配置成進行電流重用的相控陣架構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了配置成進行電流重用的相控陣架構(gòu)。在一示例性實施例中，一種裝置包括電流模式相位旋轉(zhuǎn)器(PR)模塊，其配置成生成經(jīng)相移的同相(I)電流信號和正交相位(Q)電流信號，以及電流模式殘留邊帶(RSB)校正模塊，其配置成校正與經(jīng)相移的I電流信號和Q電流信號相關(guān)的殘留邊帶誤差。RSB校正模塊和PR模塊形成了相控陣元件，其配置成重用直流(DC)電源電流。
【專利說明】配置成進行電流重用的相控陣架構(gòu)
[0001]背景

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本申請一般涉及無線設(shè)備的操作和設(shè)計，尤其涉及相控陣的操作和設(shè)計。

【背景技術(shù)】
[0003]相控陣發(fā)射機或接收機包括多個協(xié)同工作以發(fā)射或者接收信息信號的相控陣元件。常規(guī)的相控陣元件可以包括濾波器、混頻器，和/或附加的用以提供發(fā)射或接收功能的功能模塊。典型情況下，相控陣元件的每一功能模塊都被連接成利用來自指定電源的電流。相應(yīng)地，每一個模塊利用一定量的電源電流，這定義了總功耗。在便攜式設(shè)備中，總功耗可能顯著影響電池壽命。由此，希望減少此總功耗以延長電池壽命。
[0004]因此，提供了一種可供用于相控陣中的相控陣元件，其配置成用于實現(xiàn)降低的總功耗以延長便攜式設(shè)備的電池壽命。
[0005]附圖簡要說明
[0006]通過參照以下結(jié)合附圖考慮的描述，本文中所描述的以上方面將變得更易于明了，在附圖中:
[0007]圖1解說了堆疊式相控陣元件的示例性實施例，其可供用于發(fā)射機中并且被配置成進行電流重用；
[0008]圖2解說了電流模式相位旋轉(zhuǎn)器的示例性實施例；
[0009]圖3解說了電流模式RSB (殘留邊帶)校正塊的示例性實施例；
[0010]圖4解說了直流偏移校正模塊的示例性實施例；
[0011]圖5解說了包括四個堆疊式相控陣元件的相控陣發(fā)射機的示例性實施例；
[0012]圖6解說了包括四個堆疊式相控陣元件的相控陣接收機的示例性實施例；以及
[0013]圖7示出了堆疊式相控陣設(shè)備的示例性實施例。
[0014]詳細(xì)描述
[0015]下面結(jié)合附圖闡述的詳細(xì)描述旨在作為對本發(fā)明的示例性實施例的描述，而非旨在代表可在其中實踐本發(fā)明的僅有實施例。貫穿本描述使用的術(shù)語“示例性”意指“用作示例、實例或解說”，并且不應(yīng)一定解釋成優(yōu)于或勝于其它示例性實施例。本具體實施例部分包括具體細(xì)節(jié)以提供對本發(fā)明的示例性實施例的透徹理解。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，沒有這些具體細(xì)節(jié)也可實踐本發(fā)明的示例性實施例。在一些實例中，公知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備以框圖形式示出以免湮沒本文中給出的示例性實施例的新穎性。
[0016]圖1解說了堆疊式相控陣元件100的示例性實施例，其被配置成在相控陣發(fā)射機中進行電流重用。相控陣元件100包括濾波器102、104，gm(跨導(dǎo))級106，電流模式相位旋轉(zhuǎn)器108，直流偏移校正(DCOC)塊110，電流模式殘留邊帶(RSB)降低模塊110，以及混頻器 114,116ο
[0017]在一示例性實施例中，直流偏移校正模塊110以及濾波器102、104各自被連接成利用來自電源(Vdd)的電流。混頻器114、116，RSB112，相位旋轉(zhuǎn)器108，以及gm級106被堆疊以重用來自單個去往Vdd電源的連接的電流，并且藉此被配置成進行電流重用。相應(yīng)地，相控陣元件100的堆疊式配置以比常規(guī)的相控陣元件低的總電流消耗(即，較低的功率)
來工作。
[0018]在一不例性實施例中，濾波器102和104被設(shè)置為對待發(fā)射的I信號和Q信號進行濾波。濾波器102和104的輸出被輸入到gm級106。gm級106的晶體管118、120、122及124被連接成接收基于電壓的I和Q濾波器輸出，并且生成被連接到相位旋轉(zhuǎn)器108的電流號(Ip、IM、Qp 及 Qm)。
[0019]相位旋轉(zhuǎn)器108接收相位控制信號以控制其操作。來自gm級106的電流信號(IP、I?> Qp及Qm)被連接到相位旋轉(zhuǎn)器108，相位旋轉(zhuǎn)器108基于相位控制信號生成經(jīng)相位旋轉(zhuǎn)的輸出信號(I/、IM’、Q/及％’)。相位旋轉(zhuǎn)器108的輸出(I/、IM’、Q/及QM’ )被連接到DCOC塊110和RSB塊112兩者。
