑战，因为与低频信号相比，毫米波信号通常会经历更高的路径损耗。因此，需要为使用毫米波进行无线通信的无线设备提供改进的天线组件。

发明内容

根据一些方面，提供了独立权利要求的主题。在从属权利要求中定义了一些实施例。

根据本发明的第一方面，提供了一种毫米波信号天线组件，包括：第一双工器，该第一双工器与基带单元和振荡器耦合；第二双工器，该第二双工器与毫米波信号混频器的第一端口耦合，并连接到毫米波信号混频器的第二端口；波导，该波导与第一双工器和第二双工器耦合；以及毫米波信号混频器，该毫米波信号混频器通过毫米波信号混频器的第三端口连接到天线。

根据本发明的第一方面，天线组件可以进一步包括处理单元，该处理单元包括基带单元和振荡器。

根据本发明的第一方面，天线组件可以进一步包括处理单元，该处理单元包括第一双工器。可替代地，天线组件可以包括耦合到第一双工器的处理单元。

根据本发明的第一方面，天线组件可以包括移相器，该移相器耦合到基带单元和第一双工器。

根据本发明的第一方面，毫米波信号混频器可以通过第三端口耦合到天线。

根据本发明的第一方面，天线组件可以用于频分双工(FDD)传输。

根据本发明的第一方面，天线组件可以进一步包括：第一开关，该第一开关耦合到第二双工器和毫米波信号混频器；以及第二开关，该第二开关耦合到毫米波信号混频器和天线。在一些实施例中，第二双工器可以通过第一开关连接到毫米波信号混频器的第二端口，并且毫米波信号混频器通过第二开关连接到天线。

根据本发明的第一方面，天线组件可以用于时分双工(TDD)传输。

根据本发明的第一方面，波导可以用于微波信号，可能用于10GHz以下的微波信号。

根据本发明的第一方面，波导可以安装在印刷电路板(PCB)上。

根据本发明的第二方面，提供了一种天线阵列，该天线阵列包括根据本发明第一方面的天线组件，其中，天线组件形成天线阵列的天线链，并且天线阵列包括多个所述天线链。

根据本发明的第三方面，提供了一种无线终端，该无线终端包括根据本发明的第一方面的天线组件或根据本发明的第二方面的天线阵列。

根据本发明的第四方面，提供了根据本发明的第三方面的无线终端，其中，无线终端为用户设备(UE)。

附图说明

图1示出了根据本发明的至少一些实施例的示例性网络场景；

图2示出了能支持本发明的至少一些实施例的示例装置；

图3示出了根据本发明的至少一些实施例的无线设备的示例结构；

图4示出了根据本发明的至少一些实施例的用于单个发射器链的示例性天线组件；

图5示出了根据本发明的至少一些实施例的用于单个接收器链的示例性天线组件；

图6示出了根据本发明的至少一些实施例的示例性TDD复用概念；

图7示出了根据本发明的至少一些实施例的示例性发射天线阵列概念；

图8示出了根据本发明的至少一些实施例的示例性接收天线阵列概念。

具体实施方式

使用毫米波进行通信的无线设备的操作可以通过在此描述的过程来改进。更具体地，用于无线设备的天线组件可以包括两个双工器和所述两个双工器之间的波导。第一双工器可以位于处理单元处或处理单元附近，而第二双工器可以位于天线附近。在一些实施例中，第一双工器可以通过频分复用基带信号和振荡器信号来生成复用信号，并通过波导将复用信号发射到第二双工器。第二双工器可以通过对复用信号进行解复用来重新生成基带信号和振荡器信号。可以基于再生的基带信号和振荡器信号来生成用于无线通信的毫米波信号。

图1阐明了根据本发明的至少一些实施例的示例性网络场景。根据图1的示例场景，可以有无线通信系统，其包括第一无线终端110、第二无线终端120和无线网络节点130。无线终端110可以通过空中接口115连接到无线网络节点130。此外，或可替代地，无线终端110可以通过空中接口125连接到无线终端120。无线终端110、无线终端120和/或无线网络节点130可以包括根据本发明的至少一些实施例的天线组件。

