DE102016124783A1

DE102016124783A1 - Hochfrequenzvorrichtung und entsprechendes Verfahren

Info

Publication number: DE102016124783A1
Application number: DE102016124783.9A
Authority: DE
Inventors: Marc Tiebout; Michele Caruso; Daniele Dal Maistro; Peter Thurner
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2016-12-19
Filing date: 2016-12-19
Publication date: 2018-06-21
Also published as: US20180175947A1; KR102313253B1; KR20200039636A; CN108233975A; KR20180071179A; CN108233975B

Abstract

Es werden Hochfrequenzvorrichtungen bereitgestellt, die eine Phasenregelkreis(PLL - Phase Locked Loop)-Schaltung beinhalten. Eine automatische Verstärkungssteuer(AGC - Automatic Gain Control)-Schaltung wird verwendet, um der PLL-Schaltung ein Referenzsignal bereitzustellen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich allgemein auf Hochfrequenz(HF)-Vorrichtungen, -systeme und -verfahren.
HINTERGRUND
Phased-Array-Übertragungs-/Empfangssysteme sind ein Beispiel für HF-Systeme, die für viele Anwendungen, wie z. B. für Rundfunk-, Radar-, Weltraumkommunikations-, Wetterforschungs-, Optik-, Hochfrequenz(HF)-Identifikationssysteme und taktile Rückmeldesysteme, erwünscht sind. Solche Systeme können auch für Gestenerfassung, Kommunikations-Backhauling und Hochgeschwindigkeitsrouting in drahtlosen Gigabit (WiGig-Wireless Gigabit)- oder anderen Verbraucher-Funksystemen verwendet werden.
Ein Phased-Array-System umfasst ein Antennen-Array, in dem relative Phasen und Amplituden mehrerer Signale, die über die Antennen übertragen oder empfangen werden, eingestellt werden können. Diese Einstellung kann in verschiedenen Teilen der Systeme und Vorrichtungen durchgeführt werden, zum Beispiel in HF-, Zwischenfrequenz(ZF)- oder Basisband(BB)-Teilen, vor oder nach der Analog-Digital- oder Digital-Analog-Wandlung usw. Durch korrekte Einstellung kann ein effektives Strahlungsmuster des Array in einer gewünschten Weise gebildet werden, was auch als Strahlformung bezeichnet wird. Diese Strahlformung des Strahlungsmusters tritt aufgrund konstruktiver und/oder destruktiver Interferenz zwischen den Signalen auf, die von jeder Antenne des Antennen-Array übertragen werden. Durch einstellbare Phasen- und Amplitudenbeziehungen kann eine so genannte Strahlsteuerung durchgeführt werden, d. h. das Strahlungsmuster kann modifiziert werden, auch während der Übertragung. Der Empfang kann auf ähnliche Weise erfolgen, um somit einen Empfang bereitzustellen, der für ein bestimmtes Strahlungsmuster empfindlich ist, beispielsweise für Strahlung aus einer bestimmten Richtung.
Eine Art von Phased-Arrays ist ein dynamisches Phased-Array. In einem dynamischen Phased-Array enthält jeder Signalpfad, der ein Signal zu einer Antenne liefert, einen einstellbaren Phasenschieber, und diese einstellbaren Phasenschieber können beispielsweise zusammen verwendet werden, um ein Strahlenbündel zu verschieben. Außerdem können die Signalpfade einstellbare Verstärker umfassen, die weitere Einstellungsmöglichkeiten bieten. Solche einstellbaren Phasenschieber und/oder Verstärker können Verhaltensschwankungen aufweisen, zum Beispiel aufgrund von Prozess- oder Temperaturschwankungen. Dies beeinflusst die Genauigkeit eines erzeugten oder empfangenen Strahlungsmusters und/oder kann die Genauigkeit der Strahlsteuerung beeinflussen. Im Allgemeinen ist für eine genaue Strahlsteuerung eine genaue Phasenbeziehung zwischen verschiedenen Signalpfaden erforderlich.
Das Erzeugen der zu übertragenden Signale, das Verarbeiten der zu empfangenden Signale oder Kalibrierungsprozeduren für Signalpfade können die Verwendung eines Signals eines Lokaloszillators (LO) zum Beispiel für die Signalsynthese (RFDAC), für Aufwärts- oder Abwärtskonvertieren oder für Referenzzwecke beinhalten. Das Erzeugen derartiger Lokaloszillatorsignale beinhaltet oft die Verwendung einer Phasenregelschleife (PLL - Phase-Locked Loop).
Da die Phasenbeziehungen in derartigen Phasen-Arrays wichtig sind, sollten derartige PLLs Signale bereitstellen, die wie gewünscht stabile Phasen aufweisen. Es ist ein Ziel, entsprechende Hochfrequenzvorrichtungen bereitzustellen.