[0020]DCOC塊110操作以用于基于偏移控制信號來移除與信號(I/，IM’，Q/及QM’ )相關(guān)聯(lián)的直流偏移。RSB塊112移除輸出信號RFp以及RFm中由于混頻器114和116失配、LOI和LOQ瑕疵、以及電流信號(IP()、IM()、QP()&Qm。)中的瑕疵而產(chǎn)生的殘留邊帶?；祛l器114和116接收本地振蕩器(L0I和L0Q)信號并且將信號aP()、IM()、QP()、&QM。)上變頻，從而生成供發(fā)射的RFp和RFm輸出信號。
[0021]電流路徑126解說了電流如何流經(jīng)該相控陣元件100的堆疊式配置。例如，混頻器114連接到電源(VDD)，并且如由電流路徑126所解說的，來自該電源的直流電流流經(jīng)混頻器114、RSB112、相位旋轉(zhuǎn)器108以及gm級106。其結(jié)果是，相控陣元件100的堆疊式配置操作以用于通過DC電流重用而降低功耗。
[0022]圖2解說了圖1中所示的電流模式相位旋轉(zhuǎn)器108的示例性實施例。相位旋轉(zhuǎn)器108包括晶體管組202,204,206和208，它們連接到來自gm塊106的電流信號IP、IM、QP、及Qm。相位旋轉(zhuǎn)器108生成被連接到RSB塊112的電流信號I/、IM’、QP’及QM’。相位旋轉(zhuǎn)器108接收相位控制比特Ql、Q2、Q3及Q4，Ql、Q2、Q3及Q4分別代表O度、90度、180度以及270度相移。在一示例性實施例中，控制比特Q1-Q4接收自數(shù)字基帶控制器(未示出)。
[0023]在操作期間，控制比特Q1-Q4中僅一個控制比特被導(dǎo)通，而其他則被關(guān)斷。例如，如果想要90度相移，則Q2被置為高，而Ql、Q3、Q4被置為低。這可激活恰適的晶體管以提供所想要的相移。
[0024]圖3解說了圖1中所示的電流模式RSB校正塊112的示例性實施例。RSB塊112接收信號(I/、Im’、Qp’及Qm’ )并且執(zhí)行校正以生成被輸入到混頻器114和116中的經(jīng)校正信號(Ip。、Imo、QP。、及Qm。)。此校正是由RSB控制信號控制的，RSB控制信號包括(ito1、itoib、itoq、itoqb、qtoq、qtoqb、qto1、及qtoib)信號。名為itoi的控制信號意味著信號電流(例如I/ )將會被控制成流向輸出IP。，并且名為itoib的控制信號意味著信號電流I/將會被控制成流向IM。。類似地，名為itoq的控制信號意味著信號電流I/將會被控制成流向QP。，而名為itoqb的控制信號則意味著信號電流I/將會流向Qmo。在一示例性實施例中，RSB控制信號接收自數(shù)字基帶控制器(未示出)。
[0025]RSB塊112包括兩個連接到信號(I/、IM’、QP’及QM’)中的每一者的晶體管組。例如，RSB塊112包括在302和304處概示的與信號I’ P相關(guān)聯(lián)的晶體管組。晶體管組302由控制信號(itoi〈l:0>和itoib<l:0>)控制，而晶體管組304由控制信號(itoq〈l:0>和itoqb<l:0>)控制。RSB塊112的其他晶體管組類似地由如圖3中所示的指定控制信號來控制。這些控制信號啟用及禁用每一個晶體管組的晶體管來決定與信號(I/、IM’、Q/和Qm’ )相關(guān)聯(lián)的電流量。
[0026]在一示例性實施例中，連接到每一個控制信號的最高有效位(MSB)的那個晶體管所具有的大小是連接到最低有效位(I)的晶體管的兩倍(2x)。每一組中的一個大晶體管所具有的大小是LSB晶體管的64倍(64x)，并且具有連接到vcas的柵極端，該柵極端是常通的。
[0027]圖4解說了 DCOC塊110的示例性實施例。DC0C110操作以用來移除與信號(I/、IM’、Q/及Qm’ )中的每一者相關(guān)聯(lián)的直流偏移。例如，晶體管對402被連接成用于移除與I/信號相關(guān)聯(lián)的直流偏移，并且晶體管對404被連接成移除與I/信號相關(guān)聯(lián)的直流偏移。DCOC塊110提供了類似的電路系統(tǒng)(未示出)以用于從Q/和Qm’信號移除直流偏移。
[0028]在DCOC塊110的操作期間，參考源402向電流鏡中注入?yún)⒖茧娏?ibt)。由于尾電阻R，導(dǎo)致鏡像電流被示為(ibt)以及(ibt/2)。偏移控制信號包括信號(al、alb、a2及a2b)。在一示例性實施例中，偏移控制信號接收自數(shù)字基帶控制器(未示出)。
