ES2900386T3

ES2900386T3 - Formación de rayos de RF en la aplicación de matriz en fase

Info

Publication number: ES2900386T3
Application number: ES13710199T
Authority: ES
Inventors: Saihua Lin
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2013-02-27
Publication date: 2022-03-16
Anticipated expiration: 2033-02-27
Also published as: KR102123567B1; US20130222056A1; US9490886B2; JP6279490B2; KR20140136956A; WO2013130673A1; CN104137438B; CN104137438A; EP2820774B1; EP2820774A1; JP2015515174A

Abstract

Un dispositivo (600), que comprende: una pluralidad de trayectorias (612) de recepción teniendo cada una un respectivo amplificador (606) de transconductancia; un amplificador (608) que tiene una misma entrada acoplada a una salida de un respectivo desplazador (604) de fase de cada trayectoria (612) de recepción y un mezclador (610) acoplado a una salida del amplificador (608), el dispositivo (600) configurado para combinar cada señal de cada trayectoria (612) de recepción en al menos uno de un dominio de voltaje y un dominio de corriente, teniendo cada trayectoria (612) de recepción su amplificador (606) de transconductancia acoplado entre el desplazador (604) de fase y un amplificador (602) de bajo ruido), LNA.

Description

DESCRIPCIÓN

Formación de rayos de RF en la aplicación de matriz en fase

Antecedentes

Campo

La presente invención se refiere en general a la formación de rayos. Más específicamente, la presente invención se refiere a sistemas, dispositivos, y métodos para la formación de rayos de radiofrecuencia (RF) en aplicaciones de matriz en fase.

Antecedentes

La formación de rayos se puede utilizar para controlar la direccionalidad de la recepción o transmisión de una señal de comunicación. En los sistemas de transmisión, se pueden emplear formadores de rayos entre una fuente de señal y elementos radiantes de antena para "dar forma" a un campo radiado en un espacio tridimensional. En los sistemas de recepción, se pueden emplear formadores de rayos entre las matrices de antenas y un receptor para afectar (dar forma) a la sensibilidad espacial relativa de un sistema de recepción a las señales que se originan en su campo de visión.

La formación de rayos de radiofrecuencia (RF) es popular en aplicaciones de ondas milimétricas. Las arquitecturas convencionales de formación de rayos de RF presentan muchos desafíos. Como un ejemplo, los rotadores de fase de RF convencionales pueden utilizar redes de combinación de potencia y/o división de potencia, que pueden dividir o combinar la potencia etapa por etapa. Como será entendido por una persona con conocimientos comunes en la técnica, las redes de combinación de potencia y las redes de división de potencia pueden consumir una gran cantidad de área y pueden presentar pérdidas sustanciales.

Existe una necesidad de métodos, sistemas, y dispositivos para mejorar la formación de rayos en aplicaciones de matriz en fase. Más específicamente, existe una necesidad de métodos, sistemas, y dispositivos para reducir una cantidad de área de una arquitectura de formación de rayos. Además, existe una necesidad de métodos, sistemas, y dispositivos para reducir la pérdida de potencia de una arquitectura de formación de rayos.

El documento US 2011/050499 A1 divulga un dispositivo de detección que tiene una matriz de antenas multirayos. El dispositivo de detección incluye una matriz de antenas que incluye una pluralidad de antenas, una pluralidad de amplificadores de bajo ruido conectados respectivamente a las antenas para amplificar las señales de radiofrecuencia recibidas de las antenas respectivas, una caja de línea de retardo que incluye una pluralidad de líneas de retardo, cada línea de retardo retrasa las señales amplificadas por los amplificadores de bajo ruido durante un tiempo predeterminado, y un detector detecta las señales de salida de la caja de línea de retardo.

El documento US 2011/063169 A1 divulga un transmisor y receptor de matriz en fase que puede implementarse eficazmente sobre un sustrato de silicio. El transmisor distribuye a las interfaces de usuario y el receptor combina las señales de las interfaces de usuario, utilizando un árbol de distribución/combinación de potencia que emplea elementos tanto pasivos como activos. Al monitorear las entradas y salidas de potencia, un control digital es capaz de proporcionar rápidamente información de corrección de fase y ganancia a las interfaces de usuario. Dicho transmisor/receptor incluye una pluralidad de interfaces de usuario de radiofrecuencia (RF) y una red de división/combinación de potencia que incluye componentes activos y pasivos configurados para distribuir señales hacia/desde las interfaces de usuario.

El documento US 2006/087376 A1 divulga un combinador activo híbrido y circuladores que sirven como un acoplador y una red de tres puertos que integra una topología de acoplador direccional con dispositivos activos colocados en las trayectorias de acoplamiento para sintetizar un circuito combinador activo de baja pérdida o un dispositivo circulador con pérdidas de inserción mínimas. El acoplador puede tener amplificadores de múltiples etapas con valores de transconductancia establecidos de acuerdo con el triángulo de Pascal para un mejor rendimiento, y puede funcionar como un transceptor de bajo coste y bajo peso muy adecuado para diversos sistemas de comunicaciones.

