用于校准lte天线系统的方法和系统的制作方法
【专利摘要】天线阵列校准系统和相关方法包括或利用多个信号分离器/组合器网络。信号分离器/组合器网络中的每一个具有校准信号采样点以及信号输出点，该校准信号采样点与信号输入点电通信。每个校准信号采样点可以电容耦合到校准网络的相应校准源输入。信号分离器/组合器网络可以被形成为相移网络。
【专利说明】
用于校准LTE天线系统的方法和系统
【背景技术】
[0001]在“排列的”天线结构中，以阵列配置来布置多个天线元件。在排列的天线结构当中，多列阵列天线提供在基站和移动无线设备之间的通信中的特定优点。在基本多列阵列天线架构中，提供了多列天线元件，其中，每一列包括由单个收发机驱动的多个天线元件，并且每一列由单独的收发机来驱动。
[0002]通常，由于在列当中的各个信号路径之间的不期望的变化而导致某种程度的幅度和/或相位误差被引入到天线阵列。因此，布置可以被提供以调整每个收发机路径，由此可以进行信号的幅度和相位调整。校准网络通常被包含到这样的天线结构中，以提供可以用于校正或优化天线配置和操作的反馈或校准信号。
[0003]参考图4，部分地示出了常规多列天线结构，图示了常规校准网络布置。如图所示，校准网络400被配置用于八列天线阵列。因此，校准网络400包括在输入连接器412和输出连接器414之间连接的八个信号路径411，其中，每个输入连接器412被连接到收发机，并且每个输出连接器414被连接到相关联的天线列阵列。在所示的结构中，输出连接器414中的每一个被连接到信号分离器416中，一列天线阵列中的天线元件418被连接到该信号分离器416。
[0004]校准网络400可以在印刷电路板420上或以其他方式形成，并且可以包括一个或多个信号耦合器422，每个耦合器在信号路径411内。信号耦合器422可以被连接到信号组合网络，由此列中的每个列的发射/接收信号通过信号耦合器422来采样，并且所采样的信号被组合以产生校准端口 424处的校准信号。
[0005]在该布置中，校准网络400在信号源(收发机)和天线阵列之间内嵌(in-line)配置。这样，尽管校准网络400提供用于天线阵列的校准和调谐功能，其也产生不期望的插入损耗，并且由于插入信号路径的附加电路、印刷电路迹线、焊点、连接器等的使用或插入而导致引入幅度和相位误差，并且还可能增加无源互调(PM)效应。
[0006]因此，期望减少到信号路径的误差引入的校准网络配置。
【发明内容】
[0007]根据本发明的实施例，校准网络以多列天线阵列来提供，其中从信号源和天线阵列的天线元件之间的内嵌路径移除校准网络，由此减少插入损耗、幅度和相位误差以及PIM效应。
[0008]在一个实施例中，提供了多个信号分离器/组合器网络，其中信号分离器/组合器网络中的每一个信号分离器/组合器网络形成信号输入点和多个信号输出点。还可以提供校准网络，其包括形成多个校准源输入和校准信号输出的信号组合网络，其中，应用于输入中的每一个输入的RF信号由信号组合网络组合成校准信号输出处的校准信号。信号分离器/组合器网络中的每一个信号分离器/组合器可以包括与信号输入点和信号输出点电通信的校准信号采样点。校准信号采样点中的每一个可以被耦合到校准网络的相应校准源输入。
[0009]在特定实施例中，校准信号采样点中的每一个可以被电容耦合到其相应的校准源输入。其他实施例可以进一步包括多个校准信号传输线，其中，校准信号传输线中的每一个包括连接到所述校准源输入中的一个校准源输入的第一端以及电容耦合到所述信号分离器/组合器网络中的相应一个信号分离器/组合器网络的第二端。
[0010]在其他实施例中，每个信号分离器/组合器网络可以包括与校准信号采样点电连接地布置的电容耦合，其中，每个校准信号采样点经由电容耦合被耦合到校准网络的相应校准源输入。在这样的实施例中，电容耦合可以包括在电路板上或电路板上方形成的传输线传导路径和空气间隙，空气间隙被布置在传输线传导路径附近并且被配置为接纳与校准网络通信的校准信号传输线的导体。