无线终端110、无线终端120可以包括例如用户设备(UE)、智能电话、蜂窝电话、机器对机器(M2M)节点、机器类型通信节点、物联网(IoT)节点、汽车遥测单元、膝上型计算机、平板计算机或者实际上另一种适合的无线终端或移动站。在图1的示例系统中，无线终端110可以通过空中接口115与无线网络节点130或无线网络节点130的小区进行无线通信。无线网络节点130可以被视为无线终端110的服务基站(BS)。可以根据无线终端110和无线网络节点130都被配置为支持的第一无线接入技术(RAT)来配置无线终端110和无线网络节点130之间的空中接口115。类似地，可以根据无线终端110和无线终端120都被配置为支持的第二RAT来配置无线终端110和无线终端120之间的空中接口125。第一RAT和第二RAT可以相同也可以不同。

蜂窝RAT的示例包括长期演进(LTE)、新空口(NR)，其也可以称为第五代(5G)无线电接入技术以及MuLTEFire。另一方面，非蜂窝RAT的示例包括无线局域网(WLAN)和全球微波接入互操作性(WiMAX)。就蜂窝网络而言，无线网络节点130可以被称为BS。例如，在LTE的上下文中，无线网络节点130可以被称为eNB，而在NR的上下文中，无线网络节点130可以被称为gNB。此外，例如在WLAN的上下文中，无线网络节点130可以被称为接入点。无线终端110和无线终端120通常可以类似地被称为用户设备、移动站或终端用户设备。在任何情况下，本发明的实施例不限于任何特定的无线技术。相反，可以在任何无线通信系统中利用本发明的实施例。无线终端和无线网络节点通常可以称为无线设备。

图2阐明了能够支持至少一些实施例的示例装置。所示出的是设备200，其可以包括例如图1中的无线终端110、无线终端120或无线网络节点130。设备200中包括处理单元210，其可以包括例如单核处理器或多核处理器，其中，单核处理器包括一个处理核，而多核处理器包括一个以上的处理核。处理单元210通常可以包括控制设备。处理单元210可以包括一个以上的处理器。处理单元210可以是控制设备。处理单元210可以包括例如ARMHoldings制造的Cortex-A8处理核或Advanced Micro Devices Corporation制造的Steamroller处理核。处理单元210可以包括至少一个Qualcomm Snapdragon和/或IntelAtom处理器。处理单元210可以包括至少一个专用集成电路(ASIC)。处理单元210可以包括至少一个现场可编程门阵列(FPGA)。处理单元210可以是用于在设备200中执行方法步骤的装置。处理单元210可以至少部分地通过计算机指令被配置为执行动作。

设备200可以包括存储器220。存储器220可以包括随机存取存储器，RAM，和/或永久存储器。存储器220可以包括至少一个RAM芯片。例如，存储器220可以包括固态、磁、光和/或全息存储器。存储器220可以至少部分地可由处理单元210访问。存储器220可以至少部分地包括在处理单元210中。存储器220可以是用于储存信息的装置。存储器220可以包括将处理单元210配置为执行的计算机指令。当被配置为促使处理单元210执行特定动作的计算机指令被存储在存储器220中，并且设备200整体被配置为使用来自存储器220的计算机指令在处理单元210的指导下运行时，处理单元210和/或其至少一个处理核可以被认为被配置为执行所述特定动作。存储器220可以至少部分地包括在处理单元210中。存储器220可以至少部分地在设备200的外部但是可由设备200访问。

设备200可以包括发射器230。设备200可以包括接收器240。发射器230和接收器240可以被配置为根据至少一种蜂窝或非蜂窝标准，分别发射和接收信息。发射器230可以包括一个以上的发射器。接收器240可以包括一个以上的接收器。发射器230和/或接收器240可以被配置为根据例如全球移动通信系统(GSM)、宽带码分多址(WCDMA)、5G/NR、长期演进(LTE)、IS-95、无线局域网(WLAN)、微波接入全球互操作性(WiMAX)和/或以太网标准。根据本发明的至少一些实施例的天线组件可以形成发射器230和/或接收器240，或发射器230和/或接收器240的一部分。

