DE102021214143A1 - PHASE SHIFTERS WITH SWITCHED TRANSMISSION LINE LOADS - Google Patents
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Abstract
Vorrichtungen und Verfahren für Phasenschieber mit geschalteten Übertragungsleitungslasten werden hierin beschrieben. In bestimmten Ausführungsformen umfasst ein Phasenschieber einen ersten Anschluss, einen zweiten Anschluss, eine erste steuerbare reflektierende Last mit einer ersten Übertragungsleitung und einer ersten Vielzahl von Shuntschaltern, welche entlang der ersten Übertragungsleitung angeschlossen sind, eine zweite steuerbare reflektierende Last sowie ein Paar gekoppelter Leitungen, die elektromagnetisch untereinander gekoppelt sind. Das Paar gekoppelter Leitungen umfasst eine erste leitfähige Leitung, welche zwischen den ersten Anschluss und die erste steuerbare reflektierende Last gekoppelt ist, und eine zweite leitfähige Leitung, welche zwischen die zweite steuerbare reflektierende Last und den zweiten Anschluss gekoppelt ist. Zumindest eine der ersten und zweiten steuerbaren reflektierenden Lasten umfasst eine geschaltete Übertragungsleitungslast.Apparatus and methods for phase shifters with switched transmission line loads are described herein. In certain embodiments, a phase shifter includes a first port, a second port, a first controllable reflective load having a first transmission line and a first plurality of shunt switches connected along the first transmission line, a second controllable reflective load, and a pair of coupled lines that are electromagnetically coupled to each other. The pair of coupled lines includes a first conductive line coupled between the first port and the first controllable reflective load and a second conductive line coupled between the second controllable reflective load and the second port. At least one of the first and second controllable reflective loads comprises a switched transmission line load.
Description
HINTERGRUNDBACKGROUND
Technisches Gebiettechnical field
Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich auf elektronische Systeme, insbesondere auf die Hochfrequenzelektronik.Embodiments of the invention relate to electronic systems, in particular to high-frequency electronics.
Beschreibung der zugehörigen TechnologieDescription of the associated technology
Phasenschieber werden in Hochfrequenz-(HF)-Kommunikationssystemen eingesetzt, um die Phase von drahtlos über Antennen übertragenen oder empfangenen HF-Signalen zu steuern.Phase shifters are used in radio frequency (RF) communication systems to control the phase of RF signals transmitted or received wirelessly via antennas.
Beispiele für HF-Kommunikationssysteme mit ein oder mehreren Phasenschiebern sind unter anderem Mobiltelefone, Tablets, Basisstationen, Netzwerkzugangspunkte, Kundengeräte (Customer-Premises Equipment; CPE), Laptops und tragbare Elektronik (Wearables). Beispielsweise kann in drahtlosen Geräten, welche unter Nutzung eines Mobilfunkstandards, eines Standards für ein drahtloses lokales Netzwerk (WLNA) und/oder jedes anderen geeigneten Kommunikationsstandards kommunizieren. Leistungsverstärker für die Verstärkung von HF-Signalen eingesetzt werden. Ein HF-Signal kann eine Frequenz in einem Frequenzbereich von etwa 30 kHz bis 300 GHz, wie beispielsweise im Bereich von etwa 410 MHz bis etwa 7,125 GHz für die Kommunikation im Frequenzbereich 1 (FR1) der fünften Generation (5G) und im Bereich von etwa 24,25 GHz bis etwa 52,6 GHz für die Kommunikation im Frequenzbereich 2 (FR2) von 5G aufweisen.Examples of RF communication systems with one or more phase shifters include cell phones, tablets, base stations, network access points, customer-premises equipment (CPE), laptop computers, and wearables. For example, in wireless devices that communicate using a cellular standard, a wireless local area network (WLNA) standard, and/or any other suitable communication standard. Power amplifiers are used to amplify HF signals. An RF signal may have a frequency in a frequency range from about 30 kHz to 300 GHz, such as in the range from about 410 MHz to about 7.125 GHz for fifth generation (5G) frequency range 1 (FR1) communications and in the range from about 24.25 GHz to about 52.6 GHz for communication in frequency range 2 (FR2) of 5G.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf einen Phasenschieber. Der Phasenschieber umfasst einen ersten Anschluss, einen zweiten Anschluss, eine erste steuerbare reflektierende Last mit einer ersten Übertragungsleitung und einer ersten Vielzahl von Shuntschaltern, welche entlang der ersten Übertragungsleitung angeschlossen sind, eine zweite steuerbare reflektierende Last sowie ein Paar gekoppelter Leitungen, die elektromagnetisch untereinander gekoppelt sind. Das Paar gekoppelter Leitungen umfasst eine erste leitfähige Leitung, welche zwischen den ersten Anschluss und die erste steuerbare reflektierende Last gekoppelt ist, und eine zweite leitfähige Leitung, welche zwischen die zweite steuerbare reflektierende Last und den zweiten Anschluss gekoppelt ist.In certain embodiments, the present disclosure relates to a phase shifter. The phase shifter includes a first port, a second port, a first controllable reflective load having a first transmission line and a first plurality of shunt switches connected along the first transmission line, a second controllable reflective load, and a pair of coupled lines that are electromagnetically coupled to each other are. The pair of coupled lines includes a first conductive line coupled between the first port and the first controllable reflective load and a second conductive line coupled between the second controllable reflective load and the second port.
In einigen Ausführungsformen umfasst die erste steuerbare reflektierende Last weiterhin eine erste Masseleitung auf einer ersten Seite der ersten Übertragungsleitung und eine zweite Masseleitung auf einer zweiten Seite der ersten Übertragungsleitung. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen ist jeder der ersten Vielzahl von Shuntschaltern als Paar von Feldeffekt-Transistoren ausgebildet, welche einen ersten zwischen der ersten Übertragungsleitung und der ersten Masseleitung gekoppelten Feldeffekt-Transistor und einen zweiten zwischen der ersten Übertragungsleitung und der zweiten Masseleitung gekoppelten Feldeffekt-Transistor aufweisen.In some embodiments, the first controllable reflective load further includes a first ground line on a first side of the first transmission line and a second ground line on a second side of the first transmission line. According to a number of embodiments, each of the first plurality of shunt switches is formed as a pair of field effect transistors, including a first field effect transistor coupled between the first transmission line and the first ground line and a second field effect transistor coupled between the first transmission line and the second ground line exhibit.
In etlichen Ausführungsformen sind ein oder mehrere der ersten Vielzahl von Shuntschaltern auf der Basis einer Phasenverschiebungseinstellung des Phasenschiebers geschlossen.In several embodiments, one or more of the first plurality of shunt switches are closed based on a phase shift setting of the phase shifter.
In verschiedenen Ausführungsformen empfängt der erste Anschluss ein Hochfrequenzeingangssignal und der zweite Anschluss stellt ein phasenverschobenes Hochfrequenzausgangssignal bereit.In various embodiments, the first port receives a radio frequency input signal and the second port provides a phase-shifted radio frequency output signal.
In einigen Ausführungsformen empfängt der zweite Anschluss ein Hochfrequenzeingangssignal und der erste Anschluss stellt ein phasenverschobenes Hochfrequenzausgangssignal bereit.In some embodiments, the second port receives a radio frequency input signal and the first port provides a phase-shifted radio frequency output signal.
In etlichen Ausführungsformen ist die erste Vielzahl von Shuntschaltern mit der ersten Übertragungsleitung an einer Vielzahl von Punkten verbunden, die einen gleichmäßigen Abstand voneinander aufweisen.In several embodiments, the first plurality of shunt switches are connected to the first transmission line at a plurality of points that are evenly spaced from each other.
In verschiedenen Ausführungsformen ist die erste Vielzahl von Shuntschaltern mit der ersten Übertragungsleitung an einer Vielzahl von Punkten verbunden, die keinen gleichmäßigen Abstand voneinander aufweisen. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen nimmt der Abstand zwischen benachbarten Punkten der Vielzahl von Punkten entlang einer Länge der ersten Übertragungsleitung graduell ab.In various embodiments, the first plurality of shunt switches is connected to the first transmission line at a plurality of points that are not evenly spaced from each other. According to a number of embodiments, the distance between adjacent points of the plurality of points gradually decreases along a length of the first transmission line.
In einigen Ausführungsformen haben die Shuntschalter der ersten Vielzahl von Shuntschaltern jeweils eine einheitliche Größe.In some embodiments, the shunt switches of the first plurality of shunt switches each have a uniform size.
In etlichen Ausführungsformen haben die Shuntschalter der ersten Vielzahl von Shuntschaltern jeweils unterschiedliche Größen. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen nimmt die Größe der Shuntschalter der ersten Vielzahl von Shuntschaltern entlang einer Länge der ersten Übertragungsleitung graduell zu.In several embodiments, the shunt switches of the first plurality of shunt switches each have different sizes. According to a number of embodiments, the shunt switches of the first plurality of shunt switches gradually increase in size along a length of the first transmission line.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die erste Übertragungsleitung eine Vielzahl von mäandernden Abschnitten. In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen umfasst zumindest einer der Vielzahl von mäandernden Abschnitten eine Schleife.In various embodiments, the first transmission line includes a plurality of meandering sections. In accordance with some embodiments, at least one of the plurality of meandering sections includes a loop.
In etlichen Ausführungsformen umfasst die zweite steuerbare reflektierende Last eine zweite Übertragungsleitung und eine zweite Vielzahl von Shuntschaltern, die entlang der zweiten Übertragungsleitung gekoppelt sind.In several embodiments, the second controllable reflective load includes a second transmission line and a second plurality of shunt switches coupled along the second transmission line.
In einigen Ausführungsformen weist der Phasenschieber weiterhin einen Hybridkoppler auf, der das Paar gekoppelter Leitungen umfasst.In some embodiments, the phase shifter further includes a hybrid coupler including the pair of coupled lines.
In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine drahtlose Vorrichtung. Die drahtlose Vorrichtung umfasst einen Sendeempfänger und ein Frontendsystem, welches mit dem Sendeempfänger gekoppelt ist. Das Frontendsystem weist einen Phasenschieber auf, der einen ersten Anschluss, einen zweiten Anschluss, eine erste steuerbare reflektierende Last mit einer ersten Übertragungsleitung und einer ersten Vielzahl von Shuntschaltern, welche entlang der ersten Übertragungsleitung angeschlossen sind, eine zweite steuerbare reflektierende Last sowie ein Paar gekoppelter Leitungen umfasst, die elektromagnetisch untereinander gekoppelt sind. Das Paar gekoppelter Leitungen umfasst eine erste leitfähige Leitung, welche zwischen den ersten Anschluss und die erste steuerbare reflektierende Last gekoppelt ist, und eine zweite leitfähige Leitung, welche zwischen die zweite steuerbare reflektierende Last und den zweiten Anschluss gekoppelt ist.In certain embodiments, the present disclosure relates to a wireless device. The wireless device includes a transceiver and a front end system coupled to the transceiver. The front end system includes a phase shifter having a first port, a second port, a first controllable reflective load having a first transmission line and a first plurality of shunt switches connected along the first transmission line, a second controllable reflective load, and a pair of coupled lines includes, which are electromagnetically coupled to each other. The pair of coupled lines includes a first conductive line coupled between the first port and the first controllable reflective load and a second conductive line coupled between the second controllable reflective load and the second port.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die erste steuerbare reflektierende Last weiterhin eine erste Masseleitung auf einer ersten Seite der ersten Übertragungsleitung und eine zweite Masseleitung auf einer zweiten Seite der ersten Übertragungsleitung. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen ist jeder der ersten Vielzahl von Shuntschaltern als Paar von Feldeffekt-Transistoren ausgebildet, welche einen ersten zwischen der ersten Übertragungsleitung und der ersten Masseleitung gekoppelten Feldeffekt-Transistor und einen zweiten zwischen der ersten Übertragungsleitung und der zweiten Masseleitung gekoppelten Feldeffekt-Transistor aufweist.In various embodiments, the first controllable reflective load further includes a first ground line on a first side of the first transmission line and a second ground line on a second side of the first transmission line. According to a number of embodiments, each of the first plurality of shunt switches is formed as a pair of field effect transistors, including a first field effect transistor coupled between the first transmission line and the first ground line and a second field effect transistor coupled between the first transmission line and the second ground line having.
In etlichen Ausführungsformen sind ein oder mehrere der ersten Vielzahl von Shuntschaltern auf der Basis einer Phasenverschiebungseinstellung des Phasenschiebers geschlossen.In several embodiments, one or more of the first plurality of shunt switches are closed based on a phase shift setting of the phase shifter.
In einigen Ausführungsformen empfängt der erste Anschluss ein Hochfrequenzeingangssignal und der zweite Anschluss stellt ein phasenverschobenes Hochfrequenzausgangssignal bereit.In some embodiments, the first port receives a radio frequency input signal and the second port provides a phase-shifted radio frequency output signal.
In verschiedenen Ausführungsformen empfängt der zweite Anschluss ein Hochfrequenzeingangssignal und der erste Anschluss stellt ein phasenverschobenes Hochfrequenzausgangssignal bereit.In various embodiments, the second port receives a radio frequency input signal and the first port provides a phase-shifted radio frequency output signal.
In etlichen Ausführungsformen ist die erste Vielzahl von Shuntschaltern mit der ersten Übertragungsleitung an einer Vielzahl von Punkten verbunden, die einen gleichmäßigen Abstand voneinander aufweisen.In several embodiments, the first plurality of shunt switches are connected to the first transmission line at a plurality of points that are evenly spaced from each other.
In einigen Ausführungsformen ist die erste Vielzahl von Shuntschaltern mit der ersten Übertragungsleitung an einer Vielzahl von Punkten verbunden, die keinen gleichmäßigen Abstand voneinander aufweisen. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen nimmt der Abstand zwischen benachbarten Punkten der Vielzahl von Punkten entlang einer Länge der ersten Übertragungsleitung graduell ab.In some embodiments, the first plurality of shunt switches is connected to the first transmission line at a plurality of points that are not evenly spaced from each other. According to a number of embodiments, the distance between adjacent points of the plurality of points gradually decreases along a length of the first transmission line.
In verschiedenen Ausführungsformen haben die Shuntschalter der ersten Vielzahl von Shuntschaltern jeweils eine einheitliche Größe.In various embodiments, the shunt switches of the first plurality of shunt switches each have a uniform size.