[0011]此外，示例性校准网络可以进一步包括相位调整元件、幅度调整元件或与输入中的每个输入相关联的相位调整元件和幅度调整元件二者。
[0012]在特定实施例中，信号分离器/组合器网络可以被实现为相移网络。
[0013]上述实施例可以进一步与在阵列中布置的多个天线元件组合，并且与关联于每个信号分离器/组合器网络的RF收发机组合，该阵列具有至少两列，每一列具有多个天线元件。每个RF收发机可以被连接到关联的信号分离器/组合器网络的信号输入点，由此每个RF收发机相应地与列中的一个列相关联。
[0014]除了上述和本文中描述的系统和网络，本发明还提供了相关方法。例如，在一个实施例中，一种用于校准天线系统的方法包括:形成多个信号分离器/组合器网络，信号分离器/组合器网络中的每一个信号分离器/组合器网络形成信号输入点和多个信号输出点；形成具有信号组合网络的校准网络，信号组合网络形成多个校准源输入和校准信号输出，通过信号组合网络将应用于输入中的每个输入的RF信号组合成校准信号输出处的校准信号，其中，信号分离器/组合器网络中的每一个信号分离器/组合器网络具有与所述信号输入点和所述信号输出点电通信的校准信号采样点，以及将每个校准信号采样点耦合到校准网络的相应校准源输入。
[0015]在其他实施例中，这样的方法可以进一步包括:将每个校准信号采样点电容到相应校准源输入;和/或将所述信号分离器/组合器网络中的每一个信号分离器/组合器网络电容耦合到所述校准信号采样点，并且将每个校准信号采样点耦合到校准网络的相应校准源输入;和/或在电路板上或电路板上方形成传输线路传导路径，将空气间隙布置在所述传输线传导路径附近并且被配置为接纳与所述校准网络通信的校准信号传输线路的导体。
[0016]在替代实施例中，校准网络可以进一步包括与所述源输入中的每一个相关联的相位调整元件和幅度调整元件，并且多个信号分离器/组合器网络可以包括至少一个相移网络。
[0017]关于以下描述、所附权利要求和附图将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点。
【附图说明】
[0018]图1是根据本发明的实施例的在多列天线阵列内布置的校准网络的示意图。
[0019]图2是根据本发明的实施例的在校准网络中的相位和幅度调整电路的示意图。
[0020]图3是根据本发明的实施例的相移网络中的电磁或能够耦合元件的图。 [0021 ]图4是在多列天线阵列内的校准网络的传统配置的示意图。
【具体实施方式】
[0022]参考图1，描绘了根据本发明的实施例的在用作例如长期演进(LTE)网络内的天线系统的一部分的多列天线阵列内的校准网络100的布置。可以看出，与图4中描述的传统架构相反，从内嵌(in-line)位置移除校准网络100。
[0023]在图示的实施例中，结合多个列天线阵列中的每一个提供多个信号分离器/组合器网络，每一个都提供在收发机信号源104和列天线阵列的天线元件106之间的1-N/N-1连接。在图示的实施例中，信号分离器/组合器网络被实施为相移网络102，除了信号分离器/组合器功能，相移网络102还提供相移功能，这通过在信号分离器/组合器内包括相移或“线路延伸器”来实现。
[0024]在相移网络102的一个可能的实施例中，多个相移电路元件可以被串联布置以形成功率分配器或信号分离器网络，将应用于输入点的RF信号分配到多元件天线阵列。多元件的天线阵列可以是例如在多列阵列架构内的列阵列。