设备200可以包括近场通信(NFC)收发器250。NFC收发器250可以支持至少一种NFC技术，诸如蓝牙、Wibree或类似技术。

设备200可以包括用户界面(UI)260。UI 260可以包括显示器、键盘、触摸屏、被布置为通过促使设备200振动来向用户发出信号的振动器、扬声器和麦克风中的至少一个。用户可能能够通过UI 260来操作设备200，例如接受来电呼叫、发起电话呼叫或视频呼叫、浏览互联网、管理储存在存储器220中或通过发射器230和接收器240(或通过NFC收发器250)可访问的云上的数字文件，和/或玩游戏。

设备200可以包括或被布置为接受用户身份模块270。用户身份模块270可以包括例如可安装在设备200中的订户身份模块(SIM)卡。用户身份模块270可以包括识别设备200的用户的订阅的信息。用户身份模块270可以包括密码信息，该密码信息可用于验证设备200的用户的身份和/或促进通信信息的加密以及通过设备200实现的通信的设备200的用户的计费。

处理单元210可以配备有发射器，该发射器被布置为将来自处理单元210的信息通过设备200内部的电引线输出到包括在设备200中的其他设备。这样的发射器可以包括串行总线发射器，其被布置为例如通过至少一根电引线来将信息输出到存储器220以存储在其中。作为串行总线的替代，发射器可以包括并行总线发射器。同样地，处理单元210可以包括接收器，该接收器被布置为通过设备200内部的电引线来从包括在设备200中的其他设备接收处理单元210中的信息。这样的接收器可以包括串行总线接收器，其被布置为例如通过至少一根电引线来从接收器器240接收信息以在处理单元210中处理。作为串行总线的替代，接收器可以包括并行总线接收器。

设备200可以包括图2中未示出的另外的设备。例如，在设备200包括智能电话的情况下，它可以包括至少一台相机。一些设备200可以包括后置摄像头和前置摄像头，其中，后置摄像头可以用于数字摄影，而前置摄像头用于视频电话。设备200可以包括指纹传感器，该指纹传感器被布置为至少部分地认证设备200的用户。在一些实施例中，设备200缺少至少一个上述设备。例如，一些设备200可能缺少NFC收发器250和/或用户身份模块270。

处理单元210、存储器220、发射器230、接收器240、NFC收发器250、UI 260和/或用户身份模块270可以以多种不同方式通过设备200内部的电引线互连。例如，上述设备中的每一个可以单独连接到设备200内部的主总线，以允许设备交换信息。然而，本领域技术人员应当理解，这仅是一个示例，并且根据实施例，在不脱离实施例的范围的情况下，可以选择将上述设备中的至少两个互连的各种方式。

本发明的实施例提供用于在毫米波频率上操作的无线设备的改进的天线组件。一般而言，此类无线设备需要适用于毫米波信号的特定芯片组。例如，根据一些实施例，无线设备可能需要多信道毫米波芯片组和无线设备周围的多个天线。更具体地说，可能需要用于波束控制的相控天线阵列或切换天线波束。

然而，至少一个挑战是毫米波信号在诸如印刷电路板(PCB)的电路上的分配可能是有损的，因为高频的使用导致高路径损耗。毫米波信号可以指在30至300GHz频带上的信号。因此，毫米波信号的分配(例如在PCB上)将需要高传输功率，这将进一步增加无线设备的温度。使用高传输功率也会消耗更多功率，导致电池寿命差。

根据本发明的至少一些实施例的天线组件旨在通过实现毫米波信号的功率高效生成来解决这些挑战。根据本发明的至少一些实施例，基带和振荡器信号可以是双工的，并且双工信号可以通过波导分配到天线元件。在一些实施例中，振荡器信号可以是本地振荡器(LO)信号。并且，在一些实施例中，天线元件可以是有源的。此外，波导可以是单个微波波导。例如，如果发射或接收的RF信号的频率为28GHz，则振荡器信号的频率可以在9-10GHz(三次谐波)或6.5-7.5GHz(四次谐波)之间。因此，一般而言波导可以适用于10GHz以下的信号。

本发明的实施例提供了在没有高损耗的情况下将信号容易地分配给许多天线，同时基于所分配的信号实现毫米波的生成。因此，例如，可以在无线设备中使用常规的低成本多层PCB。基带和振荡器信号可以在诸如基带ASIC的处理单元处或在处理单元附近处双工。此外，振荡器信号的生成和双工可以在处理单元外或内置到处理单元中执行。可以使用天线组件处的双工器来实现基带信号和振荡器信号的分离。

