CN114868344B - 一种双向耦合器的方向性校准装置、方法、芯片组、设备及可读存储介质 - Google Patents

一种双向耦合器的方向性校准装置、方法、芯片组、设备及可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种双向耦合器的方向性校准装置、方法、芯片组、设备及可读存储介质，涉及通信技术领域，用于降低校准的设备成本，同时提高适用性。所述装置包括：负载，用于提供固定的负载阻抗；可调阻抗网络，用于提供多个阻抗状态；双向耦合器，用于获取所述多个阻抗状态中每个阻抗状态下的耦合信号，所述耦合信号包括前向耦合信号和反向耦合信号；处理器，用于根据所述多个阻抗状态下的所述耦合信号，校准所述双向耦合器的方向性系数。

Description

一种双向耦合器的方向性校准装置、方法、芯片组、设备及可 读存储介质
技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种双向耦合器的方向性校准装置、方法、芯片组、设备及可读存储介质。
背景技术
双向耦合器(coupler)是一种应用于天线调谐系统的无源器件，可用于从传输线中耦合传输信号的一部分传输功率。如图1所示，双向耦合器通常具有两个采样端口，即前向耦合端口和反向耦合端口，前向耦合端口用于采样入射波以获取前向耦合信号，反向耦合端口用于采样反射波以获取反向耦合信号。在天线调谐系统中，通常需要基于双向耦合器耦合的前向耦合信号和反向耦合信号来确定该系统的反射系数，从而基于该反射系数对天线做匹配调谐，以提高天线传输效率。因此，该反射系数测量的准确性与该双向耦合性的方向性(即前向和反向的准确性)密切相关。
现有技术中，对于应用于手机的天线调谐系统中的双向耦合器，通常是在实验室中通过以下方式来校准双向耦合性的方向性。具体的，将天线调谐系统中的双向耦合器与电调仪表连接，并设置该电调仪表为多个不同的负载值；对于这多个不同负载值中的每个负载值，通过该电调仪表测量该电调仪表的输入端反射系数，并通过该手机的天线调谐系统测量双向耦合性的耦合口反射系数，对应得到多组反射系数对；之后，将该多组反射系数对代入如下公式所示的反射系数映射模型中，以确定双向耦合性的方向性系数。式中，a、b和c表示双向耦合性的方向性系数，Γin表示该电调仪表的输入端反射系数，Γcpl表示双向耦合性的耦合口反射系数。
上述双向耦合性的方向性校准方案中，需要利用额外的电调仪表，从而会带来较高的设备成本；此外，该方案仅适用于在实验室中对某个天线调谐系统中的双向耦合性做校准，而不同天线调谐系统中双向耦合性的方向性的差异性较大，因此该方案的适用性较差。
发明内容
本申请提供了一种双向耦合器的方向性校准装置、方法、芯片组、设备及可读存储介质，用于降低双向耦合器的方向性校准的设备成本，同时提高该方向性校准的适用性。
为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：
第一方面，提供一种双向耦合器的方向性校准装置，该装置包括：负载，用于提供固定的负载阻抗，即在方向性校准过程中该负载的阻抗是固定不变的，从而该负载的反射系数是固定不变的；可调阻抗网络，用于提供多个阻抗状态，该多个阻抗状态下的阻抗值可以是不同的；双向耦合器，用于获取该多个阻抗状态中每个阻抗状态下的耦合信号，该耦合信号包括前向耦合信号和反向耦合信号，即获取每个阻抗状态下的前向耦合信号和反向耦合信号；处理器，用于根据该多个阻抗状态下的该耦合信号，校准该双向耦合器的方向性系数。
上述技术方案中，通过该负载提供固定的负载阻抗，可调阻抗网络提供多个阻抗状态，以及双向耦合器获取该多个阻抗状态中每个阻抗状态下的前向耦合信号和反向耦合信号，使得处理器基于根据该多个阻抗状态下的耦合信号，校准双向耦合器的方向性系数，从而与现有技术相比，无需利用额外的电调仪表和提供实验室环境，即可实现双向耦合器的方向性校准，从而降低了方向性校准的设备成本，同时也提高了该方向性校准的适用性。
在第一方面的一种可能的实现方式中，该负载为具有固定阻抗的器件或仪表，比如，该负载为天线，该天线的阻抗为固定的负载阻抗，或者该负载为固定阻抗的综测仪。上述可能的实现方式中，该负载可以为固定阻抗的器件或仪表，从而使得该装置可以在产线过程中实现双向耦合器的方向性校准，并且在天线安装之前或者在天线安装之后均可实现，从而提高了该方向性校准的适用性。
在第一方面的一种可能的实现方式中，该负载为阻抗可变的器件或仪表，在方向性校准过程中该阻抗可变的器件处于固定状态，从而该固定状态下的阻抗是固定的，可选的，该负载包括天线、以及耦合在该可调阻抗网络与该天线之间的孔径调谐器，该孔径调谐器处于固定的孔径状态。上述可能的实现方式中，该负载的固定阻抗由天线和孔径调谐器提供，从而使得该装置在出厂后仍可以实现双向耦合器的方向性校准，从而提高了该方向性校准的适用性。
在第一方面的一种可能的实现方式中，该处理器还与可调阻抗网络耦合，比如，处理器通过mipi总线与可调阻抗网络耦合，该处理器还用于：设置该可调阻抗网络的阻抗状态，比如，在该方向性校准过程中，处理器可以依次遍历地将可调阻抗网络设置为该多个阻抗状态。
