CN114646960A - 用于相干多芯片相控阵列mimo应用的系统和mmic架构 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于相干多芯片相控阵列MIMO应用的系统和MMIC架构。一种射频(RF)系统，包括雷达单片微波集成电路(MMIC)，该雷达单片微波集成电路包括：相位检测器，包括测试输入端口和监测输入端口，其中相位检测器被配置为生成输出信号，输出信号表示在测试输入端口处接收的测试信号与在监测输入端口处接收的监测信号之间的相位差；测试信号路径，包括至少一个有源组件，测试信号路径被配置为：接收本地振荡器信号，并且在第一测量间隔期间将本地振荡器信号作为测试信号提供给测试输入端口；以及无源信号路径，被配置为：接收本地振荡器信号，并且在第一测量间隔期间将本地振荡器信号提供给监测输入端口作为监测信号。

Description

用于相干多芯片相控阵列MIMO应用的系统和MMIC架构

技术领域

本公开涉及用于相干多芯片相控阵列MIMO应用的系统和MMIC架构。

背景技术

雷达传感器被用在多重应用中以用于检测对象，其中检测通常包括测量被检测对象的距离和速度。特别是在汽车行业，对可以尤其用于驾驶辅助系统(高级驾驶辅助系统，ADAS)的雷达传感器的需求不断增加，诸如例如在自适应巡航控制(ACC或雷达巡航控制)系统中。这种系统可以自动适应汽车的速度，以便与前方行驶的其他汽车(以及其他对象和行人)保持安全距离。汽车行业中的另外应用是例如盲点检测、车道变换辅助等。在自动驾驶领域，具有多个雷达传感器的雷达系统将对于自主车辆的控制将起重要的作用。

雷达MMIC(有时被称为单芯片雷达)可以将雷达收发器的RF前端的所有核心功能(例如，本地振荡器、功率放大器、低噪声放大器(LNA)、混频器等)、中频(IF)或基带信号的模拟预处理(例如，滤波器、放大器等)、模数转换和数字信号处理包含在单个封装中。RF前端通常包括多个接收和发射信道，特别是在使用波束操纵技术、相控天线阵列等的应用中。在雷达应用中，可以采用相控天线阵列来感测传入RF雷达信号的入射角(也被称为“到达方向”，DOA)。

在雷达MMIC的上下文中，出现了所谓的“级联系统”，其中多个MMIC被互连以体现对雷达目标辨别具有增加的分辨力的单个整体系统。在多输入多输出(MIMO)系统中，本地振荡器源将RF信号分配给每个雷达MMIC的发射信道和接收信道。针对若干应用，从芯片间和芯片内两者的角度来看，信道之间的相位关系很重要。在假设相位差跨操作条件保持稳定的情况下，可以利用适当的硬件和/或软件来容忍和校准相位差(平衡)。该参数被称为相位漂移，并且确保低相位漂移在技术上具有挑战性，尤其是针对与MMIC内的有源组件(例如，包括晶体管的那些组件)的转换频率接近的RF频率。

因此，可以期望一种能够在MIMO系统中维持信道到信道相位平衡的改进设备和系统。

发明内容

实施例提供了一种射频(RF)系统，该射频(RF)系统包括雷达单片微波集成电路(MMIC)，该雷达单片微波集成电路包括：相位检测器，包括测试输入端口和监测输入端口，其中相位检测器被配置为生成输出信号，该输出信号表示在测试输入端口处接收的测试信号与在监测输入端口处接收的监测信号之间的相位差；测试信号路径，包括至少一个有源组件，该测试信号路径被配置为：接收本地振荡器信号，并且在第一测量间隔期间将本地振荡器信号作为测试信号提供给测试输入端口；以及无源信号路径，被配置为：接收本地振荡器信号，并且在第一测量间隔期间将本地振荡器信号提供给监测输入端口作为监测信号。

实施例还提供了一种监测RF电路中的RF信号的方法。该方法包括：生成输出信号，该输出信号表示在相位检测器的测试输入端口处接收的测试信号与在相位检测器的监测输入端口处接收的监测信号之间的相位差；在包括至少一个有源组件的测试信号路径处接收本地振荡器信号，并且经由测试信号路径，在第一测量间隔期间将本地振荡器信号作为测试信号提供给测试输入端口；以及在无源信号路径处接收本地振荡器信号，并且经由无源信号路径，在第一测量间隔期间将本地振荡器信号提供给监测输入端口作为监测信号。

实施例还提供了一种RF系统，该RF系统包括多个雷达MMIC，每个雷达MMIC包括：相位检测器，包括测试输入端口、监测输入端口和输出端口，其中相位检测器被配置为在输出端口处生成输出信号，该输出信号表示在测试输入端口处接收的测试信号与在监测输入端口处接收的监测信号之间的相位差；测试信号路径，包括至少一个有源组件，该测试信号路径被配置为：接收本地振荡器信号，并且在第一测量间隔期间将本地振荡器信号作为测试信号提供给测试输入端口；以及无源信号路径，被配置为：接收本地振荡器信号，并且在第一测量间隔期间将本地振荡器信号提供给监测输入端口作为监测信号；以及控制器，被配置为：基于由多个雷达MMIC中的每个雷达MMIC而生成的每个输出信号，调整多个雷达MMIC的至少一个RF信道的相位。

附图说明

本文参考附图描述实施例。

图1是用于图示根据一个或多个实施例的用于距离和/或速度测量的FMCW雷达系统的操作原理的概要图；

图2包括用于图示由根据一个或多个实施例的频率调制连续波(FMCW)系统而生成的RF信号的频率调制(FM)的两个时序图；

图3是用于图示根据一个或多个实施例的FMCW雷达系统的基本结构的框图；

图4是用于图示根据一个或多个实施例的雷达收发器的简化示例(特别是雷达收发器的RF前端的简化示例)的电路图；

图5图示了根据一个或多个实施例的具有多个TX信道和多个RX信道的雷达收发器的示例；

图6是图示根据一个或多个实施例的MMIC的一个示例的框图；

图7是图示根据一个或多个实施例的MMIC的另一示例的框图；

图8是根据一个或多个实施例的雷达MMIC的示意框图；

图9是根据一个或多个实施例的雷达MMIC的示意框图；以及

图10是用于图示根据一个或多个实施例的包括控制器和多个级联MMIC的雷达系统的框图。

具体实施方式

在下文中，阐述了细节以提供对示例性实施例的更透彻的解释。然而，对于本领域的技术人员而言将明显的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践实施例。在其它实例中，以框图的形式或者以示意图示出了已知的结构和设备，而不是详细地示出以避免模糊实施例。另外，在下文中描述的不同实施例的特征可以被彼此组合，除非另外特别说明。

另外，在下面的描述中利用等效的或者相似的附图标记来表示等效或者相似元件或者具有等效或者相似功能的元件。因为在图中向相同或者在功能上等效的元件给出了相同的附图标记，所以，可以省略对被提供有相同附图标记的元件的重复描述。因此，针对具有相同或者相似附图标记的元件所提供的描述是可互换的。

应当理解，当元件被称为“连接”或者“耦合”到另一元件时，其可以直接连接或者耦合到该另一个元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或者“直接耦合”到另一元件时，不存在中间元件。应当以类似的方式来解释用于描述元件之间的关系的其它词语(例如，“在...之间”与“直接在...之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。

在本文描述的或者在附图中示出的实施例中，还可以通过间接连接或者耦合(即，具有一个或者多个附加中间元件的连接或者耦合)来实现任何直接电连接或者耦合(即，没有附加中间元件的任何连接或者耦合)，或者反之亦然，只要基本保持连接或者耦合的一般目的(例如，传送某种信号或者传送某种信息)。来自不同实施例的特征可以被组合以形成另外的实施例。例如，关于实施例中的一个实施例而描述的变化或者修改还可以适用于其它实施例，除非相反地指出。

在不脱离本文描述的实施例的方面的情况下，术语“基本”在本文中可以用于解释在工业上被认为是可接受的小的制造公差(例如，在5％内)。

在本公开中，包括诸如“第一”、“第二”等的序数的表达可以修改各种元件。然而，这种元件不受以上表达的限制。例如，以上表达不限制元件的次序和/或重要性。以上表达仅用于将元件与其他元件区分开的目的。例如，尽管第一框和第二框都是框，但第一框和第二框指示不同的框。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件也可以被称为第一元件。

本公开的一个或多个方面可以被实现作为非暂态计算机可读记录介质，该非暂态计算机可读记录介质在其上记录了使用于指示处理器执行方法/算法的方法/算法具体化的程序。因此，非暂态计算机可读记录介质可以具有被存储在其上的电可读控制信号，该电可读控制信号与可编程计算机系统协作(或能够协作)，使得相应的方法/算法被执行。非暂态计算机可读记录介质可以是例如CD-ROM、DVD、蓝光盘、RAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、FLASH存储器或电子存储器设备。

本公开的元件中的每个元件可以通过在存储器上实现专用硬件或软件程序来配置，该专用硬件或软件程序控制处理器执行组件中的任何组件或其组合的功能。组件中的任何组件可以被实现作为从诸如硬盘或半导体存储器设备的记录介质读取并且执行软件程序的中央处理单元(CPU)或其他处理器。例如，指令可以由一个或多个处理器(诸如，一个或多个CPU、数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)、可编程逻辑控制器(PLC)或其他等效的集成或分立逻辑电路系统)执行。

因此，如本文所使用的术语“处理器”是指前述结构中的任何结构或适合于实现本文所描述的技术的任何其他结构。包括硬件的控制器还可以执行本公开的技术中的一种或多种。包括一个或多个处理器的控制器可以使用电信号和数字算法来执行其接收、分析和控制功能，该功能还可以包括校正功能。这种硬件、软件和固件可以被实现在相同设备内或在分开的设备内，以支持本公开中描述的各种技术。

信号处理电路和/或信号调节电路可以接收来自一个或多个组件的一个或多个信号，并且对一个或多个信号执行信号调节或处理。如本文所使用的，信号调节是指以使得信号满足下一级的要求以进行进一步处理的方式来操纵信号。信号调节可以包括从模拟转换为数字(例如，经由模数转换器)、放大、滤波、转换、偏置、范围匹配、隔离以及使信号适于在调节之后进行处理所需的任何其他处理。

因此，信号处理电路可以包括模数转换器(ADC)，该模数转换器(ADC)将来自一个或多个传感器元件的模拟信号转换为数字信号。信号处理电路还可以包括对数字信号执行一些处理的数字信号处理器(DSP)。

下面在雷达系统的上下文中讨论实施例。然而，应当注意，所描述的实施例也可以应用于不同于雷达的应用，例如，诸如RF通信设备的RF收发器。

图1图示了根据一个或多个实施例的频率调制连续波(FMCW)雷达系统。雷达装置1具有分离的发射(TX)天线5和接收(RX)天线6，被称为双基地或伪单基地雷达配置。然而，应当注意，也可以使用单个天线，该单个天线同时用作发射天线和接收天线(单基地雷达配置)。应当理解，“(t)”表示被定义为可以在时间段t上改变的连续波的模拟信号，并且“(k)”表示被定义为离散波的数字信号，其中k是整数并且可以表示第k个数字样本或包含k个数字样本的数字信号。信号可以分别利用或无需其模拟或数字域标识符(t)和(k)来表示。