In etlichen Ausführungsformen haben die Shuntschalter der ersten Vielzahl von Shuntschaltern jeweils unterschiedliche Größen. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen nimmt die Größe der Shuntschalter der ersten Vielzahl von Shuntschaltern entlang einer Länge der ersten Übertragungsleitung graduell ab.In several embodiments, the shunt switches of the first plurality of shunt switches each have different sizes. According to a number of embodiments, the size of the shunt increases switches of the first plurality of shunt switches gradually turn off along a length of the first transmission line.
In einigen Ausführungsformen umfasst die erste Übertragungsleitung eine Vielzahl von mäandernden Abschnitten. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen umfasst zumindest einer der Vielzahl von mäandernden Abschnitten eine Schleife.In some embodiments, the first transmission line includes a plurality of meandering sections. According to various embodiments, at least one of the plurality of meandering sections includes a loop.
In etlichen Ausführungsformen umfasst die zweite steuerbare reflektierende Last eine zweite Übertragungsleitung und eine zweite Vielzahl von Shuntschaltern, die entlang der zweiten Übertragungsleitung gekoppelt sind.In several embodiments, the second controllable reflective load includes a second transmission line and a second plurality of shunt switches coupled along the second transmission line.
In verschiedenen Ausführungsformen weist der Phasenschieber weiterhin einen Hybridkoppler auf, der das Paar gekoppelter Leitungen umfasst.In various embodiments, the phase shifter further includes a hybrid coupler including the pair of coupled lines.
In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zur Phasenverschiebung. Das Verfahren umfasst ein Empfangen eines Hochfrequenzeingangssignals an einem ersten Anschluss. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Steuern einer ersten steuerbaren reflektierenden Last und einer zweiten steuerbaren reflektierenden Last, um eine Phasenverschiebung eines Hochfrequenzausgangssignals an einem zweiten Anschluss zu steuern, von denen die erste steuerbare reflektierende Last eine erste Übertragungsleitung und eine Vielzahl von Shuntschaltern umfasst, welche entlang der ersten Übertragungsleitung gekoppelt ist. Das Verfahren umfasst ferner ein Bereitstellen einer Kopplung zwischen einer ersten leitfähigen Leitung und einer zweiten leitfähigen Leitung, von denen die erste leitfähige Leitung zwischen den ersten Anschluss und die erste steuerbare reflektierende Last gekoppelt ist, und die zweite leitfähige Leitung zwischen die zweite steuerbare reflektierende Last und den zweiten Anschluss gekoppelt ist.In certain embodiments, the present disclosure relates to a phase shifting method. The method includes receiving a radio frequency input signal at a first port. The method further includes controlling a first controllable reflective load and a second controllable reflective load to control a phase shift of a radio frequency output signal at a second port, of which the first controllable reflective load comprises a first transmission line and a plurality of shunt switches connected along the first transmission line is coupled. The method further includes providing a coupling between a first conductive line and a second conductive line, of which the first conductive line is coupled between the first terminal and the first controllable reflective load, and the second conductive line is coupled between the second controllable reflective load and the second port is paired.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die erste steuerbare reflektierende Last weiterhin eine erste Masseleitung auf einer ersten Seite der ersten Übertragungsleitung und eine zweite Masseleitung auf einer zweiten Seite der ersten Übertragungsleitung. Gemäß etlichen Ausführungsformen ist jeder der ersten Vielzahl von Shuntschaltern als Paar von Feldeffekt-Transistoren ausgebildet, welche einen ersten zwischen der ersten Übertragungsleitung und der ersten Masseleitung gekoppelten Feldeffekt-Transistor und einen zweiten zwischen der ersten Übertragungsleitung und der zweiten Masseleitung gekoppelten Feldeffekt-Transistor aufweist.In various embodiments, the first controllable reflective load further includes a first ground line on a first side of the first transmission line and a second ground line on a second side of the first transmission line. According to several embodiments, each of the first plurality of shunt switches is formed as a pair of field effect transistors including a first field effect transistor coupled between the first transmission line and the first ground line and a second field effect transistor coupled between the first transmission line and the second ground line.
In einer Anzahl von Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiterhin ein Schließen von einem oder mehreren der ersten Vielzahl von Shuntschaltern auf der Basis einer Phasenverschiebungseinstellung des Phasenschiebers.In a number of embodiments, the method further includes closing one or more of the first plurality of shunt switches based on a phase shift setting of the phase shifter.
In etlichen Ausführungsformen ist die erste Vielzahl von Shuntschaltern mit der ersten Übertragungsleitung an einer Vielzahl von Punkten verbunden, die einen gleichmäßigen Abstand voneinander aufweisen.In several embodiments, the first plurality of shunt switches are connected to the first transmission line at a plurality of points that are evenly spaced from each other.
In verschiedenen Ausführungsformen ist die erste Vielzahl von Shuntschaltern mit der ersten Übertragungsleitung an einer Vielzahl von Punkten verbunden, die keinen gleichmäßigen Abstand voneinander aufweisen. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen nimmt der Abstand zwischen benachbarten Punkten der Vielzahl von Punkten entlang einer Länge der ersten Übertragungsleitung graduell ab.In various embodiments, the first plurality of shunt switches is connected to the first transmission line at a plurality of points that are not evenly spaced from each other. According to a number of embodiments, the distance between adjacent points of the plurality of points gradually decreases along a length of the first transmission line.
In etlichen Ausführungsformen haben die Shuntschalter der ersten Vielzahl von Shuntschaltern jeweils eine einheitliche Größe.In a number of embodiments, the shunt switches of the first plurality of shunt switches are each of a uniform size.
In einigen Ausführungsformen haben die Shuntschalter der ersten Vielzahl von Shuntschaltern jeweils unterschiedliche Größen. In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen nimmt die Größe der Shuntschalter der ersten Vielzahl von Shuntschaltern entlang einer Länge der ersten Übertragungsleitung graduell zu.In some embodiments, the shunt switches of the first plurality of shunt switches each have different sizes. In accordance with various embodiments, the shunt switches of the first plurality of shunt switches gradually increase in size along a length of the first transmission line.
In einer Anzahl von Ausführungsformen umfasst die erste Übertragungsleitung eine Vielzahl von mäandernden Abschnitten. Gemäß etlichen Ausführungsformen umfasst zumindest einer der Vielzahl von mäandernden Abschnitten eine Schleife.In a number of embodiments, the first transmission line comprises a plurality of meandering sections. According to several embodiments, at least one of the plurality of meandering sections includes a loop.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die zweite steuerbare reflektierende Last eine zweite Übertragungsleitung und eine zweite Vielzahl von Shuntschaltern, die entlang der zweiten Übertragungsleitung gekoppelt sind.In various embodiments, the second controllable reflective load includes a second transmission line and a second plurality of shunt switches coupled along the second transmission line.
In einigen Ausführungsformen weist der Phasenschieber weiterhin einen Hybridkoppler auf, der das Paar gekoppelter Leitungen umfasst.In some embodiments, the phase shifter further includes a hybrid coupler including the pair of coupled lines.
In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf einen Phasenschieber. Der Phasenschieber umfasst einen Koppler mit einem Eingangsanschluss, einem Durchgangsanschluss, einer ersten gekoppelten Leitung, welche zwischen den Eingangsanschluss und den Durchgangsanschluss gekoppelt ist, einem Isolationsanschluss, einem Koppelanschluss und einer zweiten gekoppelten Leitung, welche zwischen den Isolationsanschluss und den Koppelanschluss gekoppelt ist. Der Phasenschieber umfasst weiterhin einen Eingangsanschluss, welcher mit dem Eingangsanschluss des Kopplers gekoppelt und dazu ausgelegt ist, ein Hochfrequenzeingangssignal zu empfangen, einen Ausgangsanschluss, welcher mit dem Koppelanschluss gekoppelt und dazu ausgelegt ist, ein Hochfrequenzausgangssignal auszugeben, das eine Phasenverschiebung in Bezug auf das Hochfrequenzeingangssignal aufweist, und eine erste steuerbare reflektierende Last, welche mit dem Durchgangsanschluss des Kopplers gekoppelt ist. Die erste steuerbare reflektierende Last umfasst eine Übertragungsleitung und eine Vielzahl von Shuntschaltern, die jeweils zwischen eine Massespannung und einen von unterschiedlichen Punkten entlang der Übertragungsleitung gekoppelt sind und die auswählbar sind, um die Phasenverschiebung zu steuern.In certain embodiments, the present disclosure relates to a phase shifter. The phase shifter includes a coupler having an input port, a through port, a first coupled line coupled between the input port and the through port, an isolation port, a coupling port, and a second coupled line coupled between the isolation port and the coupling port. The phase shifter further includes an input port coupled to the input port of the coupler and configured to receive a radio frequency input signal, an output port coupled to the coupling port and configured to output a radio frequency output signal having a phase shift with respect to the radio frequency input signal , and a first controllable reflective load coupled to the through port of the coupler. The first controllable reflective load includes a transmission line and a plurality of shunt switches each coupled between a ground voltage and one of different points along the transmission line and selectable to control the phase shift.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die erste steuerbare reflektierende Last weiterhin eine erste Masseleitung auf einer ersten Seite der Übertragungsleitung und eine zweite Masseleitung auf einer zweiten Seite der Übertragungsleitung. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen ist jeder der ersten Vielzahl von Shuntschaltern als Paar von Feldeffekt-Transistoren ausgebildet, welche einen ersten zwischen der Übertragungsleitung und der ersten Masseleitung gekoppelten Feldeffekt-Transistor und einen zweiten zwischen der Übertragungsleitung und der zweiten Masseleitung gekoppelten Feldeffekt-Transistor aufweisen.In various embodiments, the first controllable reflective load further includes a first ground line on a first side of the transmission line and a second ground line on a second side of the transmission line. According to a number of embodiments, each of the first plurality of shunt switches is formed as a pair of field effect transistors including a first field effect transistor coupled between the transmission line and the first ground line and a second field effect transistor coupled between the transmission line and the second ground line.
In etlichen Ausführungsformen ist die erste Vielzahl von Shuntschaltern mit der Übertragungsleitung an einer Vielzahl von Punkten verbunden, die keinen gleichmäßigen Abstand voneinander aufweisen. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen nimmt der Abstand zwischen benachbarten Punkten der Vielzahl von Punkten entlang einer Länge der Übertragungsleitung graduell ab.In several embodiments, the first plurality of shunt switches is connected to the transmission line at a plurality of points that are not evenly spaced from each other. According to a number of embodiments, the distance between adjacent points of the plurality of points gradually decreases along a length of the transmission line.
In verschiedenen Ausführungsformen haben die Shuntschalter der ersten Vielzahl von Shuntschaltern jeweils unterschiedliche Größen. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen nimmt die Größe der Shuntschalter der ersten Vielzahl von Shuntschaltern entlang einer Länge der Übertragungsleitung graduell zu.In various embodiments, the shunt switches of the first plurality of shunt switches each have different sizes. According to a number of embodiments, the shunt switches of the first plurality of shunt switches gradually increase in size along a length of the transmission line.
In etlichen Ausführungsformen umfasst die Übertragungsleitung eine Vielzahl von mäandernden Abschnitten. Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst zumindest einer der Vielzahl von mäandernden Abschnitten eine Schleife.In several embodiments, the transmission line includes a plurality of meandering sections. According to some embodiments, at least one of the plurality of meandering sections includes a loop.
In einer Anzahl von Ausführungsformen umfasst der Phasenschieber eine zweite steuerbare reflektierende Last, welche mit dem Isolationsanschluss des Kopplers gekoppelt ist.In a number of embodiments, the phase shifter includes a second controllable reflective load coupled to the isolation port of the coupler.
In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine drahtlose Vorrichtung. Die drahtlose Vorrichtung umfasst einen Sendeempfänger und ein Frontendsystem, welches mit dem Sendeempfänger gekoppelt ist. Das Frontendsystem umfasst einen Phasenschieber, welcher einen Koppler mit einem Eingangsanschluss, einem Durchgangsanschluss, einer ersten gekoppelten Leitung, welche zwischen den Eingangsanschluss und den Durchgangsanschluss gekoppelt ist, einem Isolationsanschluss, einem Koppelanschluss und einer zweiten gekoppelten Leitung, welche zwischen den Isolationsanschluss und den Koppelanschluss gekoppelt ist, umfasst. Der Phasenschieber umfasst weiterhin eine erste steuerbare reflektierende Last, welche mit dem Durchgangsanschluss des Kopplers gekoppelt ist sowie eine Übertragungsleitung und eine Vielzahl von Shuntschaltern aufweist, die jeweils zwischen eine Massespannung und einen von unterschiedlichen Punkten entlang der Übertragungsleitung gekoppelt sind und die auswählbar sind, um die Phasenverschiebung zu steuern.In certain embodiments, the present disclosure relates to a wireless device. The wireless device includes a transceiver and a front end system coupled to the transceiver. The front-end system includes a phase shifter that includes a coupler having an input port, a through port, a first coupled line coupled between the input port and the through port, an isolation port, a coupling port, and a second coupled line coupled between the isolation port and the coupling port is, includes. The phase shifter further includes a first controllable reflective load coupled to the coupler thru port and having a transmission line and a plurality of shunt switches each coupled between a ground voltage and one of different points along the transmission line and selectable to switch the control phase shift.
In einigen Ausführungsformen umfasst die erste steuerbare reflektierende Last weiterhin eine erste Masseleitung auf einer ersten Seite der Übertragungsleitung und eine zweite Masseleitung auf einer zweiten Seite der Übertragungsleitung. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen ist jeder der ersten Vielzahl von Shuntschaltern als Paar von Feldeffekt-Transistoren ausgebildet, welche einen ersten zwischen der Übertragungsleitung und der ersten Masseleitung gekoppelten Feldeffekt-Transistor und einen zweiten zwischen der Übertragungsleitung und der zweiten Masseleitung gekoppelten Feldeffekt-Transistor aufweisen.In some embodiments, the first controllable reflective load further includes a first ground line on a first side of the transmission line and a second ground line on a second side of the transmission line. According to a number of embodiments, each of the first plurality of shunt switches is formed as a pair of field effect transistors including a first field effect transistor coupled between the transmission line and the first ground line and a second field effect transistor coupled between the transmission line and the second ground line.
In verschiedenen Ausführungsformen ist die erste Vielzahl von Shuntschaltern mit der Übertragungsleitung an einer Vielzahl von Punkten verbunden, die keinen gleichmäßigen Abstand voneinander aufweisen. Gemäß einigen Ausführungsformen nimmt der Abstand zwischen benachbarten Punkten der Vielzahl von Punkten entlang einer Länge der Übertragungsleitung graduell ab.In various embodiments, the first plurality of shunt switches is connected to the transmission line at a plurality of points that are not evenly spaced from each other. According to some embodiments, the spacing between adjacent points of the plurality of points gradually decreases along a length of the transmission line.
