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TWI783734B - 校準發送器至接收器相對相位的方法及毫米波天線模組 - Google Patents

校準發送器至接收器相對相位的方法及毫米波天線模組 Download PDF

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TWI783734B
TWI783734B TW110138584A TW110138584A TWI783734B TW I783734 B TWI783734 B TW I783734B TW 110138584 A TW110138584 A TW 110138584A TW 110138584 A TW110138584 A TW 110138584A TW I783734 B TWI783734 B TW I783734B
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林曉彤
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Abstract

本發明提供了一種校準發送器至接收器(T2R)相對相位的方法及毫米波天線模組。該方法包括根據第一發送器TX輸入信號產生第一校準信號，並通過第一天線將第一校準信號傳送至第二天線；通過第二天線接收第一校準信號，並根據第一校準信號獲得第一回送接收器RX信號；根據第二TX輸入信號產生第二校準信號，並通過第二天線將第二校準信號傳送至第一天線；通過第一天線接收第二校準信號，並根據第二校準信號獲得第二回送RX信號；以及根據第一和第二回送RX信號之間的相位差校準T2R相對相位。

Description

校準發送器至接收器相對相位的方法及毫米波天線模組
本發明涉及移動無線通信中的天線系統，更具體地，涉及在毫米波波束成形系統中校準發送器至接收器(transmitter-to-receiver，T2R)相對相位的方法及相關的毫米波天線模組。
隨著技術的發展，頻寬不足的問題使得移動運營商尋找3GHz至300GHz之間未充分利用的毫米波(millimeter wave，mmWave)頻譜，第五代(fifth-generation，5G)移動無線通信系統有望在毫米波頻帶中提供高資料速率。由於毫米波具有較大的路徑損耗和較差的穿透性，因此天線設計需要利用天線陣列產生高方向性和可調的動態波束掃描，以提供足夠的信號強度。天線陣列和射頻積體電路(radio frequency integrated circuit，RFIC)可以被封裝在毫米波天線模組(antenna module，AM)中，該模組包括多個天線單元以增加波束成形增益。
在波束成形系統中，具有相同陣列權重向量(array weight vector，AWV)設置(即，限定的何種波束對應關係)的發送器(TX)和接收器(RX)波 束方向在理想情況下應該相同。在理想情況下，TX和RX波束具有良好的對應關係，發送器至接收器(transmitter-to-receiver，T2R)相對相位應當為零。然而，TX和RX波束並不總是具有良好的對應關係，因為TX和RX路徑的相位可能不同。因此，迫切需要一種新穎的方法來校準T2R的相對相位。
因此，本發明的目的之一是提供一種校準毫米波波束成形系統中T2R相對相位的方法及相關的毫米波天線模組，以解決上述問題。
在本發明的一個實施例中，提供了一種用於毫米波波束成形系統中校準發送器至接收器T2R相對相位的方法。所述方法包括：根據第一發送器TX輸入信號產生第一校準信號，並且通過所述毫米波波束成形系統的第一天線將所述第一校準信號傳送至所述毫米波波束成形系統的第二天線；通過所述第二天線接收所述第一校準信號，並根據所述第二天線接收的所述第一校準信號，獲得第一回送接收器RX信號；根據第二TX輸入信號產生第二校準信號，並通過所述第二天線將所述第二校準信號傳送至所述第一天線；通過所述第一天線接收所述第二校準信號，並根據所述第一天線接收的所述第二校準信號，獲得第二回送RX信號；以及根據所述第一回送RX信號和所述第二回送RX信號之間的相位差，校準所述T2R相對相位。
