DE112018000326T5

DE112018000326T5 - Strahlformung von harmonischen

Info

Publication number: DE112018000326T5
Application number: DE112018000326.4T
Authority: DE
Inventors: Dominique Michel Yves Brunel; William J. Domino
Original assignee: Skyworks Solutions Inc
Current assignee: Skyworks Solutions Inc
Priority date: 2017-01-06
Filing date: 2018-01-05
Publication date: 2019-10-10
Also published as: JP7063907B2; CN110235384B; GB2573896A; GB2600865A; JP2022106819A; KR20190095955A; GB202201875D0; WO2018129355A1; US20180224490A1; US20180227034A1; GB2601078A; US20190178927A1; KR102652348B1; US10145878B2; GB2600865B; CN110235384A; JP2020505808A; GB201909640D0; GB202201878D0; US10670644B2

Abstract

Vorrichtungen und Verfahren zur Strahlformung von Harmonischen werden hier bereitgestellt. In bestimmten Implementierungen wird eine Kommunikationsvorrichtung für den Betrieb in einem drahtlosen Netzwerk bereitgestellt. Die Kommunikationsvorrichtung beinhaltet eine Antennenanordnung mit einer Vielzahl von Antennenelementen, die eine Vielzahl von Empfangssignalen als Reaktion auf eine Funkwelle erzeugen, eine Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen, die der Vielzahl von Antennenelementen funktionsfähig zugeordnet sind und die die Vielzahl von Empfangssignalen konditionieren, um eine Strahlformung eines Empfangsstrahls bereitzustellen, und eine Strahlsteuerschaltung, die die Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen steuert, um eine Strahlsteuerung bzw. -lenkung des Empfangsstrahls basierend auf einer Richtung von einer oder mehreren harmonischen Keulen des Empfangsstrahls bereitzustellen.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich auf elektronische Systeme, insbesondere auf die Hochfrequenz-(Radio Frequency; RF)-Elektronik.
Beschreibung des verwandten Sachstands
Ein Hochfrequenz-(RF)-Kommunikationssystem kann einen Sender-Empfänger (auch als Transceiver bezeichnet), ein Frontend und eine oder mehrere Antennen zum drahtlosen Senden und/oder Empfangen von Signalen beinhalten. Das Frontend kann rauscharme Verstärker zur Verstärkung relativ schwacher Signale, die über die Antenne(n) empfangen werden, und Leistungsverstärker zur Verstärkung von Signalen zur Übertragung über die Antenne(n) beinhalten.
Beispiele für RF-Kommunikationssysteme sind unter anderem Mobiltelefone, Tablets, Basisstationen, Netzwerkzugangspunkte, Kundengeräte (Customer-Premises Euipment; CPE), Laptops und tragbare Elektronik.
ZUSAMMENFASSUNG
In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Hochfrequenzsystem zur Verwendung in einem Mobilfunknetz bzw. Zellularnetz. Das Hochfrequenzsystem beinhaltet eine Antennenanordnung mit einer Vielzahl von Antennenelementen, die konfiguriert sind, um eine Vielzahl von Empfangssignalen als Reaktion auf eine Radiowelle zu erzeugen, wobei jedes der Vielzahl von Antennenelementen konfiguriert ist, um ein entsprechendes aus der Vielzahl von Empfangssignalen zu erzeugen, eine Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen, die jeweils funktionsfähig mit einem entsprechenden aus der Vielzahl von Antennenelementen verbunden sind, wobei die Vielzahl von Signalkonditionsschaltungen konfiguriert sind, um die Vielzahl von Empfangssignalen zu verarbeiten, um dadurch einen Empfangsstrahl zu bilden, und eine Strahlsteuerschaltung, die konfiguriert ist, um die Vielzahl von Signalkonditionsschaltungen zu steuern, um eine Strahlsteuerung bzw. Strahllenkung des Empfangsstrahls basierend auf einer Richtung von einer oder mehreren Harmonischen-Keulen des Empfangsstrahls bereitzustellen.
In einigen Ausführungsformen ist die Strahlsteuerschaltung ferner konfiguriert, um eine Grundkeule des Empfangsstrahls basierend auf der Richtung einer oder mehrerer Harmonischen-Keulen zu verstimmen. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen beinhaltet die eine oder die mehreren Harmonischen-Keulen eine Harmonische-Keule, die im Wesentlichen in die gleiche Richtung wie die Grundkeule gerichtet ist und eine schmalere Strahlbreite als die Grundkeule aufweist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Strahlsteuerschaltung ferner konfiguriert, um den Empfangsstrahl innerhalb einer Strahlbreite der Grundkeule, aber außerhalb einer Strahlbreite der einen oder mehreren Harmonischen-Keulen zu steuern bzw. zu lenken.
In mehreren Ausführungsformen ist die Strahlsteuerschaltung betreibbar, um einen Winkel des Empfangsstrahls regelmäßig einzustellen.
In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet mindestens eine der Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen einen Harmonischen-Leistungsdetektor, der konfiguriert ist, um einen Harmonische-Leistungspegel zu erfassen, wobei die Strahlsteuerschaltung ferner konfiguriert ist, um eine Strahlsteuerung basierend auf dem Harmonische-Leistungspegel bereitzustellen.
In einer Anzahl von Ausführungsformen beinhaltet das Hochfrequenzsystem ferner einen Harmonische-Leistungsdetektor, der konfiguriert ist, um einen Harmonische-Leistungspegel des Empfangsstrahls zu erfassen, wobei die Strahlsteuerschaltung ferner konfiguriert ist, um eine Strahlsteuerung basierend auf dem Harmonische-Leistungspegel bereitzustellen.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet jede der Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen einen variablen Phasenschieber, der durch die Strahlsteuerschaltung gesteuert wird.
In mehreren Ausführungsformen beinhaltet die Vielzahl der Antennenelemente mindestens eines aus einer Vielzahl von Patch-Antennenelementen, eine Vielzahl von Dipol-Antennenelementen, eine Vielzahl von Keramikresonatoren, eine Vielzahl von gestanzten Metallantennen oder eine Vielzahl von Laserdirektstrukturierungsantennen.
In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Modul zur Implementierung in Benutzergeräten zur Verwendung in einem Mobilfunknetz oder Zellularnetz. Das Modul beinhaltet ein laminiertes Substrat, eine auf dem laminierten Substrat gebildete Antennenanordnung und eine Vielzahl von Antennenelementen, die konfiguriert sind, um eine Vielzahl von Empfangssignalen als Reaktion auf eine Radiowelle zu erzeugen, wobei jedes der Vielzahl von Antennenelementen konfiguriert ist, um ein entsprechendes aus der Vielzahl von Empfangssignalen zu erzeugen, und einen Halbleiterrohchip (engl. „die“), der an dem laminierten Substrat befestigt ist. Der Halbleiterrohchip beinhaltet eine Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen, die jeweils funktionsfähig mit einem entsprechenden aus der Vielzahl von Antennenelementen verbunden sind, wobei die Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen konfiguriert ist, um die Vielzahl von Empfangssignalen zu verarbeiten und dadurch einen Empfangsstrahl zu bilden. Der Halbleiterrohchip beinhaltet ferner eine Strahlsteuerschaltung, die konfiguriert ist, um die Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen zu steuern, um eine Strahlsteuerung des Empfangsstrahls basierend auf einer Richtung von einer oder mehreren Harmonischen-Keulen des Empfangsstrahls bereitzustellen.
In mehreren Ausführungsformen ist die Strahlsteuerschaltung ferner konfiguriert, um eine Grundkeule des Empfangsstrahls basierend auf der Richtung einer oder mehrerer Harmonische-Keulen zu verstimmen. Gemäß einigen Ausführungsformen beinhalten die einen oder mehreren Harmonische-Keulen eine Harmonische-Keule, die im Wesentlichen in die gleiche Richtung wie die Grundkeule gerichtet ist und eine schmalere Strahlbreite als die Grundkeule aufweist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Strahlsteuerschaltung ferner konfiguriert, um den Empfangsstrahl innerhalb einer Strahlbreite der Grundkeule, aber außerhalb einer Strahlbreite der einen oder mehreren Harmonische-Keulen zu steuern.
In einer Anzahl von Ausführungsformen ist die Strahlsteuerschaltung betreibbar, um einen Winkel des Empfangsstrahls regelmäßig einzustellen.
In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet mindestens eine der Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen einen Harmonische-Leistungsdetektor, der konfiguriert ist, um einen Harmonische-Leistungspegel zu erfassen, wobei die Strahlsteuerschaltung ferner konfiguriert ist, um eine Strahlsteuerung basierend auf dem Harmonische-Leistungspegel bereitzustellen.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Modul ferner einen Harmonische-Leistungsdetektor, der konfiguriert ist, um einen Harmonische-Leistungspegel des Empfangsstrahls zu erfassen, wobei die Strahlsteuerschaltung ferner konfiguriert ist, um eine Strahlsteuerung basierend auf dem Harmonische-Leistungspegel bereitzustellen.
In mehreren Ausführungsformen beinhaltet jede der Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen einen variablen Phasenschieber, der durch die Strahlsteuerschaltung gesteuert wird.
In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zur Strahlsteuerung in einem Hochfrequenzsystem. Das Verfahren beinhaltet das Empfangen einer Vielzahl von Empfangssignalen auf einer Vielzahl von Antennenelementen einer Antennenanordnung, wobei jedes der Vielzahl von Empfangssignalen von einem entsprechenden der Vielzahl von Antennenelementen empfangen wird, das Konditionieren der Vielzahl von Empfangssignalen unter Verwendung einer Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen, die jeweils einem entsprechenden der Vielzahl von Antennenelementen betriebs- bzw. funktionsmäßig zugeordnet sind, das Erzeugen eines Empfangsstrahls durch Verarbeiten der Vielzahl von Empfangssignalen unter Verwendung der Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen und das Steuern bzw.- Lenken des Empfangsstrahls in eine ausgewählte Richtung basierend auf einer Richtung von einer oder mehreren Harmonische-Keulen des Empfangsstrahls.
In mehreren Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner das Verstimmen einer Grundkeule des Empfangsstrahls basierend auf der Richtung einer oder mehrerer Harmonische-Keulen. In einer Anzahl von Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner das Steuern des Empfangsstrahls innerhalb einer Strahlbreite der Grundkeule, aber außerhalb bzw. weg einer Strahlbreite jeder der einen oder mehreren Harmonische-Keulen.
In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zum Harmonischen-Testen von Mobilfunkbaugruppen oder Zellularkommunikationsanordnungen auf Einhaltung von Emissionsvorschriften. Das Verfahren beinhaltet das Übertragen eines Signalstrahls unter Verwendung einer Antennenanordnung (auch als Antennenfeld bezeichnet) einer entsprechenden Zellularkommunikationsanordnung nach deren Herstellung, wobei der Signalstrahl eine Grundkeule und eine oder mehrere Harmonische-Keulen beinhaltet, das Bestimmen einer oder mehrerer Teststellen des Signalstrahls basierend auf dem Erfassen einer Richtung der Grundkeule unter Verwendung einer Testvorrichtung, wobei die eine oder die mehreren Teststellen den der einen oder den mehreren Harmonische-Keulen zugehörigen Stellen entsprechen, Auswerten eines Grads der Harmonische-Emissionen an jeder der einen oder mehreren Teststellen unter Verwendung der Testeinrichtung und Einrichten, dass die jeweilige Mobilfunkanordnung dem Emissionstest entspricht, wenn der Grad der Harmonische-Emissionen an jeder getesteten Stelle als unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts bestimmt wird.
Wenn in mehreren Ausführungsformen der Grad der Harmonische-Emissionen an einer oder mehreren der getesteten Stellen als über dem vorgegebenen Schwellenwert liegend bestimmt wird, wird festgestellt, dass die jeweilige Mobilfunkanordnung nicht mit der Emissionsprüfung übereinstimmt.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner das Weglassen des Testvorgangs an Positionen weg von der einen oder den mehreren Harmonische-Keulen.
In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Harmonische-Testen das Testen einer unechten bzw. Stör-Aussendung.
In einer Anzahl von Ausführungsformen beinhaltet das Harmonische-Testen das Erfassen von Emissionen von zweiten Harmonischen von der jeweiligen Mobilfunkanordnung.
In mehreren Ausführungsformen beinhaltet das Harmonische-Testen das Erfassen von Emissionen von dritten Harmonischen von der jeweiligen Mobilfunkanordnung.
In einigen Ausführungsformen wird das Verfahren mit Hilfe von automatisierten Testvorrichtungen implementiert.
In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine automatisierte Testvorrichtung zum Testen auf Harmonische von Mobilfunkbaugruppen auf Einhaltung von Emissionsvorschriften. Die automatisierte Testvorrichtung beinhaltet eine oder mehrere Messantennen, die konfiguriert sind, um ein Empfangssignal als Reaktion auf das Empfangen eines von einer Antennenanordnung einer zellularen Kommunikationsanordnung gesendeten Signalstrahls zu erzeugen, wobei der Signalstrahl eine Grundkeule und eine oder mehrere Harmonische-Keulen umfasst, einen Signalanalysator, der konfiguriert ist, um das Empfangssignal zu analysieren, um eine Richtung der Grundkeule zu erfassen, und ein Teststellen-Bestimmungssystem, das konfiguriert ist, um eine oder mehrere Teststellen des Signalstrahls basierend auf der erfassten Richtung der Grundkeule zu bestimmen, wobei die eine oder die mehreren Teststellen den Stellen entsprechen, die der einen oder den mehreren Harmonische-Keulen zugehörig sind. Das Teststellen-Bestimmungssystem ist ferner konfiguriert, um die automatisierte Testvorrichtung zu steuern, um einen Grad der Harmonische-Emissionen an jedem der einen oder mehreren Teststellen zu bewerten.
In einer Reihe von Ausführungsformen ist die automatisierte Testvorrichtung ferner konfiguriert, um den Grad der Harmonische-Emissionen an jeder der einen oder mehreren Teststellen mit einem vorgegebenen Schwellenwert zu vergleichen.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet die automatisierte Testvorrichtung ferner einen Behandler, der konfiguriert ist, um die Mobilfunkbaugruppe d.h. die Zellularkommunikationsanordnung zu bewegen.
In mehreren Ausführungsformen beinhaltet die automatisierte Testvorrichtung ferner eine Plattform, die konfiguriert ist, um die Zellularkommunikationsanordnung aufzunehmen, wobei die Plattform konfiguriert ist, um in Bezug auf die eine oder die mehreren Messantennen bewegbar und/oder drehbar zu sein.
In verschiedenen Ausführungsformen sind die eine oder die mehreren Messantennen so ausgeführt, dass sie in Bezug auf die zellulare Kommunikationsanordnung bewegbar oder drehbar zu sein.
In einer Anzahl von Ausführungsformen ist das Teststellen-Bestimmungssystem ferner konfiguriert, um das Testen an Positionen wegzulassen, die von der einen oder den mehreren Harmonische-Keulen entfernt sind.
In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zum Testen von Harmonischen von zellularen Kommunikationsbaugruppen bzw. -anordnungen unter Verwendung automatisierter Testvorrichtungen. Das Verfahren beinhaltet das Erzeugen eines Empfangssignals unter Verwendung einer oder mehrerer Messantennen der automatisierten Testvorrichtung als Reaktion auf das Empfangen eines Signalstrahls von einer Antennenanordnung einer zellularen Kommunikationsanordnung, wobei der Signalstrahl eine Grundkeule und eine oder mehrere Harmonische-Keulen umfasst, das Analysieren des Empfangssignals zum Erfassen einer Richtung der Grundkeule unter Verwendung eines Signalanalysators der automatisierten Testvorrichtung, Bestimmen einer oder mehrerer Teststellen des Signalstrahls basierend auf der erfassten Richtung der Grundkeule unter Verwendung eines Teststellen-Bestimmungssystems der automatisierten Testvorrichtung, wobei die eine oder die mehreren Teststellen den Stellen entsprechen, die zu der einen oder den mehreren Harmonische-Keulen gehören, und Auswerten eines Grads der harmonischen Emissionen an jeder der einen oder mehreren Teststellen unter Verwendung der automatisierten Testvorrichtung.
In mehreren Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner das Vergleichen des Grads der Harmonischen-Emissionen an jeder der einen oder mehreren Teststellen mit einem vorbestimmten Schwellenwert.
In einer Anzahl von Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner das Bewegen der zellularen Kommunikationsanordnung auf eine Testplattform unter Verwendung eines Behandlers der automatisierten Testvorrichtung.
In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner mindestens ein Bewegen und/oder ein Drehen der Prüfplattform, um eine relative Position zwischen der zellularen Kommunikationsanordnung und einer oder mehreren Messantennen zu steuern.
In mehreren Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner mindestens ein Bewegen und/oder Drehen der einen oder mehreren Messantennen, um eine relative Position zwischen der zellularen Kommunikationsanordnung und der einen oder den mehreren Messantennen zu steuern.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner das Weglassen des Testvorgangs an Positionen außerhalb der einen oder mehreren harmonischen Keulen.
In einer Anzahl von Ausführungsformen beinhaltet die Be- bzw. Auswertung des Grads der harmonischen Emissionen ein Be- bzw. Auswerten mindestens einer der Emissionen der zweiten Harmonischen oder der dritten Harmonischen der Mobilfunkanordnung.
In bestimmten Ausführungsformen ist eine Kommunikationsvorrichtung für ein drahtloses Netzwerk vorgesehen. Die Kommunikationsvorrichtung beinhaltet eine Antennenanordnung (auch als Antennenfeld bezeichnet) mit einer Vielzahl von Antennenelementen, eine Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen, die der Vielzahl von Antennenelementen funktionsfähig zugeordnet sind, und eine Strahlsteuerschaltung, die konfiguriert ist, um die Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen zu steuern, um einen durch die Antennenanordnung gebildeten Strahl dynamisch zu verwalten, wobei die Strahlsteuerschaltung betreibbar ist, um eine Richtung des Strahls basierend auf mindestens einer Betrachtung, die sich auf eine oder mehrere Harmonische-Keulen des Strahls bezieht, zu steuern.
In mehreren Ausführungsformen ist die Strahlsteuerschaltung betreibbar, um die Richtung des Strahls basierend auf einer Stelle der einen oder mehreren Harmonischen-Keulen relativ zu mindestens einer anderen Kommunikationsvorrichtung des drahtlosen Netzwerks zu steuern.
In einer Anzahl von Ausführungsformen beinhalten die einen oder mehreren harmonischen Keulen eine primäre harmonische Keule, die im Wesentlichen in die gleiche Richtung zeigt wie eine Grundkeule des Strahls, wobei die primäre harmonische Keule eine schmalere Strahlbreite als die Grundkeule aufweist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Strahlsteuerschaltung betreibbar, um die Richtung des Strahls so zu steuern bzw. zu lenken, dass sich eine andere Kommunikationsvorrichtung des drahtlosen Netzwerks innerhalb einer Strahlbreite der Grundkeule, aber außerhalb einer Strahlbreite der primären harmonischen Keule befindet.
