一种射频电路、电子设备及基站的制作方法

1.本技术涉及信号处理技术，尤其涉及一种射频电路、电子设备及基站。


背景技术：

2.5g系统逐渐采用毫米波实现无线通信，毫米波的传播损耗较大，为此引入了数模混合的波束赋形方案，即在模拟端通过调幅和调相进行波束赋形(也可以称为联合赋形)。
3.目前，一个面阵(panel)单元(即模拟端)仅能给一个数字通道使用做联合赋形，也就是说，一个panel单元仅能形成一个波束。当用户数较多且分布较为分散时，一个方向的波束无法满足多个用户的通信需求。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本技术实施例提供了一种射频电路、电子设备及基站。
5.本技术实施例提供的射频电路包括至少一组电路单元，所述至少一组电路单元中的每组电路单元包括一个数字通道和一个面阵panel单元；所述数字通道包括n个数字子通道，所述panel单元包括n个panel子单元，所述n个panel子单元与所述n个数字子通道一一对应，n为大于1的整数；其中，
6.所述n个panel子单元，用于接收所述n个数字子通道发送的n路第一信号，通过n个波束发送所述n路第一信号；和/或，通过n个波束接收n路第二信号，将所述n路第二信号发送给所述n个数字子通道。
7.在本技术一实施方式中，所述n个panel子单元与所述n个数字子通道对应连接的情况下，所述n个panel子单元分别用于对所述n个数字子通道做波束赋形，形成所述n个数字子通道对应的n个波束。
8.在本技术一实施方式中，所述n个panel子单元中的每个panel子单元包括p个射频通道，p为正整数；
9.所述p个射频通道，用于为所述panel子单元对应的数字子通道做波束赋形，形成所述数字子通道对应的一个波束。
10.在本技术一实施方式中，所述每组电路单元还包括第一开关组和第二开关组，所述第一开关组包括n个第一开关，所述第二开关组包括n个第二开关，所述n个第一开关和所述n个第二开关一一对应；所述n个数字子通道与所述n个第一开关一一对应连接，所述n个第二开关与所述n个panel子单元一一对应连接；其中，
11.所述n个第一开关选通连接所述n个第二开关且所述n个第二开关选通连接所述n个第一开关的情况下，所述n个panel子单元与所述n个数字子通道对应连接。
12.在本技术一实施方式中，所述每组电路单元还包括带通滤波器组和功分合路单元，所述带通滤波器组包括n个带通滤波器，所述n个带通滤波器与所述功分合路单元的n个第一端一一对应连接；其中，
13.所述n个第一开关选通连接所述n个带通滤波器且所述n个第二开关选通连接所述
功分合路单元的n个第二端的情况下，
14.所述n个带通滤波器，用于接收所述n个数字子通道发送的n路第一信号，将所述n路第一信号发送给所述功分合路单元；
15.所述功分合路单元，用于将所述n路第一信号在频域上合为一路信号，并将所述一路信号功分成n路第三信号，将所述n路第三信号发送给所述n个panel子单元；
16.所述n个panel子单元，用于接收所述n路第三信号，通过一个波束发送所述n路第三信号。
17.在本技术一实施方式中，所述每组电路单元还包括带通滤波器组和功分合路单元，所述带通滤波器组包括n个带通滤波器，所述n个带通滤波器与所述功分合路单元的n个第一端一一对应连接；其中，
18.所述n个第一开关选通连接所述n个带通滤波器且所述n个第二开关选通连接所述功分合路单元的n个第二端的情况下，
19.所述n个panel子单元，用于通过一个波束接收n路第四信号，将所述n路第四信号发送给所述功分合路单元；
20.所述功分合路单元，用于将所述n路第四信号在功率上合为一路信号，并将所述一路信号分为n路第五信号发送给所述n个带通滤波器；
21.所述n个带通滤波器，用于对所述n路第五信号进行滤波，得到n路第六信号，将所述n路第六信号发送给所述n个数字子通道。
22.在本技术一实施方式中，所述n个第一开关选通连接所述n个带通滤波器且所述n个第二开关选通连接所述功分合路单元的n个第二端的情况下，所述panel单元用于对所述数字通道做波束赋形，形成所述数字通道对应的一个波束。
23.在本技术一实施方式中，所述panel单元包括n
×
p个射频通道，p为正整数；
24.所述n
×
p个射频通道，用于为所述panel单元对应的数字通道做波束赋形，形成所述数字通道对应的一个波束。