此外，可以使用次谐波混频在天线组件处混合基带信号和振荡器信号。一般而言，低频振荡器信号可以以比接收到的RF信号或要发射的RF信号更低的损耗分配，因为例如在PCB上的毫米波的传输是非常有损的。

天线组件的架构可以取决于双工方法。例如，如果使用时分双工(TDD)，其中，发射和接收发生在同一频率上，则天线组件可以包括至少一个开关，用于在发送和接收模式之间使用同一天线进行切换。例如，可以在5G系统中利用TDD，并且本发明的一些实施例可能更适合于TDD。TDD可以用于半双工系统，并且在这种情况下，发射和接收将在不同时间处的同一频率上执行。

另一方面，如果使用频分双工(FDD)(其中，发射和接收发生在不同频率上)，则天线组件可以包括用于发射的发射天线链和用于接收的接收天线链。发射天线链可以与第一馈电网络相关联，而接收天线链可以与第二馈电网络相关联。在这种情况下，发射天线链可以包括第一振荡器信号发生器，并且接收天线链可以包括第二振荡器信号发生器。也就是说，由于发射和接收使用不同的频率，振荡器信号可能有单独的发生器。

一般而言，根据本发明的一些实施例，相移可以在基带中以数字方式或通过模拟移位来完成。例如，就小型天线阵列而言，数字相移可能更有用。

图3阐明了根据本发明的至少一些实施例的无线设备的示例结构。图3的无线设备的示例结构包括处理单元310，其可以对应于图2的处理单元210。

图3的示例结构还包括波导320、天线前端330和天线340。尽管图3中示出了8个天线310，但本发明的实施例不限于任何特定数量的天线。每个天线340可以耦合到天线前端330。作为示例，天线前端330可以指有源天线前端，即，天线元件，可能包括至少一个集成双工器、至少一个放大器和至少一个单刀双掷(SPDT)开关或功率放大器和低噪声放大器(PALNA)。每个天线前端330可以耦合到一个波导320，并且波导320可以进一步耦合到处理单元310。因此，天线340可以通过天线前端310和波导320连接到处理单元310。

波导320可以是例如微波传输带、共面波导(CPW)、电介质条状线或基片集成波导(SIW)。此外，处理单元310可以是专用集成电路(ASIC)。例如，处理单元310可以是基带ASIC，该基带ASIC包括集成本地振荡器(LO)、至少一个双工器和至少一个SPDT开关。

图4阐明了根据本发明的至少一些实施例的使用直接转换的用于单个发射器链的示例性天线组件。发射器链400通常也可以被称为发射天线链或天线组件。在图4的示例性天线组件中，发射器链400可以包括耦合到振荡器402和基带单元404的第一双工器410。在一些实施例中，移相器406可以与基带单元404和第一双工器410耦合。

第一双工器410可以在由f_LO表示的第一频率上从振荡器402接收振荡器信号，例如LO信号。此外，第一双工器410可以从基带单元404接收基带信号。基带信号的带宽由f_BB表示。第一双工器410可以通过在频域中复用振荡器信号和基带信号来生成复用信号。

第一双工器410也可以耦合到波导420。波导420可以对应于图3的波导320。波导420可以耦合到第一双工器410和第二双工器430。波导420可以在第一双工器410和第二双工器430之间承载复用信号。第二双工器430可以对复用信号进行解复用，以重新生成基带信号和LO信号。可以将第二双工器430耦合到波导420以及毫米波信号混频器435的第一端口和第二端口。在一些实施例中，混频器435可以被称为第一毫米波信号混频器。在图4的示例性天线组件中，混频器435可以是毫米波上变频器。也就是说，混频器435可以产生毫米波信号。

第二双工器430可以将再生的基带信号和再生的振荡器信号发射到混频器435。例如，第二双工器430可以将再生的基带信号发射到混频器435的第一端口，并将再生的振荡器信号发送到混频器435的第二端口。