El documento de Tiku Yu y Abriel M. Rebeiz, “A 22-24 GHz 4-Element CMOS Phased Array With On Chip Coupling Characterization”, IEEE Journal of Solid- State Circuits, Vol. 43, No. 9, septiembre de 2008, páginas 2134 a 2143, divulga una matriz en fase de 4 elementos CMOS con moduladores vectoriales en trayectorias de recepción acoplados directamente a un combinador de potencia diferencial.

El documento WO 2010/120790 A2 divulga una antena de matriz en fase con un polarizador de antena bidireccional y una pluralidad de divisores de rayos acoplados a una pluralidad de amplificadores.

Breve descripción de los dibujos

La FIG. 1 representa varias arquitecturas de matriz de formación de rayos.

La FIG. 2A ilustra un transmisor de formación de rayos que incluye una pluralidad de divisores de potencia.

La FIG. 2B ilustra un receptor de formación de rayos que incluye una pluralidad de combinadores de potencia.

La FIG. 3 ilustra un dispositivo transmisor de formación de rayos, de acuerdo con una realización de ejemplo de la presente invención.

La FIG. 4 ilustra otro dispositivo transmisor de formación de rayos, de acuerdo con una realización de ejemplo de la presente invención.

La FIG. 5 ilustra un dispositivo receptor de formación de rayos, de acuerdo con una realización de ejemplo de la presente invención.

La FIG. 6 ilustra otro dispositivo receptor de formación de rayos, de acuerdo con una realización de ejemplo de la presente invención.

La FIG. 7 ilustra un dispositivo que incluye una unidad transmisora y una unidad receptora, de acuerdo con una realización de ejemplo de la presente invención.

La FIG. 8 es un diagrama de flujo que ilustra un método, de acuerdo con una realización de ejemplo de la presente invención.

La FIG. 9 es un diagrama de flujo que ilustra otro método, de acuerdo con una realización de ejemplo de la presente invención.

Descripción detallada

De acuerdo con la presente invención, se proporcionan un dispositivo como se establece en la reivindicación 1, un dispositivo como se establece en la reivindicación 2, un método como se establece en la reivindicación 3 y un método como se establece en la reivindicación 5. Las realizaciones de la invención se reivindican en las reivindicaciones dependientes.

La descripción detallada que se expone a continuación en relación con los dibujos adjuntos pretende ser una descripción de realizaciones de ejemplo de la presente invención y no pretende representar las únicas realizaciones en las que se puede practicar la presente invención. El término "de ejemplo" utilizado a lo largo de esta descripción significa "que sirve como ejemplo, instancia o ilustración" y no debe interpretarse necesariamente como preferido o ventajoso sobre otras realizaciones de ejemplo. La descripción detallada incluye detalles específicos con el fin de proporcionar una comprensión profunda de las realizaciones de ejemplo de la invención. Será evidente para los expertos en la técnica que las realizaciones de ejemplo de la invención se pueden poner en práctica sin estos detalles específicos. En algunos casos, se muestran estructuras y dispositivos bien conocidos en forma de diagrama de bloques para evitar ocultar la novedad de las realizaciones de ejemplo presentadas en este documento.

Como será entendido por una persona que tenga conocimientos comunes en la técnica, en la comunicación convencional punto a punto, se puede desperdiciar una gran cantidad de energía cuando se utiliza una solución de una antena. Por consiguiente, se conocen bien en la técnica diversas arquitecturas de matriz (es decir, una matriz de antenas), que pueden enfocar la potencia en un dominio espacial. La FIG. 1 ilustra varias arquitecturas de matriz de formación de rayos. Aunque la FIG. 1 ilustra varias arquitecturas de matriz de formación de rayos basadas en receptores, alguien que tenga una habilidad normal comprenderá las arquitecturas de matriz de formación de rayos basadas en transmisores. Específicamente, el número 100 de referencia indica una arquitectura de formación de rayos de trayectoria de radiofrecuencia (RF), el número 102 de referencia indica una arquitectura de formación de rayos de trayectoria de oscilador local (LO), el número 104 de referencia indica una arquitectura de formación de rayos de trayectoria de frecuencia intermedia (IF) y el número 106 de referencia indica una arquitectura de dominio digital.

Como se entenderá, la formación de rayos de trayectoria de RF puede utilizar un área pequeña y baja potencia. Además, la formación de rayos de trayectoria de RF, tal como la arquitectura 100 de formación de rayos de trayectoria de RF, puede presentar una buena relación señal a ruido (SNR) y una buena relación señal a interferencia más ruido (SINR). Sin embargo, los desafíos de la formación de rayos de trayectoria de RF incluyen el diseño de un desplazador de fase RF para una alta linealidad, banda ancha, baja pérdida y área baja. Además, la formación de rayos de trayectoria LO, tal como la arquitectura 102 de formación de rayos de trayectoria LO, puede presentar una baja sensibilidad a las variaciones de amplitud LO. Por otro lado, los desafíos de la formación de rayos de trayectoria LO incluyen el diseño de una gran red LO, y puede ser difícil generar una señal LO de onda milimétrica. La formación de rayos de trayectoria de IF, tal como la arquitectura 104 de formación de rayos de trayectoria de IF, puede presentar una buena linealidad y puede utilizar un desplazador de fase de baja potencia. Sin embargo, la formación de rayos de trayectoria IF incluye menos componentes compartidos y una gran red de LO. Además, la calibración de compensación puede resultar difícil para múltiples mezcladores. Además, aunque una arquitectura de dominio digital, tal como la arquitectura 106 de dominio digital, puede ser versátil, puede requerir un procesador de señal digital rápido y puede presentar un alto consumo de potencia.