KURZDARSTELLUNG
Es sind eine Hochfrequenzvorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 11 bereitgestellt. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere Ausführungsformen und ein Phased-Array-System.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Hochfrequenzvorrichtung bereitgestellt, die Folgendes umfasst:

eine Phasenregelkreisschaltung, und
eine automatische Verstärkungssteuerschaltung, wobei ein Ausgang einer automatischen Verstärkungssteuerschaltung mit einem Referenzsignaleingang der Phasenregelkreisschaltung gekoppelt ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren bereitgestellt, das Folgendes umfasst:

Bereitstellen eines Referenzsignals,
Durchführen einer automatischen Verstärkungssteuerung mit dem Referenzsignal, um ein Verstärkungssteuersignal bereitzustellen,
Bereitstellen des verstärkungsgesteuerten Signals der Phasenregelschleife an einem Referenzeingang der Phasenregelschleife, und
Verwenden einer Ausgabe der Phasenregelschleife in einer Hochfrequenzvorrichtung.

Die obige Kurzdarstellung ist lediglich dazu gedacht, einen kurzen Überblick über einige Ausführungsformen zu geben, und ist nicht als beschränkend anzusehen.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm einer Hochfrequenzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
2 ist ein Diagramm eines Phased-Array-Systems gemäß einer Ausführungsform.
3 ist ein Diagramm eines Phased-Array-Systems gemäß einer Ausführungsform.
4 ist ein Blockdiagramm einer Phasenregelschleife gemäß einer Ausführungsform.
Die 5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform darstellt.
Die 6A bis 6C sind Diagramme gemäß Phased-Array-Systemen gemäß einigen Ausführungsformen.
7 ist ein Diagramm einer automatischen Verstärkungssteuerschaltung, die bei einigen Ausführungsformen verwendbar ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es ist anzumerken, dass diese Ausführungsformen lediglich als Beispiele gegeben werden und nicht als einschränkend aufzufassen sind. Während beispielsweise Ausführungsformen als zahlreiche Merkmale oder Elemente umfassend beschrieben sein können, können bei anderen Ausführungsformen manche dieser Merkmale oder Elemente weggelassen und/oder durch alternative Merkmale oder Elemente ersetzt werden. Außerdem können, abgesehen von Merkmalen oder Elementen, die ausdrücklich in den Zeichnungen gezeigt oder hier beschrieben sind, weitere Merkmale oder Elemente, zum Beispiel Merkmale oder Elemente, die üblicherweise in Phased-Array-Systemen verwendet werden, bereitgestellt werden.
Sofern nicht anderweitig angegeben, können Merkmale von verschiedenen Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden. Variationen oder Modifikationen, die mit Bezug auf eine der Ausführungsformen beschrieben werden, können ebenso auf andere Ausführungsformen anwendbar sein.
Bei einigen der Ausführungsformen kann eine Phased-Array-Vorrichtung, zum Beispiel ein integrierter Chip, der in einem Phased-Array-System zu verwenden ist, eine Phasenregelschleife umfassen. Die Phasenregelschleife kann bei einigen Umsetzungen verwendet werden, um ein Lokaloszillatorsignal zu erzeugen. Bei Ausführungsformen wird eine automatische Verstärkungssteuer(AGC - Automatic Gain Control)-Schaltung gespeist, um eine Amplitude eines Referenzsignals, das der Phasenregelschleife bereitgestellt wird, konstant zu halten. Bei einigen Ausführungsformen kann dies eine Phasenstabilität eines Ausgabesignals der PLL verbessern, da Änderungen der Amplitude des Referenzsignals eine Phase des Ausgabesignals der PLL beeinflussen können.
Jetzt Bezug nehmend auf die Figuren, ist 1 ein Blockdiagramm, das einige Komponenten einer Hochfrequenz(HF)-Vorrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform darstellt. Bei einigen Ausführungsformen kann die Hochfrequenzvorrichtung 10 eine Phased-Array-Vorrichtung sein, aber sie ist nicht darauf beschränkt, und sie kann eine beliebige Vorrichtung sein, in der Hochfrequenzsignale zum Beispiel unter Verwendung eines Lokaloszillator(LO)-Signals verarbeitet werden, wie etwa HF-Sender oder HF-Empfänger.
Die HF-Schaltung 10 in der Ausführungsform aus 1 umfasst eine Phasenregelkreis(PLL - Phase Locked Loop)Schaltung 12, um ein Lokaloszillatorsignal LOout zu erzeugen. Das Lokaloszillatorsignal LOout kann zum Beispiel zum Mischen mit einem HF-Signal verwendet werden, um ein Zwischenfrequenz(ZF)-Signal zu erzeugen, oder bei einigen Ausführungsformen als ein Referenzsignal oder Testsignal für Kalibrierungszwecke. Bei einigen Ausführungsformen wird das Signal LOout in einem Phased-Array für Referenz- oder Signalerzeugungszwecke eingesetzt. Die PLL-Schaltung 12 kann auf jede herkömmliche Weise realisiert sein, zum Beispiel als eine Integer-N-PLL-Schaltung.