此外，混频器435可以基于从第二双工器430接收的再生的基带信号和再生的振荡器信号生成毫米波信号。毫米波信号混频器435可以通过将振荡器信号f_LO的频率乘以整数值N来确定毫米波信号的频率，并且通过将再生的基带信号移位到毫米波信号的频率来生成毫米波信号。也就是说，如果毫米波信号用f_RF表示，则其可以如下生成：

f_RF＝N*f_LO±f_BB。 (1)

毫米波信号混频器435可以通过混频器435的第三端口与天线440耦合，并将毫米波信号发射到天线440。此外，天线440可以辐射或发射毫米波信号。天线440可以对应于图3的天线340。可以将放大器和带通滤波器插入到混频器435和天线440之间。滤波器可以位于发射器链中的放大器之前或之后。

图5阐明了根据本发明的至少一些实施例的使用直接转换的用于单个接收器链的示例性天线组件。接收器链500通常也可以被称为接收天线链或天线组件。在图5中，元件502-540可以对应于图4的元件402-440，并且图5的元件也可以与图4的示例性天线组件类似地耦合在一起。在图5的示例性天线组件中，天线540可以接收毫米波信号f_RF，并将毫米波信号转发到毫米波信号混频器535的第三端口。在图5的示例性天线组件中，混频器535可以是毫米波下变频器。也就是说，毫米波混频器可以将毫米波信号下变频为基带信号。

毫米波信号混频器535可以在混频器535的第一端口从第二双工器530接收振荡器信号。此外，混频器535可以基于毫米波信号f_RF和振荡器信号f_LO生成基带信号f_BB。例如，可以通过将振荡器信号f_LO的频率乘以整数值N并将接收到的RF信号移位到基带来生成基带信号f_BB。也就是说，基带信号f_BB可以如下生成：

f_BB＝N*f_LO±f_RF。 (2)

第二双工器530可以从毫米波信号混频器535接收生成的基带信号。例如，第二双工器530可以从混频器535的第一端口接收基带信号。此外，第二双工器530可以通过在频域中与振荡器信号和基带信号进行复用，来生成到波导520的复用信号。

波导520可以将复用信号从第二双工器530传送到第一双工器510。第一双工器510可以在由f_LO表示的第一频率上接收振荡器信号502，并且通过波导520从第二双工器530接收复用信号。第一双工器510可以将复用信号解复用以重新生成基带信号。此外，第一双工器510可以向基带单元504发射基带信号。

图6阐明了根据至少一些实施例的示例性TDD复用概念。在图6中，元件602-640可以对应于图4的元件402-440。在图6的示例性TDD复用概念中，示出了包括两个收发器链600a和600b的天线组件，即，将天线阵列呈现在图6中。收发器链600a和600b通常可以被称为天线链。

此外，图6还包括第一开关650和第二开关660。开关650和660可以适用于将天线组件或收发器链从发射模式切换到接收模式，或从接收模式切换到发射模式。例如，开关650和660可以是SPDT开关。

与图4和5类似，第一双工器610可以耦合到振荡器602和基带单元604。第一双工器610可以在由f_LO表示的第一频率上从振荡器602接收振荡器信号。并且，第一双工器610可以向基带单元604发射基带信号或从基带单元604接收基带信号。基带信号的带宽由f_BB表示。当天线组件600a、600b用于发射时，第一双工器610可以通过在频域中与振荡器信号和基带信号进行复用来生成复用信号。

第一双工器610也可以耦合到波导620。波导620可以耦合到第一双工器610和第二双工器630。波导620可以在第一双工器610和第二双工器630之间承载复用信号。如果天线组件用于发射，则第二双工器630可以解复用接收到的复用信号，以重新生成基带信号和振荡器信号。

第二双工器630可以与第一混频器635a的第一端口、第二混频器635b的第一端口和第一开关650的第一端口一起耦合到波导620。第二双工器630可以向第一开关650的第一端口发射再生的基带信号，或从第一开关650的第一端口接收再生的基带信号。此外，第二双工器630可以将再生的振荡器信号发射到第一开关660的第一端口和第二混频器635b的第一端口。