La FIG. 2A ilustra un dispositivo 200 transmisor de formación de rayos que incluye una pluralidad de divisores 202 de potencia. El dispositivo 200 de formación de rayos incluye además un amplificador 206 configurado para recibir una señal de un mezclador de radiofrecuencia (RF) (no mostrado) y amplificadores 208 de distribución. Como será apreciado por una persona con conocimientos comunes en la técnica, el dispositivo 200 de formación de rayos divide la potencia etapa por etapa en un árbol de distribución de potencia 1:16. Cada divisor 202 de potencia puede consumir una gran cantidad de área y puede presentar una pérdida sustancial. Como resultado, la ganancia y el punto de compresión de la potencia de salida de 1 dB del dispositivo 200 pueden degradarse.

La FIG. 2B ilustra un dispositivo 230 de formación de rayos de recepción que incluye una red 232 de combinación de potencia acoplada entre una pluralidad de amplificadores 254 de bajo ruido (LNAs) o un convertidor descendente 252. Como se ilustra, la red 232 de combinadores de potencia incluye una pluralidad de combinadores 238, 242, 248 pasivos y combinadores 234 de potencia activa. La pérdida de inserción (IL) del combinador 238 de potencia se indica mediante el bloque 236. Además, la pérdida de inserción de los combinadores 242 y 248 de potencia se ilustra mediante los bloques 240, 244, 246 y 250. Como será entendido por una persona con conocimientos comunes en la técnica, cada combinador 238, 242, 248, 234 de potencia puede consumir una gran cantidad de área y puede presentar una pérdida sustancial. Además, debido al menos parcialmente al uso de combinadores 238, 242, 248, 234 de potencia, que combinan la potencia etapa por etapa, una figura de ruido del dispositivo 230 de formación de rayos puede ser degradada.

La FIG. 3 ilustra un dispositivo 300, de acuerdo con una realización de ejemplo no cubierta por la presente invención. El dispositivo 300, que también puede denominarse "arquitectura de formación de rayos de transmisor", incluye una pluralidad de trayectorias 312A-312H de transmisión. Cada trayectoria 312 de transmisión del dispositivo 300 incluye un amplificador 306 conductor, un desplazador 304 de fase, y un amplificador 302 de potencia. Más específicamente, por ejemplo, la trayectoria 312A de transmisión incluye el amplificador 306A conductor, el desplazador 304A de fase, y el amplificador 302A de potencia. Aunque el dispositivo 300 se ilustra como que tiene ocho trayectorias de transmisión, las realizaciones de la presente invención no están tan limitadas. Más bien, el dispositivo 300 puede incluir cualquier número de trayectorias de transmisión. El dispositivo 300 incluye además un mezclador 310 configurado para recibir una señal 311. Además, el mezclador 310 tiene una salida acoplada al amplificador 308. Una salida del amplificador 308 está acoplada a cada trayectoria 312A-312H de transmisión. Más específicamente, en la realización de ejemplo ilustrada en la FIG. 3, la salida del amplificador 308 está acoplada a cada entrada de una pluralidad de amplificadores 306A-306H conductores. Cada amplificador 306 conductor tiene una salida acoplada a un respectivo desplazador 304 de fase, que además está acoplado a un respectivo amplificador 302 de potencia. Se observa que el dispositivo 300 incluye ocho ramificaciones de antena (es decir, cada trayectoria de transmisión está asociada con una antena).

Las trayectorias 312A-312H de transmisión del dispositivo 300 pueden tener longitudes de enrutamiento similares o diferentes. Además, se puede utilizar un desplazador de fase para compensar las diferencias de fase causadas por diferentes longitudes de enrutamiento. Se observa además que, de acuerdo con una realización de ejemplo, los amplificadores 306A-306H conductores pueden estar agrupados cerca al mezclador 310. Dicho de otra manera, los amplificadores 306A-306H conductores pueden estar físicamente próximos al mezclador 310 y, por lo tanto, el efecto distribuido, que normalmente existe en circuitos de ondas milimétricas, puede no ser significativo. Como resultado, se puede utilizar un dominio de voltaje y/o corriente en lugar de un dominio de potencia.

