TW202005178A - 相位陣列天線模組以及包括所述相位陣列天線模組的通訊裝置 - Google Patents

Abstract

提供一種天線模組，所述天線模組包括：相位陣列，具有多個天線且被配置以傳送第一射頻訊號及第二射頻訊號，第一射頻訊號與第二射頻訊號在不同方向上極化；前端射頻積體電路（RFIC），包括第一射頻電路及第二射頻電路，第一射頻電路被配置以處理或產生第一射頻訊號，第二射頻電路被配置以處理或產生第二射頻訊號；以及開關電路，被配置以根據控制訊號將第一射頻電路及第二射頻電路中的每一者連接至天線模組的第一埠或第二埠。第一埠及第二埠各自能夠連接至處理或產生基頻帶訊號的後端射頻積體電路。

Description

相位陣列天線模組以及包括相同的通訊裝置

本發明概念大體而言是有關於無線通訊，且更具體而言，是有關於一種相位陣列天線模組以及一種包括所述相位陣列天線模組的通訊裝置。

無線通訊裝置可支援多輸入及多輸出（multi-input and multi-output，MIMO）系統獲得高通量及/或改善的訊號質量。該些系統可支援一種涉及視訊號環境而選擇一或多個最佳天線或者波束方向的多樣化方案。為此，裝置可包括包含多個天線的天線模組而使得能夠進行波束操控（beam steering）及傳送改善的訊號，所述多個天線形成其中天線之間的相對相位決定波束方向的相位陣列。多輸入及多輸出可進一步需要進行多工以增大通量，其中獨立資訊訊號或者代表位元流的不同部分的訊號同時在不同波束方向上進行傳輸/接收。

為支援具有強線性特性（例如其中波不會高效地彎曲繞過或經過特定障礙物的毫米波（millimeter wave，mmWave）等）的高頻頻帶，無線通訊裝置可包括多個天線模組。每一天線模組自身可包括相位陣列。天線模組彼此間隔開，進而使得能夠經由天線模組中所選擇的一者或由天線模組構成的群組傳送訊號。舉例而言，當使用最初選擇的天線模組進行的通訊因障礙物或無線通訊裝置的定向/面對方向改變而中斷時，可將通訊切換至以更佳訊號質量進行通訊的一或多個不同的天線模組。因此，一種用於高效地處理經由多個天線模組接收的訊號及經由多個天線模組傳輸的訊號的結構是所期望的。

本發明概念的實施例提供一種用於高效地處理訊號的天線模組及一種包括所述天線模組的通訊裝置。

根據本發明概念的態樣，提供一種天線模組，所述天線模組包括：相位陣列，包括多個天線且被配置以傳送第一射頻（radio frequency，RF）訊號及第二射頻訊號，所述第一射頻訊號與所述第二射頻訊號在不同方向上極化；前端射頻積體電路（front-end radio frequency integrated circuit，RFIC），包括第一射頻電路及第二射頻電路，所述第一射頻電路被配置以處理或產生所述第一射頻訊號，所述第二射頻電路被配置以處理或產生所述第二射頻訊號；以及開關電路，被配置以根據控制訊號將所述第一射頻電路及所述第二射頻電路中的每一者連接至所述天線模組的第一埠或第二埠。所述第一埠及所述第二埠能夠連接至處理或產生基頻帶訊號的後端射頻積體電路。

根據本發明概念的另一態樣，提供一種通訊裝置，所述通訊裝置包括：第一訊號線及第二訊號線；後端射頻積體電路（RFIC），被配置以處理或產生基頻帶訊號；以及第一天線模組，藉由所述第一訊號線及所述第二訊號線連接至所述後端射頻積體電路且包括相位陣列，所述相位陣列被配置以傳送在不同方向上極化的第一射頻訊號及第二射頻訊號，其中所述第一天線模組被配置以與所述後端射頻積體電路進行通訊，進而使得與所述第一射頻訊號對應的第一內部訊號及與所述第二射頻訊號對應的第二內部訊號根據控制訊號各自經過所述第一訊號線或所述第二訊號線。

根據本發明概念的另一態樣，提供一種通訊裝置，所述通訊裝置包括：後端射頻積體電路（RFIC），被配置以處理或產生基頻帶訊號；以及第一天線模組、第二天線模組及第三天線模組，各自包括相位陣列，所述相位陣列被配置以傳送在不同方向上極化的第一射頻訊號及第二射頻訊號，其中所述後端射頻積體電路包括第一四通開關、第二四通開關、第三四通開關及第四四通開關，所述第一天線模組連接至所述第一四通開關的第二埠及所述第二四通開關的第一埠，所述第二天線模組連接至所述第二四通開關的第二埠及所述第三四通開關的第一埠，且所述第三天線模組連接至所述第三四通開關的第二埠及所述第四四通開關的第二埠。

現將參照圖式闡述本發明概念的例示性實施例。

在本文中，用語相位陣列可指代共同地傳送（即，傳輸及/或接收）一或多個資訊訊號的至少兩個天線。在相位陣列中，連接至天線的訊號路徑的插入相位（insertion phase）被設定成或動態地調整成產生指向所期望方向的波束。本文中所使用的用語相位陣列亦可共同地指代安置於同一天線模組內的至少兩組天線，其中每一天線組包括複數個天線元件。在此種情形中，相位陣列的第一天線組可用於傳送在第一方向上極化的訊號能量且第二天線組可用於傳送在第二方向上極化的訊號能量。

在本文中，用語天線元件與天線可互換地使用。

在本文中，當稱天線傳送訊號時，所述天線傳輸及/或接收所述訊號。

在本文中，用語射頻（RF）用於囊括範圍介於千赫範圍至毫米波頻率的頻率。

在本文中，詞語「傳輸」及「接收」可用作形容詞。舉例而言，「接收訊號」指代所接收的訊號，「傳輸訊號」指代被傳輸的訊號，「接收訊號功率」指代接收訊號的功率等。

圖1為根據實施例的包括通訊裝置的無線通訊系統5的方塊圖。無線通訊系統5可包括使用蜂巢式網路的無線通訊系統，例如第五代無線（5^th generation wireless，5G）系統、長期演進（long term evolution，LTE）系統、先進長期演進（LTE-advanced system）、分碼多重存取（code division multiple access，CDMA）系統、全球行動通訊系統（global system for mobile communication，GSM）系統、無線局部區域網路（wireless local area network，WLAN）系統或另一類型的無線通訊系統。在下文中，無線通訊系統5將被主要闡述成使用蜂巢式網路的無線通訊系統，但亦可存在涉及非蜂巢式網路的實施例。如圖1中所示，在無線通訊系統5中，無線通訊裝置（即，基地台（base station，BS）3）與使用者設備（user equipment，UE）100可彼此進行通訊。在本文中，無線通訊裝置亦可稱為通訊裝置。

基地台3可一般而言表示與使用者設備及/或另一基地台進行通訊的固定站，且可藉由與使用者設備及/或另一基地台進行通訊來交換資料及控制資訊。舉例而言，基地台3可為節點B（Node B）、演進節點B（evolved Note B，eNB）、扇區（sector）、地點（site）、基地台收發機系統（base transceiver system，BTS）、存取點（access point，AP）、中繼節點、遠程無線電頭端（remote radio head，RRH）、無線電單元（radio unit，RU）或小胞元（small cell）。在本發明中，「胞元」的全面含義是指示例如由分碼多重存取中的基地台控制器（base station controller，BSC）、寬頻帶分碼多重存取（wideband code division multiple access，WCDMA）中的節點B、長期演進中的演進節點B或扇區（地點）所覆蓋的局部區或功能。胞元的範圍的實例包括各種覆蓋區，例如超巨型胞元（mega-cell）、巨型胞元（macro-cell）、微胞元（micro-cell）、微微胞元（pico-cell）、毫微微胞元（femto-cell）、中繼節點、遠程無線電頭端、無線電單元及小胞元通訊範圍。

使用者設備100可為固定的或行動的，且表示任何能夠藉由與基地台3進行通訊來傳輸或接收資料及/或控制資訊的裝置。舉例而言，使用者設備100可為終端設備、行動站（mobile station，MS）、行動終端（mobile terminal，MT）、使用者終端（user terminal，UT）、用戶站（subscriber station，SS）、無線裝置或手持裝置。

使用者設備100與基地台3之間的無線通訊網路可藉由共享可用網路資源來支援使用者之間的通訊。舉例而言，在無線通訊網路中，資訊可藉由例如以下等各種多重存取方法來轉送：分碼多重存取、分頻多重存取（frequency division multiple access，FDMA）、分時多重存取（time division multiple access，TDMA）、正交分頻多重存取（orthogonal frequency division multiple access，OFDMA）、單一載波分頻多重存取（single carrier frequency division multiple access，SC-FDMA）、正交分頻多工-分頻多重存取（OFDM-FDMA）、正交分頻多工-分時多重存取（OFDM-TDMA）及正交分頻多工-分碼多重存取（OFDM-CDMA）。如圖1中所示，使用者設備100與基地台3可藉由上行鏈路UL及下行鏈路DL而彼此進行通訊。根據一些實施例，使用者裝置可如在裝置對裝置（device-to-device，D2D）中一樣藉由側行鏈路（sidelink）而彼此進行通訊。