[0029]控制信號alb是控制信號al的補，并且控制信號a2b是控制信號a2的補。若al為高且a2為低，則alb為低且a2b為高。得到的結(jié)果就是(I，P = ibt)，并且(I，M = ibt/2)。
[0030]圖5解說了包括四個相控陣元件502a_d的相控陣發(fā)射機500的示例性實施例。每一個陣元件包括如由圖1中所示的相控陣元件100所解說的配置成進行電流重用的堆疊式電路系統(tǒng)。例如，電流路徑510解說了通過陣元件502a實現(xiàn)的直流電流重用。如路徑510所解說的，電流從Vdd電源流經(jīng)混頻器502、RSB504、相位旋轉(zhuǎn)器506以及gm級508。由此，圖5中所示的每一個陣元件502a-d的電流重用配置與常規(guī)相控陣組件相比利用了較少的電源電流，并因此以較低的總功耗進行工作。
[0031]圖6解說了包括四個陣元件620a_d的相控陣接收機600的示例性實施例。每一個陣元件包括如由圖1中所示的相控陣元件100所解說的配置成進行電流重用的堆疊式電路系統(tǒng)。例如，陣元件620a包括LNA(低噪聲放大器)602、混頻器604、電流模式RSB塊606、DC0C608以及電流模式相位旋轉(zhuǎn)器610。電流模式相位旋轉(zhuǎn)器610連接到第一濾波器級612，第一濾波器級612進一步連接到電源VDD。第一濾波器級612還連接到第二濾波器級614，第二濾波器級614也具有至電源VDD的連接。第二濾波器級的輸出被連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)616。電流路徑618解說了通過陣元件620a實現(xiàn)的直流電流重用。如路徑618所解說的，電流從Vdd電源流經(jīng)第一濾波器級612、相位旋轉(zhuǎn)器610以及RSB塊606。由此，圖6中所示的每一個陣元件620a-d與常規(guī)的相控陣元件相比利用了較少的電源電流并因此以較低的總功耗來進行工作。
[0032]圖7示出了相控陣設(shè)備700的示例性實施例。例如，設(shè)備700適于用作圖1中所示的相控陣元件100。在一方面，設(shè)備700由配置成提供如本文所描述的功能的一個或多個模塊來實現(xiàn)。例如，在一方面，每個模塊包括硬件和/或執(zhí)行軟件的硬件。
[0033]設(shè)備700包括第一模塊,第一模塊包括用于生成經(jīng)相移的同相(I)電流信號和正交相位(Q)電流信號的裝置(702)，其在一方面包括相位旋轉(zhuǎn)器108。
[0034]設(shè)備700還包括第二模塊，第二模塊包括用于校正與經(jīng)相移的I電流信號和Q電流信號相關(guān)聯(lián)的殘留邊帶(RSB)誤差的裝置(704);其中用于生成的裝置以及用于校正的裝置被配置為重用直流電源電流，其中在一方面，用于校正的裝置包括RSB塊112。
[0035]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，信息和信號可使用各種不同技術(shù)和技藝中的任何一種來表示或處理。例如，以上描述通篇可能引述的數(shù)據(jù)、指令、命令、信息、信號、位(比特)、碼元、和碼片可由電壓、電流、電磁波、磁場或磁粒子、光場或光學(xué)粒子、或其任何組合來表示。還應(yīng)注意晶體管的類型和技術(shù)可被替換、重新安排或以其他方式修改以達(dá)成相同的結(jié)果。例如，可以把示為利用PMOS晶體管的電路修改為使用NMOS晶體管,反之亦然。由此,本文中所公開的放大器可以使用各種晶體管類型和技術(shù)來實現(xiàn)，并且不受限于附圖中所示的這些晶體管類型和技術(shù)。例如，可以使用諸如BJT、GaAs, MOSFET之類的晶體管類型或任何其他的晶體管技術(shù)。
[0036]本領(lǐng)域技術(shù)人員將進一步領(lǐng)會，結(jié)合本文所公開的實施例描述的各種解說性邏輯框、模塊、電路、和算法步驟可被實現(xiàn)為電子硬件、計算機軟件、或兩者的組合。為清楚地解說硬件與軟件的這一可互換性，各種解說性組件、塊、模塊、電路、和步驟在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此類功能性是被實現(xiàn)為硬件還是軟件取決于具體應(yīng)用和施加于整體系統(tǒng)的設(shè)計約束。技術(shù)人員可針對每種特定應(yīng)用以不同方式來實現(xiàn)所描述的功能性，但此類實現(xiàn)決策不應(yīng)被解讀為致使脫離本發(fā)明的示例性實施例的范圍。
