CN115812281A - 多通道波束形成系统中通道间相位和增益校准的校准电路、包括该电路的多通道波束形成系统和使用该电路的通道校准方法 - Google Patents

Abstract

校准电路包括选择单元、功率检测器、模数转换器和校准器。选择单元连接至多个通道，从多个通道中选择两个通道，向选择的两个通道提供测试信号，并从选择的两个通道接收测试结果信号。功率检测器根据测试结果信号检测所选择的两个通道的功率。模数转换器对功率检测器的输出进行模数转换。校准器基于模数转换器的输出来校准多个通道之间的相位和增益。将多个通道之一设置为参考通道，基于参考通道依次优化多个通道中除参考通道外的剩余通道的相位和增益，并且基于剩余通道之一优化参考通道的相位和增益。

Description

多通道波束形成系统中通道间相位和增益校准的校准电路、 包括该电路的多通道波束形成系统和使用该电路的通道校准 方法

背景技术

一、技术领域

示例实施例总体涉及信号处理技术，并且更具体地涉及用于校准多通道波束形成系统中的通道之间的相位和增益的校准电路、包括该校准电路的多通道波束形成系统以及使用该校准电路的通道校准方法。

二、相关技术说明

当前正在研究的第五代(5G)移动通信系统与作为第四代(4G)的长期演进(LTE)相比需要大约几十到几百倍的网络容量。此外，正在研究基于毫米波通信的通信技术以确保宽带宽。在毫米波段，传输/接收信号比传统的4G移动通信系统的频带弱，因此可以使用波束成形等技术来克服这个问题。

相控阵天线是一种通过以阵列形式布置天线并将通过天线接收的波束组合来增加波束方向性和增益的技术。由于通过波束成形只能在期望的方向上传输信号，因此可以获得大的增益。5G移动通信系统需要较高的数据传输速率，相控阵天线可作为路径上校准大损耗的关键技术。

毫米波频段的5G移动通信系统可以使用较高的频率，因此具有由于波长短而减小天线和模块的尺寸的优点。然而，如此短的波长具有容易出现相位和振幅误差的问题。

如果来自每个天线(或通道)的信号出现相位和幅度误差，则组合波束的方向可能会发生变化，旁瓣电平可能会增加，并且传输速度可能会降低。因此，需要一种准确测量来自每个通道的信号并使用适当的相位/增益校准信号的方法。

发明内容

一些示例实施例提供了多通道波束形成系统中的校准电路，其能够使用依次通道信号比较方案有效地校准通道之间的相位和增益。

一些示例实施例提供了一种多通道波束形成系统，其包括校准电路并且能够使用依次通道信号比较方案有效地校准通道之间的相位和增益。

一些示例实施例提供了一种使用多通道波束形成系统中的校准电路并且能够使用依次通道信号比较方案有效地校准通道之间的相位和增益的通道校准方法。

根据示例实施例，校准电路包括在多通道波束形成系统中，该多通道波束形成系统包括多个通道，校准电路在多个通道之间校准相位和增益。校准电路包括选择单元、功率检测器、模数转换器和校准器。选择单元连接至多个通道，从多个通道中选择两个通道，向选择的两个通道提供测试信号，并从选择的两个通道接收测试结果信号。功率检测器根据测试结果信号检测所选择的两个通道的功率。模数转换器对功率检测器的输出进行模数转换。校准器基于模数转换器的输出来校准多个通道之间的相位和增益。将多个通道之一设置为参考通道，基于参考通道依次优化多个通道中除参考通道外的剩余通道的相位和增益，基于剩余通道之一优化参考通道的相位和增益。

在一些示例实施例中，多个通道可以包括第一通道至第N通道，其中N是大于或等于三的自然数。可以选择第一通道作为参考通道，可以依次选择第二通道到第N通道作为比较通道，并且第二通道至第N通道可依次设置为在第一相位具有最低功率。从第二通道到第N通道中，可以选择第二通道作为参考通道，可以选择第三通道作为比较通道，并且第三通道可以被设置为在不同于第一相位的第二相位具有最低功率。可以选择第三通道作为参考通道，可以选择第一通道作为比较通道，并且可以将第一通道设置为在第一相位具有最低功率。

在一些示例实施例中，在将第二通道设置为在第一相位具有最低功率时，同时将第一通道的相位和增益设置为第二相位和第一增益以及第二通道的相位和增益被设置为第三相位和第一增益，可以基于从第一和第二通道获得的测试结果信号来测量参考输出功率。在保持第一通道的相位和增益的情况下调整第二通道的相位和增益后，可以根据从第一通道和第二通道获得的测试结果信号测量比较输出功率。基于比较参考输出功率和比较输出功率的结果，第二通道的相位和增益可以被设置为具有最小相位误差和最小增益误差。

在一些示例实施例中，在将第三通道设置为在第二相位具有最低功率时，同时将第一通道的相位和增益设置为第一相位和第一增益，第三通道的相位和增益设置为第三相位和第一增益，参考输出功率可以基于从第二和第三通道获得的测试结果信号来测量。在保持第二通道的相位和增益的情况下调整第三通道的相位和增益后，可以根据从第二通道和第三通道获得的测试结果信号测量比较输出功率。基于比较参考输出功率和比较输出功率的结果，第三通道的相位和增益可以被设置为具有最小相位误差和最小增益误差。

在一些示例实施例中，多个通道可以包括第一通道至第N通道，其中N是大于或等于三的自然数。可选择第一通道作为参考通道，依次选择第(N/2+1)通道至第N通道作为比较通道，第(N/2+1)通道到第N通道可以依次地设置为在第一相位具有最低功率。可以选择第(N/2+1)通道作为参考通道，可以依次选择第一通道到第N/2通道为比较通道，第一到第N/2通道通道可以被依次地设置为在第一相位具有最低功率。

在一些示例实施例中，多个通道可以包括第一通道至第N通道，其中N是大于或等于三的自然数。可选择第一通道作为参考通道，依次选择第(N/2+1)通道至第N通道作为比较通道，第(N/2+1)通道到第N通道可以在第一相位依次地设置为具有最低功率。可以选择第(N/2+1)通道作为参考通道，可以依次选择第一通道到第N/2通道为比较通道，第一到第N/2通道可以依次设置为在不同于第一相位的第二相位具有最低功率。

在一些示例实施例中，多个通道中的每一个可以包括传输路径和接收路径。传输路径可以在传输模式下启用以输出传输信号。接收路径可以在接收模式下启用以接收接收信号。

在一些示例实施例中，选择单元可以包括多个功率耦合器、多个第一通道选择结构、至少一个第二通道选择结构和收发通道选择器。多个功率耦合器可以连接到多个通道。多个第一通道选择结构可以连接到多个功率耦合器。第二通道选择结构可以连接到多个第一通道选择结构。收发通道选择器可以连接到第二通道选择结构。

在一些示例性实施例中，在传输模式下，测试信号可以是传输信号，收发通道选择器可以将传输信号提供给所选择的两个通道，并且收发通道选择器可通过功率耦合器、第一通道选择结构和第二通道选择结构从选择的两个通道接收测试结果信号。

在一些示例实施例中，在接收模式下，测试信号可以是接收信号，收发通道选择器可以通过第二通道选择结构、第一通道选择结构和功率耦合器向选择的两个通道提供接收信号，并且收发通道选择器可以从所选择的两个通道接收测试结果信号。

在一些示例实施例中，选择单元可以包括多个四分之一波长变换器、多个开关、多个半波长变换器、组合器/分离器和收发通道选择器。多个四分之一波长变换器可以连接到多个通道。多个开关可以连接到多个四分之一波长变换器。多个半波长变换器可以连接到多个四分之一波长变换器。组合器/分离器可以连接到多个半波长变换器。收发通道选择器可以连接到组合器/分离器。

在一些示例实施例中，多个通道中的每一个可以仅包括在传输模式下启用以输出传输信号的传输路径。

在一些示例实施例中，选择单元可以包括多个功率耦合器、多个第一通道选择器、至少一个第二通道选择器和组合器/分离器。多个功率耦合器可以连接到多个通道。多个第一通道选择器可以连接到多个功率耦合器。第二通道选择器可以连接到多个第一通道选择器。组合器/分离器可以连接到第二通道选择器。