[0025]相移电路元件本身可以包括在电路板上形成的第一元件，具有在电路板的表面上形成的延长的电传导路径以及在传导路径上布置并且与传导路径电连接的电容覆盖(cover)，在其之间限定延长的接纳空间。第二元件可以是电传导调谐元件，其可滑动地可接纳在接纳空间中，并且电容地耦合到第一元件。将调谐元件可滑动地定位在接纳空间内实现对穿过该电路元件的信号的相移或线路延伸调整。这样的相移网络的一个示例在美国专利申请N0.13/952，197中描述，其内容通过引用合并于此，如同在本文中完整阐述。
[0026]参考回I，校准网络100包括多个校准源输入116、信号组合器网络112和校准信号输出114。校准源输入116中的每一个可以被连接到相移网络102中的相应一个。更具体地，校准信号传输线118或用于信号通信的其他装置可以被连接在校准源输入116中的每一个和相应相移网络1 2之间，使得(例如)来自相移网络1 2的RF信号在校准源输入116处被接收。
[0027]在将信号输入连接到信号分离器/组合器网络112之前，相位和幅度调整电路120可以与每个校准源输入116相关联。替代地，相位和幅度调整电路120可以用仅相位调整电路或仅幅度调整电路来替代。更具体地考虑相位和幅度调整电路120，参考图2，每个相位和幅度调整电路120可以包括相位调整元件122和幅度调整元件124。相位调整元件122可以在电路板上被形成为例如“线路扩展器”，包括由可移动介电元件元件128覆盖的电路迹线126的长度。幅度调整元件124可以包括可调整Pi衰减器130，其通常包括与一对电阻器134—起布置的可变电阻器132。
[0028]转到图1，主信号传输线108可以将相移网络102连接到相应的接收机，将所传送的RF信号从收发机提供给相移网络102，并且使接收到的RF信号从列天线元件返回到收发机。
[0029]主信号传输线108可以被连接到相移网络102的电气中间点。此外，电磁或电容(非接触)耦合110可以被设置在相移网络102中，而且在相移网络102的电气中间点处，以提供用于将信号样本馈送到校准网络100的信号采样点。
[°03°] 参考图3，不出了电磁或电容親合110的一种布置。传输线传导路径312可以在电路板上或电路板上方形成，并且通常在接地层附近或之间。间隔或空气间隙314可以被配置为接纳与校准信号传输线118电通信的耦合元件316。耦合元件316可以被布置在传导路径312附近而不电接触。传导路径312和导体316中的一个或另一个或二者可以涂覆有绝缘体或介电材料，或者这些元件可以简单地通过例如空气间隙分离。
[0031]再次返回到图1并且整体考虑所描述的系统，由收发机生成的RF信号可以经由主信号传输线路108被传递到相关联的相移网络102，其中该信号可以被划分并且分配给连接到相移网络102的列天线元件。而且，信号样本可以通过校准信号传输线118被通信到校准网络100，其中，信号样本经由电容耦合110被传送到校准信号传输线路118。在校准网络100的校准源输入116处接收到的信号样本由信号分离器/组合器网络112组合，以在校准信号输出114处产生校准信号。
[0032]因为校准网络100被电容耦合到相移网络102，而不是相对于收发机信号源104和相移网络102被内嵌布置，并且因为相移网络102中的每一个被直接连接到相应的信号源104，所以可以实现与校准网络100相关联的插入损耗、幅度和相位误差以及PIM效果的降低。
[0033]应当理解，本发明的上述实施例在本质上是说明性的，并且在不偏离所附权利要求限定的本发明的范围和精神的情况下，对本领域技术人员可能发生对这样的实施例的修改。因此，本发明不应被认为限于本文所公开的实施例。替代地，本发明的范围在所附权利要求书中阐述。
【主权项】