Die PLL-Schaltung 12 verfügt über ein Referenztaktsignal reft. Bei der Ausführungsform aus 1 wird reft von einer automatischen Verstärkungssteuer(AGC)-Schaltung 11 auf Grundlage eines Referenzsignals refin erzeugt. Das Signal refin kann der HF-Vorrichtung 10 wie gezeigt extern zugeführt werden, es kann aber auch intern erzeugt werden, zum Beispiel unter Verwendung eines Oszillators, wie etwa eines Quarzkristalloszillators.
Die automatische Verstärkungssteuerschaltung 11 kann auf jede herkömmliche Weise implementiert sein, die im Fachgebiet für automatische Verstärkungssteuerschaltungen verwendet wird, und eine konstante Amplitude des Referenzsignals reft sicherstellen, selbst wenn die Amplitude des Signals refin schwankt. Dies beseitigt oder verringert zumindest Phasenschwankungen des Signals LOout infolge von Amplitudenschwankungen des Signals reft, die bei einigen Umsetzungen ausgeprägter wären, wenn das Signal refin ohne die automatische Verstärkungssteuerschaltung 11 als ein Referenzsignal in den PLL-Kreis 12 eingespeist würde.
Als nächstes wird nun Bezug nehmend auf 2 und 3 eine beispielhafte Umgebung beschrieben, in der Phasenregelkreisschaltungen wie die Phasenregelkreisschaltung 12 verwendet werden können, denen ein Referenzsignal zugeführt wird, das von einer automatischen Verstärkungssteuerschaltung wie der automatischen Verstärkungssteuerschaltung 11 aus 1 gesteuert wird.
Als nicht einschränkende beispielhafte Umgebungen zeigen 2 und 3 Phased-Array-Systeme. In den 2 und 3 werden, um Wiederholungen zu vermeiden, entsprechende oder ähnliche Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht zweimal beschrieben. Darüber hinaus werden Elemente, die mehrere Male in den Systemen auftauchen, mit derselben Nummer, gefolgt von einem Buchstaben (A, B, ...), bezeichnet und werden kollektiv nur durch die Nummer bezeichnet (beispielsweise bezieht sich eine Bezugnahme auf Ziffer 21 kollektiv auf die Elemente 21A, 21B...).
In dem Phased-Array-System von 2 wandelt zur Übertragung ein Analog-Digital (AD)/Digital-Analog (DA)-Wandler 20 für Senden/Empfangen (TRX) eine digitale Repräsentation eines zu sendenden/empfangenden Signals von einem Digitalteil 29, zum Beispiel einem digitalen Signalprozessor (DSP), in eine analoge Repräsentation des Signals um und überträgt sie zu mehreren Phased-Array-Schaltungen 21, in dem Beispiel von 2 zu den vier Phased-Array-Schaltungen 21A bis 21D. Die Zahl von vier Phased-Array-Schaltungen 21 in 2 ist lediglich ein Beispiel und eine beliebige Zahl von Phased-Array-Schaltungen 21 kann bereitgestellt werden, zum Beispiel bis zu mehreren hundert solcher Phased-Array-Schaltungen. In dem Beispielsystem von 2 steuert jede Phased-Array-Schaltung 21 eine entsprechende Antenne 27. Das analoge Übertragungssignal, das von TRX AD/DA 20 jeder der Phased-Array-Schaltungen 21 zugeführt wird, wird in Bezug auf Phase ϕ und Amplitude A in jeder der Phased-Array-Schaltungen 21 gegenüber dem entsprechenden EA-Signal individuell eingestellt, so dass Signale mit individuell eingestellten Phasen und Amplituden von den Antennen 27 übertragen werden. Dies wird in 2 durch ϕ1...ϕn und A1...An angezeigt. Durch konstruktive und destruktive Interferenz führt dies zu Strahlformung. In dem Beispiel von 2 wird eine Wellenfront 28 gebildet, die einen Winkel α in eine Richtung bildet, die bezüglich einer Ebene definiert wird, in der Antennen 27 bereitgestellt sind. Dies ist jedoch lediglich ein nicht einschränkendes Beispiel. Phased-Array-Schaltungen 21 können ferner beim Übertragen von Signalen eine FrequenzAufwärtskonvertierung zu einer für die Übertragung verwendeten Hochfrequenz durchführen.