如圖1中所示，使用者設備100可包括多個天線模組110、120、130及140、後端射頻積體電路（RFIC）150及資料處理器160。天線模組110至140可與後端射頻積體電路150進行通訊，且後端射頻積體電路150可與資料處理器160進行通訊。在圖1中，使用者設備100包括四個天線模組110至140，但在替代實例中可採用更多天線模組或更少天線模組。

具有短波長的訊號可在例如毫米波頻帶等高頻頻帶中具有強的線性，且因此可能容易因障礙物而衰減。對於短波長訊號，當天線指向方向或定向/極化與傳入訊號的指向方向或定向/極化未對準時，經由所述天線而接收的訊號功率可能減小。在傳輸時可能出現互易情況（reciprocal condition）。使用者設備100可包括所述多個天線模組110至140，所述多個天線模組110至140可如在圖1中所見彼此間隔開。天線模組110至140的相應位置處的接收功率可有所不同。接收功率的不同可歸因於在天線模組的不同相應位置處多路徑反射不同，多路徑反射不同例如使傳入訊號的極化改變。此外，每一天線模組可被預設成在不同的相應方向上形成波束，進而使得所有天線模組110至140一起覆蓋較寬的區域。不管使用者設備100為非最佳指向方向還是接近障礙物（例如，使用者的身體），仍可能藉由動態地選擇天線模組110至140中具有高質量訊號的一或多者來與基地台3進行通訊。在實例中，天線模組110至140可沿使用者設備100的邊緣彼此間隔開。舉例而言，若使用者設備100具有呈大致矩形形狀的輪廓，則天線模組110至140可各自安裝於矩形的相應隅角處。

天線模組110至140中的每一者可包括相位陣列。舉例而言，天線模組110可包括相位陣列111，相位陣列111包括多個天線。根據一些實施例，相位陣列111的所述多個天線可用於共同地形成波束，且可用於基於多輸入及多輸出的通訊方案。舉例而言，利用多輸入及多輸出，天線模組110至140可一起用於同時傳送佔用相同頻帶但在不同方向上傳播的多個獨立訊號，藉此增大通量。此外，根據一些實施例，相位陣列111可包括被配置以傳送在預定方向上極化的訊號的天線，或者可包括被配置以同時傳輸或接收在不同方向上極化的至少兩個訊號的天線。

天線模組110至140中的每一者可包括前端射頻積體電路。舉例而言，天線模組110可包括前端射頻積體電路112，前端射頻積體電路112可耦合至相位陣列111的多個天線。前端射頻積體電路112可在接收模式中向後端射頻積體電路150提供藉由處理自相位陣列111接收的訊號而產生的訊號，或者在傳輸模式中向相位陣列111提供藉由處理自後端射頻積體電路150接收的訊號而產生的訊號。

後端射頻積體電路150可處理或產生基頻帶訊號。舉例而言，後端射頻積體電路150可自資料處理器160接收基頻帶訊號，且向天線模組110至140中的至少一者提供藉由處理所述基頻帶訊號而產生的訊號。此外，後端射頻積體電路150可向資料處理器160提供藉由處理自天線模組110至140中的至少一者接收的訊號而產生的基頻帶訊號。

資料處理器160可基於欲被傳輸至基地台3的資料而產生基頻帶訊號並向後端射頻積體電路150提供所述基頻帶訊號，或者可從自後端射頻積體電路150接收的基頻帶訊號擷取自基地台3接收的資料。舉例而言，資料處理器160可包括至少一個數位至類比轉換器（digital-to-analog converter，DAC），所述至少一個數位至類比轉換器藉由對自欲被傳輸至基地台3的資料調變而成的數位資料進行轉換來輸出基頻帶訊號。資料處理器160亦可包括至少一個類比至數位轉換器（analog-to-digital converter，ADC），其中所述至少一個類比至數位轉換器可藉由對基頻帶訊號進行轉換來輸出數位資料。根據一些實施例，資料處理器160可包括至少一個核心，所述至少一個核心執行一系列指令且可稱為數據機。

如上所述，一個天線模組中所包括的相位陣列（例如，相位陣列111）可傳送例如具有不同極化的訊號等多個訊號，且由於使用者設備100可包括所述多個天線模組110至140，因而此可使所述多個天線模組110至140與後端射頻積體電路150之間的連接的數目增加。當後端射頻積體電路150由於連接數目增加而具有增加的引腳數目時，後端射頻積體電路150的尺寸可能增大，且可能提供更多數目的與所述連接對應的組件。此外，當訊號線的數目在所述多個天線模組110至140與後端射頻積體電路150之間增大時，使用者設備100的結構可能變複雜，且使用者設備100的空間效率可能因分派用於排列訊號線的空間而受損。因此，使用者設備100的小型化（miniaturization）可能受到約束。根據如以下所進一步闡釋的本發明概念，可減緩連接及組件數目的此種增加。

與天線模組110至140的相位陣列對應的多個訊號中的一些訊號可用於與基地台3進行通訊。舉例而言，天線模組110至140中由於障礙物及/或使用者設備100的面對方向而提供不令人滿意的通訊的天線模組可不與基地台3進行通訊。此外，當藉由在特定方向上極化的訊號進行的通訊不令人滿意時，可不傳送所述訊號。如以下將闡述，天線模組110至140與後端射頻積體電路150可在使用者設備100中連接至彼此，進而使得在處理被選擇用於傳送的訊號的同時省略多個訊號中與天線模組110至140對應的一些訊號。舉例而言，所省略的訊號不往來於後端射頻積體電路150進行路由。因此，在使用者設備100中，天線模組110至140與後端射頻積體電路150（以另外一種方式專用於總是對每一個訊號進行路由）之間的連接的數目可減小，且使用者設備100可具有較簡單的結構。此外，對於給定數目的連接，使用者設備100可支援增加數目的多輸入及多輸出流，且因此使用者設備100可提供較高的資料傳輸速率。在下文中，將主要闡述使用者設備100的一或多個實施例作為通訊裝置的實例，但將理解，亦可對不同類型的通訊裝置（例如基地台3）應用其他實施例。

圖2為根據實施例的天線模組200的立體圖。圖3為根據實施例沿圖2所示線III-III所截取的天線模組200的部分的剖視圖。具體而言，圖3為其中圖2所示天線模組200被在Z-Y平面上切割的剖視圖，其中Z軸垂直於天線模組200的主表面。

舉例而言，參照圖1及圖2，天線模組200是天線模組110至140中的任一者的實例，且可安裝於使用者設備100內，進而使得天線模組200的頂表面（主表面）平行於使用者設備100的主表面（例如，前面）。天線模組200的厚度方向可與使用者設備100的厚度方向重合。在此種情形中，若使用者以裝置的前面在垂直方向上定向的方式持握所述裝置（例如，使用者設備面朝上放置於平的表面上），則以下慣例可對應於此定向狀態：X軸方向與Y軸方向（其彼此垂直）可分別稱為第一水平方向與第二水平方向，且X-Y平面可稱為水平面。此外，與水平面垂直的方向（即，Z軸方向）可稱為垂直方向，其中相對於其他組件而在+Z軸方向上排列的組件可稱為位於所述其他組件上方，且相對於其他組件而在-Z軸方向上排列的組件可稱為位於所述其他組件下面。在組件的表面中，位於+Z軸方向上的表面可稱為頂表面，且位於-Z軸方向上的表面可稱為底表面。注意，圖2及圖3中的天線模組200僅為實例，且其他適合的配置亦可被取代。

如以上參照圖1所闡述，天線模組200可包括相位陣列220及前端射頻積體電路210，相位陣列220包括多個天線。根據一些實施例，天線模組200可藉由半導體製程來製造，且如圖2中所示，相位陣列220可設置於前端射頻積體電路210上。舉例而言，天線模組200可包括呈堆疊配置的第一基板與第二基板。相位陣列220可設置於第一基板上或第一基板內，且前端射頻積體電路210可設置於第二基板上或第二基板內。由於大部分損耗參數可能在高頻頻帶（例如毫米波頻帶）中劣化，因此可能難以在內部封裝在相對低的頻帶（例如低於6吉赫（GHz）的頻帶）中所使用的天線模組佈局。具體而言，相位陣列220與前端射頻積體電路210可如圖2中所示以夾層結構（sandwich structure）進行排列，以減少因饋線向天線供應訊號或自天線擷取訊號而造成的訊號衰減。如圖2中所示，其中天線（即，相位陣列220）排列於前端射頻積體電路210上的結構可稱為系統級封裝（system-in-package，SiP）結構。

