CN116635727A - 用于测量信号强度的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用于支持比诸如长期演进(LTE)的第四代(4G)通信系统更高的数据传输速率的第五代(5G)或准5G通信系统。根据本公开的各种实施例，一种测量信号的功率的方法可以包括：由至少一个传感器获得在功率放大器和传输线之间的第一点处的信号的第一电压；由所述至少一个传感器获得在所述传输线和天线之间的第二点处的所述信号的第二电压；以及基于所述第一电压和所述第二电压计算功率。所述传输线的长度可以与所述信号的波长有关。

Description

用于测量信号强度的装置和方法
技术领域
本公开一般涉及一种无线通信系统，并且更具体地，涉及一种用于在无线通信系统中测量信号强度的方法和装置。
背景技术
为了满足在第四代(4G)通信系统商业化之后一直呈增长趋势的无线数据业务需求，正在努力开发改进的第五代(5G)通信系统或准5G(Pre5G)通信系统。为此，5G通信系统或准5G通信系统被称为超4G网络通信系统或后长期演进(LTE)系统。
为了实现高数据传输速率，5G通信系统被认为是在超高频带中实施。为了减少超高频带的传播路径损耗并增加传播传递距离，正在5G通信系统中讨论波束成形、大规模多输入多输出(MI MO)、全维MI MO(FD-MI MO)、阵列天线、模拟波束成形和大规模天线技术。
此外，为了改善系统的网络，正在5G通信系统中开发诸如演进的小小区、高级小小区、云无线电接入网络(RAN)、超密集网络、设备到设备(D2D)通信、无线回程、移动网络、协作通信、协作多点(CoMP)和接收干扰消除等技术。
除此之外，正在5G系统中开发作为高级编码调制(ACM)技术的混合频移键控和正交幅度调制(FQAM)和滑动窗口叠加编码(SWSC)以及作为高级接入技术的滤波器组多载波(FBMC)、非正交多址(NOMA)和稀疏码多址(SCMA)等。
当在无线通信系统中使用毫米波(mmWave)频带的信号时，可以使用波束成形技术。执行波束成形的电子设备可能需要多个天线元件，并且可能需要多个射频(RF)链作为由多个天线元件发射或接收的信号通过其的路径。在这种情况下，为了使用多个天线元件和多个RF链，电子设备可能需要最小化功耗。因此，为了测量由多个天线元件通过多个RF链发送或接收信号所消耗的功率，需要测量每个RF链的功耗。然而，即使由于发送或接收信号在RF链中消耗的功率是相同的，用于发送或接收信号的天线的阻抗的变化也可能会导致信号电压的变化。也即，由通过RF链的信号电压来测量RF变化中消耗的功率可能是不准确的。因此，为了最小化功率测量的误差，需要通过考虑信号电压来以更有效的方式测量信号强度，信号电压的变化取决于天线阻抗的变化。
发明内容
【技术问题】
基于上述讨论，本公开提供了一种方法和装置，其中在无线通信系统中，具有特定长度的传输线用于精确测量通过传输线的信号的功率。
此外，本公开提供了一种结构，该结构能够通过在无线通信系统中布置传输线而不必使用附加设备来精确地测量信号功率。
【问题的解决方案】
根据本公开的各种实施例，一种测量信号功率的方法可以包括：由至少一个传感器获得在功率放大器和传输线之间的第一点处的信号的第一电压；由至少一个传感器获得在传输线和天线之间的第二点处的信号的第二电压；以及基于第一电压和第二电压计算功率。传输线的长度可以与信号的波长有关。
根据本公开的各种实施例，无线通信系统的电子设备可以包括功率放大器、天线、传输线、至少一个传感器以及至少一个处理器，至少一个处理器电耦合到至少一个传感器。至少一个传感器可以配置成在功率放大器和传输线之间的第一点处获得信号的第一电压，并且在传输线和天线之间的第二点处获得信号的第二电压。至少一个处理器可以配置成基于由至少一个传感器获得的第一电压和第二电压来计算功率。传输线的长度可以与信号的波长有关。
根据本公开的各种实施例，无线通信系统的电子设备可以包括多个射频(RF)链、对应于多个RF链的多个天线、传输线、至少一个传感器以及电耦合到至少一个传感器的至少一个处理器。在多个RF链中，至少一个RF链可以包括功率放大器。传输线可以设置在功率放大器和对应于功率放大器的至少一个天线之间。至少一个传感器可以配置成在功率放大器和传输线之间的第一点处获得信号的第一电压，并且在至少一个天线和传输线之间的第二点处获得信号的第二电压。至少一个处理器可以配置成基于由至少一个传感器获得的第一电压和第二电压来计算功率。传输线的长度可以与信号的波长关联。
【发明的有益效果】
根据本公开的各种实施例的装置和方法测量通过设置在功率放大器和天线之间的特定长度传输线的信号的电压，从而精确地计算功率，而不管天线阻抗的变化。
根据本公开的各种实施例的装置和方法使用特定的功率放大器，从而精确地计算功率，而不必布置附加的传输线。
除此之外，在本公开中获得的优点不限于上述优点，并且本公开所属领域的技术人员可以从以下描述中清楚地理解本文未提及的其它优点。
附图说明
图1示出了根据本公开实施例的电子设备的示例；
图2示出了根据本公开实施例的包括Doherty功率放大器的电子设备的示例；
图3a示出了根据本公开实施例的电子设备的电路图的示例；
图3b示出了根据本公开实施例的表示天线阻抗的史密斯图表的示例；
图3c是示出根据本公开实施例的取决于天线阻抗变化的电压峰值的曲线图的示例；
图4是示出根据本公开实施例的取决于天线阻抗变化的功率感测误差的曲线图的示例；
图5是示出根据本公开实施例的取决于天线阻抗变化的功率感测误差的曲线图的另一个示例；
图6示出了根据本公开实施例的电子设备的结构的示例；
图7是示出根据本公开实施例的取决于电子设备的输出信号的输出电压的曲线图；以及
图8示出了根据本公开的各种实施例的电子设备的功能配置。
关于附图的描述，可以使用相同或相似的附图标记指代相同或相似的元件。
具体实施方式
本公开使用的术语仅仅是为了描述特定的实施例，而不旨在限制其它实施例。单数表达可以包括复数表达，除非在上下文中明显不同。本文所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开中公开的本领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还应当理解，术语(诸如在常用词典中定义的术语)应当被解释为具有与它们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意义来解释，除非在本文中明确地如此定义。可选地，在本公开中定义的术语不应被解释为排除本公开的实施例。
例如，在下文描述的本公开的各种实施例中描述了基于硬件的方法。然而，由于本公开的各种实施例包括其中同时使用硬件和软件的技术，所以在本公开的实施例中不排除基于软件的方法。
在下文中，为了便于解释，例示了用于表示电子设备的部件(例如，板结构、基板、印刷电路板(PCB)、柔性PCB(FPCB)、模块、天线、天线元件、电路、处理器、芯片、部件和设备)的术语，用于表示部件的形状(例如，构造体、构造物体、支撑部分、接触部分、突起和开口)的术语，用于表示结构体之间的连接部分(例如，连接线、馈线、连接部分、接触部分、支撑部分、接触结构体、导电构件、组件)的术语，用于表示电路(例如，PCB、FPCB、信号线、馈线、数据线、RF信号线、天线、RF路径、RF模块和RF电路)的术语等。因此，本公开不限于下文所述的术语，并且因此也可以使用具有相同技术含义的其他术语。此外，术语“单元”、“设备”、“构件”、“主体”等可以暗示至少一种配置或者可以暗示处理功能的单元。