Beim Verteilen des analogen Übertragungssignals von TRX AD/DA 20 zu den Schaltungen 21 können, wie in 2 angezeigt, unterschiedliche Phasenversätze Δϕ1 aufgrund von unterschiedlichen Leitungslängen zu den Schaltungen 21 auftreten, die in Ausführungsformen beim Einstellen der Phase in den Schaltungen 21 berücksichtigt werden. Darüber hinaus können Phasenversätze Δϕ2 auftreten, wenn ein Referenzsignal Fref zu den Schaltungen 21 bereitgestellt wird. Der Versatz Δϕ1, Δϕ2 kann mithilfe von hier offenbarten Techniken bestimmt werden.
Es ist anzumerken, dass eine oder mehrere Schaltungen 21 in einem einzigen Chip integriert sein, aber auch als getrennte Chips bereitgestellt werden können. Oft werden in vergrößerten Phased-Arrays, die sogar einige hundert Antennen aufweisen, mehrere Phased-Array-Chips verwendet, die jeweils einer Teilmenge (d. h. einer oder mehreren) der Antennen dienen.
Zum Empfangen von Signalen werden über die Antennen 27 empfangene Signale in Bezug auf Amplitude und Phase eingestellt und möglicherweise von einer HF-Empfangsfrequenz auf eine Zwischenfrequenz herunterkonvertiert. Die so eingestellten Signale werden kombiniert und TRX AD/DA 20 zugeführt. Durch konstruktive und destruktive Interferenz führt die Kombination zu einer gewünschten Empfangscharakteristik, zum Beispiel einer richtungsempfindlichen Empfangscharakteristik.
Darüber hinaus umfassen die Phased-Array-Schaltungen 21 in dem Beispiel von 2 jeweils eine eingebaute Prüfeinrichtung (BITE - Built-In Testing Equipment), um Phasendifferenzen zwischen den unterschiedlichen Phased-Array-Schaltungen 21 zu messen und zu kalibrieren. Zu diesem Zweck umfassen die Phased-Array-Schaltungen 21 einen ersten Testsignalinjektor 23, einen zweiten Testsignalinjektor 26, Phasendetektoren 24, 25 und einen Lokaloszillator 22. Die Lokaloszillatoren 22 erzeugen ein Lokaloszillatorsignal, das auf einem Signal als Ref basiert, das allen Lokaloszillatorschaltungen 22 zugeführt wird. Durch unterschiedliche Pfadlängen können Phasendifferenzen Δϕ in dem Signal Fref resultieren, wie es den Lokaloszillatorschaltungen 22 zugeführt wird. Die oben erörterten Komponenten können von einer digitalen Schnittstelle (nicht ausdrücklich in 2 gezeigt) gesteuert werden, um die Erzeugung des Lokaloszillatorsignals, die Signalinjektion und das Auslesen der Phasen-/Amplitudendetektoren 24, 25 zu steuern. Im Allgemeinen werden zum Messen relativer Phasen Testsignale von den Injektoren 23A, 26A erzeugt und durch die verschiedenen Signalpfade gesendet, und Phasen-/Amplitudenreferenzen werden von den Phasendetektoren 24, 25 gemessen, die zum Beispiel als Quadratur-Phasendetektoren implementiert werden können. Diese Kalibrierung selbst kann auf eine beliebige konventionelle Weise durchgeführt werden und ermöglicht es, das in 2 dargestellte System zu kalibrieren.
Das von der Lokaloszillatorschaltung 22 für eine solche Messung erzeugte Lokaloszillatorsignal kann als Referenz für die Phasendetektoren 24, 25 dienen. Außerdem kann das von den Lokaloszillatorschaltungen 22 erzeugte Lokaloszillatorsignal auch für andere Zwecke in der Schaltung von 2 verwendet werden, zum Beispiel für Auf-/Abwärtskonvertierung. Die Lokaloszillatorschaltungen 21 können jeweils eine Phasenregelkreisschaltung umfassen, um die PLL-Schaltung zu erzeugen, wobei das Signal Fref als ein Referenzsignal für den PLL dient. Um Phasenverschiebungen der Lokaloszillatorsignale infolge von Amplitudenschwankungen von Fref zu vermeiden, kann eine wie in 1 besprochene Schaltung mit einer automatischen Verstärkungssteuerung eingesetzt werden, die die Amplitude des Signals Fref auf einen gewünschten konstanten Wert regelt, bevor es wie unter Bezugnahme auf 1 erläutert den PLL-Schaltungen zugeführt wird.
In dem System aus 2 kann die Lokaloszillatorschaltung 22 verwendet werden, um ein Lokaloszillatorsignal sowohl für Testreferenzzwecke als auch möglicherweise für andere Zwecke in Phased-Array-Schaltungen 21, wie etwa Frequenzaufwärts-/- abwärtskonvertierung, zu erzeugen. Bei anderen Ausführungsformen werden separate Phasenregelschleifen verwendet. Ein entsprechendes System ist in 3 gezeigt. Um Wiederholungen zu vermeiden, tragen Elemente, die den bereits beschriebenen Elementen unter Bezugnahme auf 2 entsprechen, dasselbe Bezugszeichen und werden nicht erneut ausführlich beschrieben.