參照圖2，相位陣列220可包括貼片222（亦稱作「貼片天線（patch antenna）」）及偶極天線221a、221b、221c及221d。舉例而言，貼片222中的每一者可在+Z軸方向上發射電磁波或在-Z軸方向上吸收電磁波，同時偶極天線221a至221d可使相位陣列220的覆蓋率擴大。圖2中貼片天線及偶極天線的排列僅為實例。作為最低限度，每一相位陣列220包括至少兩個天線元件，以使得可利用所述天線元件之間的相位關係在所期望方向上形成波束。此外，每一相位陣列220的天線元件中的至少一者可被驅動或排列成具有與該相位陣列220的至少一個其他天線元件的極化不同的極化。如早前所示，每一天線模組110至140可被設計成在不同的相應方向上形成波束，此可藉由天線元件之間的不同相對相位關係來達成。

舉例而言，在圖1及圖2所示實例中，貼片222中的每一者可在位於所述貼片的第一側邊緣附近的第一饋點228處被驅動，以在Y方向上產生具有第一極化的波束。若貼片在位於所述貼片的第二側邊緣（第二側與第一側垂直）附近的第二饋點229處被驅動，則所得波束可具有位於X方向（正交方向）上的第二極化。給定相位陣列220的貼片222中的至少一者可被驅動成以第一極化進行傳輸/接收，而其他貼片222中的至少一者則可被驅動成以第二極化進行傳輸/接收。如隨後所闡釋，每一天線模組200可包括功率偵測器（例如，圖9所示功率偵測器911）以量測以第一極化及第二極化中的每一者接收的射頻功率。可接著選擇優質訊號的極化以為該天線模組200提供接收訊號及/或傳輸訊號，而可不使用非所選擇極化的訊號。注意，如在以上實例中一樣，第一極化與第二極化可為正交極化，但其在其他實施例中亦可為非正交的。

在天線模組200的示例性結構中，偶極221a、221b平行於第一軸線（例如，Y軸）而定向且偶極221c、221d沿第二軸線（例如，X軸）而定向。在實例中，若使用者設備100由使用者以使用者設備100的前面實質上在水平方向上定向的方式持握，則天線模組200的頂表面可在水平方向上定向。若天線模組200安裝於使用者設備100的隅角中，則偶極221a及221b可在水平方向上定向且藉此產生水平極化，而偶極221c、221d則在垂直方向上定向且藉此產生垂直極化。因此，利用呈此種類型的排列的偶極221a至221d可能夠達成極化多樣性。

參照圖3，在相位陣列220中，每一貼片222可為頂部貼片，所述頂部貼片藉由底部貼片223而被以電磁方式驅動。作為另一選擇，可僅包括單一頂部貼片，且所述單一頂部貼片可藉由直接延伸至所述單一頂部貼片的天線饋線225來直接驅動（其中圖3中未示出此種直接連接實施例）。在圖3所示情形中，頂部貼片222與底部貼片223可在Z軸方向上平行地彼此間隔開，且可在+Z軸方向上發射電磁波。頂部貼片222及底部貼片223可包含例如金屬等導電材料，且可具有如圖2中所示的矩形形狀，或者可具有圓形形狀或其他形狀。如圖3中所示，且根據一些實施例，相位陣列220可更包括接地板224，接地板224位於底部貼片223下面。此外，相位陣列220可包括饋線225及多個埋置通孔（buried vias）226。饋線225可連接至底部貼片223，而所述多個埋置通孔226可被配置以使得恆定電位施加至所述多個埋置通孔226且可如圖3中所示連接至例如接地板224。

前端射頻積體電路210可安裝於相位陣列220的底表面上，且前端射頻積體電路210可藉由饋線225電性連接至底部貼片223。根據一些實施例，相位陣列220與前端射頻積體電路210可藉由受控塌陷晶片連接（controlled collapse chip connection，C4）連接至彼此。圖2及圖3所示天線模組200的結構僅為實例；亦可以其他適合的結構取代天線模組200的所述結構。

圖4為根據實施例的天線模組400及後端射頻積體電路300的方塊圖。天線模組400是天線模組110至140及200中的任一者的實例，且後端射頻積體電路300是射頻積體電路150的實例。如圖4中所示，天線模組400及後端射頻積體電路300可藉由第一訊號線301及第二訊號線302彼此進行通訊，且根據一些實施例，第一訊號線301及第二訊號線302中的每一者可包括用於傳輸差分訊號的差分線。第一訊號線301及第二訊號線302中的每一者可為例如微帶（microstrip）或帶線（stripline）等傳輸線的一個導體（另一導體為接地板），其中訊號能量在天線模組400與後端射頻積體電路300之間在傳輸線內傳播。（在微帶線（microstrip line）或其他傳輸線的情形中，儘管訊號能量通常在傳輸線的訊號線與另一導體（例如，微帶的接地板）之間在介電材料內傳播，然而在本文中訊號可被說成藉由「經過」訊號線而在位於傳輸線的相對兩端上的組件之間行進。）

天線模組400可包括連接至第一線301的第一埠441及連接至第二線302的第二埠442。經由第一埠441及第一線301傳輸的訊號可稱為第一內部訊號INT1，且經由第二埠442及第二線302傳輸的訊號可稱為第二內部訊號INT2。根據一些實施例，第一內部訊號INT1及第二內部訊號INT2中的每一者可為差分訊號，且第一埠441及第二埠442中的每一者可為用於差分訊號的差分埠。如以上參照圖1所述，天線模組400可包括相位陣列410（相位陣列111或220的實例）及前端射頻積體電路420（前端射頻積體電路112或210的實例），且可更包括開關電路430。根據一些實施例，當天線模組400具有如參照圖2及圖3所述的系統級封裝結構時，開關電路430可與圖2所示前端射頻積體電路210一起排列於相位陣列220下面。在本文中，開關電路可互換地稱為開關。此外，天線模組400可包括第一埠441及第二埠442，且可藉由第一埠441及第二埠442連接至後端射頻積體電路300。

相位陣列410包括多個天線且可傳送在第一方向上極化的第一射頻訊號RF1及在第二方向上極化的第二射頻訊號RF2。在以下論述中，為簡潔起見，第一方向可稱為水平方向且第一射頻訊號RF1可稱為水平（H）波；並且第二方向可稱為垂直方向且第二射頻訊號RF2可稱為垂直（V）波。第一射頻訊號RF1及第二射頻訊號RF2中的每一者可為佔用相同射頻頻帶的經調變載波。（在下文中，如閱讀其中使用標籤RF1及RF2的上下文所理解，標籤RF1及RF2可各自指代接收訊號或傳輸訊號）。

前端射頻積體電路420可包括第一射頻電路421及第二射頻電路422。第一射頻電路421可在接收模式中藉由處理自相位陣列410接收的第一射頻訊號RF1來產生第一前端接收訊號FE1-r，且在傳輸模式中藉由處理自開關電路430接收的第一前端傳輸訊號FE1-t來產生第一射頻訊號RF1。相似地，第二射頻電路422可在接收模式中藉由處理自相位陣列410接收的第二射頻訊號RF2來產生第二前端接收訊號FE2-r，且在傳輸模式中藉由處理自開關電路430接收的第二前端傳輸訊號FE2-t來產生第二射頻訊號RF2。隨後將參照圖6A及圖6B闡述前端射頻積體電路420的實例。在下文中，為簡潔起見，將使用「FE1」指代傳輸訊號FE1-t或接收訊號FE1-r或者指代該兩種訊號；並且將使用「FE2」指代傳輸訊號FE2-t或接收訊號FE2-r或者指代該兩種訊號。

開關電路430可根據控制訊號將第一射頻電路421及第二射頻電路422中的每一者連接至第一埠441或第二埠442。根據一些實施例，開關電路430可根據控制訊號將第一射頻電路421與第二射頻電路422以互相排斥的方式連接至第一埠441與第二埠442。舉例而言，開關電路430可包括四通開關（4-way switch），所述四通開關可為具有兩種開關狀態的開關。在四通開關的第一開關狀態（「徑直路徑狀態」）中，被提供至第一射頻電路421/自第一射頻電路421輸出的第一前端訊號FE1經過第一埠441，且被提供至第二射頻電路422/自第二射頻電路422輸出的第二前端訊號FE2經過第二埠442。在四通開關的第二開關狀態（「交叉狀態」）中，開關電路430的輸入與輸出交叉，以使第一前端訊號FE1經過第二埠442且第二前端訊號FE2經過第一埠441。開關電路430的第一開關狀態及第二開關狀態可分別由控制訊號的第一控制狀態及第二控制狀態所引起。隨後將參照圖5A及圖5B闡述開關電路430的操作的實例。根據一些實施例，四通開關可包括以層階方式連接的多個雙通開關。可選地，開關電路430可被額外地配置以具有分別與控制訊號的第三控制狀態及第四控制狀態對應的第三開關狀態及第四開關狀態。在該些狀態中的每一者中，訊號路徑中的一者開啟，而另一者則被關閉。在第三開關狀態中，第一前端訊號FE1經過第一埠441，而訊號FE2則不經過開關。在第四開關狀態中，訊號FE2傳遞至第二埠442，而訊號FE1則不經過開關。亦可配置第五狀態及第六狀態，其中訊號FE1傳遞至第二埠442，而訊號FE2則不經過開關（第五狀態）；並且在第六狀態中，訊號FE2傳遞至第一埠441，而訊號FE1則不經過開關。