在本發明的另一個實施例中，提供了一種毫米波天線模組，毫米波天線模組包括第一毫米波收發器路徑、第二毫米波收發器路徑和校準引擎。第一毫米波收發器路徑包括第一天線、第一TX路徑和第一RX路徑。第一TX路徑用於根據第一TX輸入信號產生第一校準信號，並通過所述第一天線將所述第一 校準信號傳送至第二天線；第一RX路徑用於通過所述第一天線接收第二校準信號，並根據所述第一天線接收的所述第二校準信號，獲得第二回送RX信號。第二毫米波收發器路徑包括第二天線、第二TX路徑和第二RX路徑。第二TX路徑用於根據第二TX輸入信號產生所述第二校準信號，並通過所述第二天線將所述第二校準信號傳送至所述第一天線；以及第二RX路徑用於通過所述第二天線接收所述第一校準信號，並根據所述第二天線接收的所述第一校準信號，獲得第一回送RX信號。校準引擎用於利用所述第一回送RX信號和所述第二回送RX信號，校準T2R相對相位。
通過本發明的方法，毫米波天線模組可以在TX和RX路徑之間具有更好的互易性，還可以改善波束成形損耗，從而在天線模組中的天線單元的TX和RX路徑之間具有更好的波束對應。
在閱讀了在各個附圖和附圖中示出的優選實施例的以下詳細描述之後，本發明的這些和其他目的將對本領域習知技藝者變得顯而易見。
100:毫米波天線模組
10,12:毫米波收發器路徑
22,24:天線
14:第一TX路徑
18:第一RX路徑
16:第二TX路徑
20:第二RX路徑
11,13:射頻(RF)電路
26:校準引擎
S80~S88:步驟
300:天線模組
第1圖是例示根據本發明實施例的毫米波天線模組的示意圖。
第2圖是示出了根據本發明實施例的用於校準毫米波波束成形系統中的T2R相對相位T2R_RP的方法的流程圖。
第3圖是示出了根據本發明實施例的16個天線單元的T2R相對相位的較小天線陣列校準的示意圖。
第4圖為例示根據本發明實施例的64個天線單元的T2R相對相位的較大天線陣列 校準的示意圖。
在說明書及申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。本領域習知技藝者應可理解，電子設備製造商可以會用不同的名詞來稱呼同一元件。本說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區別元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區別的基準。在通篇說明書及申請專利範圍當中所提及的“包含”是開放式的用語，故應解釋成“包含但不限定於”。此外，“耦接”一詞在此是包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述第一裝置電性連接於第二裝置，則代表該第一裝置可直接連接於該第二裝置，或通過其他裝置或連接手段間接地連接至該第二裝置。
第1圖是例示根據本發明實施例的毫米波(millimeter wave，mmWave)天線模組(antenna module，AM)100的示意圖。毫米波天線模組100可以包括多個毫米波收發器路徑10和12以及校準引擎(校準模組)26，毫米波收發器路徑10和12分別具有多個天線22和24。例如，毫米波收發器路徑和天線陣列10和12均可以是毫米波天線模組的一部分。在下文中，術語“毫米波收發器路徑”和“天線陣列”可以互換。為了更好地理解本發明的技術特徵，在第1圖中僅示出了兩個毫米波收發器路徑/天線陣列10和12。實際上，毫米波天線模組100可能包括兩個以上的毫米波收發器路徑/天線陣列，具體取決於實際設計考慮。
具有天線22的毫米波收發器路徑10可以包括具有第一TX路徑14和第一RX路徑18的射頻(RF)電路11，其中本地振盪器(LO)信號LO_TX1用於第一 TX路徑14的上變頻，並且LO信號LO_RX1用於第一RX路徑18的下變頻。第一TX路徑14可以被佈置為根據TX輸入信號(例如，中頻(IF)信號)TX_IN_1來發送校準信號(calibrated signal)BFS_1，並通過天線22將校準信號BFS_1傳送至天線24(為簡潔起見，校準信號BFS_1的TX路徑以第1圖左側所示的空心箭頭標示)。RX路徑18可用於通過天線22接收校準信號BFS_2(其為RF信號)(為簡潔起見，校準信號BFS_2的RX路徑以虛線箭頭標示)，並根據由天線22接收的校準信號BFS_2獲得回送RX信號(例如，IF信號)LPRX_OUT_2。具有天線24的毫米波收發器路徑12可以包括具有第二TX路徑16和第二RX路徑20的RF電路13，其中LO信號LO_TX2用於第二TX路徑16的上變頻，LO信號LO_RX2用於第二RX路徑20的下變頻。第二TX路徑16可以被佈置為根據TX輸入信號(例如IF信號)TX_IN_2發送校準信號(其是RF信號)BFS_2，並將校準信號BFS_2通過天線24傳送至天線22(為簡潔起見，校準信號BFS_2的TX路徑以第1圖右側所示的空心箭頭標示)。第二RX路徑20可用於通過天線24接收校準信號(其為射頻信號)BFS_1(為簡潔起見，校準信號BFS_1的接收路徑以虛線箭頭標示)，並根據由天線24接收的校準信號BFS_1來獲得回送RX信號(例如IF信號)LPRX_OUT_1。校準引擎26可以根據從RX路徑18和20回送的RX信號LPRX_OUT_1和LPRX_OUT_2，使用內置的演算法計算兩者之間的相位差(T2R相對相位T2R_RP)，並把T2R相對相位T2R_RP補償至第一TX路徑或第二TX路徑以調整其相位偏移。