传统上，在包括多个RF链的电子设备中，将设置在RF链内部的集成电路(I C)上的传感器用于测量从天线发射的信号的功率。间接地由通过传感器测量的信号电压计算功率。然而，由于只有当天线具有恒定阻抗时，信号的电压和功率才具有恒定的关系，天线的阻抗实际上可能由于外部因素(例如，相邻电路的布置)等而改变，因此仅使用信号电压来测量信号功率可能是不准确的。
在下文中，本公开提出了一种即使在其中天线阻抗变化的环境中也能精确测量通过RF链的信号功率的结构。具有特定长度的传输线设置在天线和设置在RF链上的功率放大器之间，并且传感器获得具有特定长度的传输线的前端和后端的信号电压。因此，电子设备可以基于获得的电压更精确地测量信号的功率。
图1示出了根据本公开实施例的电子设备的示例。尽管为了描述方便，在图1中示出了电子设备，其包括：一个功率放大器；一根天线；一条传输线，其耦合功率放大器和天线；一个传感器；以及一个模数转换器(ADC)和调制解调(调制解调器)，但是本公开不限于此。例如，在电子设备中，可以通过多条传输线耦合功率放大器和天线。作为另一个示例，电子设备可以包括多个功率放大器，如下面参考图2所描述的。作为又一个示例，多个传感器可以耦合到传输线。
参考图1，电子设备100可以包括功率放大器(PA)110、传输线(T/L)120、天线140、传感器150、模数转换器和调制解调(ADC和调制解调器)160。根据实施例，PA 110可以设置在包括多个RF链的电子设备100中的多个RF链上，如下面参考图8所述。根据实施例，PA 110可以设置在多个RF链中的至少一个RF链上。例如，PA 110可以仅设置在多个RF链中的一个RF链上。作为另一个示例，PA 110可以仅设置在多个RF链中的一些相邻RF链上。作为又一个示例，PA 110可以仅设置在多个RF链中的任何RF链上。
根据实施例，PA 110可以耦合到传输线120。例如，PA 110可以仅在被称为第一连接部分131的任何一个部分处耦合到传输线120的一个端部。根据另一个实施例，尽管图1中未示出，但是PA 110可以耦合到多条传输线120。例如，PA 110可以耦合到两条或更多条传输线120。
根据实施例，PA 110可以由多个功率放大器构成。例如，如下面参考图2所描述的，PA 110可以由包括两个功率放大器的Dohert y功率放大器构成。
根据实施例，传输线120的一个端部可以耦合到PA 110的输出级，以及传输线120的另一个端部可以耦合到天线140。根据实施例，传输线120和PA 110的输出级之间的任何一个部分可以被称为第一连接部分131，以及传输线120和天线140之间的任何一个部分可以被称为第二连接部分132。根据实施例，传输线120可以是用于将从PA 110的输出级输出的信号传输到天线140的路径。此外，根据实施例，可以将传输线120包括在PA 110内部。例如，如下面参考图2所述，传输线120可以是存在于Doherty功率放大器内部的特定长度的传输线(例如，四分之一波长传输线)。
根据实施例，传输线120的长度可以与从PA 110的输出级输出的信号的波长相关联。例如，当从PA 110输出的信号的波长是λ时，传输线120的长度可以是λ/4。然而，本公开不限于此，并且在配置电子设备100时，传输线120的长度可以变化。例如，传输线120的长度可以短于λ/4。作为另一个示例，传输线120的长度可以长于λ/4。也即，这可能意味着在配置电子设备100时，通过考虑天线和信号的设计限制或相邻元件的影响，传输线120的长度可以改变。
根据另一个实施例，传输线120可以由集总电路(l umped ci rcui t)构成。换句话说，传输线可以通过等效集总电路代替，等效集总电路的阻抗构造成与传输线120的阻抗相同。例如，为了构造等效于传输线120的集总电路，可以通过组合电容器和电感器来构造等效集总电路。
根据实施例，天线140可以由至少一个天线元件构成。例如，使用毫米波(mmWave)频带的信号的电子设备100可以包括多个天线元件以执行波束成形。在这种情况下，一个子阵列可以由多个天线元件中的一些天线元件构成。尽管为了描述方便在图1中示出了一个天线140，但是本公开不限于此，并且它可以意味着传输线120耦合到节点，节点将耦合到多个天线元件。
根据实施例，传感器150可以电耦合在第一连接部分131处，第一连接部分是传输线120和PA 110之间的部分。此外，传感器150可以电耦合在第二连接部分132处，第二连接部分是传输线120和天线140之间的部分。根据实施例，传感器150可以测量从第一连接部分131和第二连接部分132中的每一个传输的信号的电压值。例如，当要传输的信号的第一连接部分131处的电压是第一电压并且第二连接部分132处的电压是第二电压时，传感器可以测量第一电压和第二电压的值。在这种情况下，由传感器150测量的信号的第一电压值和第二电压值可以表示电压的峰值。根据另一个实施例，可以测量要传输的信号的第一连接部分131处的多个电压值和第二连接部分132处的多个电压值。例如，由通过测量与第一连接部分131相邻的点(例如，3个点)的电压的代表值(例如，平均值、最大值等)表示的值可以表示第一电压。作为另一个示例，由通过测量第一连接部分131处的每个特定时段的电压而测量的电压的代表值表示的值可以表示第一电压。在本公开中，电压的测量可以理解为获得电压值。
根据实施例，传感器150可以将获得的信号电压值传输到ADC和调制解调器160。详细地，通过将通过ADC获得的信号电压值数字化，传感器150可以将从第一连接部分131和第二连接部分132获得的电压值发送到调制解调器。
根据实施例，ADC和调制解调器160可以通过使用获得的信号电压值来计算信号功率。换句话说，通过将通过传感器150获得的信号电压值数字化而获得的值可以通过ADC传送到调制解调器，以将获得的信号电压值转换(或计算)成功率。根据实施例，ADC和调制解调器160可以通过使用获得的信号电压值的平均值来计算功率。例如，当由V1表示第一电压的值以及由V2表示第二电压的值时，ADC和调制解调器160可以通过(V1+V2)/2来计算功率，其是第一电压和第二电压的值的算术平均值。作为另一个示例，ADC和调制解调器160可以通过第一电压和第二电压的值的几何平均值(例如，)来计算功率。根据另一个实施例，ADC和调制解调器160可以基于第一电压值和第二电压值的最大值、中值和特定值的权重中的至少一个来计算信号功率。例如，当由w1表示第一电压的第一权重以及由w2表示第二电压的第二权重时，ADC和调制解调器160可以根据第一电压和第二电压值的权重通过电压V＝w1V1+w2V2(其中w1+w2＝1)来计算功率。
如上所述，电子设备100可以构造成包括PA 110和天线140之间的传输线120，并且电子设备100的传感器150可以测量第一连接部分131和第二连接部分132处的信号电压值。此外，ADC和调制解调器160可以将由传感器150获得的信号电压值转换成平均值等，以计算由天线140发射的信号的功率。
在下文中，将参考图2描述电子设备的结构，其使用Doherty功率放大器代替图1的功率放大器和传输线。