如上所述，在特定方向上極化的訊號不再經由連接至天線模組400及後端射頻積體電路300的線中預定的線進行傳輸，而是可根據控制訊號而經由不同的線進行傳輸，且因此，天線模組400與後端射頻積體電路300可藉由有限數目的線高效地彼此進行通訊。舉例而言，可防止極化已被確定為無法高效接收到（或者極化將無法高效傳輸）的訊號在天線模組400與後端射頻積體電路300之間進行交換（例如，藉由終止不需要的訊號）。藉由此方式，訊號線的數目可相較於其中往來於每一個天線的每一個訊號與後端射頻積體電路連續地進行交換的先前技術設計而言有所減少。開關電路430可包括多個電晶體且可具有任意結構，所述任意結構根據控制訊號改變訊號路徑。如隨後將參照圖9闡述，用於控制開關電路430的控制訊號可由例如圖1所示資料處理器160等資料處理器提供。

在圖4中，天線模組400及後端射頻積體電路300可處理在兩個不同方向上極化的第一射頻訊號RF1及第二射頻訊號RF2。在其他實施例中，天線模組400及後端射頻積體電路300可處理在不同方向上極化的至少三個射頻訊號。舉例而言，為處理在不同方向上極化的所述至少三個射頻訊號，前端射頻積體電路420可包括三個獨立射頻電路，且開關電路430可根據控制訊號而將所述三個射頻電路中的每一者連接至與後端射頻積體電路300連接的三個埠中的一者。

圖5A及圖5B為示出根據實施例的圖4所示開關電路430的操作的各個開關狀態的圖。具體而言，圖5A及圖5B示出根據控制訊號經過開關電路430的訊號。如以上參照圖4所述，開關電路430可根據控制訊號將第一射頻電路421及第二射頻電路422中的每一者連接至第一埠441或第二埠442。在下文中，參照圖4闡述圖5A及圖5B。

根據一些實施例，開關電路430可根據控制訊號將第一射頻電路421與第二射頻電路422以互相排斥的方式連接至第一埠441與第二埠442。參照圖5A，在開關電路430的第一開關狀態（徑直路徑狀態）中，可形成訊號路徑，進而使得第一前端訊號FE1與第一內部訊號INT1彼此對應且第二前端訊號FE2與第二內部訊號INT2彼此對應。因此，第一射頻電路421可連接至第一埠441，而第二射頻電路422可連接至第二埠442。同時，參照圖5B，在開關電路430的第二開關狀態（交叉狀態）中，訊號路徑被形成為使得第一前端訊號FE1與第二內部訊號INT2彼此對應且第二前端訊號FE2與第一內部訊號INT1彼此對應。因此，視施加至開關電路430的控制訊號而定，第一前端訊號FE1可對應於第一內部訊號INT1或第二內部訊號INT2，且同時，第二前端訊號FE2可分別對應於第二內部訊號INT2或第一內部訊號INT1。如以上所論述，開關電路430可額外地被配置以具有第三開關狀態、第四開關狀態、第五開關狀態及/或第六開關狀態，其中輸入訊號FE1或FE2中的僅一者經過開關到達所選擇輸出埠，且另一訊號不經過開關，其中傳遞的所選擇訊號以及所選擇輸出埠可藉由控制訊號的另一控制狀態來確定。

圖6A及圖6B為示出根據實施例的前端射頻積體電路中所包括的第一射頻電路600a及600b的各個實例的方塊圖。具體而言，圖6A及圖6B示出處理或產生在第一方向上極化的第一射頻訊號RF1的圖4所示第一射頻電路421的實例。根據一些實施例，處理或產生在第二方向上極化的第二射頻訊號RF2的第二射頻電路422可具有與圖6A及圖6B中所示結構相似的結構。在圖6A及圖6B中，第一射頻電路600a及600b可與相位陣列中所包括的四個天線進行通訊，且因此，第一射頻訊號RF1可包括在第一方向上極化的四個射頻訊號RF11至RF14。在下文中，參照圖4闡述6A及圖6B，且將省略參照圖4進行的冗餘說明。

參照圖6A，第一射頻電路600a可包括四個前端射頻電路610a、620a、630a及640a、接收（RX）緩衝器650a及傳輸（TX）緩衝器660a以及傳輸/接收（T/R）開關670a。所述四個前端射頻電路610a至640a可分別處理或產生所述四個射頻訊號RF11至RF14且可連接至緩衝器650a及660a。根據一些實施例，所述四個前端射頻電路610a至640a可各自具有相同的結構。將參照圖6A闡述前端射頻電路610a。

如圖6A中所示，前端射頻電路610a可傳輸或接收第一射頻訊號RF1中的射頻訊號RF11，且可包括傳輸/接收開關611a、低雜訊放大器（low-noise amplifier，LNA）612a、接收移相器613a、功率放大器（power amplifier，PA）615a及傳輸移相器616a。儘管未示出，然而，根據一些實施例，前端射頻電路610a可更包括至少一個濾波器。

傳輸/接收開關611a可在接收模式中向低雜訊放大器612a提供射頻訊號RF11，而在傳輸模式中輸出功率放大器615a的輸出訊號作為射頻訊號RF11。圖6A示出位於傳輸模式的開關位置中的傳輸/接收開關611a的實例，且根據一些實施例，開關611a可具有單極雙投（single pole double throw，SPDT）結構。在接收模式中，低雜訊放大器612a可將自傳輸/接收開關611a接收的射頻訊號RF11放大，且接收移相器613a可對低雜訊放大器612a的輸出訊號的相位進行移位。接收移相器613a的輸出訊號可被提供至接收緩衝器650a。在傳輸模式中，傳輸移相器616a可對自傳輸緩衝器660a接收的訊號的相位進行移位，且功率放大器615a可將傳輸移相器616a的輸出訊號放大。功率放大器615a的輸出訊號可藉由傳輸/接收開關611a輸出而作為射頻訊號RF11。

在接收模式中，接收緩衝器650a可對自所述四個前端射頻電路610a至640a提供的輸出訊號進行緩衝（或放大），且射頻緩衝器650a的輸出訊號可被提供至開關670a。在傳輸模式中，傳輸緩衝器660a可對自傳輸/接收開關670a提供的訊號進行緩衝（或放大），且傳輸緩衝器660a的輸出訊號可被提供至所述四個前端射頻電路610a至640a。與前端射頻電路610a中所包括的傳輸/接收開關611a相似，開關670a可根據傳輸訊號及接收訊號提供不同訊號的路徑。舉例而言，傳輸/接收開關670a可在接收模式中輸出接收緩衝器650a的輸出訊號作為第一前端訊號FE1，而在傳輸模式中向傳輸緩衝器660a提供第一前端訊號FE1。

第一射頻電路600a可處理或產生處於射頻頻帶中的第一前端訊號FE1。舉例而言，第一射頻電路600a可在接收模式中藉由處理處於射頻頻帶中的第一射頻訊號RF1來產生處於射頻頻帶中的第一前端訊號FE1，而在傳輸模式中藉由處理處於射頻頻帶中的第一前端訊號FE1來產生處於射頻頻帶中的第一射頻訊號RF1。因此，在包括圖6A所示第一射頻電路600a的天線模組（例如，圖4所示天線模組400）與後端射頻積體電路（例如，圖4所示後端射頻積體電路300）之間轉送的內部訊號（例如，圖4所示第一內部訊號INT1及第二內部訊號INT2）可處於射頻頻帶中。

參照圖6B，第一射頻電路600b可包括四個前端射頻電路610b至640b、接收緩衝器650b及傳輸緩衝器660b以及傳輸/接收開關670b。前端射頻電路610b可傳輸或接收第一射頻訊號RF1中的射頻訊號RF11，且可包括傳輸/接收開關611b、低雜訊放大器612b、接收移相器613b、接收混頻器614b、功率放大器615b、傳輸移相器616b及傳輸混頻器617b。相較於圖6A所示前端射頻電路610a，圖6B所示前端射頻電路610b更包括接收混頻器614b及傳輸混頻器617b。儘管未示出，然而，根據一些實施例，前端射頻電路610b可更包括至少一個濾波器。

在接收模式中，射頻訊號RF11可藉由開關611b提供至低雜訊放大器612b且由低雜訊放大器612b、接收移相器613b及接收混頻器614b依序處理。根據一些實施例，接收混頻器614b可將接收移相器613b的處於射頻頻帶中的輸出訊號降頻轉換成處於中頻（intermediate frequency，IF）頻帶中的訊號。中頻頻帶可表示射頻頻帶與基頻帶之間的任意頻帶。接收混頻器614b的輸出訊號可被提供至接收緩衝器650b，且接收緩衝器650b的輸出訊號可藉由開關670b輸出而作為第一前端訊號FE1。因此，在接收模式中，第一前端訊號FE1可處於中頻頻帶中。