Durante una operación contemplada del dispositivo 300, el mezclador 310 puede convertir la señal 311 a radiofrecuencia (RF) y transmitir la señal convertida al amplificador 308. Además, el amplificador 308 puede transmitir una señal amplificada a cada trayectoria 312A-312H de transmisión (es decir, el amplificador 308 transmite una señal amplificada a una entrada de cada amplificador 306A-306H) conductor. Dentro de cada trayectoria 312A-312H de transmisión, la señal puede ser amplificada por un amplificador 306 conductor asociado, desplazada en fase por un desplazador 304 de fase asociado y amplificada por un amplificador 302 de potencia asociado. Como un ejemplo, dentro de la trayectoria 312C de transmisión, una señal puede ser amplificada por el amplificador 306C conductor, desplazada en fase por el desplazador 304C de fase, amplificada por el amplificador 302C de potencia y transmitida a una antena acoplada al amplificador 302C de potencia. Como será apreciado por una persona que tenga conocimientos comunes en la técnica, cada amplificador 302 de potencia puede acoplarse a una antena (no mostrada en la Figura 3).

Se observa que, en contraste a las arquitecturas convencionales de formación de rayos, el dispositivo 300 está configurado para la división de la señal en un dominio de voltaje, un dominio de corriente o ambos, en lugar de un dominio de potencia. Como resultado, el dispositivo 300 puede no requerir redes de combinación o división de potencia, que indeseablemente consumen grandes cantidades de área. Además, se puede evitar la pérdida debida a la división de potencia. Además, el dispositivo 300 incluye un solo par de mezcladores y simplifica la calibración en fase y en cuadratura (IQ) y la calibración de compensación de DC en comparación con otros métodos de formación de rayos, tal como la formación de rayos de banda base o la formación de rayos LO. Como resultado, es posible que no se requiera una distribución compleja del oscilador local (LO).

La FIG. 4 ilustra un dispositivo 400, de acuerdo con una realización de la presente invención. El dispositivo 400, que también puede denominarse "arquitectura de formación de rayos del transmisor", incluye una pluralidad de trayectorias 412A-412H de transmisión. Cada trayectoria 412A-412H de transmisión del dispositivo 400 incluye un desplazador 304 de fase, un amplificador 306 conductor y un amplificador 302 de potencia. Más específicamente, por ejemplo, la trayectoria 412A de transmisión incluye un amplificador 406A conductor, un desplazador 404A de fase y un amplificador 402A de potencia. Aunque se ilustra que el dispositivo 400 tiene ocho trayectorias de transmisión, las realizaciones de la presente invención no están tan limitadas. Más bien, el dispositivo 400 puede incluir cualquier número de trayectorias de transmisión. El dispositivo 400 incluye además un mezclador 410 configurado para recibir la señal 411. Además, el mezclador 410 tiene una salida acoplada al amplificador 408. Una salida del amplificador 408 está acoplada a cada trayectoria 412A-412H de transmisión. Más específicamente, en la realización de ejemplo ilustrada en la FIG. 4, la salida del amplificador 408 está acoplada a cada entrada de una pluralidad de desplazadores 404A-404H de fases. Cada desplazador 404A-404H de fase tiene una salida acoplada a un respectivo amplificador 306 conductor, que además está acoplado a un respectivo amplificador 302 de potencia. Se observa que el dispositivo 400 incluye ocho ramificaciones de antena (es decir, cada trayectoria de transmisión está asociada con una ramificación de antena).

Las trayectorias 412A-412H de transmisión del dispositivo 400 pueden tener longitudes de enrutamiento similares o diferentes. Además, se puede utilizar un desplazador de fase para compensar las diferencias de fase causadas por diferentes longitudes de enrutamiento. Se observa además que, de acuerdo con una realización de ejemplo, los amplificadores 406A-406H conductores y los desplazadores 404A-404H de fase pueden estar agrupados próximos al mezclador 410. Dicho de otra manera, los amplificadores 406A-406H conductores y los desplazadores 404A-404H de fase pueden estar físicamente próximos al mezclador 410 y, por lo tanto, el efecto distribuido, que normalmente existe en circuitos de ondas milimétricas, puede no ser significativo. Como resultado, se puede usar un dominio de voltaje y/o corriente en lugar de un dominio de potencia.

Durante una operación contemplada del dispositivo 400, el mezclador 410 puede convertir la señal 411 a radiofrecuencia (RF) y transmitir la señal convertida al amplificador 408. Además, el amplificador 408 puede transmitir una señal amplificada a cada trayectoria 412A-412H de transmisión (es decir, el amplificador 408 transmite una señal amplificada a una entrada de cada desplazador 404A-404H de fase). Dentro de cada trayectoria 412A-412H de transmisión, la señal puede ser desplazada en fase por un desplazador 404 de fase asociado, amplificada por un amplificador 406 conductor asociado, y además amplificada por un amplificador 402 de potencia asociado. Como un ejemplo, dentro de la trayectoria 412C de transmisión, una señal puede ser desplazada en fase por el desplazador 404C de fase, amplificada por el amplificador 406C conductor, amplificada por el amplificador 402^cde potencia y transmitida a una antena acoplada al amplificador 402C de potencia. Como será apreciado por una persona que tenga conocimientos comunes en la técnica, cada amplificador 302 de potencia puede ser acoplado a una antena (no mostrada en la FIG. 3).