[0037]結(jié)合本文所公開的實施例描述的各種解說性邏輯塊、模塊、和電路可用設(shè)計成執(zhí)行本文所描述的功能的通用處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或其他可編程邏輯器件、分立門或晶體管邏輯、分立硬件組件、或其任何組合來實現(xiàn)或執(zhí)行。通用處理器可以是微處理器，但在替換方案中，該處理器可以是任何常規(guī)的處理器、控制器、微控制器、或狀態(tài)機。處理器還可以被實現(xiàn)為計算設(shè)備的組合，例如DSP與微處理器的組合、多個微處理器、與DSP核心協(xié)同的一個或多個微處理器或任何其它此類配置。
[0038]結(jié)合本文所公開的實施例描述的方法或算法的各個步驟可直接用硬件、由處理器執(zhí)行的軟件模塊或兩者的組合來實現(xiàn)。軟件模塊可駐留在隨機存取存儲器(RAM)、閃存、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM(EPROM)、電可擦式可編程ROM (EEPROM)、寄存器、硬盤、可移動盤、CD-ROM、或本領(lǐng)域中所知的任何其他形式的存儲介質(zhì)中。示例性存儲介質(zhì)被耦合到處理器以使得該處理器能從/向該存儲介質(zhì)讀和寫信息。替換地，存儲介質(zhì)可以被整合到處理器。處理器和存儲介質(zhì)可駐留在ASIC中。ASIC可駐留在用戶終端中。替換地，處理器和存儲介質(zhì)可作為分立組件駐留在用戶終端中。
[0039]在一個或多個示例性實施例中，所描述的功能可在硬件、軟件、固件或其任何組合中實現(xiàn)。如果在軟件中實現(xiàn)，則各功能可以作為一條或多條指令或代碼存儲在計算機可讀介質(zhì)上或藉其進行傳送。計算機可讀介質(zhì)包括非瞬態(tài)計算機存儲介質(zhì)和通信介質(zhì)兩者，其包括促成計算機程序從一地到另一地的轉(zhuǎn)移的任何介質(zhì)。非瞬態(tài)存儲介質(zhì)可以是能被計算機訪問的任何可用介質(zhì)。作為示例而非限定，這樣的計算機可讀介質(zhì)可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盤存儲、磁盤存儲或其它磁存儲設(shè)備、或能被用來攜帶或存儲指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式的期望程序代碼且能被計算機訪問的任何其它介質(zhì)。任何連接也被正當(dāng)?shù)胤Q為計算機可讀介質(zhì)。例如，如果軟件是使用同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、數(shù)字訂戶線(DSL)、或諸如紅外、無線電、以及微波之類的無線技術(shù)從web網(wǎng)站、服務(wù)器、或其它遠(yuǎn)程源傳送而來，則該同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、DSL、或諸如紅外、無線電、以及微波之類的無線技術(shù)就被包括在介質(zhì)的定義之中。如本文中所使用的盤(disk)和碟(disc)包括壓縮碟(CD)、激光碟、光碟、數(shù)字多用碟(DVD)、軟盤和藍(lán)光碟，其中盤(disk)往往以磁的方式再現(xiàn)數(shù)據(jù)，而碟(disc)用激光以光學(xué)方式再現(xiàn)數(shù)據(jù)。上述組合應(yīng)當(dāng)也被包括在計算機可讀介質(zhì)的范圍內(nèi)。
[0040]提供了對所公開的示例性實施例的描述是為了使得本領(lǐng)域任何技術(shù)人員皆能夠制作或使用本發(fā)明。對這些示例性實施例的各種修改對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的，并且本文中定義的一般原理可被應(yīng)用于其他實施例而不會脫離本發(fā)明的精神或范圍。因此，本發(fā)明并非意在被限定于本文中所示出的示例性實施例，而是應(yīng)當(dāng)被授予與本文中所公開的原理和新穎性特征相一致的最廣義的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種裝置，包括: 電流模式相位旋轉(zhuǎn)器(PR)模塊，配置成生成經(jīng)相移的同相(I)電流信號和正交相位(Q)電流信號；以及 電流模式殘留邊帶(RSB)校正模塊，配置成校正與經(jīng)相移的I電流信號和Q電流信號相關(guān)聯(lián)的殘留邊帶誤差，所述RSB校正模塊和所述PR模塊被配置成重用直流電源電流。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，進一步包括跨導(dǎo)塊，配置成生成輸入到所述PR模塊中的I電流信號和Q電流信號，所述跨導(dǎo)塊進一步配置成重用所述直流電源電流。