发射天线5连续地辐射RF信号SRF(t)，RF信号SRF(t)例如通过周期性线性频率斜坡信号(也被称为频率扫描或啁啾信号)被频率调制。例如，连续RF信号SRF(t)可以利用一种类型的锯齿状信号被频率调制。发射的信号SRF(t)在目标T处被反向散射，目标T位于雷达设备的测量范围内的雷达信道中。反向散射信号yRF(t)是反射信号(回波信号)并且由接收天线6接收。在所描绘的示例中，反向散射信号被表示为yRF(t)。

注意，图1示出了一个简化示例。实际上，雷达传感器是具有多个发射(TX)和接收(RX)信道的系统，以便还能够确定反向散射/反射信号yRF(t)的入射角(到达方向，DoA)，从而更准确地定位雷达目标T。

图2图示了根据一个或多个实施例的所提到的信号SRF(t)的频率调制。如图2中所示，信号SRF(t)可以由一系列“啁啾(chirps)”组成，即，信号SRF(t)包括具有上升频率(向上啁啾)或下降频率(向下啁啾)的正弦信号轮廓(波形)的序列。在本示例中，啁啾的瞬时频率f(t)线性增加，在时间间隔TRAMP内从起始频率fSTART开始到停止频率fSTOP。这种啁啾也被称为线性频率斜坡。多个斜坡可以构成雷达框架，该雷达框架也可以被称为雷达操作循环。例如，雷达操作循环可以包括数百个雷达斜坡(扫描)，总共需要10ms至30ms。雷达帧的帧长度对应于一个雷达操作循环。还应当注意，连续斜坡之间具有短暂的停顿，并且在连续的雷达帧之间可以使用更长的停顿。

应当理解，斜坡的起始频率fSTART和停止频率fSTOP可以在具有最小频率Fmin和最大频率Fmax的频带内。如此，频率Fmin和频率Fmax定义了可用于斜坡信号的操作频率范围或频带，并且因此定义了雷达MMIC的雷达应用的频率范围或频带。在一些实施例中，由具有起始频率fSTART和停止频率fSTOP的单个斜坡定义的频率范围可以小于可用频带。然而，在操作期间生成的所有斜坡位于用于生成斜坡信号的雷达频带的频率Fmin和Fmax之间。

图2图示了三个相同的线性频率斜坡。然而，注意，参数fSTART、fSTOP、TRAMP以及个体频率斜坡之间的停顿可以根据雷达设备1的实际实施方式和使用而变化。实际上，频率变化可以是例如线性(线性斜坡、频率斜坡)、指数(指数斜坡)或双曲线(双曲线斜坡)。在一些实施例中，在时间TRAMP期间，频率可以减小而不是增加。此外，在其他实施例中，每个斜坡的中心频率(以及因此fSTART和fSTOP)可以变化(例如，从斜坡到斜坡变化或在检测到干扰之后变化)以允许使用频带的全部或部分。在一个示例中，频带具有76GHz的最小频率Fmin和81GHz的最大频率Fmax。也可以针对每个啁啾单独设置诸如相位的其他参数。

对于测量，频率斜坡的序列被发射，并且所得的回波信号在基带或中频带中被评估，以便检测一个或多个雷达目标。

图3是根据一个或多个实施例的以示例性方式描绘雷达装置1(雷达传感器)的可能结构的框图。因此，至少一个发射天线5(TX天线)和至少一个接收天线6(RX天线)与被集成在芯片中的RF前端10连接，RF前端可以包括RF信号处理所需的所有电路组件。这些电路组件包括例如本地振荡器(LO)、RF功率放大器、低噪声放大器(LNA)、定向耦合器(例如竞争耦合器、环行器等)以及混频器，该混频器将RF信号(例如，接收信号yRF(t)，见图1)下转换到基带或中频(IF)带。在必要时，RF前端10可以与另外的电路组件一起被集成在芯片中，该芯片通常被称为单片集成微波电路(MMIC)。因此，元件10、20、30和40被示为集成在MMIC100中。

注意，基带有时也被称为中频(IF)带，这取决于实施方式。在下文中，在基带和IF频带之间不进一步区分，并且仅使用术语基带。基带信号是执行雷达目标的检测所基于的那些信号。

所描绘的示例示出了具有分开的RX天线和TX天线的双基地(或伪单基地)雷达系统。在单基地雷达系统的情况下，相同的天线既用于发射也用于接收电磁(雷达)信号。在该情况下，例如定向耦合器(例如环行器)可以用于将待发射的RF信号与所接收的RF信号(雷达回波信号)分离。如所提到的，雷达系统在实践中通常具有多个发射信道和接收信道，这些信道具有多个发射天线和接收天线(天线阵列)，这允许对从其接收雷达回波的方向(DoA)的测量等。在这种多输入多输出(MIMO)系统中，单独的TX信道和RX信道中的每个通常是相同或相似的设计，并且可以分布在多个集成电路(MMIC)上。

在FMCW雷达系统的情况下，经由TX天线5发射的RF信号可以例如在从大约20GHz到100GHz的范围内(例如，在一些应用中，在大约76GHz至81GHz的范围内)。如所提到的，由RX天线6接收的RF信号包含雷达回波(啁啾回波信号)，即，从一个或多个雷达目标被散射回去的那些信号分量。

所接收的RF信号yRF(t)被下转换到基带并且在基带中借助于模拟信号处理被进一步处理(参见图3，模拟基带信号处理链20)。所述模拟信号处理基本包括基带信号的滤波以及放大(如果必要)。基带信号最终被数字化(参见图3，模数转换器30)并且由信号处理器(例如，计算单元40)在数字域中被进一步处理。为此，基带信号处理链20通常也可以被称为模拟信号处理链20，数字信号处理链在该模拟信号处理链20之后。数字信号处理链可以至少部分地被实现作为软件，其可以在处理器(例如微控制器或数字信号处理器)上被执行(参见图3，计算单元40)。

整个系统借助于系统控制器50而被控制，系统控制器同样可以至少部分地被实现作为在诸如例如微控制器的处理器上执行的软件。RF前端10和模拟基带信号处理链20以及模数转换器30和可选的计算单元40(或其部分)可以一起被集成在单个MMIC中(即，在RF半导体芯片上)。备选地，个体组件也可以分布在多个MMIC上。计算单元40或其部分可以被包含在系统控制器50中。

在本文描述的示例中，“计算单元”是指被设计为执行必要功能(计算)的任何结构或组合的功能实体。计算单元可以包括被设计为执行软件/固件指令的一个或多个处理器。然而，计算单元还可以(附加地或备选地)具有硬接线的硬件单元，该硬件单元被专门设计为快速地执行特定计算(例如恒定误报率(CFAR)算法或快速傅立叶变换(FFT)等)。计算单元未必被集成在一个芯片中，而是可以分布在多个芯片上。

系统控制器50可以被集成在单独的芯片中，并且被设计为经由一个或多个通信连接与MMIC 100(或者多个MMIC)通信。适当的通信连接例如是根据TIA/EIA-644标准的串行外围接口(SPI)总线或低压差分信令(LVDS)。所提到的计算单元的部分可以被集成在系统控制器50中。计算单元或其部分也可以被集成在雷达MMIC中。

图4更详细地图示了根据图3的示例的雷达收发器1的示例性实施方式。在本示例中，特别地描绘了雷达收发器1的RF前端10。应当注意，图5描绘了简化电路图，以便示出具有发射信道(TX信道TX1)和接收信道(RX信道RX1)的RF前端10的基本结构。如所提到的，实际的实施方式(其可以高度地取决于具体的应用)通常更复杂，并且具有多个TX信道和/或RX信道，该多个TX信道和/或RX信道也可以被集成在不同的MMIC中。因此，符号TXi用于指示N个TX信道中的第i个TX信道，其中N是任意整数。类似地，符号RXj用于指示M个RX信道中的第j个RX信道，其中M为任意整数。

RF前端10包括生成RF振荡器信号S_LO(t)的本地振荡器101(LO)。RF振荡器信号S_LO(t)在操作期间被频率调制，如上文参考图2所述，并且也被称为LO信号或参考信号。在雷达应用中，LO信号通常处于超高频(SHF)或极高频(EHF)频带，例如，在许多汽车应用中处于76GHz至81GHz的范围内。相当数目的雷达系统也在24GHz工业、科学和医疗(ISM)频带中操作。LO信号也可以在较低频率下被生成，然后使用倍频单元被上转换。

虽然本地振荡器101可以被提供在芯片上，但是本地振荡器101也可以被提供在其外部。例如，LO信号可以由外部本地振荡器提供并且LO信号可以由处于主/从关系的另一MMIC被提供给MMIC 100。特别地，MMIC 100可以是包括多个耦合(级联)MMIC的MIMO雷达系统的部分，其中MMIC中的一个MMIC被配置作为主MMIC，并且其余MMIC被配置作为从MMIC。MMIC中的每个MMIC可以包括生成RF振荡器信号S_LO(t)的本地振荡器(LO)。然而，针对MIMO雷达系统的操作，有益的是，MMIC使用的LO信号是相干的。因此，LO信号在一个MMIC-主MMIC-中被生成，并且LO信号的表示被分配到从MMIC。例如，该表示可以与LO信号相同，或者该表示可以是分频信号，该分频信号然后通过倍频在每个MMIC处被重建。虽然在下文中将描述LO信号的分配，但应当理解，以下也可以被施加到LO信号的分频分配。在一些实施例中，主MMIC还可以使用LO信号来经由信号回路馈送自身，以确保LO信号在主MMIC与从MMIC之间被同等延迟。

LO信号S_LO(t)在发射信号路径TX1(在TX信道中)以及在接收信号路径RX1(在RX信道中)两者中被处理。由TX天线5发射的发射信号S_RF(t)(即出射的雷达信号)通过放大LO信号S_LO(t)(例如借助于RF功率放大器102)来被生成，并且因此仅是LO信号S_LO(t)的放大和可能相移的版本(参见相移器105)。放大器102的输出可以耦合到TX天线5(在双基地/伪单基地雷达配置的情况下)。由RX天线6接收的接收信号y_RF(t)被提供给RX信道中的接收器电路，并且因此直接或间接地被提供给混频器104的RF端口21。在本示例中，RF接收信号y_RF(t)(天线信号)借助于具有增益g的放大器103被预放大，因此，混频器104接收经放大的RF接收信号g·y_RF(t)。放大器103可以是例如低噪声放大器(LNA)。

混频器104的参考端口22被提供有LO信号S_LO(t)，使得混频器104将(经预放大的)RF接收信号y_RF(t)下转换到基带(或IF频带)。经下转换的基带信号(混频器输出信号)由y_BB(t)表示。该基带信号y_BB(t)由模拟基带信号处理链20以模拟方式被进一步处理，基本引起放大和滤波(例如带通或高通滤波)，以便例如抑制不期望的边带和镜像频率。所得模拟输出信号由y(t)表示，并且被提供给模数转换器(参见图3，ADC 30)。ADC 30将模拟输出信号y(t)转换成数字输出信号y[k]，该数字输出信号y[k]经由信号处理器(例如，DSP 40)经历进一步的数字后处理。用于对数字化输出信号(数字雷达信号y[k])进行进一步数字处理的方法本身是已知的(例如，距离多普勒分析)，因此在本文不进行更详细的讨论。