In etlichen Ausführungsformen haben die Shuntschalter der ersten Vielzahl von Shuntschaltern jeweils unterschiedliche Größen. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen nimmt die Größe der Shuntschalter der ersten Vielzahl von Shuntschaltern entlang einer Länge der Übertragungsleitung graduell zu.In several embodiments, the shunt switches of the first plurality of shunt switches each have different sizes. According to a number of embodiments, the shunt switches of the first plurality of shunt switches gradually increase in size along a length of the transmission line.
In einigen Ausführungsformen umfasst die drahtlose Vorrichtung weiterhin eine zweite steuerbare reflektierende Last, welche mit dem Isolationsanschluss des Kopplers gekoppelt ist.In some embodiments, the wireless device further includes a second controllable reflective load coupled to the isolation port of the coupler.
In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zur Phasenverschiebung. Das Verfahren umfasst ein Empfangen eines Hochfrequenzeingangssignals an einem ersten Anschluss eines Kopplers. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Bereitstellen einer Kopplung zwischen einer ersten gekoppelten Leitung des Kopplers mit einer zweiten gekoppelten Leitung des Kopplers, von denen die erste gekoppelte Leitung zwischen den Eingangsanschluss des Kopplers und einen Durchgangsanschluss des Kopplers gekoppelt ist und von denen die zweite gekoppelte Leitung zwischen einen Isolationsanschluss des Kopplers und einen Koppelanschluss des Kopplers gekoppelt ist. Das Verfahren umfasst weiterhin das Bereitstellen eines Hochfrequenzausgangssignals an dem Koppelanschluss des Kopplers, welches in Bezug auf das Hochfrequenzeingangssignal eine Phasenverschiebung aufweist. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Steuern der Phasenverschiebung unter Nutzung einer ersten steuerbaren reflektierenden Last, welche mit dem Durchgangsanschluss des Kopplers gekoppelt ist, inklusive des Auswählens von einem oder mehreren einer Vielzahl von Shuntschaltern der ersten steuerbaren reflektierenden Last, die jeweils zwischen eine Massespannung und einen von unterschiedlichen Punkten entlang einer Übertragungsleitung der ersten steuerbaren reflektierenden Last gekoppelt sind.In certain embodiments, the present disclosure relates to a phase shifting method. The method includes receiving a radio frequency input signal at a first port of a coupler. The method further comprises providing a coupling between a first coupled line of the coupler and a second coupled line of the coupler, of which the first coupled line is coupled between the input port of the coupler and a through port of the coupler and of which the second coupled line is between a Isolation port of the coupler and a coupling port of the coupler is coupled. The method further includes providing a radio frequency output signal at the coupling port of the coupler that has a phase shift with respect to the radio frequency input signal. The method further includes controlling the phase shift using a first controllable reflective load coupled to the through port of the coupler, including selecting one or more of a plurality of first controllable reflective load shunt switches each between a ground voltage and one of are coupled to different points along a transmission line of the first controllable reflective load.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiterhin ein Steuern einer zweiten steuerbaren reflektierenden Last, welche mit dem Isolationsanschluss des Kopplers gekoppelt ist.In some embodiments, the method further includes controlling a second controllable reflective load coupled to the isolation port of the coupler.
In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf einen Phasenschieber. Der Phasenschieber weist einen ersten Anschluss, einen zweiten Anschluss, eine erste steuerbare reflektierende Last und eine zweite steuerbare reflektierende Last mit einer ersten Übertragungsleitung und einer ersten Vielzahl von Shuntschaltern auf. Der Phasenschieber weist weiterhin ein Paar gekoppelter Leitungen auf, die elektromagnetisch untereinander gekoppelt sind. Das Paar gekoppelter Leitungen umfasst eine erste leitfähige Leitung, welche zwischen den ersten Anschluss und die erste steuerbare reflektierende Last gekoppelt ist, und eine zweite leitfähige Leitung, welche zwischen die zweite steuerbare reflektierende Last und den zweiten Anschluss gekoppelt ist.In certain embodiments, the present disclosure relates to a phase shifter. The phase shifter has a first port, a second port, a first controllable reflective load, and a second controllable reflective load with a first transmission line and a first plurality of shunt switches. The phase shifter further includes a pair of coupled lines that are electromagnetically coupled to each other. The pair of coupled lines includes a first conductive line coupled between the first port and the first controllable reflective load and a second conductive line coupled between the second controllable reflective load and the second port.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die zweite steuerbare reflektierende Last weiterhin eine erste Masseleitung auf einer ersten Seite der ersten Übertragungsleitung und eine zweite Masseleitung auf einer zweiten Seite der ersten Übertragungsleitung. Gemäß etlichen Ausführungsformen ist jeder der ersten Vielzahl von Shuntschaltern als Paar von Feldeffekt-Transistoren ausgebildet, welche einen ersten zwischen der ersten Übertragungsleitung und der ersten Masseleitung gekoppelten Feldeffekt-Transistor und einen zweiten zwischen der ersten Übertragungsleitung und der zweiten Masseleitung gekoppelten Feldeffekt-Transistor aufweist.In various embodiments, the second controllable reflective load further includes a first ground line on a first side of the first transmission line and a second ground line on a second side of the first transmission line. According to several embodiments, each of the first plurality of shunt switches is formed as a pair of field effect transistors including a first field effect transistor coupled between the first transmission line and the first ground line and a second field effect transistor coupled between the first transmission line and the second ground line.
Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen sind ein oder mehrere der ersten Vielzahl von Shuntschaltern auf der Basis einer Phasenverschiebungseinstellung des Phasenschiebers geschlossen.According to a number of embodiments, one or more of the first plurality of shunt switches are closed based on a phase shift setting of the phase shifter.
In einigen Ausführungsformen empfängt der erste Anschluss ein Hochfrequenzeingangssignal und der zweite Anschluss stellt ein phasenverschobenes Hochfrequenzausgangssignal bereit.In some embodiments, the first port receives a radio frequency input signal and the second port provides a phase-shifted radio frequency output signal.
In etlichen Ausführungsformen empfängt der zweite Anschluss ein Hochfrequenzeingangssignal und der erste Anschluss stellt ein phasenverschobenes Hochfrequenzausgangssignal bereit.In several embodiments, the second port receives a radio frequency input signal and the first port provides a phase-shifted radio frequency output signal.
In verschiedenen Ausführungsformen ist die erste Vielzahl von Shuntschaltern mit der ersten Übertragungsleitung an einer Vielzahl von Punkten verbunden, die einen gleichmäßigen Abstand voneinander aufweisen.In various embodiments, the first plurality of shunt switches is connected to the first transmission line at a plurality of points that are evenly spaced from one another.
In einigen Ausführungsformen ist die erste Vielzahl von Shuntschaltern mit der ersten Übertragungsleitung an einer Vielzahl von Punkten verbunden, die keinen gleichmäßigen Abstand voneinander aufweisen. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen nimmt der Abstand zwischen benachbarten Punkten der Vielzahl von Punkten entlang einer Länge der ersten Übertragungsleitung graduell ab.In some embodiments, the first plurality of shunt switches is connected to the first transmission line at a plurality of points that are not evenly spaced from each other. According to a number of embodiments, the distance between adjacent points of the plurality of points gradually decreases along a length of the first transmission line.
In etlichen Ausführungsformen haben die Shuntschalter der ersten Vielzahl von Shuntschaltern jeweils eine einheitliche Größe.In a number of embodiments, the shunt switches of the first plurality of shunt switches are each of a uniform size.
Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen haben die Shuntschalter der ersten Vielzahl von Shuntschaltern jeweils unterschiedliche Größen. Gemäß einigen Ausführungsformen nimmt die Größe der Shuntschalter der ersten Vielzahl von Shuntschaltern entlang einer Länge der ersten Übertragungsleitung graduell zu.According to a number of embodiments, the shunt switches of the first plurality of shunt switches each have different sizes. According to some embodiments, the shunt switches of the first plurality of shunt switches gradually increase in size along a length of the first transmission line.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die erste Übertragungsleitung eine Vielzahl von mäandernden Abschnitten. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen umfasst zumindest einer der Vielzahl von mäandernden Abschnitten eine Schleife.In various embodiments, the first transmission line includes a plurality of meandering sections. According to a number of embodiments, at least one of the plurality of meandering sections includes a loop.
In etlichen Ausführungsformen umfasst die erste steuerbare reflektierende Last eine zweite Übertragungsleitung und eine zweite Vielzahl von Shuntschaltern, die entlang der zweiten Übertragungsleitung gekoppelt sind.In several embodiments, the first controllable reflective load includes a second transmission line and a second plurality of shunt switches coupled along the second transmission line.
In einigen Ausführungsformen weist der Phasenschieber weiterhin einen Hybridkoppler auf, der das Paar gekoppelter Leitungen umfasst.In some embodiments, the phase shifter further includes a hybrid coupler including the pair of coupled lines.
In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine drahtlose Vorrichtung. Die drahtlose Vorrichtung umfasst einen Sendeempfänger und ein Frontendsystem, welches mit dem Sendeempfänger gekoppelt ist. Das Frontendsystem umfasst einen Phasenschieber, der einen ersten Anschluss, einen zweiten Anschluss, eine erste steuerbare reflektierende Last und eine zweite steuerbare reflektierende Last mit einer ersten Übertragungsleitung und einer ersten Vielzahl von Shuntschaltern aufweist. Der Phasenschieber umfasst ein Paar gekoppelter Leitungen, die elektromagnetisch untereinander gekoppelt sind. Das Paar gekoppelter Leitungen umfasst eine erste leitfähige Leitung, welche zwischen den ersten Anschluss und die erste steuerbare reflektierende Last gekoppelt ist, und eine zweite leitfähige Leitung, welche zwischen die zweite steuerbare reflektierende Last und den zweiten Anschluss gekoppelt ist.In certain embodiments, the present disclosure relates to a wireless device. The wireless device includes a transceiver and a front end system coupled to the transceiver. The front end system includes a phase shifter having a first port, a second port, a first controllable reflective load, and a second controllable reflective load with a first transmission line and a first plurality of shunt switches. The phase shifter includes a pair of coupled lines that are electromagnetically coupled to each other. The pair of coupled lines includes a first conductive line coupled between the first port and the first controllable reflective load and a second conductive line coupled between the second controllable reflective load and the second port.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die zweite steuerbare reflektierende Last weiterhin eine erste Masseleitung auf einer ersten Seite der ersten Übertragungsleitung und eine zweite Masseleitung auf einer zweiten Seite der ersten Übertragungsleitung. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen ist jeder der ersten Vielzahl von Shuntschaltern als Paar von Feldeffekt-Transistoren ausgebildet, welche einen ersten zwischen der ersten Übertragungsleitung und der ersten Masseleitung gekoppelten Feldeffekt-Transistor und einen zweiten zwischen der ersten Übertragungsleitung und der zweiten Masseleitung gekoppelten Feldeffekt-Transistor aufweist.In various embodiments, the second controllable reflective load further includes a first ground line on a first side of the first transmission line and a second ground line on a second side of the first transmission line. According to a number of embodiments, each of the first plurality of shunt switches is formed as a pair of field effect transistors, including a first field effect transistor coupled between the first transmission line and the first ground line and a second field effect transistor coupled between the first transmission line and the second ground line having.
In etlichen Ausführungsformen sind ein oder mehrere der ersten Vielzahl von Shuntschaltern auf der Basis einer Phasenverschiebungseinstellung des Phasenschiebers geschlossen.In several embodiments, one or more of the first plurality of shunt switches are closed based on a phase shift setting of the phase shifter.
In verschiedenen Ausführungsformen empfängt der erste Anschluss ein Hochfrequenzeingangssignal und der zweite Anschluss stellt ein phasenverschobenes Hochfrequenzausgangssignal bereit.In various embodiments, the first port receives a radio frequency input signal and the second port provides a phase-shifted radio frequency output signal.
In einigen Ausführungsformen empfängt der zweite Anschluss ein Hochfrequenzeingangssignal und der erste Anschluss stellt ein phasenverschobenes Hochfrequenzausgangssignal bereit.In some embodiments, the second port receives a radio frequency input signal and the first port provides a phase-shifted radio frequency output signal.
In einer Anzahl von Ausführungsformen ist die erste Vielzahl von Shuntschaltern mit der ersten Übertragungsleitung an einer Vielzahl von Punkten verbunden, die einen gleichmäßigen Abstand voneinander aufweisen.In a number of embodiments, the first plurality of shunt switches are connected to the first transmission line at a plurality of points that are evenly spaced from one another.
In etlichen Ausführungsformen ist die erste Vielzahl von Shuntschaltern mit der ersten Übertragungsleitung an einer Vielzahl von Punkten verbunden, die keinen gleichmäßigen Abstand voneinander aufweisen. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen nimmt der Abstand zwischen benachbarten Punkten der Vielzahl von Punkten entlang einer Länge der ersten Übertragungsleitung graduell ab.In several embodiments, the first plurality of shunt switches is connected to the first transmission line at a plurality of points that are not evenly spaced from each other. According to a number of embodiments, the distance between adjacent points of the plurality of points gradually decreases along a length of the first transmission line.
In verschiedenen Ausführungsformen haben die Shuntschalter der ersten Vielzahl von Shuntschaltern jeweils eine einheitliche Größe.In various embodiments, the shunt switches of the first plurality of shunt switches each have a uniform size.
In etlichen Ausführungsformen haben die Shuntschalter der ersten Vielzahl von Shuntschaltern jeweils unterschiedliche Größen. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen nimmt die Größe der Shuntschalter der ersten Vielzahl von Shuntschaltern entlang einer Länge der ersten Übertragungsleitung graduell zu.In several embodiments, the shunt switches of the first plurality of shunt switches each have different sizes. According to a number of embodiments, the shunt switches of the first plurality of shunt switches gradually increase in size along a length of the first transmission line.
In einer Anzahl von Ausführungsformen umfasst die erste Übertragungsleitung eine Vielzahl von mäandernden Abschnitten. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen umfasst zumindest einer der Vielzahl von mäandernden Abschnitten eine Schleife.In a number of embodiments, the first transmission line comprises a plurality of meandering sections. According to various embodiments, at least one of the plurality of meandering sections includes a loop.