根据示例实施例，多通道波束形成系统包括多个通道和连接到多个通道的校准电路。校准电路校准多个通道之间的相位和增益。校准电路包括选择单元、功率检测器、模数转换器和校准器。选择单元连接至多个通道，从多个通道中选择两个通道，向选择的两个通道提供测试信号，并从选择的两个通道接收测试结果信号。功率检测器根据测试结果信号检测所选择的两个通道的功率。模数转换器对功率检测器的输出进行模数转换。校准器基于模数转换器的输出来校准多个通道之间的相位和增益。将多个通道之一设置为参考通道，基于参考通道依次优化多个通道中除参考通道外的剩余通道的相位和增益，基于剩余通道之一优化参考通道的相位和增益。

根据示例实施例，在一种用于校准包括在多通道波束形成系统中的多个通道之间的相位和增益的通道校准方法中，多个通道包括第一通道至第N通道，其中N是大于或等于三的自然数。第一通道被选为参考通道。依次选择第二通道至第N通道作为比较通道。第二通道至第N通道在第一相位被依次设置为具有最低功率。选择第二通道作为参考通道。选择第三通道作为比较通道。第三通道被设置为在不同于第一相位的第二相位具有最低功率。第三通道被选为参考通道。选择第一通道作为比较通道。第一通道被设置为在第一相位具有最低功率。

在一些示例实施例中，在依次地将第二通道至第N通道设置为在第一相位具有最低功率时，可以将第一通道的相位和增益设置为第二相位和第一增益。第二通道的相位和增益可以设置为第三相位和第一增益。可以基于从第一和第二通道获得的测试结果信号来测量参考输出功率。可以在保持第一通道的相位和增益的同时调整第二通道的相位和增益。可以基于从第一通道和第二通道获得的测试结果信号来测量比较输出功率。基于比较参考输出功率和比较输出功率的结果，第二通道的相位和增益可以被设置为具有最小相位误差和最小增益误差。

在一些示例实施例中，在将第三通道设置为在第二相位具有最低功率时，可以将第二通道的相位和增益设置为第一相位和第一增益。第三通道的相位和增益可以被设置为第三相位和第一增益。可以基于从第二和第三通道获得的测试结果信号来测量参考输出功率。可以在保持第二通道的相位和增益的同时调整第三通道的相位和增益。可以基于从第二和第三通道获得的测试结果信号来测量比较输出功率。基于比较参考输出功率和比较输出功率的结果，第三通道的相位和增益可以被设置为具有最小相位误差和最小增益误差。

根据示例实施例，在一种用于校准包括在多通道波束形成系统中的多个通道之间的相位和增益的通道校准方法中，多个通道包括第一通道至第N通道，其中N是大于或等于三的自然数。第一通道被选为参考通道。依次选择第(N/2+1)通道至第N通道作为比较通道。第(N/2+1)通道到第N通道被依次地设置为在第一相位具有最低功率。选择第(N/2+1)通道作为参考通道。依次选择第一通道到第N/2通道作为比较通道。第一通道至第N/2通道依次设置为在第一相位或不同于第一相位的第二相位具有最低功率。

在根据示例实施例的校准电路、多通道波束形成系统和通道校准方法中，可以基于多通道信号比较方案校准多个通道的相位和增益，并且包络检测器可用于比较反馈信号，而不是使用本地振荡器(LO)和同相/正交相位(I/Q)混频器。通过固定一个通道的相位和增益，调整另一个通道的相位和增益，测量两个通道相加后的信号的包络，可以检测出两个通道之间的相位和增益的差异，该通道可以通过使用或反馈差异进行校准。因此，它可能对频率不太敏感，并且可能没有LO问题和直流(DC)偏移问题，因为没有使用I/Q混频器。此外，传输和接收路径都可以通过仅改变开关的方向而容易地校准。

附图的简要说明

图1是示出根据示例实施例的校准电路和包括校准电路的多通道波束形成系统的框图。

图2是图示根据示例实施例的包括在多通道波束形成系统中的通道的示例的框图。

图3是示出根据示例实施例的通道校准方法的流程图。

图4是表示图3的步骤S150的一例的流程图。

图5是用于说明图4的操作的图。

图6是表示图3的步骤S250的一例的流程图。

图7A、7B、7C和7D是用于描述图3的操作的图。

图8A和8B是用于描述图1的校准电路和多通道波束形成系统的操作的图。

图9是示出根据示例实施例的校准电路和包括校准电路的多通道波束形成系统的框图。

图10是示出根据示例实施例的通道校准方法的流程图。

图11A、11B、11C和11D是用于描述图10的操作的图。

图12是示出根据示例实施例的通道校准方法的流程图。

图13A和13B是用于描述图12的操作的图。

图14是示出根据示例实施例的校准电路和包括校准电路的多通道波束形成系统的框图。

图15、16A和16B是用于描述根据示例实施例的包括校准电路的多通道波束形成系统的示图。

图17是图示根据示例实施例的多通道波束形成系统的框图。

具体实施方式

将参考附图更全面地描述各种示例实施例，在附图中示出了实施例。然而，本发明构思可以以许多不同的形式来体现并且不应被解释为限于在此阐述的实施例。

相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本发明构思的范围。贯穿本申请，相似的参考数字指代相似的元件。

将理解，尽管术语第一、第二等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不应受这些术语限制。这些术语用于将一个元件与另一个元件区分开来。例如，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件，而不脱离本发明构思的范围。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

应当理解，当一个元件被称为“连接”或“联接”到另一个元件时，它可以直接连接或联接到另一个元件，或者可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接连接”或“直接联接”到另一个元件时，不存在中间元件。用于描述元件之间关系的其他词应该以类似的方式解释(例如，“之间”与“直接之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。

本文中使用的术语是为了描述特定实施例的目的，而不是为了限制本发明的构思。如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“某个”旨在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有说明。还应理解，术语“包括”、“包含”、“包括”和/或“包括”在本文中使用时，指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他的存在或添加。

除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明构思所属领域的普通技术人员普遍理解的相同含义。还应当理解，术语，例如那些在常用词典中定义的术语，应当被解释为具有与其在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且不会以理想化或过于正式的方式进行解释，除非在此明确定义。

通过参考附图详细描述本发明构思的示例实施例，本发明构思的上述和其他特征将变得更加明显。相同的附图标记用于附图中的相同元件并且省略相同元件的重复解释。

图1是示出根据示例实施例的校准电路和包括校准电路的多通道波束形成系统的框图。

参考图1，多通道波束形成系统100包括多个通道1100-1、1100-2、1100-3、1100-4、1100-5、1100-6、1100-7和1100-8，以及校准电路。多通道波束形成系统100还可以包括多个组合器/分离器1200-1、1200-2、1200-3、1200-4、1300-1、1300-2和1300-3，以及信号处理器1400。

多个通道1100-1至1100-8以传输模式输出要传输到外部(例如，外部装置和/或系统)的传输信号，并且以接收模式从外部接收接收信号。多个通道1100-1至1100-8包括第一通道至第N通道，其中N为大于或等于三的自然数。例如，N可以是2的倍数的整数。图1表示N＝8的情况。然而，示例实施例不限于此，并且可以根据示例实施例以不同方式确定通道的数量。

多个通道1100-1至1100-8可以包括多个传输路径TX_P1、TX_P2、TX_P3、TX_P4、TX_P5、TX_P6、TX_P7和TX_P8，其在传输模式下被启用或激活以输出传输信号，以及多个接收路径RX_P1、RX_P2、RX_P3、RX_P4、RX_P5、RX_P6、RX_P7和RX_P8，其在接收模式下被启用或激活以接收接收信号。一个通道可以包括一个传输路径和一个接收路径。例如，第一通道1100-1可以包括传输路径TX_P1和接收路径RX_P1。将参考图2描述每个通道的配置。

多个组合器/分离器1200-1至1200-4和1300-1至1300-3可以作为用于在传输模式下划分或分配传输信号的分离器操作，并且可以作为用于在接收模式下组合或合成接收信号的组合器操作。

组合器/分离器1200-1至1200-4中的每一个可以连接到两个相邻通道。例如，组合器/分离器1200-1可以直接连接到第一和第二通道1100-1和1100-2，可以在传输模式下分离提供给第一和第二通道1100-1和1100-2的信号，并且可以在接收模式中组合从第一通道1100-1和第二通道1100-2接收的信号。