Se observa que, en contraste de las arquitecturas convencionales de formación de rayos, el dispositivo 400 está configurado para la división de la señal en un dominio de voltaje, un dominio de corriente o ambos, en lugar de un dominio de potencia. Como resultado, el dispositivo 400 puede no requerir redes de combinación o división de potencia, que indeseablemente consumen grandes cantidades de área. Además, se puede evitar la pérdida debida a la división de potencia. Además, el dispositivo 400 incluye un único par de mezcladores y simplifica la calibración en fase y en cuadratura (IQ) y la compensación DC en comparación con otros métodos de formación de rayos, como la formación de rayos de banda base o la formación de rayos LO. Como un resultado, es posible que no se requiera una distribución compleja del oscilador local (LO).

La FIG. 5 ilustra un dispositivo 500, de acuerdo con una realización de ejemplo no cubierto por la presente invención. El dispositivo 500, que también puede denominarse "arquitectura de formación de rayos de recepción", incluye una pluralidad de trayectorias 512A-512H de recepción. Cada trayectoria 512A-512H de recepción incluye un amplificador 502 de bajo ruido (LNA), un desplazador 504 de fase y un amplificador 506 de transconductancia. Más específicamente, cada trayectoria de recepción del dispositivo 500 tiene un desplazador 504 de fase acoplado entre un LNA 502 y un amplificador 506 de transconductancia. Como un ejemplo, la trayectoria 512A de recepción incluye un amplificador 502A de bajo ruido (LNA), un desplazador 504A de fase y un amplificador 506A de transconductancia. Aunque el dispositivo 500 se ilustra como que tiene ocho trayectorias de recepción, las realizaciones de la presente invención no están tan limitadas. Más bien, el dispositivo 500 puede incluir cualquier número de trayectorias de recepción. El dispositivo 500 incluye además un amplificador 508 que tiene una entrada acoplada a cada trayectoria 512A-512H de recepción. Más específicamente, en la realización de ejemplo ilustrada en la FIG. 5, una salida de cada amplificador 506A-506H de transconductancia está acoplado a una entrada del amplificador 508. Además, el dispositivo 500 incluye un mezclador 510 configurado para recibir y convertir una señal de salida del amplificador 508. Se observa que el dispositivo 500 incluye ocho ramificaciones de antena (es decir, cada trayectoria de transmisión está asociada con una antena). Las trayectorias 512A-512H de recepción del dispositivo 500 pueden tener longitudes de enrutamiento similares o diferentes. Además, se puede utilizar un desplazador de fase para compensar las diferencias de fase causadas por diferentes longitudes de enrutamiento. Se observa además que, de acuerdo con una realización de ejemplo, los amplificadores 506A-506H de transconductancia pueden estar agrupados próximos al mezclador 510. Dicho de otra manera, los amplificadores 506A-506H de transconductancia pueden estar físicamente próximos al mezclador 510 y, por lo tanto, el efecto distribuido, que normalmente existe en circuitos de ondas milimétricas, puede no ser significativo. Como resultado, se puede utilizar un dominio de voltaje y/o corriente en lugar de un dominio de potencia.

Durante una operación contemplada del dispositivo 500, una señal recibida por una antena (no mostrada) puede ser transmitida a un LNA 502 asociado, que luego puede transmitir una señal amplificada a un desplazador 504 de fase asociado. El desplazador 504 de fase puede desplazar una fase de la señal recibida y transmitir la señal a un amplificador 506 de transconductancia asociado, que puede proporcionar una señal amplificada al amplificador 508. Como un ejemplo, una señal recibida por una antena (no mostrada) puede ser transmitida al LNA 502d , que luego puede transmitir una señal amplificada a un desplazador 504D de fase asociado. El desplazador 504D de fase puede desplazar una fase de la señal recibida y transmitir la señal a un amplificador 506D de transconductancia asociado, que puede proporcionar una señal amplificada al amplificador 508. Después de una mayor amplificación mediante el amplificador 508, una señal combinada puede ser transmitida al mezclador 510, que puede convertir la señal combinada en banda base para su posterior procesamiento.

Se observa que, en contraste de las arquitecturas convencionales de formación de rayos, el dispositivo 500 está configurado para la combinación de señales en un dominio de voltaje, un dominio de corriente o ambos, en lugar de un dominio de potencia. Como resultado, es posible que el dispositivo 500 no requiera redes de combinación de potencia o división de potencia, que indeseablemente consumen grandes cantidades de área. Además, se puede evitar la pérdida debida a la combinación de potencia. Además, el dispositivo 500 incluye un único par de mezcladores y simplifica la calibración.