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述RSB塊被配置成基于RSB控制信號來執(zhí)行殘留邊帶校正，以生成經(jīng)RSB校正的I電流信號和Q電流信號。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述RSB塊包括至少一個晶體管組，所述至少一個晶體管組分別連接到所述經(jīng)相移的I電流信號和Q電流信號中的每一者，所述至少一個晶體管組配置成基于RSB控制信號來生成所述經(jīng)RSB校正的I電流信號和Q電流信號。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述PR模塊配置成基于相位控制信號來提供相移，以生成所述經(jīng)相移的I電流信號和Q電流信號。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述PR模塊包括多個晶體管，所述多個晶體管配置成基于四個相位控制信號來提供所述相移，并且其中每一個相位控制信號的激活導(dǎo)致選定的相移。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，進一步包括至少一個濾波器級，所述至少一個濾波器級耦合到所述PR模塊并配置成重用所述直流電源電流。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述RSB塊耦合到混頻器，所述混頻器在相控陣發(fā)射機中將所述經(jīng)RSB校正的I信號和Q信號上變頻。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述RSB塊耦合到混頻器，所述混頻器在相控陣接收機中將接收到的I信號和Q信號下變頻。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述PR模塊和所述RSB校正模塊形成陣元件，所述裝置包括: 形成相控陣發(fā)射機的多個所述陣元件，所述多個陣元件配置成發(fā)射I信號和Q信號，每一個陣元件配置成重用相關(guān)聯(lián)的直流電源電流。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述PR模塊和所述RSB校正模塊形成陣元件，所述裝置包括: 形成相控陣接收機的多個所述陣元件，所述多個陣元件配置成接收I信號和Q信號，每一個陣元件配置成重用相關(guān)聯(lián)的直流電源電流。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，進一步包括直流偏移校正模塊，所述直流偏移校正模塊連接到所述PR模塊以及所述RSB校正模塊，所述直流偏移校正模塊配置成校正與所述經(jīng)相移的I電流信號和Q電流信號相關(guān)聯(lián)的直流偏移。
13.—種設(shè)備,包括: 用于生成經(jīng)相移的同相⑴電流信號和正交相位(Q)電流信號的裝置；以及 用于校正與所述經(jīng)相移的I電流信號和Q電流信號相關(guān)聯(lián)的殘留邊帶(RSB)誤差的裝置；所述用于生成的裝置和所述用于校正的裝置配置成重用直流電源電流。
14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，進一步包括用于將I電壓信號和Q電壓信號轉(zhuǎn)換為I電流信號和Q電流信號的裝置，所述I電流信號和Q電流信號被輸入到所述用于生成的裝置，所述用于轉(zhuǎn)換的裝置配置成重用所述直流電源電流。
15.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，所述用于生成的裝置和所述用于校正的裝置形成陣元件，所述設(shè)備包括: 形成相控陣發(fā)射機的多個所述陣元件，所述多個陣元件配置成發(fā)射I信號和Q信號，每一個陣元件配置成重用相關(guān)聯(lián)的直流電源電流。
16.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，所述用于生成的裝置和所述用于校正的裝置形成陣元件，所述設(shè)備包括: 形成相控陣接收機的多個陣元件，所述多個陣元件配置成接收I信號和Q信號，每一個陣元件配置成重用相關(guān)聯(lián)的直流電源電流。
【文檔編號】H04B1/12GK104247256SQ201380021268
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月24日
【發(fā)明者】S·林, R·布魯肯布魯弗 申請人:高通股份有限公司