组合器/分离器1300-1至1300-3中的每一个可以连接到两个相邻的组合器/分离器。例如，组合器/分离器1300-1可以直接连接到组合器/分离器1200-1和1200-2，可以在传输模式下分离提供给第一通道1100-1至第四通道1100-4的信号，并且可以在接收模式中组合从第一至第四通道1100-1至1100-4接收的信号。

信号处理器1400可以在传输模式下执行信号处理以生成传输信号，并且可以在接收模式下对接收信号执行信号处理。例如，信号处理可以包括编码/解码、加密/解密和/或调制/解调等操作，并且可以包括对基带信号的信号处理、对中频信号的信号处理和对射频(RF)信号的信号处理。换句话说，信号处理器1400可以执行数字信号处理和后续的RF信号处理两者，并且信号处理器1400可以被称为信号处理和RF上下转换器(或RF收发器)。此外，根据示例实施例，信号处理器1400可以产生用于校准通道之间的相位和增益的测试信号TS。

校准电路校准或补偿通道之间的相位和增益。校准电路包括选择单元、功率检测器2500、模数转换器(ADC)2600和校准器2700。

选择单元连接到多个通道1100-1至1100-8。选择单元从多个通道1100-1至1100-8中选择两个通道，将测试信号TS提供给所选的两个通道，并从所选的两个通道接收测试结果信号TRS。

选择单元可以包括多个功率耦合器2100-1、2100-2、2100-3、2100-4、2100-5、2100-6、2100-7和2100-8，多个第一通道选择结构200-1、2200-2、2200-3和2200-4，多个第二通道选择结构2300-1、2300-2和2300-3，以及收发通道选择器2400。

多个功率耦合器2100-1至2100-8可以连接到多个通道1100-1至1100-8，并且可以用于从多个通道1100-1至1100-8获得功率。一个功率耦合器可以连接到一个通道，并且功率耦合器2100-1至2100-8的数量可以基本上等于通道1100-1至1100-8的数量。例如，功率耦合器2100-1可以直接连接到第一通道1100-1。例如，如图1所示，多个功率耦合器2100-1至2100-8可以是定向耦合器。

多个第一通道选择结构2200-1至2200-4可以连接到多个功率耦合器2100-1至2100-8。多个第一通道选择结构2200-1至2200-4中的每一个可以连接到两个相邻的功率耦合器。例如，第一通道选择结构2200-1可以直接连接到功率耦合器2100-1和2100-2，并且可以将功率耦合器2100-1和2100-2提供的两个信号相加或求和，或者可以阻断两个信号中的至少一个。

多个第二通道选择结构2300-1至2300-3可以连接到多个第一通道选择结构2200-1至2200-4。多个第二通道选择结构2300-1至2300-3中的每一个可以连接到两个相邻的通道选择结构。例如，第二通道选择结构2300-1可以直接连接到第一通道选择结构2200-1和2200-2，并且可以将第一通道选择结构2200-1和2200-2提供的两个信号相加或求和，或者可以阻断两个信号中的至少一个。

在一些示例实施例中，多个第一和第二通道选择结构2200-1至2200-4和2300-1至2300-3中的每一个可以不被实现为简单开关(例如，单刀双掷(SPDT)开关)，但可以实现为使得两个输入信号相加、两个输入信号都不通过或者只通过一个信号而另一个信号不通过。此外，多个第一和第二通道选择结构2200-1至2200-4和2300-1至2300-3中的每一个可以被实现为即使在信号未通过时也准确地保持阻抗匹配。例如，如图1所示，每个通道选择结构可以包括切换的威尔金森组合器(或分离器)。然而，示例实施例不限于此，每个通道选择结构可以用各种结构来实现以执行上述作用和功能。

收发通道选择器2400可以连接到第二通道选择结构2300-3，并且可以接收测试结果信号TRS。收发通道选择器2400可以用于选择是校准多条传输路径TX_P1至TX_P8的相位和增益还是校准多条接收路径RX_P1至RX_P8的相位和增益。例如，收发通道选择器2400可以包括双刀双掷(DPDT)开关。将参考图8A和8B描述收发通道选择器2400的操作。

功率检测器2500基于从选择单元提供的测试结果信号TRS检测选择的两个通道的功率。例如，功率检测器2500可以包括包络检测器。可以测量由来自所选两个通道的信号获得的测试结果信号TRS的包络，并且可以基于包络的大小有效地检测和校准所选两个通道之间的相位和增益差异。

模数转换器2600对功率检测器2500的输出执行模数转换。校准器2700基于模数转换器2600的输出校准所述多个通道1100-1至1100-8之间的相位和增益。尽管未详细示出，但是校准器2700可以生成多个控制信号(或校准信号)以用于控制多个通道1100-1至1100-8的相位和增益，并且可以向多个通道1100-1至1100-8提供多个控制信号。

校准器2700基于多通道(或双通道)信号比较方案校准多个通道1100-1至1100-8的相位和增益。例如，多个通道1100-1至1100-8之一被设置或确定为参考通道，多个通道1100-1至1100-8中除参考通道之外的剩余通道的相位和增益被依次地基于或使用参考通道进行优化，并且参考通道的相位和增益基于剩余通道之一进行优化。在一些示例实施例中，设置参考通道的操作可以被执行两次或更多次。换句话说，参考通道可以改变至少一次。校准器2700的校准操作将参考图3以及后续附图详细描述。

图2是图示根据示例实施例的包括在多通道波束形成系统中的通道的示例的框图。

参照图2，通道1100可以包括功率放大器(PA)1110、低噪声放大器(LNA)1120、可变增益移相器(VG-PS)1130和1140、开关电路1150和1160以及天线1170。

功率放大器1110可以在传输模式下放大要通过天线1170传输的信号。例如，功率放大器1110可以包括多模式功率放大器(MM-PA)，其以两种或更多种放大模式操作并且对信号执行传输增益调整(或控制)功能。

低噪声放大器1120可以在接收模式下放大通过天线1170接收的信号。例如，低噪声放大器1120可以包括可变增益低噪声放大器(VG-LNA)，其执行接收增益调整功能并进一步执行相变补偿功能。

可变增益移相器1130可以在传输模式一次(或同时)对提供给功率放大器1110的输入独立地执行传输增益调整功能和传输相位调整功能。可变增益移相器1140可以在接收模式一次独立地对低噪声放大器1120的输出执行接收增益调整功能和接收相位调整功能。可变增益移相器1130和1140可以接收从校准器(例如，图1中的校准器2700)提供的控制信号CAL，并且可以根据示例实施例基于控制信号CAL执行校准通道之间的相位和增益的操作。

在可变增益移相器1130和1140中的每一个中，可以通过调整或控制至少两个同相矢量和至少两个正交矢量的大小和方向并且通过对至少两个同相矢量和至少两个正交矢量求和来产生输出信号。因此，信号的相位和增益可以使用一个元件或块同时独立且有效地调整或控制。

功率放大器1110和可变增益移相器1130可以形成传输路径，低噪声放大器1120和可变增益移相器1140可以形成接收路径。在一些示例实施例中，通道1100可以仅包括一个可变增益移相器，并且该一个可变增益移相器可以由传输路径和接收路径共享。

开关电路1150和1160可以启用或激活传输路径和接收路径之一。例如，开关电路1150和1160中的每一个都可以包括SPDT开关。如图2所示，当开关电路1150和1160电连接到功率放大器1110和可变增益移相器1130时，可以启用传输路径。虽然没有在图2上示出，当开关电路1150和1160连接到低噪声放大器1120和可变增益移相器1140时，可以启用接收路径。

连接功率耦合器(例如，图1中的功率耦合器2100-1)的位置可以对应于传输路径的输出端和接收路径的输入端。例如，功率耦合器可以连接在天线1170和开关电路1160之间。