在本示例中，混频器104将经预放大的RF接收信号g·y_RF(t)(即，放大的天线信号)向下转换到基带。转换可以在一个级中进行(即从RF频带直接到基带中)或者经由一个或多个中间级进行(即，从RF频带到中频带并且进一步到基带)。在该情况下，接收混频器104有效地包括多个串联连接的个体混频器级。此外，混频器级可以包括生成两个基带信号(同相和正交信号)的IQ混频器，这两个基带信号可以被解释作为复基带信号的实部和虚部。

如图4中所描绘的，接收信道RX1的接收天线6接收包括从目标T反射的信号y_RF，T(t)和来自发射天线5的直接串扰(直接串扰也被称为泄漏信号y_RF，L(t))的叠加。从位于天线正前方的对象(有时也被称为“阻挡物”)的反射在这里也被称为串扰，并且同样对泄漏信号有贡献。两个信号y_RF，T(t)和y_RF，L(t)基本是发射信道TX1的输出信号sRF(t)的延迟和衰减的版本。发射信道TX1的输出信号s_RF(t)与接收到的泄漏信号y_RF，L(t)(串扰)之间的时间延迟相对较短(与来自目标的回波信号y_RF，T(t)的时间延迟相比)。因此，在正常雷达模式中，泄漏信号y_RF，L(t)在基带信号y_BB(t)中引起对应的低频分量，并且基带信号y_BB(t)的该低频分量在基带信号处理链20中被抑制。为此目的，基带信号处理链20可以包括具有适当截止频率的带通滤波器或高通滤波器。

图5图示了具有多重TX信道和RX信道的雷达收发器的示例，三个TX信道TX1、TX2和TX3以及一个RX信道RX1作为示例被描绘。RX信道RX1表示多重RX信道RX1、RX2、RX3等，作为示例，它们都可以具有相同类型的设计。TX信道TX1、TX2和TX3的设计与图4的示例中的设计基本相同，为避免重复，参考上述描述。这同样适用于RX信道RX1。发射信道TX1、TX2和TX3中的相移器105的相位ΦTX1、ΦTX2和ΦTX3的设置可以由系统控制器50执行。基于发射信道的监测，更具体地基于发射信号的相位，并且基于由DSP 40执行的数字后处理分析，系统控制器50可以调整相移器105的相位ΦTX1、ΦTX2和ΦTX3的设置。例如，DPS 40和/或者系统控制器50被配置为检测TX信道相位ΦTX1、ΦTX2和ΦTX3的可能失调。在经测量的相位ΦTX1、ΦTX2和ΦTX3偏离期望设置的情况下，补偿相位信息可以由DPS 40和/或系统控制器50生成，并且被提供给相移器105，以便通过添加附加相移

和

(也参见图8中的Phaseshift_TX)来补偿偏差。

来自图5的系统也可以具有另外的LO相移器109，该另外的LO相移器109被设计为：在雷达操作期间(即，在TX/RX监测操作之外)在LO信号S_LO(t)被提供给RX信道RX1之前，对LO信号S_LO(t)的相位进行移位。即，相移器109连接在本地振荡器101与接收信道RX1之间。被提供给RX信道的相移LO信号由SLO’(t)表示。被设计为将LO信号S_LO(t)延迟相位偏移Φ_LO的相移器109是可选的并且可以不存在。如果存在，相移器109通常在RX监测操作期间不被启用。因此，在接收信道的RX监测期间，相移器109不执行任何功能，并且LO信号S_LO(t)简单地穿过它而没有相移。换句话说，在接收信道的RX监测期间，混频器104在其参考端口22中的一个参考端口处接收LO信号S_LO(t)。在RX监测期间，SLO’(t)等同于S_LO(t)-因此，两者在信号路径18上被指示，并且根据操作模式(即，雷达操作或监测操作)可以存在一个。

图6是图示了根据一个或多个实施例的MMIC 100的发射电路系统的一个示例的框图。MMIC 100包括监测电路系统150，该监测电路系统150被配置为通过测试和分析来监测多个RF信道(包括发射(TX)信道和接收(RX)信道)。例如，监测电路系统150可以被配置为评估每个相应RF信道的每个RF信号的相位和/或幅度。特别地，图6示出了监测电路系统150中用于监测LO信号S_LO(t)和TX信道的部分。相比之下，图7示出了监测电路系统150中用于监测RX信道的部分。因此，图6和图7旨在被组合，以用于对MMIC 100的LO信号S_LO(t)、发射信号和接收信号的完全监测。如此，图6和图7中所示的监测电路系统150的多个部分被集成到一个电路中。

在该示例中，雷达传感器的两个TX信道TX01和TX02被示出，每个TX信道被配置为生成相应的RF输出信号。该概念可以被推广到具有N个TX信道的系统，其中N是任意整数。此外，虽然在该实施例中未示出RX信道，但是应当理解，也可以包括M个RX信道，如下文将进一步详细描述的，其中M是任何整数。

在本示例中，每个信道TX01和TX02被配置为在其输入处接收RF振荡器信号S_LO(t)，RF振荡器信号S_LO(t)可以从本地振荡器101被提供。RF振荡器信号S_LO(t)被配置作为连续波信号。LO信号S_LO(t)在一个或多个TX信道的发射信号路径中被处理，以生成由TX天线5辐射的连续波发射信号。

每个信道TX01和TX02可以包括相移器105，该相移器105用于将不同的相位设置施加到信道。例如，每个相移器105可以操纵由信道引起的整体相位滞后。信道TX01和TX02的RF输出信号分别被表示为s_TX01(t)和s_TX02(t)。在每个信道TX01和TX02中，从输入到输出的信号路径包括信号线和一个或多个电路组件，该一个或多个电路组件可以引起相位滞后。因此，输出信号可以被写为如下：

因此，变量A_TX01和A_TX02表示RF输出信号s_TX01(t)和s_TX02(t)的幅度，并且频率f_LO是RF振荡器信号s_LO(t)的频率。相位

和

分别表示由信道TX01至TX03引起的相位滞后，无需考虑相移器105，而

和

表示由相移器105引起的附加相移。如本文所使用的，

是移相器105在RF通道TXi上引起的相移，并且

是由从本地振荡器101到RF信道TXi的输出的信号路径中的另外的电路组件引起的相移。A_TXi表示输出信号s_TXi(t)的幅度。所有相位以输入RF振荡器信号S_LO(t)的相位为参考。该相位可以被称为参考相位。

此时，注意，相位以及幅度在很大程度上取决于系统的操作状况。例如，根据哪个TX信道活动，芯片(例如MMIC)的温度将因(多个)活动信道中引起的功率损耗而变化。与只有一个TX信道活动的情况相比，当两个以上TX信道活动(即，输出RF信号)时，温度将有所不同。RF输出信号s_TX01(t)和s_TX02(t)的幅度和相位是温度相关的。

例如，在波束形成应用中(其中应用了幅度和相位测量的结果)，信道TX01和TX02可以活动(发射)，这使温度上升到特定值，从而导致特定的幅度和相位值。在信道中的仅一个信道(TX01、TX02或TXi)活动的配置中测量的幅度和值移位将有所不同，并且因此不正确(因为只有一个活动信道的配置与波束成形应用不同)。因此，当信道中的两个信道活动时，允许对幅度和相位值的测量可能很重要。

如所提及的，每个信道TX01至TXN包括相移器105，该相移器105被配置为生成附加相移值

和

(相位滞后)，附加相移值

和

(相位滞后)对RF输出信号s_TX01(t)、s_TX02(t)和s_TXi(t)的相位有贡献。此外，每个信道TX01至TXi可以包括RF放大器102(例如，功率放大器(PA))。在该情况下，RF输出信号s_TX01(t)、s_TX02(t)和s_TXi(t)的幅度A_TX01、A_TX02和A_TXi取决于RF放大器102的增益。根据一个具体示例，相移器105可以使用IQ调制器(同相/正交调制器，也被称为正交调制器)来实现。数模转换器(未示出)可以用于将表示相移值

和

的数字值转换为模拟信号，该模拟信号控制(或调整)IQ调制器(相移器105)。

在一些应用中(例如，针对系统控制器50或雷达传感器，参见图3)，可能期望知道不同信道的RF输出信号(例如，相对于彼此或相对于参考相位(即，输入RF振荡器信号S_LO(t)的相位))的相位。例如，信道TX01至TXN可以是雷达传感器设备的发射信道，并且RF输出信号的相位将被调谐到特定值以实现数字波束成形。由于由信道TX01至TXN中包括的电路组件(例如，放大器102)引起的绝对相位滞后可能是温度相关的，并且还可能受到制造公差和老化的影响，因此相应的相位

和

需要被调谐或监测，这可以通过信道TX01至TXi中包括的相移器105来实现。

为了能够监测RF输出信号s_TX01(t)和s_TX02(t)的相位

和

提供监测电路系统150(包括例如相移器106和相位混频器107)，用于感测相位

和

并且因此用于检测可能的相位失调。在经测量的相位

和

偏离期望设置的情况下，相移器105可以用于通过添加附加相移

和

来补偿偏差。

每个发射信道TX01至TXN还可以包括发射耦合器110，发射耦合器110被配置为耦合输出相应输出信号s_TX01(t)、s_TX02(t)和s_TXi(t)的部分作为发射监测信号。因此，在输出端口TX1out至TX3out之前，连续波发射信号的部分由耦合器110耦合输出作为连续波发射监测信号s_TX01′(t)、s_TX02′(t)、s_TX03′(t)...s_TXN′(t)。

基于切换矩阵108，发射监测信号经由无源监测信号路径被单独地馈送到相位混频器107(即下转换混频器)的RF端口15。相位混频器107的RF端口15可以被称为监测端口15，监测端口15被配置为接收监测/评估下的监测信号Smon。例如，发射耦合器110可以是定向耦合器(例如，环形(rat-race)耦合器、环行器等)，该定向耦合器被配置为将相应输出信号s_TX01(t)、s_TX02(t)和s_TXi(t)的功率的部分引导到切换矩阵108的输入。切换矩阵108(例如，多路复用器)被配置为：从发射信道TX01至TXN接收发射监测信号，并且将发射监测信号中的一个发射监测信号选择性地输出到相位混频器107以用于评估。

此外，监测电路系统150包括无源LO监测信号路径12，该无源LO监测信号路径12向切换矩阵108提供RF振荡器信号S_LO(t)。因此，切换矩阵108也可以将RF振荡器信号S_LO(t)作为监测信号选择性地输出到相位混频器107以用于评估。

因此，切换矩阵108接收从TX信道耦合输出的发射监测信号，从无源LO监测信号路径12接收RF振荡器信号S_LO(t)，并且在不同测量间隔输出所接收的信号中的一个信号作为监测信号Smon。例如，在第一测量间隔期间，RF振荡器信号S_LO(t)可以被切换矩阵108选择作为监测信号Smon，在第二测量间隔期间，发射监测信号s_TX01′(t)可以被切换矩阵108选择作为监测信号Smon，在第三测量间隔期间，发射监测信号s_TX02′(t)可以被切换矩阵108选择作为监测信号Smon，等等。因此，在不同的测量间隔或采样周期，每个信号在逐个的基础上通过切换矩阵108被单独提供给相位检测器的监测端口(即，相位混频器107的RF端口)，以用于测试。

如下文将详细描述的，监测系统的相位检测器可以包括相移器106和相位混频器107。相移器106可以是IQ调制器，但不限于此。除了监测本地振荡器(LO)信号S_LO(t)之外，相位检测器还用于监测MMIC的至少一个RF信道，包括TX信道和/或RF信道。