在本實施例中，回送RX信號LPRX_OUT_1可以包括3個相位：α相位P1、β相位P2和θ相位P3(即，Phase(LPRX_OUT_1)=P1+P2+P3)，其中α相位P1通過將TX路徑14的信號路徑(即，TX路徑)的相位失配與RX路徑20的信號路徑(即，RX路徑)的相位失配相加而計算得出，β相位P2(其由LO路由跡線導致) 通過從TX路徑14的LO信號路徑的相位失配中減去RX路徑20的LO信號路徑的相位失配而計算得出，θ相位P3通過從TX路徑14的LO信號路徑的初始相位減去RX路徑20的LO信號路徑的初始相位而計算得出。此外，回送的RX信號LPRX_OUT_2也可以包括3個相位：α相位P4、β相位P5和θ相位P6(即，Phase(LPRX_OUT_2)=P4+P5+P6)，其中α相位P4通過將TX路徑16的信號路徑(即，TX路徑)的相位失配與RX路徑18的信號路徑(即，RX路徑)的相位失配相加而計算得出，β相位P5可通過從TX路徑16的LO信號路徑的相位失配中減去RX路徑18的LO信號路徑的相位失配而計算得出，θ相位P6可通過從TX路徑16的LO信號路徑的初始相位減去RX路徑18的LO信號路徑的初始相位而計算得出。
此外，T2R相對相位T2R_RP可以通過從回送RX信號LPRX_OUT_1的相位中減去回送RX信號LPRX_OUT_2的相位來計算得出(即，T2R_RP=Phase(LPRX_OUT_1)-Phase(LPRX_OUT_2)，即，T2R_RP=(P1+P2+P3)-(P4+P5+P6)=(P1-P4)+(P2-P5)+(P3-P6))。因此，T2R相對相位T2R_RP可以是α相位差A1、β相位差A2和θ相位差A3這三個相位差之和(即，T2R相對相位T2R_RP=A1+A2+A3)，其中α相位差A1可以通過將相位差PD2減去相位差PD1(即，A1=PD2-PD1)得出，相位差PD1為RX路徑18的信號路徑的相位失配減去RX路徑20的信號路徑的相位失配，相位差PD2為TX路徑14的信號路徑的相位失配減去TX路徑16的信號路徑的相位失配；β相位差A2可以通過將相位差PD3與相位差PD4相加(即，A2=PD3+PD4)來計算得出，相位差PD3可以通過從TX路徑14的LO信號路徑的相位失配減去TX路徑16的LO信號路徑的相位失配來計算得出，相位差PD4可以通過從RX路徑18的LO信號路徑的相位失配減去RX路徑20的LO信號路徑的相位失配來計算得出；θ相位差A3可以通過將相位差PD5與相位差PD6相加(即，A3=PD5+PD6)來計算得出，相位差PD5可以通過從TX路徑14 的LO信號路徑的初始相位減去TX路徑16的LO信號路徑的初始相位來計算得出，相位差PD6可以通過從RX路徑18的LO信號路徑的初始相位減去RX路徑20的LO信號路徑的初始相位來計算得出。
第2圖是示出了根據本發明實施例的用於校準毫米波波束成形系統中的T2R相對相位T2R_RP的方法的流程圖。在結果基本相同的情況下，可以不按照第2圖所示的確切循序執行這些步驟。例如，第2圖所示的方法可以用於毫米波天線模組100。
在步驟S80中，在第一TX路徑中根據TX輸入信號TX_IN_1產生校準信號BFS_1，並通過天線22傳送校準信號BFS_1至天線24。
在步驟S82中，通過天線24接收校準信號BFS_1，並在第二RX路徑中根據由天線24接收的校準信號BFS_1獲得回送的RX信號LPRX_OUT_1。
在步驟S84中，在第二TX路徑中根據TX輸入信號TX_IN_2產生校準信號BFS_2，並通過天線24傳送校準信號BFS_2至天線22。
在步驟S86中，通過天線22接收校準信號BFS_2，並在第一RX路徑中根據由天線22接收的校準信號BFS_2獲得回送的RX信號LPRX_OUT_2。
在步驟S88中，根據回送的RX信號LPRX_OUT_1和LPRX_OUT_2之間的相位差，來計算T2R相對相位T2R_RP，並根據計算出的T2R相對相位T2R_RP來調整第一TX路徑或第二TX路徑中的相位偏移，從而校準T2R相對相 位T2R_RP。
由於相關領域的習知技藝者在閱讀了以上關於毫米波天線模組100的段落後可以很容易地理解步驟的細節，為了簡潔，這裡省略進一步的描述。