In dem System von 3 unterscheidet sich eine als Zwischenfrequenz für Auf-/Abwärtskonvertierung erforderliche Frequenz von einer für Prüfzwecke verwendeten Frequenz. Dies kann beispielsweise in einigen Mobiltelefon-/Netzwerksystemen der fünften Generation (5G) der Fall sein, die Signale bei einer Zwischenfrequenz von etwa 3 bis 6 GHz anstelle von 28 GHz, wie bei Mobiltelefon-/Netzwerksystemen der vierten Generation (4G), verteilen. In diesem Fall werden Lokaloszillatorschaltungen 22 nur als Referenz für Prüfzwecke verwendet. Für Auf-/Abwärtskonvertierungen werden zusätzliche PLL-Schaltungen 32 in Phased-Array-Schaltungen 31 bereitgestellt, und eine zusätzliche PLL wird in TRX AD/DA 20 bereitgestellt. Die zusätzlichen PLLs 30, 32 sind mit Mischern verbunden, wie in 3 gezeigt. Bei allen PLLs, sowohl in Lokaloszillatorschaltungen 22 als auch bei PLLs 32, können Schwankungen ihrer absoluten Phase Phasenmessungen für Kalibrierungszwecke (insbesondere für Lokaloszillatorschaltungen 22) und die Ausgangsphasen der über Antennen übertragenen Signale (zum Beispiel bei PLLs 32) stören. Feste zeitinvariante Phasenversätze können durch Kalibrierung ausgeglichen werden, aber Änderungen, die durch Ändern der Amplitude des Signals Fref vorgenommen wurden, können durch eine derartige Kalibrierung nicht einfach ausgeglichen werden. Daher können in dem System aus 3 sowohl die PLLs in den Lokaloszillatorschaltungen 22 als auch die PLLs 30, 32 wie unter Bezugnahme auf 1 besprochen über eine automatische Verstärkungssteuerung verfügen, die Zeitschwankungen der Ausgangsphase infolge von Amplitudenänderungen von Fref verringert. Daher ist die Verwendung von AGC wie hier besprochen nicht auf eine bestimmte Art oder einen bestimmten Zweck der PLL beschränkt.
Die 6A-6C zeigen weitere Beispiele für Phased-Arrays mit mehreren PLLs, die in AD/DA-Schaltungen oder Phased-Array-Schaltungen z. B. für Aufwärts-/Abwärtskonvertierung verwendet werden können. In den 6A-6C stellt ein Digitalteil 60, zum Beispiel ein digitaler Signalprozessor oder eine andere digitale Schaltungsanordnung, einem oder mehreren TRX AD/DAs 61 ein Digitalsignal bereit (für das Senden) oder empfängt ein Signal von ihnen (für den Empfang). Die TRX AD/DAs 61 umfassen wie gezeigt jeweils eine PLL. Das Signal von dem einen oder den mehreren TRX AD/DAs wird mehreren Phased-Array-Schaltungen 63 mit zugeordneten Antennen 64 bereitgestellt, die unter anderem unter Verwendung eines Lokaloszillatorsignals, das von einer PLL erzeugt wird, eine Aufwärts-/Abwärtskonvertierung durchführen. Abhängig von der Anzahl an TRX AD/DAs 61 und Phased-Array-Schaltungen 63 kann ein Verteilnetz, zum Beispiel ein Wilkinson-Netzwerk, verwendet werden, um das Signal zwischen dem TRX AD/DA 61 und den Phased-Array-Schaltungen 63 zu verteilen. Die PLLs aus den 6A bis 6C können wie oben oder unten unter Bezugnahme auf 4 besprochen über eine AGC verfügen. Die 6A bis 6C unterscheiden sich bezüglich der Anzahl an verwendeten TRX AD/DAs, was veranschaulicht, dass unterschiedliche Topologien eingesetzt werden können.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei anderen Ausführungsformen möglicherweise nur einige der PLLs des Systems aus den 2, 3 oder 6A-6C über eine automatische Verstärkungssteuerung verfügen.