图2示出了根据本公开实施例的包括Doherty功率放大器的电子设备的示例。尽管为了描述方便，在图2中示出了包括一个Doherty功率放大器、一根天线、一个传感器和一个ADC和调制解调器的电子设备，但是本公开不限于此。例如，电子设备可以包括通过单个节点耦合的多个天线，并且单个节点可以耦合到Doherty功率放大器的输出级。作为另一个示例，多个传感器可以耦合到传输线。
参考图2，电子设备200可以包括Doherty功率放大器210、天线240、传感器250以及ADC和调制解调器260。根据实施例，Doherty功率放大器210可以设置在包括多个RF链的电子设备200中的多个RF链上，如下面参考图8所述。根据另一个实施例，Doherty功率放大器210可以设置在多个RF链中的至少一个RF链上。例如，Doherty功率放大器210可以仅设置在多个RF链中的一个RF链上。作为另一个示例，功率放大器210可以仅设置在多个RF链中的一些相邻RF链上。作为又一个示例，Dohert y功率放大器210可以仅设置在多个RF链中的任何RF链上。
根据实施例，Doherty功率放大器210可以耦合到一个主功率放大器211、一个峰值功率放大器212以及耦合主功率放大器211和峰值功率放大器212的至少一条传输线220。假设耦合主功率放大器211和峰值功率放大器212的传输线220在图2中是一条传输线220，这仅仅是为了描述方便，并且本公开不限于此。例如，用于信号分配的传输线也可以设置在主功率放大器211和峰值功率放大器212的相应输入级处。换句话说，图2的传输线220指存在于Doherty功率放大器210内部的传输线，并且它可能不是指附加的传输线布置到电子设备200。因此，图1的传输线120和图2的传输线220可能不是指相同的传输信号。
根据实施例，传输线220的一个端部可以耦合到主功率放大器211的输出级，以及传输线220的另一个端部可以耦合到峰值功率放大器212和天线240。例如，传输线220和主功率放大器211之间的任何一个部分可以被称为第一连接部分231。作为另一个示例，传输线220和峰值功率放大器212之间或者传输线220和天线240之间的任何一个部分可以被称为第二连接部分232。尽管传输线220和天线240之间的任何一个部分在图2中示出为第二连接部分232，但是即使传输线220和峰值功率放大器212之间的任何一个部分用作第二连接部分232，在实践中，它在电气上是相同的节点，因此可以被理解为是相同的。根据实施例，传输线220可以设置在Doherty功率放大器210内部，其可以是用于将从Doherty功率放大器210内部的每个功率放大器的输出级输出的信号传输到天线240的路径。
根据实施例，传输线220的长度可以与从Doherty功率放大器210的主功率放大器211和峰值功率放大器212的输出级输出的信号的波长相关联。例如，当从Doherty功率放大器210输出的信号的波长由λ表示时，传输线220的长度可以是λ/4。
根据实施例，天线240可以由至少一个天线元件构成。例如，使用mmWave频带的信号的电子设备200可以包括多个天线元件以执行波束成形。在这种情况下，一个子阵列可以由多个天线元件中的一些天线元件构成。尽管为了描述方便在图1中示出了一个天线240，但是本公开不限于此，并且它可以意味着传输线220耦合到节点，节点将耦合到多个天线元件。
根据实施例，传感器250可以电耦合在第一连接部分231处，第一连接部分是传输线220和Doherty功率放大器210的主放大器211之间的部分。此外，传感器250可以电耦合在第二连接部分232处，第二连接部分是传输线220和天线240之间或者传输线220和峰值功率放大器212之间的部分。根据实施例，传感器250可以测量从第一连接部分231和第二连接部分232中的每一个传输的信号的电压值。例如，当要传输的信号的第一连接部分231处的电压是第一电压并且第二连接部分232处的电压是第二电压时，传感器可以测量第一电压和第二电压的值。在这种情况下，由传感器250测量的信号的第一电压值和第二电压值可以表示电压的峰值。根据另一个实施例，可以测量要传输的信号的第一连接部分231处的多个电压值和第二连接部分232处的多个电压值。例如，由通过测量与第一连接部分231相邻的点(例如，3个点)的电压的代表值(例如，平均值、最大值等)表示的值可以表示第一电压。作为另一个示例，由通过测量第一连接部分231处的每个特定时段的电压而测量的电压的代表值表示的值可以表示第一电压。在本公开中，电压的测量可以理解为获得电压值。
根据实施例，传感器250可以将获得的信号电压值传输到ADC和调制解调器260。详细地，通过将通过ADC获得的信号电压值数字化，传感器250可以将从第一连接部分231和第二连接部分232获得的电压值发送到调制解调器。
根据实施例，ADC和调制解调器260可以通过使用获得的信号电压值来计算信号功率。换句话说，通过将通过传感器250获得的信号电压值数字化而获得的值可以通过ADC传送到调制解调器，以将获得的信号电压值转换(或计算)成功率。根据实施例，ADC和调制解调器260可以通过使用获得的信号电压值的平均值来计算功率。例如，当由V1表示第一电压的值以及由V2表示第二电压的值时，ADC和调制解调器260可以通过(V1+V2)/2来计算功率，其是第一电压和第二电压的值的算术平均值。作为另一个示例，ADC和调制解调器260可以通过第一电压和第二电压的值的几何平均值(例如，)来计算功率。根据另一个实施例，ADC和调制解调器260可以基于第一电压值和第二电压值的最大值、中值和特定值的权重中的至少一个来计算信号功率。例如，当由w1表示第一电压的第一权重以及由w2表示第二电压的第二权重时，ADC和调制解调器260可以根据第一电压和第二电压值的权重通过电压V＝w1V1+w2V2(其中w1+w2＝1)来计算功率。
如上所述，电子设备200可以构造成包括Doherty功率放大器210和天线240，并且电子设备200的传感器250可以测量第一连接部分231和第二连接部分232处的信号电压值。此外，ADC和调制解调器260可以将由传感器250获得的信号电压值转换成平均值等，以计算由天线240发射的信号的功率。
传统地，在功率放大器和天线之间的一个点处测量信号的电压，以计算信号的功率，这可能导致天线的阻抗发生变化。因此，由于电压和功率之间的关系可能不是恒定的，所以在测量信号的功率时可能会出现误差。因此，根据本公开的实施例的电耦合到传感器以测量具有特定长度的传输线的前端和后端处的电压的结构(在下文中，基于四分之一波长传输线的感测结构)可以用于通过在传输线的前端和后端处获得的电压的代表值(例如，平均值、中值、权重、最大值等)来计算功率，从而最小化功率计算的误差。将参考图3a至图7详细描述这一过程。
尽管在下文中描述了其中基于取决于由传感器测量的电压的算术平均值的平均值来计算功率的示例，但是也可以基于通过使用如上所述的几何平均值、权重等来计算的电压值来计算功率。
图3a示出了根据本公开实施例的电子设备的电路图的示例。图3b示出了根据本公开实施例的表示天线阻抗的史密斯图表的示例。为了便于描述，在图3a中示出了电子设备300的电路图，其是图1的电子设备100的简化。因此，图3a的电子设备300可以被理解为与图1的电子设备100相同。例如，对图1的PA 110的描述可以应用于图3a的PA 310。然而，为了便于描述，图3a仅仅是图1的电子设备100的简化电路图，并且图3a的电子设备300可以被理解为与使用图2的Dohert y功率放大器210的电子设备200相同。