在傳輸模式中，第一前端訊號FE1可藉由開關670b提供至前端射頻電路610b的傳輸混頻器617b且可由傳輸混頻器617b、傳輸移相器616b及功率放大器615b依序處理。根據一些實施例，被提供至開關670b的第一前端訊號FE1可處於中頻頻帶中，且傳輸混頻器617b可將傳輸緩衝器660b的處於中頻頻帶中的輸出訊號升頻轉換成處於射頻頻帶中的訊號。功率放大器615b的輸出訊號可藉由開關611b輸出而作為射頻訊號RF11。

如上所述，與圖6A所示第一射頻電路600a不同，第一射頻電路600b可處理或產生處於中頻頻帶中的第一前端訊號FE1。舉例而言，第一射頻電路600b可在接收模式中藉由處理處於射頻頻帶中的第一射頻訊號RF1來產生處於中頻頻帶中的第一前端訊號FE1，而在傳輸模式中藉由處理處於中頻頻帶中的第一前端訊號FE1來產生處於射頻頻帶中的第一射頻訊號RF1。因此，在包括圖6B所示第一射頻電路600b的天線模組（例如，圖4所示天線模組400）與後端射頻積體電路（例如，圖4所示後端射頻積體電路300）之間轉送的內部訊號（例如，圖4所示第一內部訊號INT1及第二內部訊號INT2）可處於中頻頻帶中。

圖7A及圖7B為示出根據實施例的後端射頻積體電路700a及700b以及資料處理器500a及500b的各個實例的方塊圖。在圖7A及圖7B中，基頻帶訊號可在後端射頻積體電路700a、700b與資料處理器500a、500b之間進行傳輸/接收。在下文中，將在闡述圖7A及圖7B的同時省略冗餘說明。

參照圖7A，後端射頻積體電路700a可包括用於連接至天線模組的四個埠對，即第一埠對P10至第四埠對P40。舉例而言，第一埠對P10可包括第一埠P11及第二埠P12，第一埠P11及第二埠P12可分別連接至天線模組的埠（例如，圖4所示第一埠441及第二埠442）。根據一些實施例，第一埠P11及第二埠P12可為用於差分訊號的差分埠。相似地，第二埠對P20可包括第一埠P21及第二埠P22，第三埠對P30可包括第一埠P31及第二埠P32，且第四埠對P40可包括第一埠P41及第二埠P42。在實施例中，埠P11、P12等可與例如微帶等射頻傳輸線或中頻傳輸線介接。

後端射頻積體電路700a可包括與第一埠對P10至第四埠對P40對應的四個電路群組。如圖7A中所示，後端射頻積體電路700a可包括分別連接至第一埠對至第四埠對P10、P20、P30、P40的第一開關至第四開關（SW）710a、720a、730a、740a，且可包括用於處理第一開關710a至第四開關740a與資料處理器500a之間的訊號的電路。舉例而言，自資料處理器500a的數位至類比轉換器522a接收的基頻帶訊號可由傳輸濾波器711a、傳輸混頻器712a及放大器713a處理，且放大器713a的輸出訊號可被提供至第一開關710a。根據一些實施例，放大器713a可包括可變增益放大器（variable gain amplifier，VGA）。此外，自第一開關710a接收的訊號可由接收混頻器714a及接收濾波器715a處理，且接收濾波器715a的輸出訊號可被提供至資料處理器500a的類比至數位轉換器512a。儘管未示出，然而，根據一些實施例，後端射頻積體電路700a可包括向接收濾波器715a及傳輸混頻器712a提供振盪訊號的電路，例如鎖相迴路（phased locked loop，PLL）。此外，資料處理器500a、500b可被配置以針對第一射頻訊號RF1及第二射頻訊號RF2中的至少一者執行多輸入及多輸出處理。

根據一些實施例，如以上參照圖6A所述，當後端射頻積體電路700a自天線模組接收處於射頻頻帶中的內部訊號或向天線模組提供處於射頻頻帶中的內部訊號時，傳輸混頻器712a可將處於基頻帶中的訊號升頻轉換至射頻頻帶，且接收混頻器714a可將處於射頻頻帶中的訊號降頻轉換至基頻帶。另一方面，根據一些實施例，如以上參照圖6B所述，當後端射頻積體電路700a自天線模組接收處於中頻頻帶中的內部訊號或向天線模組提供處於中頻頻帶中的內部訊號時，傳輸混頻器712a可將處於基頻帶中的訊號升頻轉換至中頻頻帶，且接收混頻器714a可將處於中頻頻帶中的訊號降頻轉換至基頻帶。

根據一些實施例，第一開關710a至第四開關740a中的每一者可為如以上結合圖4、圖5A及圖5B所述的四通開關。舉例而言，第一開關710a可根據控制訊號將第一埠P11及第二埠P12中的每一者連接至放大器713a或接收混頻器714a。此外，根據一些實施例，與參照圖5A及圖5B所述的圖4所示開關電路430相似，第一開關710a可根據控制訊號將第一埠P11及第二埠P12以互相排斥的方式連接至放大器713a及接收混頻器714a。因此，由後端射頻積體電路700a自天線模組接收的訊號可在經過第一埠P11及第二埠P12中的任一者之後被處理，且自後端射頻積體電路700a傳輸至天線模組的訊號亦可經過第一埠P11及第二埠P12中的任一者。根據一些實施例，四通開關可包括以習知方式以層階方式連接的多個雙通開關。此外，若開關710a至740a中的任一者被配置以具有如上所述的第三開關狀態、第四開關狀態、第五開關狀態及/或第六開關狀態，則經過所述開關的開關路徑中的一者可根據控制訊號狀態而被控制成開啟，而另一者則被關閉。

資料處理器500a可包括多個類比至數位轉換器511a、512a、513a及514a、多個數位至類比轉換器521a、522a、523a及524a以及控制器550a。類比至數位轉換器511a至514a中的每一者可自後端射頻積體電路700a接收基頻帶訊號並將所述基頻帶訊號轉換成數位訊號。數位至類比轉換器521a至524a中的每一者可藉由轉換數位訊號產生基頻帶訊號並向後端射頻積體電路700a提供所述基頻帶訊號。在圖7A中，資料處理器500a可包括分別與第二埠對P20、第一埠對P10、第四埠對P40及第三埠對P30對應的四個類比至數位轉換器511a至514a及四個數位至類比轉換器521a至524a。

控制器550a可產生至少一個控制訊號且不僅向後端射頻積體電路700a提供控制訊號，而且向多個天線模組（例如，圖1所示天線模組110至140）提供控制訊號。舉例而言，控制器550a可產生指示傳輸模式或接收模式的控制訊號，且天線模組的傳輸/接收開關（例如，圖6A所示傳輸/接收開關611a及/或670a）可因應於所述控制訊號設定訊號路徑。此外，控制器550a可產生控制訊號，進而使得藉由多個天線模組中提供令人滿意的通訊的天線模組形成訊號路徑，且天線模組的開關（例如，圖4所示開關電路430）及後端射頻積體電路700a的開關（例如，開關710a）可因應於所述控制訊號設定訊號路徑。隨後將參照圖9及圖10闡述控制器550a的操作的實例。

在圖7A所示實施例中，提供四個接收路徑且提供四個傳輸路徑以處置可由所述四個天線模組110至140選擇性地提供的總共八個接收訊號及可被提供至天線模組110至140的八個電位傳輸訊號。此乃因每一天線模組110至140可僅在接收模式期間提供一種所選擇極化的射頻訊號，且在傳輸模式中提供一種所選擇極化的傳輸訊號。以此種方式，天線模組110至140與後端射頻積體電路150（或300）之間的連接的數目可減少一半（相較於其中所有極化的訊號在接收時被連續地路由至解調器且在傳輸時被連續地提供至天線模組110至140的情形）。

舉例而言，參照圖1、圖4及圖7A，慮及具有天線模組400的配置的天線模組110藉由埠441與埠P11的連接及埠442與埠P12的連接而連接至埠對P10。在接收模式中，若選擇第一極化的接收訊號（例如，訊號RF1）且開關電路430處於徑直路徑開關狀態中，則訊號RF1被輸出作為訊號INT1，訊號INT1被施加至埠P11。若開關710a處於第五開關狀態中，則訊號INT1將在包括混頻器714a、濾波器715a及類比至數位轉換器512a的接收路徑中進行路由，藉此路由以進行解調。同時，第二極化的接收訊號RF2的訊號能量將不經過開關710a。另一方面，若選擇第二極化的訊號（例如，訊號RF2），則開關430可保持處於徑直路徑狀態中，而開關710a的狀態則可改變為第四開關狀態，在第四開關狀態中，訊號INT2（對應於訊號RF2）傳遞至具有混頻器714a的接收路徑，而訊號INT1則不經過開關710a。在傳輸模式中可應用相似的開關方案。

