本申请是根据2019年1月22日提交的PCT/FR2019/050137的在第371条下提出的国家阶段性申请，该申请于此通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明的实施方式和实施例涉及电子设备和方法，并且尤其地涉及相位检测电子设备和方法。
背景技术
一般来说，相位检测电子设备(或换言之相位检测器)的目标是生成输出信号，该输出信号与在两个输入信号之间的相位差成比例。
发明内容
常规的相位检测电子设备通常包括模拟部件(如模拟乘法器)或数字电路(如逻辑门或触发器)中任一者。
然而，这样的电子设备不适合射频(RF)领域的电磁应用，特别是毫米波段领域的电磁应用。
因此，需要提供一种低复杂性的技术解决方案，其将允许在非常高频率的电磁应用中检测模拟信号的相位，而不需要对在此类应用中使用的电子电路进行大量修改。
根据一个方面，提出了一种经由在功率合成器模式中操作的混合耦合器检测模拟信号的相位的方法。
混合耦合器包括第一输入，其接收模拟信号；第二输入，其接收具有参考相位和与模拟信号的频率相同的频率的参考信号；以及两个输出。
混合耦合器在这两个输出端上分别生成第一输出信号和第二输出信号。
方法包括测量模拟信号、参考信号以及第一输出信号和第二输出信号中的至少一个信号的峰值，从测量的峰值计算在模拟信号的相位与参考相位之间的相移，以及从计算的相移以及参考相位确定模拟信号的相位。
这种基于使用混合耦合器的方法有利地在本质上适用于非常高频率的电磁应用。
此外，针对包括混合耦合器的传输路径，这种方法有利地实现了低复杂性的非侵入性解决方案。
凭借混合耦合器的本征特征，当工作在功率合成器模式中操作的混合耦合器在其输入端分别接收具有相同频率的模拟信号和参考信号时，在混合耦合器的输出端获得第一信号和第二信号，第一信号和第二信号取决于模拟信号和参考信号的振幅，以及在模拟信号与参考信号之间的相移。
换句话说，第一输出信号或第二输出信号的峰值取决于模拟信号的峰值以及参考信号的峰值，并且取决于模拟信号和参考信号之间的相移。
因此，一旦测量了第一输出信号或第二输出信号、模拟信号和参考信号的峰值，就可以从测量的峰值计算在模拟信号与参考信号之间的相移。
由于参考信号具有已知或预设的参考相位，因此可以从计算相移以及参考相位来确定模拟信号的相位。
根据一个实施方式，混合耦合器具有耦合因数，其值在0.8到1.0之间被选择，并且计算相移在-75°到75°之间。
应当注意的是，该实施例考虑到了混合耦合器的不完善性，并且允许获得可靠的计算相移。这样的计算相移的范围有利地使得有可能获得与实际测量的相移的令人满意对应。
通过非限制性示例的方式，混合耦合器可以是90°混合耦合器。
换句话说，混合耦合器例如可以是常规的正交混合耦合器，一般包括：第一输入端子；当耦合器在功率分配器模式中操作时与阻抗(例如50欧姆)耦合的所谓的隔离第二输入端子；或者当耦合器在功率合成器模式中操作时的所谓的耦合第二输入端子；或者当耦合器在移相器模式中操作时的所谓的直接第二输入端子；所谓的传输第一输出端子；以及当耦合器在功率分配器模式以及移相器模式中操作时的所谓的耦合第二输出端子；或者当耦合器在功率合成器模式中操作时与阻抗(例如50欧姆)耦合的所谓的隔离第二输出端子。
根据另一个方面，提出了一种用于经由在功率合成器模式中操作的混合耦合器来调整模拟信号的相位的方法。该调整方法包括如上文所定义的用于检测模拟信号的相位的方法，以便获得模拟信号的确定相位，在设定点相位与模拟信号的确定相位之间的比较，如果设定点相位与模拟信号的确定相位不同，则调整模拟信号的相位直到在设定点相位与模拟信号的相位之间达到在容差内的相等为止。
有利的是，这样的方法允许在模拟信号的相位已经被确定后根据设定点相位来调整模拟信号的相位，这非常有用，特别是在校准阶段期间。
应该注意的是，本领域的技术人员将能够根据例如设想的应用来选择合适的容差。通过非限制性说明的方式，该容差例如可以是约5％。