参考图3a，电子设备300可以包括PA 310、传输线320和天线340。PA 310可以用等效的阻抗和功率来代替。此外，天线340可以用等效阻抗来代替。根据实施例，第一连接部分331可以是传输线320和PA 310之间的任何部分，以及第二连接部分332可以是传输线320和天线340之间的任何部分。根据实施例，传感器(未示出)可以测量第一连接部分331和第二连接部分332处的各个信号的第一电压和第二电压的值。传感器可以将获得的信号的第一电压和第二电压的值发送到电子设备300的ADC和调制解调器(未示出)，因此ADC和调制解调器可以计算信号功率。例如，信号功率可以计算为第一电压值和第二电压值的平均值。
根据实施例，传输线320的长度可以与通过传输线320的信号的波长相关联。例如，当信号波长为λ时，传输线320的长度可以是λ/4。为了便于描述，在下文中假设传输线320的长度是四分之一信号波长(λ/4)。
根据实施例，可以以相量的形式表示天线340的阻抗。如图3a的图形341所示，天线340的阻抗可以由表示阻抗大小的r和表示阻抗相位的θ0的函数来定义。r可以由电压驻波比(VSWR)和参考电阻器R0的乘积来表示。也即，它可以是r＝VSWR*R0。
在下文中，为了便于描述，假设天线340的阻抗的回波损耗为约10dB，以及参考电阻R0为50Ω。换句话说，当天线340的阻抗的回波损耗为约10dB时，由于VSWR和回波损耗的关系，这可能意味着VSWR的值为大约1.925。此外，当传输线320的阻抗为约32Ω时，功率传输效率通常可以是最佳的，并且当传输线320的阻抗为约75Ω时，信号波形的失真尽可能小。因此，当传输线320的阻抗为约50Ω时(这是中值)，传输线320可以设计成使得信号波形具有高功率传输效率和低失真。因此，当天线340的匹配阻抗也为约50Ω时，天线340在辐射信号时可以具有高效率。因此，假设天线340的阻抗的参考电阻R0为约50Ω。
参考图3b，史密斯图表上的第一点342可以表示由r和θ0表示的天线阻抗。第二点351可以表示其中VSWR为1，并且特性阻抗被归一化为参考电阻R0(50Ω)的点。第一圆353可以表示其中VSWR为1.5的点集合。第二圆355可以表示其中VSWR为2的点集合。根据实施例，随着天线340阻抗的变化，第一点342可以变化到在R最大和R最小范围内的点。R最大可以表示VSWR*R0，以及R最小可以表示VSWR/R0。例如，R0可以表示参考电阻，并且可以是50Ω。也即，R最大可以具有约100Ω的大小，以及R最小可以具有约25Ω的大小。如图3b所示，天线340的阻抗可以改变，并且图3a的第一连接部分331的第一电压和第二连接部分332的第二电压可以根据天线340的阻抗的改变而改变。在下文中，将参考图3c描述取决于阻抗变化的第一电压和第二电压的变化。
图3c是示出根据本公开实施例的取决于天线阻抗变化的电压峰值的曲线图的示例。图3c的曲线图360的水平轴表示天线阻抗的相位(单位：度)，以及曲线图360的垂直轴表示当从图3a的功率放大器输出0dBm的信号时，在第一连接部分和第二连接部分处获得的信号的电压峰值(单位：伏特，V)。此外，为了便于描述，在图示中排除了图3a的传输线320的自损耗。
参考图3c，曲线图360示出了指示由图3a的第一连接部分331获得的第一电压的电压峰值的第一条线371，指示由图3b的第二连接部分332获得的第二电压的电压峰值的第二条线372，指示第一电压和第二电压的电压峰值的平均值的第三条线380，以及指示在参考电阻(约50Ω)处的参考电压V0的电压峰值的第四条线390。
参考第一条线371，第一电压的电压峰值可以随着天线阻抗相位的变化而变化。例如，当天线阻抗的相位为0度时，第一电压的电压峰值可以为约0.22V。另外，当天线阻抗的相位为180度时，第一电压的电压峰值可以为约0.42V。参考第二条线372，第二电压的电压峰值可以随着天线阻抗相位的变化而变化。例如，当天线阻抗的相位为0度时，第二电压的电压峰值可以为约0.42V。另外，当天线阻抗的相位为180度时，第二电压的电压峰值可以为约0.22V。
参考第一条线371和第二条线372，第一条线371可以构造成相对于第二条线372具有180°的相位差。由于通过图3a的特定长度传输线320(例如，四分之一波长传输线)的信号和该信号的反射波的合成，第一条线371和第二条线372可以具有180°的相位差。为了如上所述具有180°的相位差，当传输线320具有对应于通过传输线320的信号的1/4波长的长度时，第一电压和第二电压之间的相位差可以是180°。就天线阻抗而言，当在第一条线371和第二条线372中具有最大电压峰值的点和具有最小电压峰值的点之间的相位差是180°时，这可能意味着其中在图3b的史密斯图表中相应的天线阻抗值是R最大和R最小的情况。例如，当参考电阻R0为50Ω时，R最小可能表示25Ω，以及R最大可能表示100Ω。
第三条线380表示第一电压和第二电压的电压峰值的平均值，其可以由参考电压和反射系数的等式表示，如下面的<等式1>所示。
【等式1】
V平均表示第一电压和第二电压的算术平均值。Г表示天线阻抗的反射系数。V0表示当天线阻抗是参考电阻R0(例如，50Ω)时从天线发射的信号的参考电压。θ0表示天线阻抗的相位。
参考第三条线380，第一电压和第二电压的电压峰值的平均值可以随着天线阻抗相位的变化而变化。例如，当天线阻抗的相位为0°时，第一电压和第二电压的电压峰值的平均值可以为约0.3V。当天线阻抗的相位为约90°时，第一电压和第二电压的电压峰值的平均值为约0.32V。当天线阻抗的相位为约180°时，第一电压和第二电压的电压峰值的平均值为约0.3V。根据实施例，关于取决于天线阻抗的相位变化的电压峰值的变化，相对于指示参考电压的第四条线390，第三条线380与第一条线371和第二条线372相比变化较小。换句话说，这可能意味着第一电压和第二电压的平均值的电压峰值比第一电压和第二电压的相应电压峰值的误差更小。
根据实施例，当第三条线380与第一条线371和第二条线372进行比较时，天线阻抗保持在参考电阻R0的值，因此相对于保持在参考电压V0的值的第四条线390的误差可以是最低的。例如，当天线阻抗的相位为0°时，第三条线380可以与第四条线390重合，并且当天线阻抗的相位为180°时，第三条线380可以与第四条线390重合。也就是说，如图3a所示，当传输线320具有对应于通过传输线320的信号的1/4波长的长度时，如果通过使用在传输线320的前端(例如，第一连接部分)和后端(例如，第二连接部分)处测量和获得的信号的电压值的平均值来计算功率，则功率测量误差可以低于其他情况。
如上所述，当通过在功率放大器和天线之间的一个部分获得的信号电压来测量信号功率时，可能会出现误差。例如，假设天线阻抗的反射系数为约10dB，VSWR可以为约1.925，并且根据VSWR的定义，施加到天线级的电压的变化可以高达两倍左右。当这转换成分贝值时，可能意味着测得的电压可能有6dB左右的误差。通常，由于在电子设备使用mmWave频带的信号的情况下可以使用多个RF链，因此由于每个RF链中出现的误差，在电子设备中可能出现更高的误差。因此，在根据本公开实施例的基于四分之一波长传输线的感测结构中，通过基于传输线(例如，四分之一波长传输线)的前端(例如，第一连接部分)和后端(例如，第二连接部分)的电压值的平均值来计算功率，可以以比传统情况更低的误差来计算功率。