图3是示出根据示例实施例的通道校准方法的流程图。将基于图1的多通道波束形成系统100来描述图3的通道校准方法以及包括在其中的校准电路。

参照图1和图3，在根据示例实施例的使用包括在多通道波束形成系统100中的校准电路的通道校准方法中，选择第一通道1100-1作为参考通道(步骤S110)。接下来，依次选择剩余通道，例如第二至第八通道1100-2至1100-8作为比较通道，并且将第二至第八通道1100-2至1100-8依次设置为在第一相位具有最低功率(例如，功率低于参考功率)。例如，第一相位可以是大约0度。

例如，K可以被设置为二(步骤S120)，第K通道(例如，第二通道1100-2)可以被选择作为比较通道(步骤S130)，并且第K通道可以设置为在第一相位具有最低功率(步骤S150)。步骤S150将参考图4和5进行描述。

当直到最后一个通道(例如，第八通道1100-8)都没有执行步骤S130和S150时(步骤S170：否)，K可以增加一(步骤S180)，并且针对下一个通道重复执行步骤S130和S150(例如，第三通道1100-3)。基于这样的重复，除了第一通道1100-1之外的第二至第八通道1100-2至1100-8可以被校准以在相同相位具有最佳相位/增益状态。

当直到最后一个通道(例如，第八通道1100-8)都执行步骤S130和S150时(步骤S170：是)，第一通道1100-1可以被校准以在相同相位具有最佳相位/增益状态。

例如，选择第二通道1100-2作为参考通道(步骤S210)，选择第三通道1100-3作为比较通道(步骤S230)，并将第三通道1100-3设置为在不同于第一相位的第二相位具有最低功率(步骤S250)。例如，第二相位可以是大约180度。将参考图6描述步骤S250。

此后，选择第三通道1100-3作为参考通道(步骤S310)，选择第一通道1100-1作为比较通道(步骤S330)，并且将第一通道1100-1设置为在第一相位具有最低功率(步骤S350)。步骤S350可以与步骤S150基本相同。最后，所有第一至第八通道1100-1至1100-8可被校准以在相同相位具有最佳相位/增益状态。

在步骤S150、S250和S350中执行的处理可以被称为偏移查找功能。

尽管示例实施例描述了在步骤S110、S210、S230、S310和S330中选择特定通道作为参考通道和/或比较通道，但是示例实施例不限于此。例如，在步骤S110中选择的参考通道可以是多个通道1100-1至1100-8中的任意一个，在步骤S210和S230中选择的参考通道和比较通道可以是除步骤S110中选择的通道之外的剩余通道中的任意两个，在步骤S310中选择的参考通道可以是与在步骤S230中选择的通道相同的通道，在步骤S330中选择的比较通道可以是与在步骤S110中选择的通道相同的通道。

图4是示出图3的步骤S150的一例的流程图。图5是用于说明图4的操作的图。图6是示出图3的步骤S250的一例的流程图。

参照图1、3、4和5，在将第K通道设置为在第一相位具有最低功率时(步骤S150)，将基于K＝2的示例描述操作，例如，选择第二通道1100-2作为比较通道，并以第一相位和第二相位分别为大约0度和大约180度为例。

可以将作为参考通道的第一通道1100-1的相位和增益设置为第二相位和第一增益(步骤S510)。可以将作为比较通道的第二通道1100-2的相位和增益设置为第三相位和第一增益(步骤S520)。除了第一和第二通道1100-1和1100-2之外的剩余通道1100-3至1100-8可以处于关闭状态，或者可以使用第一通道选择结构2200-2到2200-4来阻止从剩余通道1100-3到1100-8输出的信号。例如，第三相位可以是接近第一相位的大约-10度，并且第一增益可以是大约-2dB。然而，示例实施例不限于此，并且可以根据示例实施例不同地确定第三相位和第一增益。或者，步骤S520可以被描述为存储比较通道的现在(或当前)相位和增益码值(或状态)的操作。

测试结果信号TRS可以通过基于测试信号TS将从第一通道1100-1和第二通道1100-2获得的信号求和来获得，并且参考输出功率Pout_ref可以基于测试结果信号TRS来测量(步骤S530)。

接下来，可以仅调整第二通道1100-2的相位和增益，同时保持和/或固定第一通道1100-1的相位和增益(步骤S540)。在调整第二通道1100-2的相位和增益之后，可以通过基于测试信号TS将从第一通道1100-1和第二通道1100-2再次获得的信号相加来再次获得测试结果信号TRS，可以基于测试结果信号TRS来测量比较输出功率Pout_comp(步骤S550)。

当比较输出功率Pout_comp低于(或小于)参考输出功率Pout_ref时(步骤S560：是)，可以表示或指示在步骤S540中调整的相位和增益比调整前的相位和增益更接近最佳相位/增益状态，因此第二通道1100-2的当前相位和当前增益可以被存储(步骤S570)。此后，可以将当前相位和当前增益的比较输出功率Pout_comp设置为参考输出功率Pout_ref，并且可以基于新设置的参考输出功率Pout_ref重复步骤S540、S550和S560。

当比较输出功率Pout_comp高于(或大于)或等于参考输出功率Pout_ref时(步骤S560：否)，可以表示调整前的相位和增益比步骤S540调整后的相位和增益更接近最佳相位/增益状态，因此可以不执行步骤S570而重复步骤S540、S550和S560。

基于步骤S540、S550和S560的重复，第二通道1100-2的相位和增益可被设置为具有最小相位误差(例如，零度相位误差)和最小增益误差(例如，零dB增益误差)。例如，当即使重复步骤S540、S550和S560也没有执行步骤S570连续超过参考次数时，可以确定第二通道1100-2的存储相位和存储增益处于最佳相位/增益状态，并且可以终止该过程。

如图5所示，当将参考通道旋转180度左右并且将参考通道和比较通道的两路信号相加，同时改变比较通道的相位和增益时，在两个信号之间的相位差大约为180度并且没有增益误差的情况下，可以检测到最低功率(例如，低于参考功率的功率)。可以这样进行调整操作，使得比较通道在0度左右具有最佳相位/增益，例如，比较通道具有0度相位误差和0dB增益误差。

在针对第二通道1100-2完成上述过程之后，可以针对第三至第八通道1100-3至1100-8依次地执行上述过程。

参照图1、3和6，在将第三通道1100-3设置为在第二相位具有最低功率时(步骤S250)，将基于第一相位和第二相位分别大约为0度和约180度的示例来描述操作。

作为参考通道的第二通道1100-2的相位和增益可以被设置为第一相位和第一增益，其通过图4和5的操作设置(步骤S610)。作为比较通道的第三通道1100-3的相位和增益可以被设置为第四相位和第一增益(步骤S620)。例如，第四相位可以是接近第二相位的大约170度，并且第一增益可以是大约-2dB。然而，示例实施例不限于此，第四相位和第一增益可以根据示例实施例以不同方式确定。或者，步骤S620可以描述为存储比较通道的当前相位和增益码值(或状态)的操作。步骤S610和S620可以分别与图4中的步骤S510和S520基本相同，除了相位设置值改变。

此后，步骤S630、S640、S650、S660和S670可以分别与图4中的步骤S530、S540、S550、S560和S570基本相同，图4重复的描述将被省略。

图7A、7B、7C和7D是用于描述图3的操作的图。

首先，参照图7A和7B，示出了执行图3中的步骤S110、S120、S130、S150、S170和S180的示例。

例如，如图7A所示，校准电路可以仅启用第一和第二通道1100-1和1100-2以及与其相关的信号路径，并且可以禁用剩余通道1100-3至1100-8以及与其相关的信号路径。在图7A和后续图中，禁用的组件和禁用的信号路径由虚线图示。校准电路可以通过执行参考图4和图5描述的过程将第一通道1100-1设置为大约180度，并且可以将第二通道1100-2设置为大约0度。为了设置第二通道1100-2，可以向第一通道1100-1和第二通道1100-2提供测试信号TS12，并且可以从第一通道1100-1和第二通道1100-2接收测试结果信号TRS12。

类似地，第三至第七通道1100-3至1100-7中的每一个可被设置为大约0度。

最后，如图7B所示，校准电路可以仅启用第一和第八通道1100-1和1100-8以及与其相关的信号路径，并且可以通过执行参考图4和图5描述的过程将第八通道1100-8设置为大约0度。为了设置第八通道1100-8，可以向第一和第八通道1100-1和1100-8提供测试信号TS18，并且可以从第一和第八通道1100-1和1100-8接收测试结果信号TRS18。