在第一方面的一种可能的实现方式中，该装置还包括：耦合在该处理器与该双向耦合器之间的衰减器和/或模数转换器；该衰减器可以为可调或者不可调的衰减器，用于调节该耦合信号的幅度，比如，该衰减器用于调节每个阻抗状态下的前向耦合信号的幅度或者反向耦合信号的幅度，以保证该前向耦合信号和该反向耦合信号具有较好的信噪比；该模数转换器，用于将该耦合信号转换为数字信号，比如，用于将每个阻抗状态下双向耦合器获取的前向耦合信号和反向耦合信号均转换为数字信号，以使处理器根据该前向耦合信号对应的数字信号和该反向耦合信号对应的数字信号校准双向耦合的方向性系数。上述可能的实现方式中，通过提高该耦合信号的信噪比，可以进一步提高基于该耦合信号确定的双向耦合器的方向性系数的准确度。
在第一方面的一种可能的实现方式中，该处理器还用于：输出校准信号，该耦合信号为该校准信号的耦合信号，该校准信号可以为具有一定带宽的信号。上述可能的实现方式中，当需要校准双向耦合器的方向性系数时，可以通过该处理器输出校准信号，从而启动校准流程。
在第一方面的一种可能的实现方式中，该装置还包括：耦合在该处理器与该双向耦合器之间的数模转换器和/或射频电路；该数模转换器，用于将该校准信号转换为模拟信号；该射频电路，用于将该校准信号传输至该双向耦合器。上述可能的实现方式中，通过该数模转换器和射频电路可以将该校准信号传输至双向耦合器及负载，以使得双向耦合器获取到该校准信号对应的耦合信号。
在第一方面的一种可能的实现方式中，该处理器还用于：对于该多个阻抗状态中的每个阻抗状态，根据该阻抗状态下的该耦合信号，确定该阻抗状态下的耦合口反射系数，比如，该耦合口反射系数可以为该反向耦合信号与该前向耦合信号的比值；根据该多个阻抗状态下的该耦合口反射系数，校准该双向耦合器的方向性系数，比如，根据多个耦合口反射系数和该多个阻抗状态下的网络参数矩阵，校准双向耦合器的方向性系数。上述可能的实现方式中，提供了一种简单有效地确定双向耦合器的方向性系数的方式。
第二方面，提供一种双向耦合器的方向性校准装置，比如，该装置可以为基带处理器或者数字信号处理器等，该装置包括：设置单元，用于分别设置可调阻抗网络为多个阻抗状态，该多个阻抗状态下的负载阻抗是固定的，即在方向性校准过程中该负载的阻抗是固定不变的，从而该负载的反射系数是固定不变的；获取单元，用于获取该多个阻抗状态中每个阻抗状态下的耦合信号，该耦合信号包括前向耦合信号和反向耦合信号，即获取每个阻抗状态下的前向耦合信号和反向耦合信号；校准单元，用于根据该多个阻抗状态下的该耦合信号，校准该双向耦合器的方向性系数。
在第二方面的一种可能的实现方式中，该装置还包括：调节单元，用于调节该耦合信号的幅度，比如，调节每个阻抗状态下的前向耦合信号的幅度或者反向耦合信号的幅度，以保证该前向耦合信号和该反向耦合信号具有较好的信噪比；和/或，转换单元，用于将该耦合信号转换为数字信号，比如，将每个阻抗状态下双向耦合器获取的前向耦合信号和反向耦合信号均转换为数字信号，以根据该前向耦合信号对应的数字信号和该反向耦合信号对应的数字信号校准双向耦合的方向性系数。
在第二方面的一种可能的实现方式中，该装置还包括：输出单元，用于输出校准信号，该耦合信号为该校准信号的耦合信号，该校准信号可以为具有一定带宽的信号。
在第二方面的一种可能的实现方式中，该装置还包括：转换单元，用于将该校准信号转换为模拟信号，以使得该校准信号对应的模拟信号传输至双向耦合器及负载。
在第二方面的一种可能的实现方式中，校准单元还用于：对于该多个阻抗状态中的每个阻抗状态，根据该阻抗状态下的该耦合信号，确定该阻抗状态下的耦合口反射系数，比如，该耦合口反射系数可以为该反向耦合信号与该前向耦合信号的比值；根据该多个阻抗状态下的该耦合口反射系数，校准该双向耦合器的方向性系数，比如，根据多个耦合口反射系数和该多个阻抗状态下的网络参数矩阵，校准双向耦合器的方向性系数。
第三方面，提供一种双向耦合器的方向性校准方法，该方法包括：分别设置可调阻抗网络为多个阻抗状态，该多个阻抗状态下的负载阻抗是固定的，即在方向性校准过程中该负载的阻抗是固定不变的，从而该负载的反射系数是固定不变的；获取该多个阻抗状态中每个阻抗状态下的耦合信号，该耦合信号包括前向耦合信号和反向耦合信号，即获取每个阻抗状态下的前向耦合信号和反向耦合信号；根据该多个阻抗状态下的该耦合信号，校准该双向耦合器的方向性系数。
在第三方面的一种可能的实现方式中，该方法还包括：调节该耦合信号的幅度，比如，调节每个阻抗状态下的前向耦合信号的幅度或者反向耦合信号的幅度，以保证该前向耦合信号和该反向耦合信号具有较好的信噪比；和/或，将该耦合信号转换为数字信号，比如，将每个阻抗状态下双向耦合器获取的前向耦合信号和反向耦合信号均转换为数字信号，以根据该前向耦合信号对应的数字信号和该反向耦合信号对应的数字信号校准双向耦合的方向性系数。
在第三方面的一种可能的实现方式中，该方法还包括：输出校准信号，该耦合信号为该校准信号的耦合信号，该校准信号可以为具有一定带宽的信号。