在下文中，描述了由根据本公开实施例的装置和方法计算的功率与其中将参考电压施加到天线的情况下的功率之间的误差。此外，与通过对根据本公开另一实施例的装置和方法测量的多个电压执行乘法运算来计算功率相比较，将描述通过使用根据本公开实施例的装置和方法测量的多个电压的平均值(例如，算术平均值)来计算功率。
图4是示出根据本公开实施例的取决于天线阻抗变化的功率感测误差的曲线图的示例。曲线图例400示出了基于图3c的第三条线380的电压峰值的功率误差与基于第四条线390的电压峰值的功率误差的比较。曲线图例400的水平轴表示天线阻抗的相位(例如，单位：度)，以及曲线图例400的垂直轴表示功率感测误差(例如，单位：分贝，dB)。为了便于描述，假设在曲线图例400中VSWR为1.925。
参考图4，曲线图例400示出了基于图3c的曲线图中的第三条线380的电压峰值指示功率误差的第五条线410，以及基于图3c的曲线图中的第四条线390的电压峰值指示功率误差的第六条线430。
参考第五条线410，功率感测误差可以根据信号相位的变化而变化。例如，当天线阻抗的相位为0°时，功率感测误差值可能为约0dB。当天线阻抗的相位为180°时，功率感测误差值可能为约0dB。此外，当天线阻抗的相位为90°时，功率感测误差值可能为约0.412dB。与此不同，参考第六条线430，取决于信号相位的变化，功率感测误差可以保持在0dB。由于是具有施加到天线的参考电压值的信号的功率，所以在第六条线430中可能不存在功率感测误差(例如，误差)。
比较第五条线410和第六条线430，功率感测误差值的最大误差可以为约0.412dB。第五条线410相对于第六条线430的最大误差值可以由VSWR或反射系数来定义。这可以由以下<等式2>表示。
【等式2】
最大误差表示功率感测误差值的最大误差。Г表示反射系数。VSWR表示天线阻抗的电压驻波比。
参考前述等式和曲线图例400，可以由VSWR或反射系数改变功率感测误差值的最大误差值。例如，功率感测误差值的最大误差可以随着VSWR接近1而减小。作为另一个示例，功率感测误差值的最大误差可以随着反射系数接近0而减小。
参考图3和图4，可以基于信号的电压峰值计算功率感测误差值，并且当电压峰值和参考电压之间的差值较大时，功率感测误差值的最大功率可以较大。换句话说，这可能指电压峰值与参考电压之间的差值越大，在感测功率的过程中出现的误差就越高。因此，使用根据本公开实施例的装置和方法的功率测量可以比使用传统技术的功率测量具有更低的误差。
上面已经参考图4描述了通过传输线的前端(例如，第一连接部分)和后端(例如，第二连接部分)的电压峰值的平均值(例如，算术平均值)来计算功率，并且计算的功率可以用于基于参考电压比较关于功率的误差。在下文中，将参考图5描述基于传输线的前端和后端的电压峰值的平均值的功率感测误差，并与通过对传输线的前端和后端的电压峰值执行乘法运算计算得出的功率感测误差进行比较。
图5是示出根据本公开实施例的取决于天线阻抗变化的功率感测误差的曲线图的另一个示例。曲线图例500的水平轴表示天线阻抗的相位(例如，单位：度)，以及曲线图例500的垂直轴表示功率感测误差(例如，单位：分贝，dB)。为了便于描述，假设在曲线图例500中VSWR为1.925。
参考图5，曲线图例500示出了基于图3c的曲线图中的第三条线380的电压峰值指示功率误差的第七条线510，指示通过将图3c的曲线图中的第一条线371和第二条线372的电压峰值相乘计算得出功率误差的第八条线520，以及指示基于图3c的曲线图中的第四条线390的电压峰值的功率误差的第九条线530。曲线图例500的第七条线510可以理解为与图3的曲线图例400的第五条线410相同。此外，曲线图例500的第九条线530可以理解为与图4的曲线图例400的第六条线430相同。换句话说，对图4的第五条线410和第六条线430的描述可以同样适用于图5的第七条线510和第九条线530。
参考第八条线520，功率感测误差可以随着天线阻抗相位的变化而变化。例如，当天线阻抗的相位为0°时，功率感测误差值可能为约-0.44dBdB。当天线阻抗的相位为180°时，功率感测误差值可能为约-0.44dB。此外，当天线阻抗的相位为约90°时，功率感测误差值可能为约0.412dB。
比较第八条线520和第九条线530，功率感测误差值的最大误差可以约为-0.44dB。第八条线520相对于第九条线530的最大误差值可以由VSWR或反射系数来定义。这可以由以下<等式3>表示。
【等式3】
最大误差表示功率感测误差值的最大误差。Г表示反射系数。
参考前述等式和曲线图例500，可以由反射系数改变功率感测误差值的最大误差值。例如，功率感测误差值的最大误差可以随着反射系数接近0而减小。
比较第七条线路510和第八条线路520，当天线阻抗的相位为约90°时，功率感测误差值为约0.412dB，而当天线阻抗的相位为约0°或180°时，功率感测误差值可能相差约0.44dB。此外，第七条线510相对于第九条线530在功率感测误差方面可以具有较小的差异，而第八条线520相对于第九条线530在功率感测误差方面可以比第七条线510具有更大的差异。
换句话说，其中通过使用在传输线的前端(例如，第一连接部分)和后端(例如，第二连接部分)获得的平均值(例如，算术平均值)来计算功率的情况下的功率感测误差值可以比其中通过对获得的电压执行乘法运算来计算功率的情况下的功率感测误差值具有更低的误差，并且当通过使用平均值来计算功率时，可以更精确地测量功率。
在下文中，对传统结构和根据本公开实施例的结构进行了比较描述，并且描述了根据每种结构从天线输出的功率和电压之间的关系。
图6示出了根据本公开实施例的电子设备的结构的示例。图6的电子设备610具有传统电子设备的结构，以及电子设备620具有根据本公开实施例的电子设备的结构。
参考图6，电子设备610可以包括：表示为等效电阻和等效功率的一个功率放大器(PA)；表示为等效电阻的天线；以及在PA和天线之间的一点处通过电容器耦合的传感器。与此不同，根据本公开实施例的电子设备620可以包括：表示为等效电阻和等效功率的一个PA；表示为等效电阻的天线；连接在PA和天线之间的特定长度的传输线；以及两个传感器。根据实施例，电子设备620的两个传感器可以分别感测PA和传输线之间的一点处以及传输线和天线之间的一点处的信号电压。根据实施例，电子设备620的两个传感器可以通过将通过感测获得的电压值传送到ADC和调制解调器(未示出)来计算功率。例如，ADC和调制解调器可以通过使用获得的电压的平均值(例如，算术平均值、几何平均值)来计算功率。作为另一个示例，ADC和调制解调器可以通过使用获得的电压的代表值(例如，最大值、中值和参考值的权重)来计算功率。图6仅出于描述的方便示出了电子设备，并且根据本公开实施例的装置和方法不限于此。例如，如上面在图2中描述的，电子设备620可以包括由多个功率放大器构成的Doherty功率放大器和传输线(例如，四分之一波长传输线)。作为又一个示例，电子设备620可以包括一个或多个传感器，并且一个或多个传感器可以感测传输线的前端和后端的信号电压。
图7是示出根据本公开实施例的取决于电子设备的输出信号的信号输出电压的曲线图。曲线图的水平轴表示从天线输出的功率(单位：dBm)，以及曲线图的竖直轴表示由传感器获得的信号的输出电压(单位：V)。为了便于描述，假设在图7中回波损耗为10dB。