In einigen Ausführungsformen die erste steuerbare reflektierende Last eine zweite Übertragungsleitung und eine zweite Vielzahl von Shuntschaltern, die entlang der zweiten Übertragungsleitung gekoppelt sind.In some embodiments, the first controllable reflective load includes a second transmission line and a second plurality of shunt switches coupled along the second transmission line.
In etlichen Ausführungsformen weist der Phasenschieber weiterhin einen Hybridkoppler auf, der das Paar gekoppelter Leitungen umfasst.In several embodiments, the phase shifter further includes a hybrid coupler including the pair of coupled lines.
In bestimmten Ausführungsformen wird ein Verfahren zur Phasenverschiebung bereitgestellt. Das Verfahren umfasst ein Empfangen eines Hochfrequenzeingangssignals an einem ersten Anschluss auf. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Steuern einer ersten steuerbaren reflektierenden Last und einer zweiten steuerbaren reflektierenden Last, um eine Phasenverschiebung eines Hochfrequenzausgangssignals an einem zweiten Anschluss zu steuern, von denen die erste steuerbare reflektierende Last eine erste Übertragungsleitung und eine Vielzahl von Shuntschaltern umfasst, welche entlang der ersten leitfähigen Leitung gekoppelt ist. Das Verfahren umfasst ferner ein Bereitstellen einer Kopplung zwischen einer ersten leitfähigen Leitung und einer zweiten leitfähigen Leitung, von denen die erste leitfähige Leitung zwischen den ersten Anschluss und die erste steuerbare reflektierende Last gekoppelt ist, und die zweite leitfähige Leitung zwischen die zweite steuerbare reflektierende Last und den zweiten Anschluss gekoppelt ist.In certain embodiments, a phase shifting method is provided. The method includes receiving a radio frequency input signal at a first port. The method further includes controlling a first controllable reflective load and a second controllable reflective load to control a phase shift of a radio frequency output signal at a second port, of which the first controllable reflective load comprises a first transmission line and a plurality of shunt switches connected along the first conductive line is coupled. The method further includes providing a coupling between a first conductive line and a second conductive line, of which the first conductive line is coupled between the first terminal and the first controllable reflective load, and the second conductive line is coupled between the second controllable reflective load and the second port is paired.
In etlichen Ausführungsformen umfasst die zweite steuerbare reflektierende Last weiterhin eine erste Masseleitung auf einer ersten Seite der ersten Übertragungsleitung und eine zweite Masseleitung auf einer zweiten Seite der ersten Übertragungsleitung. Gemäß einigen Ausführungsformen ist jeder der ersten Vielzahl von Shuntschaltern als Paar von Feldeffekt-Transistoren ausgebildet, welche einen ersten zwischen der ersten Übertragungsleitung und der ersten Masseleitung gekoppelten Feldeffekt-Transistor und einen zweiten zwischen der ersten Übertragungsleitung und der zweiten Masseleitung gekoppelten Feldeffekt-Transistor aufweist.In several embodiments, the second controllable reflective load further includes a first ground line on a first side of the first transmission line and a second ground line on a second side of the first transmission line. According to some embodiments, each of the first plurality of shunt switches is formed as a pair of field effect transistors, including a first field effect transistor coupled between the first transmission line and the first ground line and a second field effect transistor coupled between the first transmission line and the second ground line.
In einer Anzahl von Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiterhin ein Schließen von einem oder mehreren der ersten Vielzahl von Shuntschaltern auf der Basis einer Phasenverschiebungseinstellung des Phasenschiebers.In a number of embodiments, the method further includes closing one or more of the first plurality of shunt switches based on a phase shift setting of the phase shifter.
In verschiedenen Ausführungsformen ist die erste Vielzahl von Shuntschaltern mit der ersten Übertragungsleitung an einer Vielzahl von Punkten verbunden, die einen gleichmäßigen Abstand voneinander aufweisen.In various embodiments, the first plurality of shunt switches is connected to the first transmission line at a plurality of points that are evenly spaced from one another.
In etlichen Ausführungsformen ist die erste Vielzahl von Shuntschaltern mit der ersten Übertragungsleitung an einer Vielzahl von Punkten verbunden, die keinen gleichmäßigen Abstand voneinander aufweisen. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen nimmt der Abstand zwischen benachbarten Punkten der Vielzahl von Punkten entlang einer Länge der ersten Übertragungsleitung graduell ab.In several embodiments, the first plurality of shunt switches is connected to the first transmission line at a plurality of points that are not evenly spaced from each other. According to a number of embodiments, the distance between adjacent points of the plurality of points gradually decreases along a length of the first transmission line.
In verschiedenen Ausführungsformen haben die Shuntschalter der ersten Vielzahl von Shuntschaltern jeweils eine einheitliche Größe.In various embodiments, the shunt switches of the first plurality of shunt switches each have a uniform size.
In einigen Ausführungsformen haben die Shuntschalter der ersten Vielzahl von Shuntschaltern jeweils unterschiedliche Größen. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen nimmt die Größe der Shuntschalter der ersten Vielzahl von Shuntschaltern entlang einer Länge der ersten Übertragungsleitung graduell ab.In some embodiments, the shunt switches of the first plurality of shunt switches each have different sizes. According to a number of embodiments, the shunt switches of the first plurality of shunt switches gradually decrease in size along a length of the first transmission line.
In etlichen Ausführungsformen umfasst die erste Übertragungsleitung eine Vielzahl von mäandernden Abschnitten. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen umfasst zumindest einer der Vielzahl von mäandernden Abschnitten eine Schleife.In several embodiments, the first transmission line includes a plurality of meandering sections. According to a number of embodiments, at least one of the plurality of meandering sections includes a loop.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die erste steuerbare reflektierende Last eine zweite Übertragungsleitung und eine zweite Vielzahl von Shuntschaltern, die entlang der zweiten Übertragungsleitung gekoppelt sind.In various embodiments, the first controllable reflective load includes a second transmission line and a second plurality of shunt switches coupled along the second transmission line.
In einigen Ausführungsformen weist der Phasenschieber weiterhin einen Hybridkoppler auf, der das Paar gekoppelter Leitungen umfasst.In some embodiments, the phase shifter further includes a hybrid coupler including the pair of coupled lines.
Figurenlistecharacter list
Ausführungsformen dieser Offenbarung werden nun beispielhaft in nicht einschränkender Weise anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Kommunikationsnetzes. -
2A ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines strahlformenden Kommunikationssystems. -
2B ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels für die Strahlformung zur Bereitstellung eines Sendestrahls. -
2C ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels für die Strahlformung zur Bereitstellung eines Empfangsstrahls. -
3 ist eine schematische Darstellung eines Phasenschiebers gemäß einer Ausführungsform. -
4A ist eine schematische Darstellung einer geschalteten Übertragungsleitung gemäß einer Ausführungsform. -
4B ist eine schematische Darstellung einer geschalteten Übertragungsleitung gemäß einer anderen Ausführungsform. -
5A ist eine schematische Darstellung einer geschalteten Übertragungsleitung gemäß einer anderen Ausführungsform. -
5B ist eine schematische Darstellung einer geschalteten Übertragungsleitung gemäß einer anderen Ausführungsform. -
6 ist eine schematische Darstellung einer geschalteten Übertragungsleitung gemäß einer anderen Ausführungsform. -
7 ist eine schematische Darstellung einer geschalteten Übertragungsleitung gemäß einer anderen Ausführungsform. -
8 ist eine schematische Darstellung einer mobilen Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform. -
9A ist eine schematische Darstellung eines HF-Kanals gemäß einer Ausführungsform. -
9B ist eine schematische Darstellung eines HF-Kanals gemäß einer anderen Ausführungsform. -
10A ist eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines strahlformenden Moduls. -
10B ist eine Schnittansicht des Moduls aus10A , das entlang derLinien 10B-10B genommen wurde.
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1 Figure 12 is a schematic representation of an example of a communications network. -
2A Figure 12 is a schematic diagram of one embodiment of a beamforming communication system. -
2 B Figure 12 is a schematic diagram of an example of beamforming to provide a transmit beam. -
2C Figure 12 is a schematic diagram of an example of beamforming to provide a receive beam. -
3 12 is a schematic representation of a phase shifter according to an embodiment. -
4A 12 is a schematic representation of a switched transmission line according to an embodiment. -
4B 12 is a schematic representation of a switched transmission line according to another embodiment. -
5A 12 is a schematic representation of a switched transmission line according to another embodiment. -
5B 12 is a schematic representation of a switched transmission line according to another embodiment. -
6 12 is a schematic representation of a switched transmission line according to another embodiment. -
7 12 is a schematic representation of a switched transmission line according to another embodiment. -
8th 12 is a schematic representation of a mobile device according to an embodiment. -
9A 12 is a schematic representation of an RF channel according to an embodiment. -
9B 12 is a schematic representation of an RF channel according to another embodiment. -
10A 12 is a perspective view of one embodiment of a beam-shaping module. -
10B is a sectional view of the module10A , which was taken alonglines 10B-10B.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BESTIMMTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF CERTAIN EMBODIMENTS
Die folgende detaillierte Beschreibung bestimmter Ausführungsformen stellt verschiedene Beschreibungen bestimmter Ausführungsformen dar. Die hier beschriebenen Innovationen können jedoch auf vielfältige Weise verkörpert werden, z.B. durch die Definition und in dem Umfang der Ansprüche. In dieser Beschreibung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen gleichartige Bezugszeichen identische oder funktional ähnliche Elemente bezeichnen können. Es sei darauf hingewiesen, dass die in den Figuren dargestellten Elemente nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet sind. Darüber hinaus wird davon ausgegangen, dass bestimmte Ausführungsformen mehr Elemente beinhalten können, als in einer Zeichnung und/oder einer Teilmenge der in einer Zeichnung dargestellten Elemente dargestellt sind. Darüber hinaus können einige Ausführungsformen jede geeignete Kombination von Merkmalen aus zwei oder mehr Zeichnungen enthalten.The following detailed description of certain embodiments constitutes various descriptions of certain embodiments. However, the innovations described herein may be embodied in a variety of ways, such as by the definition and scope of the claims. In this description, reference is made to the drawings, where like reference numbers may indicate identical or functionally similar elements. It should be noted that the elements depicted in the figures are not necessarily drawn to scale. Additionally, it is understood that certain embodiments may include more elements than depicted in a drawing and/or a subset of the elements depicted in a drawing. In addition, can some embodiments include any suitable combination of features from two or more drawings.
Die Internationale Fernmeldeunion (International Telecommunication Union; ITU) ist eine Sonderorganisation der Vereinten Nationen (UN), die für globale Fragen der Informations- und Kommunikationstechnologien, einschließlich der gemeinsamen globalen Nutzung des Frequenzspektrums, zuständig ist.The International Telecommunication Union (ITU) is a specialized agency of the United Nations (UN) responsible for global information and communications technology issues, including the global sharing of radio spectrum.
Das 3rd Generation Partnership Project (3GPP) ist eine Zusammenarbeit zwischen Gruppen von Telekommunikations-Standardisierungsbehörden auf der ganzen Welt, wie der Association of Radio Industries and Businesses (ARIB), dem Telecommunications Technology Committee (TTC), der China Communications Standards Association (CCSA), der Alliance for Telecommunications Industry Solutions (ATIS), der Telecommunications Technology Association (TTA), dem European Telecommunications Standards Institute (ETSI) und der Telecommunications Standards Development Society India (TSDSI).The 3rd Generation Partnership Project (3GPP) is a collaboration between groups of telecommunications standardization bodies around the world, such as the Association of Radio Industries and Businesses (ARIB), the Telecommunications Technology Committee (TTC), the China Communications Standards Association (CCSA) , the Alliance for Telecommunications Industry Solutions (ATIS), the Telecommunications Technology Association (TTA), the European Telecommunications Standards Institute (ETSI) and the Telecommunications Standards Development Society India (TSDSI).
Im Rahmen der ITU entwickelt und pflegt 3GPP technische Spezifikationen für eine Vielzahl von Mobilfunktechnologien, darunter beispielsweise die Technologie der zweiten Generation (2G) (z.B. Global System for Mobile Communications (GSM) und Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE)), die Technologie der dritten Generation (3G) (z.B. Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) und High Speed Packet Access (HSPA)), sowie die Technologie der vierten Generation (4G) (z.B. Long Term Evolution (LTE) und LTE-Advanced).As part of the ITU, 3GPP develops and maintains technical specifications for a variety of mobile communications technologies, including, for example, second generation (2G) technology (e.g. Global System for Mobile Communications (GSM) and Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE)), the technology third generation (3G) (e.g. Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) and High Speed Packet Access (HSPA)), as well as fourth generation (4G) technology (e.g. Long Term Evolution (LTE) and LTE-Advanced).
Die von 3GPP kontrollierten technischen Spezifikationen können durch Spezifikationsversionen, die sich über mehrere Jahre erstrecken und eine Vielzahl neuer Funktionen und Entwicklungen spezifizieren können, erweitert und überarbeitet werden.The technical specifications controlled by 3GPP can be expanded and revised through specification versions, which can span several years and specify a variety of new functions and developments.
In einem Beispiel führte 3GPP in Release 10 die Carrier Aggregation (Trägeraggregation; CA) für LTE ein. Obwohl ursprünglich mit zwei Downlink-Carriern (Downlink-Trägern) eingeführt, erweiterte 3GPP in Release 14 die Carrier-Aggregation auf bis zu fünf Downlink-Carrier und bis zu drei Uplink-Carrier (Uplink-Träger). Weitere Beispiele für neue Funktionen und Entwicklungen, die durch 3GPP-Releases bereitgestellt werden, sind unter anderem License Assisted Access (LAA), Enhanced LAA (eLAA), Narrowband Internet of things (NB-IOT), Vehicle-to-Everything (V2X) und High Power User Equipment (HPUE).In one example, in
3GPP hat in Release 15 die Phase 1 der Technologie der fünften Generation (5G) eingeführt und führte Phase 2 der 5G-Technologie in Release 16 ein. Spätere 3GPP-Versionen werden die 5G-Technologie weiter entwickeln und erweitern. Die 5G-Technologie wird hier auch als 5G New Radio (NR) bezeichnet.3GPP introduced phase 1 of fifth generation (5G) technology in
5G NR unterstützt oder plant die Unterstützung einer Vielzahl von Funktionen, wie z.B. Kommunikation über das Millimeterwellenspektrum, Strahlformbarkeit, Wellenformen mit hoher spektraler Effizienz, Kommunikation mit niedriger Latenzzeit, multiple Funknumerologie und/oder nicht-orthogonalen Mehrfachzugriff (NOMA). Obwohl solche HF-Funktionalitäten den Netzwerken Flexibilität bieten und die Benutzerdatenraten erhöhen, kann die Unterstützung solcher Funktionen eine Reihe von technischen Herausforderungen mit sich bringen.5G NR supports or plans to support a variety of features such as millimeter wave spectrum communications, beam formability, high spectral efficiency waveforms, low latency communications, multiple radio numerology, and/or non-orthogonal multiple access (NOMA). Although such RF functionalities provide flexibility to networks and increase user data rates, supporting such features can present a number of technical challenges.