在图6的示例性TDD复用概念中，毫米波混频器635a可以是毫米波上变频器，用于生成用于传输的毫米波信号。此外，毫米波混频器635b可以是毫米波下变频器，用于在接收时将毫米波信号下变频为基带信号。例如，TDD模式选择(发射模式或接收模式)可以通过处理单元310控制，并通过相应地控制开关650和开关660来启动。

第一开关650可以耦合到第一混频器635a的第二端口，并且当天线组件用于发射时，第一开关650可以将再生的基带信号发射到第一混频器635a的第二端口。第一开关650也可以耦合到第二混频器635b的第二端口，并且如果天线组件用于接收，则第二开关650可以从第二混频器635b的第二端口接收再生的基带信号。

此外，当天线组件用于发射或被配置为发射时，第一混频器635a可以基于再生的基带信号和再生的振荡器信号类似地生成毫米波信号，如结合图4所描述的内容，例如使用等式1。第一混频器635a可以通过第一混频器635a的第三端口与第二开关660耦合。第一混频器635a可以通过第二开关660将毫米波信号发射到天线640。也就是说，第一混频器635a可以通过第二开关660连接到天线640。此外，天线640可以辐射或发射毫米波信号。

相应地，第二混频器635b可以通过第二混频器635b的第三端口与天线640耦合。当天线组件用于接收或配置为接收时，混频器635b可以在第二混频器635b的第一端口处从第二双工器630接收振荡器信号。此外，天线640可以接收毫米波信号f_RF，并且通过第二开关660将毫米波信号转发到第二混频器635b的第三端口。当收发器正在接收时，第二混频器635b可以类似地生成基带信号，如结合图5所描述的内容，例如使用等式2。

在一些实施例中，第二收发器链600b的第一双工器610可以被称为第三双工器。并且，在一些实施例中，第二收发器链600b的第二双工器630可以被称为第四双工器。第一收发器链600a的波导620可以被称为第一波导，并且第二收发器链600b的波导620可以被称为与第三双工器和第四双工器耦合的第二波导。在一些实施例中，第一收发器链600a的天线640可以被称为第一天线，并且第二收发器链600b的天线640可以被称为第二天线。

图7阐明了根据至少一些实施例的示例性发射天线阵列概念。示例性发射天线阵列概念可以是用于FDD的多信道相控阵概念。发射天线阵列概念也可以适用于TDD。在图7中，示出了包括两个发射器链700a和700b的天线组件，即，图7中呈现了天线阵列。发射器链700a和700b通常可以被称为天线链。图7中的元件702-740可以对应于图4的元件402-440。也就是说，图7中示出的发射器链700a和700b二者均可以对应于图4的发射器链400。发射器链700a和700b可以以与图4的发射器链400相同的方式同时操作。

在图7中，第一发射器链700a可以包括以下元件中的至少一些：第一基带单元704a、第一移相器706a、第一双工器710a、第一波导720a、第二双工器730a、第一毫米波信号混频器735a和第一天线740a。类似地，第二发射器链700b可以包括以下元件中的至少一些：第二基带单元704b、第二移相器706b、第三双工器710b、第二波导720b、第四双工器730b、第二毫米波信号混频器735b和第二天线740。

在图7的示例性发射天线阵列概念中，混频器735a和735b可以是毫米波上变频器，用于生成用于发射的毫米波信号。

第一发射器链700a和第二发射器链700b可以与图4的发射器链400类似地布置。因此作为示例，第三双工器710b可以与第二基带单元704b和振荡器702耦合。第四双工器730b可以与第二毫米波信号混频器735b的第一端口耦合，并且连接到第二毫米波信号混频器的第二端口735b。此外，第二波导720b可以与第三双工器710b和第四双工器730b耦合。第二毫米波信号混频器735b也可以通过第二毫米波信号混频器735b的第三端口耦合到第二天线740b。第一发射器链700a和第二发射器链700b也可以与图4的发射器链400类似地操作。

图8阐明了根据至少一些实施例的示例性接收天线阵列概念。示例性接收天线阵列概念可以是用于FDD的多信道相控阵概念。接收天线阵列概念也可以适用于TDD。在图8中，示出了包括两个接收器链800a和800b的天线组件，即，图8中呈现了天线阵列。接收器链800a和800b通常可以被称为天线链。图8的元件802-840可以对应于图5的元件502-540。也就是说，图8中示出的接收器链800a和800b都可以对应于图5的接收器链500。接收器链800a和800b可以以与图5的发射器链500相同的方式同时操作。