In einigen Ausführungsformen ist die Strahlsteuerschaltung weiterhin betreibbar, um eine Stärke des Strahls zu steuern.
In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet jede der Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen einen variablen Phasenschieber in Kaskade mit einem Leistungsverstärker.
In einer Anzahl von Ausführungsformen beinhaltet die Vielzahl von Antennenelementen eine Vielzahl von Patch-Antennenelementen.
In mehreren Ausführungsformen ist die Strahlsteuerschaltung betreibbar, um die Richtung des Strahls regelmäßig zu aktualisieren.
In verschiedenen Ausführungsformen empfängt die Strahlsteuerschaltung einen oder mehrere Eingänge, die mindestens eine der Kommunikationsstrecken der Antennenanordnung oder eine Betriebsumgebung der Kommunikationsvorrichtung anzeigen. Gemäß einigen Ausführungsformen beinhalten der eine oder die mehreren Eingänge einen Indikator d.h. eine Anzeige für die Geopositionierung mindestens einer anderen Kommunikationsvorrichtung in dem drahtlosen Netzwerk. Gemäß mehreren Ausführungsformen beinhaltet der eine oder die mehreren Eingänge eine erreichte Datenrate der Kommunikationsstrecke. Gemäß einer Reihe von Ausführungsformen beinhalten der eine oder die mehreren Eingänge eine beobachtete Fehlerrate der Kommunikationsstrecke. Gemäß einigen Ausführungsformen beinhaltet der eine oder die mehreren Eingänge eine Empfangssignalstärkeanzeige. Gemäß mehreren Ausführungsformen beinhalten der eine oder die mehreren Eingänge eine Anzeige eines Blockersignalpegels.
In einer Anhzahl von Ausführungsformen beinhaltet die eine oder die mehrere Harmonischen-Keulen eine Keule der zweiten Harmonischen.
In mehreren Ausführungsformen beinhaltet die eine oder die mehrere Harmonischen-Keulen eine Keule der dritten Harmonischen.
In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Modul für eine Kommunikationsvorrichtung eines drahtlosen Netzwerks. Das Modul beinhaltet ein Laminat, eine Antennenanordnung, die auf einer ersten Oberfläche des Laminats gebildet ist und eine Vielzahl von Antennenelementen beinhaltet, und eine oder mehrere Halbleiterrohchips auf einer zweiten Oberfläche des Laminats gegenüber der ersten Oberfläche, wobei die eine oder die mehreren Halbleiterrohchips eine Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen beinhalten, die der Vielzahl von Antennenelementen funktionsfähig zugeordnet sind, und eine Strahlsteuerschaltung, die konfiguriert ist, um die Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen so zu steuern, dass sie einen durch die Antennenanordnung gebildeten Strahl dynamisch verwaltet bzw. behandelt. Die Strahlsteuerschaltung ist betreibbar, um eine Richtung des Strahls basierend auf mindestens einer Betrachtung in Bezug auf eine oder mehrere harmonische Keulen des Strahls zu steuern.
In verschiedenen Ausführungsformen ist die Strahlsteuerschaltung betreibbar, um die Richtung des Strahls basierend auf einer Position der einen oder mehreren harmonischen Keulen relativ zu mindestens einer anderen Kommunikationsvorrichtung des drahtlosen Netzwerks zu steuern.
In mehreren Ausführungsformen beinhalten die eine oder die mehreren harmonischen Keulen eine primäre harmonische Keule, die im Wesentlichen in die gleiche Richtung zeigt wie eine Grundkeule des Strahls, wobei die primäre harmonische Keule eine schmalere Strahlbreite als die Grundkeule aufweist. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen ist die Strahlsteuerschaltung betreibbar, um die Richtung des Strahls so zu lenken bzw. zu steuern, dass sich eine andere Kommunikationsvorrichtung des drahtlosen Netzwerks innerhalb einer Strahlbreite der Grundkeule, aber außerhalb einer Strahlbreite der primären harmonischen Keule befindet.
In verschiedenen Ausführungsformen ist die Strahlsteuerschaltung weiterhin betreibbar, um eine Stärke des Strahls zu steuern.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet jede der Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen einen variablen Phasenschieber in Kaskade mit einem Leistungsverstärker.
In mehreren Ausführungsformen beinhaltet die Vielzahl der Antennenelemente eine Vielzahl von Patch-Antennenelementen.
In einer Anzahl von Ausführungsformen ist die Strahlsteuerschaltung in der Lage, die Richtung des Strahls regelmäßig zu aktualisieren.
In verschiedenen Ausführungsformen empfängt die Strahlsteuerschaltung einen oder mehrere Eingänge, die mindestens eine Kommunikationsstrecke der Antennenanordnung und/oder eine Betriebsumgebung der Kommunikationsvorrichtung anzeigen. Gemäß einigen Ausführungsformen beinhalten der eine oder die mehreren Eingänge eine Anzeige für die Geopositionierung mindestens einer anderen Kommunikationsvorrichtung in dem drahtlosen Netzwerk. Gemäß mehreren Ausführungsformen beinhaltet der eine oder die mehreren Eingänge eine erreichte Datenrate der Kommunikationsverbindung. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen beinhalten der eine oder die mehreren Eingänge eine beobachtete Fehlerrate der Kommunikationsstrecke. Gemäß einigen Ausführungsformen beinhaltet der eine oder die mehreren Eingänge eine Empfangssignalstärkeanzeige. Gemäß mehreren Ausführungsformen beinhalten der eine oder die mehreren Eingänge eine Anzeige eines Blockersignalpegels.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet die eine oder die mehreren harmonischen Keulen eine zweite harmonische Keule.
In mehreren Ausführungsformen beinhaltet die eine oder die mehreren harmonischen Keulen eine dritte harmonische Keule.
In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zur dynamischen Strahlsteuerung in einer Kommunikationsvorrichtung eines drahtlosen Netzwerks. Das Verfahren beinhaltet das Konditionieren einer Vielzahl von Sendesignalen unter Verwendung einer Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen, das Erzeugen eines Strahls durch Strahlformung der Vielzahl von Sendesignalen unter Verwendung einer Vielzahl von Antennenelementen einer Antennenanordnung und das dynamische Steuern einer Richtung des Strahls unter Verwendung einer Strahlsteuerschaltung basierend auf mindestens einer Betrachtung, die sich auf eine oder mehrere harmonische Keulen des Strahls bezieht.
In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das dynamische Steuern der Richtung des Strahls das Steuern des Strahls basierend auf einem Ort bzw. einer Stelle der einen oder mehreren harmonischen Keulen in Bezug auf mindestens eine andere Kommunikationsvorrichtung des drahtlosen Netzwerks.
In mehreren Ausführungsformen beinhalten die eine oder mehreren harmonischen Keulen (Harmonischen-Keulen) eine primäre harmonische Keule, die im Wesentlichen in die gleiche Richtung zeigt wie eine Grundkeule des Strahls, wobei die primäre harmonische Keule eine schmalere Strahlbreite als die primäre harmonische Keule aufweist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das dynamische Steuern der Richtung des Strahls das Steuern des Strahls, so dass sich eine andere Kommunikationsvorrichtung des drahtlosen Netzwerks innerhalb einer Strahlbreite der Grundkeule, aber außerhalb einer Strahlbreite der primären Harmonischen-Keule befindet.
In einer Anzahl von Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner das Steuern einer Stärke des Strahls unter Verwendung der Strahlsteuerschaltung.
In mehreren Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner das regelmäßige Aktualisieren der Strahlrichtung unter Verwendung der Strahlsteuerschaltung.
In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner das Empfangen eines oder mehrerer Eingänge zur Strahlsteuerschaltung, wobei der eine oder die mehreren Eingänge mindestens eine Kommunikationsstrecke der Antennenanordnung und/oder eine Betriebsumgebung der Kommunikationsvorrichtung anzeigen. Gemäß einigen Ausführungsformen beinhalten der eine oder die mehreren Eingänge einen Indikator d.h. eine Anzeige für die Geopositionierung mindestens einer anderen Kommunikationsvorrichtung in dem drahtlosen Netzwerk. Gemäß mehreren Ausführungsformen beinhaltet der eine oder die mehreren Eingänge eine erreichte Datenrate der Kommunikationsstrecke. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen beinhalten der eine oder die mehreren Eingänge eine beobachtete Fehlerrate der Kommunikationsstrecke. Gemäß einigen Ausführungsformen beinhaltet der eine oder die mehreren Eingänge eine Empfangssignalstärkeanzeige. Gemäß mehreren Ausführungsformen beinhalten der eine oder die mehreren Eingänge eine Anzeige eines Blockersignalpegels.
In einer Anzahl von Ausführungsformen beinhaltet die eine oder die mehreren harmonischen Keulen eine zweite harmonische Keule.
In mehreren Ausführungsformen beinhaltet die eine oder die mehreren harmonische Keulen eine Keule der dritten Harmonischen.
In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine Kommunikationsvorrichtung für ein drahtloses Netzwerk. Die Kommunikationsvorrichtung beinhaltet eine oder mehrere Antennen, die konfiguriert sind, um einen Signalstrahl von einer anderen Kommunikationsvorrichtung des drahtlosen Netzwerks über eine Kommunikationsstrecke zu empfangen, wobei der Signalstrahl einen Grundstrahl und einen oder mehrere harmonische Strahlen beinhaltet, die durch Strahlformung erzeugt werden, und einen Empfänger, der konfiguriert ist, um den Grundstrahl zu verarbeiten, um Daten über die Kommunikationsstrecke zu empfangen, wobei der Empfänger ferner betreibbar ist, um eine oder mehrere Eigenschaften der Kommunikationsstrecke basierend auf mindestens einem harmonischen Strahl zu be- bzw. auszuwerten, der im Wesentlichen in die gleiche Richtung wie der Grundstrahl zeigt.
In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zum Testen von Harmonischen. Das Verfahren beinhaltet das Strahlformen eines Signalstrahls unter Verwendung einer Antennenanordnung einer Kommunikationsvorrichtung, das Bestimmen einer Position bzw. Orts einer oder mehrerer Harmonischen-Keulen des Signalstrahls basierend auf einer Richtung einer Grundkeule des Signalstrahls und das Durchführen eines Testvorgangs von Harmonischen an einer oder mehreren Teststellen bzw. -orten basierend auf der Bestimmung.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner das Weglassen des Testvorgangs an Positionen außerhalb der einen oder mehreren harmonischen Keulen.
In einer Anzahl von Ausführungsformen beinhaltet der Testvorgang der Harmonischen einen Testvorgang auf unechte bzw. Störemissionen.
In mehreren Ausführungsformen beinhaltet der Testvorgang der Harmonischen das Erfassen von Emissionen der zweiten Harmonischen der Kommunikationsvorrichtung.
In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet der Testvorgang der Harmonischen das Erfassen von Emissionen der dritten Harmonischen von der Kommunikationsvorrichtung.
In einigen Ausführungsformen wird das Verfahren mit Hilfe von automatisierten Testgeräten implementiert.
In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine Kommunikationsvorrichtung zum Betrieb als Benutzervorrichtung in einem drahtlosen Netzwerk. Die Kommunikationsvorrichtung beinhaltet eine Antennenanordnung mit einer Vielzahl von Antennenelementen, die konfiguriert sind, um eine Vielzahl von Empfangssignalen als Reaktion auf eine Radio- bzw. Funkwelle zu erzeugen, eine Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen, die der Vielzahl von Antennenelementen funktionsfähig zugeordnet und konfiguriert sind, um die Vielzahl von Empfangssignalen zu konditionieren, um eine Strahlformung eines Empfangsstrahls bereitzustellen, und eine Strahlsteuerschaltung, die konfiguriert ist, um die Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen zu steuern, um eine Strahllenkung bzw. -steuerung des Empfangsstrahls basierend auf einer Richtung von einem oder mehreren harmonischen Keulen des Empfangsstrahls bereitzustellen.
In verschiedenen Ausführungsformen ist die Strahlsteuerschaltung ferner konfiguriert, um eine Grundkeule des Empfangsstrahls basierend auf der Richtung einer oder mehrerer harmonischer Keulen zu verstimmen. Gemäß mehreren Ausführungsformen beinhaltet die eine oder die mehreren harmonischen Keulen eine harmonische Keule, die im Wesentlichen in die gleiche Richtung wie die Grundkeule gerichtet ist und eine schmalere Strahlbreite als die Grundkeule aufweist. Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Strahlsteuerschaltung ferner konfiguriert, um den Empfangsstrahl so zu lenken bzw. zu steuern, dass sich eine andere Kommunikationsvorrichtung des drahtlosen Netzwerks innerhalb einer Strahlbreite der Grundkeule, aber außerhalb einer Strahlbreite der harmonischen Keule befindet.
In einer Anzahl von Ausführungsformen ist die Strahlsteuerschaltung betreibbar, um die Richtung des Strahls basierend auf einer Position der einen oder mehreren harmonischen Keulen relativ zu mindestens einer anderen Kommunikationsvorrichtung des drahtlosen Netzwerks zu steuern.
In mehreren Ausführungsformen ist die Strahlsteuerschaltung betreibbar, um einen Winkel des Empfangsstrahls regelmäßig einzustellen.
In verschiedenen Ausführungsformen steuert die Strahlsteuerschaltung ferner die Strahlsteuerung bzw. -lenkung basierend auf einem oder mehreren Eingangssignalen, die mindestens eine Kommunikationsstrecke der Antennenanordnung oder eine Betriebsumgebung der Kommunikationsvorrichtung anzeigen. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen beinhalten der eine oder die mehreren Eingänge eine Anzeige für die Geopositionierung mindestens einer anderen Kommunikationsvorrichtung in dem drahtlosen Netzwerk. Gemäß einigen Ausführungsformen beinhaltet der eine oder die mehreren Eingänge eine erreichte Datenrate der Kommunikationsstrecke. Gemäß mehreren Ausführungsformen beinhalten der eine oder die mehreren Eingänge eine beobachtete Fehlerrate der Kommunikationsstrecke. Gemäß einer Reihe von Ausführungsformen beinhaltet der eine oder die mehreren Eingänge eine Empfangssignalstärkeanzeige. Gemäß einigen Ausführungsformen beinhaltet der eine oder die mehreren Eingänge eine Anzeige eines Blockersignalpegels.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet die eine oder mehrere harmonischen Keulen eine zweite harmonische Keule.
In mehreren Ausführungsformen beinhaltet die eine oder mehrere harmonischen Keulen eine dritte harmonische Keule.
In einer Anzahl von Ausführungsformen beinhaltet jede der Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen einen variablen Phasenschieber, der durch die Strahlsteuerschaltung gesteuert wird.
In verschiedenen Ausführungsformen ist die Antennenanordnung als lineare Anordnung ausgeführt.
In einigen Ausführungsformen ist die Antennenanordnung als mehrdimensionale Anordnung ausgeführt.
In mehreren Ausführungsformen weist die Funkwelle eine Frequenz von mindestens 10GHz auf. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist die Funkwelle eine Frequenz von mindestens 24 GHz auf.
In einer Anzahl von Ausführungsformen beinhaltet die Vielzahl von Antennenelementen eine Vielzahl von Patchantennenelementen, eine Vielzahl von Dipolantennenelementen, eine Vielzahl von Keramikresonatoren, eine Vielzahl von gestanzten Metallantennen oder eine Vielzahl von LaserDirektstrukturierungsantennen.
In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Modul für eine Kommunikationsvorrichtung eines drahtlosen Netzwerks. Das Modul beinhaltet ein laminiertes Substrat, eine Antennenanordnung, die auf einer ersten Oberfläche des laminierten Substrats gebildet ist und eine Vielzahl von Antennenelementen beinhaltet, die konfiguriert sind, um eine Vielzahl von Empfangssignalen als Reaktion auf eine Radiowelle zu erzeugen, und eine oder mehrere Halbleiterrohchips, die an dem laminierten Substrat befestigt sind. Die eine oder die mehreren Halbleiterrohchips beinhalten eine Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen, die der Vielzahl von Antennenelementen funktionsfähig zugeordnet und konfiguriert sind, um die Vielzahl von Empfangssignalen zu konditionieren, um eine Strahlformung eines Empfangsstrahls bereitzustellen, und eine Strahlsteuerschaltung, die konfiguriert ist, um die Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen zu steuern, um eine Strahllenkung des Empfangsstrahls basierend auf einer Richtung von einer oder mehreren harmonischen Keulen des Empfangsstrahls bereitzustellen.
In mehreren Ausführungsformen beinhaltet der eine oder die mehreren Halbleiterrohchips mindestens einen Rohchip auf einer zweiten Oberfläche des laminierten Substrats gegenüber der ersten Oberfläche.
In einer Anzahl von Ausführungsformen beinhaltet die eine oder die mehreren Halbleiterrohchips mindestens einen Rohchip innerhalb des laminierten Substrats.
In verschiedenen Ausführungsformen ist die Strahlsteuerschaltung ferner konfiguriert, um eine Grundkeule des Empfangsstrahls basierend auf der Richtung einer oder mehrerer harmonischer Keulen zu verstimmen. Gemäß einigen Ausführungsformen beinhaltet die eine oder die mehreren harmonischen Keulen eine harmonische Keule, die im Wesentlichen in die gleiche Richtung wie die Grundkeule gerichtet ist und eine schmalere Strahlbreite als die Grundkeule aufweist. Gemäß mehreren Ausführungsformen ist die Strahlsteuerschaltung ferner konfiguriert, um den Empfangsstrahl so zu steuern bzw. zu lenken, dass sich eine andere Kommunikationsvorrichtung des drahtlosen Netzwerks innerhalb einer Strahlbreite der Grundkeule, aber außerhalb einer Strahlbreite der harmonischen Keule befindet.
In mehreren Ausführungsformen ist die Strahlsteuerschaltung betreibbar, um einen Winkel des Empfangsstrahls regelmäßig einzustellen.
In einigen Ausführungsformen steuert die Strahlsteuerschaltung ferner die Strahlsteuerung bzw. -lenkung basierend auf einem oder mehreren Eingangssignalen, die mindestens eine Kommunikationsstrecke der Antennenanordnung oder eine Betriebsumgebung der Kommunikationsvorrichtung anzeigen. Gemäß einer Reihe von Ausführungsformen beinhalten der eine oder die mehreren Eingänge einen Anzeiger über die Geopositionierung mindestens einer anderen Kommunikationsvorrichtung in dem drahtlosen Netzwerk. Gemäß mehreren Ausführungsformen beinhaltet der eine oder die mehreren Eingänge eine erreichte Datenrate der Kommunikationsstrecke. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhalten der eine oder die mehreren Eingänge eine beobachtete Fehlerrate der Kommunikationsstrecke. Gemäß einer Reihe von Ausführungsformen beinhaltet der eine oder die mehreren Eingänge eine Empfangssignalstärkeanzeige. Gemäß mehreren Ausführungsformen beinhalten der eine oder die mehreren Eingänge eine Anzeige eines Blockersignalpegels.
In mehreren Ausführungsformen beinhaltet die eine oder mehrere harmonische Keulen eine zweite harmonische Keule.