在第三方面的一种可能的实现方式中，该方法还包括：将该校准信号转换为模拟信号，以使得该校准信号对应的模拟信号传输至双向耦合器及负载。
在第三方面的一种可能的实现方式中，根据该多个阻抗状态下的该耦合信号，校准该双向耦合器的方向性系数，包括：对于该多个阻抗状态中的每个阻抗状态，根据该阻抗状态下的该耦合信号，确定该阻抗状态下的耦合口反射系数，比如，该耦合口反射系数可以为该反向耦合信号与该前向耦合信号的比值；根据该多个阻抗状态下的该耦合口反射系数，校准该双向耦合器的方向性系数，比如，根据多个耦合口反射系数和该多个阻抗状态下的网络参数矩阵，校准双向耦合器的方向性系数。
第四方面，提供一种芯片组，该芯片组包括负载芯片、以及与该负载芯片耦合的处理芯片，该负载芯片用于提供固定的负载阻抗，该处理芯片用于执行如第三方面或第三方面的任一种可能的实现方式所提供的双向耦合器的方向性校准方法；可选的，该处理芯片可以为射频芯片或者基带芯片等。
在本申请的另一方面，提供一种无线通信设备，该设备可以为终端或基站，该设备包括如第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所提供的双向耦合器的方向性校准装置，或者该设备包括如第四方面所提供的芯片组。
在本申请的另一方面，提供一种可读存储介质，该可读存储介质中存储有指令，当该可读存储介质在设备上运行时，使得该设备执行如第三方面或者第三方面的任一种可能的实现方式所提供的双向耦合器的方向性校准方法。
本申请的又一方面，提供一种计算机程序产品，当该计算机程序产品在计算机上运行时，使得该计算机执行第三方面或者第三方面的任一项可能的实现方式所提供的双向耦合器的方向性校准方法。
可以理解地，上文提供的任一种芯片组、无线通信设备、双向耦合器的方向性系数校准方法、可读存储介质和计算机程序产品均包含了上述所提供的双向性耦合性的校准装置的技术特征，因此，其所能达到的有益效果可参考上文所提供的对应装置中的有益效果，此处不再赘述。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种双向耦合器的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种无线通信设备的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种双向耦合器的方向性校准装置的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的另一种双向耦合器的方向性校准装置的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的又一种双向耦合器的方向性校准装置的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的另一种双向耦合器的方向性校准装置的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的一种双向耦合器的方向性校准方法的流程示意图。
具体实施方式
本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b，或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c，或a、b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。另外，本申请的实施例采用了“第一”、“第二”等字样对名称或功能或作用类似的对象进行区分，本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定。“耦合”一词用于表示电性连接，包括通过导线或连接端直接相连或通过其他器件间接相连。因此“耦合”应被视为是一种广义上的电子通信连接。
本申请中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
本申请的技术方案可以应用于包括方向性校准装置的各种无线通信设备中。该无线通信设备可以部署在陆地上，包括室内或室外、手持或车载。也可以部署在水面上(如轮船等)。还可以部署在空中(例如飞机、气球和卫星上等)。该无线通道设备可以为终端或基站，以及应用于终端或基站的芯片或芯片组等，该芯片或芯片组也可以称为单板。其中，该终端可以包括但不限于：手机(mobile phone)、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、移动互联网设备(mobile internet device，MID)、可穿戴设备(例如智能手表、智能手环、计步器等)、车载设备(例如，汽车、自行车、电动车、飞机、船舶、火车、高铁等)、虚拟现实(virtualreality，VR)设备、增强现实(augmented reality，AR)设备、工业控制(industrialcontrol)中的无线终端、智能家居设备(例如，冰箱、电视、空调、电表等)、智能机器人、车间设备、无人驾驶(self-driving)中的无线终端、远程手术(remote medical surgery)中的无线终端、智能电网(smart grid)中的无线终端、运输安全(transportation safety)中的无线终端、智慧城市(smart city)中的无线终端，或智慧家庭(smart home)中的无线终端、飞行设备(例如，智能机器人、热气球、无人机、飞机)等。