25.在本技术一实施方式中，所述数字子通道对应的载波带宽是所述数字通道对应的载波带宽的1/n。
26.本技术实施例提供的电子设备包括上述的射频电路。
27.本技术实施例提供的基站包括上述的射频电路。
28.本技术实施例的技术方案中，提出了一种射频电路，该射频电路包括至少一组电路单元，所述至少一组电路单元中的每组电路单元包括一个数字通道和一个panel单元；所述数字通道包括n个数字子通道，所述panel单元包括n个panel子单元，通过n个panel子单元可以分别给n个数字子通道做联合赋形，形成n个波束。如此，对于发送侧来说，n个panel子单元接收所述n个数字子通道发送的n路第一信号，通过n个波束发送所述n路第一信号；对于接收侧来说，n个panel子单元通过n个波束接收n路第二信号，将所述n路第二信号发送给所述n个数字子通道。由于射频电路中的每个panel单元都可以形成n个波束，因而可以满足分散在不同方向的较多用户的通信需求。
附图说明
29.图1是一种5g毫米波基站的数模混合波束赋形的架构；
30.图2是本技术实施例提供的一种波束的示意图；
31.图3是本技术实施例提供的射频电路的结构示意图一；
32.图4是本技术实施例提供的射频电路的结构示意图二；
33.图5是本技术实施例提供的panel子单元的示意图；
34.图6是本技术实施例提供的panel单元的示意图；
35.图7是本技术实施例提供的数字通道的示意图；
36.图8是本技术实施例提供的一组电路单元的示意图一；
37.图9是本技术实施例提供的射频电路的结构示意图三；
38.图10是本技术实施例提供的波束的示意图；
39.图11是本技术实施例提供的一组电路单元的示意图二；
40.图12是本技术实施例提供的射频电路的结构示意图四。
具体实施方式
41.现在将参照附图来详细描述本技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。
42.同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
43.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。
44.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
45.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
46.为便于理解本技术实施例的技术方案，以下对本技术实施例的相关技术进行说明。
47.与以往的2g到4g不同，5g需要满足更加多样的业务类型与场景，为了满足国际电信联盟(international telecommunication union，itu)定义的5g三大场景八项关键性能指标，5g系统需要逐渐采用毫米波实现无线通信，毫米波主要用于满足城市热点、郊区热点与室内场景极高的用户体验速率和峰值容量需求。
48.毫米波的传播损耗比低频高20～30db，为保证覆盖范围需要较大的辐射功率，但由于半导体本身的原因毫米波频段的器件单路很难实现较大的功率，需要增加天线数目获得一定的赋形增益。毫米波的带宽在800mhz及以上，如果采用和低频一样的架构，数模转换器、数字处理器的容量非常巨大，成本、体积、功耗等均无法接受。数模混合的波束赋形方案，可在模拟端通过调幅和调相进行波束赋形，并可结合基带的数字波束赋形。基带的通道数目远小于射频的天线数目，复杂度大幅下降，可节约成本和降低基带处理复杂度，是适用于毫米波基站波束赋形的解决方案。
49.目前的5g毫米波基站的数模混合波束赋形的架构如图1所示，图1以4组电路单元为例，其中，每组电路单元包括一个数字通道和一个panel单元，例如数字通道1和panel1。
对于数字通道来说，可以包括一些中频器件，如数模转换器(digital to analog converter，dac)、模数转换器(analog to digital converter，adc)等，此外还可以包括滤波器、混频器、本振等。对于panel单元来说，可以包括多个射频通道，其中，每个射频通道可以包括移相器和调幅器，移相器和调幅器用于实现移相和调幅，也即实现波束赋形，此外，还可包括功率放大器(power amplifier，pa)、低噪声放大器(low noise amplifier，lna)、天线阵子等。目前的5g毫米波基站具有以下特点：1、每个数字通道采用宽带的中频器件；2、每个数字通道对应一个panel单元；3、每个panel单元有一个极化方向；3、每个panel单元有多路射频通道，多路射频通道给一个数字通道使用做联合赋形。