In einer Anzahl von Ausführungsformen beinhaltet die eine oder die mehreren harmonischen Keulen eine dritte harmonische Keule.
In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet jede der Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen einen variablen Phasenschieber, der durch die Strahlsteuerschaltung gesteuert wird.
In einigen Ausführungsformen ist die Antennenanordnung als lineare Anordnung ausgeführt.
In einer Anzahl von Ausführungsformen ist die Antennenanordnung als mehrdimensionale Anordnung ausgeführt.
In mehreren Ausführungsformen weist die Funkwelle eine Frequenz von mindestens 10GHz auf. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist die Radiowelle eine Frequenz von mindestens 24 GHz auf.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Vielzahl der Antennenelemente eine Vielzahl von Patch-Antennenelementen, eine Vielzahl von Dipol-Antennenelementen, eine Vielzahl von Keramikresonatoren, eine Vielzahl von gestanzten Metallantennen oder eine Vielzahl von Laserdirektstrukturierungsantennen.
In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine Basisstation für ein drahtloses Netzwerk. Die Basisstation beinhaltet eine Antennenanordnung mit einer Vielzahl von Antennenelementen, die konfiguriert sind, um eine Vielzahl von Empfangssignalen als Reaktion auf eine Funkwelle zu erzeugen, eine Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen, die der Vielzahl von Antennenelementen funktionsfähig zugeordnet und konfiguriert sind, um die Vielzahl von Empfangssignalen zu konditionieren, um eine Strahlformung eines Empfangsstrahls bereitzustellen, und eine Strahlsteuerschaltung, die konfiguriert ist, um die Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen zu steuern, um eine Strahlsteuerung bzw. - lenkung des Empfangsstrahls basierend auf einer Richtung von einer oder mehreren harmonischen Keulen des Empfangsstrahls bereitzustellen.
In verschiedenen Ausführungsformen ist die Strahlsteuerschaltung ferner konfiguriert, um eine Grundkeule des Empfangsstrahls basierend auf der Richtung einer oder mehrerer harmonischer Keulen zu verstimmen. Gemäß mehreren Ausführungsformen beinhaltet die eine oder die mehreren harmonischen Keulen eine harmonische Keule, die im Wesentlichen in die gleiche Richtung wie die Grundkeule gerichtet ist und eine schmalere Strahlbreite als die Grundkeule aufweist.
In mehreren Ausführungsformen ist die Strahlsteuerschaltung betreibbar, um einen Winkel des Empfangsstrahls regelmäßig einzustellen.
In verschiedenen Ausführungsformen steuert die Strahlsteuerschaltung ferner die Strahlsteuerung basierend auf einem oder mehreren Eingangssignalen, die mindestens eine Kommunikationsstrecke der Antennenanordnung und/oder eine Betriebsumgebung der Basisstation anzeigen. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen beinhalten die einen oder mehreren Eingänge eine Anzeige für die Geopositionierung mindestens einer Kommunikationsvorrichtung in dem drahtlosen Netzwerk. Gemäß einigen Ausführungsformen beinhaltet der eine oder die mehreren Eingänge eine erreichte Datenrate der Kommunikationsstrecke. Gemäß mehreren Ausführungsformen beinhalten der eine oder die mehreren Eingänge eine beobachtete Fehlerrate der Kommunikationsstrecke. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen beinhaltet der eine oder die mehreren Eingänge eine Empfangssignalstärkeanzeige. Gemäß einigen Ausführungsformen beinhaltet der eine oder die mehreren Eingänge eine Anzeige eines Blockersignalpegels.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet die eine oder mehrere harmonische Keulen eine zweite harmonische Keule.
In mehreren Ausführungsformen beinhaltet die eine oder mehrere harmonische Keulen eine dritte harmonische Keule.
In einer Anzahl von Ausführungsformen beinhaltet jede der Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen einen variablen Phasenschieber, der durch die Strahlsteuerschaltung gesteuert wird.
In verschiedenen Ausführungsformen ist die Antennenanordnung als lineare Anordnung ausgeführt.
In einigen Ausführungsformen ist die Antennenanordnung als mehrdimensionale Anordnung ausgeführt.
In mehreren Ausführungsformen weist die Funkwelle eine Frequenz von mindestens 10GHz auf. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist die Funkwelle eine Frequenz von mindestens 24 GHz auf.
In einer Anzahl von Ausführungsformen beinhaltet die Vielzahl von Antennenelementen eine Vielzahl von Patchantennenelementen, eine Vielzahl von Dipolantennenelementen, eine Vielzahl von Keramikresonatoren, eine Vielzahl von gestanzten Metallantennen oder eine Vielzahl von Laser-Direktstruktu rieru ngsanten nen.
In einigen Ausführungsformen weist die Funkwelle eine Frequenz von weniger als 6 GHz.
Figurenliste
Die Ausführungsformen dieser Offenbarung werden nunbeispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.

1 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels eines Kommunikationsnetzes.
2 ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines Hochfrequenzsystems (RF) mit Strahllenkung.
3A ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels für die Strahlformung zur Bereitstellung eines Sendestrahls.
3B ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels für die Strahlformung zur Bereitstellung eines Empfangsstrahls.
3C ist ein schematisches Diagramm eines weiteren Beispiels für die Strahlformung zur Bereitstellung eines Sendestrahls.
3D ist ein schematisches Diagramm eines weiteren Beispiels für die Strahlformung zur Bereitstellung eines Empfangsstrahls.
3E ist ein schematisches Diagramm eines weiteren Beispiels der Strahlformung.
4 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels für die Strahlformung zwischen einer Basisstation und einer Benutzervorrichtung.
5 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels für die grundlegende Strahlformung zwischen Benutzergerät und Basisstation.
6A ist ein zweidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die grundlegende Strahlformung bei 90° unter Verwendung einer 2×2-Antennenanordnung.
6B ist ein zweidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die Strahlformung der zweiten Harmonischen bei 90° unter Verwendung einer 2×2-Antennenanordnung.
6C ist ein zweidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel Strahlformung der dritten Harmonischen bei 90° unter Verwendung einer 2×2-Antennenanordnung.
7A ist ein dreidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die fundamentale Strahlformung bei 90° unter Verwendung einer 2×2-Antennenanordnung.
7B ist eine dreidimensionale Darstellung der Simulationsergebnisse für ein Beispiel einer Strahlformung der zweiten Harmonischen bei 90° unter Verwendung einer 2×2-Antennenanordnung.
7C ist eine dreidimensionale Darstellung der Simulationsergebnisse für ein Beispiel einer Strahlformung der dritten Harmonischen bei 90° unter Verwendung einer 2×2-Antennenanordnung.
8A ist ein zweidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die grundlegende Strahlformung bei 50° unter Verwendung einer 2×2-Antennenanordnung.
8B ist ein zweidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die Strahlformung der zweiten Harmonischen bei 50° unter Verwendung einer 2×2-Antennenanordnung.
8C ist ein zweidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel der Strahlformung der dritten Harmonischen bei 50° unter Verwendung einer 2×2-Antennenanordnung.
9A ist ein dreidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die fundamentale Strahlformung bei 50° unter Verwendung einer 2×2-Antennenanordnung.
9B ist eine dreidimensionale Darstellung der Simulationsergebnisse für ein Beispiel einer Strahlformung der zweiten Harmonischen bei 50° unter Verwendung einer 2×2-Antennenanordnung.
9C ist eine dreidimensionale Darstellung der Simulationsergebnisse für ein Beispiel einer Strahlformung der dritten Harmonischen bei 50° unter Verwendung einer 2×2-Antennenanordnung.
10A ist ein zweidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die grundlegende Strahlformung bei 90° unter Verwendung einer 4×4-Antennenanordnung.
10B ist ein zweidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die Strahlformung der zweiten Harmonischen bei 90° unter Verwendung einer 4×4-Antennenanordnung.
10C ist ein zweidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel der Strahlformung der dritten Harmonischen bei 90° unter Verwendung einer 4×4-Antennenanordnung.
11A ist ein dreidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die fundamentale Strahlformung bei 90° unter Verwendung einer 4×4-Antennenanordnung.
11B ist eine dreidimensionale Darstellung der Simulationsergebnisse für ein Beispiel einer Strahlformung der zweiten Harmonischen bei 90° unter Verwendung einer 4×4-Antennenanordnung.
11C ist eine dreidimensionale Darstellung der Simulationsergebnisse für ein Beispiel einer Strahlformung der dritten Harmonischen bei 90° unter Verwendung einer 4×4-Antennenanordnung.
12A ist ein zweidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die grundlegende Strahlformung bei 50° unter Verwendung einer 4×4-Antennenanordnung.
12B ist ein zweidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die Strahlformung der zweiten Oberwelle bzw. Harmonischen bei 50° unter Verwendung einer 4×4-Antennenanordnung.
12C ist ein zweidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel der Strahlformung der dritten Harmonischen bei 50° unter Verwendung einer 4×4-Antennenanordnung.
13A ist ein dreidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die grundlegende Strahlformung bei 50° unter Verwendung einer 4×4-Antennenanordnung.
13B ist eine dreidimensionale Darstellung der Simulationsergebnisse für ein Beispiel einer Strahlformung der zweiten Harmonischen bei 50° unter Verwendung einer 4×4-Antennenanordnung.
13C ist eine dreidimensionale Darstellung der Simulationsergebnisse für ein Beispiel einer Strahlformung der dritten Harmonischen bei 50° unter Verwendung einer 4×4-Antennenanordnung.
14A ist ein dreidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die fundamentale Strahlformung bei 90° unter Verwendung einer 8×8-Antennenanordnung.
14B ist ein dreidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die grundlegende Strahlformung bei 90° unter Verwendung einer 1×8-Antennenanordnung.
15A ist ein dreidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die grundlegende Strahlformung bei 75° unter Verwendung einer 8x8-Antennenanordnung.
15B ist ein dreidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die grundlegende Strahlformung bei 75° unter Verwendung einer 1x8-Antennenanordnung.
16A ist ein dreidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die Strahlformung der zweiten Harmonischen bei 75° unter Verwendung einer 8x8-Antennenanordnung.
16B ist ein dreidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die Strahlformung der zweiten Harmonischen bei 75° unter Verwendung einer 1x8-Antennenanordnung.
17A ist ein schematisches Diagramm einer weiteren Ausführungsform eines HF bzw. RF-Systems mit Strahllenkung.
17B ist ein schematisches Diagramm einer weiteren Ausführungsform eines HF-Systems mit Strahllenkung.
17C ist ein schematisches Diagramm einer weiteren Ausführungsform eines HF-Systems mit Strahllenkung.
18 ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform von Testgeräten mit einer Teststellen-Bestimmung basierend auf der harmonischen Strahlformung.
19 ist ein schematisches Diagramm einer weiteren Ausführungsform von Testgeräten mit einer Teststellen-Bestimmung basierend auf der harmonischen Strahlformung.
20 ist ein schematisches Diagramm eines Verfahrens zur Emissionsprüfung nach einer Ausführungsform.
21 ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Moduls.
22A ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform eines Moduls.
22B ist ein Querschnitt durch das Modul von 22A, aufgenommen entlang der Linien 22B-22B.
23 ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform einer mobilen Vorrichtung.

AUFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON BESTIMMTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende ausführliche 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 Abdeckung der Ansprüche. In dieser Beschreibung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen gleichartige Bezugszeichen identische oder funktional ähnliche Elemente bezeichnen können. Es versteht sich, dass die in den Figuren dargestellten Elemente nicht unbedingt maßstabsgetreu 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.
Die Internationale Fernmeldeunion (International Telekommunications 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.
Das 3rd Generation Partnership Project (3GPP) ist eine Zusammenarbeit zwischen Gruppen von Telekommunikations-Standardisierungsstellen 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, Indien (TSDSI).
Bei der Arbeit 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 (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).
Die von 3GPP geführten technischen Spezifikationen können durch Spezifikationsversionen erweitert und überarbeitet werden, die sich über mehrere Jahre erstrecken und eine Vielzahl neuer Funktionen und Entwicklungen spezifizieren können.
In einem Beispiel führte 3GPP in Release 10 (Version 10) die Carrier Aggregation (Trägeraggregation; CA) für LTE ein. Obwohl ursprünglich mit zwei Downlink-Trägern (Carriers) eingeführt, erweiterte 3GPP in Release 14 die Carrier-Aggregation auf bis zu fünf Downlink-Trägers und bis zu drei Uplink-Trägern. 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).
3GPP plant die Einführung der Phase 1 der 5G-Technologie der fünften Generation in Release 15 (angestrebt für 2018) und der Phase 2 der 5G-Technologie in Release 16 (angestrebt für 2019). Es wird erwartet, dass Release 15 die 5G-Kommunikation mit weniger als 6 GHz behandelt, während erwartet wird, dass Release 16 die Kommunikation mit 6 GHz und höher behandelt. Nachfolgende 3GPP-Releases werden die 5G-Technologie weiter entwickeln und erweitern. Die 5G-Technologie wird hier auch als 5G New Radio (NR) (5G Neues Radio bzw. Neuer Funk) bezeichnet.
Vorläufige Spezifikationen für 5G NR unterstützen eine Vielzahl von Merkmalen, wie z.B. die Kommunikation über das Millimeterwellenspektrum, die Strahlformungsfähigkeit, Wellenformen mit hoher spektraler Effizienz, Kommunikation mit niedriger Latenzzeit, multiple Funknumerologie und/oder nicht-orthogonaler Mehrfachzugriff (NOMA). Obwohl solche RF bzw. HF-Funktionalitäten den Netzwerken Flexibilität bieten und die Benutzerdatenraten erhöhen, kann die Unterstützung solcher Funktionen eine Anzahl technischer Herausforderungen mit sich bringen.
Die hier enthaltenen Lehren gelten für eine Vielzahl von Kommunikationssystemen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Kommunikationssysteme, die fortschrittliche Mobilfunktechnologien wie LTE-Advanced, LTE-Advanced Pro und/oder 5G NR verwenden.
1 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels eines Kommunikationsnetzes 10. Das Kommunikationsnetzwerk 10 beinhaltet eine Makrozellen-Basisstation 1, eine Kleinzellen-Basisstation 3 und verschiedene Beispiele für Benutzerausrüstung (UE), einschließlich einer ersten mobilen Vorrichtung 2a, eines drahtlos verbundenen Autos 2b, eines Laptops 2c, einer stationären drahtlosen Vorrichtung 2d, eines drahtlos verbundenen Zuges 2e und einer zweiten mobilen Vorrichtung 2f.
Obwohl in 1 konkrete Beispiele für Basisstationen und Benutzerausrüstung dargestellt sind, kann ein Kommunikationsnetzwerk Basisstationen und Benutzerausrüstung einer Vielzahl von Typen und/oder Nummern beinhalten.
In dem dargestellten Beispiel beinhaltet das Kommunikationsnetzwerk 10 beispielsweise die Makrozellenbasisstation 1 und die Kleinzellenbasisstation 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 Kleinzellen-Basisstation 3 kann auch als Femtozelle, Pikozelle oder Mikrozelle bezeichnet werden. Obwohl das Kommunikationsnetzwerk 10 als zwei Basisstationen dargestellt ist, kann das Kommunikationsnetzwerk 10 so implementiert werden, dass es mehr oder weniger Basisstationen und/oder Basisstationen anderer Typen umfasst.
Obwohl verschiedene Beispiele für Benutzerausrüstung gezeigt werden, gelten die hier enthaltenen Lehren für eine Vielzahl von Benutzerausrüstungen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Mobiltelefone, Tablets, Laptops, loT-Geräte, tragbare Elektronik, Kundengeräte (CPE), drahtlos verbundene Fahrzeuge, drahtlose Relais bzw. Weitergabeknoten und/oder eine Vielzahl anderer Kommunikationsgeräte.
Das dargestellte Kommunikationsnetzwerk 10 von 1 unterstützt die Kommunikation mit einer Vielzahl von Technologien, darunter beispielsweise 4G LTE, 5G NR und Wireless Local Area Network (WLAN), wie beispielsweise Wi-Fi. Obwohl verschiedene Beispiele für Kommunikationstechnologien angegeben wurden, kann das Kommunikationsnetzwerk 10 so angepasst werden, dass es eine Vielzahl von Kommunikationstechnologien unterstützt.
In 1 sind verschiedene Kommunikationsstrecken des Kommunikationsnetzes 10 dargestellt. Die Kommunikationsstrecken können auf vielfältige Weise dupliziert werden, z.B. durch Frequenzmultiplexing (FDD) und/oder Zeitduplexing (TDD). FDD ist eine Art von Hochfrequenzkommunikationen, die verschiedene Frequenzen zum Senden und Empfangen von Signalen verwendeen. FDD kann eine Reihe von Vorteilen bieten, wie z.B. hohe Datenraten und geringe Latenzzeiten. Im Gegensatz dazu ist TDD eine Art von Hochfrequenzkommunikation, die etwa die gleiche Frequenz zum Senden und Empfangen von Signalen verwendet und bei der Sende- und Empfangskommunikation zeitlich geschaltet werden. TDD kann eine Reihe von Vorteilen bieten, wie z.B. die effiziente Nutzung des Spektrums und die variable Aufteilung des Durchsatzes zwischen Sende- und Empfangsrichtung.
Bei bestimmten Implementierungen können Benutzergeräte mit einer Basisstation über eine oder mehrere der 4G LTE-, 5G NR- und Wi-Fi-Technologien 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. nicht lizenzierten Wi-Fi-Frequenzen) per Aggregation zusammenzufassen.
Die Kommunikationsstrecken können über eine Vielzahl von Frequenzen arbeiten. Bei bestimmten Implementierungen wird die Kommunikation mit der 5G NR-Technologie über ein oder mehrere Frequenzbänder unterstützt, die kleiner als 6 Gigahertz (GHz) sind, und/oder über ein oder mehrere Frequenzbänder, die größer als 6 GHz sind. In einer Ausführungsform unterstützen eine oder mehrere der mobilen Vorrichtungen eine HPUE-Leistungsklassenangabe.
Bei bestimmten Implementierungen kommunizieren eine Basisstation und/oder ein Benutzergerät mittels Strahlformung. So kann beispielsweise die Strahlformung 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 Benutzergeräte, 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, oder insbesondere 24 GHz bis 30 GHz.
Verschiedene Benutzer des Kommunikationsnetzes 10 können verfügbare Netzwerkressourcen, wie beispielsweise das verfügbare Frequenzspektrum, auf vielfältige Weise gemeinsam nutzen.
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). OFDM ist eine Mehrträgertechnologie, die die verfügbare Bandbreite in mehrere zueinander orthogonale Schmalbandunterträger unterteilt, die verschiedenen Benutzern separat zugeordnet werden können.