在图8中，第一接收器链800a可以包括以下元件中的至少一些：第一基带单元804a、第一移相器806a、第一双工器810a、第一波导820a、第二双工器830a、第一毫米波信号混频器835a和第一天线840a。类似地，第二接收器链800b可以包括以下元件中的至少一些：第二基带单元804b、第二移相器806b、第三双工器810b、第二波导820b、第四双工器830b、第二毫米波信号混频器835b和第二天线840。

在图8的示例性接收天线阵列概念中，混频器835a和835b可以是毫米波下变频器，用于将毫米波信号下变频为基带信号。

第一接收器链800a和第二接收器链800b可以与图5的发射器链500类似地布置。因此作为示例，第三双工器810b可以与第二基带单元804b和振荡器802耦合。第四双工器830b可以与第二毫米波信号混频器835b的第一端口耦合，并且连接到毫米波信号第二混频器835b的第二端口。此外，第二波导820b可以与第三双工器810b和第四双工器830b耦合。第二毫米波信号混频器835b也可以通过第二毫米波信号混频器835b的第三端口连接到第二天线840b。第一接收器链800a和第二接收器链800b也可以与图5的发射器链500类似地操作。

尽管图6、7和8阐明了用于发射和/或接收的两条链，但也可以自然存在多于两条的链。实际上，通常有两个以上的链。例如，波束成形和/或多输入多输出(MIMO)可能需要8个链。

在一些实施例中，图7的发射天线阵列和图8的接收天线阵列可以分别是适合于FDD和TDD二者的单独的发射链和接收链。

一般而言，示例性天线组件还可以包括放大器和滤波器，但是，本发明的实施例不限于放大器和滤波器的任何特定数量或位置。实际上，在一些实施例中可能没有放大器或滤波器。也就是说，放大器和滤波器的使用和组织可以在计划阶段决定。

移相器可以用于形成波束。例如，移相器可以用于对波束进行整形和/或控制波束。

应当理解，所公开的本发明的实施例不限于本文公开的特定结构、工艺步骤或材料，而是扩展到相关领域的普通技术人员将认识到的其等同物。还应当理解，本文中所采用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不旨在进行限制。

贯穿本说明书对一个实施例或实施例的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书在各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不一定都指代相同的实施例。在使用诸如、例如、大约或基本上的术语对数值进行参考的情况下，也公开了精确的数值。

如本文所使用的，为了方便，可以在公共列表中呈现多个项目、结构元件、组成元件和/或材料。然而，这些列表应当被解释为列表的每个成员被单独地标识为单独且唯一的成员。因此，这样的列表中没有单个成员应当仅基于它们在公共组中的呈现而被解释为相同列表的任何其他成员的事实上的等同物，而没有相反的指示。此外，本发明的各种实施例和示例在本文中可以连同其各种组件的替代方案一起被引用。应当理解，这样的实施例、示例和替代方案不应被解释为彼此的事实上的等同物，而是被认为是本发明的单独和自主的表示。

在示例性实施例中，诸如无线终端或无线网络节点的装置可以包括用于执行上述实施例及其任何组合的单元。

在示例性实施例中，计算机程序可以被配置为促使根据上述实施例及其任何组合的方法。在示例性实施例中，体现在非暂时性计算机可读介质上的计算机程序产品可以被配置为控制处理单元以执行包括上述实施例及其任何组合的过程。

在示例性实施例中，诸如无线终端或无线网络节点之类的装置可以包括至少一个处理单元和包括计算机程序代码的至少一个存储器，其中，至少一个存储器和计算机程序代码被配置为与至少一个处理单元一起使装置至少执行上述实施例及其任何组合。

此外，所描述的特征、结构或特性可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合。在前面的描述中，提供了许多具体细节，诸如长度、宽度、形状等的示例，以提供对本发明的实施例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可以在没有一个或多个具体细节的情况下或者利用其他方法、部件、材料等来实践本发明。在其他情况下，没有详细示出或描述公知的结构、材料或操作，以避免模糊本发明的各方面。