La FIG. 6 ilustra un dispositivo 600, de acuerdo con una realización de la presente invención. El dispositivo 600, que también puede denominarse "arquitectura de formación de rayos de recepción", incluye una pluralidad de trayectorias 612A-612H de recepción. Cada trayectoria 612A-612H de recepción incluye un amplificador 602 de bajo ruido (LNA), un amplificador 606 de transconductancia y un desplazador 604 de fase. Más específicamente, cada trayectoria de recepción del dispositivo 600 tiene un amplificador 606 de transconductancia acoplado entre un LNA 602 y un desplazador 604 de fase. Como un ejemplo, la trayectoria 612A de recepción incluye un amplificador 602A de bajo ruido (LNA), un amplificador 606A de transconductancia y un desplazador 604^ade fase. Aunque el dispositivo 600 se ilustra como que tiene ocho trayectorias de recepción, las realizaciones de la presente invención no están tan limitadas. Más bien, el dispositivo 600 puede incluir cualquier número de trayectorias de recepción. El dispositivo 600 incluye además un amplificador 608 que tiene una entrada acoplada a cada trayectoria 612A-612H de recepción. Más específicamente, en la realización de ejemplo ilustrada en la FIG. 6, una salida de cada desplazador 604A-604H de fase está acoplada a una entrada del amplificador 608. Además, el dispositivo 600 incluye un mezclador 610 configurado para recibir y convertir una señal de salida del amplificador 608. Se observa que el dispositivo 600 incluye ocho ramificaciones de antena (es decir, cada trayectoria de transmisión está asociada con una antena). Las trayectorias 612A-612H de recepción del dispositivo 600 pueden tener longitudes de enrutamiento similares o diferentes. Además, se puede utilizar un desplazador de fase para compensar las diferencias de fase causadas por diferentes longitudes de enrutamiento. Se observa además que, de acuerdo con una realización de ejemplo, los amplificadores 606A-606H de transconductancia y los desplazadores 604A-604H de fase pueden estar agrupados próximos al mezclador 610. Dicho de otra manera, los amplificadores 606A-606H de transconductancia y los desplazadores 604A-604H de fase pueden estar físicamente próximos al mezclador 610 y, por lo tanto, el efecto distribuido, que normalmente existe en los circuitos de ondas milimétricas, puede no ser significativo. Como resultado, se puede utilizar un dominio de voltaje y/o corriente en lugar de un dominio de potencia.

Durante una operación contemplada del dispositivo 600, una señal recibida por una antena (no mostrada) puede ser transmitida a un LNA 602 asociado, que luego puede transmitir una señal amplificada a un amplificador 606 de transconductancia asociado. El amplificador 606 de transconductancia puede proporcionar amplificación y transmitir la señal a un desplazador 604 de fase asociado, que puede proporcionar un desplazamiento de fase deseado y, posteriormente, transmitir la señal al amplificador 608. Como un ejemplo, una señal recibida por una antena (no mostrada) puede ser transmitida a un LNA 602F asociado, que luego puede transmitir una señal amplificada a un amplificador 606F de transconductancia asociado. El amplificador 606F de transconductancia puede proporcionar amplificación y transmitir la señal a un desplazador 604F de fase asociado, que puede proporcionar un desplazamiento de fase deseado y, posteriormente, transmitir la señal al amplificador 608. Después de una mayor amplificación a través del amplificador 608, puede ser transmitida una señal combinada al mezclador 610, que puede convertir la señal combinada en banda base para su procesamiento adicional.

Se observa que, en contraste de las arquitecturas convencionales de formación de rayos, el dispositivo 600 está configurado para combinar señales en un dominio de voltaje, un dominio de corriente o ambos, en lugar de un dominio de potencia. Como resultado, el dispositivo 600 puede no requerir redes de combinación o división de potencia, que indeseablemente consumen grandes cantidades de área. Además, se puede evitar la pérdida debida a la combinación de potencia. Además, el dispositivo 600 incluye un único par de mezcladores y simplifica la calibración en comparación con otros métodos de formación de rayos, como la formación de rayos de banda base o la formación de rayos LO.

La FIG. 7 muestra un diagrama de bloques de una realización de un dispositivo 700. El dispositivo 700 puede incluir una o más antenas 702. Durante la transmisión de la señal, un procesador 704 de datos de transmisión (TX) recibe y procesa datos y genera uno o más flujos de datos. El procesamiento por el procesador 704 de datos TX depende del sistema y puede incluir, por ejemplo, codificación, intercalación, mapeo de símbolos, etcétera. Para un sistema CDMA, el procesamiento típicamente incluye además canalización y dispersión espectral. El procesador 704 de datos TX también convierte cada flujo de datos en una señal de banda base analógica correspondiente. Una unidad 706 transmisora recibe y acondiciona (por ejemplo, amplifica, filtra y aumenta la frecuencia) las señales de banda base del procesador 704 de datos TX y genera una señal de salida de RF para cada antena utilizada para la transmisión de datos. Las señales de salida de RF se transmiten a través de las antenas 702. Durante la recepción de la señal, una o más señales pueden ser recibidas por las antenas 710, acondicionadas y digitalizadas por una unidad 712 receptora, y procesadas por un procesador 714 de datos RX. El controlador 716 puede dirigir el funcionamiento de varias unidades de procesamiento dentro del dispositivo 125. Además, las unidades 718 de memoria pueden almacenar datos y códigos de programa para los controladores 716. Se observa que la unidad 706 transmisora puede incluir el dispositivo 300, que se ilustra en la FIG. 3, o el dispositivo 400, que se ilustra en la FIG.