接下来，参照图7C，示出了执行图3中步骤S210、S230、S250的示例。

例如，校准电路可以仅启用第二和第三通道1100-2和1100-3以及与其相关的信号路径，可以通过执行参考图6描述的过程将第二通道1100-2设置为大约0度，并且可以将第三通道1100-3设置为大约180度。为了设置第三通道1100-3，可以向第二和第三通道1100-2和1100-3提供测试信号TS23，并且可以从第二和第三通道1100-2和1100-3接收测试结果信号TRS23。

接下来，参照图7D，示出了执行图3中的步骤S310、S330和S350的示例。

例如，校准电路可以仅启用第一和第三通道1100-1和1100-3以及与其相关的信号路径，可以通过执行参照图4和图5描述的过程将第三通道1100-3设置为大约180度，并且可以将第一通道1100-1设置为到大约0度。为了设置第一通道1100-1，可以向第一和第三通道1100-1和1100-3提供测试信号TS31，并且可以从第一和第三通道1100-1和1100-3接收测试结果信号TRS31。

当所有上述过程完成时，所有的多个通道1100-1至1100-8可以被设置为具有相同的相位，例如，可以具有在相同相位的最佳相位/增益状态，从而可以补偿芯片中出现的相位和增益误差。

尽管示例实施例被描述为仅对一个相位(例如，第一相位)执行误差校准，但是示例实施例不限于此，并且可以对多个相位(或两个或更多个相位)执行误差校准。例如，为了校准由移相器的相位状态之间的差异引起的误差，可以通过在5位移相器中将参考通道的相位改变例如大约11.2度来在所有相位中执行同步，因此可以生成或形成更准确的波束图案。

图8A和8B是用于描述图1的校准电路和多通道波束形成系统的操作的图。

参照图2、8A和8B，使用包括在多个通道1100-1至1100-8中的开关电路(例如，图2中的开关电路1150和1160)和包括在校准电路中的收发通道选择器2400可以相对容易和简单地校准传输路径和接收路径。图8A和8B示出了通过选择第一和第七通道1100-1和1100-7来执行第七通道1100-7的校准操作的示例。

如图8A所示，第一和第七通道1100-1和1100-7中的传输路径TX_P1和TX_P7可以使用包括在第一和第七通道1100-1和1100-7中的开关电路来启用，并且包括在收发通道选择器2400中的DPDT开关可以如图所示连接。测试信号TS17_TX可以对应于要在传输模式下输出的传输信号。测试信号TS17_TX可以通过收发通道选择器2400和组合器/分离器1200-1、1200-4和1300-1至1300-3提供给传输路径TX_P1和TX_P7的输入端。可以从传输路径TX_P1和TX_P7的输出端反馈信号，可以通过功率耦合器2100-1和2100-7以及通道选择结构2200-1、2200-4和2300-1-2300-3接收反馈信号作为测试结果信号TRS17_TX，测试结果信号TRS17_TX可以被提供给收发通道选择器2400。第七通道1100-7中的传输路径TX_P7可以基于测试信号TS17_TX和测试结果信号TRS17_TX来设置。

此外，如图8B所示，第一和第七通道1100-1和1100-7中的接收路径RX_P1和RX_P7可以使用包括在第一和第七通道1100-1和1100-7中的开关电路来启用，并且包括在收发通道选择器2400中的DPDT开关可以如图所示连接。测试信号TS17_RX可以对应于在接收模式下接收到的接收信号。测试信号TS17_RX可以通过收发通道选择器2400、通道选择结构2200-1、2200-4和2300-1至2300-3以及功率耦合器2100-1和2100-7提供给接收路径RX_P1和RX_P7的输入端。从接收路径RX_P1和RX_P7的输出端输出的信号可以通过组合器/分离器1200-1、1200-4和1300-1至1300-3被接收为测试结果信号TRS17_RX，并且测试结果信号TRS17_RX可以被提供给收发通道选择器2400。可以基于测试信号TS17_RX和测试结果信号TRS17_RX来设置第七通道1100-7中的接收路径RX_P7。

基于上述方案，可以独立地校准多个传输路径TX_P1至TX_P8和多个接收路径RX_P1至RX_P8。换句话说，可以针对多条传输路径TX_P1至TX_P8执行参考图3至图7描述的过程，并且也可以针对多个接收路径RX_P1至RX_P8执行参考图3至图7描述的过程。

在根据示例实施例的校准电路、多通道波束形成系统和通道校准方法中，可以基于多通道信号比较方案来校准多个通道1100-1至1100-8的相位和增益，包络检测器可用于比较反馈信号，而不是使用本地振荡器(LO)和同相/正交相位(I/Q)混频器。通过固定一个通道的相位和增益、调整另一个通道的相位和增益以及测量两个通道相加后的信号的包络，可以检测出两个通道之间的相位和增益的差异，该通道可以通过使用或反馈差异进行校准。因此，它可能对频率不太敏感，并且可能没有LO问题和直流(DC)偏移问题，因为没有使用I/Q混频器。此外，传输和接收路径都可以通过仅改变开关的方向而容易地校准。

图9是示出根据示例实施例的校准电路和包括校准电路的多通道波束形成系统的框图。与图1重复的描述将被省略。

参照图9，多通道波束形成系统200包括多个通道1100-1至1100-8，以及校准电路。多通道波束形成系统200还可以包括多个组合器/分离器1200-1至1200-4和1300-1至1300-3，以及信号处理器1400。

图9的多通道波束形成系统200可以与图1的多通道波束形成系统100基本相同，只是改变了校准电路的配置。

校准电路包括选择单元、功率检测器3600、模数转换器3700和校准器3800。功率检测器3600、模数转换器3700和校准器3800可以基本上分别与图1中的功率检测器2500、模数转换器2600和校准器2700相同。

选择单元可以包括多个四分之一波长(λ/4)变换器3100-11、3100-21、3100-31、3100-41、3100-51、3100-61、3100-71、3100-81、3100-12、3100-22、3100-32、3100-42、3100-52、3100-62、3100-72和3100-82，多个开关3200-1、3200-2、3200-3，3200-4、3200-5、3200-6、3200-7和3200-8，多个半波长(λ/2)变换器3300-1、3300-2、3300-3和3300-4，组合器/分离器3400和收发通道选择器3500。波长(λ)可以表示通过多通道波束形成系统200传输和接收的信号的波长。

多个四分之一波长变换器3100-11至3100-81和3100-12至3100-82可以连接到多个通道1100-1至1100-8。两个四分之一波长变换器可以连接到一个通道，四分之一波长变换器3100-11至3100-81和3100-12至3100-82的数量可以基本等于通道1100-1到1100-8的数量的两倍。例如，四分之一波长变换器3100-11可以直接连接到第一通道1100-1，四分之一波长变换器3100-12可以直接连接到四分之一波长变换器3100-11。

多个开关3200-1到3200-8可以连接到多个四分之一波长变换器3100-11到3100-81和3100-12到3100-82，并且可以通过多个四分之一波长变换器3100-11至3100-81和3100-12至3100-82连接到多个通道1100-1至1100-8。一个开关可以连接到一个通道，并且开关3200-1至3200-8的数量可以基本上等于通道1100-1至1100-8的数量。例如，开关3200-1可以直接连接在四分之一波长变换器3100-11和3100-12之间的节点与地电压之间。当开关3200-1打开时，可以选择第一通道1100-1。

多个半波长变换器3300-1至3300-4可以连接到多个四分之一波长变换器3100-12至3100-82。多个半波长变换器3300-1至3300-4中的每一个可以连接到两个相邻的四分之一波长变换器。例如，半波长变换器3300-1可以直接连接到四分之一波长变换器3100-12和3100-22。

组合器/分离器3400可以连接到多个半波长变换器3300-1至3300-4，并且可以与组合器/分离器1200-1至1200-4和1300-1至1300-3类似地操作。收发通道选择器3500可以连接到组合器/分离器3400，可以接收测试结果信号TRS，并且可以与图1中的收发通道选择器2400基本相同。