Die hier enthaltenen Lehren gelten für eine Vielzahl von Kommunikationssystemen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Kommunikationssysteme, die hochentwickelte (Advanced) Mobilfunktechnologien wie LTE-Advanced, LTE-Advanced Pro und/oder 5G NR verwenden.The teachings contained herein apply to a variety of communications systems, including but not limited to communications systems using advanced cellular technologies such as LTE-Advanced, LTE-Advanced Pro, and/or 5G NR.
Obwohl in
In dem dargestellten Beispiel beinhaltet das Kommunikationsnetzwerk 10 beispielsweise die Makrozellen-Basisstation 1 und die Kleinzellen-Basisstation 3. Die Kleinzellenbasisstation 3 kann mit relativ geringerer Leistung, geringerer Reichweite und/oder mit weniger gleichzeitigen Benutzern im Vergleich zur Makrozellenbasisstation 1 betrieben werden. Die Kleinzellenbasisstation 3 kann auch als Femtozelle, Picozelle oder Mikrozelle bezeichnet werden. Obwohl das Kommunikationsnetzwerk 10 so dargestellt ist, dass es zwei Basisstationen beinhaltet, kann das Kommunikationsnetzwerk 10 so implementiert werden, dass es mehr oder weniger Basisstationen und/oder Basisstationen anderer Typen umfasst.In the illustrated example, the
Obwohl verschiedene Beispiele für Benutzereinrichtungen gezeigt werden, sind die hier enthaltenen Lehren auf eine Vielzahl von Benutzereinrichtungen anwendbar, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Mobiltelefone, Tablets, Laptops, IoT-Geräte, tragbare Elektronik („Wearables“), Teilnehmernetzgeräte („customer premises equipment“, CPE), drahtlos verbundene Fahrzeuge, drahtlose Wiedergabeeinrichtungen und/oder eine Vielzahl anderer Kommunikationseinrichtungen. Darüber hinaus umfasst die Benutzereinrichtung nicht nur derzeit verfügbare Kommunikationsvorrichtungen, die in einem Mobilfunknetz betrieben werden, sondern auch später entwickelte Kommunikationsvorrichtungen, die mit den hier beschriebenen und beanspruchten erfinderischen Systemen, Prozessen, Verfahren, Methoden und Vorrichtungen leicht realisierbar sind.Although various examples of user equipment are shown, the teachings contained herein are applicable to a variety of user equipment including, but not limited to, cell phones, tablets, laptops, IoT devices, wearables, customer premises equipment", CPE), wirelessly connected vehicles, wireless playback devices and/or a variety of other communication devices. Furthermore, user equipment includes not only currently available communication devices operating in a cellular network, but also later developed communication devices that are readily realizable with the inventive systems, processes, methods, methods, and devices described and claimed herein.
Das dargestellte Kommunikationsnetzwerk 10 von
In
In bestimmten Implementierungen können Benutzereinrichtungen mit einer Basisstation über eine oder mehrere der Technologien 4G LTE, 5G NR und WiFi kommunizieren. In bestimmten Implementierungen wird Enhanced License Assisted Access (eLAA) verwendet, um einen oder mehrere lizenzierte Frequenzträger (z.B. lizenzierte 4G LTE- und/oder 5G NR-Frequenzen) mit einem oder mehreren nicht lizenzierten Trägern (z.B. unlizenzierte WiFi-Frequenzen) zusammenzufassen.In certain implementations, user equipments can communicate with a base station via one or more of 4G LTE, 5G NR, and WiFi technologies. In certain implementations, Enhanced License Assisted Access (eLAA) is used to aggregate one or more licensed spectrum carriers (e.g. licensed 4G LTE and/or 5G NR spectrum) with one or more unlicensed carriers (e.g. unlicensed WiFi spectrum).
Wie in
Die Kommunikationsverbindungen können über eine Vielzahl von Frequenzen betrieben werden. In bestimmten Implementierungen wird die Kommunikation mit der 5G NR-Technologie über ein oder mehrere Frequenzbänder unterstützt, die kleiner als 6 Gigahertz (GHz) und/oder über ein oder mehrere Frequenzbänder, die größer als 6 GHz sind. So können die Kommunikationsverbindungen beispielsweise den Frequenzbereich 1 (FR1), den Frequenzbereich 2 (FR2) oder eine Kombination davon bedienen. In einer Ausführungsform unterstützen eine oder mehrere der mobilen Vorrichtungen eine HPUE-Leistungsklassenspezifikation.The communication links can operate over a variety of frequencies. In certain implementations, communication with 5G NR technology is supported over one or more frequency bands that are less than 6 gigahertz (GHz) and/or over one or more frequency bands that are greater than 6 GHz. For example, the communication links may serve frequency range 1 (FR1), frequency range 2 (FR2), or a combination thereof. In one embodiment, one or more of the mobile devices support an HPUE power class specification.
In bestimmten Implementierungen kommunizieren eine Basisstation und/oder eine Benutzereinrichtung mittels Strahlformung (Beamforming). So kann die Strahlformung beispielsweise verwendet werden, um die Signalstärke zu fokussieren, um Wegverluste zu überwinden, wie beispielsweise hohe Verluste bei der Kommunikation über hohe Signalfrequenzen. In bestimmten Ausführungsformen kommunizieren Benutzereinrichtungen, wie beispielsweise ein oder mehrere Mobiltelefone, mittels Strahlformung auf Millimeterwellenfrequenzbändern im Bereich von 30 GHz bis 300 GHz und/oder oberen Zentimeterwellenfrequenzen im Bereich von 6 GHz bis 30 GHz, insbesondere 24 GHz bis 30 GHz.In certain implementations, a base station and/or user equipment communicate using beamforming. For example, beamforming can be used to focus signal strength to overcome path losses, such as high losses when communicating over high signal frequencies. In certain embodiments, user equipment, such as one or more cellular phones, communicate using beamforming at millimeter wave frequency bands in the range of 30 GHz to 300 GHz and/or upper centimeter wave frequencies in the range of 6 GHz to 30 GHz, particularly 24 GHz to 30 GHz.
Verschiedene Benutzer des Kommunikationsnetzes 10 können verfügbare Netzwerkressourcen, wie beispielsweise das verfügbare Frequenzspektrum, auf vielfältige Weise gemeinsam nutzen.Different users of the
In einem Beispiel wird der Frequency Division Multiple Access (FDMA) verwendet, um ein Frequenzband in mehrere Frequenzträger aufzuteilen. Zusätzlich werden einem bestimmten Benutzer ein oder mehrere Träger zugeordnet. Beispiele für FDMA sind unter anderem Single Carrier FDMA (SC-FDMA) und Orthogonal FDMA (OFDMA). OFDMA ist eine Mehrträgertechnologie, die die verfügbare Bandbreite in mehrere zueinander orthogonale Schmalbandunterträger unterteilt, die verschiedenen Benutzern separat zugeordnet werden können.In one example, Frequency Division Multiple Access (FDMA) is used to divide a frequency band into multiple frequency carriers. In addition, one or more carriers are assigned to a specific user. Examples of FDMA include Single Carrier FDMA (SC-FDMA) and Orthogonal FDMA (OFDMA). OFDMA is a multi-carrier technology that divides the available bandwidth into several mutually orthogonal narrowband sub-carriers that can be assigned separately to different users.
Weitere Beispiele für den gemeinsamen Zugriff (Shared Access) umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Zeitmultiplex-Mehrfachzugriff (TDMA), bei dem einem Benutzer bestimmte Zeitschlitze für die Nutzung einer Frequenzressource zugewiesen werden, Codemultiplex-Mehrfachzugriff (CDMA), bei dem eine Frequenzressource von verschiedenen Benutzern gemeinsam genutzt wird, indem jedem Benutzer ein eindeutiger Code zugewiesen wird, Raummultiplex-Mehrfachzugriff (SDMA), bei dem Strahlformung verwendet wird, um einen gemeinsamen Zugriff durch räumliche Aufteilung bereitzustellen, und nichtorthogonaler Mehrfachzugriff (NOMA), bei dem die Leistungsdomäne für Mehrfachzugriff verwendet wird. So kann NOMA beispielsweise verwendet werden, um mehrere Benutzer mit derselben Frequenz, Zeit und/oder demselben Code, aber mit unterschiedlichen Leistungsstufen zu bedienen.Other examples of shared access include, but are not limited to, time division multiple access (TDMA), in which a user is allocated specific time slots for use of a frequency resource, code division multiple access (CDMA), in which a frequency resource shared by different users by assigning each user a unique code, spatial division multiple access (SDMA), which uses beamforming to provide shared access through spatial division, and non-orthogonal multiple access (NOMA), which uses the power domain for multiple access is used. For example, NOMA can be used to serve multiple users with the same frequency, time and/or code but with different power levels.
Enhanced Mobile Broadband (eMBB) bezeichnet eine Technologie zur Steigerung der Systemkapazität von LTE-Netzen. So kann sich eMBB beispielsweise auf Kommunikationen mit einer maximalen Datenrate von mindestens 10Gbps und einem Minimum von 100Mbps für jeden Benutzer beziehen. Hochzuverlässige Kommunikation mit niedriger Latenz (uRLLC) bezieht sich auf Technologien für die Kommunikation mit sehr niedriger Latenzzeit, z.B. weniger als 2 Millisekunden. uRLLC kann für handlungskritische Kommunikationen, wie z.B. für das autonome Fahren und/oder Fernchirurgieanwendungen, verwendet werden. Massive maschinenartige Kommunikation (mMTC) bezieht sich auf kostengünstige Kommunikationen mit niedriger Datenrate, die mit drahtlosen Verbindungen zu Alltagsgegenständen verknüpft sind, wie sie beispielsweise mit Internet of Things (IoT) Anwendungen verknüpft sind.Enhanced Mobile Broadband (eMBB) describes a technology for increasing the system capacity of LTE networks. For example, eMBB can refer to communications with a maximum data rate of at least 10Gbps and a minimum of 100Mbps for each user. Highly Reliable Low Latency Communication (uRLLC) refers to technologies for communication with very low latency, e.g. less than 2 milliseconds. uRLLC can be used for mission-critical communications, such as for autonomous driving and/or remote surgery applications. Massive Machine-Like Communications (mMTC) refers to low-cost, low-data-rate communications associated with wireless connections to everyday objects, such as those associated with Internet of Things (IoT) applications.
Das Kommunikationsnetzwerk 10 von
Kommunikationssysteme, die über Millimeterwellenträger, Zentimeterwellenträger und/oder andere Frequenzträger kommunizieren, können eine Antennenanordnung wie beispielsweise die Antennenanordnung 102 verwenden, um Strahlformung und Richtwirkung für die Übertragung und/oder den Empfang von Signalen bereitzustellen.Communication systems that communicate over millimeter wave carrier, centimeter wave carrier, and/or other frequency carriers may use an antenna array, such as
So beinhaltet das Kommunikationssystem 110 in der dargestellten Ausführungsform beispielsweise eine Anordnung oder Feld 102 von m x n Antennenelementen, die jeweils von einer separaten Signalkonditionierungsschaltung gesteuert werden, in dieser Ausführungsform. Wie aus den Ellipsen ersichtlich, kann das Kommunikationssystem 110 mit einer beliebigen Anzahl von Antennenelementen und Signalkonditionierungsschaltungen realisiert werden.For example, in the illustrated embodiment, the
In Bezug auf die Signalübertragung können die Signalkonditionierungsschaltungen 104a1, 104a2... 104an, 104b1, 104b2... 104bn, 104m1, 104m2... 104mn Sendesignale an die Antennenanordnung 102 liefern, so dass von den Antennenelementen abgestrahlte Signale unter Verwendung konstruktiver und destruktiver Interferenzen kombiniert werden, um ein aggregiertes d.h. zusammengefasstes Sendesignal zu erzeugen, das strahlartige Eigenschaften mit mehr Signalstärke bei Ausbreitung in einer gegebenen Richtung weg von der Antennenanordnung 102 aufzeigt.With respect to signal transmission, the signal conditioning circuits 104a1, 104a2... 104an, 104b1, 104b2... 104bn, 104m1, 104m2... 104mn can provide transmit signals to the
Im Rahmen des Signalempfangs verarbeiten die Signalkonditionierungsschaltungen 104a1, 104a2... 104an, 104b1, 104b2... 104bn, 104m1, 104m2... 104mn die empfangenen Signale (z.B. durch getrenntes Steuern von Empfangssignalphasen und Amplituden) so, dass mehr Signalenergie empfangen wird, wenn das Signal aus einer bestimmten Richtung in die Antennenanordnung 102 eintrifft. Dementsprechend bietet das Kommunikationssystem 110 auch eine Richtwirkung für den Empfang von Signalen.As part of signal reception, the signal conditioning circuits 104a1, 104a2... 104an, 104b1, 104b2... 104bn, 104m1, 104m2... 104mn process the received signals (e.g. by separate Controlling received signal phases and amplitudes so that more signal energy is received when the signal enters the
Die relative Konzentration der Signalenergie in einem Sende- oder Empfangsstrahl kann durch Vergrößerung der Größe der Anordnung erhöht werden. Wenn beispielsweise mehr Signalenergie in einen Sendestrahl fokussiert wird, kann sich das Signal über eine größere Reichweite ausbreiten und gleichzeitig einen ausreichenden Signalpegel für die HF-Kommunikationen bereitstellen. So kann beispielsweise ein Signal mit einem großen Anteil der in den Sendestrahl fokussierten Signalenergie eine hohe effektive isotrope Strahlungsleistung (Effective Isotopic Radiated Power; EIRP) aufweisen.The relative concentration of signal energy in a transmit or receive beam can be increased by increasing the size of the array. For example, focusing more signal energy into a transmit beam allows the signal to be spread over a longer range while still providing sufficient signal level for RF communications. For example, a signal with a large fraction of the signal energy focused into the transmit beam may have a high Effective Isotopic Radiated Power (EIRP).