4. Además, la unidad 712 receptora puede incluir el dispositivo 500, que se ilustra en la FIG. 5, o el dispositivo 600, que se ilustra en la FIG. 6.

La FIG. 8 es un diagrama de flujo que ilustra un método 800, de acuerdo con una o más realizaciones de ejemplo. El método 800 puede incluir la recepción de una señal en al menos una de una pluralidad de trayectorias de recepción (representada por el número 802). El método 800 también puede incluir la combinación de cada señal recibida en cada trayectoria de recepción de la pluralidad de trayectorias de recepción en al menos uno de un dominio de voltaje y un dominio de corriente (representado por el número 804).

La FIG. 9 es un diagrama de flujo que ilustra otro método 900, de acuerdo con una o más realizaciones de ejemplo. El método 900 puede incluir la amplificación de una señal (representada por el número 902). Además, el método 900 puede incluir transmitir la señal amplificada a al menos una trayectoria de transmisión de una pluralidad de trayectorias de transmisión en al menos una de un dominio de voltaje y un dominio de corriente (representado por el número 904).

Como se describió anteriormente, las realizaciones de ejemplo incluyen dispositivos de formación de rayos configurados para procesar señales (es decir, división de señales o combinación de señales) en un dominio de voltaje, un dominio de corriente o ambos, en lugar de un dominio de potencia. Por consiguiente, en comparación con los dispositivos convencionales, los dispositivos de formación de rayos descritos en este documento pueden no requerir redes de división de potencia y redes de combinación de potencia que consuman área. Como resultado, también se puede evitar la pérdida causada por redes de combinación de potencia o redes de división de potencia. Además, es posible que no se requiera la adaptación de impedancia (por ejemplo, Adaptación a una impedancia de 50 Ohm o 100 Ohm).

Las realizaciones de ejemplo, como se describe en el presente documento, pueden ser adecuadas para diversas técnicas de modulación incluyendo, pero no se limitan a, QPSK, 16-QAM y 64-QAM. Además, las realizaciones de la presente invención pueden ser adecuadas para mezcladores equilibrados de doble lado o mezcladores equilibrados de un solo lado. Además, las realizaciones de ejemplo de la presente invención que son adecuadas para implementaciones de transmisores y receptores, son capaces de proporcionar una cobertura de 360 grados. Como se describió anteriormente, los interruptores controlados digitalmente se pueden utilizar para la combinación y rotación de las fases, y la selección del cuadrante puede basarse en un desplazamiento de fase total deseado. Los expertos en la técnica comprenderán que la información y las señales se pueden representar utilizando cualquiera de una variedad de tecnologías y técnicas diferentes. Por ejemplo, los datos, instrucciones, comandos, información, señales, bits, símbolos y chips a los que se puede hacer referencia a lo largo de la descripción anterior pueden estar representados por voltajes, corrientes, ondas electromagnéticas, campos magnéticos o partículas, campos ópticos o partículas, o cualquier combinación de los mismos.

Los expertos apreciarán además que los diversos bloques lógicos ilustrativos, módulos, circuitos y pasos de algoritmo descritos en relación con las realizaciones de ejemplo divulgadas en este documento pueden implementarse como hardware electrónico, software informático o combinaciones de ambos. Para ilustrar claramente esta intercambiabilidad de hardware y software, se han descrito anteriormente diversos componentes, bloques, módulos, circuitos y pasos ilustrativos en general en términos de su funcionalidad. El hecho de que dicha funcionalidad se implemente como hardware o software depende de la aplicación particular y de las restricciones de diseño impuestas al sistema en general. Los artesanos expertos pueden implementar la funcionalidad descrita de diversas formas para cada aplicación particular, pero tales decisiones de implementación no deben interpretarse como una desviación del alcance de las realizaciones de ejemplo de la invención.

Los diversos bloques lógicos ilustrativos, módulos y circuitos descritos en relación con las realizaciones de ejemplo divulgadas en este documento pueden implementarse o realizarse con un procesador de propósito general, un Procesador de Señal Digital (DSP), un Circuito Integrado de Aplicación Específica (ASIC), una Matriz de Puertas Programable en Campo (FPGA) u otro dispositivo lógico programable, lógica de compuerta discreta o transistor, componentes de hardware discretos o cualquier combinación de los mismos diseñado para realizar las funciones descritas en este documento. Un procesador de propósito general puede ser un microprocesador, pero en la alternativa, el procesador puede ser cualquier procesador convencional, controlador, microcontrolador o máquina de estado. Un procesador también puede implementarse como una combinación de dispositivos informáticos, por ejemplo, una combinación de un DSP y un microprocesador, una pluralidad de microprocesadores, uno o más microprocesadores junto con un núcleo DSP, o cualquier otra configuración de este tipo.