相位检测器包括测试输入端口13，测试输入端口13从包括至少一个有源组件(例如，信号分配组件16)的测试信号路径11接收RF LO信号S_LO(t)。如本文中所定义的有源组件是包括至少一个晶体管的组件。有源信号路径是包括至少一个有源组件的信号路径。相比之下，无源元件是不包括任何晶体管的组件，并且无源信号路径是不包括任何有源组件的信号路径。因此，无源信号路径可以包括被称为轨道或电路迹线的导线、用于连接的焊盘、过孔等，以及一个或多个无源组件。

测试信号路径11从LO 101接收LO信号S_LO(t)，并且在所有测量间隔期间将LO信号S_LO(t)作为测试信号提供给测试输入端口13。测试信号路径11包括作为有源组件的信号分配组件16，并且包括相移器106，其中信号分配组件16位于相移器106的上游。然而，其他或附加的有源组件可以存在于信号分配组件16与相移器106之间的测试信号路径11上。信号分配组件16还将LO信号S_LO(t)分配给LO路径17以用于RX信道监测，如将结合图7进一步描述的。

相位混频器107被配置为：在其参考端口14处从相移器106接收相移LO信号(例如，RF振荡器信号s_TSG(t)，也被称为测试信号s_TSG(t))，并且使用相移LO信号s_TSG(t)来将监测信号Smon下转换为基带。由于所有RF信号具有相同的频率f_LO，TX信道监测期间的混频器输出信号将是DC信号s_DC(t)，该DC信号取决于RF信号s_TX01(t)、s_TX02(t)的相应相位

该相位以RF振荡器信号S_LO(t)的相位为参考。换句话说，在TX信道监测期间的DC信号s_DC(t)的DC值表示TX监测信号s_TXo(t)相对于测试信号s_TSG(t)的相位的相位。在LO信号监测期间，混频器输出信号将是取决于LO信号S_LO(t)的相位

的DC信号s_DC(t)。换句话说，在LO信号监测期间的DC信号s_DC(t)的DC值表示LO信号S_LO(t)相对于测试信号s_TSG(t)的相位的相位。如下文将详细描述的，不同接收信道的接收信号也可以被监测，并且相对于测试信号s_TSG(t)的相位被相位评估。

在本示例中，相位混频器107接收RF振荡器信号s_LO(t)的相移版本，并且相移振荡器信号因此可以被表示为：

其中A_TSG是已知信号幅度，并且

是在相位混频器107的参考端口14处接收的信号s_TSG(t)的相位。相位

可以由相移器106设置，该相移器106耦合到其上游的相位混频器107的参考端口14。

相位混频器107在其参考端口14处接收具有累积相位

的测试信号s_TSG(t)，并且在其监测端口处接收以下中的一者：来自TX监测信号路径中的一个TX监测信号路径的发射监测信号s_TX01′(t)、s_TX02′(t)、s_TXi′(t)或来自LO监测信号路径的RF振荡器信号S_LO(t)。测试信号s_TSG(t)与从切换矩阵108选择性耦合的发射监测信号或RF振荡器信号S_LO(t)向下混频。

由于测试信号S_TSG(t)的相位与监测信号(发射监测信号或RF振荡器信号S_LO(t))的相位例如通过由相移器106引入的相移而彼此偏移，混频器输出信号S_DC(t)将是具有零频率(直流或DC值)的基带信号。此外，针对每个相应发射信道TX01至TX03，混频器输出信号S_DC(t)分别取决于相位差

和

的余弦以及幅度A_TX01、A_TX02和A_SLO。通过由测试相移器106将

旋转通过多个相移值或设置，通过针对每个相移设置采样S_DC(t)来获得正弦信号，其中正弦信号表示TSG输入相位与TX相位之间的相位差。换句话说，混频器输出信号S_DC(t)是基带信号(即，DC信号)，其表示在监测端口处接收的监测信号相对于测试信号S_TSG(t)的相位的相位。如果S_LO(t)的相位被视为参考相位并且被设置为0，则在该情况下，S_DC(t)的相位等于

因此，可以通过在采样时间t(k，0)、t(k，1)和t(k，2)处获取混频器输出信号S_DC(t)的离散样本来进行测量。索引k表示测量循环(k＝1、2、3...)。混频器输出信号S_DC(t)的经测量的DC值(采样值)可以用于计算所寻求的相位信息

和

该正弦信号S_DC(t)的相位对应于监测信号Smon与用于下转换的相移信号s_TSG(t)之间的相位差(即，相位偏移

)。该测量针对所有TX天线进行重复，产生NTx个相位值，其中NTx是发射天线的数目。将这些NTx个相位值进行比较，允许控制电路120通过适当地调整个体RF TX路径中的相移器105来校准TX相位。该测量也针对LO信号S_LO(t)被执行。

混频器输出信号S_DC(t)从相位混频器107输出并且后续通过滤波器和放大器被传递到传感器ADC 31和控制电路120以用于评估。控制电路120可以包括数字信号处理器(DSP)或执行FFT分析的其他类型的处理器，以用于评估数字化混频器输出信号的相位和/或幅度。例如，控制电路120可以表示控制器或控制单元，该控制器或控制单元可以包括例如可编程处理器，诸如(例如，嵌入式)微控制器或类似设备。由控制电路120提供的功能可以(例如，全部或部分)由系统控制器50(参见图2)提供。附加地或备选地，由控制电路120提供的功能可以至少部分地由DSP 40提供(参见图2)。如此，控制电路120表示系统控制器50和/或DSP 40的功能中的部分功能。

传感器ADC 31将模拟混频器输出信号S_DC(t)转换成具有DC样本值的数字信号S_DC(k)。参考对LO信号S_LO(t)的监测，使用由相移器106通过使被施加到LO信号S_LO(t)的相移

(即，Phaseshift_Test)变化而设置的各种不同的累积相位

模拟DC信号可以被采样(例如，通过传感器ADC 31)。参考对发射信号的监测，模拟DC信号可以在分别由相移器106和105设置的各种不同相移值

和

处被采样(例如，通过传感器ADC31)。

换句话说，传感器ADC 31被配置为：对混频器输出信号S_DC(t)进行采样，以便生成样本值的序列S_DC(k)。样本值取决于发射监测信号s_TXi′(t)中的信号与测试信号s_TSG(t)的相位关系(例如，它们之间的相位差)，或者取决于LO监测路径中的RF振荡器信号S_LO(t)与测试信号s_TSG(t)的相位关系(例如，它们之间的相位差)，这取决于正在评估哪个信号。

在TX信道监测期间，一次只有一个TX信道活动，使得一次只评估一个发射监测信号，或者没有一个TX信道活动，并且仅使用LO监测路径来允许RF振荡器信号S_LO(t)被测试。样本值的序列S_DC(k)被提供给控制电路120，控制电路120可以包括DSP 40并且被配置为将快速傅立叶变换(FFT)施加到样本值的序列S_DC(k)以便获得这些样本值的频谱。

控制电路120(例如，DSP 40可以被集成在其中)的DSP例如可以使用频谱来确定相位测量结果、相位分辨力、相位平衡和相位噪声。控制电路120的DSP可以确定发射监测信号s_TXi′(t)与测试信号s_TSG(t)之间、RF振荡器信号S_LO(t)与测试信号s_TSG(t)之间、或LO参考信号S_RXj与被用作接收(RX)监测信号的测试信号s_TSG(t)之间的相位差。这些相位差可以被表示为在例如S_LO(t)的相位是参考的情况下的差。如果“pha_LOin”表示RF振荡器信号S_LO(t)的相位，“pha_Test”表示测试信号s_TSG(t)的相位，“pha_TXi”表示所选择的发射(TX)监测信号s_TXi′(t)的相位，以及“pha_RXj”表示所选择的接收监测信号S_RXj的相位，则相位差可以被表示如下：

pha_Loin-pha_Test， (4)

pha_TXi-pha_Test， (5)

pha_RXj-pha_Test (6)。

控制电路120可以处理相位差以例如基于经确定的相位关系来执行RF信道之间的相位平衡，或者可以将相位差或相位关系信息传送到系统控制器50，系统控制器50转而将控制信息提供给控制电路120以用于执行RF信道之间的相位平衡。

控制电路120被配置为：将补偿相位信息传送到发射信道的相移器105，以便控制和调整由相移器105实现的相移ΔΦTXi。控制电路120还可以被配置为：基于补偿相位信息来控制相移器106的相移Φ_TSG[k]。例如，相移器106的相移可以被旋转通过相位的序列(例如，以恒定的等距相位步长，从0度以36度的步长增加到360度)，使得混频器输出信号S_DC(t)是正弦的。结果，数字化混频器输出信号S_DC(k)是离散的正弦信号。相位值

确定用于相位混频器107处的下转换的测试信号s_TSG(t)的相位。因此，传感器ADC 31从相位混频器107的输出获取样本的集合，这些样本一起形成样本的测量序列。因此，测量序列是DC值的集合，表示在2π上所取的一个采样周期的正弦信号。

此外，响应于RX信道的监测结果，控制电路120被配置为：将补偿相位信息传送到相移器109，以将相移器109的相位偏移Φ_LO(即Phaseshift_LO)调整为可选地用于雷达操作以补偿方差。如以上所提及的，相移器109不生成用于进行RX信道监测操作的相移LO信号S_LO’(t)，而是在RX信道监测期间通过其传递LO信号S_LO(t)。然而，控制电路120可以被配置为：基于其对不同RF信道的监测和对在其LO输入端口Loin处接收的LO信号S_LO(t)的监测，控制和调整由相移器105、106和109施加的相移(即，分别为Phaseshift_TX、Phaseshift_Test和Phaseshift_LO)。

图7是图示了根据一个或多个实施例的MMIC 100的接收电路系统的另一示例的框图。MMIC 100包括监测电路系统150，该监测电路系统150被配置为通过测试和分析来监测多个RF信道，包括发射(TX)信道和接收(RX)信道。例如，监测电路系统150可以被配置为评估每个相应RF信道的每个RF信号的相位和/或幅度。

在该示例中，示出了雷达传感器的两个RX信道RX01和RX02，每个信道被配置为从相应的天线6接收RF接收信号。该概念可以被推广到具有M个RX信道的系统，其中M是任何整数。

在RX监测期间，测试信号S_TSG(t)从测试相移器106被提供作为RX监测信号，RX监测信号被注入到所选择的接收信道(即，接收路径)中并且被评估。接下来是如针对TX监测所描述的用于RX监测的类似程序，即测试相移器106将LO信号S_LO(t)相移到不同的设置(例如，8个不同的相位设置)，并且将相应的信号作为RX监测信号提供给接收混频器104，在接收混频器104中其与经由LO参考信号路径18传入的信号混频。特别地，在RX监测操作中，相移器106被启用，并且被配置为使用LO信号S_LO(t)生成RX监测信号S_TSG(t)，并且旋转通过不同的相位设置，如针对TX监测所进行的。特别地，相移器106向LO信号S_LO(t)施加经预先确定的偏移相位，使得RX监测信号S_Test(t)在相位上从LO信号S_LO(t)被转移经预先确定的偏移相位。

监测电路150对RX监测信号执行特定测量，以检测故障或有缺陷的操作。在雷达接收器中，RX监测信号是从混频器104上游注入到RX信道的RF部分中的RF信号。具体地，RX监测信号是从相移器106输出的测试信号S_TSG(t)，并且接收路径的RF部分位于被连接到天线6的接收输入端子RXIN与混频器104之间。测试信号S_TSG(t)经由RX监测信号路径被分配给RX信道中的每个RX信道，作为RX监测信号来监测所选择的RX信道的功能性。