根据另一个方面，提出了一种用于检测模拟信号相位的电子设备。该设备包括混合耦合器，该混合耦合器被配置为在功率合成器模式中操作。
混合耦合器包括：第一输入，其旨在接收模拟信号；第二输入，其旨在接收具有参考相位和与模拟信号的频率相同的频率的参考信号；以及两个输出。
混合耦合器被配置为在这两个输出端分别产生第一输出信号和第二输出信号。
该设备进一步包括：测量电路，其被配置为测量模拟信号、参考信号以及第一输出信号和第二输出信号中的至少一个信号的峰值；以及处理电路，其被配置为从测量的峰值确定模拟信号与参考信号之间的相移，以及从计算的相移与参考相移确定模拟信号的相位。
根据一个实施例，混合耦合器具有耦合因数，其值在0.8到1.0之间被选择，并且计算的相移在-75°到75°之间。
根据另一个实施例，混合耦合器是90°混合耦合器。
根据另一个方面，提出了一种用于经由被配置为在功率合成器模式中操作的混合耦合器来调整模拟信号的相位的设备。
该调整设备包括如上文定义的用于检测模拟信号的相位的设备，以便获得模拟信号的确定相位，调整电路被耦合到混合耦合器，并且调整电路被配置为向第一输入端传递模拟信号以及向处理电路传递具有设定相位的设定点信号。
检测设备的处理电路进一步被配置为比较设定点相位与模拟信号的确定相位，并且如果设定点相位与模拟信号的确定相位不同，则通过调整电路调整模拟信号的相位，直到在模拟信号的设定点相位与确定相位之间达到在容差内的相等为止。
根据一个实施例，调整电路包括发射模块，该发射模块被配置为传递模拟信号并且在通过处理电路的控制下根据设定点相位调整模拟信号的确定相位。
根据另一个实施例，调整电路包括：发射模块，被配置为传递设定点信号和模拟信号；以及移相器，被耦合在发射模块与第一输入端之间，并且移相器被配置为在通过处理电路的控制下，根据设定点相位调整模拟信号的确定相位。
根据另一个方面，提出了一种结构。该结构包括：诸如上文定义的调整电子设备；输出设备，包括被配置为在功率合成器模式中操作的互补混合耦合器；以及耦合级，被耦合在调整电子设备与输出电子设备之间。
这种结构例如可以形成平衡功率放大器，这种放大器在本领域中通常是已知的。
根据另一个方面，提出了一种包含至少一个诸如上文定义的结构的通信设备。
附图说明
本发明的其他优点和特征将在审查完全非限制性实施例和实施方式的详细描述以及所附的附图而显而易见，其中：
图1图示了Wi-Fi通信装置。
图2图示了传输路径。
图3图示了一种用于调整模拟信号的相位的方法。
图4图示了另一个传输路径。
图5图示了另一种用于调整模拟信号相位的方法；以及
图6图示了移相器。
具体实施方式
图1中的附图标记1指定了一种通信装置，例如这里是根据IEEE802.11组标准的Wi-Fi路由器类型的通信装置。
通过非限制性示例方式，该通信装置1采用波束成形技术以实现信号的定向发射。
该装置1包括：发射模块2，例如这里是收发器2，该收发器被配置为生成N个模拟信号SA1、SA2、SA3、SA4(N是等于或大于2的整数，例如这里N等于4)；以及N个天线ANT1、ANT2、ANT3、ANT4，天线经由四个传输路径CT1、CT2、CT3、CT4被分别耦合到收发器2。
每个模拟信号SA1、SA2、SA3、SA4从具有参考频率FREF的参考信号SREF生成，并且每个模拟信号SA1、SA2、SA3、SA4旨在具有相对于参考信号SREF的预设相移。
模拟信号的频率与参考信号的频率是相同的。
一般来说，收发器2被配置为控制专用于对应传输路径CT1、CT2、CT3、CT4的每个模拟信号SA1、SA2、SA3、SA4的相位和振幅。
在由每个传输路径CT1、CT2、CT3、CT4进行信号处理操作之后，每个天线ANT1、ANT2、ANT3、ANT4被配置为发射具有对应预设相移的输出信号SS1、SS2、SS3、SS4。
结果，在波前中可以形成相消干涉的图案。在接收时，源自不同天线ANT1、ANT2、ANT3、ANT4的信息以这样的方式组合，以显示预期的信号。