50.图1所示的5g毫米波基站在用户接入时形成的波束如图2所示，4个panel单元可以形成四个不同方向的波束，其中，每个波束的带宽为800mhz。假设每个panel单元的规模为m(即panel单元包括的射频通道的数目为m)，每个panel单元对应的天线规模为n(即panel单元包括的天线阵子的数目为n)，那么每个波束参与赋形的规模为(m n)。
51.通过上述描述可知，目前的5g毫米波基站架构可以实现四个不同方向的波束，每个波束的带宽都是800mhz。可以将每个波束进行频分接入不同的用户，如将每个波束进行频分接入两个用户，每个用户的带宽为400mhz，由于这两个用户接入一个波束，因而这两个用户必须位于相同的方向。
52.目前的5g毫米波基站架构中，一个panel单元仅能形成一个波束，换句话说，一个panel单元形成的波束只能朝向一个方向，当小区的用户数较多且分布较为分散不在一个波束方向上时，基站需要通过时分的方式分别接入不同的用户，尤其当每个用户的业务都是小包时，基站需要在不同的时隙上频繁的调度，导致调度开销较大。
53.为此，提出了本技术实施例的以下技术方案，本技术实施例的技术方案提出一种灵活的数模混合波束赋形基站架构，可以实现一个panel单元通过多个方向不同的波束同时接入多个用户。
54.需要说明的是，虽然上述相关技术是以基站为例进行说明，但本技术实施例的技术方案不局限于基站，本技术实施例的技术方案可以应用于电子设备，该电子设备可以是基站、接入网节点、终端等任何能够进行无线通信的设备。
55.本技术实施例提供了一种射频电路，所述射频电路包括至少一组电路单元。进一步，所述射频电路还包括基带，所述至少一组电路单元中的每组电路单元均与所述基带连接。这里，基带用于为所述至少一组电路单元提供基带信号。
56.在一个示例中，参照图3，射频电路包括4组电路单元，4组电路单元均与基带连接。
57.本技术实施例中，所述射频电路中的每组电路单元包括一个数字通道和一个panel单元。以下对每组电路单元的结构进行具体描述。
58.参照图4，电路单元包括一个数字通道11和一个panel单元12；所述数字通道11包括n个数字子通道，所述panel单元12包括n个panel子单元，所述n个panel子单元与所述n个数字子通道一一对应，n为大于1的整数。
59.本技术实施例中，所述n个panel子单元与所述n个数字子通道对应连接的情况下，所述n个panel子单元，用于接收所述n个数字子通道发送的n路第一信号，通过n个波束发送所述n路第一信号；和/或，通过n个波束接收n路第二信号，将所述n路第二信号发送给所述n个数字子通道。
60.这里，需要说明的是，所述n个panel子单元与所述n个数字子通道对应连接的情况下，所述n个panel子单元分别用于对所述n个数字子通道做波束赋形，形成所述n个数字子通道对应的n个波束。如此，对于发送侧来说，所述n个panel子单元接收所述n个数字子通道发送的n路第一信号，通过n个波束发送所述n路第一信号；对于接收侧来说，所述n个panel子单元通过n个波束接收n路第二信号，将所述n路第二信号发送给所述n个数字子通道。
61.本技术实施例中，一个panel子单元用于对一个数字子通道做波束赋形，形成该数字子通道的一个波束。具体地，一个panel子单元可以包括p个射频通道，p为正整数；所述p个射频通道，用于为所述panel子单元对应的数字子通道做波束赋形，形成所述数字子通道对应的一个波束。
62.参照图5，图5为一个panel子单元的示意图，一个panel子单元包括多个射频通道，多个射频通道用于为该panel子单元对应的数字子通道做波束赋形，形成一个方向的波束。对于每个射频通道来说，可以包括移相器和调幅器，移相器和调幅器用于实现移相和调幅，也即实现波束赋形，此外，还可包括pa、lna、天线阵子等。
63.在一个示例中，参照图6，一个panel单元包括4个panel子单元，其中每个panel子单元的结构都可以参照图5所示的结构。具体实现时，可以将一个panel单元拆分为多个子panel单元，其中，子panel单元的数量与数字通道中数字子通道的数量相同。