RX耦合器111用于将RX监测信号(即，测试信号S_TSG(t))注入到所选择的RX信道。然而，与在正常雷达操作(其包括啁啾(即，在其期间频率连续改变的频率斜坡))期间被发射和接收的经频率调制的雷达信号相比，在测试模式或监测模式期间的RX监测信号可以具有恒定频率，该恒定频率可以与S_LO(t)的LO频率相同。

每个RX信道的混频器104接收RX监测信号(即测试信号S_TSG(t))以及LO参考信号S_RXj(t)，在该示例中，LO参考信号S_RXj(t)通过使LO信号S_LO(t)通过LO相移器109和信号路径18而得到。LO相移器109经由LO路径17从信号分配组件16接收LO信号S_LO(t)，以用于RX信道监测。可选地，可以不存在LO相移器109。具体地，LO参考信号S_RXj(t)被用作参考信号，该参考信号沿着参考信号路径18通过有源组件(例如，LO缓冲器83)被传送到混频器104中的每个混频器。如此，LO参考信号S_RXj(t)被提供给被监测的RX信道的对应混频器104的参考端口22。

RX监测信号是从雷达MMIC的锁相回路(PLL)(例如，从本地振荡器101)得到的RF连续波信号并且具有恒定频率。RF连续波信号是LO信号S_LO(t)，该LO信号S_LO(t)在其被馈送到RX耦合器111之前被相移器106(例如IQ调制器(IQM))以预定义的偏移相位

相移。因此，下转换由混频器104执行，以生成具有零频率和DC值的基带信号Y_BB(t)(即，DC信号)。在利用ADC(例如，ADC 30)采样之后，信号处理在数字域中根据混频器104的经滤波的输出信号y(t)来完成。

混频器输出信号Y_BB(t)由前端信号处理电路进一步处理，前端信号处理电路包括模拟前端(AFE)电路(例如，模拟信号处理链20)、ADC 30和数字前端(DFE)电路35，它们沿雷达MMIC 100的接收路径被循序布置。雷达MMIC 100的接收路径是由接收输入端子RXIN与数字数据输出端子之间的路径所定义的RX信号链，其中混频器104和前端信号处理电路沿接收路径被布置。

前端信号处理电路将模拟基带信号Y(t)输出到ADC 30。ADC 30被配置为对混频器输出信号模拟DC基带信号Y(t)进行采样，并且将采样值的序列提供给DFE电路35。采样值的序列在一个周期上被获取。DFE电路35接收ADC采样值，并且生成数字信号Y(k)，并且更具体地，生成包括ADC采样值的离散正弦信号。

前端信号处理电路产生数字信号Y(k)，该数字信号Y(k)是表示在RX监测信号S_TSG(t)中接收到的测试数据的数字数据(即，数字样本)。

注意，在雷达操作期间，数字信号Y(k)是基带信号，该基带信号表示在RF信号y_RF(t)中接收到的雷达数据，并且进一步从数字数据输出端子被输出作为数字输出信号。

为了执行RX监测，DSP 40包括离散傅立叶变换(DFT)模块、引擎、或实现输入数据的频率分析的任何其他模块、以及DFT频谱分析仪。DFT频谱分析仪可以是被集成作为DSP40的部分的处理器。使用DFT频谱分析仪，DSP 40具有以下能力：生成和分析包括测试数据的数字信号Y(k)的频谱，以及分析相位信息(例如，混频器104处的相位差pha_RXj-pha_TSG(等式6)，其包括来自元件18、109、16、81、11、106、82…的贡献)。

在一些实施例中，DSP 40可以将快速傅立叶变换(FFT)作为一种类型的DFT施加到数字信号Y(k)以生成频谱。DFT频谱分析仪转而可以被配置为分析FFT频谱。因此，预期可以使用任何类型的DFT，并且首字母缩略词DFT和FFT可以被互换使用。频谱还可以被称为IF信号频谱、DFT频谱或FFT频谱。因此，这些术语也可以被互换使用。

DSP 40被配置为例如将相位差pha_RXj-pha_Test提供给控制电路120或系统控制器50，控制电路120或系统控制器50转而可以基于相位差pha_RXj-pha_Test来调整相移器109的相位偏移Φ_LO(即，参考相位设置)。

下面更详细地描述RX监测操作。

混频器104被配置为：在其参考端口22处接收LO参考信号S_RXj，并且在其RF端口21处从相移器106接收相移LO信号(例如，测试信号s_TSG(t))作为RX监测信号，并且使用LO参考信号S_RXj(t)来将RX监测信号下转换为基带信号Y_BB(t)。由于所有RF信号具有相同的频率f_LO，混频器输出信号Y_BB(t)将是DC信号，该DC信号取决于RF信号s_RX01(t)、s_RX02(t)等的相应相位

等。这些相位以RF振荡器信号S_LO(t)的相位为参考。换句话说，DC信号Y_BB(t)的DC值表示RX监测信号S_TSG(t)相对于LO参考信号S_RXj(t)的相位的相位。注意，由于沿信号路径而定位的有源组件(例如，SD 16和LO缓冲器83)，LO参考信号S_RXj(t)的相位不同于输入LO信号S_LO(t)的相位。此外，即使由相移器106施加的相移为零，由于沿LO参考信号路径18而定位的一个或多个有源组件(例如，LO缓冲器83)，LO参考信号S_RXj(t)的相位将相对于RX监测信号(即，测试信号s_TSG(t))的相位而不同。

在本示例中，相位混频器104接收RF振荡器信号s_LO(t)的相移版本作为RX监测信号S_TSG(t)，并且相移振荡器信号因此可以被表示为：

其中A_TSG是已知信号幅度，以及

是在相位混频器104的参考端口21处接收的信号s_TSG(t)的相位。相位

可以由相移器106设置，该相移器106耦合到其上游的相位混频器104的参考端口21。

相位混频器104在其RF端口21处接收具有相位

的RX监测信号(测试信号s_TSG(t))，并且在其参考端口22处接收来自LO参考信号路径18的LO参考信号S_RXj(t)。RX监测信号(测试信号s_TSG(t))与LO参考信号S_RXj(t)向下混频。

由于测试信号S_TSG(t)和LO参考信号S_RXj(t)的相位例如通过由相移器106引入的相移而彼此偏移，因此混频器输出信号Y_BB(t)将是具有零频率(直流或DC值)的基带信号。此外，针对每个相应的接收信道RX01至RX04，混频器输出信号Y_BB(t)分别取决于相位差

的余弦和幅度A_RX01、A_RX02等。通过在测试相移器106处将

旋转通过多个相移值或设置，通过针对每个相移设置采样Y_BB(t)来获得正弦信号，其中正弦信号表示TSG输入相位与LO参考信号S_RXj(t)相位之间的相位差。换句话说，混频器输出信号Y_BB(t)是基带信号(即，DC信号)，表示在监测端口处接收的RX监测信号相对于LO参考信号S_RXj(t)的相位的相位。因此，可以通过在采样时间t(k，0)、t(k，1)和t(k，2)下获取混频器输出信号Y_BB(t)的离散样本来进行测量。索引k表示测量循环(k＝1、2、3...)。混频器输出信号Y_BB(t)的经测量的DC值(采样值)可以用于计算所寻求的相位信息

等。针对所有RX信道重复该测量。将这些RX相位值进行比较，允许DPS 40和/或控制电路120通过适当地调整个体RF RX路径中的相移器109(如果存在)来进行RX相位校准。

混频器输出信号Y_BB(t)从相位混频器104输出并且后续被传递通过滤波器和放大器到传感器ADC 30和DSP 40以用于评估。DSP 40执行FFT分析以用于评估经数字化的混频器输出信号的相位和/或幅度。

传感器ADC 30将模拟混频器输出信号Y_BB(t)转换成具有DC样本值的数字信号Y(k)(参见图4)。参考RX信道的RX监测，可以以各种不同的相移值

来对模拟信号DC进行采样(例如，通过传感器ADC 30)，各种不同的相移值

通过相移器106将相移

(即Phaseshift_Test)施加到LO信号S_LO(t)而被设置。换句话说，传感器ADC 30被配置为对混频器输出信号Y_BB(t)进行采样，以便生成样本值的序列Y(k)。样本值取决于RX监测信号s_TSG(t)的相位与LO参考信号S_RXj(t)的相位的相位关系(例如，它们之间的相位差)。

这里，一次仅评估一个RX信道。样本值的序列Y(k)被提供给DSP 40，DSP 40被配置为对样本值的序列Y(k)应用快速傅立叶变换(FFT)，以获得那些样本值的频谱。

可以被集成到控制电路120中的DSP 40可以使用频谱来确定相位相位测量、相位分辨力、相位平衡和相位噪声。DSP 40可以确定RX监测信号与RF振荡器信号S_LO(t)之间的相位差。相位差可以被表示为在S_RXj(t)的相位例如是参考的情况下的差。相位差可以由上面的等式6表示。

控制电路120可以处理相位差以例如基于经确定的相位关系来执行RF信道之间的相位平衡，或者可以将相位差或相位关系信息传送到系统控制器50，系统控制器50转而将控制信息提供给控制电路120以用于执行RF信道之间的相位平衡。

响应于RX信道的监测结果，控制电路120被配置为：将补偿相位信息传送到相移器109，以将相移器109的相位偏移Φ_LO(即Phaseshift_LO)调整为可选地用于雷达操作以补偿方差。如以上所提及的，相移器109不生成用于进行RX信道监测操作的相移LO信号S_LO’(t)，而是在RX信道监测期间通过其传递LO信号S_LO(t)。然而，控制电路120可以被配置为：基于其对不同RF信道的监测和对在其LO输入端口Loin处接收的LO信号S_LO(t)的监测，控制和调整由相移器105、106和109施加的相移(即，分别为Phaseshift_TX、Phaseshift_Test和Phaseshift_LO)。

图8是根据一个或多个实施例的雷达MMIC 100的示意框图。特别地，图8示出了图6中所示的TX信号监测和LO信号监测电路系统与图7中所示的RX监测电路系统的组合电路系统，其中所有监测功能被集成到单个MMIC中。注意，为了简化附图，一些电路系统(特别是监测电路系统150的电路系统)未在图8中被图示。然而，应当理解，通过返回参考图6和图7可以找到那些电路系统组件。

雷达MMIC 100包括多个TX信道TX01至TX03和多个RX信道RX01至RX04。这些RF信道中的每个RF信道耦合到MMIC 100的相应端口，该相应端口被配置为耦合到相应的TX天线或RX天线。例如，TX信道TX01至TX03各自耦合到相应的RF输出端口TXOUT，该相应的RF输出端口TXOUT进一步耦合到TX天线5。同样，RX信道RX01至RX04各自耦合到相应的RF输入端口RXIN，该相应的RF输入端口RXIN进一步耦合到RX天线6。雷达MMIC 100还包括LO输入端口LOin，该LO输入端口LOin被配置为接收来自外部源的LO信号S_LO(t)，诸如来自LO振荡器101或来自主MMIC，该主MMIC被配置为将LO信号S_LO(t)分配给一个或多个从MMIC。LO输入端口LOin被配置为：从MMIC 100外部的源接收LO信号S_LO(t)，并且将LO信号S_LO(t)提供给测试信号路径11和无源信号路径12。