4 stellt ein detaillierteres Diagramm einer PLL-Schaltung dar, die in HF-Vorrichtungen wie dem Phased-Array-System aus den 2 und 3 gemäß einer Ausführungsform verwendbar ist. Die PLL-Schaltung aus 4 empfängt an einer automatischen Verstärkungssteuerschaltung 40 ein Referenzfrequenzsignal Fref. Die automatische Verstärkungssteuerschaltung 40 gibt auf Grundlage von Signal Fref ein Signal mit einer im Wesentlichen konstanten Amplitude aus. Zum Beispiel kann die Ausgangsspannung der AGC-Schaltung 40 ihre Ausgangsspannung auf eine interne Referenzspannung, die zum Beispiel durch eine Bandlückenschaltung bereitgestellt wird, oder auf eine externe Referenzspannung regeln. Bei einigen Ausführungsformen wird die Amplitude (Spannung), auf die das Referenzsignal Fref von der AGC-Schaltung 40 geregelt wird, auf Grundlage einer Phasenamplitudeneigenschaft der PLL-Schaltung durch Auswählen einer Spannung ausgewählt, bei der eine Empfindlichkeit der Amplitude der Ausgangsphase für Amplitudenschwankungen von Fref niedriger als in anderen Amplitudenbereichen ist. Zum Beispiel kann bei einigen PLL-Umsetzungen eine Empfindlichkeit einer Ausgangsphase für Fref-Amplitudenschwankungen bei niedrigen Spannungen höher sein als bei höheren Spannungen, und in solchen Fällen kann von der automatischen Verstärkungssteuerschaltung 40 eine vergleichsweise höhere Spannung als eine Amplitudenausgabe ausgewählt werden. Die AGC-Schaltung 40 kann auf jede beliebige herkömmliche Weise umgesetzt sein, die im Fachgebiet für AGC-Schaltungen bekannt ist, z. B. durch Verwenden einer Spannungsreferenz, wie einer Bandlückenreferenz oder eines davon abgeleiteten Signals, oder eines beliebigen anderen ausreichend stabilen Referenzsignals als eine Referenzamplitude für die Regelung. Ein einfaches nicht einschränkendes Beispiel für eine solche AGC-Schaltung ist in 7 gezeigt.
In dem Beispiel aus 7 wird einer variablen Verstärkungsschaltung 70, wie einem Verstärker mit variabler Verstärkung (VGA - Variable Gain Amplifier) oder einer variablen Dämpferschaltung, ein Referenzsignal für eine PLL PLLrefin (z. B. Fref aus 4) für eine Amplitudenregelung bereitgestellt, um ein amplitudengesteuertes Signal PLLrefout zu erzeugen, das dann z. B. einem Phasendetektor einer PLL-Schleife als ein Referenzsignal bereitgestellt wird. Ferner wird PLLrefout einem Filter 71, der einen Tiefpassfilter umfassen kann, bereitgestellt, um ein gefiltertes Signal zu erzeugen, das im Wesentlichen eine Amplitude des Signals PLLrefout anzeigt. Das gefilterte Signal wird einem ersten Eingang eines Differenzverstärkers 72 bereitgestellt. Ein Amplitudenreferenzsignal, das eine gewünschte Amplitude anzeigt und das z. B. von einer Bandlückenreferenz oder einer anderen stabilen Spannungsquelle abgeleitet sein kann, wird einem zweiten Eingang des Differenzverstärkers 72 bereitgestellt. Der Differenzverstärker 72 gibt ein Steuersignal ctrl aus, das auf dem Unterschied zwischen dem gefilterten Signal und dem Signal aref beruht, um die variable Verstärkungsschaltung 70 zu steuern.
Erneut auf 4 Bezug nehmend wird das Ausgabesignal der automatischen Verstärkungssteuerschaltung 40 einem Puffer 41 bereitgestellt. Ein Ausgabesignal des Puffers 41 wird einem ersten Eingang eines Phasenfrequenzdetektors 46 bereitgestellt. Eine Ausgabe des Phasenfrequenzdetektors 46 steuert eine Ladungspumpe 45 gefolgt von einem Schleifenfilter (Tiefpassfilter) 44. Ein Ausgabesignal des Schleifenfilters 44 steuert einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO - Voltage Controlled Oscillator) 43. Ein Ausgabesignal des VCO 43 wird als eine Ausgabe der PLL verwendet (zum Beispiel als ein Lokaloszillatorsignal in diesen Systemen aus den 2 und 3) und wird auch einem Frequenzteiler 42 bereitgestellt, der die Frequenz durch eine ganze Zahl N teilt. Eine Ausgabe des Frequenzteilers 42 wird einem zweiten Eingang des Phasenfrequenzdetektors 46 bereitgestellt. Die Elemente 42 bis 46 entsprechen einer herkömmlichen PLL-Umsetzung einer PLL mit ganzer Zahl N, und es können auch andere herkömmliche PLL-Umsetzungen zum Empfangen des Referenzsignals, das von der automatischen Verstärkungssteuerschaltung 40 über den Puffer 41 bereitgestellt wird, verwendet werden.
Ferner kann das Bereitstellen eines Referenzsignals mit einer automatischen Verstärkungssteuerung sowohl auf analoge als auch auf digitale PLLs angewendet werden und ist in dieser Hinsicht nicht beschränkt.
Die 5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform darstellt. Das Verfahren aus 5 kann zum Beispiel in den Vorrichtungen und Systemen, die unter Bezugnahme auf die 1-4 beschrieben wurden, umgesetzt werden, ist aber nicht darauf beschränkt. Ferner ist, obwohl das Verfahren aus 5 als eine Reihe von Handlungen oder Ereignissen gezeigt und beschrieben ist, die Reihenfolge, in der diese Handlungen oder Ereignisse gezeigt und beschrieben sind, nicht als beschränkend aufzufassen.