图2为本申请实施例提供的一种终端的结构示意图，该终端以手机为例进行说明。该终端包括：基带处理器(modem)、射频集成电路(radio frequency integrated circuit，RFIC)、射频前端模块(radio frequency front end module，RF FEM)和天线(antenna)。
其中，基带处理器具有基带处理功能，可用于处理基带信号。射频集成电路RFIC可用于实现基带信号与射频信号之间的调制或解调。射频集成电路RFIC中可以包括一个或者多个发射通道、以及一个或者多个接收通道，每个发射通道中可以包括模数转换器(analogto digital converter，DAC)、低通滤波器(low pass filter，LPF)和上转换器(upconverter)等，每个接收通道中可以包括数模转换器(digital to analog converter，ADC)、低通滤波器(low pass filter，LPF)和下转换器(down converter)等。射频前端模块RF FEM可用于提供功率放大或滤波等功能。射频前端模块中也可以包括一个或者多个发射(transmit，Tx)通道、以及一个或者多个接收(receive，Rx)通道，每个发射通道可以包括功率放大器(power amplifier，PA)、发射滤波器(Tx filter)和双工器(duplexer)，每个接收通道中可以包括低噪声放大器(low noise amplifier，LNA)和双工器(duplexer)，双工器也可以替换为天线开关(antenna switches)。天线可用于实现信号的接收或发送，即实现射频信号与电磁波之间的能量转换。
进一步的，如图2所示，该终端中还包括方向性校准装置，该方向性校准装置可用于校准双向耦合器(coupler)的方向性系数。其中，该方向性校准装置中可以包括诸如双向耦合器和可调阻抗网络等多个器件，这多个器件中的部分或全部器件或功能可以是单独设置的，也可以是部分或全部器件集成在该终端的基带处理器、射频集成电路RFIC、射频前端模块RF FEM或者天线中的，本申请实施对此不作具体限制。图2中以双向耦合器和可调阻抗网络集成在射频前端模块RF FEM中为例进行说明。
图3为本申请实施例提供的一种双向耦合器的方向性校准装置，该装置包括：依次耦合的负载31、可调阻抗网络32、双向耦合器33和处理器34。
其中，负载31用于提供固定的负载阻抗，即在方向性校准过程中负载31的阻抗是固定不变的，从而负载31的反射系数是固定不变的。在一种示例性中，负载31可以为具有固定阻抗的器件或仪表，比如，负载31为天线，该天线的阻抗为固定的负载阻抗，或者负载31为固定阻抗的综测仪。在另一种示例性中，负载31可以为阻抗可变的器件或仪表，在方向性校准过程中该阻抗可变的器件处于固定状态，从而该固定状态下的阻抗是固定的，比如，负载31包括孔径调谐器和天线，该负载的阻抗为孔径调谐器的阻抗与天线的阻抗之和，该天线的阻抗为固定阻抗，在方向性校准过程中该孔径调谐器处于同一个孔径状态，从而在该孔径状态下该孔径调谐器的阻抗也是固定的。
可调阻抗网络32用于提供多个阻抗状态，该多个阻抗状态下的阻抗值可以是不同的。其中，可调阻抗网络32可以包括一个或者多个可调器件(比如，可调电容、可调电感或开关等)，和/或，一个或者多个不可调器件(比如，固定电容或电感等)。该多个阻抗状态可以由这一个或者多个可调谐器件的状态，和/或，这一个或者多个不可调谐器件的状态的组合构成。比如，可调阻抗网络32包括可调电容C1和C2，假设可调电容C1和C2均包括3个不同电容值的调节，则可调电容C1的状态和可调电容C2的状态组合后可以得到9个组合状态，若这9个组合状态下的等效电容均不相等，则该多个阻抗状态可以为这9个组合状态。在一种可能的实施例中，可调阻抗网络32中可以包括可调电容、固定电感和开关。
双向耦合器33用于获取该多个阻抗状态中每个阻抗状态下的耦合信号，其中，该耦合信号可以包括前向耦合信号和反向耦合信号。比如，双向耦合器33的耦合方向包括前向耦合和反向耦合；当双向耦合器33被设置为前向耦合时，可用于获取前向耦合信号，即获取双向耦合器33中传输的入射波的耦合信号；当双向耦合器33被设置为反向耦合时，可用于获取反向耦合信号，即获取双向耦合器33中传输的入射波对应的反射波的耦合信号。对于该多个阻抗状态中每个阻抗状态，双向耦合器33可以分别被设置为前向耦合和反向耦合，从而分别获取该阻抗状态下的前向耦合信号和反向耦合信号。通过获取每个阻抗状态下的前向耦合信号和反向耦合信号，即可得到该多个阻抗状态下的前向耦合信号和反向耦合信号。