第3圖是示出了根據本發明實施例的16個天線單元的T2R相對相位的較小天線陣列校準的示意圖。同一天線模組(AM)300中包含的16個天線單元a1-a16僅用於說明目的，並非對本發明的限制。天線單元a1-a16中每一個天線單元均有2個點以分別代表兩個不同的極化V和H，每個極化連接到TX路徑或RX路徑。需要說明的是，如果在天線單元a1和a16(分別位於天線模組300的對角)之間直接發送和接收信號，信號品質可能會相應降低。因此，本發明的方法中，首先，將16個天線單元a1-a16水準地劃分為4個組G1-G4，其中G1組包括天線單元a1-a4，G2組包括天線單元a5-a8，G3組包括天線單元a9-a12，G4組包括天線單元a13-a16。本實施例中的組數、劃分方向和組內天線單元的數量僅用於說明，並不用於限制本發明。例如，天線模組300中的天線單元也可以垂直地劃分為8個組，兩個為一組。假設天線單元a4、a8、a12和a16分別被設置為組G1、G2、G3和G4的錨點(anchor)。首先分別通過本發明的方法校準各組的T2R相對相位(例如，天線單元a1-a4的T2R相對相位、天線單元a5-a8的T2R相對相位、天線單元a9-a12的T2R相對相位、天線單元a13-a16的T2R相對相位)。然後，將天線單元a4、a8、a12和a16設置在同一組G5中，其中天線單元a16設置為G5組的錨點。需要說明的是，本實施例中對各組的錨點a4、a8、a12、a16的選擇僅用於說明，並不構成對本發明的限制。在校準G5組的T2R相對相位(即，天線單元a4、a8、a12、a16的T2R相對相位)後，根據組G1-G5的T2R相對相位可以得到天線單元a1-a16的T2R相對相位。
在G1組中，首先用本發明的方法分別校準天線單元a1和a4之間的T2R相對相位、天線單元a2和a4之間的T2R相對相位、以及天線單元a3和a4之間的T2R相對相位。假設當天線單元a4的極化V連接到TX路徑，天線單元a1-a4的極化H連接到RX路徑。天線單元a4的信號從天線單元a4的TX路徑分別傳送到天線單元a1-a4的RX路徑。另外，當天線單元a4的極化V連接到RX路徑，天線單元a1-a4的極化H連接到TX路徑。天線單元a1-a4的校準信號分別從天線單元a1-a4的TX路徑傳送到天線單元a4的RX路徑。根據上述實施例，T2R相對相位可以是α相位差、β相位差和θ相位差這三個相位差之和(即，T2R相對相位=α相位差+β相位差+θ相位差)。
但是需要說明的是，本實施例只關注於相同極化的T2R相對相位。因此，對於天線單元a1-a4的T2R相對相位的θ相位差，θ相位差是通過將相位差SPD加上相位差FPD，然後減去相位差TPD和CPD來計算的(即θ相位差=FPD+SPD-TPD-CPD)，其中相位差FPD是通過從天線單元a1-a3的TX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑的初始相位中減去天線單元a4的TX路徑(連接到極化V)的LO信號路徑的初始相位來計算的，相位差SPD是通過從天線單元a1-a3的RX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑的初始相位中減去天線單元a4的RX路徑(連接到極化V)的LO信號路徑的初始相位來計算的，相位差TPD是通過從天線單元a4的TX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑的初始相位中減去天線單元a4的TX路徑(連接到極化V)的LO信號路徑的初始相位來計算的，相位差CPD是通過從天線單元a4的RX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑的初始相位中減去天線單元a4的RX路徑(連接到極化V)的LO信號路徑的初始相位來計算的。
因此，θ相位差等於相位差GPD和相位差HPD之和(即，θ相位差=FPD+SPD-TPD-CPD=GPD+HPD)，其中相位差GPD是通過從天線單元a1-a3的TX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑的初始相位中減去天線單元a4的TX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑的初始相位來計算的，相位差HPD是通過從天線單元a1-a3的RX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑的初始相位中減去天線單元a4的RX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑的初始相位來計算的。因此，天線單元a1-a4的T2R相對相位的θ相位差處於相同的極化(即，極化H)。