参考图7，示出了指示根据从图6的电子设备610的天线输出的功率获得的信号的输出电压的第一条线710和指示根据从图6的电子设备620的天线输出的功率获得的信号的输出电压的第二条线720。根据实施例，当天线阻抗的相位改变特定值时，第一条线710可以表示根据输出功率从传感器获得的输出电压。例如，在第一条线710中，当天线阻抗为R最大时，最靠近y轴的线可以表示输出电压。作为另一个示例，在第一条线710中，当天线的阻抗是R最小时，离y轴最远的线可以表示输出电压。根据实施例，当天线阻抗的相位改变特定值时，第二条线720可以表示输出电压，该输出电压是根据输出功率从传感器获得的电压的平均值(例如，算术平均值)。例如，在第二条线720中，当天线阻抗为R最大时，最靠近y轴的线可以表示输出电压。作为又一个示例，在第二条线720中，当天线阻抗为R最小时，离y轴最远的线可以表示输出电压。
参考第一条线710，当输出电压为0.6V时，天线的输出功率可以为约1dBm到约6dBm。也即，随着天线阻抗改变，即使在输出电压相同的情况下，从天线输出的功率也可能以很大的宽度不同地输出。与此不同，参考第二条线720，当输出电压为0.6V时，天线的输出功率可以是约3dBm。也即，即使天线阻抗改变，在输出电压相同的情况下，从天线输出的功率可能几乎相同。
总之，类似于第一条线710，当通过由传感器获得的一个输出电压计算功率时，即使在输出电压相同的情况下，输出功率也可能随着天线阻抗的变化而变化。与此不同，类似于第二条线720，当通过作为由传感器获得的输出电压的平均值的输出电压来计算功率时，输出电压和输出功率可以具有恒定的关系。因此，在传统结构的情况下，由RF链消耗的功率相对于由传感器获得并基于电压计算的功率可能具有高误差。然而，在根据本公开实施例的结构的情况下，由RF链消耗的功率相对于由传感器获得并基于电压计算的功率可能具有低误差。例如，当电子设备的天线阻抗的VSWR为约1.925时(即，当天线阻抗的回波损耗为约10dB时)，使用传统结构计算的功率误差可能为约5.5dB。然而，使用根据本公开实施例的装置和方法计算的功率误差可能为约0.412dB。
参考图1至图7，根据本公开实施例的基于四分之一波长传输线的感测结构中的传输线的前端和后端的电压来计算功率的装置和方法提供了比基于现有功率放大器和天线之间的一点处的电压来计算功率更精确的测量结果。因为即使天线阻抗改变，也可以最小化要计算的功率和要输出的功率之间的误差，所以与仅基于一端的电压来计算功率的现有方法相比，基于传输线的前端和后端的电压来计算功率的方法可以提供更实际的结果。
通常，在直接测量待输出功率的方法中，电子设备的尺寸可能会因安装在电子设备上的测量设备而增大，并且可能会因测量设备本身而产生损耗。因此，应通过电压间接测量功率。然而，由于即使在相同输出的情况下，由传感器获得的电压也可能由于天线阻抗而改变，所以通过使用一个电压来计算功率可能导致相对于在实际中输出的功率有较高的误差。与此不同，由于根据本公开实施例的装置和方法通过使用设置在功率放大器和天线之间的传输线(例如，四分之一波长传输线)或存在于功率放大器(例如，Doherty功率放大器)内部的传输线，基于传输线的前端和后端的电压来计算功率，因此尽管天线阻抗发生变化，但相对于实际上要输出的功率的误差可能较低。
根据实施例，由于将存在于功率放大器(例如，Doherty功率放大器)内部的传输线用于上述功率测量，因此可以最小化功耗。当直接测量电子设备的功率时，精度可能高于其中间接测量功率的情况。然而，这是低效的，因为电子设备的尺寸可能由于用于执行直接测量的设备而增大，并且功率可能由该设备消耗。与此不同，根据本公开实施例的用于计算通过基于四分之一波长传输线的感测结构的功率的装置和方法可以确保与直接测量功率的方法类似的精度，因为通过使用Doherty功率放大器内部的传输线来计算功率和测量多个电压。此外，因为不额外需要单独的测量设备，所以在功耗方面也是高效的。
因为通过上述结构测量功率，根据本公开实施例的装置和方法可以提供比使用mmWave频带的信号的情况更有效的结果。例如，如上所述，假设天线的回波损耗为10dB，根据传统结构在一个RF链中计算的功率误差可能为约6dB。在这种情况下，如果使用mmWave频带的信号，则多个RF链可以包括在电子设备中。因此，当电子设备使用mmWave频带的信号时，要计算的功率和实际消耗的功率之间的误差可能很高。为了最小化高误差带来的影响，可以使用根据本公开实施例的基于四分之一波长传输线的感测结构。
电子设备发射mmWave频带的信号，这可能需要精确的功率测量，以实现高效的功率分配。此外，由于各种因素，mmWave频带的信号可能会敏感地变化。在发射mmWave频带信号的电子设备中，通过基于四分之一波长传输线的感测结构的功率计算可以类似于电子设备中实际消耗的功率来预测(计算)。
换句话说，由于使用了包括在多个RF链中的特定长度的传输线(例如，四分之一波长传输线)，所以要计算的功率和实际消耗的功率之间的误差可以很低(例如，约0.412dB)。因此，可以有效地实现功率分配。
根据本公开的实施例，一种测量信号功率的方法可以包括：由至少一个传感器获得在功率放大器和传输线之间的第一点处的信号的第一电压；由至少一个传感器获得在传输线和天线之间的第二点处的信号的第二电压；以及基于第一电压和第二电压计算功率。传输线的长度可以与信号的波长相关联。
在实施例中，传输线的长度可以是信号波长的四分之一。
在实施例中，功率放大器可以是Dohert y功率放大器。传输线可以是长度为Doherty功率放大器内部存在的信号波长的四分之一的传输线。
在实施例中，当第一电压的相位是第一相位并且第二电压的相位是第二相位时，第一相位和第二相位之间的相位差可以是约180°。
在实施例中，功率的计算可以基于第一电压和第二电压的平均值。
在实施例中，平均值可以是第一电压和第二电压的算术平均值。
在实施例中，功率的计算可以基于第一电压和第二电压的最大值、中值或权重中的至少一个。
根据上述公开的实施例的无线通信系统的电子设备可以包括功率放大器、天线、传输线、至少一个传感器以及至少一个处理器，至少一个处理器电耦合到至少一个传感器。至少一个传感器可以配置成在功率放大器和传输线之间的第一点处获得信号的第一电压，并且在传输线和天线之间的第二点处获得信号的第二电压。至少一个处理器可以配置成基于由至少一个传感器获得的第一电压和第二电压来计算功率。传输线的长度可以与信号的波长相关联。
在实施例中，传输线的长度可以是信号波长的四分之一。
在实施例中，功率放大器可以是Dohert y功率放大器。传输线可以是长度为Doherty功率放大器内部存在的信号波长的四分之一的传输线。
在实施例中，当第一点的电压是第一电压并且第一电压的相位是第一相位时，作为第二点的电压的第二电压的第二相位可以相对于第一相位具有大约180°的相位差。
在实施例中，至少一个处理器可以配置成基于第一电压和第二电压的平均值来计算功率。
在实施例中，至少部分支撑构件由金属材料构成，并且平均值可以是第一电压和第二电压的算术平均值。
在实施例中，至少一个处理器可以配置成基于第一电压和第二电压的最大值、中值或权重中的至少一个来计算功率。