处理器34用于根据该多个阻抗状态下的耦合信号，校准双向耦合器33的方向性系数。其中，该耦合信号可以包括前向耦合信号和反向耦合信号，对于该多个阻抗状态中的每个阻抗状态，处理器34可以用于：根据该阻抗状态下的前向耦合信号和反向耦合信号，确定该阻抗状态下双向耦合器33的耦合口反射系数(比如，该耦合口反射系数可以为该反向耦合信号与该前向耦合信号的比值)，从而根据该多个阻抗状态下的前向耦合信号和反向耦合信号可以对应得到多个耦合口反射系数；根据该多个耦合口反射系数，校准双向耦合器33的方向性系数。
在一种可能的示例中，处理器34根据该多个耦合口反射系数，校准双向耦合器33的方向性系数，可以包括：根据该多个耦合口反射系数和该多个阻抗状态下的网络参数矩阵，校准双向耦合器33的方向性系数。
其中，该网络参数矩阵是指可调阻抗网络32的网络参数矩阵，该多个阻抗状态下的网络参数矩阵可以是事先测量得到并存储在处理器34中的。每个阻抗状态下的网络参数矩阵可以包括四个网络参数，该四个网络参数可以表示为S11、S12、S21和S22。假设可调阻抗网络32两端的端口为第一端口(或输入端口)和第二端口(或输出端口)，则S11表示第一端口的反射参数，S22表示第二端口的反射参数，该反射参数可以为电压反射系数，S12表示第一端口至第二端口的端口间传输参数，S21表示第二端口至第一端口的端口间传输参数，该端口间传输增益可以是电压增益。
示例性的，若双向耦合器33的耦合口反射系数表示为Γcpl，可调阻抗网络32的第一端口的反射系数表示为Γin，则Γin与Γin之间满足如下公式(1)，式中的a、b和c表示双向耦合器33的方向性系数。若负载31的反射系数表示为ΓL，则Γin与ΓL之间还满足如下公式(2)。基于公式(1)和公式(2)，可以得到如下公式(3)。
在上述公式(3)中，ΓL、a、b和c是未知的且在每个阻抗状态下是固定不变的，每个阻抗状态下的Γcpl、S11、S12、S21和S22是已知的，从而基于该多个阻抗状态下的Γcpl、S11、S12、S21和S22和公式(3)即可确定双向耦合器33的方向性系数a、b和c。具体的，去除上述公式(3)中的分母可得到公式(3-1)；假定公式(3-1)中的P1＝S11、P2＝1、P3＝-S11Γcpl、P4＝(S12S21-S11S22)、P5＝S22、P6＝(-S12S21+S11S22)、P7＝S22Γcpl、L＝ΓL、M＝-Γcpl，则公式(3-1)可以被转换为公式(3-2)；假定公式(3-2)中的a*L＝d、b*L＝e、c*L＝f、L＝g、M＝-m，则公式(3-2)可以被转换为公式(3-3)，*表示乘号。
P1*a+P2*b+P3*c+P4*a*L+P5*b*L+P6*c*L+P7*L+M＝0 (3-2)
P1*a+P2*b+P3*c+P4*d+P5*e+P6*f+P7*g＝m (3-3)
其中，该多个阻抗状态的数量可以大于或等于7，基于上述公式(3-3)可以构建公式(3-4)所示的两个矩阵相乘的方程，公式(3-4)中P1至P7的上标(即1至n)表示第1个至第n个阻抗状态，相乘的两个矩阵中的左矩阵可以表示为矩阵A、右矩阵可以表示为矩阵X、二者的乘积矩阵可以表示为矩阵B，则公式(3-4)可以表示为A*X＝B，则矩阵X＝(AHA)-1*AH*B，从而可以解出矩阵X，矩阵X中的a、b和c即为双向耦合器33的方向性系数。
在一种可能的实施例中，处理器34还与可调阻抗网络32耦合，比如，处理器34通过mipi总线与可调阻抗网络32耦合，处理器34还可用于设置可调阻抗网络32的阻抗状态。示例性的，在该方向性校准过程中，处理器34可以依次遍历地将可调阻抗网络32设置为该多个阻抗状态。比如，该多个阻抗状态包括n个阻抗状态，则处理器34可以先将可调阻抗网络32设置为第1个阻抗状态，并确定第1个阻抗状态下的耦合口反射系数；再将可调阻抗网络32设置为第2个阻抗状态，并确定第2个阻抗状态下的耦合口反射系数；如此类推，直至将可调阻抗网络32设置为第n个阻抗状态，并确定第n个阻抗状态下的耦合口反射系数。之后，根据n个阻抗状态下的耦合口反射系数，校准双向耦合器33的方向性系数a、b和c。
进一步的，如图4所示，该装置还可以包括：耦合在处理器34与双向耦合器33之间的衰减器35，和/或，模数转换器(analog to digital converter，ADC)36。其中，衰减器35可以为可调或者不可调的衰减器，具体用于调节该耦合信号的幅度，比如，衰减器35用于调节每个阻抗状态下的前向耦合信号的幅度或者反向耦合信号的幅度，以保证该前向耦合信号和该反向耦合信号具有较好的信噪比。ADC 36用于将该耦合信号转换为数字信号，比如，ADC 36用于将每个阻抗状态下双向耦合器33获取的前向耦合信号和反向耦合信号均转换为数字信号，以使处理器34根据该前向耦合信号对应的数字信号和该反向耦合信号对应的数字信号确定耦合口反射系数。