參照圖7B，後端射頻積體電路700b可以與圖7A所示後端射頻積體電路700a相似的排列包括第一埠對P10至第四埠對P40。此外，後端射頻積體電路700b可包括分別與第一埠對P10至第四埠對P40對應的四個開關710b至740b。相較於圖7A所示後端射頻積體電路700a，後端射頻積體電路700b可更包括單極雙投開關750。如圖7B中所示，單極雙投開關750可自資料處理器500b的數位至類比轉換器522b接收基頻帶訊號，且可根據控制訊號向與第一埠對P10對應的傳輸濾波器711b或與第四埠對P40對應的傳輸濾波器741b提供所接收的基頻帶訊號。

資料處理器500b可與圖7A所示資料處理器500a相同而包括四個類比至數位轉換器511b至514b以及控制器550b，且可與圖7A所示資料處理器500a不同而包括三個數位至類比轉換器521b至523b。換言之，由圖7B所示數位至類比轉換器522b輸出的基頻帶訊號可由後端射頻積體電路700b處理並經由第一埠對P10或第四埠對P40輸出。此外，控制器550b可向後端射頻積體電路700b的單極雙投開關750提供控制訊號。

在圖7B所示實例中，自單極雙投750至開關740b的路徑被示出為包括濾波器741b、混頻器742b及放大器743b；並且自單極雙投750至開關710b的路徑被示出為包括濾波器711b、混頻器712b及放大器713b。在替代實施例中，自數位至類比轉換器522b的路徑可直接連接至濾波器711b的輸入，且單極雙投開關750可放置於放大器713b的輸出與開關710b的輸入之間。開關750的輸入將接著連接至放大器713b的輸出；單極雙投開關750的第一輸出將連接至開關710b的一個輸入；並且單極雙投開關750的第二輸出可接著直接連接至開關740b的一個輸入。在此種情形中，可省略濾波器741b、混頻器742b及放大器743b（對於其中該些組件以另外一種方式被設計成具有與濾波器711b、混頻器712b及放大器713b相同特性的情形）。相似地，若開關750欲連接於放大器743b的輸出與開關740b的一個輸入之間，則可作為另一選擇在保留右側元件的同時省略左側元件711b、712b及713b。

圖8為示出根據實施例的後端射頻積體電路810及第一天線模組821至第三天線模組823的方塊圖。具體而言，如以上參照圖7A及圖7B所述，圖8示出第一天線模組至第三天線模組821、822及823以及包括四個埠對的後端射頻積體電路810且示出其中在接收模式中根據控制訊號設定訊號路徑的第一開關811至第四開關814。後端射頻積體電路810是圖1所示後端射頻積體電路150的實例；並且天線模組821、822及823是天線模組110、120、130及140中的任意三者的實例。在圖8所示實施例中，可自其內包括後端射頻積體電路810及天線模組821至823的使用者設備（UE）省略第四天線模組（因此，使用者設備可具有恰好三個天線模組）。

參照圖8，後端射頻積體電路810可包括所述四個埠對（即，八個埠）以及第一開關811至第四開關814。根據一些實施例，第一開關811至第四開關814中的每一者可為四通開關且可連接至一個埠對。在圖8中，所述八個埠可為第一開關811的第一埠P11及第二埠P12、第二開關812的第一埠P21及第二埠P22、第三開關813的第一埠P31及第二埠P32以及第四開關814的第一埠P41及第二埠P42。在圖8中，對於接收模式，示出開關811至814的示例性開關狀態。

第一天線模組821至第三天線模組823中的每一者可包括相位陣列及前端射頻積體電路，其中相位陣列可傳送在第一方向（例如，水平方向）上極化的訊號及在第二方向（例如，垂直方向）上極化的訊號。因此，第一天線模組821至第三天線模組823中的每一者可藉由用於在水平（H）方向上極化的訊號的線301a、301b或301c及用於在垂直（V）方向上極化的訊號的線302a、302b或302c連接至後端射頻積體電路810。（若圖4中的四通開關430的開關狀態在天線模組821至823中的任一者中改變（例如，由於以下所論述的訊號功率量測），則在相應的線301、302上，H可與V調換）。

根據一些實施例，第一天線模組821至第三天線模組823中的每一者可藉由不同埠對中的埠連接至後端射頻積體電路810。舉例而言，如圖8中所示，第一天線模組821可連接至第一開關811的第二埠P12及第二開關812的第一埠P21，第二天線模組822可連接至第二開關812的第二埠P22及第三開關813的第二埠P32，且第三天線模組823可連接至第三開關813的第一埠P31及第四開關814的第二埠P42。因此，如圖8中所示，在水平方向上極化的訊號可自第一天線模組821及第三天線模組823接收，而在垂直方向上極化的訊號及在水平方向上極化的訊號可自第二天線模組822接收。

根據一些實施例，第一天線模組821至第三天線模組823中的每一者可包括開關電路（例如，圖4所示開關電路430）。因此，第一天線模組821至第三天線模組823中的每一者可與後端射頻積體電路810進行通訊，進而使得與在水平方向上極化的訊號對應的內部訊號及與在垂直方向上極化的訊號對應的內部訊號中的每一者根據控制訊號經過後端射頻積體電路810的不同開關。

舉例而言，共同地參照圖4及圖8，慮及作為天線模組400而實施的天線模組821，埠441可藉由線301a連接至埠P12，且埠442可藉由線302a連接至埠P21。如圖8中所示，若內部訊號INT1為H（對應於接收訊號RF1及開關430的徑直路徑連接狀態），則訊號RF1可藉由後端射頻積體電路810路由以進行解調，而接收訊號RF2（對應於內部訊號INT2）不路由以進行解調。另一方面，若開關430的開關狀態改變為「交叉狀態」，則訊號RF2可路由以進行解調，而訊號RF1不路由以進行解調。可在天線模組823內執行相似的開關操作。

圖9為根據實施例的通訊裝置900的方塊圖。如圖9中所示，通訊裝置900可包括多個天線模組910、後端射頻積體電路920及資料處理器930。

所述多個天線模組910可各自包括如以上參照圖1所述的相位陣列及前端射頻積體電路，且可在通訊裝置900的邊緣處彼此間隔開。此外，所述多個天線模組910可藉由多個內部訊號INTS與後端射頻積體電路920進行通訊。根據一些實施例，如圖9中所示，所述多個天線模組910可各自包括功率偵測器911。功率偵測器911可並聯地連接至天線模組910中的訊號路徑，偵測經由訊號路徑移動的訊號的功率，並基於所偵測功率向資料處理器930提供第一偵測訊號DET1。

後端射頻積體電路920可藉由所述多個內部訊號INTS與所述多個天線模組910進行通訊且藉由基頻帶訊號BB與資料處理器930進行通訊。根據一些實施例，如圖9中所示，後端射頻積體電路920可包括功率偵測器921。功率偵測器921可並聯地連接至後端射頻積體電路920中的訊號路徑，並藉由偵測經由訊號路徑移動的訊號的功率而向資料處理器930提供第二偵測訊號DET2。

資料處理器930可藉由基頻帶訊號BB與後端射頻積體電路920進行通訊，並分別自所述多個天線模組910及後端射頻積體電路920接收第一偵測訊號DET1及第二偵測訊號DET2。控制器931可基於第一偵測訊號DET1及第二偵測訊號DET2產生控制訊號CTRL。以下將參照圖10闡述產生控制訊號CTRL的控制器931的操作。

根據一些實施例，控制訊號CTRL可經由傳輸所述多個內部訊號INTS及基頻帶訊號BB的線中的至少一者提供至所述多個天線模組910及後端射頻積體電路920。舉例而言，控制訊號CTRL可經由與基頻帶訊號BB相同的線提供至後端射頻積體電路920中所包括的開關（例如，圖7A所示開關710a等），而基頻帶訊號BB則不在後端射頻積體電路920與資料處理器930之間進行傳輸。此外，在經由與基頻帶訊號BB相同的線傳輸至後端射頻積體電路920之後，控制訊號CTRL可經由與所述多個內部訊號INTS相同的線提供至所述多個天線模組910及/或開關電路（例如，圖4所示開關電路430）中所包括的開關（例如，圖6A所示開關611a等），而所述多個內部訊號INTS則不在所述多個天線模組910與後端射頻積體電路920之間進行傳輸。舉例而言，圖4所示天線模組400中所包括的開關電路430可經由第一埠441及/或第二埠442接收控制訊號CTRL。（該些埠可連接至射頻傳輸線或中頻傳輸線的訊號導體。）