Bei 50 in 5 umfasst das Verfahren das Bereitstellen eines Referenzsignals. Bei 51 umfasst das Verfahren das Durchführen einer automatischen Verstärkungssteuerung am Referenzsignal, um ein verstärkungsgesteuertes Signal bereitzustellen, das eine vorab festgelegte Amplitude und/oder eine stabile Amplitude aufweist. In dieser Hinsicht heißt „stabile Amplitude“, dass die Amplitude im Wesentlichen über längere Zeiträume stabil ist, d. h. mindestens über eine vorbestimmte Zeitspanne hinweg, abhängig von den Anforderungen einer Implementierung, zum Beispiel zwischen Kalibrierungen eines Systems, in dem das Verfahren durchgeführt wird. Es sei auch darauf hingewiesen, dass abhängig von der Anwendung der absolute Wert der Amplitude nicht bei einem exakten Wert liegen muss, sondern die Amplitude nur ausreichend stabil sein muss, um Abweichungen und Veränderungen, nachdem das System kalibriert wurde, zu verhindern. Bei 52 umfasst das Verfahren das Bereitstellen des verstärkungsgesteuerten Signals als ein Referenzsignal an eine Phasenregelkreisschaltung. Bei 53 wird ein Ausgabesignal der Phasenregelschleife dann in einer Hochfrequenz(HF)-Schaltung, zum Beispiel in einer Phased-Array-Schaltung oder -Vorrichtung, für Testzwecke wie Phasenkalibrierung oder für Frequenzkonvertierungszwecke in einem Mischer verwendet.
Details und Variationen, die im Hinblick auf die Vorrichtungen und Systeme aus den 1-4 beschrieben sind, können auch auf das Verfahren aus 5 anwendbar sein.
Die folgenden Ausführungsformen sind Ausführungsbeispiele.
Beispiel 1. Hochfrequenzvorrichtung (10), die Folgendes umfasst:

eine Phasenregelkreisschaltung (12), und
eine automatische Verstärkungssteuerschaltung (11; 40), wobei ein Ausgang einer automatischen Verstärkungssteuerschaltung (11, 40) mit einem Referenzsignaleingang der Phasenregelkreisschaltung (12) gekoppelt ist.

Beispiel 2. Hochfrequenzvorrichtung (10) nach Beispiel 1, wobei die Phasenregelkreisschaltung (12) eine Integer-N-Phasenregelkreisschaltung umfasst.
Beispiel 3. Hochfrequenzvorrichtung (10) nach Beispiel 1, wobei die Phasenregelkreisschaltung (12) eingerichtet ist, ein Lokaloszillatorsignal zu erzeugen.
Beispiel 4. Hochfrequenzvorrichtung (10) nach Beispiel 1, wobei die Vorrichtung ferner eine Testschaltungsanordnung (22, 23, 24, 25, 26) umfasst, wobei die Testschaltungsanordnung mit einem Ausgang der Phasenregelkreisschaltung (12) gekoppelt ist.
Beispiel 5. Hochfrequenzvorrichtung (10) nach Beispiel 4, wobei die Testschaltungsanordnung (22, 23, 24, 25, 26) mindestens einen Phasendetektor (24, 25) umfasst, der eingerichtet ist, die Ausgabe der Phasenregelkreisschaltung als eine Referenz zu verwenden.
Beispiel 6. Hochfrequenzvorrichtung (10) nach Beispiel 1, wobei die automatische Verstärkungssteuerschaltung (11; 40) eingerichtet ist, mindestens eine vorbestimmte Stabilität einer Amplitude eines Ausgabesignals der automatischen Verstärkungssteuerschaltung (11; 40) über der Zeit bereitzustellen.
Beispiel 7. Hochfrequenzvorrichtung (10) nach Beispiel 1, die ferner einen Mischer umfasst, der mit einem Ausgang der Phasenregelkreisschaltung (12) gekoppelt ist.
Beispiel 8. Hochfrequenzvorrichtung (10) nach Beispiel 1, wobei die Hochfrequenzvorrichtung eine Phased-Array-Vorrichtung umfasst.
Beispiel 9. Hochfrequenzvorrichtung (10) nach Beispiel 8, wobei die Hochfrequenzvorrichtung eingerichtet ist, ein Ausgabesignal der Phasenregelschleife (12) für die Phasenkalibrierung zu verwenden.
Beispiel 10. Phased-Array-System, das mehrere Hochfrequenzvorrichtungen (10) nach Beispiel 8 umfasst, das ferner eine Referenzsignalleitung umfasst, die eingerichtet ist, den automatischen Verstärkungssteuerschaltungen jeder der Vorrichtungen ein Referenzsignal bereitzustellen.