可选的，如图4所示，该装置还可以包括：耦合在处理器34与双向耦合器33之间的数模转换器(digital to analog converter，DAC)37，和/或射频电路38。在一种可能的示例中，处理器34还可以用于输出校准信号，该校准信号可以依次通过DAC 37、射频电路38、双向耦合器33和可调阻抗网络32后传输至负载31上，该校准信号可以为具有一定带宽的信号。具体的，处理器34输出的校准信号可以为数字信号，在该校准信号传输过程中，DAC 37可用于将该校准信号转换为模拟信号，射频电路38可用于将该校准信号经过功率放大和滤波等一系列处理后，依次通过双向耦合器33和可调阻抗网络32后传输至负载31上。双向耦合器33可用于在每个阻抗状态下获取该校准信号的耦合信号，即在每个阻抗状态下获取该校准信号的前向耦合信号和反向耦合信号。
在实际应用中，射频电路38中可以包括射频集成电路或射频前端模块中的至少一个，双向耦合器33、可调阻抗网络32、衰减器35、ADC 36或DAC 37中的一个或者多个可以集成在射频电路38中，本申请实施例对此不作具体限制。此外，处理器34可以是基带处理器、微处理器或者为其他可用于实现处理器34的功能的电路或处理器等；另外，处理器34也可以集成在射频电路38中的射频集成电路或射频前端模块中，本申请实施例对此同样不作具体限制。
本申请实施例提供的方向性校准方案可以应用在终端或基站等无线通信设备或应用于该无线通信设备的单板的产线校准中，也可以应用于出厂后或离线的无线通信设备或单板的校准。对于产线校准，该方案可以在安装天线之前对该无线通信设备单板进行方向性校准，也可以在安装天线之后对该无线通信设备或者单板进行方向性校准。对于出厂后的无线通信设备或单板的校准，在一个相对固定环境中基于本申请的校准方案可在十几毫秒的时长内实现双向耦合器的方向性校准，比如，该无线通信设备静止或者移动速度较小可认为其处于相对固定的环境中。
示例性的，如图5所示，对于产线校准过程，装备台个人计算机(personalcomputer，PC)与该装置的处理器34之间可以通过串口连接，负载31可以为一个综测仪，该装备台PC还可以通过网络接口或者通用输入输出(general purpose input Output，GPIO)等接口与综测仪连接并将综测仪的阻抗设置为固定阻抗。在做方向性校准时，通过该装备台PC可以向处理器34发送启动双向耦合器33的方向性校准命令，从而使得处理器34分别将可调阻抗电路设置为多个阻抗状态，双向耦合器获取该多个阻抗状态中每个阻抗状态下的前向耦合信号和反向耦合信号，使得处理器34可以基于根据该多个阻抗状态下的耦合信号，校准双向耦合器33的方向性系数。此外，在产线校准过程中，通过该装备台PC和综测仪还可以用于校准该无线通信设备的其他器件或功能，比如，发射功率、接收灵敏度、失真度等参数。
示例性的，如图6所示，对于离线校准过程，负载31可以包括孔径调谐器和天线，处理器34还可以与孔径调谐器耦合，用于在方向性校准过程中将该孔径调谐器设置为同一个孔径状态，从而使得在该孔径状态下孔径调谐器的阻抗是固定的。具体的，通过预先配置，可以使得该无线通信设备启动本申请提供的方向性校准方案，即使得处理器34分别将可调阻抗电路设置为多个阻抗状态，双向耦合器获取该多个阻抗状态中每个阻抗状态下的前向耦合信号和反向耦合信号，使得处理器34可以基于根据该多个阻抗状态下的耦合信号，校准双向耦合器33的方向性系数。
在本申请实施例提供的方向性校准装置中，通过负载31提供固定的负载阻抗，可调阻抗网络32提供多个阻抗状态，以及双向耦合器33用于获取该多个阻抗状态中每个阻抗状态下的前向耦合信号和反向耦合信号，使得处理器34可以基于根据该多个阻抗状态下的耦合信号，校准双向耦合器33的方向性系数，从而与现有技术相比，无需利用额外的电调仪表和提供实验室环境，即可实现双向耦合器33的方向性校准，从而降低了方向性校准的设备成本，同时也提高了该方向性校准的适用性。
图7为本申请实施例提供的一种双向耦合器的方向性校准方法的流程示意图，该方法可应用于上文所提供的双向耦合器的方向性校准装置中，该方法包括以下几个步骤。
S401：分别设置可调阻抗网络为多个阻抗状态，该多个阻抗状态下的负载阻抗是固定的。
其中，当负载的负载阻抗固定时，负载的反射系数是固定不变的。在一种示例性中，该固定的负载阻抗可以由具有固定阻抗的器件或仪表提供，比如，负载为天线，该天线的阻抗为固定的负载阻抗，或者负载为固定阻抗的综测仪。在另一种示例性中，该固定的负载阻抗由阻抗可变的器件或仪表提供，在方向性校准过程中该阻抗可变的器件处于固定状态，从而该固定状态下的阻抗是固定的，比如，负包括孔径调谐器和天线，该负载的阻抗为孔径调谐器的阻抗与天线的阻抗之和，该天线的阻抗为固定阻抗，在方向性校准过程中该孔径调谐器处于同一个孔径状态，从而在该孔径状态下该孔径调谐器的阻抗也是固定的。
另外，该多个阻抗状态下的阻抗值可以是不同的。其中，可调阻抗网络可以包括一个或者多个可调器件(比如，可调电容、可调电感或开关等)，和/或，一个或者多个不可调器件(比如，固定电容或电感等)。该多个阻抗状态可以由这一个或者多个可调谐器件的状态，和/或，这一个或者多个不可调谐器件的状态的组合构成。