同理，在G2組中，天線單元a5-a8的T2R相對相位的θ相位差可以通過將一個相位差(該相位差可以通過從天線單元a5-a7的TX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑的初始相位中減去天線單元a8的TX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑的初始相位計算得出)與另一個相位差相加(該相位差可以通過從天線單元a5-a7的RX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑的初始相位中減去天線單元a8的RX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑的初始相位計算得出)而計算得出。
在G3組中，天線單元a9-a12的T2R相對相位的θ相位差可以通過將一個相位差(該相位差可以通過從天線單元a9-a11的TX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑的初始相位中減去天線單元a12的TX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑的初始相位計算得出)與另一個相位差相加(該相位差可以通過從天線單元a9-a11的RX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑的初始相位中減去天線單元a12的RX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑的初始相位計算得出)而計算得出。
在G4組中，天線單元a13-a16的T2R相對相位的θ相位差可以通過將一個相位差(該相位差可以通過從天線單元a13-a15的TX路徑(連接到極化H)的 LO信號路徑的初始相位中減去天線單元a16的TX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑的初始相位計算得出)與另一個相位差相加(該相位差可以通過從天線單元a13-a15的RX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑的初始相位中減去天線單元a16的RX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑的初始相位計算得出)而計算得出。
在G5組中，天線單元a4、a8、a12、a16的T2R相對相位的θ相位差可以通過將一個相位差(該相位差可以通過從天線單元a4、a8和a12的TX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑的初始相位中減去天線單元a16的TX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑的初始相位計算得出)與另一個相位差相加(該相位差可以通過從天線單元a4、a8和a12的RX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑的初始相位中減去天線單元a16的RX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑的初始相位計算得出)而計算得出。因此，根據組G1-G5的T2R相對相位的θ相位差，可以得到天線單元a1-a16的T2R相對相位的θ相位差。
類似地，天線單元a1-a16的T2R相對相位的α相位差和β相位差也可以分別通過本發明的方法獲得。為簡潔起見，類似的描述在此不再贅述。
通過將天線單元a1-a16的T2R相對相位的α相位差、β相位差和θ相位差相加在一起，可以得到同一天線模組300中天線單元a1-a16的T2R相對相位，並基於該T2R相對相位調整發送路徑中的相位偏移，使得校準後的T2R相對相位盡可能變小。在通過本發明的方法校準T2R相對相位後，使用天線模組300的毫米波天線模組可以在TX和RX路徑之間具有更好的互易性。此外，還可以改善波束成形損耗，從而在天線模組300中的天線單元a1-a16的TX和RX路徑之間具有 更好的波束對應。