连接到LO输入端口Loin的是可选的频率转换器(FC)81，该频率转换器(FC)81被配置为：接收LO信号S_LO(t)，并且经由频率上转换或下转换来转换其频率。这允许MIMO系统中的MMIC接收相同的LO信号S_LO(t)，但具有在内部转换其频率的选项，以用于根据图2来生成具有不同频率设置的雷达信号。因此，如果存在，则频率转换器81接收LO信号S_LO(t)，并且将LO信号S_LO(t)的频率转换为不同频率以生成经频率转换的LO信号。

MMIC 100包括相位检测器80，相位检测器80包括测试输入端口13和监测输入端口15，其中相位检测器80被配置为生成输出信号S_DC(t)，输出信号S_DC(t)表示在测试输入端口13处接收的测试信号(即，LO信号S_LO(t)、S_TSG)与在监测输入端口15处接收的监测信号Smon之间的相位差。

MMIC 100包括测试信号路径11，测试信号路径11包括至少一个有源组件16，测试信号路径11被配置为：接收LO信号S_LO(t)，并且在第一测量间隔期间将LO信号S_LO(t)作为测试信号提供给测试输入端口13。MMIC 100还包括无源信号路径12，无源信号路径12被配置为：接收LO信号S_LO(t)，并且在第一测量间隔期间将LO信号S_LO(t)作为监测信号Smon提供给监测输入端口15。如上所述，无源信号路径不包括有源组件，并且测试信号路径是包括至少一个有源组件16的有源信号路径，其中每个有源组件包括至少一个晶体管。

如果存在频率转换器81，则测试信号路径11被配置为：接收经频率转换的LO信号，并且将经频率转换的LO信号作为测试信号S_TSG提供给相位检测器80的测试输入端口13。类似地，如果频率转换器81存在，则无源信号路径12被配置为：接收经频率转换的LO信号，并且在第一测量间隔期间将经频率转换的LO信号作为监测信号Smon提供给监测输入端口。

值得注意的是，除了LO信号S_LO(t)之外，相位检测器80还用于监测MMIC的RF信道，该RF信道包括TX信道和RX信道。例如，相移测试信号S_TSG被用在所有监测操作中。通过针对所有RF信道和LO信道监测操作使用相同的相位检测器80，可以确定和重构每个TX信道与LO输入端口LOin之间的绝对相位关系以及每个RX信道与LO输入端口LOin之间的绝对相位关系。

在该示例下，LO信号S_LO(t)在第一测量间隔期间被评估，以便确定通过测试信号路径11(即，有源信号路径)和无源信号路径12而传送的LO信号S_LO(t)之间的相位差(pha_Loin-pha_Test)。来自混频器107的输出信号S_DC(t)表示在第一测量间隔期间的相位差(pha_LOin-pha_Test)。

TX信道和RX信道也可以在不同的测量间隔期间被单独评估，以确定它们与通过测试信号路径11而传送的LO信号S_LO(t))的相应相位差。来自混频器107的输出信号S_DC(t)表示针对在另一测量间隔期间经评估的所选择的TX信道的相位差(pha_TXi-pha_Test)。由混频器104生成的混频器输出信号Y_BB(t)表示针对在另一测量间隔期间经评估的所选择的RX信道的相位差(pha_RXj-pha_Test)。

一旦获得相应的相位差，就可以确定每个RF信道与在LO输入端口Loin处接收的LO信号S_LO(t)之间的相位关系，并且由相移器105和109提供的相移可以由控制电路系统120基于针对每个RF信道评估相位关系来进行调整。

相位检测器80包括测试相移器106，测试相移器106被配置为：接收测试信号(即，LO信号S_LO(t))，并且基于相位偏移ΔΦ_TSG来生成相移测试信号S_TSG，相位偏移ΔΦ_TSG来自被施加到所接收的测试信号(即，LO信号S_LO(t))的相位偏移的序列Φ_TSG[k]。相位检测器80还包括相位混频器107，相位混频器107被配置为：将相移测试信号S_TSG与监测信号Smon混频，以生成包括多个直流(DC)值的输出信号S_DC(t)。输出信号S_DC(t)表示在LO信号S_LO(t)的评估期间的相位差(pha_LOin-pha_Test)以及针对在另一测量间隔期间经评估的所选择的TX信道的相位差(pha_TXi-pha_Test)。

MMIC 100包括发射信道TX01至TX03，每个发射信道被配置为基于LO信号S_LO(t)来输出连续波发射信号。针对每个发射信道，MMIC 100还包括相应的发射监测信号路径(例如，ST_X01’、ST_X02’和ST_X03’)，发射监测信号路径被配置为：经由相应的发射耦合器110，将连续波发射信号的部分从相应的发射信道耦合输出作为发射监测信号。因此，相位检测器80被配置为：在第二测量间隔期间在测试输入端口13处接收测试信号S_LO(t)，并且在第二测量间隔期间在监测输入端口15处接收发射监测信号作为监测信号Smon。

发射信道TX01至TX03中的每个发射信道包括发射相移器105，该发射相移器105被提供在发射信道上并且被配置为将发射相位设置(Phaseshift_TX，ΔΦ_TXi)施加到其相应发射信道的连续波发射信号。

MMIC 100还包括监测电路150，监测电路150被配置为：在第一测量间隔期间接收输出信号S_DC(t)作为第一输出信号，在第二测量间隔期间接收输出信号S_DC(t)作为第二输出信号，以及基于第一输出信号和第二输出信号来调整相应发射信道的发射相位设置(Phaseshift_TX，ΔΦ_TXi)。特别地，监测电路150(例如，控制电路120)被配置为：从表示针对所选择的发射信道的相位差(pha_TXi-pha_Test)的第二输出信号减去表示相位差(pha_LOin-pha_Test)的第一输出信号，并且生成相位关系信号，该相位关系信号表示在LO输入LOin处接收的LO信号S_LO(t)与所选择的发射信道之间的相位关系。由相位关系信号指示的相位关系可以通过以下公式计算：

pha_TXi-pha_LOin＝pha_TXi-pha_Test-pha_Loin+pha_Test (7)。

监测电路150(例如，控制电路120)被配置为：基于一个或多个发射信道与在LO输入Loin处接收的LO信号S_LO(t)的相位关系(根据相位关系信号)，调整一个或多个发射信道的发射相位设置(Phaseshift_TX，ΔΦ_TXi)。

MMIC 100包括接收信道RX01至RX04，每个接收信道被配置为：在雷达操作期间从相应天线6接收连续波接收信号，并且在监测操作期间接收从测试信号S_TSG得到的监测信号。因此，由相位检测器80的相移器106生成的测试信号S_TSG被用作接收监测信号，并且沿着RX监测路径被传送到耦合器111的输入。因此，相移器106是测试相移器，被配置为：接收LO信号S_LO(t)，并且基于相位偏移来生成接收监测信号作为相移测试信号，该相位偏移来自被施加到所接收的测试信号的相位偏移的序列。在从相移器106输出之后，测试信号S_TSG被传递通过用于传输测试信号S_TSG的测试TST缓冲放大器82到相应的RX信道以被用作接收监测信号。

如前所述，接收信道RX01至RX04中的每个接收信道包括RX耦合器111和混频器104，其中RX耦合器111被配置为将接收监测信号耦合到其RX信道中来自混频器104上游的RF部分中。因此，在RX信道的监测操作期间，接收监测信号可以被提供给混频器104的输入端口中的一个输入端口。

MMIC 100还包括馈入参考信号路径18的LO路径17。LO路径17从被布置在测试路径11处的信号分配组件16(即，有源组件)接收LO信号S_LO(t)。参考信号路径18被配置为：接收LO信号S_LO(t)，并且将LO参考信号S_RXj(t)提供给混频器104的其他输入端口。特别地，LO相移器109被配置为：在LO信号S_LO(t)在雷达操作期间被提供给RX信道之前，对LO信号S_LO(t)的相位进行移位。即，相移器109连接在有源组件16与相应的接收信道之间。因此，LO相移器109是在参考信号路径18上提供的参考相移器，并且被配置为将参考相位设置或相位偏移Φ_LO施加到LO信号S_LO(t)，以在雷达操作期间生成参考信号SLO’(t)。然而，在RX监测操作期间，LO相移器109不对LO信号S_LO(t)进行相移。结果，LO信号S_LO(t)穿过LO相移器109，使得LO参考信号S_RXj(t)被提供给混频器104的参考端口22，而无需由LO相移器109施加的相位设置Φ_LO。然而，由于有源组件，LO参考信号S_RXj(t)相对于输入LO信号S_LO(t)可以存在相位偏移。LO信号S_LO(t)被传递通过用于传输LO参考信号S_RXj(t)的LO缓冲放大器83到相应的RX信道，以用于将接收监测信号向下混频为基带信号Y_BB(t)。

混频器104被配置为基于RX监测信号和LO参考信号S_RXj(t)来生成混频器输出信号Y_BB(t)，其中，在监测操作期间，混频器输出信号Y_BB(t)表示RX监测信号与LO参考信号S_RXj(t)之间的相位差。

监测电路150(例如，控制电路120)被配置为：在第一测量间隔期间从混频器107接收输出信号S_DC(t)作为第一输出信号，在第三测量间隔期间从混频器104接收混频器输出信号Y_BB(t)作为第三输出信号，以及基于第一输出信号和第三输出信号来调整用于LO相移器109的参考相位设置Φ_LO。

特别地，监测电路(例如，控制电路120)被配置为：从来自混频器104的第三输出信号Y_BB(t)减去来自混频器107的第一输出信号S_DC(t)，以生成相位关系信号，该相位关系信号表示在LO输入Loin处接收的LO信号S_LO(t)与所选择的接收信道之间的相位关系。由相位关系信号指示的这种相位关系可以通过以下等式来被计算：

pha_RXj/pha_LOin＝pha_RXj/pha_Test-pha_LOin/pha_Test (8)。

监测电路150(例如，控制电路120)被配置为：基于一个或多个接收信道与在LO输入Loin处接收的LO信号S_LO(t)的相位关系(根据相位关系信号)，调整一个或多个接收信道的相移器109的参考相位设置Φ_LO。

图9是根据一个或多个实施例的雷达MMIC 200的示意框图。特别地，除了LOin监测路径(即，无源信号路径12)从单独的本地振荡器端口LOin_fb接收参考LO信号S_LOref(t)之外，雷达MMIC 200类似于图8中所示的雷达MMIC 100。如参考图8中的MMIC 100所类似描述的，无源信号路径12将LO信号S_LOref(t)提供给切换矩阵108，以在LO信号S_LOref(t)的评估期间被用作监测信号Smon。因此，MMIC的TX和RX信道的相位可以相对于该单独的参考LO信号S_LOref(t)的参考相位来被测量。LO输入端口LOin被配置为：从雷达MMIC 200外部的源接收LO信号S_LO(t)，并且将LO信号S_LO(t)提供给测试信号路径11。另外的本地振荡器端口LOin_fb被配置为：从雷达MMIC 200外部的源接收LO信号S_LO(t)，并且将LO信号S_LO(t)提供给无源信号路径12。将无源信号路径12与测试路径11分开在MIMO系统实现中提供了附加的功能安全层和更大的灵活性。可选地，频率转换器(FC)81和84可以被提供，以将LO信号S_LO(t)的频率转换为不同于原始输入频率的频率。