不同于图1的多通道波束形成系统100，包括在图9的多通道波束形成系统200中的选择单元不能同时选择两个相邻的通道。例如，当第一通道1100-1被选为参考通道时，第二至第四通道1100-2至1100-4不能被选为比较通道，而只能选择第五至第八通道1100-5至1100-8作为比较通道。因此，在图9的多通道波束形成系统200中，不能执行参考图3至图7描述的通道校准方法，但是可以执行将参考图10到13进行描述的通道校准方法。

图10是示出根据示例实施例的通道校准方法的流程图。将基于图9的多通道波束形成系统200及其包含的校准电路描述图10的通道校准方法。与图3重复的描述将被省略。

参照图9和图10，在根据示例实施例的使用包括在多通道波束形成系统200中的校准电路的通道校准方法中，多个通道1100-1至1100-8可以被分成包括通道1100-1至1100-4的第一通道组以及包括通道1100-5至1100-8的第二通道组，并且可以针对每个通道组执行校准操作。

首先，选择第一通道1100-1作为参考通道(步骤S1110)，依次选择第二通道组中包括的通道1100-5至1100-8作为比较通道，第五至第八通道1100-5至1100-8在第一相位被依次设置为具有最低功率。

例如，可以将K设置为N/2+1(步骤S1120)，可以选择第K通道(例如，第五通道1100-5)作为比较通道(步骤S1130)，并且第K通道可被设置为在第一相位具有最低功率(步骤S1150)。当直到第二通道组中的最后一个通道(例如，第八通道1100-8)都没有执行步骤S1130和S1150时(步骤S1170：否)，K可以增加一(步骤S1180)，并且可以重复步骤S1130和S1150。基于这样的重复，包括在第二通道组中的通道1100-5至1100-8可以被校准以在相同相位具有最佳相位/增益状态。

步骤S1110、S1120、S1130、S1150、S1170和S1180可以分别类似于图3中的步骤S110、S120、S130、S150、S170和S180。

接下来，选择第五通道1100-5作为参考通道(步骤S1210)，依次选择第一通道组中包括的通道1100-1至1100-4作为比较通道，第一至第四通道1100-1至1100-4在第一相位依次设置为具有最低功率。

例如，K可以被设置为一(步骤S1220)，第K通道(例如，第一通道1100-1)可以被选择作为比较通道(步骤S1230)，并且第K通道可被设置为在第一相位具有最低功率(步骤S1250)。当直到第一通道组中的最后一个通道(例如，第四通道1100-4)都没有执行步骤S1230和S1250时(步骤S1270：否)，K可以增加一(步骤S1280)，并且重复执行步骤S1230和S1250。基于这样的重复，包括在第一通道组中的通道1100-1至1100-4可以被校准以在相同相位具有最佳相位/增益状态。

步骤S1210、S1220、S1230、S1250、S1270和S1280可以分别类似于步骤S1110、S1120、S1130、S1150、S1170和S1180。

图11A、11B、11C和11D是用于描述图10的操作的图。

首先，参照图11A和11B，示出了执行图10中的步骤S1110、S1120、S1130、S1150、S1170和S1180的示例。

例如，如图11A所示，校准电路可以仅启用第一和第五通道1100-1和1100-5以及与其相关的信号路径，可以通过执行参照图4和图5描述的过程将第一通道1100-1设置为大约180度，并且可以将第五通道1100-5设置为大约0度。为了设置第五通道1100-5，可以使用测试信号TS15和测试结果信号TRS15。

类似地，第六和第七通道1100-6至1100-7中的每一个可以被设置为大约0度。

最后，如图11B所示，校准电路可以仅启用第一和第八通道1100-1和1100-8以及与其相关的信号路径，并且可以通过执行参考图4和5描述的过程将第八通道1100-8设置为大约0度。为了设置第八通道1100-8，可以使用测试信号TS18和测试结果信号TRS18。

接下来，参照图11C和11D，示出了执行图10中的步骤S1210、S1220、S1230、S1250、S1270和S1280的示例。

例如，如图11C所示，校准电路可以仅启用第一和第五通道1100-1和1100-5以及与其相关的信号路径，可以通过执行参照图4和5描述的过程将第五通道1100-5设置为大约180度，并且可以将第一通道1100-1设置为大约0度。例如，使用包括在第五通道1100-5中的可变增益移相器，可以通过将第五通道1100-5的相位从由图11A的操作设置的大约0度旋转到大约180度，将第五通道1100-5设置为大约180度。为了设置第一通道1100-1，可以使用测试信号TS51和测试结果信号TRS51。

类似地，第二和第三通道1100-2至1100-3中的每一个可以被设置为大约0度。

最后，如图11D所示，校准电路可以仅启用第四和第五通道1100-4和1100-5以及与其相关的信号路径，并且可以通过执行参考图4和图5描述的过程将第四通道1100-4设置为大约0度。为了设置第四通道1100-4，可以使用测试信号TS54和测试结果信号TRS54。

图12是示出根据示例实施例的通道校准方法的流程图。将基于图9的多通道波束形成系统200和其中包括的校准电路描述图12的通道校准方法。与图3和10重复的描述将被省略。

参照图9和图12，在根据示例实施例的使用包括在多通道波束形成系统200中的校准电路的通道校准方法中，图12的方法可以与图10的方法基本相同，除了改变了步骤S1255。步骤S1110、S1120、S1130、S1150、S1170、S1180、S1210、S1220、S1230、S1270和S1280可以分别与图10中的步骤S1110、S1120、S1130、S1150、S1170、S1180、S1210、S1220、S1230、S1270和S1280基本相同。

在图12的方法中，第K通道可被设置为在第二相位具有最低功率(步骤S1255)。步骤S1255可以类似于图3中的步骤S250。

图13A和13B是用于描述图12的操作的图。

参照图13A和13B，示出了执行图12中的步骤S1210、S1220、S1230、S1255、S1270和S1280的示例。

例如，校准电路可以仅启用第一和第五通道1100-1和1100-5以及与其相关的信号路径，可以通过执行参考图6描述的过程将第五通道1100-5设置为大约0度，并且可以将第一通道1100-1设置为大约180度。不同于图11C的示例，旋转第五通道1100-5的相位的操作可能是不必要的。

类似地，第二和第三通道1100-2至1100-3中的每一个可以被设置为大约180度。

最后，如图13B所示，校准电路可以仅启用第四和第五通道1100-4和1100-5以及与其相关的信号路径，并且可以通过执行参考图6描述的过程将第四通道1100-4设置为大约180度。

当基于图12的方法执行校准操作时，包括在第二通道组中的通道1100-5到1100-8可以被校准以具有大约0度的最佳相位/增益状态，并且包括在第一通道组中的通道1100-1到1100-4可以校准以在大约180度时具有最佳相位/增益状态。换句话说，包括在第一通道组中的通道1100-1到1100-4和包括在第二通道组中的通道1100-5到1100-8可以被不同地设置(例如，可以设置成相差180度左右)。即使以这种方式设置通道，也可以校准芯片内产生的偏移。

虽然没有详细说明，但图1的多通道波束形成系统100也可以执行图10和12的通道校准方法。

图14是示出根据示例实施例的校准电路和包括校准电路的多通道波束形成系统的框图。与图1和9重复的描述将被省略。

参照图14，多通道波束形成系统300包括多个通道1100-a、1100-b、1100-c、1100-d、1100-e、1100-f、1100-g和1100-h，以及校准电路。多通道波束形成系统300还可以包括多个组合器/分离器1200-1至1200-4和1300-1至1300-3，以及信号处理器1400。

图14的多通道波束形成系统300可以与图1的多通道波束形成系统100基本相同，除了改变多个通道1100-a至1100-h的配置和校准电路之外。

不同于图1中的多个通道1100-1至1100-8，多个通道1100-a至1100-h可以仅包括多个传输路径TX_P1至TX_P8。例如，在芯片尺寸不重要的情况下，例如基站，或者在雷达系统等情况下，传输路径和接收路径可以彼此分离以制造为两个或更多芯片。

校准电路包括选择单元、功率检测器4500、模数转换器4600和校准器4700。功率检测器4500、模数转换器4600和校准器4700可以分别与图1中的功率检测器2500、模数转换器2600和校准器2700基本相同。

选择单元可以包括多个功率耦合器4100-1、4100-2、4100-3、4100-4、4100-5、4100-6、4100-7和4100-8，多个第一通道选择器4200-1、4200-2、4200-3和4200-4，多个第二通道选择器4300-1和4300-2，以及组合器/分离器4400。