根據一些實施例，第一偵測訊號DET1及第二偵測訊號DET2可經由傳輸所述多個內部訊號INTS及基頻帶訊號BB的線中的至少一者提供至資料處理器930。舉例而言，由後端射頻積體電路920中所包括的功率偵測器921所產生的第二偵測訊號DET2可經由與基頻帶訊號BB相同的線提供至資料處理器930，而基頻帶訊號BB則不在後端射頻積體電路920與資料處理器930之間進行傳輸。此外，由天線模組910中所包括的功率偵測器911產生的第一偵測訊號DET1可經由與所述多個內部訊號INTS相同的線提供至後端射頻積體電路920，而所述多個內部訊號INTS不在所述多個天線模組910與後端射頻積體電路920之間進行傳輸且如第二偵測訊號DET2一樣經由與基頻帶訊號BB相同的線提供至資料處理器930。

圖10為根據實施例的通訊裝置的操作方法的流程圖。具體而言，圖10示出包括多個天線模組及後端射頻積體電路的通訊裝置的操作方法。舉例而言，圖10所示操作方法可由圖9所示通訊裝置900執行且將參照圖9進行闡述。

參照圖10，在操作S20中，可偵測路徑的功率。舉例而言，天線模組910中所包括的功率偵測器911可偵測天線模組910中的訊號路徑內的訊號功率，所述訊號路徑例如為傳播在第一方向上極化的訊號的路徑、傳播在第二方向上極化的訊號的路徑及與相位陣列的多個天線對應的路徑。此外，後端射頻積體電路920中所包括的功率偵測器921可偵測後端射頻積體電路920中的訊號路徑內的功率，所述訊號路徑例如為與所述多個天線模組910對應的訊號路徑。可向資料處理器930的控制器931提供藉由偵測功率而產生的第一偵測訊號DET1及第二偵測訊號DET2。

在操作S40中，可評估訊號的質量。舉例而言，控制器931可基於第一偵測訊號DET1及第二偵測訊號DET2評估經由路徑進行傳播的訊號的質量。根據一些實施例，控制器931可計算訊號對雜訊比（signal-to-noise ratio，SNR）並基於所述訊號對雜訊比確定哪一路徑載送質量令人滿意的訊號。

在操作S60中，可控制開關。舉例而言，控制器931可產生至少一個控制訊號，進而使得經由質量令人滿意的訊號的移動路徑執行通訊，同時阻斷經由質量不令人滿意的訊號的移動路徑進行的通訊。因此，可控制所述多個天線模組910及/或開關電路（例如，圖4所示開關電路430）中所包括的開關（例如，圖6A所示開關611a等），且可控制後端射頻積體電路920中所包括的開關（例如，圖7A所示開關710a等）。

圖11為示出根據實施例的包括多個天線模組的通訊裝置的實例的方塊圖。具體而言，圖11示出其中各種無線通訊裝置在無線通訊系統中利用無線局部區域網路彼此進行通訊的實例。與圖1所示利用蜂巢式網路的無線通訊系統5不同，圖11所示無線通訊裝置可藉由無線局部區域網路彼此進行通訊。

根據一些實施例，家用器件31、家用電器32、娛樂裝置33及存取點（AP）20可形成物聯網（Internet of things，IoT）網路系統。根據一或多個實施例，家用器件31、家用電器32、娛樂裝置33及存取點20中的每一者可包括多個天線模組及後端射頻積體電路。家用器件31、家用電器32及娛樂裝置33可以無線方式與存取點20進行通訊，且家用器件31、家用電器32及娛樂裝置33可彼此進行通訊。

本說明書中所使用的用語僅用於闡述特定實施例，而並非旨在限制本發明概念的範圍。儘管已參照本發明概念的實施例具體示出並闡述了本發明概念，然而將理解，在不背離以下申請專利範圍的精神及範圍的條件下可對其作出形式及細節上的各種變化。

3‧‧‧基地台 5‧‧‧無線通訊系統 20‧‧‧存取點 31‧‧‧家用器件 32‧‧‧家用電器 33‧‧‧娛樂裝置 100‧‧‧使用者設備 110、120、130、140、200、400、910‧‧‧天線模組 111、220、410‧‧‧相位陣列 112、210、420‧‧‧前端射頻積體電路 150‧‧‧射頻積體電路/後端射頻積體電路 160、500a、500b、930‧‧‧資料處理器 221a、221b、221c、221d‧‧‧偶極天線 222‧‧‧貼片/頂部貼片 223‧‧‧底部貼片 224‧‧‧接地板 225‧‧‧饋線/天線饋線 226‧‧‧埋置通孔 228‧‧‧第一饋點 229‧‧‧第二饋點 300、700a、700b、810、920‧‧‧後端射頻積體電路 301‧‧‧線/第一訊號線 301a、301b、301c、302a、302b、302c‧‧‧線 302‧‧‧線/第二訊號線 421、600a、600b‧‧‧第一射頻電路 422‧‧‧第二射頻電路 430‧‧‧開關/開關電路/四通開關 441‧‧‧埠/第一埠 442‧‧‧埠/第二埠 511a、511b、512a、512b、513a、513b、514a、514b‧‧‧類比至數位轉換器 521a、521b、522a、522b、523a、523b、524a‧‧‧數位至類比轉換器 550a、550b、931‧‧‧控制器 610a、610b、620a、630a、640a、620b、630b、640b‧‧‧前端射頻電路 611a、611b、670a、670b‧‧‧開關/傳輸/接收開關 612a、612b‧‧‧低雜訊放大器 613a、613b‧‧‧接收移相器 614b‧‧‧接收混頻器 615a、615b‧‧‧功率放大器 616a、616b‧‧‧傳輸移相器 617b、712a‧‧‧傳輸混頻器 650a‧‧‧緩衝器/接收緩衝器 650b‧‧‧接收緩衝器 660a‧‧‧緩衝器/傳輸緩衝器 660b‧‧‧傳輸緩衝器 710a、811‧‧‧開關/第一開關 710b、720b、730b、740b‧‧‧開關 711a‧‧‧傳輸濾波器 711b‧‧‧元件/濾波器/傳輸濾波器 712b‧‧‧元件/混頻器 713a、743b‧‧‧放大器 713b‧‧‧元件/放大器 714a‧‧‧混頻器/接收混頻器 715a‧‧‧濾波器/接收濾波器 720a、812‧‧‧開關/第二開關 730a、813‧‧‧開關/第三開關 740a、814‧‧‧開關/第四開關 741b‧‧‧濾波器/傳輸濾波器 742b‧‧‧混頻器 750‧‧‧開關/單極雙投開關 821‧‧‧天線模組/第一天線模組 822‧‧‧天線模組/第二天線模組 823‧‧‧天線模組/第三天線模組 900‧‧‧通訊裝置 911、921‧‧‧功率偵測器 BB‧‧‧基頻帶訊號 CTRL‧‧‧控制訊號 DET1‧‧‧第一偵測訊號 DET2‧‧‧第二偵測訊號 DL‧‧‧下行鏈路 FE1‧‧‧訊號/輸入訊號/第一前端訊號 FE1-r‧‧‧接收訊號/第一前端接收訊號 FE1-t‧‧‧傳輸訊號/第一前端傳輸訊號 FE2‧‧‧訊號/輸入訊號/第二前端訊號 FE2-r‧‧‧接收訊號/第二前端接收訊號 FE2-t‧‧‧傳輸訊號/第二前端傳輸訊號 III-III‧‧‧線 INT1‧‧‧訊號/內部訊號/第一內部訊號 INT2‧‧‧訊號/內部訊號/第二內部訊號 INTS‧‧‧內部訊號 P10‧‧‧埠對/第一埠對 P11、P21‧‧‧埠/第一埠 P12‧‧‧埠/第二埠 P20‧‧‧第二埠對 P22、P32、P42‧‧‧第二埠 P30‧‧‧第三埠對 P31、P41‧‧‧第一埠 P40‧‧‧第四埠對 RF1‧‧‧訊號/接收訊號/第一射頻訊號 RF11、RF12、RF13、RF14‧‧‧射頻訊號 RF2‧‧‧訊號/接收訊號/第二射頻訊號 S20、S40、S60‧‧‧操作 UL‧‧‧上行鏈路 X、Y、Z‧‧‧方向

結合其中相同參考字符表示相同元件或操作的附圖閱讀以下詳細說明，將更清晰地理解本發明概念的實施例，在附圖中： 圖1為根據實施例的包括通訊裝置的無線通訊系統的方塊圖。 圖2為根據實施例的天線模組的立體圖。 圖3為根據實施例沿圖2所示線III-III所截取的天線模組的部分的剖視圖。 圖4為根據實施例的天線模組及後端射頻積體電路（RFIC）的方塊圖。 圖5A及圖5B為示出根據實施例的圖4所示開關電路的操作的各個開關狀態的圖。 圖6A及圖6B為示出根據實施例的前端射頻積體電路中所包括的射頻電路的各個實例的方塊圖。 圖7A及圖7B為示出根據實施例的後端射頻積體電路及資料處理器的各個實例的方塊圖。 圖8為示出根據實施例的後端射頻積體電路及天線模組的方塊圖。 圖9為根據實施例的通訊裝置的方塊圖。 圖10為根據實施例的通訊裝置的操作方法的流程圖。 圖11為示出根據實施例的包括天線模組的通訊裝置的實例的方塊圖。