图10是用于图示根据一个或多个实施例的雷达系统300的框图，雷达系统300包括控制器50和多个级联的MMIC 100a至100d。特别地，雷达系统300是包括多个耦合(级联)MMIC 100a至100d的MIMO雷达系统，该多个耦合(级联)MMIC 100a至100d进一步耦合到系统控制器50(例如，微控制器)。虽然系统控制器50被示为在MMIC 100a至100d的外部，但是应当理解，系统控制器50可以被集成在MMIC 100a至100d中的一个MMIC内，同时执行本文中所描述的相同功能。在该示例中，MMIC 100a至100d中的每个MMIC具有与图8中所示的MMIC100类似的结构。备选地，它们可以具有与图9中所示的MMIC 200类似的结构。

每个MMIC 100a至100d可以包括多个发射信道TX01、TX02、TX03等以及多个接收信道RX01、RX02、RX03、RX04等。发射信道中的每个发射信道可以耦合到用于发射雷达信号的相应发射天线，并且接收信道中的每个接收信道可以耦合到用于接收(反射)雷达信号的相应接收天线。然而，如上所述，MMIC也可以仅包括接收器而无需发射器或仅包括发射器而无需接收器。因此，在一些情况下，MMIC可以不包括任何发射信道或可以不包括任何接收信道。

MMIC 100a至100d中的每个MMIC可以包括生成RF振荡器信号S_LO(t)的本地振荡器(LO)。然而，针对雷达系统300的操作，有益的是，由MMIC使用的LO信号是相干的。因此，LO信号在一个MMIC-主MMIC 100a-中被生成，并且LO信号的表示被分配给从MMIC 100b至100d。该表示可以例如与LO信号相同，或者该表示可以是分频信号，然后该分频信号在每个MMIC处通过倍频(例如，经由频率转换器81和/或84)被重构。

虽然在下文中将描述LO信号的分配，但应当理解，以下也可以适用于LO信号的分频分配。在所图示的示例中，为此目的，LO信号S_LO(t)从主MMIC 100a的LO输出LOout被传递到相应的从MMIC 100b至100d的LO输入LOin。在一些实施例中，单向功率分配器可以首先从主MMIC 100a接收LO信号S_LO(t)，并且将被分离的信号分配给相应的从MMIC 100b至100d的LO输入LOin。在一些实施例中，主MMIC 100a也可以使用LOout信号来使用附加LOin端口馈送自身以确保LO信号在主MMIC与从MMIC之间被同等延迟。

根据芯片封装，LO输出LOout和LO输入LOin可以被实现作为引脚、焊球等。在一些示例实施方式中，LO输出LOout和/或LO输入LOin可以通过专用外部接触(例如引脚、焊球等)来实现。为了保持MMIC的外部接触的数目较小，发射信道(例如信道TX03)的输出也可以被重新配置作为LO输出或LO输入。然而，被配置作为LO输出或LO输入的发射信道不再可用作用于连接到(发射)天线的天线端口。根据图10中所示的示例，在主MMIC 100a中，发射信道TX03的RF输出可以被配置作为LO输出，为此目的，适应RF放大器的增益(参见图4，放大器102)是有用的。为了使对接收信道RX01、RX02等的串扰(参见图7和图8)最小化并且为了节省能量，信号功率的所得适应(降低)可以是有用或有利的。在从MMIC 100b至100d的情况下，相应发射信道TX03的RF输出被配置作为LO输入，这可以借助于耦合器和/或开关来被实现。

在所示图的示例中，由TX01、TX02和TX03指定的输出可以连接到(发射)天线，并且由RX01、RX02、RX03和RX04指定的输入可以连接到(接收)天线。此时应当指出，所有MMIC可以包括本地振荡器101(例如PLL)，但是后者不在被配置作为从设备的MMIC 100b至100d中使用。针对正常的雷达操作，LO信号在主MMIC中被集中生成并且在从MMIC之间进行分配。以该方式实现的是，在MMIC中处理的LO信号是相干的。

在图10所示的示例中，主MMIC 100a生成LO信号S_LO(t)，并且经由主MMIC 100a的LO输出将其分配给从MMIC 100b至100d，因此多个MMIC可以串联连接(级联)。(系统)时钟信号SCLK(t)同样可以由主MMIC 100a生成，并且被分配给从MMIC 100b至100d。主MMIC 100a可以根据从诸如石英振荡器的单独的参考时钟生成器70接收的参考时钟信号来生成时钟信号SCLK(t)。为此目的，MMIC 100a至100d各自具有单独的时钟输出CLKout或时钟输入CLKin，它们可以借助于带状线连接。时钟信号SCLK(t)可以具有数MHz(例如200MHz)的时钟频率，而LO信号可以具有数GHz(例如，76GHz至81GHz)或对应的分频值(例如、13GHz或39GHz)的LO频率fLO。

备选地，时钟信号SCLK(t)也可以由参考时钟生成器70生成。在该情况下，由时钟生成器芯片生成的时钟信号SCLK(t)被馈送到所有的MMIC(主MMIC 100a和从MMIC 100b至100d)。

每个MMIC 100a至100d还包括数据输出Dout，以用于传送与由控制电路系统120信息(例如，相位差信息或相位关系信息)生成的相位数据相对应的数据。来自每个MMIC 100a至100d的数据可以作为反馈信息被传送到系统控制器50，系统控制器50在数据输入Din处接收数据。

例如，每个MMIC 100a至100d可以包括至少一个监测电路150，该至少一个监测电路150根据以上描述来测量相位差。MMIC 100a至100d的监测电路150可以将表示相位差或所计算的相位关系的信号传送到系统控制器50。系统控制器50转而可以评估相位关系，并且将控制信息传送到每个MMIC 100a至100d的相应控制电路系统120，以便控制和可能调整其相移器105和109的相位设置。

因此，每个MMIC 100a至100d可以传送与对应雷达信号信道的信号相移相对应的相位数据60。雷达信号信道相对于其他信道和/或其他MMIC中的雷达信号的相移可能随着雷达信号信道之间的温度差增加而增加，或基于在一个MMIC处接收的LO信号S_LO(t)相对于其他MMIC的相位漂移而增加。该现象可以被称为相位漂移，并且可以在不同信道或不同MMIC在不同温度下操作或者在其相应LO输入端口LOin处接收到相对于其他MMIC具有不同相位的LO信号S_LO(t)时出现。因此，雷达信号信道之间的相移可以与相对于输入LO信号S_LO(t)的相位差相关。相位漂移可以显著影响MMIC或级联系统的性能，并且应当被检测和防止。

系统控制器50被配置为：经由数据总线61从MMIC 100a至100d接收相位数据，并且生成控制信号(例如，相位偏移控制信号)，该控制信号控制在每个MMIC 100a至100d处的相移器105和109的相位设置。经由控制信号总线62，在MMIC 100a至100d的控制输入CTRL处接收控制信号，其中它们由MMIC的相应控制电路120接收。每个控制电路120基于所接收的控制信号来处理对相移器105和109的相位设置的调整，以在单独芯片级和跨所有MMIC 100a至100d(包括发射信道和/或接收信道)的系统级处避免相应TX信道与RX信道之间的相位漂移。

鉴于以上，在雷达系统300内的特定MMIC处监测RF信道与所接收的LO信号S_LO(t)之间的相位关系的任何组合都是可能的。针对所有RF信道的相位关系可以由系统控制器50确定和使用，以降低雷达系统300内的RF信道之间的相位漂移。如以上所提及的，一些MMIC可以不包括接收器模块或可以不包括发射模块，而其他MMIC可以具有两者。

每个雷达芯片的MMIC架构能够测量TX信道和RX信道相对于LO输入Loin的相位的相位关系。无源信号路径是补偿提升输入LO信号以驱动TX/RX信道所需的所有活动级的延迟和漂移的关键。对通过无源信号路径12和测试信号路径11路由的LO信号的相位差的测量是实现单个MMIC内和整个MIMO系统的多个MMIC中的TX/RX信道的校准和/或监测能力的关键。单个MMIC处的相位差测量(例如，针对LO信号、TX信道和RX信道)根据不同的测量间隔被依次执行。但是，在每个测量间隔中，可以在所有MMIC当中并行执行相位差测量。

尽管已经描述了各种实施例，但对本领域技术人员将明显的是，在本公开的范围内，更多的实施例和实施方式是可能的。因此，除了根据所附权利要求及其等效之外，本发明不被限制。关于由上述组件或结构(组件、设备、电路、系统等)执行的各种功能，除非另有指定，否则用于描述这些组件的术语(包括对“装置”的引用)旨在对应于执行所描述的组件的特定功能的任何组件或结构(即，功能等效)，即使在结构上不等效于执行本文说明的本发明的示例性实施方式的功能的公开结构。

此外，所附权利要求被并入到详细描述中，其中每个权利要求可以独立作为单独的示例实施例。虽然每个权利要求可以独立作为单独的示例实施例，但是注意，尽管从属权利要求可以在权利要求中指代与一个或多个其他实施例的特定组合，但其他示例实施例也可以包括从属权利要求与每个其他从属或独立权利要求的主题的组合。本文提出了这些组合，除非陈述特定组合是不想要的。此外，旨在将权利要求的特征包括至任何其他独立权利要求，即使该权利要求不直接从属于该独立权利要求。

另外注意，说明书和权利要求中公开的方法可以通过设备来实施，该设备具有用于执行这些方法的相应动作中的每个动作的组件。

此外，应当理解，说明书或权利要求中公开的多个动作或功能的公开可以不被构造为在特定顺序内。因此，多个动作或功能的公开将不将它们限于特定顺序，除非这些动作或功能由于技术原因而不可互换。此外，在一些实施例中，单个动作可以包括或者可以被分为多个子动作。除非明确排除，否则这种子动作可以被包括为或者作为该单个动作的公开的一部分。

指令可以由一个或多个处理器(诸如一个或多个中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)或其他等同的集成或分立逻辑电路装置)执行。因而，如本文中所使用的术语“处理器”或“处理电路装置”是指前述结构或适合于实现本文描述的技术的任何其他结构中的一个结构。另外，在一些方面中，可以在专用硬件和/或软件模块内提供本文描述的功能。此外，可以在一个或多个电路或逻辑元件中完全实现该技术。

因此，可以至少部分地以硬件、软件、固件或其任何组合来实现本公开中所描述的技术。例如，所描述的技术的各个方面可以在包括一个或多个微处理器、DSP、ASIC、或任何其他等同的集成或分立逻辑电路装置的一个或多个处理器以及这些组件的任何组合内实现。

包括硬件的控制器还可以执行本公开中所描述的技术中的一种或多种技术。这种硬件、软件和固件可以在同一设备内或在单独的设备内实现以支持本公开中所描述的各种技术。软件可以存储在非暂态计算机可读介质上，使得该非暂态计算机可读介质包括存储在其上的程序代码或程序算法，该程序代码或程序算法当被执行时使得控制器经由计算机程序执行方法步骤。

尽管已经描述了各种示例性实施例，但对本领域技术人员将明显的是，可以在不背离本发明的精神和范围的情况下，进行各种改变和修改，它们将实现本文公开的构思的优点中的一些优点。对本领域技术人员将明显的是，执行相同功能的其他组件可以被适当地替换。应当理解，可以利用其他实施例，并且可以在不背离本发明的范围的情况下，进行结构或逻辑改变。应当提及，参考特定附图解释的特征可以与其他附图的特征组合，即使它们没有被明显提出。对一般发明构思的这种修改被所附权利要求及其法律等效覆盖。