多个功率耦合器4100-1至4100-8可以分别与图1中的多个功率耦合器2100-1至2100-8基本相同。

多个第一通道选择器4200-1至4200-4可以连接到多个功率耦合器4100-1至4100-8。多个第一通道选择器4200-1至4200-4中的每一个可以连接到两个相邻的功率耦合器。例如，第一通道选择器4200-1可以直接连接到功率耦合器4100-1和4100-2。

多个第二通道选择器4300-1和4300-2可以连接到多个第一通道选择器4200-1至4200-4。多个第二通道选择器4300-1和4300-2中的每一个可以连接到两个相邻的通道选择器。例如，第二通道选择器4300-1可以直接连接到第一通道选择器4200-1和4200-2。

在一些示例实施例中，多个第一通道选择器4200-1至4200-4和多个第二通道选择器4300-1和4300-2中的每一个可以包括单刀双掷(SPDT)开关或单刀三掷(SP3T)开关。SPDT开关可用于仅通过两个输入信号之一，而SP3T开关可用于仅通过两个输入信号之一并可进一步用于阻断两个输入信号。

组合器/分离器4400可以连接到多个第二通道选择器4300-1和4300-2，并且可以类似于图9中的组合器/分离器3400。

与图1和图9的多通道波束形成系统100和200不同，图14的多通道波束形成系统300中包括的多个通道1100-a至1100-h可以仅包括多个传输路径TX_P1至TX_P8，因此校准电路中包括的选择单元中的收发通道选择器可以省略或删除。与图9的多通道波束形成系统200一样，在图14的多通道波束形成系统300中，不能执行图3的通道校准方法，但可以执行图10和12的通道校准方法。

尽管未详细示出，当包括在图1和图9的多通道波束形成系统100和200中的多个通道1100-1至1100-8被实现为图14中的多个通道1100-a至1100-h时，图1和9中的收发通道选择器2400和3500可以被省略或移除。

图15、16A和16B是用于描述根据示例实施例的包括校准电路的多通道波束形成系统的示图。

参照图15，示出了其中集成了根据示例实施例的校准电路的具有大约28GHz的四通道波束形成系统的实施例。

参照图16A，示出了在图15的四通道波束形成系统中实际测量的包络，并且该包络是在改变第三通道的相位和增益并且固定第四通道的相位和增益的同时基于来自第三通道和第四通道的求和信号而获得的。参照图16B，示出了在图15的四通道波束形成系统中实际测量的一个包络，该包络是在改变第二通道的相位和增益并且固定第四通道的相位和增益的情况下，基于来自第二通道和第四通道的求和信号而获得的。

当每个通道中没有相位和增益误差时(例如，当两个通道之间存在大约180度的相位差时)，可以看出最低功率输出。当第二通道和第三通道分别以第四通道为基准进行设置，测量两个通道之间的相位和增益误差时，可以看出，误差从校准前的约9度和1dB误差降低到校准后的约1.2度和0.2dB误差。可以看出，使用相对简单的电路执行高效率校准，没有LO问题和DC偏移问题，因为没有使用I/Q混频器。

通道之间的相位和增益误差校准是5G通信系统和/或超5G(B5G)通信系统以及受旁瓣增加影响的雷达系统和无线电力传输系统的基本技术。传统技术的问题在于需要LO，I/Q混频器会出现DC偏移问题，并且需要复杂的反馈电路来校准传输和接收路径。传统技术更加复杂，因为校准是使用每个通道的相位和增益的绝对值来执行的。在根据示例实施例的校准电路和通道校准方法中，可以通过在芯片中设置参考值(或通道)并使用相对值而不是绝对值来执行校准，因此可以降低复杂度。此外，可能不使用I/Q混频器，因此可能不需要LO信号并且可能不存在DC偏移问题。此外，该结构可能对频率不敏感，因此可以容易地应用于多频段多通道芯片，并且传输和接收路径都可以容易地校准。

图17是图示根据示例实施例的多通道波束形成系统的框图。

参照图17，波束形成系统8000包括收发器8100、多个波束形成电路阵列8200a、8200b、...、8200h、天线阵列8300和校准电路8400。尽管图17图示了8×8通道有源相控阵系统，但是可以根据示例实施例不同地确定包括在波束形成系统中的元件或块的数量。

在传输模式下，收发器8100对待传输的数据进行编码/解码、加密/解密和/或调制/解调等操作，依次将数据转换为基带信号、中频信号和射频信号，以及将转换后的信号提供给多个波束形成电路阵列8200a至8200h。在接收模式中，收发器8100对从天线阵列8300和多个波束形成电路阵列8200a至8200h接收的RF信号执行诸如编码/解码、加密/解密和/或调制/解调的操作以依次地将RF信号转换成中频信号、基带信号和数据。

多个波束形成电路阵列8200a至8200h包括多个波束形成电路。例如，波束形成电路阵列8200a可以包括第一至第八波束形成电路BFIC1-1、BFIC1-2、...、BFIC1-8。尽管未详细示出，但是波束形成电路阵列8200b至8200h中的每一个还可以包括多个波束形成电路。

天线阵列8300包括多个天线。每个天线可以连接到相应的波束形成电路以传输/接收信号。

包括在多个波束形成电路阵列8200a至8200h中的一个波束形成电路和包括在天线阵列8300中的一个天线可以对应于参考图1到14描述的一个通道。

校准电路8400校准通道之间的相位和增益，并且可以是根据参考图1到14描述的示例实施例的校准电路。

上述实施例可以应用于包括多通道波束形成系统的各种通信设备和系统，以及包括各种通信设备和系统的各种电子设备和系统。例如，示例实施例可以应用于设备或系统，例如移动电话、智能电话、平板电脑、膝上型电脑、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、数码相机、便携式游戏机、导航设备、可穿戴设备、物联网(IoT)设备、万物互联(IoE)设备、电子书阅读器、虚拟现实(VR)设备、增强现实(AR)设备、机器人设备等。

具体地，示例实施例可以应用于诸如5G移动通信系统(例如，大约28GHz、40GHz等)、军用雷达和通信系统(例如，X波段、Ku波段、W波段等)、卫星通信系统(如Ka波段等)、汽车雷达(如自主或自动驾驶车辆)(如约79GHz等)、无线电力传输(如约5.8GHz等)，等等。

前述是示例性实施例的说明并且不应被解释为对其进行限制。尽管已经描述了几个示例实施例，但是本领域技术人员将容易理解，在实质上不脱离本发明构思的新颖教导和优点的情况下，可以对示例实施例进行许多修改。因此，所有这些修改旨在包括在如权利要求所限定的本发明构思的范围内。因此，应当理解，前述是各种示例实施例的说明，不应被解释为限于所公开的特定示例实施例，并且对所公开的示例实施例的修改以及其他示例实施例旨在被包括在所附权利要求的范围内。

Claims (18)

1.一种包括多个通道的多通道波束形成系统中的校准电路，所述校准电路被配置为校准所述多个通道之间的相位和增益，所述校准电路包括：

选择单元，其连接到所述多个通道，所述选择单元被配置为从所述多个通道中选择两个通道，向所述选择的两个通道提供测试信号，并从所述选择的两个通道接收测试结果信号；

功率检测器，其配置为根据所述测试结果信号检测所述选择的两个通道的功率；

模数转换器，其配置为对所述功率检测器的输出执行模数转换；和

校准器，其配置为基于所述模数转换器的输出校准所述多个通道之间的相位和增益，

其中，将所述多个通道之一设置为参考通道，基于所述参考通道依次优化所述多个通道中除所述参考通道外的剩余通道的相位和增益，并且基于所述剩余通道之一优化所述参考通道的相位和增益。

2.如权利要求1所述的校准电路，其中：

所述多个通道包括第一通道至第N通道，其中N为大于或等于三的自然数，

选择所述第一通道作为参考通道，依次选择第二通道至第N通道作为比较通道，并依次将所述第二通道至第N通道设置为在第一相位具有最低功率，

从所述第二通道到第N通道中，选择所述第二通道作为参考通道并且选择第三通道作为比较通道，所述第三通道设置为在不同于所述第一相位的第二相位具有最低功率，以及

选择所述第三通道作为参考通道，选择所述第一通道作为比较通道，并且所述第一通道被设置为在所述第一相位具有最低功率。

3.如权利要求2所述的校准电路，其中，在将所述第二通道设置为在所述第一相位具有最低功率时：

当所述第一通道的相位和增益设置为所述第二相位和第一增益以及所述第二通道的相位和增益设置为第三相位和第一增益时，基于从所述第一和第二通道获得的所述测试结果信号测量参考输出功率，