Andere Beispiele für den gemeinsamen Zugriff sind unter anderem Zeitmultiplex-Mehrfachzugriff (TDMA), bei dem einem Benutzer bestimmte Zeitschlitze für die Verwendung 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, Raumteilungsmehrfachzugriff (SDMA), in dem Strahlformung verwendet wird, um einen gemeinsamen Zugriff durch räumliche Aufteilung zu ermöglichen, und nicht-orthogonaler Mehrfachzugriff (NOMA), bei dem die Leistungsdomäne für Mehrfachzugriff verwendet wird. So kann beispielsweise NOMA verwendet werden, um mehrere Benutzer mit derselben Frequenz, Zeit und/oder demselben Code, aber mit unterschiedlichen Leistungspegelnn zu bedienen.
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 Latenz, z.B. weniger als 2 ms. uRLLC kann für geschäftskritische Kommunikation, wie z.B. für autonomes Fahren und/oder Fernchirurgieanwendungen, verwendet werden. Massive maschinenartige Kommunikation (mMTC) bezieht sich auf kostengünstige Kommunikationen mit niedriger Datenrate, die mit drahtlosen Verbindungen mit Alltagsgegenständen verbunden sind, wie diejenigen, die beispielsweise mit Internet of Things (loT) Anwendungen verbunden sind.
Das Kommunikationsnetzwerk 10 von 1 kann verwendet werden, um eine Vielzahl von erweiterten Kommunikationsfunktionen zu unterstützen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, eMBB, uRLLC und/oder mMTC.
Beispiele für HF-Systeme mit Strahllenkung basierend auf harmonischer Strahlformung (Strahlformung von Harmonischen/Oberwellen)
Vorrichtungen und Verfahren zur Strahlformung von Harmonischen/Oberwellen werden hier bereitgestellt. In bestimmten Implementierungen ist eine Kommunikationsvorrichtung für den Betrieb in einem drahtlosen Netzwerk vorgesehen. Die Kommunikationsvorrichtung beinhaltet eine Antennenanordnung mit einer Vielzahl von Antennenelementen, die eine Vielzahl von Empfangssignalen als Reaktion auf eine Funkwelle erzeugen, eine Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen, die der Vielzahl von Antennenelementen funktionsfähig zugeordnet sind und die die Vielzahl von Empfangssignalen konditionieren, um eine Strahlformung eines Empfangsstrahls bereitzustellen, und eine Strahlsteuerschaltung, die die Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen steuert, um eine Strahlsteuerung des Empfangsstrahls basierend auf einer Richtung von einer oder mehreren harmonischen Keulen des Empfangsstrahls bereitzustellen.
Die Implementierung einer Kommunikationsvorrichtung auf diese Weise bietet eine Reihe von Vorteilen. So kann beispielsweise eine in einem Netzwerk arbeitende Kommunikationsvorrichtung dynamisch eine Strahlformungsrichtung verwalten bzw. handhaben, um die Leistung bei Vorhandensein von Empfangsblockern oder Störern zu verbessern. Somit kann die Vorrichtung mit höherer Geschwindigkeit, geringerer Interferenz bzw. Störung, überlegener Blockerleistung und/oder anderen Vorteilen arbeiten.
Kommunikationsvorrichtungen, die Millimeterwellenträger (z.B. 30 GHz bis 300 GHz), Zentimeterwellenträger (z.B. 3 GHz bis 30 GHz) und/oder andere Trägerfrequenzen verwenden, können eine Antennenanordnung verwenden, um Strahlformung und Richtwirkung für das Senden und/oder Empfangen von Signalen bereitzustellen.
So kann beispielsweise im Rahmen der Signalübertragung eine Antennenanordnung aus m × n Antennenelementen in einem planaren Modul implementiert werden, wobei jedes Antennenelement der Anordnung Signale unabhängig voneinander abstrahlt. Darüber hinaus werden die Signale der Antennenelemente unter Verwendung konstruktiver und destruktiver Interferenzen kombiniert, um ein aggregiertes d.h. zusammengesetztes Sendesignal zu erzeugen, das strahlähnliche Eigenschaften mit mehr Signalstärke aufweist, die sich in einer bestimmten Richtung weg von der Antennenanordnung ausbreiten.
Im Rahmen des Signalempfangs wird mehr Signalenergie von der Antennenanordnung empfangen, wenn das Signal aus einer bestimmten Richtung kommt. Dementsprechend kann eine Antennenanordnung auch eine Richtwirkung für den Empfang von Signalen bereitstellen.
Die relative Konzentration der Signalenergie in einen Strahl kann durch Vergrößerung der Anordnung bis zu einer Grenze erhöht werden. Wenn beispielsweise mehr Signalenergie in einen übertragenen Strahl fokussiert wird, kann sich das Signal über eine größere Reichweite ausbreiten und gleichzeitig einen ausreichenden Signalpegel für die HF-Kommunikation bereitstellen. So kann beispielsweise ein Signal mit einem großen Anteil an Signalenergie, das in den Sendestrahl fokussiert ist, eine hohe effektive isotrope Strahlungsleistung (EIRP) aufweisen.
Eine Signalkonditionierungsschaltung kann verwendet werden, um ein Sendesignal für die Übertragung über ein Antennenelement zu konditionieren und/oder um ein empfangenes Signal von dem Antennenelement zu konditionieren. In einem Beispiel beinhaltet eine Signalkonditionierungsschaltung einen Phasenschieber zum Steuern einer Signalphasenverschiebung, einen Leistungsverstärker, der ein Sendesignal auf einen für die Übertragung geeigneten Leistungspegel verstärkt, und einen rauscharmen Verstärker (LNA), der ein empfangenes Signal zur weiteren Verarbeitung verstärkt und dabei eine relativ geringe Rauschmenge einbringt. Die Signalkonditionierungsschaltungen können gesteuert werden, um einen Strahl zu steuern bzw. zu lenken und/oder die Strahlstärke zu steuern.
Es wurde von den Erfindern erkannt, dass dann, wenn Signale einer Grundfrequenz einer Strahlformung unterzogen werden, um einen Grundstrahl zu erzeugen, Oberwellen d.h. Harmonische ebenfalls eine Strahlformung durchlaufen, so dass harmonische Strahlen mit einer kleineren Strahlbreite (höheren Richtwirkung) im Vergleich zum Grundstrahl gebildet werden.
In einem Aspekt wird eine Stärke und/oder Richtung eines Signalstrahls, der von einer Anordnung von Antennenelementen erzeugt wird, dynamisch verwaltet bzw. gehandhabt, basierend auf einer oder mehreren Überlegungen in Bezug auf Harmonische-Keulen (nachstehend auch als harmonische Keulen bezeichnet) oder Strahlen. So kann beispielsweise die Strahlrichtung geändert oder gesteuert/gelenkt werden, um die Auswirkungen von harmonischen Blockern (Blockern von Harmonischen) zu reduzieren oder zu eliminieren.
Die hier angegebenen Antennenanordnungen können zum Senden und/oder Empfangen von Signalen eines breiten Frequenzbereichs verwendet werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Millimeter- und Zentimeterwellenfrequenzen. Antennenanordnungen können in einer breiten Vielfalt von Anwendungen eingesetzt werden. In einem Beispiel ist eine Antennenanordnung auf einem Modul einer Kommunikationsvorrichtung enthalten. So können beispielsweise Antennenanordnungen zum Senden und/oder HF-Signalen in Basisstationen und Endgeräten verwendet werden. Darüber hinaus werden in bestimmten Implementierungen separate Antennenanordnungen (Antennenarrays) für Senden und Empfangen eingesetzt.
In bestimmten Ausführungsformen ist die Antennenanordnung auf einem laminierten Substrat implementiert, wobei eine Anordnung von Antennenelementen auf einer ersten Seite des laminierten Substrats ausgebildet ist. In einem Beispiel beinhaltet die Anordnung der Antennenelemente ein Patch-Antennenelement, das aus einer gemusterten d.h. strukturierten leitenden Schicht auf der ersten Seite des laminierten Substrats gebildet ist, wobei eine Grundplatte mit einer leitenden Schicht auf einer zweiten gegenüberliegenden Seite des laminierten Substrats oder innerhalb des laminierten Substrats gebildet ist. Weitere Beispiele für Antennenelemente sind unter anderem Dipolantennenelemente, Keramikresonatoren, gestanzte Metallantennen und/oder Laser-Direktstrukturierungsantennen.
2 ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines HF-Systems oder einer Kommunikationsvorrichtung 110 mit Strahlsteuerung. Das HF-System 110 beinhaltet eine Antennenanordnung 102 mit den Antennenelementen 103a1, 103a2 ... 103an, 103b1, 103b2... 103bn, 103m1, 103m2... 103mn. Das HF-System 110 beinhaltet weiterhin die Signalkonditionierungsschaltungen 104a1, 104a2... 104an, 104b1, 104b2... 104bn, 104m1, 104m2... 104mn. Das HF-System 110 beinhaltet ferner einen Sender-Empfänger 105, der eine Strahllenkungsschaltung 106 beinhaltet. Die Strahllenkungsschaltung 106 wird hier auch als Strahlsteuerschaltung bezeichnet.xxx
Obwohl 2 die Strahllenkungsschaltung 106 als Bestandteil des Sender-Empfängers 105 veranschaulicht, kann sich die Strahllenkungsschaltung 106 an jeder geeigneten Stelle befinden.
Das RF-System 110 veranschaulicht eine spezifische Implementierung unter Verwendung einer m × n Antennenanordnung 102 und entsprechender Signalkonditionierungsschaltungen, wobei m und n ganze Zahlen größer oder gleich 1 sind, wobei m + n größer als 1 ist. Ein RF-System kann mehr oder weniger Antennenelemente und/oder Signalkonditionierungsschaltungen aufweisen, wie durch die Ellipsen angegeben. Das Produkt von m*n kann je nach Anwendung variieren. In einer Ausführungsform liegt m*n im Bereich von 2 bis 2048, oder insbesondere 16 bis 256. Darüber hinaus können Antennenelemente in anderen Mustern oder Konfigurationen angeordnet werden, einschließlich beispielsweise linearer Arrays und/oder Arrays mit ungleichmäßiger Anordnung von Antennenelementen.
Jede Signalkonditionierungsschaltung 104a1, 104a2... 104an, 104b1, 104b2... 104bn, 104m1, 104m2... 104mn ist mit einem entsprechenden der Antennenelemente 103a1, 103a2... 103an, 103b1, 103b2... 103bn, 103m1, 103m2... 103mn gekoppelt. Die Signalkonditionierungsschaltungen können für eine breite Vielzahl von Zwecken verwendet werden, wie z.B. zum Steuern der Phasenverschiebung, der Sendeverstärkung, der Empfangsverstärkung und/oder des Schaltens.
Obwohl eine Ausführungsform, in der die Signalkonditionierungsschaltungen 104a1, 104a2... 104an, 104b1, 104b2... 104bn, 104m1, 104m2... 104mn eine Signalkonditionierung sowohl für das Senden als auch für das Empfangen bereitstellen, sind andere Implementierungen möglich. So beinhaltet beispielsweise eine Kommunikationsvorrichtung in bestimmten Implementierungen getrennte Anordnungen zum Empfangen von Signalen und zum Senden von Signalen. So wird in bestimmten Implementierungen eine Signalkonditionierungsschaltung zur Sendekonditionierung, aber nicht zur Empfangskonditionierung, oder zur Empfangskonditionierung, aber nicht zur Sendekonditionierung verwendet.
Wie in 2 dargestellt, beinhaltet der Sender-Empfänger 105 eine Strahlsteuerschaltung 106 (auch als Strahllenkungsschaltung bezeichnet), die ein Strahlsteuersignal für jede der Signalkonditionierungsschaltungen 104a1, 104a2... 104an, 104b1, 104b2... 104bn, 104m1, 104m2... 104mn erzeugt. Jedes Strahlsteuersignal kann beispielsweise verwendet werden, um eine Phase eines variablen Phasenschiebers, eine Verstärkung eines rauscharmen Verstärkers und/oder eine Verstärkung eines Leistungsverstärkers zu steuern und dadurch die Eigenschaften von Sende- und Empfangsstrahlen, wie beispielsweise die Richtung und/oder Stärke des Strahls, zu steuern. Obwohl die Strahllenkungsschaltung 106 in diesem Beispiel im Sender-Empfänger 105 enthalten ist, sind andere Implementierungen möglich.
In Bezug auf den Signalempfang arbeiten die Antennenelemente 103a1, 103a2 ... 103an, 103b1, 103b2... 103bn, 103m1, 103m2... 103mn zur Erzeugung von Empfangssignalen als Reaktion auf eine Radio- bzw. Funkwelle. Zusätzlich konditionieren die Signalkonditionierungsschaltungen 104a1, 104a2... 104an, 104b1, 104b2... 104bn, 104m1, 104m2... 104mn die Empfangssignale, um die Strahlformung eines Empfangsstrahls zu ermöglichen.
Die Strahlsteuerschaltung 106 verwaltet dynamisch die Strahlformung, die der Antennenanordnung 102 zugeordnet ist, basierend auf einer oder mehreren Überlegungen in Bezug auf harmonische Keulen, wie beispielsweise der Richtung, Stärke und/oder Strahlbreite der harmonischen Keulen. Insbesondere steuert die Strahlsteuerschaltung 106 die Signalkonditionierungsschaltungen 104a1, 104a2... 104an, 104b1, 104b2... 104bn, 104m1, 104m2... 104mn, um eine Strahlsteuerung bzw. -lenkung des Empfangsstrahls basierend auf einer Richtung von einer oder mehreren harmonischen Keulen des Empfangsstrahls bereitzustellen.
Da die harmonischen Keulen strahlgeformt sind, steuert die Steuerung der Eigenschaften des Grundstrahls auch die Eigenschaften der harmonischen Strahlen. Somit steuern die Strahlsteuersignale nicht nur die Stärke und Form des Grundstrahls, sondern auch die harmonischen Strahlen oder Keulen. Somit steuert die Strahllenkungsschaltung 106 die Strahlrichtung und/oder -stärke basierend auf einer oder mehreren Überlegungen in Bezug auf die harmonischen Keulen, wie beispielsweise dem Potenzial der harmonischen Keulen, Blockersignale zu empfangen.
Die Strahllenkungsschaltung 106 steuert den Empfangsstrahl basierend auf einer gegebenen Betriebsumgebung zu einem bestimmten Zeitpunkt.
Dementsprechend rekonfiguriert die Strahlsteuerschaltung 106 die Antennenanordnung 102, um die gewünschten Leistungsmerkmale zu einem bestimmten Zeitpunkt bereitzustellen. So können beispielsweise die Signalkonditionierungsschaltungen 104a1, 104a2... 104an, 104b1, 104b2... 104bn, 104m1, 104m2... 104mn gesteuert werden, um einen optimalen oder nahezu optimalen Empfangsstrahl für eine bestimmte Betriebsumgebung zu einem bestimmten Zeitpunkt bereitzustellen.
Somit kann eine nahtlose Konnektivität zwischen einem Paar von Kommunikationsvorrichtungen bereitgestellt werden, wenn sich die Vorrichtungen relativ zueinander bewegen und/oder sich eine Betriebsumgebung ändert, und die Strahlsteuerschaltung 106 kann den Strahl managen, um zu verhindern, dass harmonische Keulen, die mit der Empfangsstrahlformung assoziiert sind, das Betriebsverhalten stören.
In der dargestellten Ausführungsform empfängt die Strahllenkungsschaltung 106 auch einen oder mehrere Eingänge. Die Eingänge können eine Reihe von Signalisierungsfaktoren und/oder Rückkopplungssignalen beinhalten, die eine Kommunikationsstrecke (Empfangen und/oder Senden) und/oder eine Betriebsumgebung anzeigen.
Beispiele für geeignete Eingaben in die Strahllenkungs- bzw. Strahlsteuerschaltung 106 beinhalten Daten, die sich auf die Geopositionierung einer oder mehrerer Vorrichtungen beziehen, eine mit einer anderen Vorrichtung erzielte Datenrate, eine beobachtete Fehlerrate, eine Empfangssignalstärkeanzeige (RSSI) und/oder Signale, die die Stärke von Blockern oder Oberwellen d.h. Harmonischen anzeigen.
Dementsprechend können die Eingänge Signale und/oder Parameter beinhalten, die von einer anderen Vorrichtung, mit der das HF-System 110 in Kommunikation steht, und/oder von anderen Vorrichtungen im Netzwerk, die Störungen durch harmonische Keulen ausgesetzt sein können, empfangen werden.
3A ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels für die Strahlformung zur Bereitstellung eines Sendestrahls. 3A veranschaulicht einen Abschnitt eines Kommunikationssystems, das eine erste Signalkonditionierungsschaltung 114a, eine zweite Signalkonditionierungsschaltung 114b, ein erstes Antennenelement 113a und ein zweites Antennenelement 113b beinhaltet.
Obwohl dargestellt ist, dass ein Kommunikationssystem zwei Antennenelemente und zwei Signalaufbereitungsschaltungen beinhaltet, kann es zusätzliche Antennenelemente und/oder Signalaufbereitungsschaltungen beinhalten. So veranschaulicht beispielsweise 3A eine Ausführungsform eines Teils des Kommunikationssystems 110 aus 2.
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.
Obwohl eine Ausführungsform von Signalkonditionsschaltungen dargestellt ist, sind andere Implementierungen von Signalkonditionsschaltungen möglich. In einem Beispiel beinhaltet eine Signalkonditionierungsschaltung beispielsweise ein oder mehrere Bandfilter, Duplexer und/oder andere Komponenten. Obwohl eine Implementierung mit einem analogen Phasenschieber dargestellt ist, gelten die hier enthaltenen Lehren auch für Implementierungen mit digitaler Phasenverschiebung (z.B. Phasenverschiebung mit digitaler Basisbandverarbeitung), sowie für Implementierungen mit einer Kombination aus analoger und digitaler Phasenverschiebung.
In der dargestellten Ausführungsform sind das erste Antennenelement 113a und das zweite Antennenelement 113b durch einen Abstand d getrennt. Zusätzlich wurde 3A mit einem Winkel Θ versehen, der in diesem Beispiel einen Wert von etwa 90° aufweist, wenn die Sendestrahlrichtung im Wesentlichen senkrecht zu einer Ebene der Antennenanordnung ist, und einen Wert von etwa 0°, wenn die Sendestrahlrichtung im Wesentlichen parallel zu einer Ebene der Antennenanordnung (auch als Antennenfeld bezeichnet) ist.
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/v)cosθ Bogenmaß liefert, wobei f die Grundfrequenz des Sendesignals ist, d der Abstand zwischen den Antennenelementen ist, v die Geschwindigkeit der ausgestrahlten Welle ist und π die mathematische Konstante pi ist.
In bestimmten Implementierungen wird der Abstand d so implementiert, dass er etwa bei ½λ liegt, wobei λ die Wellenlänge der grundlegenden Komponente des Sendesignals ist. Bei 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.
Dementsprechend kann die relative Phase der Phasenschieber 130a, 130b gesteuert werden, um eine Sendestrahlformung zu ermöglichen. In bestimmten Implementierungen steuert ein Sender-Empfänger (z.B. der Sender-Empfänger 105 von 2) Phasenwerte eines oder mehrerer Phasenschieber zur Steuerung der Strahlformung.