Claims (31)

1.一种射频RF系统，包括：

雷达单片微波集成电路MMIC，包括：

相位检测器，包括测试输入端口和监测输入端口，其中所述相位检测器被配置为生成输出信号，所述输出信号表示在所述测试输入端口处接收的测试信号与在所述监测输入端口处接收的监测信号之间的相位差；

测试信号路径，包括至少一个有源组件，所述测试信号路径被配置为：接收本地振荡器信号，并且在第一测量间隔期间将所述本地振荡器信号作为所述测试信号提供给所述测试输入端口；以及

无源信号路径，被配置为：接收所述本地振荡器信号，并且在所述第一测量间隔期间将所述本地振荡器信号作为所述监测信号提供给所述监测输入端口。

2.根据权利要求1所述的雷达系统，其中，除所述本地振荡器信号之外，所述相位检测器用于监测所述MMIC的至少一个RF信道，以确定指示参考相位的信号。

3.根据权利要求1所述的雷达系统，其中所述无源信号路径不包括有源组件，并且所述测试信号路径是包括所述至少一个有源组件的有源信号路径，其中每个有源组件包括至少一个晶体管。

4.根据权利要求3所述的雷达系统，其中所述雷达MMIC还包括：

本地振荡器端口，被配置为：从所述第一雷达MMIC外部的源接收所述本地振荡器信号，并且将所述本地振荡器信号提供给所述测试信号路径和所述无源信号路径。

5.根据权利要求3所述的雷达系统，其中所述雷达MMIC还包括：

本地振荡器端口，被配置为：从所述第一雷达MMIC外部的源接收所述本地振荡器信号，并且将所述本地振荡器信号提供给所述测试信号路径；以及

另一本地振荡器端口，被配置为：从所述第一雷达MMIC外部的所述源接收所述本地振荡器信号，并且将所述本地振荡器信号提供给所述无源信号路径。

6.根据权利要求1所述的雷达系统，其中所述相位检测器包括：

测试相移器，被配置为：接收所述测试信号，并且基于相位偏移来生成相移测试信号，所述相位偏移来自被施加到接收到的所述测试信号的相位偏移的序列；以及

相位混频器，被配置为：将所述相移测试信号和所述监测信号混频，以生成包括多个直流DC值的所述输出信号。

7.根据权利要求1所述的雷达系统，其中所述雷达MMIC还包括：

第一发射信道，被配置为：基于所述本地振荡器信号，输出第一连续波发射信号；以及

第一发射监测信号路径，被配置为：从所述第一发射信道耦合输出所述第一连续波发射信号的部分作为第一发射监测信号，

其中所述相位检测器被配置为：在第二测量间隔期间在所述测试输入端口处接收所述测试信号，并且在所述第二测量间隔期间在所述监测输入端口处接收所述第一发射监测信号作为所述监测信号。

8.根据权利要求7所述的雷达系统，其中所述雷达MMIC还包括：

第一发射相移器，被提供在所述第一发射信道上，并且被配置为将发射相位设置施加到所述第一连续波发射信号；以及

监测电路，被配置为：在所述第一测量间隔期间接收所述输出信号作为第一输出信号，在所述第二测量间隔期间接收所述输出信号作为第二输出信号，并且基于所述第一输出信号和所述第二输出信号来调整所述发射相位设置。

9.根据权利要求8所述的雷达系统，其中所述监测电路被配置为：从所述第二输出信号减去所述第一输出信号以生成相位关系信号，并且所述监测电路被配置为：基于所述相位关系信号来调整所述发射相位设置。

10.根据权利要求1所述的雷达系统，其中所述雷达MMIC还包括：

第一接收信道，包括混频器，其中所述第一接收信道被配置为：在雷达操作期间接收来自天线的接收信号，并且在监测操作期间接收来自所述相位检测器的接收监测信号，其中所述接收监测信号从所述测试信号得到；

参考信号路径，被配置为：接收从所述本地振荡器信号得到的参考信号，并且将所述参考信号提供给所述混频器，

其中所述混频器被配置为：基于所述接收监测信号和所述参考信号来生成混频器输出信号，其中所述混频器输出信号表示所述接收监测信号与所述参考信号之间的相位差。

11.根据权利要求10所述的雷达系统，其中所述参考信号是所述本地振荡器信号。

12.根据权利要求10所述的雷达系统，其中所述相位检测器包括：

测试相移器，被配置为：接收所述测试信号，并且基于相位偏移来生成所述接收监测信号作为相移测试信号，所述相位偏移来自被施加到接收到的所述测试信号的相位偏移的序列。

13.根据权利要求10所述的雷达系统，其中所述雷达MMIC还包括：

第一参考相移器，被提供在所述参考信号路径上，并且被配置为：将参考相位设置施加到所述本地振荡器信号，以生成在所述雷达操作期间使用的相移参考信号；以及

监测电路，被配置为：在所述第一测量间隔期间接收所述输出信号作为第一输出信号，在第二测量间隔期间接收所述混频器输出信号作为第二输出信号，并且基于所述第一输出信号和所述第二输出信号来调整用于所述雷达操作的所述参考相位设置。

14.根据权利要求13所述的雷达系统，其中所述监测电路被配置为：从所述第二输出信号减去所述第一输出信号以生成相位关系信号，并且所述监测电路被配置为：基于所述相位关系信号来调整所述参考相位设置。

15.根据权利要求1所述的雷达系统，还包括：

频率转换器，被配置为：接收所述本地振荡器信号，并且将所述本地振荡器信号的频率转换为不同的频率以生成经频率转换的本地振荡器信号。

16.根据权利要求15所述的雷达系统，其中：

所述测试信号路径被配置为：接收所述经频率转换的本地振荡器信号，并且将所述经频率转换的本地振荡器信号作为所述测试信号提供给所述测试输入端口，并且

所述无源信号路径被配置为：接收所述经频率转换的本地振荡器信号，并且在所述第一测量间隔期间，将所述经频率转换的本地振荡器信号作为所述监测信号提供给所述监测输入端口。

17.一种监测RF电路中的RF信号的方法，所述方法包括：

生成输出信号，所述输出信号表示在相位检测器的测试输入端口处接收的测试信号与在所述相位检测器的监测输入端口处接收的监测信号之间的相位差；

在包括至少一个有源组件的测试信号路径处接收本地振荡器信号，并且经由所述测试信号路径，在第一测量间隔期间将所述本地振荡器信号作为所述测试信号提供给所述测试输入端口；以及

在无源信号路径处接收所述本地振荡器信号，并且经由所述无源信号路径，在所述第一测量间隔期间将所述本地振荡器信号作为所述监测信号提供给所述监测输入端口。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括：

使用所述相位检测器来监测除所述本地振荡器信号之外的所述RF电路的至少一个RF信道以确定指示参考相位的信号。

19.根据权利要求17所述的方法，其中所述无源信号路径不包括有源组件，并且所述测试信号路径是包括所述至少一个有源组件的有源信号路径，其中每个有源组件包括至少一个晶体管。

20.根据权利要求17所述的方法，还包括：

通过第一发射信道，基于所述本地振荡器信号来输出第一连续波发射信号；

通过第一发射监测信号路径，从所述第一发射信道耦合输出所述第一连续波发射信号的部分作为第一发射监测信号；

通过所述相位检测器，在第二测量间隔期间在所述测试输入端口处接收所述测试信号；以及

通过所述相位检测器，在所述第二测量间隔期间在所述监测输入端口处接收所述第一发射监测信号作为所述监测信号。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括：

通过在所述第一发射信道上提供的第一发射相移器，将发射相位设置施加到所述第一连续波发射信号；

通过监测电路，在所述第一测量间隔期间接收所述输出信号作为第一输出信号；

通过所述监测电路，在所述第二测量间隔期间接收所述输出信号作为第二输出信号；以及

通过所述监测电路，基于所述第一输出信号和所述第二输出信号来调整所述发射相位设置。

22.根据权利要求21所述的方法，还包括：

从所述第二输出信号减去所述第一输出信号，以生成相位关系信号；以及

通过所述监测电路，基于所述相位关系信号来调整所述发射相位设置。

23.根据权利要求17所述的方法，还包括：

通过包括混频器的第一接收信道，在雷达操作期间接收来自天线的接收信号；

通过所述第一接收信道，在监测操作期间接收来自所述相位检测器的接收监测信号，其中所述接收监测信号从所述测试信号得到；

通过参考信号路径，接收从所述本地振荡器信号得到的参考信号，并且将所述参考信号提供给所述混频器；以及

通过所述混频器，基于所述接收监测信号和所述参考信号来生成混频器输出信号，其中所述混频器输出信号表示所述接收监测信号与所述参考信号之间的相位差。

24.根据权利要求23所述的方法，还包括：

通过所述相位检测器的测试相移器，基于被施加到接收到的所述测试信号的至少一个相位偏移来生成所述接收监测信号作为相移测试信号。

25.根据权利要求23所述的方法，还包括：

通过在所述参考信号路径上提供的第一参考相移器，将参考相位设置施加到所述本地振荡器信号以生成在所述雷达操作期间使用的相移参考信号；

通过监测电路，在所述第一测量间隔期间接收所述输出信号作为第一输出信号；

通过所述监测电路，在第二测量间隔期间接收所述混频器输出信号作为第二输出信号，以及

通过所述监测电路，基于所述第一输出信号和所述第二输出信号来调整用于所述雷达操作的所述参考相位设置。

26.根据权利要求25所述的方法，还包括：

通过所述监测电路，从所述第二输出信号减去所述第一输出信号以生成相位关系信号；以及

通过所述监测电路，基于所述相位关系信号来调整所述参考相位设置。

27.根据权利要求17所述的方法，还包括：

将所述本地振荡器信号的频率转换为不同的频率，以生成经频率转换的本地振荡器信号。

28.一种射频RF系统，包括：

多个雷达单片微波集成电路MMIC，每个雷达MMIC包括：

相位检测器，包括测试输入端口、监测输入端口和输出端口，其中所述相位检测器被配置为在所述输出端口处生成输出信号，所述输出信号表示在所述测试输入端口处接收的测试信号与在所述监测输入端口处接收的监测信号之间的相位差；

测试信号路径，包括至少一个有源组件，所述测试信号路径被配置为：接收本地振荡器信号，并且在第一测量间隔期间将所述本地振荡器信号作为所述测试信号提供给所述测试输入端口；以及

无源信号路径，被配置为：接收所述本地振荡器信号，并且在所述第一测量间隔期间将所述本地振荡器信号作为所述监测信号提供给所述监测输入端口；以及

控制器，被配置为：基于由所述多个雷达MMIC中的每个雷达MMIC生成的每个输出信号，调整所述多个雷达MMIC的至少一个RF信道的相位。

29.根据权利要求28所述的雷达系统，还包括：

主雷达MMIC，被配置为：生成所述本地振荡器信号，并且将所述本地振荡器信号分配给所述多个雷达MMIC。

30.根据权利要求28所述的雷达系统，其中除所述本地振荡器信号之外，所述相位检测器用于监测所述雷达MMIC的至少一个RF信道。

31.根据权利要求28所述的雷达系统，其中所述无源信号路径不包括有源组件，并且所述测试信号路径是包括所述至少一个有源组件的有源信号路径，其中每个有源组件包括至少一个晶体管。

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