根据上述公开内容的实施例的无线通信系统的电子设备可以包括多个RF链、对应于多个RF链的多个天线、传输线、至少一个传感器和电耦合到至少一个传感器的至少一个处理器。在多个RF链中，至少一个RF链可以包括功率放大器。至少一个传感器可以配置成在功率放大器和传输线之间的第一点处获得信号的第一电压，并且在多个天线中的至少一个天线和传输线之间的第二点处获得信号的第二电压。至少一个处理器可以配置成基于由至少一个传感器获得的第一电压和第二电压来计算功率。传输线的长度可以与信号的波长相关联。
在实施例中，传输线的长度可以是信号波长的四分之一。
在实施例中，功率放大器可以是Dohert y功率放大器。传输线可以是长度为Doherty功率放大器内部存在的信号波长的四分之一的传输线。
在实施例中，当第一点的电压是第一电压并且第一电压的相位是第一相位时，作为第二点的电压的第二电压的第二相位可以相对于第一相位具有大约180°的相位差。
在实施例中，至少一个处理器可以配置成基于第一电压和第二电压的平均值来计算功率。
在实施例中，至少一个处理器可以配置成基于第一电压和第二电压的最大值、中值或权重中的至少一个来计算功率。
图8示出了根据本公开的各种实施例的电子设备的功能配置。电子装置810可以指图1的电子装置100或图2的电子装置200。根据实施例，电子设备810可以是使用mmWave频带的信号的电子设备。在参考图1至图7提及的结构中，其中特定长度的传输线(例如，四分之一波长传输线)设置在功率放大器和天线之间，或者其中特定长度的传输线(例如，四分之一波长传输线)包括在功率放大器内部，不仅用于基于传输线的前端和后端的电压计算功率的方法和装置，而且包括该装置的电子设备和使用该方法的电子设备都包括在本公开的实施例中。
参考图8，示出了电子设备810的示例性功能配置。电子设备810可以包括天线单元811、滤波器单元812、射频(RF)处理单元813和控制单元814。
天线单元811可以包括多个天线。天线执行通过无线电信道发送和接收信号的功能。天线可以包括形成在基板(例如，PCB)上的辐射器。天线可以在无线电信道上辐射上变频信号，或者获得由另一个设备辐射的信号。每个天线可以被称为天线元件或天线设备。在一些实施例中，天线单元811可以包括天线阵列，其中多个天线元件构成阵列。天线单元811可以通过RF信号线电耦合到滤波器单元812。天线单元811可以安装在包括多个天线元件的PCB上。PCB可以包括多条RF信号线，以耦合每个天线元件和滤波器单元812的滤波器。RF信号线可以被称为馈电网络。天线单元811可以向滤波器单元812提供接收的信号，或者可以将滤波器单元812提供的信号辐射到空气中。根据本公开实施例的结构的天线可以包括在天线单元811中。
根据各种实施例，天线单元811可以包括至少一个天线模块，天线模块具有双极化天线。双极化天线可以是例如交叉极化(x-pol)天线。双极化天线可以包括对应于不同极化的两个天线元件。例如，双极化天线可以包括极化为+45°的第一天线元件和极化为-45°的第二天线元件。显然，除了+45°和-45°之外，极化还可以由彼此正交的其它极化形成。每个天线元件可以耦合到馈线，并且可以电耦合到下面将要描述的滤波器单元812、RF处理单元813和控制单元814。
根据实施例，双极化天线可以是贴片天线(或微带天线)。因为双极化天线具有贴片天线的形式，所以它可以容易地实现和集成为阵列天线。可以将具有不同极化的两个信号输入到各自的天线端口。每个天线端口对应于天线元件。为了实现高效率，需要优化具有不同极化的两个信号之间的共极化特性和交叉极化特性之间的关系。在双极化天线中，共极化特性指示特定极化分量的特性，以及交叉极化特性指示不同于特定极化分量的极化分量的特性。
滤波器单元812可以执行滤波以传输期望频率的信号。滤波器单元812可以通过形成谐振来执行选择性地识别频率的功能。在一些实施例中，滤波器单元812可以通过包括电介质的空腔在结构上形成谐振。此外，在一些实施例中，滤波器单元812可以通过形成电感或电容的元件形成谐振。此外，在一些实施例中，滤波器单元812可以包括体声波(BAW)滤波器或表面声波(SAW)滤波器。滤波器单元812可以包括带通滤波器、低通滤波器、高通滤波器和带阻滤波器中的至少一个。也就是说，滤波器单元812可以包括用于获得用于发送的频带或用于接收的频带的信号的RF电路。根据各种实施例的滤波器单元812可以将天线单元811和RF处理单元813彼此电耦合。
RF处理单元813可以包括多个RF路径。RF路径可以是通过天线接收的信号或通过天线辐射的信号通过其的路径单元。至少一个RF路径可以被称为RF链。RF链可以包括多个RF元件。RF元件可以包括放大器、混频器、振荡器、数模转换器(DAC)或模数转换器(ADC)等。例如，RF处理单元813可以包括：将基带的数字传输信号上变频为传输频率的上变频器；以及将转换后的数字传输信号转换为模拟RF传输信号的DAC。转换器和DAC部分地构成传输路径。传输路径还可以包括功率放大器(PA)或耦合器(或组合器)。此外，例如，RF处理单元813可以包括将模拟RF接收信号转换成数字接收信号的ADC和将数字接收信号转换成基带的数字接收信号的下变频器。ADC和下变频器部分地构成接收路径。接收路径还可以包括低噪声放大器(LNA)或耦合器(或分配器)。可以在PCB上实现RF处理单元的RF部分。可以在PCB上实现天线和RF处理单元的RF部分，并且滤波器可以重复地固定在一个PCB和另一个PCB之间以构成多个层。
具有根据本公开实施例的结构的功率放大器和传感器可以包括在图8的RF处理单元813中。也即，可以将RF处理单元813理解为本公开的RF链的一部分。此外，具有根据本公开实施例的结构的特定长度传输线可以存在于特定功率放大器(例如，Doherty功率放大器)的内部，因此可以包括在RF处理单元813中。然而，本公开不限于此，并且特定长度传输线可以设置到连接RF处理单元813和天线单元811的区域。传输线的长度可以与通过传输线的信号的波长相关联。
控制单元814可以向电子设备810提供整体控制。控制单元814可以包括用于执行通信的各种模块。控制单元814可以包括至少一个处理器，诸如调制解调器。控制单元814可以包括用于数字信号处理的模块。例如，控制单元814可以包括调制解调器。在数据传输中，控制单元814通过编码和调制传输比特流来产生复符号。此外，例如，在数据接收中，控制单元814通过解调和解码基带信号来恢复接收比特流。控制单元814可以执行通信标准中所需的协议栈的功能。
具有根据本公开实施例的结构的ADC和调制解调器可以包括在图8的控制单元814中。
在图8中将电子设备810的功能配置描述为能够利用根据各种实施例的装置和方法的设备。然而，图8的示例仅是利用根据参考图1至图7描述的本公开的各种实施例的装置和方法的示例性配置，并且本公开的实施例不限于图8的设备的部件。因此，在功率放大器和天线之间包括特定长度传输线或者在功率放大器内部包括特定长度传输线的电子设备中，基于传输线的前端和后端的电压测量功率的方法、使用该方法的装置或者包括使用该方法的装置的电子设备也可以被理解为本公开的实施例。
此外，本发明不限于图1至图7所示的结构。例如，尽管在本公开中通过使用基于图1至图7中的第一电压和第二电压计算的代表值来计算功率，但是也可以基于在另一部分(例如，第三连接部分、第四连接部分等)中测量的电压的代表值来计算功率。因此，电子设备可以包括多个功率放大器、多个特定长度的传输线或多个传感器。
基于权利要求书和/或本公开说明书中公开的实施例的方法可以用硬件、软件或两者的组合来实施。