3B ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels für die Strahlformung zur Bereitstellung eines Empfangsstrahls. 3B ist ähnlich wie 3A, mit der Ausnahme, dass 3B die Strahlformung im Zusammenhang mit einem Empfangsstrahl und nicht mit einem Sendestrahl darstellt.
Wie in 3B dargestellt, kann eine relative Phasendifferenz zwischen dem ersten Phasenschieber 130a und dem zweiten Phasenschieber 130b bis etwa gleich -2πf(d/v)cosθ Bogenmaß gewählt werden, um einen gewünschten Empfangsstrahlwinkel θ zu erreichen. Bei Implementierungen, bei denen der Abstand d etwa ½λ entspricht, kann die Phasendifferenz etwa gleich πcosθ Radiant im Bogenmaß gewählt werden, um einen Empfangsstrahlwinkel θ zu erreichen.
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.
3C ist ein schematisches Diagramm eines weiteren Beispiels für die Strahlformung zur Bereitstellung eines Sendestrahls. 3C ist ähnlich wie 3A für den Fall, dass der Abstand d etwa ½λ entspricht, mit der Ausnahme, dass 3C zusätzliche Anmerkungen im Zusammenhang mit der Strahlformung von zweiten Oberwellen/Harmonischen darstellt. Wie in 3C dargestellt, werden bei doppelter Grundfrequenz oder 2fo zweite Harmonische erzeugt, wenn die Phasendifferenz zwischen dem ersten Phasenschieber 130a und dem zweiten Phasenschieber 130b etwa gleich 2πcosθ ist.
3D ist ein schematisches Diagramm eines weiteren Beispiels für die Strahlformung zur Bereitstellung eines Empfangsstrahls. 3D ist ähnlich wie 3B für den Fall, dass der Abstand d etwa ½λ entspricht, mit der Ausnahme, dass 3D zusätzliche Anmerungen im Zusammenhang mit der Strahlformung von zweiten Harmonischen veranschaulicht. Wie in 3D dargestellt, werden bei doppelter Grundfrequenz oder 2fo zweite Harmonische erzeugt, wenn die Phasendifferenz zwischen dem ersten Phasenschieber 130a und dem zweiten Phasenschieber 130b etwa gleich 2πcosθ ist.
Dementsprechend wird, wenn die Phase πcosθ ist, das gewünschte grundlegende Empfangssignal strahlgeformt, während, wenn die Phase 2πcosθ ist, die zweite Harmonische strahlgeformt wird.
3E ist ein schematisches Diagramm eines weiteren Beispiels der Strahlformung. Das veranschaulichte Beispiel zeigt die Strahlformung im Zusammenhang mit den vier Antennenelementen 113a-113d und vier variablen Phasenschiebern 130a-130d. Das Beispiel ist anwendbar im Zusammenhang mit der Sende- und Empfangsstrahlformung.
Im veranschaulichten Beispiel werden Phasenschieber, die benachbarten Antennenelementen zugeordnet sind, durch eine Differenz von etwa ϕ_INC phasenverschoben, um eine grundlegende Strahlformung zu ermöglichen. Zusätzlich wird eine N-ten Harmonische strahlgeformt, wenn die Phasendifferenz etwa gleich N*ϕ_INC ist.
Mit Bezug auf die 3A-3E können zusätzlich zu den diskutierten Hauptharmonischenstrahlen zusätzliche harmonische Strahlen gebildet werden, die beispielsweise durch Simulation und/oder Messungen identifiziert werden können. Zusätzlich waren die beschriebenen Beispiele im Zusammenhang mit bestimmten mathematischen Modellen zu sehen, aber es können auch andere Faktoren vorhanden sein, die fundamentale und/oder harmonische Strahlen aus der angegebenen Richtung ablenken. Solche Faktoren umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Phasenverschiebungen, die sich aus Sender- und/oder Empfängerschaltungen, der inhärenten Ausrichtung der einzelnen Antennenelemente selbst und/oder der Betriebsumgebung ergeben. Solche Faktoren können frequenzabhängig sein, was zu unterschiedlichen Beträgen der Auslenkung des Grundfrequenzstrahls im Vergleich zu harmonischen Strahlen führt.
4 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels für die Strahlformung zwischen einer Basisstation 151 und einer Benutzereinrichtung 152.
5 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels für die grundlegende Strahlformung zwischen der Benutzervorrichtung 152 und einer Basisstation 151.
Wie in den 4 und 5 dargestellt, können die Basisstation 151 und die Benutzereinrichtung 152 über einen fundamentalen Strahl (Grundstrahl) kommunizieren, der auf die andere Vorrichtung fokussiert ist, um eine Kommunikation mit großer Reichweite und/oder hohen Kommunikationsraten zu ermöglichen.
Die Erfinder haben hier erkannt, dass dann, wenn Signale einer Grundfrequenz strahlgeformt sind, um einen Grundstrahl zu erzeugen, Oberwellen d.h. Harmonische auch strahlgeformt sind, um harmonische Strahlen mit einer kleineren Strahlbreite (höhere Richtwirkung) im Vergleich zum Grundstrahl zu bilden.
In den veranschaulichten Beispielen beinhalten die harmonischen Keulen eine harmonische Keule, die im Wesentlichen die gleiche Richtung wie der Grundstrahl hat, aber eine schmalere Strahlbreite aufweist.
Die hier vorgesehenen Systeme und Vorrichtungen können eine Strahlsteuerung eines Empfangsstrahls basierend auf einer Richtung von einer oder mehreren harmonischen Keulen des Empfangsstrahls vorsehen.
Eine solche Strahlführung bietet eine Reihe von Vorteilen. So kann beispielsweise eine Kommunikationsvorrichtung oder Basisstation, die in einem drahtlosen Netzwerk arbeitet, dynamisch eine Strahlformungsrichtung verwalten, um das Betriebsverhalten in Anwesenheit von Empfangsblockern oder Störern zu verbessern. So können die Kommunikationen mit höherer Geschwindigkeit, geringerer Interferenz, besserer Blockerleistung und/oder anderen Vorteilen arbeiten.
Die 6A-16B veranschaulichten verschiedene Beispiele für Simulationen der fundamentalen und harmonischen Strahlformung. In den Simulationen ist eine Länge der Keule (bezogen auf den Ursprung der Grafik) ein Indikator/eine Anheige für die elektrische Feldstärke des Strahls. Obwohl verschiedene Ergebnisse angezeigt werden, können die Ergebnisse aufgrund einer Vielzahl von Faktoren variieren.
6A ist ein zweidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die grundlegende Strahlformung bei 90° unter Verwendung einer 2×2-Antennenanordnung.
6B ist ein zweidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die zweite harmonische Strahlformung bei 90° unter Verwendung einer 2×2-Antennenanordnung.
6C ist ein zweidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel der dritten harmonischen Strahlformung bei 90° unter Verwendung einer 2×2-Antennenanordnung.
7A ist ein dreidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die fundamentale Strahlformung bei 90° unter Verwendung einer 2×2-Antennenanordnung.
7B ist eine dreidimensionale Darstellung der Simulationsergebnisse für ein Beispiel einer zweiten harmonischen Strahlformung bei 90° unter Verwendung einer 2×2-Antennenanordnung.
7C ist eine dreidimensionale Darstellung der Simulationsergebnisse für ein Beispiel einer dritten harmonischen Strahlformung bei 90° unter Verwendung einer 2×2-Antennenanordnung.
8A ist ein zweidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die grundlegende Strahlformung bei 50° unter Verwendung einer 2×2-Antennenanordnung.
8B ist ein zweidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die zweite harmonische Strahlformung bei 50° unter Verwendung einer 2×2-Antennenanordnung.
8C ist ein zweidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel der dritten harmonischen Strahlformung bei 50° unter Verwendung einer 2×2-Antennenanordnung.
9A ist ein dreidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die fundamentale Strahlformung bei 50° unter Verwendung einer 2×2-Antennenanordnung.
9B ist eine dreidimensionale Darstellung der Simulationsergebnisse für ein Beispiel einer zweiten harmonischen Strahlformung bei 50° unter Verwendung einer 2×2-Antennenanordnung.
9C ist eine dreidimensionale Darstellung der Simulationsergebnisse für ein Beispiel einer dritten harmonischen Strahlformung bei 50° unter Verwendung einer 2×2-Antennenanordnung.
10A ist ein zweidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die grundlegende Strahlformung bei 90° unter Verwendung einer 4×4-Antennenanordnung.
10B ist ein zweidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die Strahlformung der zweiten Harmonischen bei 90° unter Verwendung einer 4×4-Antennenanordnung.
10C ist ein zweidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel der dritten harmonischen Strahlformung bei 90° unter Verwendung einer 4×4-Antennenanordnung.
11A ist ein dreidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die fundamentale Strahlformung bei 90° unter Verwendung einer 4×4-Antennenanordnung.
11B ist eine dreidimensionale Darstellung der Simulationsergebnisse für ein Beispiel einer zweiten harmonischen Strahlformung bei 90° unter Verwendung einer 4×4-Antennenanordnung.
11C ist eine dreidimensionale Darstellung der Simulationsergebnisse für ein Beispiel einer dritten harmonischen Strahlformung bei 90° unter Verwendung einer 4×4-Antennenanordnung.
12A ist ein zweidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die grundlegende Strahlformung bei 50° unter Verwendung einer 4×4-Antennenanordnung.
12B ist ein zweidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die Strahlformung der zweiten Harmonischen bei 50° unter Verwendung einer 4×4-Antennenanordnung.
12C ist ein zweidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel der dritten harmonischen Strahlformung bei 50° unter Verwendung einer 4×4-Antennenanordnung.
13A ist ein dreidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die grundlegende Strahlformung bei 50° unter Verwendung einer 4×4-Antennenanordnung.
13B ist eine dreidimensionale Darstellung der Simulationsergebnisse für ein Beispiel einer zweiten harmonischen Strahlformung bei 50° unter Verwendung einer 4×4-Antennenanordnung.
13C ist eine dreidimensionale Darstellung der Simulationsergebnisse für ein Beispiel einer dritten harmonischen Strahlformung bei 50° unter Verwendung einer 4×4-Antennenanordnung.
Die 14A-16B veranschaulichen verschiedene Beispiele für Simulationen der fundamentalen und harmonischen Strahlformung. Die Simulationen zeigen einen Vergleich der Strahlformung für eine 8×8 Quadratanordnung mit einer 1×8 Linearanordnung. Obwohl verschiedene Ergebnisse angezeigt werden, können die Ergebnisse aufgrund einer Vielzahl von Faktoren variieren.
14A ist ein dreidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die fundamentale Strahlformung bei 90° unter Verwendung einer 8x8-Antennenanordnung.
14B ist ein dreidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die grundlegende Strahlformung bei 90° unter Verwendung einer 1×8-Antennenanordnung.
15A ist ein dreidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die grundlegende Strahlformung bei 75° unter Verwendung einer 8×8-Antennenanordnung.
15B ist ein dreidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die grundlegende Strahlformung bei 75° unter Verwendung einer 1×8-Antennenanordnung.
16A ist ein dreidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die Strahlformung der zweiten Harmonischen bei 75° unter Verwendung einer 8x8-Antennenanordnung.
16B ist ein dreidimensionales Diagramm der Simulationsergebnisse für ein Beispiel für die Strahlformung der zweiten Harmonischen bei 75° unter Verwendung einer 1 x8-Antennenanordnung.
Wie die Simulationen zeigen, kann die Strahlformung mit einer linearen Anordnung ein scheibenförmiges Strahlmuster erzeugen. Zusätzlich kann der scheibenförmige Strahl durch Steuern der Signalphase zu Antennenelementen der Anordnung in einen kegelförmigen Strahl gekippt werden. Zusätzlich kann eine quadratische Anordnung eine Überlagerung von Strahlen aus mehreren linearen Anordnungen beinhalten, die nebeneinander angeordnet sind, was zu einem Verbundstrahl führt, der relativ schmal ist. Wie in den 16A und 16B dargestellt, werden Harmonische sowohl für lineare als auch für quadratische Anordnungen strahlgeformt.
17A ist ein schematisches Diagramm einer weiteren Ausführungsform eines RF-Systems 170 mit Strahlführung. Das RF-System 170 beinhaltet eine Antennenanordnung 102', eine Strahlsteuerschaltung 106, Signalkonditionierungsschaltungen 154a', 154b .... 154m und einen Kombinierer 165. Zusätzlich beinhaltet die Antennenanordnung 102' Antennenelemente 103a, 103b .... 103m.
Obwohl eine Ausführungsform mit drei Antennenelementen und entsprechenden Signalkonditionierungsschaltungen dargestellt ist, kann ein RF-System mehr oder weniger Antennenelemente und/oder Signalkonditionierungsschaltungen verwenden, wie sie durch die Ellipsen angezeigt werden. Darüber hinaus können die Antennenelemente in einer Anordnung implementiert werden.
In der in 17A dargestellten Ausführungsform beinhaltet jede der Signalkonditionierungsschaltungen einen Phasenschieber, einen Leistungsverstärker, einen LNA und Schalter zum Steuern der Auswahl von Leistungsverstärker und LNA. Wie in 17A dargestellt, beinhaltet die Signalkonditionierungsschaltung 154a' einen Phasenschieber 160a, einen Leistungsverstärker 161a, einen LNA 162a und eine Gruppe von Schaltern. Zusätzlich beinhaltet die Signalkonditionierungsschaltung 154b einen Phasenschieber 160b, einen Leistungsverstärker 161b, einen LNA 162b und eine Gruppe von Schaltern. Darüber hinaus beinhaltet die Signalkonditionierungsschaltung 154m einen Phasenschieber 160m, einen Leistungsverstärker 161m, einen LNA 162m und eine Gruppe von Schaltern. Wie in 17A dargestellt, werden phasenverschobene Empfangssignale von jedem Phasenschieber durch den Kombinierer 165 kombiniert, um ein Empfangsstrahlsignal RX zu erzeugen.
Obwohl ein Beispiel für Signalisierungskonditionsschaltungen mit Leistungsverstärkern und LNAs gezeigt wird, sind andere Implementierungen von Signalisierungskonditionsschaltungen möglich. So kann beispielsweise eine Signalkonditionierungsschaltung andere Anordnungen von Schaltungen und/oder zusätzlichen Schaltungen beinhalten, einschließlich beispielsweise Schalter, Phasenschieber, Filter, Verstärker, Frequenzmultiplexer und/oder andere Komponenten.
Wie in 17A dargestellt, beinhaltet die Signalkonditionierungsschaltung 154' auch einen Lleistungsdetektor 163 für Harmonische, der ein Detektionssignal liefert, das einen Leistungspegel von Harmonischen an die Strahllenkungsschaltung 106 anzeigt. Das Detektionssignal kann den Leistungspegel einer oder mehrerer Oberwellenfrequenzen (Frequenzen der Harmonischen), wie beispielsweise der zweiten und/oder dritten Oberwellenfrequenz, anzeigen.
Durch die Einbeziehung des Leistungsdetektors 163 für Harmonische kann die Strahlsteuerschaltung 106 eine Gesamtmenge an empfangener Oberwellenleistung bestimmen, die die Strahlsteuerschaltung 106 beim Bestimmen eines Winkels zum Steuern bzw. Lenken des Empfangsstrahls unterstützen kann.
Obwohl eine Ausführungsform mit einem Leistungsdetektor für Harmonische dargestellt ist, können andere Signalkonditionierungsschaltungen zusätzlich oder alternativ einen Leistungsdetektor für Harmonische beinhalten. Obwohl 17A eine Ausführungsform veranschaulicht, in der der Leistungsdetektor für Harmonische am Ausgang eines LNAs positioniert ist, kann ein Leistungsdetektor für Harmonische an anderen Positionen platziert werden, die zum Erfassen der Leistung der Harmonischen geeignet sind.
Der Leistungsdetektor 163 für Harmonische kann auf vielfältige Weise implementiert werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die Verwendung von Spitzendetektoren und/oder Durchschnittsdetektoren.
17B ist ein schematisches Diagramm einer weiteren Ausführungsform eines RF-Systems 180 mit Strahlführung. Das RF-System 180 beinhaltet eine Antennenanordnung 102', eine Strahlsteuerschaltung 106', Signalkonditionierungsschaltungen 154a, 154b ... 154m, einen Harmonischen-Leistungsdetektor 164 und einen Kombinierer 165.
Das RF-System 180 von 17B ist ähnlich wie das RF-System 170 von 17A, mit der Ausnahme, dass das RF-System 180 eine Implementierung beinhaltet, bei der der Oberwellenleistungsdetektor 164 hinter dem Kombinierer 165 positioniert ist, um dadurch eine Menge an Oberwellenleistung im Empfangsstrahl RX zu erfassen.
Durch diese Art der Positionierung des Oberwellenleistungsdetektors 164 kann die Strahlsteuerschaltung 106' den Empfangsstrahl RX basierend auf einer erfassten Menge an Oberwellenleistung im Strahl steuern.
17C ist ein schematisches Diagramm einer weiteren Ausführungsform eines RF-Systems 190 mit Strahlführung. Das RF-System 190 beinhaltet eine Antennenanordnung 102', eine Strahlsteuerschaltung 106", Signalkonditionierungsschaltungen 154a', 154b ... 154m, einen Leistungsdetektor für Harmonische 164 und einen Kombinierer 165.
Das RF-System 190 beinhaltet sowohl den Oberwellenleistungsdetektor 163 aus 17A als auch den Oberwellenleistungsdetektor 164 (Leistungsdetektor für Harmonische) aus 17B. Somit wird die Strahlsteuerschaltung 106" mit einem ersten Detektionssignal des Oberwellenleistungsdetektors 163, das eine Oberwellenleistung in der Funkumgebung anzeigt, und einem zweiten Detektionssignal des Oberwellenleistungsdetektors 164, das eine Menge an Oberwellenleistung des Empfangsstrahls anzeigt, versehen. So steuert die Strahllenkungsschaltung 106" die Strahlführung bzw. -lenkung basierend sowohl auf dem Betrag der Oberschwingungsleistung in der lokalen Funkumgebung als auch darauf, ob das RF-System 190 auf die Quelle der Oberschwingungsleistung gelenkt oder ausgerichtet ist.
Beispiele für Testgeräte und Testverfahren unter Verwendung einer Teststellenbestimmung auf der Grundlage der Strahlformung von Harmonischen
Bei der Übertragung von einer Antennenanordnung unter Verwendung von Strahlformung kombinieren sich einzelne Signale von Antennenelementen der Anordnung unter Verwendung konstruktiver und destruktiven Interferenzen, um ein aggregiertes d.h. zusammengesetztes Sendesignal zu erzeugen, das strahlartige Qualitäten mit mehr Signalstärke aufweist, die sich in einer bestimmten Richtung weg von der Antennenanordnung ausbreiten. Die Erfinder haben hier erkannt, dass dann, wenn Signale einer Grundfrequenz strahlgeformt sind, um einen Grundstrahl zu erzeugen, Harmonische ebenfalls strahlförmig sind, um harmonische Strahlen mit einer kleineren Strahlbreite (höhere Richtwirkung) im Vergleich zum Grundstrahl zu bilden.