1.一种天线阵列校准系统，包括: 多个信号分离器/组合器网络，所述信号分离器/组合器网络中的每一个信号分离器/组合器网络形成信号输入点和多个信号输出点； 校准网络，所述校准网络具有信号组合网络，所述信号组合网络形成多个校准源输入和一个校准信号输出，其中应用于所述输入中的每一个输入的RF信号由所述信号组合网络组合成所述校准信号输出处的校准信号，并且 其中所述信号分离器/组合器网络中的每一个信号分离器/组合器网络具有与所述信号输入点和所述信号输出点电通信的校准信号采样点，并且其中每个校准信号采样点耦合到所述校准网络的相应校准源输入。2.根据权利要求1所述的天线阵列校准系统，其中每个所述校准信号采样点电容耦合到相应校准源输入。3.根据权利要求1所述的天线阵列校准系统，进一步包括多个校准信号传输线，其中所述校准信号传输线中的每一个校准信号传输线包括连接到所述校准源输入中的一个校准源输入的第一端以及电容耦合到所述信号分离器/组合器网络中的一个对应信号分离器/组合器网络的第二端。4.根据权利要求1所述的天线阵列校准系统，其中每个所述信号分离器/组合器网络包括与所述校准信号采样点电连接地布置的电容耦合，并且其中每个校准信号采样点经由所述电容耦合被耦合到所述校准网络的相应校准源输入。5.根据权利要求4所述的天线阵列校准系统，其中所述电容耦合包括在电路板上或电路板上方形成的传输线传导路径以及空气间隙，所述空气间隙被布置在所述传输线传导路径附近并且被配置为接纳与所述校准网络通信的校准信号传输线的导体。6.根据权利要求1所述的天线阵列校准系统，其中所述校准网络进一步包括与所述输入中的每一个输入相关联的相位调整元件。7.根据权利要求1所述的天线阵列校准系统，其中所述校准网络进一步包括与所述输入中的每一个输入相关联的幅度调整元件。8.根据权利要求1所述的天线阵列校准系统，其中所述多个信号分离器/组合器网络包括至少一个相移网络。9.一种天线阵列系统，包括: 在阵列中布置的多个天线元件，所述阵列具有至少两列，每列具有多个天线元件； 与所述列中的每一个列相关联的信号分离器/组合器网络，所述信号分离器/组合器网络中的每一个信号分离器/组合器网络形成与所述相关联的列的相应天线元件连接的多个信号输出点和一个信号输入点； 与所述信号分离器/组合器网络中的每一个信号分离器/组合器网络相关联的RF收发机，每个RF收发机连接到所述相关联的信号分离器/组合器网络，由此每个RF收发机进一步与所述列中的每一个列相关联； 校准网络，所述校准网络具有信号组合网络，所述信号组合网络定义多个校准源输入和一个校准信号输出，其中应用于所述输入中的每个输入的RF信号由所述信号组合网络组合成在所述校准信号输出处的校准信号，并且其中幅度调整元件和相位调整元件与所述校准源输入中的每一个校准源输入相关联，并且 其中所述信号分离器/组合器网络中的每一个信号分离器/组合器网络具有与所述信号输入点和所述信号输出点电通信的校准信号采样点，并且其中每个校准信号采样点耦合到所述校准网络的相应校准源输入。10.—种用于校准天线系统的方法，包括: 形成多个信号分离器/组合器网络，所述信号分离器/组合器网络中的每一个信号分离器/组合器网络形成信号输入点和多个信号输出点； 形成具有信号组合网络的校准网络，所述信号组合网络形成多个校准源输入和一个校准信号输出， 通过信号组合网络将应用于所述输入中的每一个输入的RF信号组合成校准信号输出处的校准信号，其中所述信号分离器/组合器网络中的每一个信号分离器/组合器网络具有与所述信号输入点和所述信号输出点电通信的校准信号采样点，以及 将每个校准信号采样点耦合到所述校准网络的相应校准源输入。
【文档编号】H01Q3/26GK105849975SQ201480060043
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2014年10月27日
【发明人】R·R·卡蒂帕利, J·塔斯基拉, A·罗斯
【申请人】上海贝尔股份有限公司