虽然前述示例说明了在一个或多个特定应用中的本发明的原理，但是对于本领域普通技术人员将显而易见的是，可以在不进行创造性劳动的情况下并且在不脱离本发明的原理和概念的情况下做出在实施方式的形式、用途和细节上的许多修改。因此，除了下面阐述的权利要求之外，不旨在限制本发明。

动词“包括”和“包含”在本文档中用作开放式限制，既不排除也不要求存在未列举的特征。除非另有明确说明，否则从属权利要求中所述的特征是相互可自由组合的。更多地，应当理解的是，在本文档中使用“一个(a)”或“一个(an)”，即，单数形式，并不排除复数形式。

在示例性实施例中，诸如天线阵列之类的装置可以包括用于执行上述实施例及其任何组合的装置。

工业实用性

本发明的至少一些实施例在对毫米波进行操作的无线通信系统中找到工业应用。

缩略词列表

5G 第五代

ASIC 专用集成电路

BS 基站

CPW 共面波导

FDD 频分双工

FPGA 现场可编程门阵列

GSM 全球移动通信系统

Iot 物联网

LTE 长期演进

LO 本地振荡器

M2M 机器对机器

MIMO 多输入多输出

MTC 机器类型通信

NFC 近场通信

NR 新空口

PALNA 功率放大器和低噪声放大器

PCB 印刷电路板

RAM 随机存取存储器

RAT 无线接入技术

RF 射频

SIM 订户身份模块

SIW 基片集成波导

SPDT 单刀双掷

TDD 时分双工

UE 用户设备

UI 用户界面

WCDMA 宽带码多分址移

WiMAX 全球微波接入互操作性

WLAN 无线局域网

参考标记列表

Claims (16)

1.一种毫米波信号天线组件，包括：

-第一双工器，所述第一双工器与基带单元和振荡器耦合；

-第二双工器，所述第二双工器与毫米波信号混频器的第一端口耦合，并连接到所述毫米波信号混频器的第二端口；

-波导，所述波导与所述第一双工器和所述第二双工器耦合；以及

-所述毫米波信号混频器，所述毫米波信号混频器通过所述毫米波信号混频器的第三端口连接到天线。

2.根据权利要求1所述的天线组件，进一步包括：

-处理单元，所述处理单元包括所述基带单元和所述振荡器。

3.根据权利要求1所述的天线组件，进一步包括：

-处理单元，所述处理单元包括所述第一双工器。

4.根据权利要求1所述的天线组件，进一步包括：

-处理单元，所述处理单元耦合到所述第一双工器。

5.根据权利要求1所述的天线组件，进一步包括：

-移相器，所述移相器耦合到所述基带单元和所述第一双工器。

6.根据权利要求1所述的天线组件，其中，所述毫米波信号混频器通过所述第三端口耦合到所述天线。

7.根据权利要求1所述的天线组件，其中，所述天线组件用于频分双工(FDD)传输。

8.根据权利要求1所述的天线组件，进一步包括：

-第一开关，所述第一开关耦合到所述第二双工器和所述毫米波信号混频器；以及

-第二开关，所述第二开关耦合到所述毫米波信号混频器和所述天线。

9.根据权利要求8所述的天线组件，其中，所述第二双工器通过所述第一开关连接到所述毫米波信号混频器的所述第二端口，并且所述毫米波信号混频器通过所述第二开关连接到所述天线。

10.根据前述权利要求中任一项所述的天线组件，其中，所述天线组件用于时分双工(TDD)传输。

11.根据权利要求1-9中任一项所述的天线组件，其中，所述波导用于微波信号。

12.根据权利要求1-9中任一项所述的天线组件，其中，所述波导用于10GHz以下的微波信号。

13.根据权利要求1-9中任一项所述的天线组件，其中，所述波导安装在印刷电路板(PCB)上。

14.一种天线阵列，所述天线阵列包括根据权利要求1所述的天线组件，其中，所述天线组件形成所述天线阵列的天线链，并且所述天线阵列包括多个所述天线链。

15.一种无线终端，所述无线终端包括根据权利要求1所述的天线组件或根据权利要求14所述的天线阵列。

16.根据权利要求15所述的无线终端，其中，所述无线终端是用户设备(UE)。

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