第4圖為例示根據本發明實施例的64個天線單元的T2R相對相位的較大天線陣列校準的示意圖。如第4圖所示，有4個天線模組(AM)，包括AM“a”、AM“b”、AM“c”和AM“d”，其中AM“a”包括16個天線單元a1-a16，AM“b”包括16個天線單元b1-b16，AM“c”包括16個天線單元c1-c16，AM“d”包括16個天線單元d1-d16(即64個天線單元包括天線單元a1-a16、b1-b16、c1-c16和d1-d16)。此外，天線單元a1-a16、b1-b16、c1-c16和d1-d16的AM內(intra-AM)T2R相對相位可以分別通過上述第3圖所示的實施例獲得。為簡潔起見，類似的描述在此不再贅述。在分別獲得天線單元a1-a16、b1-b16、c1-c16、d1-d16的AM內T2R相對相位後，將屬於不同AM的天線單元a16、b13、c4、d1設置在相同的組G6，其中天線單元a16被設置為組G6的錨點。需要說明的是，本實施例中天線單元b13、c4、d1和錨點a16的選擇僅用於舉例說明，並不構成對本發明的限制。
對於AM“b”，通過將天線單元b13參考錨點a16，天線單元a16和b13的T2R相對相位的θ相位差可以通過將一個相位差(該相位差可以通過從天線單元b13的TX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑的初始相位中減去天線單元a16的TX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑初始相位而得到)與另一個相位差(該另一個相位差可以通過從天線單元b13的RX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑的初始相位中減去天線單元a16的RX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑初始相位而得到)相加而得到。類似地，天線單元a16和b13的T2R相對相位的α相位差和β相位差可以分別通過本發明的方法獲得。為簡潔起見，類似的描述在此不再贅述。通過將天線單元a16和b13的T2R相對相位的α相位差、β相位差和θ相位差相加，可以得到天線單元a16和b13的T2R相對相位。然後，通過將根據上述第 3圖所示的實施例得到的天線單元b1-b16的T2R相對相位與天線單元a16和b13的T2R相對相位相加，可以得到天線單元b1-b16和a16的T2R相對相位。
對於AM“c”，通過將天線單元c4參考錨點a16，天線單元a16和c4的T2R相對相位的θ相位差可以通過將一個相位差(該相位差可以通過從天線單元c4的TX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑的初始相位中減去天線單元a16的TX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑初始相位而得到)與另一個相位差(該另一個相位差可以通過從天線單元c4的RX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑的初始相位中減去天線單元a16的RX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑初始相位而得到)相加而得到。類似地，天線單元a16和c4的T2R相對相位的α相位差和β相位差可以分別通過本發明的方法獲得。為簡潔起見，類似的描述在此不再贅述。通過將天線單元a16和c4的T2R相對相位的α相位差、β相位差和θ相位差相加，可以得到天線單元a16和c4的T2R相對相位。然後，通過將根據上述第3圖所示的實施例得到的天線單元c1-c16的T2R相對相位與天線單元a16和c4的T2R相對相位相加，可以得到天線單元c1-c16和a16的T2R相對相位。
對於AM“d”，通過將天線單元d1參考錨點a16，天線單元a16和d1的T2R相對相位的θ相位差可以通過將一個相位差(該相位差可以通過從天線單元d1的TX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑的初始相位中減去天線單元a16的TX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑初始相位而得到)與另一個相位差(該另一個相位差可以通過從天線單元d1的RX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑的初始相位中減去天線單元a16的RX路徑(連接到極化H)的LO信號路徑初始相位而得到)相加而得到。類似地，天線單元a16和d1的T2R相對相位的α相位差和β相位差可以分別通過本發明的方法獲得。為簡潔起見，類似的描述在此不再贅 述。通過將天線單元a16和d1的T2R相對相位的α相位差、β相位差和θ相位差相加，可以得到天線單元a16和d1的T2R相對相位。然後，通過將根據上述第3圖所示的實施例得到的天線單元d1-d16的T2R相對相位與天線單元a16和d1的T2R相對相位相加，可以得到天線單元d1-d16和a16的T2R相對相位。