在保持所述第一通道的所述相位和增益的情况下调整所述第二通道的所述相位和增益后，根据从所述第一和第二通道获得的所述测试结果信号测量比较输出功率，以及

基于所述参考输出功率与所述比较输出功率的比较结果，所述第二通道的所述相位和增益被设置为具有最小相位误差和最小增益误差。

4.如权利要求2所述的校准电路，其中，在将所述第三通道设置为在所述第二相位具有最低功率时：

当所述第二通道的相位和增益设置为所述第一相位和第一增益且所述第三通道的相位和增益设置为第三相位和所述第一增益时，基于从所述第二和第三通道获得的所述测试结果信号测量参考输出功率，

在保持所述第二通道的所述相位和增益的情况下调整所述第三通道的所述相位和增益后，基于从所述第二和第三通道获得的所述测试结果信号测量比较输出功率，以及

基于所述参考输出功率与所述比较输出功率的比较结果，所述第三通道的所述相位和增益被设置为具有最小相位误差和最小增益误差。

5.如权利要求1所述的校准电路，其中：

所述多个通道包括第一通道至第N通道，其中N为大于或等于三的自然数，

选择所述第一通道作为参考通道，依次选择第(N/2+1)通道到第N通道作为比较通道，所述第(N/2+1)通道到第N通道被依次设置为在第一相位具有最低功率，并且

选择第(N/2+1)通道作为参考通道，依次选择所述第一通道至第N/2通道作为比较通道，所述第一通道至第N/2通道被依次设置为在所述第一相位具有最低功率。

6.如权利要求1所述的校准电路，其中：

所述多个通道包括第一通道至第N通道，其中N为大于或等于三的自然数，

选择所述第一通道作为参考通道，依次选择第(N/2+1)通道到第N通道作为比较通道，所述第(N/2+1)通道到第N通道被依次设置为在第一相位具有最低功率，并且

选择第(N/2+1)通道作为参考通道，依次选择所述第一通道至第N/2通道作为比较通道，所述第一通道至第N/2通道被依次设置为在不同于所述第一相位的第二相位具有最低功率。

7.如权利要求1所述的校准电路，其中所述多个通道中的每一个包括：

传输路径，其被配置为在传输模式下启用以输出传输信号；和

接收路径，其被配置为在接收模式下启用以接收接收信号。

8.如权利要求7所述的校准电路，其中，所述选择单元包括：

多个功率耦合器，其连接到所述多个通道；

多个第一通道选择结构，其连接到所述多个功率耦合器；

至少一个第二通道选择结构，其连接至所述多个第一通道选择结构；和

收发通道选择器，其连接到所述第二通道选择结构。

9.如权利要求8所述的校准电路，其中，在所述传输模式下：

所述测试信号为传输信号，

所述收发通道选择器被配置为向所选择的两个通道提供所述传输信号，并且

所述收发通道选择器被配置为通过所述功率耦合器、所述第一通道选择结构和所述第二通道选择结构从所选择的两个通道接收所述测试结果信号。

10.如权利要求8所述的校准电路，其中，在所述接收模式下：

所述测试信号为接收信号，

所述收发通道选择器被配置为通过所述第二通道选择结构、所述第一通道选择结构和所述功率耦合器向所选择的两个通道提供接收信号，并且

所述收发通道选择器被配置为从所选择的两个通道接收所述测试结果信号。

11.如权利要求7所述的校准电路，其中，所述选择单元包括：

多个四分之一波长变换器，其连接到所述多个通道；

多个开关，其连接至所述多个四分之一波长变换器；

多个半波长变换器，其连接至所述多个四分之一波长变换器；

组合器/分离器，其连接到所述多个半波长变换器；和

收发通道选择器，其连接到所述组合器/分离器。

12.如权利要求1所述的校准电路，其中，所述多个通道中的每一个仅包括传输路径，所述传输路径被配置为在传输模式下启用以输出传输信号。

13.如权利要求12所述的校准电路，其中，所述选择单元包括：

多个功率耦合器，其连接到所述多个通道；

多个第一通道选择器，其连接到所述多个功率耦合器；

至少一个第二通道选择器，其连接至所述多个第一通道选择器；和

组合器/分离器，其连接到所述第二通道选择器。

14.一种多通道波束形成系统，包括：

多个通道；和

校准电路，其连接到所述多个通道，所述校准电路被配置为校准所述多个通道之间的相位和增益，

其中，所述校准电路包括：

选择单元，其连接到所述多个通道，所述选择单元被配置为从所述多个通道中选择两个通道，向所选择的两个通道提供测试信号，并从所选择的两个通道接收测试结果信号；

功率检测器，其配置为根据所述测试结果信号检测所选择的两个通道的功率；

模数转换器，其配置为对所述功率检测器的输出执行模数转换；和

校准器，其配置为基于所述模数转换器的输出校准所述多个通道之间的所述相位和增益，

其中，将所述多个通道之一设置为参考通道，基于所述参考通道依次优化所述多个通道中除所述参考通道外的剩余通道的相位和增益，并且基于剩余通道之一优化所述参考通道的相位和增益。

15.一种通道校准方法，用于校准包括在多通道波束形成系统中的多个通道之间的相位和增益，所述多个通道包括第一通道至第N通道，其中N是大于或等于三的自然数，所述通道校准方法包括：

选择所述第一通道作为参考通道；

依次选择第二通道至第N通道作为比较通道；

依次将所述第二通道至第N通道设置为在第一相位具有最低功率；

选择所述第二通道作为参考通道；

选择第三通道作为比较通道；

将所述第三通道设置为在不同于所述第一相位的第二相位具有最低功率；

选择所述第三通道作为参考通道；

选择所述第一通道作为比较通道；和

将所述第一通道设置为在所述第一相位具有最低功率。

16.如权利要求15所述的通道校准方法，其中，将第二通道至第N通道依次设置为在所述第一相位具有最低功率包括：

将所述第一通道的相位和增益设置为所述第二相位和第一增益；

将所述第二通道的相位和增益设置为第三相位和所述第一增益；

基于从所述第一通道和所述第二通道获得的测试结果信号测量参考输出功率；

在保持所述第一通道的所述相位和增益不变的情况下，调整所述第二通道的相位和增益；

基于从所述第一和第二通道获得的所述测试结果信号测量比较输出功率；和

基于所述参考输出功率与所述比较输出功率的比较结果，将所述第二通道的所述相位和增益设置为具有最小相位误差和最小增益误差。

17.如权利要求15所述的通道校准方法，其中将所述第三通道设置为在所述第二相位具有最低功率包括：

将所述第二通道的相位和增益设置为所述第一相位和第一增益；

将所述第三通道的相位和增益设置为第三相位和所述第一增益；

基于从所述第二和第三通道获得的测试结果信号测量参考输出功率；

在保持所述第二通道的所述相位和增益不变的情况下，调整所述第三通道的所述相位和增益；

基于从所述第二和第三通道得到的所述测试结果信号测量比较输出功率；和

基于所述参考输出功率与所述比较输出功率的比较结果，将所述第三通道的所述相位和增益设置为具有最小相位误差和最小增益误差。

18.一种通道校准方法，用于校准包括在多通道波束形成系统中的多个通道之间的相位和增益，所述多个通道包括第一通道至第N通道，其中N是大于或等于三的自然数，所述通道校准方法包括：

选择所述第一通道作为参考通道；

依次选择第(N/2+1)通道至第N通道作为比较通道；

依次将所述第(N/2+1)通道至第N通道设置为在第一相位具有最低功率；

选择所述第(N/2+1)通道作为参考通道；

依次选择所述第一通道至第N/2通道作为比较通道；和

依次将所述第一通道至第N/2通道设置为在所述第一相位或不同于所述第一相位的第二相位具有最低功率。

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