Vorrichtungen und Verfahren zur Prüfung bzw. zum Testen von Hochfrequenzemissionen auf der Grundlage der harmonischen Strahlformung werden hier vorgesehen. In bestimmten Konfigurationen ist ein Verfahren zur Emissionsprüfung von Mobilfunkanordnungen (Zellularkommunikationsanordnungen) zur Einhaltung der Emissionsvorschriften vorgesehen. Das Verfahren beinhaltet das Übertragen eines Signalstrahls unter Verwendung einer Antennenanordnung einer entsprechenden zellularen Kommunikationsanordnung nach deren Herstellung, wobei der Signalstrahl eine Grundkeule und eine oder mehrere harmonische Keulen (Keulen von Harmonischen) beinhaltet. Das Verfahren beinhaltet ferner das Bestimmen einer oder mehrerer Prüfpositionen (Teststellen) des Signalstrahls basierend auf dem Erfassen einer Richtung der Grundkeule unter Verwendung einer Testvorrichtung, wobei die Prüfpositionen den Positionen entsprechen, die den harmonischen Keulen zugeordnet sind. Das Verfahren beinhaltet ferner das Bewerten eines Niveaus oder Grads der harmonischen Emissionen an jeder der einen oder mehreren Teststellen unter Verwendung der Testvorrichtung und das Feststellen, dass die jeweilige zellulare Kommunikationsanordnung der Emissionsprüfung entspricht, wenn bestimmt wird, dass das Niveau bzw. der Grad der harmonischen Emissionen an jeder Teststelle unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt.
Dementsprechend kann eine Oberwellenprüfung an den mit den Oberwellenkeulen verbundenen Teststellen durchgeführt werden, wodurch sich die Prüfung auf die mit hohen Oberwellen verbundenen Stellen konzentriert. Um die Prüfzeit zu verkürzen, entfällt die harmonische Prüfung an Stellen, die sich außerhalb der harmonischen Keulen befinden. Wenn also das Niveau bzw. der Grad der harmonischen Emissionen an den geprüften Stellen unter dem Schwellenwert liegt, erfüllt die Mobilfunkanordnung die Emissionsprüfung. Wenn jedoch das Niveau bzw. der Grad der Prüfung der harmonischen Emissionen an einem oder mehreren der geprüften Stellen über dem Schwellenwert liegt, wird festgestellt, dass die Mobilfunkkommunikation nicht mit der Emissionsprüfung übereinstimmt.
Durch diese Art der Emissionsprüfung können Teststellen mit hoher Wahrscheinlichkeit für harmonische Emissionen identifiziert und schnelle Prüfzeiten erreicht werden. So können Qualitätssicherungsprüfungen, Plattformprüfungen, Kalibrierprüfungen, Zertifizierungsprüfungen und/oder Konformitätstests mit kürzerer Prüfzeit (Testzeit) durchgeführt werden. In bestimmten Ausführungsformen wird ein Testen/Prüfen an 10 oder weniger Teststellen durchgeführt, z.B. weniger als 5 Teststellen.
Im Gegensatz dazu können herkömmliche Testverfahren zahlreiche Teststandorte beinhalten, z.B. an Hunderten von Testpunkten, die eine volle Kugel um die Mobilfunkbaugruppe (Zellularkommunikationsanordnung) herum abdecken.
Eine breite Vielzahl von Arten von zellularen Kommunikationsbaugruppen, die mit Strahlformung arbeiten, können in Übereinstimmung mit den hierin enthaltenen Lehren getestet werden. Beispiele für solche zellularen Kommunikationsanordnungen sind unter anderem gepackte Halbleiterkomponenten (einschließlich gepackter Rohchips), Hochfrequenzmodule (einschließlich Multi-Chip-Module oder MCMs) und/oder Hochfrequenzvorrichtungen (beispielsweise Mobiltelefone, Tablets, Laptops und tragbare Elektronik). Darüber hinaus können solche zellularen Kommunikationsanordnungen teilweise hergestellte Komponenten, Module oder Vorrichtungen beinhalten.
In bestimmten Implementierungen kann die Emissionsprüfung vollständig automatisiert werden. So kann beispielsweise die Testvorrichtung einen automatisierten Behandler beinhalten, mit dem eine zu prüfende Vorrichtung (z.B. ein Modul, ein Mobiltelefon oder eine andere geeignete drahtlose Kommunikationsanordnung) in einen oder aus einem Testbereich (z.B. einen schalltoten Raum) bewegt wird. Zusätzlich kann die zu testende Vorrichtung einen Sendestrahl erzeugen, der von der Testvorrichtung verarbeitet wird, um Teststellen für harmonische Emissionen zu bestimmen. Auf diese Weise können Standortassoziationen mit harmonischer Strahlformung identifiziert und getestet werden, um festzustellen, ob die zu testende Vorrichtung das Testen von Harmonischen besteht oder nicht.
Die Emissionsprüfung kann einer breiten Vielfalt von Arten der Emissionsprüfung entsprechen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Störemissionsprüfung (Testen auf unechte bzw. Störemissionen), Emissionsprüfung der zweiten Harmonischen, Emissionsprüfung der dritten Harmonischen, Prüfung der strahlenden Emissionen, Prüfung der Störfestigkeit und/oder der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV). Beispiele für solche Tests sind unter anderem Testspezifikationen, Empfehlungen und/oder Vorschriften, die von der International Telecommunication Union (ITU), dem 3rd Generation Partnership Project (3GPP), 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), der Telecommunications Standards Development Society, Indien (TSDSI), der Federal Communications Commission (FCC), dem American National Standards Institute (ANSI) und/oder der International Electrotechnical Commission (IEC) vorangebracht wurden.
Die Emissionsprüfung kann auf vielfältige Weise durchgeführt werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, die Verwendung von automatisierten oder halbautomatischen Prüfvorrichtungen, die in einer Absorberkammer, einer halbschalldichten Kammer, einer Gigahertzquermagnetischen Zelle (GTEM), einem Hallraum, einem HF-Abschrimungsraum oder -Kammer, einem Freifeld-Testgelände (OATS) und/oder in einer Fabrik oder Produktionsstätte, zum Beispiel einer Fabrikhalle, betrieben werden.
Die Emissionsprüfung kann bei einer Vielzahl von Frequenzen durchgeführt werden, darunter z.B. Millimeterwellenträger (z.B. 30 GHz bis 300 GHz), Zentimeterwellenträger (z.B. 3 GHz bis 30 GHz) und/oder andere Trägerfrequenzen.
18 ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform der Testvorrichtung 300 mit einer Teststellenbestimmung basierend auf der Strahlformung von Harmonischen. Die Testvorrichtung 300 beinhaltet Messantenne(n) 301, einen Signalanalysator 302, ein Teststellen-Bestimmungssystem 303, einen Behandler 304, eine Steuerung 306 und eine Temperatureinheit oder Steuerung 307. Die Testvorrichtung 300 dient zum schnellen Testen von zu testenden Vorrichtungen, die mit Strahlformung arbeiten, wie beispielsweise die zu testende Vorrichtung 308. Die Testvorrichtung 300 wird nachstehend auch als automatisiertes elektronisches Prüfsystem oder automatisierte Testvorrichtung (Automated Test Equipment; ATE) bezeichnet.
Obwohl 18 die Testvorrichtung gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht, gelten die hier enthaltenen Lehren für Testvorrichtungen, die auf unterschiedlichste Weise implementiert sind.
Die Testvorrichtung 300 verbessert den Fertigungsdurchsatz und/oder ermöglicht eine schnelle Prüfung auf Emissionskonformität der zu testenden Vorrichtungen nach der Herstellung oder Teilfertigung. In bestimmten Implementierungen entspricht die zu testende Vorrichtung 308 einer zellularen Kommunikationsanordnung, wie beispielsweise einer gepackten Halbleiterkomponente, einem Hochfrequenzmodul und/oder einer Hochfrequenz-Vorrichtung.
Die Testvorrichtung 300 kann verwendet werden, um das Verhalten drahtloser Emissionen der zu prüfenden Vorrichtung 308 (z.B. eine Mobilfunk-Kommunikationsanordnung) zu testen, um sicherzustellen, dass die zu testende Vorrichtung 308 innerhalb vordefinierter Leistungsspezifikationen und Parameter arbeitet. Die Testvorrichtung 300 nutzt die Automatisierung, um schnell Messungen an den zu testenden Vorrichtungen (z.B. der zu testenden Vorrichtung 308) durchzuführen und die Testergebnisse auszuwerten. Die Testvorrichtung 300 kann verwendet werden, um die Testzeit zu verkürzen, Probleme mit einer Fertigungsstraße zu verbessern oder zu identifizieren und/oder eine Anzahl defekter Vorrichtungen, die Kunden und/oder Endverbraucher erreichen, zu reduzieren.
Die Messantenne(n) 301 empfangen HF-Signale, die drahtlos von der zu testenden Vorrichtung 308 übertragen werden. So kann beispielsweise die Testvorrichtung 300 die Messantenne(n) 301 verwenden, um einen Senderstrahl drahtlos zu empfangen, der strahlgeformt ist und von der zu testenden Vorrichtung 308 gesendet wird. Der Sendestrahl beinhaltet eine Grundkeule und eine oder mehrere harmonische Keulen, die durch die Strahlformung hervorgerufen werden. Die Messantenne(n) 301 kann eine oder mehrere Antennen einer Vielzahl von Typen beinhalten, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Drahtantennen, Wanderwellenantennen, Reflektorantennen, Mikrostreifenantennen, Aperturantennen und/oder jede andere geeignete Art von Antenne. In bestimmten Implementierungen beinhaltet die Messantenne(n) 301 ein oder mehrere Antennenarrays (Antennenanordnungen bzw. Antennenfelder).
Der Signalanalysator 302 kann verwendet werden, um HF-Signale zu analysieren, die von der zu testenden Vorrichtung 308 über die Messantenne(n) 301 empfangen werden. So kann beispielsweise der Signalanalysator 302 zur Verarbeitung der empfangenen HF-Signale verwendet werden, um eine Vielzahl von HF-Signaleigenschaften zu erfassen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf den Spektralgehalt, zu erfassen.
Der Behandler 304 kann verwendet werden, um die zu testende Vorrichtung 308 physisch zu bewegen oder zu positionieren, einschließlich beispielsweise des Bewegens der zu testenden Vorrichtung 308 auf oder von einer Testplattform (z.B. der Testplattform 403 von 19).
In bestimmten Implementierungen kann der Behandler 304 einen mechanischen Arm zum Bewegen der zu prüfenden Vorrichtung 308 und einen Kolben zum Halten der zu testenden Vorrichtung 308 an den Behandler 304 mittels Vakuumsaugung beinhalten. Es können jedoch auch andere Implementierungen des Behandlers 304 verwendet werden, einschließlich beispielsweise Implementierungen, bei denen der Behandler 304 die zu testende Vorrichtung 308 auf andere Weise sichert.
Der Behandler 304 hilft bei der Positionierung der zu prüfenden Vorrichtung 308 an einer gewünschten Stelle und/oder Ausrichtung in Bezug auf Komponenten der Testvorrichtung 300. So kann der Behandler 304 verwendet werden, um die zu testende Vorrichtung 308 an einer gewünschten Stelle in Bezug auf die Messantenne(n) 301 zu platzieren, wodurch die Messantenne(n) HF-Wellen empfangen kann(können), die von der zu testenden Vorrichtung 308 in einer bestimmten Richtung und/oder Entfernung ausgestrahlt werden.
Obwohl der Behandler 304 verwendet werden kann, um die zu testende Vorrichtung 308 in Bezug auf die Testvorrichtung 300 zu positionieren, kann die Testvorrichtung 300 zusätzlich und/oder alternativ bewegliche und/oder drehbare Teile zum Steuern der Position von Komponenten der Testvorrichtung 300 in Bezug auf die zu testende Vorrichtung 308 beinhalten. In einem Beispiel sind die Messantenne(n) 301 in oder an einer beweglichen Komponente enthalten.
Mit dem Teststellen-Bestimmungssystem 303 werden Teststellen für die Durchführung von Emissionstests ausgewählt. In bestimmten Implementierungen steuert das Teststellen-Bestimmungssystem 303 weiterhin eine relative Position der zu testenden Vorrichtung 308 in Bezug auf die Messantenne(n) 301 und koordiniert so die Platzierung der Komponenten für den Emissionstest. In bestimmten Implementierungen beinhaltet das Teststellen-Bestimmungssystem 303 eine Computerverarbeitungseinheit, eine feldprogrammierbare Gatteranordnung, einen Mikrocontroller und/oder eine andere geeignete elektronische Hardware, die für die Datenverarbeitung und die Steuerung der Betriebsvorgänge der Testausrüstung 300 geeignet ist. In bestimmten Implementierungen läuft diese Hardware teilweise auf der Grundlage der Ausführung von Software.
In bestimmten Ausführungsformen sind die zu testende Vorrichtung 308 und/oder die Messantenne(n) 301 so positioniert, dass sie zunächst eine von der zu testenden Vorrichtung 308 übertragene bzw. gesendete Grundkeule messen oder testen. Zusätzlich werden die HF-Signalmessungen der Messantenne(n) 301 durch den Signalanalysator 302 analysiert, um eine Richtung und/oder Stärke des von der zu testenden Vorrichtung 308 übertragenen Grundkeule zu bestimmen. Basierend auf der Richtung und/oder Stärke der Grundkeule bestimmt das Teststellen-Bestimmungssystem 303 eine oder mehrere Teststellen für den Emissionstest. Die Teststellen entsprechen den Stellen, die den harmonischen Keulen zugeordnet sind.
In bestimmten Implementierungen werden die Teststellen durch Schätzen einer Stelle bzw. Position der harmonischen Keulen bestimmt, basierend auf der Verwendung eines geeigneten Schätzalgorithmus und/oder einer Modellierung. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf 3A bis 16B beschrieben, ist beispielsweise die Stelle oder der Ort der harmonischen Keulen mit der Stelle der Grundkeule verknüpft. Somit kann die Position der harmonischen Keulen basierend auf den Daten der Messantenne(n) 301 und des Signalanalysators 302, die die Richtung und/oder Stärke der Grundkeule anzeigen, geschätzt werden.
Danach kann für jede der Teststellen die zu prüfende Vorrichtung 308 und/oder die Messantenne(n) 301 relativ zueinander bewegt werden, um dadurch die Testvorrichtung 300 so zu konfigurieren, dass sie den Emissionsgrad an der Teststelle misst. Der Emissionsgrad oder -pegel an jedem der Teststellen kann mit der/den Messantenne(n) 301 und dem Signalanalysator 302 und/oder mit anderen geeigneten Testkomponenten gemessen werden.
Wenn der Grad bzw. Pegel der harmonischen Emissionen an den getesteten Stellen unter einem Schwellenwert liegt, erfüllt die Zellularkommunikationsanordnung die Emissionsprüfung. Wenn jedoch der Grad des Emissionstests an einem oder mehreren der geprüften Stellen über dem Schwellenwert liegt, wird festgestellt, dass die Zellularkommunikationsanordnung nicht mit der Emissionsprüfung übereinstimmt. In bestimmten Implementierungen entspricht der Schwellenwert einem Grad oder Pegel akzeptabler Emissionen, der durch eine Testspezifikation, Empfehlung und/oder Verordnung festgelegt ist, die von einer Regulierungsbehörde und/oder einer Normbehörde, wie einer der oben beschriebenen, erlassen wurde.
Dementsprechend kann der Test von Harmonischen ( Oberwellenprüfung) an den mit den harmonischen Keulen verknüpften Teststellen durchgeführt werden, wodurch sich der Test auf die mit hohen Harmomischen verknüpften Stellen konzentriert. Um die Testzeit zu verkürzen, entfällt das Testen von Harmonischen an Stellen, die sich weg von den harmonischen Keulen befinden.
Durch diese Art von Emissionstests können Teststellen mit hoher Wahrscheinlichkeit für harmonische Emissionen identifiziert und schnelle Testzeiten erreicht werden. So können Qualitätssicherungsprüfungen, Plattformprüfungen, Kalibrierprüfungen, Zertifizierungsprüfungen und/oder Konformitätstests mit kürzerer Testzeit durchgeführt werden. Im Gegensatz dazu können herkömmliche Testverfahren zahlreiche Teststellen beinhalten, die eine volle Kugel um die zu testende Vorrichtung herum abdecken.
Die Temperatureinheit 307 kann zum Steuern und/oder Überwachen der Temperatur der Testvorrichtung 300 und/oder der zu prüfenden Vorrichtung 308 verwendet werden, wodurch eine kontrollierte Testumgebung bereitgestellt und/oder Messungen über die Temperatur verfolgt werden können. In bestimmten Implementierungen führt die Testvorrichtung 300 Emissionstests bei zwei oder mehr verschiedenen Temperaturen durch.
Die Steuerung 306 kann verwendet werden, um verschiedene Steuerungsfunktionalitäten zu synchronisieren und/oder bereitzustellen, die den Komponenten der Testvorrichtung 300 zugeordnet sind, wie z.B. die Messantenne(n) 301, den Signalanalysator 302, das Teststellen-Bestimmungssystem 303, den Behandler 304 und/oder die Temperatureinheit 307. In bestimmten Implementierungen steuert oder weist die Steuerung 306 auch die Strahlübertragung der zu testenden Vorrichtung 308 an. Die Steuerung 306 kann auf vielfältige Weise implementiert werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die Verwendung eines Prozessors oder einer anderen geeigneten elektronischen Hardware. In bestimmten Implementierungen wird gängige Hardware (z.B. eine Computerverarbeitungseinheit, ein feldprogrammierbares Gate-Array, ein Mikrocontroller und/oder andere geeignete elektronische Hardware) verwendet, um die Steuerung z.B. einen Controller 306 und andere Funktionen der Testvorrichtung 300 zu implementieren, wie beispielsweise das Teststellen-Bestimmungssystem 303.
Obwohl die Testvorrichtung 300 aus Gründen der Übersichtlichkeit dargestellt und beschrieben wurde, kann die Testvorrichtung 300 modifiziert oder anderweitig angepasst werden. So kann die Testvorrichtung 300 beispielsweise zusätzliche Komponenten wie Stromversorgungen, Sensoren, digitale Signalverarbeitungsinstrumente und/oder Kabel und Verbindungen beinhalten.
19 ist ein schematisches Diagramm einer weiteren Ausführungsform der Testvorrichtung 400 mit einer Teststellenbestimmung basierend auf der Strahlformung von Harmonischen. Die Testvorrichtung 400 beinhaltet ein Gehäuse 401, eine drehbare Kammer 402, eine drehbare Testplattform 403 und Messantennen 404. In der dargestellten Einbettung wurde eine zu testende Vorrichtung 408 (in diesem Beispiel eine mobile Vorrichtung) in der drehbaren Kammer 402 positioniert. Wie in 19 dargestellt, beinhaltet die drehbare Kammer 402 Innenwände 405, die betreibbar sind, um eine Signalreflexion zu verhindern und dadurch der drehbaren Kammer 402 reflexionsfreie Eigenschaften zu verleihen.