最後，根據上述第3圖所示實施例得到的天線單元a1-a16的T2R相對相位、天線單元b1-b16和a16的T2R相對相位、天線單元c1-c16和a16的T2R相對相位以及天線單元d1-d16和a16的T2R相對相位，可以得到不同天線模組中64個天線單元的T2R相對相位。通過本發明的方法校準T2R相對相位後，使用多個天線模組的毫米波天線模組可以在TX和RX波束之間具有更好的波束對應。
本領域習知技藝者將容易地認識到，在保留本發明的教導的同時可以對裝置和方法進行多種修改和改變。因此，上述內容應被解釋為僅受所附申請專利範圍的界限和範圍的限制。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100:毫米波天線模組
10,12:毫米波收發器路徑
22,24:天線
14:第一TX路徑
18:第一RX路徑
16:第二TX路徑
20:第二RX路徑
11,13:射頻(RF)電路
26:校準引擎

Claims (18)

  1. 一種校準發送器至接收器(T2R)相對相位的方法，用於毫米波波束成形系統中，所述方法包括：根據第一發送器(TX)輸入信號在第一TX路徑產生第一校準信號，並且通過所述毫米波波束成形系統的第一天線將所述第一校準信號傳送至所述毫米波波束成形系統的第二天線；通過所述第二天線在第二接收器(RX)路徑接收所述第一校準信號，並根據所述第二天線接收的所述第一校準信號，獲得第一回送RX信號；根據第二TX輸入信號在第二TX路徑產生第二校準信號，並通過所述第二天線將所述第二校準信號傳送至所述第一天線，其中所述第二RX路徑和所述第二TX路徑共用所述第二天線；通過所述第一天線在第一RX路徑接收所述第二校準信號，並根據所述第一天線接收的所述第二校準信號，獲得第二回送RX信號，其中所述第一RX路徑和所述第一TX路徑共用所述第一天線；以及根據所述第一回送RX信號和所述第二回送RX信號之間的相位差，計算所述T2R相對相位，並將計算出的所述T2R相對相位提供至所述第一TX路徑或所述第二TX路徑。
  2. 如請求項1之校準T2R相對相位的方法，其中，所述第一TX路徑、所述第一RX路徑、所述第一天線、所述第二TX路徑、所述第二RX路徑和所述第二天線都封裝在同一個天線模組中。
  3. 如請求項2之校準T2R相對相位的方法，其中所述T2R相對相位包括第一相位差和第二相位差之間的差，所述第一相位差是所述第一TX路徑的 信號路徑的相位失配與所述第二TX路徑的信號路徑的相位失配之間的差，所述第二相位差是所述第一RX路徑的信號路徑的相位失配與所述第二RX路徑的信號路徑的相位失配之間的差。
  4. 如請求項2之校準T2R相對相位的方法，其中所述T2R相對相位包括第一相位差和第二相位差之和，所述第一相位差是所述第一TX路徑的本地振盪器LO信號路徑的相位失配與所述第二TX路徑的LO信號路徑的相位失配之間的差，所述第二相位差是所述第一RX路徑的LO信號路徑的相位失配與所述第二RX路徑的LO信號路徑的相位失配之間的差。
  5. 如請求項2之校準T2R相對相位的方法，其中，所述T2R相對相位包括第一相位差和第二相位差之和，所述第一相位差是所述第一TX路徑的LO信號路徑的初始相位與所述第二TX路徑的LO信號路徑的初始相位之間的差，所述第二相位差是所述第一RX路徑的LO信號路徑的初始相位與所述第二RX路徑的LO信號路徑的初始相位之間的差。
  6. 如請求項1之校準T2R相對相位的方法，其中，所述第一校準信號由第一TX路徑生成和發送，所述第二校準信號由第二TX路徑生成和發送，所述第二校準信號由第一RX路徑接收，所述第一校準信號由第二RX路徑接收；所述第一TX路徑、所述第一RX路徑和所述第一天線封裝在第一天線模組中；並且所述第二TX路徑、所述第二RX路徑和所述第二天線封裝在第二天線模組中。
  7. 如請求項6之校準T2R相對相位的方法，其中所述T2R相對相位包 括第一相位差和第二相位差之間的差，所述第一相位差是所述第一TX路徑的信號路徑的相位失配與所述第二TX路徑的信號路徑的相位失配之間的差，所述第二相位差是所述第一RX路徑的信號路徑的相位失配與所述第二RX路徑的信號路徑的相位失配之間的差。