具体的，处理器可以通过mipi总线与可调阻抗网络耦合，处理器可用于设置可调阻抗网络的阻抗状态。示例性的，在该方向性校准过程中，处理器可以依次遍历地将可调阻抗网络设置为该多个阻抗状态。
S402：获取该多个阻抗状态中每个阻抗状态下的耦合信号，该耦合信号包括前向耦合信号和反向耦合信号。
其中，该耦合信号可以由双向耦合器获取。比如，双向耦合器耦合方向包括前向耦合和反向耦合；当双向耦合器被设置为前向耦合时，可用于获取前向耦合信号，即获取双向耦合器中传输的入射波的耦合信号；当双向耦合器被设置为反向耦合时，可用于获取反向耦合信号，即获取耦合器中传输的入射波对应的反射波的耦合信号。对于该多个阻抗状态中每个阻抗状态，双向耦合器可以分别被设置为前向耦合和反向耦合，从而分别获取该阻抗状态下的前向耦合信号和反向耦合信号。通过获取每个阻抗状态下的前向耦合信号和反向耦合信号，即可得到该多个阻抗状态下的前向耦合信号和反向耦合信号。
比如，该多个阻抗状态包括n个阻抗状态，则处理器可以先将可调阻抗网络设置为第1个阻抗状态，双向耦合器获取第1个阻抗状态下的耦合信号并传输至处理器；处理器再将可调阻抗网络设置为第2个阻抗状态，双向耦合器获取第2个阻抗状态下的耦合信号并传输至处理器；如此类推，直至处理器将可调阻抗网络设置为第n个阻抗状态，双向耦合器获取第n个阻抗状态下的耦合信号并传输至处理器。
可选的，该方法还可以包括：调节每个阻抗状态下的前向耦合信号的幅度或者反向耦合信号的幅度，以保证该前向耦合信号和该反向耦合信号具有较好的信噪比；和/或，将每个阻抗状态下双向耦合器获取的前向耦合信号和反向耦合信号均转换为数字信号，以使下述步骤S403中根据该前向耦合信号对应的数字信号和该反向耦合信号对应的数字信号，校准双向耦合器的方向性系数。
S403：根据该多个阻抗状态下的该耦合信号，校准双向耦合器的方向性系数。
具体的，对于该多个阻抗状态中的每个阻抗状态，根据该阻抗状态下的前向耦合信号和反向耦合信号，确定该阻抗状态下双向耦合器的耦合口反射系数(比如，该耦合口反射系数可以为该反向耦合信号与该前向耦合信号的比值)，从而根据该多个阻抗状态下的前向耦合信号和反向耦合信号可以对应得到多个耦合口反射系数；根据该多个耦合口反射系数，校准双向耦合器的方向性系数，比如，根据该多个耦合口反射系数和该多个阻抗状态下的网络参数矩阵，校准双向耦合器的方向性系数。需要说明的是，关于网络参数矩阵、以及根据该多个耦合口反射系数和该多个阻抗状态下的网络参数矩阵校准双向耦合器的方向性系数的具体过程可以参见上文装置实施例中的相关描述，本申请实施例在此不再赘述。
在一种可能的实现方式中，该方法还包括：输出校准信号，该校准信号可以依次通过DAC、射频电路、双向耦合器和可调阻抗网络后传输至负载上，该校准信号可以为具有一定带宽的信号。具体的，输出的校准信号可以为数字信号，在该校准信号传输过程中，DAC可用于将该校准信号转换为模拟信号，射频电路可用于将该校准信号经过功率放大和滤波等一系列处理后，依次通过双向耦合器和可调阻抗网络后传输至负载上。双向耦合器可用于在每个阻抗状态下获取该校准信号的耦合信号，即在每个阻抗状态下获取该校准信号的前向耦合信号和反向耦合信号。
本申请实施例提供的方向性校准方案可以应用在终端或基站等无线通信设备或应用于该无线通信设备的单板的产线校准中，也可以应用于出厂后或离线的无线通信设备或单板的校准。对于产线校准，该方案可以在安装天线之前对该无线通信设备单板进行方向性校准，也可以在安装天线之后对该无线通信设备或者单板进行方向性校准。对于出厂后的无线通信设备或单板的校准，在一个相对固定环境中基于本申请的校准方案可在十几毫秒的时长内实现双向耦合器的方向性校准，比如，该无线通信设备静止或者移动速度较小可认为其处于相对固定的环境中。
在本申请实施例中，通过提供固定的负载阻抗，设置可调阻抗网络分别为多个阻抗状态，以及获取该多个阻抗状态中每个阻抗状态下的前向耦合信号和反向耦合信号，使得处理器可以基于根据该多个阻抗状态下的耦合信号，校准双向耦合器的方向性系数，从而与现有技术相比，无需利用额外的电调仪表和提供实验室环境，即可实现双向耦合器的方向性校准，从而降低了方向性校准的设备成本，同时也提高了该方向性校准的适用性。
需要说明的是，上述装置实施例涉及的各模块或电路的所有相关内容均可以援引到该方法实施例的各相关步骤中，本申请实施例在此不再赘述。
基于此，本申请实施例还提供一种芯片组，该芯片组可以包括终端或者基站中的多个芯片。在一种可能的实施例中，该芯片组包括负载芯片、以及与该负载芯片耦合的处理芯片，该负载芯片用于提供固定的负载阻抗，该处理芯片用于执行上文所提供的任一种双向耦合器的方向性校准方法。可选的，该处理芯片可以为射频芯片或者基带芯片等。
在本申请的另一方面，还提供一种无线通信设备，该无线通信设备可以是终端或者基站，该无线通信设备包括上文所提供的任一种双向耦合器的校准装置。其中，该无线通信设备可用于执行上文所提供的任一种双向耦合器的方向性校准方法。