In der dargestellten Ausführungsform stellt der Sendeempfänger 105 den Signalkonditionierungsschaltungen 104a1, 104a2 ... 104an, 104b1, 104b2 ... 104bn, 104m1, 104m2 ... 104mn Sendesignale zur Verfügung und verarbeitet die von den Signalkonditionierungsschaltungen empfangenen Signale.In the illustrated embodiment,
Wie in
Obwohl dargestellt mit zwei Antennenelementen und zwei Signalkonditionierungsschaltungen, kann ein Kommunikationssystem zusätzliche Antennenelemente und/oder Signalkonditionierungsschaltungen beinhalten. So veranschaulicht beispielsweise
Die erste Signalkonditionierungsschaltung 114a beinhaltet einen ersten Phasenschieber 130a, einen ersten Leistungsverstärker 131a, einen ersten rauscharmen Verstärker (LNA) 132a und Schalter zum Steuern der Auswahl des Leistungsverstärkers 131a oder des LNA 132a. Zusätzlich beinhaltet die zweite Signalkonditionierungsschaltung 114b einen zweiten Phasenschieber 130b, einen zweiten Leistungsverstärker 131b, einen zweiten LNA 132b und Schalter zum Steuern der Auswahl des Leistungsverstärkers 131b oder des LNA 132b. Der erste Phasenschieber 130a und der zweite Phasenschieber 130b können gemäß jeder der hierin beschriebenen Ausführungsformen ausgestaltet werden.The first
Obwohl eine Ausführungsform von Signalkonditionsschaltungen dargestellt ist, sind andere Implementierungen von Signalkonditionsschaltungen möglich. In einem Beispiel beinhaltet eine Signalkonditionierungsschaltung beispielsweise ein oder mehrere Bandfilter, Schalter, Dämpfungsglieder, Verstärker, Phasenschieber, Duplexer, Diplexer, Triplexer, Zirkulatoren und/oder andere Komponenten.Although one embodiment of signal conditioning circuitry is illustrated, other implementations of signal conditioning circuitry are possible. For example, in one example, a signal conditioning circuit includes one or more bandpass filters, switches, attenuators, amplifiers, phase shifters, duplexers, diplexers, triplexers, circulators, and/or other components.
In der dargestellten Ausführungsform sind das erste Antennenelement 113a und das zweite Antennenelement 113b durch einen Abstand d getrennt. Zusätzlich wurde
Durch Steuern der relativen Phase der Sendesignale, die den Antennenelementen 113a, 113b zur Verfügung gestellt werden, kann ein gewünschter Sendestrahlwinkel θ erreicht werden. Wenn beispielsweise der erste Phasenschieber 130a einen Referenzwert von 0° aufweist, kann der zweite Phasenschieber 130b so gesteuert werden, dass er eine Phasenverschiebung von etwa -2πf(d/ν)cosθ im Bogenmaß liefert, wobei f die Grundfrequenz des Sendesignals ist, d der Abstand zwischen den Antennenelementen ist, v die Geschwindigkeit der abgestrahlten Welle ist und π die mathematische Konstante pi ist.By controlling the relative phase of the transmit signals provided to the
In bestimmten Implementierungen wird der Abstand d so implementiert, dass er bei ½λ liegt, wobei λ die Wellenlänge der grundlegenden Komponente des Sendesignals ist. In solchen Implementierungen kann der zweite Phasenschieber 130b so gesteuert werden, dass er eine Phasenverschiebung von etwa πcosθ Bogenmaß liefert, um einen Sendestrahlwinkel θ zu erreichen.In certain implementations, the distance d is implemented to be ½λ, where λ is the wavelength of the fundamental component of the transmit signal. In such implementations, the
Dementsprechend kann die relative Phase der Phasenschieber 130a, 130b gesteuert werden, um eine Sendestrahlformung zu ermöglichen. In bestimmten Implementierungen steuert ein Sendeempfänger (z.B. der Sendeempfänger 105 von
Wie in
Obwohl verschiedene Gleichungen für Phasenwerte zur Strahlformung bereitgestellt wurden, sind andere Phasenauswahlwerte möglich, wie beispielsweise Phasenwerte, die basierend auf der Implementierung einer Antennenanordnung, der Implementierung von Signalkonditionierungsschaltungen und/oder einer Funkumgebung ausgewählt wurden.Although various equations for phase values for beamforming have been provided, other phase selection values are possible, such as phase values selected based on antenna array implementation, signal conditioning circuit implementation, and/or radio environment.
Phasenschieber mit geschalteten ÜbertragungsleitungslastenPhase shifters with switched transmission line loads
Phasenschieber werden in Hochfrequenzsystemen (HF-Systemen) eingesetzt, um eine steuerbare Phasenanpassung an ein HF-Signal zu erreichen.Phase shifters are used in radio frequency (RF) systems to achieve controllable phase matching to an RF signal.
Phasenschieber mit geschalteten Übertragungsleitungslasten werden hierin beschrieben. In bestimmen Ausführungsformen umfasst der Phasenschieber einen ersten Anschluss, eine erste steuerbare reflektierende Last, einen zweiten Anschluss, eine zweite steuerbare reflektierende Last sowie ein Paar gekoppelter Leitungen, die elektromagnetisch untereinander gekoppelt sind. Das Paar gekoppelter Leitungen umfasst eine erste leitfähige Leitung, welche zwischen den ersten Anschluss und die erste steuerbare reflektierende Last gekoppelt ist, und eine zweite leitfähige Leitung, welche zwischen die zweite steuerbare reflektierende Last und den zweiten Anschluss gekoppelt ist. Wenigstens eine der ersten steuerbaren reflektierenden Last und der zweiten steuerbaren reflektierenden Last umfasst eine geschaltete Übertragungsleitung.Phase shifters with switched transmission line loads are described herein. In certain embodiments, the phase shifter includes a first port, a first controllable reflective load, a second port, a second controllable reflective load, and a pair of coupled lines that are electromagnetically coupled to each other. The pair of coupled lines includes a first conductive line coupled between the first port and the first controllable reflective load and a second conductive line coupled between the second controllable reflective load and the second port. At least one of the first controllable reflective load and the second controllable reflective load includes a switched transmission line.
Durch eine Ausgestaltung eines Phasenschiebers in dieser Form wird ein Hochfrequenzleistungsvermögen vermittelt (beispielsweise ein Betrieb in FR2 wie etwa im Bereich zwischen 24 GHz und 30 GHz). Außerdem kann eine gute Reflexionsdämpfung erzielt werden bzw. die Reflexionsdämpfung kann über die Spanne der Phaseneinstellungen des Phasenschiebers relative konstant bleiben. Darüber hinaus ändert sich die Gruppenverzögerung des Phasenschiebers mit der Frequenz so gut wie nicht und verzerrt daher Breitbandsignale nicht.Designing a phase shifter in this form imparts high frequency performance (e.g., operation in FR2 such as in the 24 GHz to 30 GHz range). In addition, a good return loss can be achieved or the return loss can remain relatively constant over the range of the phase settings of the phase shifter. In addition, the phase shifter's group delay does not change much with frequency and therefore does not distort broadband signals.
Die erste steuerbare reflektierende Last und die zweite steuerbare reflektierende Last werden auf der Basis einer gewählten Phaseneinstellung des Phasenschiebers gesteuert. In bestimmten Implementierungsformen wird jede steuerbare reflektierende Last unter Nutzung einer geschalteten Übertragungsleitungslast gebildet. Solche geschalteten Übertragungsleitungslasten können eine Übertragungsleitung und Shuntschalter (beispielsweise Feldeffekttransistoren oder FETs) aufweisen, die zwischen die Übertragungsleitung und eine Referenzspannung wie beispielsweise Masse geschaltet sind. Durch eine Auswahl der Kombination von Schaltern, die angeschaltet sind, kann eine effektive elektrische Länge der Übertragungsleitung gesteuert werden. Mit der Änderung der effektiven elektrischen Länge wird die durch den Phasenschieber vermittelte Phasenverschiebung ebenfalls geändert.The first controllable reflective load and the second controllable reflective load are controlled based on a selected phase setting of the phase shifter. In certain implementation forms, each controllable reflective load is formed using a switched transmission line load. Such switched transmission line loads may include a transmission line and shunt switches (e.g., field effect transistors or FETs) connected between the transmission line and a reference voltage, such as ground. By selecting the combination of switches that are turned on, an effective electrical length of the transmission line can be controlled. As the effective electrical length changes, the phase shift imparted by the phase shifter is also changed.
Die Gleichtaktimpedanz, die Gegentaktimpedanz und die Länge der gekoppelten Leitungen kann während des Designs angepasst werden, um gewünschte Eigenschaften im Leistungsvermögen zu erzielen. In bestimmten Implementierungsformen wird das Paar gekoppelter Leitungen als ein Koppler, wie etwa ein 3-dB 90°-Koppler ausgestaltet (hierin auch als Hybridkoppler bezeichnet). Der Hybridkoppler arbeitet in Kombination mit den steuerbaren reflektierenden Lasten, um ein gewünschtes Leistungsvermögen zu erzielen.The common mode impedance, the differential mode impedance, and the length of the coupled lines can be adjusted during design to achieve desired performance characteristics. In certain implementation forms, the pair of coupled lines is used as a coupler, such as a 3- dB 90° coupler (also referred to herein as a hybrid coupler). The hybrid coupler works in combination with the controllable reflective loads to achieve a desired performance.
Die Phasenschieber können in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, inklusive, aber ohne Beschränkung der Allgemeinheit, für das Bereitstellen einer Phasenverschiebung in HF-Signalkonditionierungsschaltungen für Anwendungen mit Strahlformung.The phase shifters can be used in a variety of applications, including but not limited to providing phase shifting in RF signal conditioning circuits for beamforming applications.
In bestimmten hierin aufgeführten Implementierungsformen wird ein Phasenschieber dazu eingerichtet, für eine Phasenverschiebung eines HF-Signals im Frequenzbereich 2 (FR2) von 5G zu sorgen, beispielsweise zwischen 24,25 GHz und 52,6 GHz. Die Phasenschieber können jedoch auch bei anderen HF-Signalfrequenzen arbeiten.In certain implementation forms listed herein, a phase shifter is configured to phase shift an RF signal in frequency range 2 (FR2) of 5G, for example between 24.25 GHz and 52.6 GHz. However, the phase shifters can also operate at other RF signal frequencies.
In der dargestellten Ausführungsform ist ein erstes Ende 207a der ersten leitfähigen Leitung 203 mit dem Eingangsanschluss IN gekoppelt und ein zweites Ende 207b der ersten leitfähigen Leitung 203 ist mit der ersten steuerbaren reflektierenden Last 201 gekoppelt. Zusätzlich dazu ist ein erstes Ende 208a der zweiten leitfähigen Leitung 204 mit der zweiten steuerbaren reflektierenden Last 202 gekoppelt und ein zweites Ende 208b der zweiten leitfähigen Leitung 204 ist mit dem Ausgangsanschluss OUT gekoppelt. Das erste Ende 207a der ersten leitfähigen Leitung 203 und das erstes Ende 208a der zweiten leitfähigen Leitung 204 liegen auf einer ersten Seite der gekoppelten Leitung 200, während das zweite Ende 207b der ersten leitfähigen Leitung 203 und das zweite Ende 208b der zweiten leitfähigen Leitung 204 auf einer zweiten bzw. gegenüberliegenden Seite der gekoppelten Leitung 200 liegen.In the illustrated embodiment, a
In dieser Ausführungsform ist das Paar gekoppelter Leitungen 200 als Hybridkoppler ausgelegt. Zusätzlich dazu entspricht das erste Ende 207a einem Eingangsanschluss (IN) des Kopplers, das zweite Ende 207b entspricht einem Durchgangsanschluss (0°) des Kopplers, das erste Ende 208a entspricht einem Isolationsanschluss (ISO) des Kopplers, und das zweite Ende 208b entspricht einem Koppelanschluss (90°) des Kopplers.In this embodiment, the pair of coupled
Mindestens eine der ersten und zweiten steuerbaren reflektierenden Lasten 201 bzw. 202 wird in Übereinstimmung mit den hierin offenbarten Lehren unter Nutzung einer geschalteten Übertragungsleitung ausgestaltet.At least one of the first and second controllable
Durch eine Ausgestaltung des Phasenschiebers 210 auf diese Art und Weise können Hochfrequenzleistungsvermögen, gute Rückfügedämpfung und/oder konstante Rückfügedämpfung über eine Spanne von Phaseneinstellungen erreicht werden. Darüber hinaus variiert die Gruppenverzögerung des Phasenschiebers 210 mit der Frequenz so gut wie nicht und verzerrt daher Breitbandsignale auch nicht.By designing
In bestimmten Implementierungsformen werden die ersten und zweiten steuerbaren reflektierenden Lasten 201 bzw. 202 auf der Basis einer ausgewählten Phaseneinstellung des Phasenschiebers 210 gesteuert, um dadurch die elektrische Länge der Übertragungsleitungen der reflektierenden Lasten zu ändern. Beispielsweise können die ersten und zweiten steuerbaren reflektierenden Lasten 201 bzw. 202 jeweils als eine geschaltete Übertragungsleitung implementiert werden, die von einem gemeinsamen Steuersignal gesteuert werden.In certain implementation forms, the first and second controllable
Die Gleichtaktimpedanz, die Gegentaktimpedanz und die Länge der gekoppelten Leitungen 200 kann während des Designs angepasst werden, um gewünschte Eigenschaften im Leistungsvermögen zu erzielen. Die gekoppelten Leitungen 200 arbeiten im Zusammenspiel mit den steuerbaren reflektierenden Lasten 201 bzw. 202, um ein gewünschtes Leistungsvermögen zu erzielen.The common mode impedance, differential mode impedance, and length of the coupled
Die geschaltete Übertragungsleitung 230 der
In der dargestellten Ausführungsform öffnet oder schließt die Steuerschaltung 223 die Shuntschalter 222a, 222b, 222c, ... 222n auf der Basis einer ausgewählten Phasenverschiebungseinstellung φ. Die Shuntschalter 222a, 222b, 222c, ... 222n sind entlang unterschiedlicher Positionen entlang der Übertragungsleitung 221 angeschlossen. Die Shuntschalter 222a, 222b, 222c, ... 222n verbinden die Übertragungsleitung 221 auswählbar mit Masse.In the illustrated embodiment, the
Durch eine Änderung der angeschalteten und abgeschalteten Shuntschalter 222a, 222b, 222c, ... 222n wird die elektrische Länge der Übertragungsleitung 221 geändert. Dies beeinflusst wiederum die Gesamtphasenverschiebung eines Phasenschiebers der reflektierenden Bauart, in dem die geschaltete Übertragungsleitung 221 eingebettet ist.By changing the on and off
In bestimmten Implementierungsformen schaltet die Steuerschaltung 224 alle Schalter (oder zumindest den am nächsten zu RFIN liegenden Shuntschalter 222a) an, um für die kürzeste elektrische Länge der Übertragungsleitung 221 zu sorgen. Wenn in einem Zustand, in dem alle Shuntschalter geschlossen sind, begonnen wird, können schrittweise länger elektrische Längen durch sequentielles Öffnen (Abschalten) der Shuntschalter erreicht werden, beginnend bei dem am nächsten zu RFIN liegenden Shuntschalter 222a.In certain implementation forms, the
Die geschaltete Übertragungsleitung 230' der
In bestimmten hierin aufgeführten Ausführungsformen umfasst eine geschaltete Übertragungsleitung Shuntschalter, die unter Nutzung von BCD-Zählcodes gesteuert werden.In certain embodiments provided herein, a switched transmission line includes shunt switches that are controlled using BCD counting codes.