  8. 如請求項6之校準T2R相對相位的方法，其中所述T2R相對相位包括第一相位差和第二相位差之和，所述第一相位差是所述第一TX路徑的本地振盪器LO信號路徑的相位失配與所述第二TX路徑的LO信號路徑的相位失配之間的差，所述第二相位差是所述第一RX路徑的LO信號路徑的相位失配與所述第二RX路徑的LO信號路徑的相位失配之間的差。
  9. 如請求項6之校準T2R相對相位的方法，其中，所述T2R相對相位包括第一相位差和第二相位差之和，所述第一相位差是所述第一TX路徑的LO信號路徑的初始相位與所述第二TX路徑的LO信號路徑的初始相位之間的差，所述第二相位差是所述第一RX路徑的LO信號路徑的初始相位與所述第二RX路徑的LO信號路徑的初始相位之間的差。
  10. 一種毫米波天線模組，包括：第一毫米波收發器路徑，包括：第一天線；第一TX路徑，用於根據第一TX輸入信號產生第一校準信號，並通過所述第一天線將所述第一校準信號傳送至第二天線；以及第一RX路徑，用於通過所述第一天線接收第二校準信號，並根據所述第一天線接收的所述第二校準信號，獲得第二回送RX信號，其中 所述第一RX路徑和所述第一TX路徑共用所述第一天線；第二毫米波收發器路徑，包括：第二天線；第二TX路徑，用於根據第二TX輸入信號產生所述第二校準信號，並通過所述第二天線將所述第二校準信號傳送至所述第一天線；以及第二RX路徑，用於通過所述第二天線接收所述第一校準信號，並根據所述第二天線接收的所述第一校準信號，獲得第一回送RX信號，其中所述第二RX路徑和所述第二TX路徑共用所述第二天線；以及校準引擎，用於利用所述第一回送RX信號和所述第二回送RX信號，計算T2R相對相位，並將計算的T2R相對相位提供至所述第一TX路徑或所述第二TX路徑。
  11. 如請求項10之毫米波天線模組，其中所述第一TX路徑、所述第一RX路徑、所述第一天線、所述第二TX路徑、所述第二RX路徑和所述第二天線都封裝在同一天線模組中。
  12. 如請求項11之毫米波天線模組，其中所述T2R相對相位包括第一相位差和第二相位差之間的差，所述第一相位差是所述第一TX路徑的信號路徑的相位失配與所述第二TX路徑的信號路徑的相位失配之間的差，所述第二相位差是所述第一RX路徑的信號路徑的相位失配與所述第二RX路徑的信號路徑的相位失配之間的差。
  13. 如請求項11之毫米波天線模組，其中所述T2R相對相位包括第一相位差和第二相位差之和，所述第一相位差是所述第一TX路徑的LO信號路 徑的相位失配與所述第二TX路徑的LO信號路徑的相位失配之間的差，所述第二相位差是所述第一RX路徑的LO信號路徑的相位失配與所述第二RX路徑的LO信號路徑的相位失配之間的差。
  14. 如請求項11之毫米波天線模組，其中，所述T2R相對相位包括第一相位差和第二相位差之和，所述第一相位差是所述第一TX路徑的LO信號路徑的初始相位與所述第二TX路徑的LO信號路徑的初始相位之間的差，所述第二相位差是所述第一RX路徑的LO信號路徑的初始相位與所述第二RX路徑的LO信號路徑的初始相位之間的差。
  15. 如請求項10之毫米波天線模組，其中，所述第一TX路徑、所述第一RX路徑和所述第一天線封裝在第一天線模組中；並且所述第二TX路徑、所述第二RX路徑和所述第二天線封裝在第二天線模組中。
  16. 如請求項15之毫米波天線模組，其中所述T2R相對相位包括第一相位差和第二相位差之間的差，所述第一相位差是所述第一TX路徑的信號路徑的相位失配與所述第二TX路徑的信號路徑的相位失配之間的差，所述第二相位差是所述第一RX路徑的信號路徑的相位失配與所述第二RX路徑的信號路徑的相位失配之間的差。
  17. 如請求項15之毫米波天線模組，其中所述T2R相對相位包括第一相位差和第二相位差之和，所述第一相位差是所述第一TX路徑的本地振盪器LO信號路徑的相位失配與所述第二TX路徑的LO信號路徑的相位失配之間的差，所述第二相位差是所述第一RX路徑的LO信號路徑的相位失配與所述 第二RX路徑的LO信號路徑的相位失配之間的差。
  18. 如請求項15之毫米波天線模組，其中，所述T2R相對相位包括第一相位差和第二相位差之和，所述第一相位差是所述第一TX路徑的LO信號路徑的初始相位與所述第二TX路徑的LO信號路徑的初始相位之間的差，所述第二相位差是所述第一RX路徑的LO信號路徑的初始相位與所述第二RX路徑的LO信號路徑的初始相位之間的差。
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