In der veranschaulichten Ausführungsform ist die Plattform 402 um eine Achse drehbar, die sich in vertikaler Richtung in Bezug auf 19 erstreckt. Zusätzlich ist die drehbare Kammer 402 zylinderförmig ausgeführt und um eine Achse des Zylinders drehbar. Zusätzlich beinhaltet das Gehäuse 401 eine Elektronik (z.B. ein Teststellen-Bestimmungssystem und/oder eine Steuerung), die konfiguriert ist, um die Drehung der Plattform 403 und der drehbaren Kammer 402 zu steuern und dadurch die relative Positionierung zwischen der zu testenden Vorrichtung 408 und den Messantennen 404 zu steuern.
Die Testvorrichtung 400 in 19 veranschaulicht eine Ausführungsform von einer Testvorrichtung, die für den Betrieb mit einer Teststellenbestimmung basierend auf der Strahlformung von Harmonischen geeignet sind. So kann die Testvorrichtung 400 beispielsweise mit einem Teststellen-Bestimmungssystem (z.B. dem Teststellen-Bestimmungssystem 303 aus 18) implementiert werden, um dadurch Emissionstests an Teststellen in Verbindung mit harmonischen Keulen durchzuführen. Obwohl die Testvorrichtung 400 eine Ausführungsform der Testvorrichtung mit einer Teststellenbestimmung auf der Grundlage der Strahlformung von Harmonischen veranschaulicht, gelten die hier enthaltenen Lehren für Testvorrichtungen, die auf unterschiedlichste Weise implementiert sind.
Durch diese Art der Emissionsprüfung können Teststellen mit hoher Wahrscheinlichkeit für harmonische Emissionen identifiziert und schnelle Testzeiten erreicht werden. So können Qualitätssicherungsprüfungen, Plattformprüfungen, Kalibrierprüfungen, Zertifizierungsprüfungen und/oder Konformitätstests mit kürzerer Testzeit durchgeführt werden.
20 ist ein schematisches Diagramm eines Verfahrens 450 zur Emissionsprüfung nach einer Ausführungsform. Es sei darauf hingewiesen, dass das Verfahren 450 mehr oder weniger Betriebsvorgänge beinhalten kann und die Betriebsvorgänge bei Bedarf in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden können. Das veranschaulichte Verfahren 450 kann verwendet werden, um eine Vielzahl von zu testenden Vorrichtungen zu testen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Mobilfunk- d.h. Zellularkommunikationsanordnungen. Das Verfahren 450 kann mit jeder geeigneten Testvorrichtung, wie beispielsweise automatisierten oder halbautomatischen Testvorrichtungen, durchgeführt werden. In einer Ausführungsform wird das Verfahren 450 durch die Testvorrichtung 300 aus 18 durchgeführt. In einer weiteren Ausführungsform wird das Verfahren 450 durch die Testvorrichtung 400 aus 19 durchgeführt.
Obwohl das Verfahren 450 eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Emissionsprüfung veranschaulicht, sind die hier enthaltenen Lehren auf Testverfahren anwendbar, die auf unterschiedlichste Weise implementiert sind.
Das Verfahren 450 beginnt bei Block 451, in dem ein Signalstrahl unter Verwendung einer Antennenanordnung einer zellularen Kommunikationsanordnung nach deren Herstellung (einschließlich vollständiger oder teilweiser Herstellung) übertragen wird, wobei der Signalstrahl eine Grundkeule und eine oder mehrere harmonische Keulen beinhaltet.
Obwohl das Verfahren 450 als Beginn bei Schritt 451 dargestellt ist, kann es zusätzliche Schritte vor Schritt 451 beinhalten. In bestimmten Implementierungen wird beispielsweise ein automatisierter Behandler (z.B. der Behandler 304 von 18) verwendet, um die zellulare Kommunikationsanordnung vor dem Senden des Signalstrahls zu bewegen (z.B. in eine Prüfkammer und/oder auf eine Prüfplattform).
In einem nachfolgenden Block 452 werden eine oder mehrere Teststellen des Signalstrahls basierend auf dem Erfassen einer Richtung der Grundkeule unter Verwendung von einer Testvorrichtung bestimmt, wobei die eine oder die mehreren Teststellen den Stellen entsprechen, die mit der einen oder mehreren harmonischen Keulen verbunden sind. In bestimmten Konfigurationen beinhaltet das Erfassen der Richtung der Grundkeule das Empfangen des Signalstrahls unter Verwendung einer oder mehrerer Messantennen (z.B. der Messantenne(n) 301 von 18), das Analysieren der empfangenen Signale unter Verwendung eines Signalanalysators (z.B. des Signalanalysators 302 von 18) und das Bestimmen der einen oder mehreren Teststellen unter Verwendung eines Teststellen-Bestimmungssystems (z.B. des Teststellenbestimmungssystems 303 von 18).
Das Verfahren 450 wird bei einem Block 453 fortgesetzt, in dem an jedem der Teststellen mit Hilfe der Testvorrichtung ein Pegel der harmonischen Emissionen bewertet wird. In bestimmten Implementierungen werden die harmonischen Emissionen an jeder der Teststellen gemessen, indem die relative Positionierung zwischen der zellularen Kommunikationsanordnung (z.B. der zu prüfenden Vorrichtung 308 von 18) und einer oder mehreren Messantennen (z.B. der Messantenne(n) 301 von 18), um an der Teststelle anzukommen, gesteuert wird, und der Emissionspegel an der Teststelle mit einer geeigneten Testvorrichtung (z.B. der Messantenne(n) 301 und dem Signalanalysator 302 von 18) gemessen wird.
In einem nachfolgenden Block 454 wird festgestellt, dass die zellulare Kommunikationsanordnung den Emissionstest besteht, wenn der Grad bzw. Pegel der harmonischen Emissionen an jeder getesteten Stelle als unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegend bestimmt wird.
Wenn also der Grad bzw. Pegel der harmonischen Emissionen an den geprüften Stellen unter dem Schwellenwert liegt, erfüllt die Mobilfunkanordnung die Emissionsprüfung. Wenn jedoch der Pegel des Tests der harmonischen Emissionen an einem oder mehreren der geprüften Stellen über dem Schwellenwert liegt, wird festgestellt, dass die Zellularkommunikation den Emissionstest nicht erfüllt.
Obwohl das Verfahren 450 so dargestellt ist, dass es Block 454 endet, kann das Verfahren 450 iterativ wiederholt werden, um mehrere zellulare Kommunikationsbaugruppen zu testen. So kann beispielsweise das Verfahren bei Block 451 für die nächste Mobilfunkbaugruppe (Zellularkommunikationsanordnung) neu gestartet werden.
Beispiele für RF-Systeme, Module und Geräte
21 ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Moduls 680. Das Modul 680 beinhaltet Antennenanordnung(en) 681, ein Substrat 682, eine Verkapselung 683, IC(s) 684, eine auf der Oberfläche angebrachte Vorrichtung(en) (surface-mount Vorrichtung) oder SMD(s) 685, integrierte passive Vorrichtung(en) oder IPD(s) 686 und eine Abschirmung 687. Das Modul 680 veranschaulicht verschiedene Beispiele von Komponenten und Strukturen, die in ein Modul einer Kommunikationsvorrichtung aufgenommen werden können, die eine Strahlführung ermöglicht.
Obwohl ein Beispiel für eine Kombination von Komponenten und Strukturen gezeigt wird, kann ein Modul mehr oder weniger Komponenten und/oder Strukturen beinhalten.
22A ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Moduls 700. 22B ist ein Querschnitt durch das Modul 700 von 22A, aufgenommen entlang der Schnittinien 22B-22B.
Das Modul 700 beinhaltet ein laminiertes Substrat oder Laminat 701, einen Halbleiterrohchip oder IC 702 (nicht sichtbar in 22A), SMDs (nicht sichtbar in 22A), und eine Antennenanordnung mit den Antennenelementen 710a1, 710a2, 710a2, 710a3... 710an, 710b1, 710b2, 710b3... 710bn, 710c1, 710c2, 710c3... 710cn, 710m1, 710m2, 710m3... 710mn.
Obwohl in den und nicht dargestellt, kann das Modul 700 zusätzliche Strukturen und Komponenten beinhalten, die aus Gründen der Übersichtlichkeit in den Abbildungen weggelassen wurden. Darüber hinaus kann das Modul 700 auf vielfältige Weise für eine bestimmte Anwendung und/oder Implementierung modifiziert oder angepasst werden.
Die Antennenelemente 710a1, 710a2, 710a2, 710a3... 710an, 710b1, 710b2, 710b3... 710bn, 710c1, 710c2, 710c3... 710cn, 710m1, 710m2, 710m3... 710mn sind auf einer ersten Oberfläche des Laminats 701 ausgebildet und können je nach Ausführung zum Empfangen und/oder Senden von Signalen verwendet werden. Obwohl ein 4x4-Array von Antennenelementen dargestellt ist, 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 das Senden und Empfangen.
In der dargestellten Ausführungsform befindet sich das IC 702 auf einer zweiten Oberfläche des Laminats 701 gegenüber der ersten Oberfläche. Es sind jedoch auch andere Implementierungen möglich. In einem Beispiel ist das IC 702 intern in das Laminat 701 integriert.
In bestimmten Implementierungen beinhaltet das IC 702 Signalkonditionierungsschaltungen, die den Antennenelementen 710a1, 710a2, 710a3 .... 710an, 710b1, 710b2, 710b3... 710bn, 710c1, 710c2, 710c3... 710cn, 710m1, 710m2, 710m3... 710mn und eine Strahlsteuerschaltung zum dynamischen Steuern der Signalkonditionierungsschaltungen basierend auf einer oder mehreren Überlegungen in Bezug auf harmonische Keulen. Obwohl eine Implementierung mit einem Halbleiterchip dargestellt ist, gelten die hier enthaltenen Lehren für Implementierungen mit zusätzlichen Chips.
Das Laminat 701 kann verschiedene Strukturen beinhalten, wie z.B. leitfähige Schichten, dielektrische Schichten und/oder Lötmasken. 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 701 kann Durchkontaktierungen beinhalten, um elektrische Verbindungen zu Signal- und/oder Masseleitungen der Antennenelemente herzustellen. Beispielsweise können Durchkontaktierungen in bestimmten Implementierungen dazu beitragen, elektrische Verbindungen zwischen den Signalkonditionierungsschaltungen des IC 702 und den entsprechenden Antennenelementen herzustellen.
Die Antennenelemente 710a1, 710a2, 710a3... 710an, 710b1, 710b2, 710b3... 710bn, 710c1, 710c2, 710c3... 710cn, 710m1, 710m2, 710m3... 710mn können den auf unterschiedlichste Weise implementierten 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 701 gebildet ist, wobei eine Masseplatte mit einer leitenden Schicht auf der gegenüberliegenden Seite des Laminats 701 oder innerhalb des Laminats (Der Schichtanordnung) 701 gebildet ist. Weitere Beispiele für Antennenelemente sind unter anderem Dipolantennenelemente, Keramikresonatoren, gestanzte Metallantennen und/oder Laser-Di rektstrukturieru ngsanten nen.
23 ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform einer mobilen Vorrichtung 800. Die mobile Vorrichtung 800 beinhaltet ein Basisbandsystem 801, einen Submillimeterwellen-(mmW)-Transceiver (Sender-Empänger) 802, ein Submillimeter-Frontend-System 803, Submillimeterantennen 804, ein Energiemanagement-System 805, einen Speicher 806, eine Benutzeroberfläche 807, einen mmW-Basisband(BB)/Zwischenfrequenz(IF)-Transceiver 812, ein mmW-Frontend-System 813 und mmW-Antennen 814.
Die mobile Vorrichtung 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.
In der dargestellten Ausführungsform dienen der Sub-mmW-Sender-Empfänger 802, das Sub-mmW-Frontend-System 803 und die Sub-mmW-Antennen 804 zum Senden und Empfangen von Zentimeterwellen und anderen Hochfrequenzsignalen unterhalb von Millimeterwellenfrequenzen. Darüber hinaus dienen die mmW BB/IF-Transceiver 812, das mmW-Frontend-System 813 und die mmW-Antennen 814 zum Senden und Empfangen von Millimeterwellen. Obwohl ein konkretes Beispiel gezeigt wird, sind andere Implementierungen möglich, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, mobile Vorrichtungen, die unter Verwnedung einer Schaltung arbeiten, die über verschiedene Frequenzbereiche arbeitet.
Der Sub-mmW-Sender-Empfänger 802 erzeugt HF-Signale zur Übertragung und verarbeitet eingehende HF-Signale, die von den Sub-mmW-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 23 gemeinsam als Sub mmW-Transceiver 802 dargestellt werden. In einem Beispiel können separate Komponenten (z.B. separate Schaltungen oder Rohchips) für die Verarbeitung bestimmter Arten von HF-Signalen bereitgestellt werden.
Das Sub-mmW-Frontend-System 803 trögt dazu bei, Signale zu konditionieren, die zu den Antennen 804 übertragen und/oder von ihnen empfangen werden. In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet das Frontend-System 803 Leistungsverstärker (PAs) 821, rauscharme Verstärker (LNAs) 822, Filter 823, Schalter 824 und Duplexer 825. Es sind jedoch auch andere Implementierungen möglich.
So kann beispielsweise das Sub-mmW-Frontend-System 803 eine Reihe von Funktionalitäten bereitstellen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, das Verstärken von Signalen für die Übertragung, das Verstärken von Empfangssignalen, das Filtern von Signalen, das Umschalten zwischen verschiedenen Bändern, das Umschalten zwischen verschiedenen Leistungsmodi, das Umschalten zwischen Sende- und Empfangsmodus, das Duplizieren von Signalen, das Multiplexen von Signalen (z.B. Diplexen oder Triplexen) oder eine Kombination davon.
In bestimmten Implementierungen unterstützt die mobile Vorrichtung 800 die Trägeraggregation und bietet damit Flexibilität zur Erhöhung der maximalen Datenraten. Die Trägeraggregation kann sowohl für das Frequency Division Duplexing (FDD) als auch für das Time Division Duplexing (TDD) verwendet werden und kann zur Aggregation mehrerer Träger oder Kanäle verwendet werden. Die Trägeraggregation beinhaltet die zusammenhängende Aggregation (contiguous aggregation), bei der zusammenhängende Träger innerhalb des gleichen Betriebsfrequenzbandes aggregiert werden. Die Trägeraggregation kann auch nicht zusammenhängend sein (non-contiguous aggregation)und Träger beinhalten, die in ihrer Frequenz innerhalb eines gemeinsamen Bandes oder in verschiedenen Bändern getrennt sind.
Die Sub mmW-Antennen 804 können Antennen beinhalten, die für eine Vielzahl von Kommunikationsarten verwendet werden. So können beispielsweise die Sub mmW-Antennen 804 Antennen zum Senden und/oder Empfangen von Signalen beinhalten, die mit einer Vielzahl von Frequenzen und Kommunikationsstandards verbunden sind.
Der mmW BB/IF-Transceiver 812 erzeugt Millimeterwellensignale zur Übertragung und verarbeitet eingehende Millimeterwellensignale, die von den mmW-Antennen 814 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 23 gemeinsam als mmW-Sender-Empfänger 812 dargestellt sind. Der mmW BB/IF-Transceiver 812 kann je nach Ausführung im Basisband oder in der Zwischenfrequenz betrieben werden.
Das mmW-Frontendsystem 813 hilft bei der Konditionierung von Signalen, die zu den mmW-Antennen 814 übertragen und/oder von diesen empfangen werden. In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet das Frontend-System 803 Leistungsverstärker 831, rauscharme Verstärker 832, Schalter 833, Aufwärtswandler 834, Abwärtswandler 835 und Phasenschieber 836. Es sind jedoch auch andere Implementierungen möglich. In einem Beispiel arbeitet die mobile Vorrichtung 800 mit einem BB mmW-Transceiver, und Aufwärtswandler und Abwärtswandler entfallen im mmW-Frontend-System. In einem weiteren Beispiel beinhaltet das mmW-Frontend-System weiterhin Filter zum Filtern von Millimeterwellensignalen.
Die mmW-Antennen 814 können Antennen beinhalten, die für eine Vielzahl von Kommunikationsarten verwendet werden. Die mmW-Antennen 814 können Antennenelemente beinhalten, die auf unterschiedlichste Weise implementiert sind, und in bestimmten Konfigurationen sind die Antennenelemente so angeordnet, dass sie ein oder mehrere Antennenarrays bilden. Beispiele für Antennenelemente für Millimeterwellenantennenanordnungen sind unter anderem Patch-Antennen, Dipolantennenelemente, Keramikresonatoren, gestanzte Metallantennen und/oder Laser-Direktstrukturierungsantennen.
In bestimmten Implementierungen unterstützt die mobile Vorrichtung 800 MIMO-Kommunikation und/oder Switched Diversity-Kommunikation. So verwendet die MIMO-Kommunikation beispielsweise mehrere Antennen, um mehrere Datenströme über einen einzigen Funkkanal zu übertragen. MIMO-Kommunikationen profitiern von einem höheren Signal-Rausch-Verhältnis, einer verbesserten Kodierung und/oder reduzierten Signalstörungen aufgrund räumlicher Multiplex-Unterschiede in der Funkumgebung. Geschaltete Diversität (Switched Diversity) bezieht sich auf Kommunikationen, bei denen eine bestimmte Antenne für den Betrieb zu einem bestimmten Zeitpunkt ausgewählt wird. So kann beispielsweise mit einem Schalter eine bestimmte Antenne aus einer Gruppe von Antennen basierend auf einer Vielzahl von Faktoren, wie beispielsweise einer beobachteten Bitfehlerrate und/oder einer Signalstärkeanzeige, ausgewählt werden.
Die mobile Vorrichtung 800 arbeitet mit Beamforming (Strahlformung). So beinhaltet beispielsweise das mmW-Frontend-System 813 Phasenschieber mit variabler Phase, die durch den mmW BB/IF-Transceiver 812 gesteuert werden. Zusätzlich werden die Phasenschieber gesteuert, um Strahlformung und Richtwirkung für das Senden und/oder Empfangen von Signalen mit den mmW-Antennen 814 zu gewährleisten. So werden beispielsweise im Rahmen der Signalübertragung die Phasen der Sendesignale, die einer zur Übertragung verwendeten Antennenanordnung zugeführt werden, so gesteuert, dass sich abgestrahlte Signale unter Verwendung konstruktiver und destruktiver Interferenzen kombinieren, um ein Gesamtsendesignal zu erzeugen, das strahlähnliche Eigenschaften mit mehr Signalstärke aufweist und sich in eine bestimmte Richtung ausbreitet. Im Rahmen des Signalempfangs werden die Phasen so gesteuert, dass mehr Signalenergie empfangen wird, wenn das Signal aus einer bestimmten Richtung in die Antennenanordnung gelangt.