应当注意的是，这些模拟信号SA1、SA2、SA3、SA4的定向发射的性能高度依赖于这些模拟信号SA1、SA2、SA3、SA4的相移精度。
因此，有利的是，在每个传输路径CT1、CT2、CT3、CT4中提供检测以及可选地调整模拟信号SA1、SA2、SA3、SA4的相位，以便确保定向发射的性能令人满意。
现在将基于参照图2更详细地描述通信装置1的传输路径CT1、CT2、CT3、CT4中的一个传输路径的示例性实施例，这里例如是第一传输路径CT1。
第一传输路径CT1在收发器2与第一天线ANT1之间耦合，并且包括耦合到第一天线ANT1的输出电子设备DES1，以及耦合在输入电子设备DEE1与输出电子设备DES1之间的耦合级EC1。
输入电子设备DEE1、输出电子设备DES1和耦合级EC1一起构成平衡功率放大器。
输入电子设备DEE1包括第一混合耦合器CH1，例如这里是90°正交混合耦合器，包括：第一输入端子BE1，耦合到收发器2并且旨在用于接收第一模拟信号SA1端子；所谓的隔离的耦合的第二输入端子BE2，当耦合器在功率分配器模式中操作时，该输入端子BE2被耦合到阻抗(例如50欧姆)；或者端子当耦合器在功率合成器模式中工作时的所谓的耦合的第二输入端子BE2；第一输出端子BS1；以及第二输出端子BS2。
输出电子设备DES1包括：第二混合耦合器CH2，这里也是90°正交混合耦合器，其在功率合成器模式下工作，并且包括：第三输入端子BE3；第四输入端子BE4；所谓的隔离的、耦合的第三输出端子BS3，该输出端子BS3耦合到阻抗(例如50欧姆)；及第四输出端子BS4，该输出端子BS4耦合到第一天线ANT1并且被配置为向第一天线ANT1传递第一输出信号SS1。
耦合级EC1包括并联在第一输出端子BS1与第三输入端子BE3之间的第一耦合模块MC1，以及并联在第二输出端子BS2与第四输入端子BE4之间的第二耦合模块MC2。
这里的第一耦合模块MC1例如包括在第一输出端子BS1与第三输入端子BE3之间串联的第一驱动器级和第一功率控制器。
第二耦合模块MC2包括在第二输出端子BS2与第四输入端子BE4之间串联的第二驱动器级和第二功率控制器。
通过非限制性说明的方式，当第一传输路径CT1被使用时，第一混合耦合器CH1在功率分配器模式中操作，并且第二混合耦合器CH2在功率合成器模式中操作。
为了确保在第一输入端子BE1处接收的第一模拟信号SA1的相位与第一设定点相位PC1相位对应，第一传输路径CT1进一步被配置为检测和调整第一模拟信号SA1的相位。
用于检测和调整第一模拟信号SA1的相位的方法的示例现在也参照图3描述。
为了做到这一点，第一传输路径CT1在检测模式或调整模式中操作，并且第一混合耦合器CH1在功率合成器模式中操作。
第二输入端子BE2在该检测或调整模式中旨在接收具有与第一模拟信号SA1的频率相同的频率以及已知参考相位的参考信号SREF。第二输入端子BE2在此旨在例如接收参考信号SREF。
第一传输路径CT1包括第一测量电路MM1，该第一测量电路MM1包括：第一峰值检测器DC1，耦合到第一输入端子BE1并且被配置为测量第一模拟信号SA1的峰值A1；第二峰值检测器DC2，耦合到第二输入端子BE2并且被配置为测量参考信号SREF的峰值A2；第三峰值检测器DC3，耦合到第一输出端子BS1并且被配置为测量由第一混合耦合器CH1传递到第一输出端子BS1的第一输出信号SS1的峰值A3；以及第四峰值检测器DC4，耦合到第二输出端子BS2并且被配置为测量由第二混合耦合器CH2传递到第二输出端子BS2的第二输出信号SS2的峰值A4。
第一峰值检测器、第二峰值检测器、第三峰值检测器和第四峰值检测器DC1、DC2、DC3、DC4的结构是本领域技术人员的公知常识，并且每个峰值检测器DC1、DC2、DC3、DC4可以例如包括安装在跟随器配置中的放大器、二极管和电容器(未图示)。