当用软件实施时，可以提供用于存储一个或多个程序(即，软件模块)的计算机可读记录介质。存储在计算机可读记录介质中的一个或多个程序可以配置用于由电子设备内的一个或多个处理器执行。一个或多个程序包括用于使电子设备能够执行基于权利要求书和/或本公开说明书中公开的实施例的方法的指令。
程序(即，软件模块或软件)可以存储在随机存取存储器、包括闪存的非易失性存储器、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、磁盘存储设备、光盘-ROM(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)或其他形式的光存储设备以及盒式磁带中。可选地，程序可以存储在存储器中，该存储器配置成结合所有或一些这些存储介质。此外，所配置的存储器在数量上可以是多个。
此外，程序可以存储在可附接存储设备中，其能够通过诸如互联网、内联网、局域网(LAN)、广域网(WLAN)或存储区域网(SAN)等通信网络或通过组合网络配置的通信网络来访问电子设备。存储设备可以经由外部端口访问用于执行本公开的实施例的设备。此外，通信网络上的附加存储设备可以具有对于用于执行本公开的实施例的设备的通路。
在本公开的上述具体实施例中，根据本文提出的具体实施例，以单数或复数形式表示本公开中包括的组件。然而，对于为了解释方便而提出的情况，适当地选择单数或复数表达，因此本公开的各种实施例不限于单个或多个组件。因此，以复数形式表示的组件也可以以单数形式表示，反之亦然。
虽然已参照本公开的某些优选实施方案示出并描述各实施方案，但是本领域技术人员将理解，在不脱离如由所附权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下，可以在其中对形式和细节进行各种改变。因此，本公开的范围不是由其详细描述限定的，而是由所附权利要求书限定的，并且所述范围的等同物内的所有差异将被解释为包括在本公开中。

Claims (15)

1.一种测量信号的功率的方法，所述方法包括：
由至少一个传感器获得所述信号在功率放大器和传输线之间的第一点处的第一电压；
由所述至少一个传感器获得所述信号在所述传输线和天线之间的第二点处的第二电压；以及
基于所述第一电压和所述第二电压计算功率，
其中所述传输线的长度与所述信号的波长相关联。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述传输线的长度是所述信号的波长的四分之一。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述功率放大器是Doherty功率放大器，以及
其中所述传输线是长度为存在于所述Doherty功率放大器内部的信号的波长的四分之一的传输线。
4.如权利要求1所述的方法，其中，在所述第一电压的相位是第一相位并且所述第二电压的相位是第二相位的情况下，所述第一相位和所述第二相位之间的相位差为约180°。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述功率的计算是基于所述第一电压和所述第二电压的平均值来计算的。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述平均值是所述第一电压和所述第二电压的算术平均值。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述功率的计算是基于所述第一电压和所述第二电压的最大值、中值或权重中的至少一个来计算的。
8.一种无线通信系统的电子设备，所述电子设备包括：
功率放大器；
天线；
传输线，其设置在所述功率放大器和所述天线之间；
至少一个传感器；以及
至少一个处理器，其电耦合到所述至少一个传感器，
其中所述至少一个传感器配置成：
在所述功率放大器和所述传输线之间的第一点处获得信号的第一电压；以及
在所述传输线和所述天线之间的第二点处获得所述信号的第二电压，
其中所述至少一个处理器配置成基于由所述至少一个传感器获得的所述第一电压和所述第二电压来计算功率，以及
其中所述传输线的长度与所述信号的波长相关联。
9.如权利要求8所述的电子设备，其中所述传输线的长度是所述信号的波长的四分之一。
10.如权利要求8所述的电子设备，其中所述功率放大器是Doherty功率放大器，以及
其中所述传输线是长度为存在于所述Doherty功率放大器内部的所述信号的波长的四分之一的传输线。
11.如权利要求8所述的电子设备，其中，在所述第一点的电压是第一电压并且所述第一电压的相位是第一相位的情况下，作为所述第二点的电压的第二电压的第二相位相对于所述第一相位具有大约180°的相位差。
12.如权利要求8所述的电子设备，其中所述至少一个处理器配置成基于所述第一电压和所述第二电压的平均值来计算所述功率。
13.如权利要求12所述的电子设备，其中所述平均值是所述第一电压和所述第二电压的算术平均值。
14.如权利要求8所述的电子设备，其中所述至少一个处理器配置成基于所述第一电压和所述第二电压的最大值、中值或权重中的至少一个来计算所述功率。
15.一种无线通信系统的电子设备，所述电子设备包括：
多个RF链；
多个天线，其对应于所述多个RF链；
传输线；
至少一个传感器；以及
至少一个处理器，其电耦合到所述至少一个传感器，
其中在所述多个RF链中，至少一个RF链包括功率放大器，
其中所述传输线布置在所述功率放大器和对应于所述功率放大器的至少一个天线之间，
其中所述至少一个传感器配置成：
在所述功率放大器和所述传输线之间的第一点处获得信号的第一电压；以及
在所述至少一个天线和所述传输线之间的第二点处获得所述信号的第二电压，
其中所述至少一个处理器配置成基于由所述至少一个传感器获得的所述第一电压和所述第二电压来计算功率，以及
其中所述传输线的长度与所述信号的波长相关联。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100680211B1 (ko) * 2005-11-10 2007-02-08 엘지전자 주식회사 이동통신 단말기 및 그 송신파워 산출방법
JP2008035487A (ja) * 2006-06-19 2008-02-14 Renesas Technology Corp Ｒｆ電力増幅器
US8971948B1 (en) * 2010-11-19 2015-03-03 Qualcomm Incorporated Systems and methods for compensating antenna gain imbalance
JP2014523717A (ja) * 2011-07-13 2014-09-11 ロックスター コンソーティアム ユーエス エルピー 広帯域変換器を用いた広帯域ドハティ増幅器
KR102200711B1 (ko) * 2013-10-11 2021-01-12 삼성전자주식회사 다중 안테나 통신 시스템에서 에너지 효율을 고려하는 전력 제어 방법 및 장치
US9225291B2 (en) * 2013-10-29 2015-12-29 Freescale Semiconductor, Inc. Adaptive adjustment of power splitter

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