Im Vergleich zu der geschalteten Übertragungsleitung 230 der
Durch eine Ausgestaltung der Shuntschalter unter Nutzung von FET-Schaltern wie dargestellt kann eine verbesserte Leistungsfähigkeit (insbesondere bei hohen Frequenzen) erreicht werden.Improved performance (particularly at high frequencies) can be achieved by designing the shunt switches using FET switches as shown.
Die geschaltete Übertragungsleitung 250 der
Eine Ausgestaltung der geschalteten Übertragungsleitung 250 auf diese Art und Weise bietet eine Reihe von Vorteilen.Configuring the switched
Beispielsweise können die minimale Durchgangswiderstände („on-state resistances“, Ron) der Shuntschalter individuelle ausgewählt werden, um über die Schaltzustände hinweg (welche den Phasenverschiebungseinstellungen entsprechen) einen im Wesentlichen konstanten Reflexionskoeffizienten (|ΓL|) beizubehalten. In bestimmten Implementierungsformen kann Ron mit der Zunahme der Phasenverschiebung verringert werden, so dass die Schalter näher an dem HF-Eingang der Übertragungsleitung kleiner (für höhere minimale Durchgangswiderstände) sein können als Schalter, die weiter weg vom HF-Eingang liegen.For example, the minimum on-state resistances (Ron) of the shunt switches can be individually selected to maintain a substantially constant reflection coefficient (|Γ L |) across switch states (corresponding to phase shift settings). In certain implementation forms, Ron can be reduced as the phase shift increases, so that switches closer to the RF input of the transmission line can be smaller (for higher minimum contact resistances) than switches further away from the RF input.
In einem weiteren Beispiel werden die Abstände entlang der Übertragungsleitung 231 (d1, d2, ... dn) zwischen den Schaltern so gewählt, dass sie einen Betrag des Phasenversatzes zwischen benachbarten Phasenverschiebungseinstellungen steuern.In another example, the distances along the transmission line 231 (d 1 , d 2 . . . d n ) between the switches are chosen to control an amount of phase offset between adjacent phase shift settings.
Beispielsweise kann ein Phasenversatz von 11,25° bei einer Zentrumsfrequenz 27 GHz durch eine geeignete Auswahl von Abständen zwischen Schaltern erreicht werden.For example, a phase offset of 11.25° at a center frequency of 27 GHz can be achieved by appropriate selection of distances between switches.
Wenn die geschaltete Übertragungsleitung 250 ausgestaltet wird, wird die Abschaltkapazität („off-state capacitance“, Coff) im Hinblick auf ihren Einfluss auf die charakteristische Impedanz und Propagationskonstante der Übertragungsleitung 231 berücksichtigt. Beispielsweise können die Schalter und die Übertragungsleitung gleichzeitig und iterative gestaltet werden.When the switched
Die geschaltete Übertragungsleitung 260 der
Das mäanderförmige Ausgestalten einer Übertragungsleitung ist ebenfalls anwendbar auf Konfigurationen, in denen Paare von FET-Schaltern eingesetzt werden, die mit einem Paar von Masseleitungen gekoppelt sind. Beispielsweise kann die Übertragungsleitung 231 der Ausführungsformen der
Im Beispiel der
Eine breite Vielfalt an Ergebnissen für das Leistungsvermögen kann erreicht werden, wenn Phasenschieber der reflektierenden Art eingesetzt werden, die in Übereinstimmung mit den hierin beschriebenen Lehren ausgestaltet werden.A wide variety of performance results can be achieved using reflective-type phase shifters designed in accordance with the teachings herein.
Tabelle 1 unten zeigt beispielhafte Ergebnisse für einen Phasenschieber, welcher geschaltete Übertragungsleitungslasten in Übereinstimmung mit einer Ausgestaltungsform der
Das Mobilgerät 800 kann über eine Vielzahl von Kommunikationstechnologien kommunizieren, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, 2G, 3G, 4G (einschließlich LTE, LTE-Advanced und LTE-Advanced Pro), 5G NR, WLAN (beispielsweise Wi-Fi), WPAN (beispielsweise Bluetooth und ZigBee). WMAN (beispielsweise WiMAX) und/oder GPS-Technologien.
Der Sendeempfänger 802 erzeugt HF-Signale zur Übertragung und verarbeitet eingehende HF-Signale, die von den Antennen 804 empfangen werden. Es sei darauf hingewiesen, dass verschiedene Funktionalitäten, die mit dem Senden und Empfangen von HF-Signalen verbunden sind, durch eine oder mehrere Komponenten erreicht werden können, die in
Das Frontendsystem 803 hilft bei der Aufbereitung von Signalen, die von den Antennen 804 gesendet und/oder empfangen werden. In der dargestellten Ausführungsform umfasst das Frontendsystem 803 Phasenschieber 810, Leistungsverstärker (PAs) 811, rauscharme Verstärker („low noise amplifiers“, LNAs) 812, Filter 813, Schalter 814 und Duplexer 815.The front-
Die Phasenschieber 810 können in Übereinstimmung mit jeder der hierin beschriebenen Ausführungsformen ausgeführt werden. Allerdings können die hierin offenbarten Phasenschieber in anderen Konfigurationen elektronischer Systeme eingesetzt werden.
Beispielsweise kann das Frontendsystem 803 für eine Anzahl von Funktionen sorgen, inklusive, ohne Beschränkung der Allgemeinheit, Sendesignalverstärkung, Empfangssignalverstärkung, Signalfilterung, Umschaltung zwischen verschiedenen Bändern, Umschaltung zwischen verschiedenen Leistungsmodi, Umschaltung zwischen Sende- und Empfangsmodi, Signalduplexen, Signalmultiplexen (beispielsweise Diplexen oder Triplexen) oder jedwede Kombination dieser Funktionen.For example, the
Das Mobilgerät 800 arbeitet mit Strahlformung. Zum Beispiel umfasst das Frontendsystem 803 Phasenschieber 810 mit variablen Phasen, die durch den Sendeempfänger 802 gesteuert werden. In bestimmten Implementierungen steuert der Sendeempfänger 802 die Phase der Phasenschieber 810 auf der Basis von Daten, die von dem Prozessor 801 empfangen werden.The
Die Phasenschieber 810 werden gesteuert, um für eine Strahlformung und Richtungscharakteristik für eine Übertragung und/oder einen Empfang von Signalen unter Nutzung der Antennen 804 zu sorgen. Beispielsweise können im Zusammenhang mit einer Signalübertragung die Phasen der Sendesignale, die einer Antennenanordnung bereitgestellt werden, derart gesteuert werden, dass die ausgestrahlten Signale unter konstruktiver und destruktiver Interferenz kombiniert werden, um ein gebündeltes Sendesignal mit strahlartigen Eigenschaften zu erhalten, welches in einer vorgegebenen Ausbreitungsrichtung eine höhere Signalstärke aufweist. Im Zusammenhang mit einem Signalempfang können die Phasen so gesteuert werden, dass mehr Signalenergie empfangen wird, wenn das Signal an der Antennenanordnung aus einer bestimmten Richtung ankommt.The
In bestimmten Implementierungen unterstützt das Mobilgerät 800 eine Trägerbündelung und sorgt somit für eine Flexibilität um Spitzendatenraten zu erhöhen. Trägerbündelung kann sowohl für ein Frequenzaufteilungsduplexen („Frequency Division Duplexing“, FDD) als auch ein Zeitaufteilungsduplexen („Time Division Duplexing“, TDD) genutzt werden und kann dazu eingesetzt werden, eine Vielzahl von Trägern oder Kanälen zu bündeln. Trägerbündelung umfasst eine zusammenhängende Bündelung, bei der aneinandergrenze Träger innerhalb desselben Betriebsfrequenzbandes gebündelt werden. Trägerbündelung kann auch nicht zusammenhängend sein, und kann Träger umfassen, die innerhalb eines gemeinsamen Bandes oder in unterschiedlichen Bändern frequenzgetrennt sind.In certain implementations,
Die Antennen 804 können Antennen umfassen, die für eine große Vielzahl unterschiedlicher Kommunikationsarten genutzt werden. Beispielsweise können die Antennen 804 Antennen zum Übertragen und/oder Empfangen von Signalen aufweisen, die mit einer großen Vielzahl unterschiedlicher Frequenzen und Kommunikationsstandards verknüpft sind.The
In bestimmten Implementierungen unterstützen die Antennen 804 MIMO-Kommunikation und/oder geschaltete Diversitätskommunikation. Zum Beispiel nutzt MIMO-Kommunikation mehrere Antennen, um mehrere Datenströme über einen einzigen Hochfrequenzkanal zu kommunizieren. MIMO-Kommunikation profitiert von einem besseren Signal-zu-Rausch-Verhältnis, von verbesserter Codierung und/oder von verminderter Signalinterferenz aufgrund räumlicher Multiplexunterschiede der Funkumgebung. Geschaltete Diversität bezieht sich auf eine Kommunikation, bei der eine bestimmte Antenne zu bestimmten Zeitpunkte für einen Betrieb ausgewählt wird. Beispielsweise kann ein Schalter genutzt werden, um eine bestimmte Antenne aus einer Gruppe von Antennen basierend auf einer Vielzahl von Faktoren auszuwählen, wie etwa eine beobachtete Bitfehlerrate und/oder ein Signalstärkenindikator.In certain implementations, the
In bestimmten Implementierungen weisen die Antennen 804 ein oder mehrere Anordnungen von Antennenelementen auf, um das Strahlformen zu verstärken.In certain implementations, the
Das Basisbandsystem 801 ist mit der Nutzerschnittstelle 807 gekoppelt, um eine Verarbeitung von verschiedentlichen Nutzereingaben und -ausgaben (I/O) wie etwa Sprach- und Datensignale zu verarbeiten. Das Basisbandsystem 801 versorgt den Sendeempfänger 802 mit digitalen Darstellungen der Übertragungssignale, die der Sendeempfänger 802 zur Erzeugung von HF-Signalen für die Übertragung verarbeitet. Das Basisbandsystem 801 verarbeitet auch digitalen Darstellungen von Empfangssignalen, die von dem Sendeempfänger 802 geliefert werden. Wie in
Der Speicher 806 kann für eine breite Vielfalt an Zwecken verwendet werden, wie etwa Speichern von Daten und/oder Anweisungen, um den Betrieb des Mobilgeräts 800 zu ermöglichen und/oder Speicher für Nutzerinformationen bereitzustellen.
Das Leistungssteuerungssystem 805 stellt eine Anzahl von Leistungssteuerungsfunktionen für das Mobilgerät 800 bereit. In bestimmen Implementierungen weist das Leistungssteuerungssystem 805 eine Leistungsverstärkerversorgungssteuerschaltung auf, die die Versorgungsspannungen der Leistungsverstärker 811 steuert. Beispielsweise kann das Leistungssteuerungssystem 805 dazu ausgelegt sein, die Versorgungsspannung(en), die ein oder mehreren der Leistungsverstärker 811 bereitgestellt werden, zu ändern, um ihre Effizienz zu verbessern, wie etwa den Leistungswirkungsgrad („power added efficiency“, PAE).
Wie in
In der dargestellten Ausführungsform werden T/R-Schalter eingesetzt, um die Leistungsverstärker zum Senden oder die LNAs zum Empfangen auszuwählen. Daher ist der HF-Kanal 910 geeignet für ein Zeitaufteilungsduplexen („Time Division Duplexing“, TDD). Zusätzlich wird der HF-Teiler/-Kombinierer 901 in Sende- und Empfangsrichtung gemeinsam genutzt, so dass die Anzahl der HF-Signalwege reduziert wird.In the illustrated embodiment, T/R switches are used to select the power amplifiers for transmit or the LNAs for receive. Therefore, the
Obwohl eine Ausführungsform eines HF-Kanals dargestellt ist, gelten die hier enthaltenen Lehren für HF-Kanäle, die auf unterschiedlichste Weise implementiert werden. Dementsprechend sind andere Implementierungsformen ebenso möglich.Although an embodiment of an RF channel is shown, the teachings herein apply to RF channels implemented in a variety of ways. Accordingly, other forms of implementation are also possible.
Der HF-Kanal 920 veranschaulicht eine andere Ausführungsform eines HF-Kanals. Allerdings gelten die hier enthaltenen Lehren für HF-Kanäle, die auf unterschiedlichste Weise implementiert werden. Dementsprechend sind andere Implementierungsformen ebenso möglich.