300‧‧‧後端射頻積體電路

301‧‧‧線/第一訊號線

302‧‧‧線/第二訊號線

400‧‧‧天線模組

410‧‧‧相位陣列

420‧‧‧前端射頻積體電路

421‧‧‧第一射頻電路

422‧‧‧第二射頻電路

430‧‧‧開關/開關電路/四通開關

441‧‧‧埠/第一埠

442‧‧‧埠/第二埠

RF1‧‧‧訊號/接收訊號/第一射頻訊號

RF2‧‧‧訊號/接收訊號/第二射頻訊號

FE1-t‧‧‧傳輸訊號/第一前端傳輸訊號

FE1-r‧‧‧接收訊號/第一前端接收訊號

FE2-t‧‧‧傳輸訊號/第二前端傳輸訊號

FE2-r‧‧‧接收訊號/第二前端接收訊號

INT1‧‧‧訊號/內部訊號/第一內部訊號

INT2‧‧‧訊號/內部訊號/第二內部訊號

Claims (25)

1. 一種天線模組，包括： 相位陣列，包括多個天線且被配置以傳送第一射頻（RF）訊號及第二射頻訊號，所述第一射頻訊號與所述第二射頻訊號在不同方向上極化； 前端射頻積體電路（RFIC），包括第一射頻電路及第二射頻電路，所述第一射頻電路被配置以處理或產生所述第一射頻訊號，所述第二射頻電路被配置以處理或產生所述第二射頻訊號；以及 開關電路，被配置以根據控制訊號將所述第一射頻電路及所述第二射頻電路中的每一者連接至所述天線模組的第一埠或第二埠，所述第一埠及所述第二埠各自能夠連接至處理或產生基頻帶訊號的後端射頻積體電路。
2. 如申請專利範圍第1項所述的天線模組，其中所述開關電路更被配置以因應於所述控制訊號的第一狀態將所述第一射頻電路及所述第二射頻電路分別連接至所述第一埠及所述第二埠，且因應於所述控制訊號的第二狀態將所述第一射頻電路及所述第二射頻電路分別連接至所述第二埠及所述第一埠。
3. 如申請專利範圍第1項所述的天線模組，其中所述第一射頻電路及所述第二射頻電路中的每一者包括功率放大器、低雜訊放大器及移相器中的至少一者。
4. 如申請專利範圍第1項所述的天線模組，其中所述第一射頻電路及所述第二射頻電路中的每一者包括至少一個混頻器，所述至少一個混頻器被配置以使訊號在射頻頻帶與中頻（IF）頻帶之間轉換，且 所述開關電路更被配置以傳遞為中頻頻帶的訊號。
5. 如申請專利範圍第1項所述的天線模組，其中所述第一射頻電路及所述第二射頻電路中的每一者包括至少一個開關，所述至少一個開關被配置以連接至所述開關電路且在傳輸模式與接收模式中形成不同的相應訊號路徑。
6. 如申請專利範圍第1項所述的天線模組，其中所述開關電路被配置以自所述第一埠或所述第二埠接收所述控制訊號。
7. 如申請專利範圍第1項所述的天線模組，其中所述天線模組包括呈堆疊配置的第一基板與第二基板，所述相位陣列設置於所述第一基板上或所述第一基板內，所述前端射頻積體電路設置於所述第二基板上或所述第二基板內，且 其中所述天線模組更包括傳遞所述第一射頻訊號及所述第二射頻訊號的多個饋線，所述饋線安置於所述多個天線與所述前端射頻積體電路之間。
8. 如申請專利範圍第1項所述的天線模組，其中極化的所述不同方向彼此正交。
9. 如申請專利範圍第8項所述的天線模組，其中所述多個天線包括多個貼片天線及多個偶極，所述多個貼片天線各自被饋送以傳送所述第一射頻訊號或所述第二射頻訊號，其中所述偶極的第一子集被定向成傳送在所述不同方向中的第一方向上極化的所述第一射頻訊號，且所述偶極的第二子集被定向成傳送在所述不同方向中的第二方向上極化的所述第二射頻訊號。
10. 一種通訊裝置，包括： 第一訊號線及第二訊號線； 後端射頻積體電路（RFIC），被配置以處理或產生基頻帶訊號；以及 第一天線模組，藉由所述第一訊號線及所述第二訊號線連接至所述後端射頻積體電路且包括相位陣列，所述相位陣列被配置以傳送在不同方向上極化的第一射頻訊號及第二射頻訊號， 其中所述第一天線模組被配置以與所述後端射頻積體電路進行通訊，進而使得與所述第一射頻訊號對應的第一內部訊號及與所述第二射頻訊號對應的第二內部訊號根據控制訊號各自經過所述第一訊號線或所述第二訊號線。
11. 如申請專利範圍第10項所述的通訊裝置，其中所述第一天線模組更被配置以與所述後端射頻積體電路進行通訊，進而使得所述第一內部訊號與所述第二內部訊號根據所述控制訊號以互相排斥的方式經由所述第一訊號線及所述第二訊號線進行傳輸。
12. 如申請專利範圍第10項所述的通訊裝置，其中所述第一天線模組更包括四通開關，所述四通開關連接至所述第一訊號線及所述第二訊號線中的每一者。
13. 如申請專利範圍第10項所述的通訊裝置，其中所述第一天線模組更包括前端射頻積體電路，所述前端射頻積體電路被配置以處理或產生所述第一射頻訊號及所述第二射頻訊號以及處理或產生所述第一內部訊號及所述第二內部訊號。
14. 如申請專利範圍第13項所述的通訊裝置，其中所述前端射頻積體電路包括至少一個混頻器，所述至少一個混頻器被配置以使訊號在射頻頻帶與中頻（IF）頻帶之間轉換，且 所述後端射頻積體電路包括至少一個混頻器，所述至少一個混頻器被配置以使訊號在基頻帶與中頻頻帶之間轉換。
15. 如申請專利範圍第10項所述的通訊裝置，其中所述後端射頻積體電路包括開關，所述開關被配置以連接至所述第一訊號線及所述第二訊號線並根據傳輸模式及接收模式將所述第一訊號線及所述第二訊號線中的每一者連接至不同路徑。
16. 如申請專利範圍第10項所述的通訊裝置，其中所述後端射頻積體電路包括至少一個混頻器，所述至少一個混頻器被配置以使訊號在基頻帶與射頻頻帶之間轉換。
17. 如申請專利範圍第10項所述的通訊裝置，其中所述第一天線模組被配置以經由所述第一訊號線及所述第二訊號線接收所述控制訊號。
18. 如申請專利範圍第10項所述的通訊裝置，更包括資料處理器，所述資料處理器被配置以自所述後端射頻積體電路接收基頻帶訊號或向所述後端射頻積體電路提供所述基頻帶訊號並產生所述控制訊號。
19. 如申請專利範圍第10項所述的通訊裝置，更包括： 至少一個第二天線模組，包括相位陣列；以及 至少一個線對，被配置以在所述後端射頻積體電路與所述至少一個第二天線模組之間傳輸內部訊號。
20. 如申請專利範圍第19項所述的通訊裝置，其中所述第一天線模組與所述至少一個第二天線模組在所述通訊裝置的邊緣處彼此間隔開。
21. 如申請專利範圍第20項所述的通訊裝置，其中所述通訊裝置具有矩形輪廓，所述第一天線模組及所述第二天線模組安裝於所述矩形輪廓的相應隅角處，且所述後端射頻積體電路安置於所述矩形輪廓的中心區處。
22. 如申請專利範圍第10項所述的通訊裝置，其中所述第一訊號線及所述第二訊號線中的每一者是微帶傳輸線的導體。
23. 一種通訊裝置，包括： 後端射頻積體電路（RFIC），被配置以處理或產生基頻帶訊號；以及 第一天線模組、第二天線模組及第三天線模組，各自包括相位陣列，所述相位陣列被配置以傳送在不同方向上極化的第一射頻訊號及第二射頻訊號， 其中所述後端射頻積體電路包括第一四通開關、第二四通開關、第三四通開關及第四四通開關， 所述第一天線模組連接至所述第一四通開關的第二埠及所述第二四通開關的第一埠， 所述第二天線模組連接至所述第二四通開關的第二埠及所述第三四通開關的第一埠，且 所述第三天線模組連接至所述第三四通開關的第二埠及所述第四四通開關的第二埠。
24. 如申請專利範圍第23項所述的通訊裝置，更包括資料處理器，所述資料處理器被配置以自所述後端射頻積體電路接收所述基頻帶訊號或向所述後端射頻積體電路提供所述基頻帶訊號。
25. 如申請專利範圍第23項所述的通訊裝置，其中所述第一天線模組至所述第三天線模組中的每一者被配置以與所述後端射頻積體電路進行通訊，進而使得與所述第一射頻訊號對應的第一內部訊號及與所述第二射頻訊號對應的第二內部訊號根據控制訊號各自經過不同的四通開關。

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