En una o más realizaciones de ejemplo, las funciones descritas pueden implementarse en hardware, software, firmware o cualquier combinación de los mismos. Si se implementa en software, las funciones pueden almacenarse o transmitirse como una o más instrucciones o código en un medio legible por ordenador. Los medios legibles por ordenador incluyen tanto los medios de almacenamiento del ordenador como los medios de comunicación, incluyendo cualquier medio que facilite la transferencia de un programa de ordenador de un lugar a otro. Un medio de almacenamiento puede ser cualquier medio disponible al que se pueda acceder mediante un ordenador. A modo de ejemplo, y no de limitación, dichos medios legibles por ordenador pueden comprender RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM u otro almacenamiento en disco óptico, almacenamiento en disco magnético u otros dispositivos de almacenamiento magnético, o cualquier otro medio que pueda utilizarse para transportar o almacenar el código de programa deseado en forma de instrucciones o estructuras de datos y al que se puede acceder mediante un ordenador. Además, cualquier conexión se denomina correctamente medio legible por ordenador. Por ejemplo, si el software se transmite desde un sitio web, servidor, u otra fuente remota utilizando un cable coaxial, cable de fibra óptica, par trenzado, línea de suscriptor digital (DSL), o tecnologías inalámbricas como infrarrojos, radio, y microondas, entonces el cable coaxial, cable de fibra óptica, par trenzado, DSL o tecnologías inalámbricas como infrarrojos, radio, y microondas se incluyen en la definición de medio. Disco y disco, como se usa en este documento, incluye disco compacto (CD), disco láser, disco óptico, disco versátil digital (DVD), disquete y disco bluray donde los discos usualmente reproducen datos magnéticamente, mientras que los discos reproducen datos ópticamente con láser. Las combinaciones de lo anterior también deben incluirse dentro del alcance de los medios legibles por ordenador.

La descripción anterior de las realizaciones de ejemplo divulgadas se proporciona para permitir que cualquier persona experta en la técnica realice o utilice la presente invención. Diversas modificaciones a estas realizaciones de ejemplo serán fácilmente evidentes para los expertos en la técnica, y los principios genéricos definidos en el presente documento pueden aplicarse a otras realizaciones sin apartarse del alcance de la invención. Por tanto, la presente invención no está destinada a limitarse a las realizaciones de ejemplo mostradas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo (600), que comprende:

una pluralidad de trayectorias (612) de recepción teniendo cada una un respectivo amplificador (606) de transconductancia;

un amplificador (608) que tiene una misma entrada acoplada a una salida de un respectivo desplazador (604) de fase de cada trayectoria (612) de recepción y

un mezclador (610) acoplado a una salida del amplificador (608),

el dispositivo (600) configurado para combinar cada señal de cada trayectoria (612) de recepción en al menos uno de un dominio de voltaje y un dominio de corriente,

teniendo cada trayectoria (612) de recepción su amplificador (606) de transconductancia acoplado entre el desplazador (604) de fase y un amplificador (602) de bajo ruido), LNA.

2. Un dispositivo (400), que comprende:

un mezclador (410),

un amplificador (408) acoplado a una salida del mezclador (410); y una pluralidad de trayectorias (412) de transmisión, cada trayectoria (412) de transmisión acoplada a una misma salida del amplificador (408) con un respectivo desplazador (404) de fase y que tiene un respectivo amplificador (406) conductor, el dispositivo (400) configurado para transmitir una señal a cada trayectoria de transmisión en al menos uno de un dominio de voltaje y un dominio de corriente;

teniendo cada trayectoria (412) de transmisión su amplificador (406) de conductor acoplado entre un desplazador (404) de fase y un amplificador (402) de potencia.

3. Un método (800), que comprende:

recibir (802) una señal en cada una de una pluralidad de trayectorias (612) de recepción, teniendo cada una un respectivo amplificador (606) de transconductancia; y

combinar (804) cada señal recibida en cada trayectoria (612) de recepción de la pluralidad de trayectorias (612) de recepción en al menos uno de un dominio de voltaje y un dominio de corriente, utilizando un amplificador (608) que tiene una misma entrada acoplada a una salida de un desplazador (604) de fase de cada trayectoria (612) de recepción y un mezclador (610) acoplado a una salida del amplificador

la recepción (802) de una señal que comprende recibir una señal en cada una de una pluralidad de trayectorias (612) de recepción que comprenden un amplificador (606) de transconductancia acoplado entre un amplificador (602) de bajo ruido, LNA, y el desplazador (604) de fase.

4. El método (800) de la reivindicación 3, que comprende además amplificar una señal combinada.

5. Un método (900), que comprende:

amplificar (902) una señal usando un mezclador (410) y un amplificador (408) acoplado a una salida del mezclador (410); y

transportar (904) la señal amplificada a cada una de una pluralidad de trayectorias (412) de transmisión en al menos uno de un dominio de voltaje y un dominio de corriente, cada trayectoria (412) de transmisión acoplada a una misma salida del amplificador (408) con un respectivo desplazador (404) de fase y que tiene un respectivo amplificador (406) conductor;

el transporte (904) comprende transportar (904) cada una de la pluralidad de trayectorias (412) de transmisión, teniendo cada uno su amplificador (406) conductor acoplado entre el desplazador (404) de fase y un amplificador (402) de potencia.