Das Modul 1140 beinhaltet ein laminiertes Substrat oder Laminat 1141, einen Halbleiterrohchip (engl. „die“) oder einen IC 1142 (in
Obwohl eine Ausführungsform eines Moduls in den
Die Antennenelemente 1151a1, 1151a2, 1151a3, ... 1151an, 1151b1, 1151b2, 1151b3, ... 1151bn, 1151c1, 1151c2, 1151c3, ... 1151cn, 1151m1, 1151m2, 1151m3, ... 1151mn sind auf einer ersten Oberfläche des Laminats 1141 ausgebildet und können zum Empfangen und/oder Senden von Signalen verwendet werden. Obwohl ein 4x4-Array von Antennenelementen dargestellt wird, sind mehr oder weniger Antennenelemente möglich, wie durch Ellipsen dargestellt. Darüber hinaus können Antennenelemente in anderen Mustern oder Konfigurationen angeordnet werden, einschließlich beispielsweise Arrays mit ungleichmäßiger Anordnung von Antennenelementen. Darüber hinaus sind in einer weiteren Ausführungsform mehrere Antennenanordnungen vorgesehen, wie beispielsweise separate Antennenanordnungen für Senden und Empfangen und/oder für verschiedene Kommunikationsbänder.The antenna elements 1151a1, 1151a2, 1151a3,...1151an, 1151b1, 1151b2, 1151b3,...1151bn, 1151c1, 1151c2, 1151c3,...1151cn, 1151m1, 1151m2, 1151m3,...1151cn, 1151m1, 1151m2, 111m3,... of the laminate 1141 and can be used for receiving and/or transmitting signals. Although a 4x4 array of antenna elements is illustrated, more or fewer antenna elements are possible, as represented by ellipses. In addition, antenna elements may be arranged in other patterns or configurations, including, for example, arrays with non-uniform arrangement of antenna elements. Furthermore, in a further embodiment, several antenna arrangements are provided, such as separate antenna arrangements for transmission and reception and/or for different communication bands.
In der dargestellten Ausführungsform befindet sich der IC 1142 auf einer zweiten Oberfläche des Laminats 1141 gegenüber der ersten Oberfläche. Es sind jedoch auch andere Implementierungen möglich. In einem Beispiel ist der IC 1142 intern in das Laminat 1141 integriert.In the illustrated embodiment, the
In bestimmten Implementierungen beinhaltet der IC 1142 Signalkonditionierungsschaltungen, die den Antennenelementen 1151a1, 1151a2, 1151a3, .... 1151an, 1151b1, 1151b1, 1151b2, 1151b3, ... 1151bn, 1151c1, 1151c2, 1151c3, ... 1151cn, 1151m1, 1151m2, 1151m3, .... 1151mn zugeordnet sind. Derartige Signalkonditionierungsschaltungen können ein oder mehrere Phasenschieber 1145 umfassen, die in Übereinstimmung mit den hierin offenbarten Lehren ausgestaltet sind.In certain implementations,
In einer Ausführungsform beinhaltet der IC 1142 eine serielle Schnittstelle, wie beispielsweise einen MIPI RFFE-Bus (Radio Frequency Frontend) und/oder einen I2C-Bus (Inter-Integrated Circuit), der Daten zum Steuern der Signalkonditionierungsschaltungen empfängt, wie beispielsweise den Betrag der Phasenverschiebung, der durch die Phasenschieber 1145 bereitgestellt wird. In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet der IC 1142 einen integrierten Sendeempfänger.In one embodiment, the
Das Laminat 1141 kann verschiedene Strukturen beinhalten, wie z.B. leitfähige Schichten, dielektrische Schichten und/oder Lötmittelmasken. Die Anzahl der Schichten, Schichtdicken und Materialien, aus denen die Schichten gebildet werden, können anhand einer Vielzahl von Faktoren ausgewählt werden und können je nach Anwendung und/oder Implementierung variieren. Das Laminat 1141 kann Durchkontaktierungen beinhalten, um elektrische Verbindungen zu Signal- und/oder Massezuführungen der Antennenelemente herzustellen. Beispielsweise können Durchkontaktierungen in bestimmten Implementierungen dazu beitragen, elektrische Verbindungen zwischen Signalkonditionierungsschaltungen des ICs 1142 und entsprechenden Antennenelementen herzustellen.The laminate 1141 can include various structures such as conductive layers, dielectric layers, and/or solder masks. The number of layers, layer thicknesses, and materials from which the layers are formed can be selected based on a variety of factors and may vary depending on the application and/or implementation. The laminate 1141 may include vias to make electrical connections to signal and/or ground leads of the antenna elements. For example, in certain implementations, vias may help establish electrical connections between signal conditioning circuitry of
Die Antennenelemente 1151a1, 1151a2, 1151a3, ... 1151an, 1151b1, 1151b2, 1151b3... 1151bn, 1151c1, 1151c2, 1151c3... 1151cn, 1151m1, 1151m2, 1151m3, ... 1151mn können den auf unterschiedlichste Weise realisierten Antennenelementen entsprechen. In einem Beispiel beinhaltet die Anordnung der Antennenelemente ein Patch-Antennenelement, das aus einer gemusterten leitenden Schicht auf der ersten Seite des Laminats 1141 gebildet ist, wobei eine Masseplatte mit einer leitenden Schicht auf der gegenüberliegenden Seite des Laminats 1141 oder innerhalb des Laminats 1141 gebildet ist. Weitere Beispiele für Antennenelemente sind unter anderem Dipolantennenelemente, Keramikresonatoren, gestanzte Metallantennen und/oder Laser-Direktstrukturierungsantennen.The antenna elements 1151a1, 1151a2, 1151a3, ... 1151an, 1151b1, 1151b2, 1151b3... 1151bn, 1151c1, 1151c2, 1151c3... 1151cn, 1151m1, 1151m2, 1151m3,... 1151cn, 1151m1, 1151m2, 1151m3,... correspond to. In one example, the array of antenna elements includes a patch antenna element formed from a patterned conductive layer on the first side of the laminate 1141, with a ground plane having a conductive layer on the opposite side of the laminate 1141 or within the
Das Modul 1140 kann in ein Kommunikationssystem, wie z.B. ein Mobiltelefon oder eine Basisstation, eingebaut werden. In einem Beispiel wird das Modul 1140 an einem Telefonboard eines Mobiltelefons befestigt.The
Anwendungenapplications
Die Prinzipien und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsformen können für eine Vielzahl von Anwendungen genutzt werden.The principles and advantages of the embodiments described herein can be used for a variety of applications.
So können beispielsweise eine Phasenschieber in verschiedenen elektronischen Vorrichtungen integriert werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Unterhaltungselektronikprodukte, Teile von Unterhaltungselektronikprodukten, elektronische Prüfgeräte usw. Beispiele für elektronische Vorrichtungen sind unter anderem eine Basisstation, ein drahtloser Netzwerkzugangspunkt, ein Mobiltelefon (z.B. ein Smartphone), ein Tablet, ein Fernseher, ein Computermonitor, ein Computer, ein tragbarer Computer, ein persönlicher digitaler Assistent (PDA), eine Mikrowelle, ein Kühlschrank, ein Automobil, eine Stereoanlage, ein Plattenspieler, eine Digitalkamera, ein tragbarer Speicherchip, eine Waschmaschine, ein Trockner, ein Kopierer, ein Faxgerät, ein Scanner, eine multifunktionale Peripherievorrichtung, eine Armbanduhr, eine Uhr usw. Darüber hinaus können die elektronischen Geräte auch unfertige Produkte beinhalten.For example, a phase shifter can be incorporated into various electronic devices, including but not limited to consumer electronic products, consumer electronic product parts, electronic test equipment, etc. a tablet, a television, a computer monitor, a computer, a portable computer, a personal digital assistant (PDA), a microwave, a refrigerator, an automobile, a stereo, a record player, a digital camera, a portable memory chip, a washing machine, a dryer, a copier, a facsimile machine, a scanner, a multifunctional peripheral device, a wristwatch, a clock, etc. In addition, the electronic devices may also include unfinished products.
SchlussbemerkungenClosing remarks
Sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes erfordert, sind die Worte „umfassen“, „umfassend“ und dergleichen in der Beschreibung und den Ansprüchen in einem inklusiven Sinne auszulegen, im Gegensatz zu einem exklusiven oder erschöpfenden Sinne; das heißt, im Sinne von „einschließlich, aber nicht beschränkt auf“. Das Wort „gekoppelt“, wie hier allgemein verwendet, bezieht sich auf zwei oder mehrere Elemente, die entweder direkt miteinander verbunden sind oder über ein oder mehrere Zwischenelemente verbunden sein können. Ebenso bezieht sich das Wort „verbunden“, wie es hier allgemein verwendet wird, auf zwei oder mehrere Elemente, die entweder direkt verbunden sind oder über ein oder mehrere Zwischenelemente verbunden sein können. Darüber hinaus beziehen sich die Worte „hier“, „oben“, „unten“ und Worte von ähnlicher Bedeutung, wenn sie in dieser Anmeldung verwendet werden, auf diese Anmeldung als Ganzes und nicht auf einen bestimmten Teil dieser Anmeldung. Wenn der Kontext es zulässt, können Wörter in der obigen Detailbeschreibung mit der Ein- oder Mehrzahl auch die Mehr- oder Einzahl beinhalten. Das Wort „oder“ in Bezug auf eine Liste von zwei oder mehr Elementen deckt alle folgenden Interpretationen des Wortes ab: eines der Elemente in der Liste, alle Elemente in der Liste und jede Kombination der Elemente in der Liste.Unless the context clearly requires otherwise, the words "comprise," "comprising," and the like in the specification and claims are to be construed in an inclusive sense, as opposed to an exclusive or exhaustive sense; that is, in the sense of “including but not limited to”. The word "coupled," as used generically herein, refers to two or more elements that are either directly connected to one another or may be connected through one or more intermediate elements. Likewise, as used generally herein, the word "connected" refers to two or more elements that are either directly connected or may be connected through one or more intermediate elements. In addition, the words "here," "above," "below," and words of similar import, when used in this application, refer to this application as a whole and not to a specific portion of this application. In the above detailed description, where the context permits, words containing the singular or plural may also include the plural or singular. The word "or" in relation to a list of two or more items covers all of the following interpretations of the word: one of the items in the list, all of the items in the list, and any combination of the items in the list.
Darüber hinaus ist die hier verwendete bedingte Sprache, wie unter anderem „könnte unter Umständen“, „könnte“, „könnte möglicherweise“, „kann“, „z.B.“, „wie“ und dergleichen, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben oder anderweitig im Rahmen des verwendeten Kontexts verstanden, im Allgemeinen dazu bestimmt, zu vermitteln, dass bestimmte Ausführungsformen bestimmte Merkmale, Elemente und/oder Zustände beinhalten, während andere Ausführungsformen bestimmte Merkmale, Elemente und/oder Zustände nicht beinhalten. Daher ist eine solche bedingte Sprache im Allgemeinen nicht dazu bestimmt, zu implizieren, dass Merkmale, Elemente und/oder Zustände in irgendeiner Weise für eine oder mehrere Ausführungsformen erforderlich sind, oder dass eine oder mehrere Ausführungsformen notwendigerweise eine Logik beinhalten, um zu entscheiden, ob diese Merkmale, Elemente und/oder Zustände in einer bestimmten Ausführungsform enthalten sind oder ausgeführt werden sollen, mit oder ohne Einbindung oder Aufforderung durch den Autor.In addition, conditional language used herein, such as, but not limited to, "might possibly,""might,""couldpossibly,""may,""eg,""like," and the like, is unless expressly stated otherwise or otherwise within the scope understood of the context used, in general intended to convey that certain embodiments include certain features, elements, and/or states while other embodiments do not include certain features, elements, and/or states. Therefore, such conditional language is generally not intended to imply that features, elements, and/or states are in any way required for one or more embodiments, or that one or more embodiments necessarily include logic to decide whether such features, elements and/or states are included or intended to be embodied in a particular embodiment, with or without author involvement or prompting.
Die vorstehende detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung soll nicht abschließend sein oder die Erfindung auf die vorstehend offenbarte genaue Form beschränken. Während spezifische Ausführungsformen und Beispiele für die Erfindung vorstehend zur Veranschaulichung beschrieben sind, sind im Rahmen der Erfindung verschiedene gleichwertige Änderungen möglich, wie Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet erkennen werden. Während beispielsweise Prozesse oder Blöcke in einer bestimmten Reihenfolge dargestellt werden, können alternative Ausführungsformen Routinen mit Schritten ausführen oder Systeme mit Blöcken in einer anderen Reihenfolge verwenden, und einige Prozesse oder Blöcke können gelöscht, verschoben, hinzugefügt, unterteilt, kombiniert und/oder geändert werden. Jeder dieser Prozesse oder Blöcke kann auf unterschiedliche Weise implementiert werden. Auch während Prozesse oder Blöcke manchmal als in Serie ausgeführt dargestellt werden, können diese Prozesse oder Blöcke stattdessen parallel oder zu unterschiedlichen Zeiten ausgeführt werden.The foregoing detailed description of embodiments of the invention is not intended to be exhaustive or to limit the invention to the precise form disclosed. While specific embodiments and examples of the invention are described above for purposes of illustration, various equivalent modifications are possible within the scope of the invention, as those skilled in the art will recognize. For example, while processes or blocks are presented in a particular order, alternative embodiments may perform routines with steps or use systems with blocks in a different order, and some processes or blocks may be deleted, moved, added, subdivided, combined, and/or altered. Each of these processes or blocks can be implemented in different ways. Also, while processes or blocks are sometimes depicted as executing in series, these processes or blocks may instead execute in parallel or at different times.
Die Lehren der hier angegebenen Erfindung können auf andere Systeme angewendet werden, nicht unbedingt auf das vorstehend beschriebene System. Die Elemente und Handlungen der verschiedenen oben beschriebenen Ausführungsformen können zu weiteren Ausführungsformen kombiniert werden.The teachings of the invention herein may be applied to other systems, not necessarily the system described above. The elements and acts of the various embodiments described above can be combined into further embodiments.
Obwohl bestimmte Ausführungsformen der Erfindungen beschrieben wurden, wurden diese Ausführungsformen nur als Beispiel dargestellt und sollen den Umfang der Offenbarung nicht einschränken. Tatsächlich können die hier beschriebenen neuen Verfahren und Systeme in einer Vielzahl anderer Ausbildungen umgesetzt werden; ferner können verschiedene Auslassungen, Substitutionen und Änderungen in der Ausbildung der hier beschriebenen Methoden und Systeme vorgenommen werden, ohne vom Grundgedanken der Offenbarung abzuweichen. Die beiliegenden Ansprüche und deren äquivalente Ausbildungen sollen solche Ausbildungen oder Modifikationen abdecken, die in den Schutzbereich und den Grundgedanken der Offenbarung fallen.Although specific embodiments of the inventions have been described, these embodiments have been presented by way of example only and are not intended to limit the scope of the disclosure. In fact, the new methods and systems described herein can be implemented in a variety of other forms; furthermore, various omissions, substitutions, and changes in the implementation of the methods and systems described herein may be made without departing from the spirit of the disclosure. The appended claims and their equivalents are intended to cover such forms or modifications as fall within the scope and spirit of the disclosure.
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