Beispiel 11. Verfahren, das Folgendes umfasst:

Bereitstellen eines Referenzsignals,
Durchführen einer automatischen Verstärkungssteuerung mit dem Referenzsignal, um ein verstärkungsgesteuertes Signal bereitzustellen,
Bereitstellen des verstärkungsgesteuerten Signals der Phasenregelschleife an einem Referenzeingang der Phasenregelschleife, und
Verwenden einer Ausgabe der Phasenregelschleife in einer Hochfrequenzvorrichtung.

Beispiel 12. Verfahren nach Beispiel 11, wobei das Verwenden der Ausgabe ein Verwenden der Ausgabe für die Kalibrierung in einem Phased-Array-System umfasst.
Beispiel 13. Verfahren nach Beispiel 11, das ferner ein Verwenden der Ausgabe für eine Frequenzaufwärtskonvertierung und/oder eine Frequenzabwärtskonvertierung umfasst.
Beispiel 14. Verfahren nach Beispiel 12, wobei das Durchführen einer automatischen Verstärkungssteuerung ein Bereitstellen einer Amplitude des verstärkungsgesteuerten Signals zumindest mit einer vorbestimmten Stabilität über der Zeit umfasst.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als den Schutzumfang der vorliegenden Patentanmeldung in irgendeiner Weise beschränkend aufzufassen.

Claims

Hochfrequenzvorrichtung (10), die Folgendes umfasst: eine Phasenregelkreisschaltung (12), und eine automatische Verstärkungssteuerschaltung (11; 40), wobei ein Ausgang einer automatischen Verstärkungssteuerschaltung (11, 40) mit einem Referenzsignaleingang der Phasenregelkreisschaltung (12) gekoppelt ist.
Hochfrequenzvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Phasenregelkreisschaltung (12) eine Integer-N-Phasenregelkreisschaltung umfasst.
Hochfrequenzvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Phasenregelkreisschaltung (12) eingerichtet ist, ein Lokaloszillatorsignal zu erzeugen.
Hochfrequenzvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Vorrichtung ferner eine Testschaltungsanordnung (22, 23, 24, 25, 26) umfasst, wobei die Testschaltungsanordnung mit einem Ausgang der Phasenregelkreisschaltung (12) gekoppelt ist.
Hochfrequenzvorrichtung (10) nach Anspruch 4, wobei die Testschaltungsanordnung (22, 23, 24, 25, 26) mindestens einen Phasendetektor (24, 25) umfasst, der eingerichtet ist, die Ausgabe der Phasenregelkreisschaltung als eine Referenz zu verwenden.
Hochfrequenzvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1-5, wobei die automatische Verstärkungssteuerschaltung (11; 40) eingerichtet ist, mindestens eine vorbestimmte Stabilität einer Amplitude eines Ausgabesignals der automatischen Verstärkungssteuerschaltung (11; 40) über der Zeit bereitzustellen.
Hochfrequenzvorrichtung (10) nach Anspruch 1, die ferner einen Mischer umfasst, der mit einem Ausgang der Phasenregelkreisschaltung (12) gekoppelt ist.
Hochfrequenzvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1-7, wobei die Hochfrequenzvorrichtung eine Phased-Array-Vorrichtung umfasst.
Hochfrequenzvorrichtung (10) nach Anspruch 8, wobei die Hochfrequenzvorrichtung eingerichtet ist, ein Ausgabesignal der Phasenregelschleife (12) für die Phasenkalibrierung zu verwenden.
Phased-Array-System, das mehrere Hochfrequenzvorrichtungen (10) nach Anspruch 8 oder 9 umfasst, das ferner eine Referenzsignalleitung umfasst, die eingerichtet ist, den automatischen Verstärkungssteuerschaltungen jeder der Vorrichtungen ein Referenzsignal bereitzustellen.
Verfahren, das Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Referenzsignals, Durchführen einer automatischen Verstärkungssteuerung mit dem Referenzsignal, um ein verstärkungsgesteuertes Signal bereitzustellen, Bereitstellen des verstärkungsgesteuerten Signals der Phasenregelschleife an einem Referenzeingang der Phasenregelschleife, und Verwenden einer Ausgabe der Phasenregelschleife in einer Hochfrequenzvorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Verwenden der Ausgabe ein Verwenden der Ausgabe für die Kalibrierung in einem Phased-Array-System umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, das ferner ein Verwenden der Ausgabe für eine Frequenzaufwärtskonvertierung und/oder eine Frequenzabwärtskonvertierung umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12-13, wobei das Durchführen einer automatischen Verstärkungssteuerung ein Bereitstellen einer Amplitude des verstärkungsgesteuerten Signals zumindest mit einer vorbestimmten Stabilität über der Zeit umfasst.