在本申请的另一实施例中，还提供一种可读存储介质，可读存储介质中存储有计算机执行指令，当一个设备(可以是终端、基站或芯片等)或者处理器运行该计算机执行指令时，使得该设备执行上述方法实施例所提供的双向耦合器的方向性校准方法。前述的可读存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本申请的另一实施例中，还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机执行指令，该计算机执行指令存储在计算机可读存储介质中；设备的至少一个处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机执行指令，至少一个处理器执行该计算机执行指令使得设备上述方法实施例所提供的双向耦合器的方向性校准方法。
最后应说明的是：以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种双向耦合器的方向性校准装置，其特征在于，所述装置包括：
负载，用于提供固定的负载阻抗；
可调阻抗网络，用于提供多个阻抗状态；
双向耦合器，用于获取所述多个阻抗状态中每个阻抗状态下的耦合信号，所述耦合信号包括前向耦合信号和反向耦合信号；
处理器，用于根据所述多个阻抗状态下的所述耦合信号，校准所述双向耦合器的方向性系数。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述负载包括天线。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述负载还包括耦合在所述可调阻抗网络与所述天线之间的孔径调谐器，所述孔径调谐器处于固定的孔径状态。
4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述处理器还用于：
设置所述可调阻抗网络的阻抗状态。
5.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：耦合在所述处理器与所述双向耦合器之间的衰减器和/或模数转换器；
所述衰减器，用于调节所述耦合信号的幅度；
所述模数转换器，用于将所述耦合信号转换为数字信号。
6.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述处理器还用于：
输出校准信号，所述耦合信号为所述校准信号的耦合信号。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：耦合在所述处理器与所述双向耦合器之间的数模转换器和/或射频电路；
所述数模转换器，用于将所述校准信号转换为模拟信号；
所述射频电路，用于将所述校准信号传输至所述双向耦合器。
8.根据权利要求1-3任一项或7所述的装置，其特征在于，所述处理器还用于：
对于所述多个阻抗状态中的每个阻抗状态，根据所述阻抗状态下的所述耦合信号，确定所述阻抗状态下的耦合口反射系数；
根据所述多个阻抗状态下的所述耦合口反射系数，校准所述双向耦合器的方向性系数。
9.一种双向耦合器的方向性校准方法，其特征在于，所述方法包括：
分别设置可调阻抗网络为多个阻抗状态，所述多个阻抗状态下的负载阻抗是固定的；
获取所述多个阻抗状态中每个阻抗状态下的耦合信号，所述耦合信号包括前向耦合信号和反向耦合信号；
根据所述多个阻抗状态下的所述耦合信号，校准所述双向耦合器的方向性系数。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
调节所述耦合信号的幅度；和/或，
将所述耦合信号转换为数字信号。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
输出校准信号，所述耦合信号为所述校准信号的耦合信号。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述校准信号转换为模拟信号。
13.根据权利要求9或10或12所述的方法，其特征在于，所述根据所述多个阻抗状态下的所述耦合信号，校准所述双向耦合器的方向性系数，包括：
对于所述多个阻抗状态中的每个阻抗状态，根据所述阻抗状态下的所述耦合信号，确定所述阻抗状态下的耦合口反射系数；
根据所述多个阻抗状态下的所述耦合口反射系数，校准所述双向耦合器的方向性系数。
14.一种芯片组，其特征在于，所述芯片组包括负载芯片、以及与所述负载芯片耦合的处理芯片，所述负载芯片用于提供固定的负载阻抗，所述处理芯片用于执行如权利要求9-13任一项所述的双向耦合器的方向性校准方法。
15.一种无线通信设备，其特征在于，所述设备包括如权利要求1-8任一项所述的双向耦合器的方向性校准装置；或者，所述设备包括如权利要求14所述的芯片组。
16.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质中存储有指令，当所述指令在设备上运行时，使得所述设备执行权利要求9-13任一项所述的双向耦合器的方向性校准方法。
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