64.本技术实施例中，一个数字通道包括n个数字子通道，对于每个数字子通道来说，可以包括一些中频器件，如dac、adc等，此外还可以包括滤波器、混频器、本振等。这里，数字子通道对应的载波带宽是数字通道对应的载波带宽的1/n。
65.在一个示例中，参照图7，一个数字通道包括4个数字子通道，数字通道的载波带宽是800mhz，每个数字子通道的载波带宽是200mhz。具体实现时，数字子通道中的中频器件(如dac、adc)可以使用200mhz的中频器件，相对于图1所示的800mhz的中频器件来说，200mhz的中频器件为窄带中频器件，而800mhz的中频器件为宽带中频器件。
66.在一个示例中，图6所示的panel单元和图7所示的数字通道形成的一组电路单元结构，可以参照图8所示。
67.在一个示例中，参照图9，射频电路包括4组电路单元，每组电路单元的结构均可以参照图8所示的结构。
68.本技术实施例中，图9所示的射频电路在用户接入时形成的波束如图10所示，每个panel单元都可以形成多个不同方向的波束(图9以4个不同方向的波束为例)，其中，每个波束的带宽与射频子通道(或者说射频子通道中的中频器件)的带宽相同(比如都是200mhz)。假设每个panel单元的规模为m，每个panel单元对应的天线规模为n，那么每个波束参与赋形的规模为(m/4 n/4)，如此可以形成16个不同方向的波束。相对于图2所示的4个波束来说，本技术实施例的射频电路可以扩充波束的数目，从而可以适用于分布零散的小包多用户场景，降低了调度的开销。
69.在本技术一可选方式中，如图11所示，所述每组电路单元还包括第一开关组和第二开关组，所述第一开关组包括n个第一开关，所述第二开关组包括n个第二开关，所述n个第一开关和所述n个第二开关一一对应；所述n个数字子通道与所述n个第一开关一一对应连接，所述n个第二开关与所述n个panel子单元一一对应连接；其中，所述n个第一开关选通连接所述n个第二开关且所述n个第二开关选通连接所述n个第一开关的情况下，所述n个
panel子单元与所述n个数字子通道对应连接。
70.在本技术一可选方式中，如图11所示，所述每组电路单元还包括带通滤波器组和功分合路单元，所述带通滤波器组包括n个带通滤波器，所述n个带通滤波器与所述功分合路单元的n个第一端一一对应连接。
71.本技术实施例中，所述n个第一开关选通连接所述n个带通滤波器且所述n个第二开关选通连接所述功分合路单元的n个第二端的情况下，
72.对于发送侧来说，所述n个带通滤波器，用于接收所述n个数字子通道发送的n路第一信号，将所述n路第一信号发送给所述功分合路单元；所述功分合路单元，用于将所述n路第一信号在频域上合为一路信号，并将所述一路信号功分成n路第三信号，将所述n路第三信号发送给所述n个panel子单元；所述n个panel子单元，用于接收所述n路第三信号，通过一个波束发送所述n路第三信号；
73.对于接收侧来说，所述n个panel子单元，用于通过一个波束接收n路第四信号，将所述n路第四信号发送给所述功分合路单元；所述功分合路单元，用于将所述n路第四信号在功率上合为一路信号，并将所述一路信号分为n路第五信号发送给所述n个带通滤波器；所述n个带通滤波器，用于对所述n路第五信号进行滤波，得到n路第六信号，将所述n路第六信号发送给所述n个数字子通道。
74.本技术实施例中，所述n个第一开关选通连接所述n个带通滤波器且所述n个第二开关选通连接所述功分合路单元的n个第二端的情况下，所述panel单元用于对所述数字通道做波束赋形，形成所述数字通道对应的一个波束。具体地，所述panel单元12包括n
×
p个射频通道，p为正整数；所述n
×
p个射频通道，用于为所述panel单元对应的数字通道做波束赋形，形成所述数字通道对应的一个波束。
75.需要说明的是，带通滤波器组中的每一个带通滤波器的带内通过带宽及中心频率间隔与数字子通道中的中频器件的带宽是一致的，例如都是200mhz。
76.在一个示例中，参照图12，射频电路包括4组电路单元，每组电路单元的结构均可以参照图10所示的结构。针对图12所示的射频电路来说，第一开关组的作用是选通连接第二开关组还是连接带通滤波器组，第二开关组的作用是选通连接第一开关组还是连接功分合路单元。功分合路单元是将两个功分器(合路器)对接起来，变成一个多入多出的模块，功分合路单元的左侧的每个端(称为第一端)都连接一个带通滤波器，右侧的每个端(称为第二端)都连接第二开关组。