Das Basisbandsystem 801 ist mit der Benutzeroberfläche 807 gekoppelt, um die Verarbeitung verschiedener Benutzereingaben und -ausgaben (I/O), wie beispielsweise Sprache und Daten, zu erleichtern. Das Basisbandsystem 801 stellt den Sub-mmW- und mmW-Transceivern digitale Darstellungen von Sendesignalen zur Verfügung, die von den Transceivern verarbeitet werden, um HF-Signale für die Übertragung zu erzeugen. Das Basisbandsystem 801 verarbeitet auch digitale Darstellungen von Empfangssignalen, die von den Sende-Empfängern bereitgestellt werden. Wie in 23 dargestellt, ist das Basisbandsystem 801 mit dem Speicher 806 gekoppelt, um den Betrieb der mobilen Vorrichtung 800 zu erleichtern.
Der Speicher 806 kann für eine Vielzahl von Zwecken verwendet werden, wie z.B. das Speichern von Daten und/oder Anweisungen, um den Betrieb der mobilen Vorrichtung 800 zu erleichtern und/oder die Speicherung von Benutzerinformationen zu ermöglichen.
Das Power-Management-System (Energieverwaltungssystem) 805 bietet eine Reihe von Energie-Management-Funktionen der mobilen Vorrichtung 800. In bestimmten Implementierungen beinhaltet das Energie-Management-System 805 eine PA-Versorgungssteuerungsschaltung, die die Versorgungsspannungen der Leistungsverstärker der Frontend-Systeme steuert. So kann das Energie-Management-System 805 beispielsweise konfiguriert sein, um die Versorgungsspannung(en) zu ändern, die einem oder mehreren der Leistungsverstärker zur Verbesserung des Wirkungsgrades, wie beispielsweise dem Power Added Efficiency (PAE) (energi-hinzugefügter Wirkungsgrad), zugeführt werden.
In bestimmten Implementierungen empfängt das Energie-Management-System 805 eine Batteriespannung von einer Batterie. Die Batterie kann jede geeignete Batterie für die Verwendung in der mobilen Vorrichtung 800 sein, z.B. auch eine Lithium-Ionen-Batterie.
Schlussfolgerung
Einige der oben beschriebenen Ausführungsformen haben Beispiele für die Strahlsteuerung in Verbindung mit drahtlosen Kommunikationsvorrichtungen bereitgestellt. Die Prinzipien und Vorteile der Ausführungsformen können jedoch für alle anderen Systeme oder Vorrichtungen verwendet werden, die von einer der hier beschriebenen Schaltungen und Systeme profitieren.
Sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes erfordert, sind die Worte „umfassen“, „umfassend“, und dergleichen in einem integrativen Sinne auszulegen, im Gegensatz zu einem exklusiven oder erschöpfenden Sinne; das heißt, im Sinne von „einschließend, 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 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 Einzel- oder Pluralzahl auch die Plural- oder Singularzahl 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.
Darüber hinaus soll die hierin verwendete bedingte Sprache, wie unter anderem „kann“, „könnte“, „könnte unter Umständen“, „kann“, „z.B.“, „wie“ und dergleichen, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben oder anderweitig im Rahmen des verwendeten Kontextes verstanden, im Allgemeinen 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 Eingabe oder Aufforderung durch den Autor.
Die vorstehende detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung soll nicht abschließend sein oder die Erfindung auf die oben offenbarte Form beschränken. Während spezifische Ausführungsformen und Beispiele für die Erfindung vorstehend zur Veranschaulichung beschrieben sind, sind im Rahmen der Erfindung verschiedene äquivalente 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. Während ferner Prozesse oder Blöcke manchmal als in Serie ausgeführt dargestellt werden, können diese Prozesse oder Blöcke stattdessen parallel oder zu verschiedenen Zeiten ausgeführt werden.
Die Lehren der hierin enthaltenen Erfindung können auf andere Systeme angewendet werden, nicht unbedingt auf das voranstehend beschriebene System. Die Elemente und Handlungen der verschiedenen voranstehend beschriebenen Ausführungsformen können zu weiteren Ausführungsformen kombiniert werden.
Während 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 Formen umgesetzt werden; ferner können verschiedene Auslassungen, Substitutionen und Änderungen in der Form der hier beschriebenen Verfahren und Systeme vorgenommen werden, ohne vom Grundgedanken der Offenbarung abzuweichen. Die beiliegenden Ansprüche und deren Entsprechungen sollen solche Formen oder Modifikationen abdecken, so wie sie in den Schutzumfang und den Grundgedanken der Offenbarung fallen würden.

Claims

Hochfrequenzsystem zur Verwendung in einem Zellularnetz, wobei das Hochfrequenzsystem umfasst: eine Antennenanordnung mit einer Vielzahl von Antennenelementen, die konfiguriert sind, um eine Vielzahl von Empfangssignalen als Reaktion auf eine Funkwelle zu erzeugen, wobei jedes der Vielzahl von Antennenelementen konfiguriert ist, um ein entsprechendes aus der Vielzahl von Empfangssignalen zu erzeugen; eine Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen, die jeweils funktionsfähig einem entsprechenden aus der Vielzahl von Antennenelementen zugeordnet sind, wobei die Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen konfiguriert ist, um die Vielzahl von Empfangssignalen zu verarbeiten, um dadurch einen Empfangsstrahl zu bilden; und eine Strahlsteuerschaltung, die konfiguriert ist, um die Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen zu steuern, um eine Strahlsteuerung bzw. -lenkung des Empfangsstrahls basierend auf einer Richtung von einer oder mehreren harmonischen Keulen des Empfangsstrahls bereitzustellen.
Hochfrequenzsystem nach Anspruch 1, wobei die Strahlsteuerschaltung ferner konfiguriert ist, um eine Grundkeule des Empfangsstrahls basierend auf der Richtung einer oder mehrerer harmonischer Keulen zu verstimmen.
Hochfrequenzsystem nach Anspruch 2, wobei die eine oder die mehreren harmonischen Keulen eine harmonische Keule beinhalten, die im Wesentlichen in die gleiche Richtung wie die Grundkeule gerichtet ist und eine schmalere Strahlbreite als die Grundkeule aufweist.
Hochfrequenzsystem nach Anspruch 3, wobei die Strahlsteuerschaltung ferner konfiguriert ist, um den Empfangsstrahl innerhalb einer Strahlbreite der Grundkeule, aber außerhalb einer Strahlbreite der einen oder mehreren harmonischen Keulen zu steuern.
Hochfrequenzsystem nach Anspruch 1, wobei die Strahlsteuerschaltung betreibbar ist, um einen Winkel des Empfangsstrahls regelmäßig einzustellen.
Hochfrequenzsystem nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen einen Leistungsdetektor für Harmonische beinhaltet, der konfiguriert ist, um einen Leistungspegel von Harmonischen zu erfassen, wobei die Strahlsteuerschaltung ferner konfiguriert ist, um eine Strahlsteuerung basierend auf dem Leistungspegel von Harmonischen bereitzustellen.
Hochfrequenzsystem nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Leistungsdetektor für Harmonische, der konfiguriert ist, um einen Leistungspegel von Harmonischen des Empfangsstrahls zu erfassen, wobei die Strahlsteuerschaltung ferner konfiguriert ist, um eine Strahlsteuerung basierend auf dem Leistungspegel von Harmonischen bereitzustellen.
Hochfrequenzsystem nach Anspruch 1, wobei jede der Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen einen variablen Phasenschieber beinhaltet, der durch die Strahlsteuerschaltung gesteuert wird.
Hochfrequenzsystem nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Antennenelementen mindestens eines aus einer Vielzahl von Patch-Antennenelementen, einer Vielzahl von Dipol-Antennenelementen, einer Vielzahl von Keramikresonatoren, einer Vielzahl von gestanzten Metallantennen oder einer Vielzahl von Laserdirektstrukturierungsantennen beinhaltet.
Modul zur Implementierung in eine Benutzervorrichtung zur Verwendung in einem Zellularnetz, wobei das Modul umfasst: ein laminiertes Substrat; eine Antennenanordnung, die auf dem laminierten Substrat ausgebildet ist und eine Vielzahl von Antennenelementen beinhaltet, die konfiguriert sind, um eine Vielzahl von Empfangssignalen als Reaktion auf eine Funkwelle zu erzeugen, wobei jedes der Vielzahl von Antennenelementen konfiguriert ist, um ein entsprechendes aus der Vielzahl von Empfangssignalen zu erzeugen; und einen Halbleiterrohchip, der an dem laminierten Substrat angebracht ist, wobei der Halbleiterrohchip eine Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen beinhaltet, die jeweils funktionsfähig einem entsprechenden der Vielzahl von Antennenelementen zugeordnet sind, wobei die Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen konfiguriert ist, um die Vielzahl von Empfangssignalen zu verarbeiten, um dadurch einen Empfangsstrahl zu bilden, wobei der Halbleiterrohchip ferner eine Strahlsteuerschaltung beinhaltet, die konfiguriert ist, um die Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen zu steuern, um eine Strahlsteuerung bzw. -lenkung des Empfangsstrahls basierend auf einer Richtung von einer oder mehreren harmonischen Keulen des Empfangsstrahls bereitzustellen.
Modul nach Anspruch 10, wobei die Strahlsteuerschaltung ferner konfiguriert ist, um eine Grundkeule des Empfangsstrahls basierend auf der Richtung einer oder mehrerer harmonischer Keulen zu verstimmen.
Modul nach Anspruch 11, wobei die eine oder die mehreren harmonischen Keulen eine harmonische Keule beinhalten, die im Wesentlichen in die gleiche Richtung wie die Grundkeule gerichtet ist und eine schmalere Strahlbreite als die Grundkeule aufweist.
Modul nach Anspruch 12, wobei die Strahlsteuerschaltung ferner konfiguriert ist, um den Empfangsstrahl innerhalb einer Strahlbreite der Grundkeule, aber außerhalb einer Strahlbreite der einen oder mehreren harmonischen Keulen zu steuern.
Modul nach Anspruch 10, wobei die Strahlsteuerschaltung betreibbar ist, um einen Winkel des Empfangsstrahls regelmäßig einzustellen.
Modul nach Anspruch 10, wobei mindestens eine der Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen einen Leistungsdetektor für Harmonische beinhaltet, der konfiguriert ist, um einen Leistungspegel von Harmonischen zu erfassen, wobei die Strahlsteuerschaltung ferner konfiguriert ist, um eine Strahlsteuerung basierend auf dem Leistungspegel von Harmonischen bereitzustellen.
Modul nach Anspruch 10, ferner umfassend einen Leistungsdetektor für Harmonische, der konfiguriert ist, um einen Leistungspegel von Harmonischen des Empfangsstrahls zu erfassen, wobei die Strahlsteuerschaltung ferner konfiguriert ist, um eine Strahlsteuerung basierend auf dem Leistungspegel von Harmonischen bereitzustellen.
Modul nach Anspruch 10, wobei jede der Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen einen variablen Phasenschieber beinhaltet, der durch die Strahlsteuerschaltung gesteuert wird.
Verfahren zur Strahlsteuerung in einem Hochfrequenzsystem, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen einer Vielzahl von Empfangssignalen auf einer Vielzahl von Antennenelementen einer Antennenanordnung, wobei jedes der Vielzahl von Empfangssignalen von einem entsprechenden der Vielzahl von Antennenelementen empfangen wird; Konditionieren der Vielzahl von Empfangssignalen unter Verwendung einer Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen, die jeweils funktionsfähig einem entsprechenden der Vielzahl von Antennenelementen zugeordnet sind; Erzeugen eines Empfangsstrahls durch Verarbeiten der Vielzahl von Empfangssignalen unter Verwendung der Vielzahl von Signalkonditionierungsschaltungen; und Steuern bzw. Lenken des Empfangsstrahls in eine ausgewählte Richtung basierend auf einer Richtung von einer oder mehreren harmonischen Keulen des Empfangsstrahls.
Verfahren nach Anspruch 18, ferner umfassend das Verstimmen einer Grundkeule des Empfangsstrahls basierend auf der Richtung einer oder mehrerer harmonischer Keulen.
Verfahren nach Anspruch 19, ferner umfassend das Steuern bzw. Lenken des Empfangsstrahls innerhalb einer Strahlbreite der Grundkeule, aber außerhalb einer Strahlbreite jeder der einen oder mehreren harmonischen Keulen.
Verfahren zum Testen von Harmonischen von Zellularkommunikationsanordnungen auf Einhaltung der Emissionen, wobei das Verfahren umfasst: Übertragen eines Signalstrahls unter Verwendung einer Antennenanordnung einer entsprechenden zellularen Kommunikationsanordnung nach deren Herstellung, wobei der Signalstrahl eine Grundkeule und eine oder mehrere harmonische Keulen beinhaltet; Bestimmen einer oder mehrerer Teststellen des Signalstrahls basierend auf dem Erfassen einer Richtung der Grundkeule unter Verwendung einer Testvorrichtung, wobei die eine oder die mehreren Teststellen den Stellen entsprechen, die den einer oder den mehreren harmonischen Keulen zugeordnet sind; Bewerten eines Grads der harmonischen Emissionen an jeder der einen oder mehreren Teststellen unter Verwendung der Testvorrichtung; und Feststellen, dass die jeweilige Zellularkommunikationsanordnung einen Emissionstest besteht, wenn bestimmt wird, dass der Grad der harmonischen Emissionen an jeder getesteten Stelle unter einem vorgegebenen Schwellenwert liegt.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei, wenn bestimmt wird, dass der Grad der harmonischen Emissionen an einer oder mehreren der getesteten Stellen über dem vorbestimmten Schwellenwert liegt, festgestellt wird, dass die jeweilige Zellularkommunikationsanordnung den Emissionstest nicht erfüllt.
Verfahren nach Anspruch 22, ferner umfassend das Weglassen des Tests an Positionen, die von dem einen oder den mehreren harmonischen Keulen weg sind.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Testen von Harmonischen einen Störemissionstest beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Testen von Harmonischen das Erfassen von Emissionen zweiter Harmonischer von der jeweiligen Zellularkommunikationsanordnung beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Testen von Harmonischen das Erfassen von Emissionen dritten Harmonischer der jeweiligen Zellularkommunikationsanordnung beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 21, das unter Verwendung einer automatisierten Testvorrichtung durchgeführt wird.
Automatisierte Testvorrichtung zum Testen von Harmonischen von Zellularkommunikationsanordnungen auf Einhaltung von Emissionsvorschriften, wobei die automatisierte Testvorrichtung umfasst: eine oder mehrere Messantennen, die konfiguriert sind, um ein Empfangssignal als Reaktion auf das Empfangen eines von einer Antennenanordnung einer Zellularkommunikationsanordnung gesendeten Signalstrahls zu erzeugen, wobei der Signalstrahl eine Grundkeule und eine oder mehrere harmonische Keulen umfasst; einen Signalanalysator, der konfiguriert ist, um das Empfangssignal zu analysieren, um eine Richtung der Grundkeule zu erfassen; und ein Teststellen-Bestimmungssystem, das konfiguriert ist, um eine oder mehrere Teststellen des Signalstrahls basierend auf der erfassten Richtung der Grundkeule zu bestimmen, wobei die eine oder die mehreren Teststellen den Stellen entsprechen, die einer oder mehreren harmonischen Keulen zugeordnet sind, wobei das Teststellen-Bestimmungssystem ferner konfiguriert ist, um die automatisierte Testvorrichtung zu steuern, um einen Grad der harmonischen Emissionen an jeder der einen oder mehreren Teststellen zu bewerten.
Automatisierte Testvorrichtung nach Anspruch 28, wobei die automatisierte Testvorrichtung ferner konfiguriert ist, um den Grad der harmonischen Emissionen an jeder der einen oder mehreren Teststellen mit einem vorbestimmten Schwellenwert zu vergleichen.
Automatisierte Testvorrichtung nach Anspruch 28, ferner umfassend einen Behandler, der konfiguriert ist, um die Zellularkommunikationsvorrichtung zu bewegen.
Automatisierte Testvorrichtung nach Anspruch 28, ferner umfassend eine Plattform, die konfiguriert ist, um die Zellularkommunikationsanordnung aufzunehmen, wobei die Plattform konfiguriert ist, um mindestens beweglich oder drehbar in Bezug auf die eine oder die mehreren Messantennen zu sein.
Automatisierte Testvorrichtung nach Anspruch 28, wobei die eine oder die mehreren Messantennen so implementiert sind, dass sie mindestens beweglich oder drehbar in Bezug auf die Zellularkommunikationsanordnung sind.
Automatisierte Testvorrichtung nach Anspruch 28, wobei das Teststellen-Bestimmungssystem ferner konfiguriert ist, um das Testen an Positionen weg von der einen oder den mehreren harmonischen Keulen zu unterlassen.
Verfahren zum Testen von Harmonischen von Zellularkommunikationsanordnungen unter Verwendung einer automatisierten Testvorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: Erzeugen eines Empfangssignals unter Verwendung einer oder mehrerer Messantennen der automatisierten Testvorrichtung als Reaktion auf das Empfangen eines Signalstrahls von einer Antennenanordnung einer Zellularkommunikationsanordnung, wobei der Signalstrahl eine Grundkeule und eine oder mehrere harmonische Keulen umfasst; Analysieren des Empfangssignals zum Erfassen einer Richtung der Grundkeule unter Verwendung eines Signalanalysators der automatisierten Testvorrichtung; Bestimmen einer oder mehrerer Teststellen des Signalstrahls basierend auf der erfassten Richtung der Grundkeule unter Verwendung eines Teststellen-Bestimmungssystems der automatisierten Testvorrichtung, wobei die eine oder die mehreren Teststellen den Stellen entsprechen, die der einen oder den mehreren harmonischen Keulen zugeordnet sind; und Bewerten eines Grads der harmonischen Emissionen an jeder der einen oder mehreren Teststellen unter Verwendung der automatisierten Testvorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 34, ferner umfassend ein Vergleichen des Grads der harmonischen Emissionen an jeder der einen oder mehreren Teststellen mit einem vorbestimmten Schwellenwert.
Verfahren nach Anspruch 34, ferner umfassend ein Bewegen der Zellularkommunikationsanordnung auf eine Testplattform unter Verwendung eines Behandlers der automatisierten Testvorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 36, ferner umfassend mindestens ein Bewegen oder/oder Drehen der Testplattform, um eine relative Position zwischen der Zellularkommunikationsanordnung und der einen oder den mehreren Messantennen zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 36, ferner umfassend mindestens ein Bewegen und/oder Drehen der einen oder mehreren Messantennen, um eine relative Position zwischen der Zellularkommunikationsanordnung und der einen oder den mehreren Messantennen zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 36, ferner umfassend das Weglassen des Tests an Positionen, die von der einen oder den mehreren harmonischen Keulen weg sind.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei das Bewerten des Grads der harmonischen Emissionen das Bewerten mindestens einer der Emissionen der zweiten Harmonischen oder der dritten Harmonischen der Zellularkommunikationsanordnung beinhaltet.