77.本技术实施例中，第一开关组选通连接带通滤波器组，且第二开关组选通连接功分合路单元的情况下，射频电路可以实现以下第一种波束方式。第一开关组选通连接第二开关组，且第二开关组选通连接第一开关组的情况下，射频电路可以实现以下第二种方式。
78.第一种方式：
79.假设小区带宽为800mhz，如图12所示，第一开关组和第二开关组均选通虚线路径，此时对每个数字通道来说，相当于将多个数字子通道的多个窄带中频器件合路成单个宽带中频器件(如图中将4个200mhz的窄带中频器件合成一个800mhz的宽带中频器件)，对每个panel单元来说都是800mhz的带宽信号进行了接入。
80.对发送侧来说，基带的800mhz的宽带信号经过数字通道的并行处理，在功分合路单元进行频率的合并，进入第二开关组时每个panel单元的信号均为800mhz的宽带信号。
81.对于接收侧来说，panel单元接收的800mhz的宽带信号经过带通滤波器后，进入第一开关组时，4路信号为相邻频段的200mhz的窄带信号，然后进入窄带的中频器件进行处理。
82.第一种方式可以等效为图1所示的射频架构，与图1所示的射频架构不同的是，第一种方式的射频通道拆分为了多个射频子通道，即将宽带的中频器件拆分了多个窄带的中频器件，由于此时是通过多个窄带的中频器件并行处理宽带信号，因此多个窄带的中频器件的时序同步要求较高，可以在设备出厂时针对各个射频子通道进行校准补偿不同射频子通道的相位误差。
83.第二种方式：
84.假设小区带宽为800mhz，如图12所示，第一开关组和第二开关组均选通实线路径，此时对每个数字通道来说，相当于将宽带的数字通道拆分成了多个窄带的数字子通道(比如4个200mhz的数字子通道)；对每个panel单元来说，相当于将panel单元拆分成多个panel子单元(比如4个panel子单元)，每个窄带的数字子通道连接一个panel子单元。
85.第二种方式可以等效为图9所示的射频架构。
86.本技术实施例中，可以根据应用场景灵活进行上述两种方式的配置，通过上述第一种方式可以实现与目前基站架构同样的效果，通过上述第二种方式可以大幅拓展不同方向的波束数量，满足分散在不同方向的较多用户的通信需求。
87.本技术实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括射频电路，电子设备中的射频电路的结构可以参照本技术上述实施例相关的技术方案。
88.本技术实施例还提供了一种基站，该基站包括射频电路，电子设备中的射频电路的结构可以参照本技术上述实施例相关的技术方案。
89.应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本技术的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本技术的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。上述本技术实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
90.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露装置，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
91.上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
92.本技术所提供的几个方法实施例中所揭露的方法，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例。
93.本技术所提供的几个产品实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的产品实施例。
94.本技术所提供的几个方法或设备实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例或设备实施例。
95.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。