在该第一步骤STP1中，第一测量电路MM1被配置为测量峰值A1、A2、A3、A4。
第一传输路径CT1进一步包括旨在接收峰值A1、A2、A3、A4并且被配置为计算第一模拟信号SA1的相位的第一处理电路MT1(图3中的STP2)。
具体而言，第一模拟信号SA1可以由在时域中的等式描述：
SA1(t)＝A1*cos(ω*t+Φ1),
其中ω是第一模拟信号的角频率：
ω＝2π*FREF
并且Φ1是第一模拟信号SA1的相位。
参考信号SREF可以由时域中的另一个等式描述：
SREF(t)＝A2*cos(ω*t+Φ2),
其中Φ2是参考相位。
以同样的方式，第一输出信号SS1和第二输出信号SS2可以写为如下。
通过隔离Φ1-Φ2，可以得到以下结果：
因此，在第一模拟信号SA1与参考信号SREF之间的相移从第一模拟信号SA1、参考信号SREF和第一输出信号SS1或第二输出信号SS2的峰值A1、A2、A3、A4被计算出来。
由于参考相位Φ2是已知的，因此第一模拟信号SA1的相位Φ1可以由第一处理电路MT1计算。
应当注意的是，上述等式是基于理想混合耦合器的，换言之，基于本领域技术人员已知的耦合系数等于1的耦合器。
在实际情况下，优选的是使用具有耦合系数的混合耦合器，其值在0.8到1.0之间被选择。在这些情况下，在-75°到75°之间计算的相移值确实与直接测量的相移值对应。
收发器2进一步耦合到第一处理电路MT1，并且被配置为向第一处理电路MT1传递具有第一设定点相位PC1的第一设定点信号SC1。
第一处理电路MT1进一步被配置为比较第一设定点相位PC1与第一模拟信号SA1(图3中的STP3)的确定相位Φ1。
如果第一设定点相位PC1和第一模拟信号SA1的确定相位Φ1不同，则收发器2被配置为在由第一处理电路MT1的控制下调整第一模拟信号SA1的相位Φ1，以便将相位Φ1与第一设定点相位PC1(图3中的STP4)对齐到容差内。
因此，得到了一种经由混合耦合器CH1检测和调整模拟信号SA1的相位的设备，该设备形成了一种低复杂度的解决方案，针对已经包括的电磁应用，特别是一个或多个混合耦合器来说是的非侵入性的。
应当注意的是，在图2所示的示例中，收发器2形成调整电路MR，该调整电路被配置为在由第一处理电路MT1控制下调整第一模拟信号SA1的相位Φ1。
作为一个变型，相位Φ1和第一设定点相位PC1可以在收发器2之外调整。
现在将分别参考图4和参考图5图示通信装置1的第一传输路径CT1的另一实施例，以及用于检测和调整第一模拟信号SA1的相位Φ1的对应的另一示例的实施方式。
图4中的第一传输路径CT1与图2中图示的相似，并且更特别地，包括耦合在收发器2与第一输入端子BE1之间的移相器DEPH，并且该移相器配置为在由第一处理电路MT1的控制下调整由收发器2传递的第一模拟信号SA1的相位Φ1。
在这种情况下，调整电路MR包括移相器DEPH和收发器2。
由在图4中的第一传输路径CT1进行的用于检测第一模拟信号SA1的相位Φ1的方法与图3中图示的方法相同，并且包括：第一步骤STP1，其中第一测量电路MM1被配置为测量第一模拟信号SA1、第一模拟信号SA1、参考信号SREF以及第一输出信号SS1和/或第二输出信号SS2的峰值A1、A2、A3、A4；以及第二步骤STP2，其中第一处理电路MT1被配置为使用以下两个等式中的一个等式来计算在相位Φ1与参考相位Φ2之间的相移(Φ1-Φ2)：
并且根据计算出的相移Φ1-Φ2和参考相位Φ2来确定相位Φ1。
由图4中的第一传输路径CT1进行的用于调整第一模拟信号SA1的相位Φ1的方法进一步包括：第三步骤STP3，其中第一处理电路MT1被配置为接收具有第一设定点相位PC1的第一设定点信号SC1，并且将第一设定点相位PC1与确定相位Φ1进行比较；以及第四步骤STP4DEPH，在第四步骤中如果第一设定点相位PC1与确定相位Φ1不同，则移相器DEPH被配置为在由第一处理电路MT1的控制下，根据第一设定点相位PC1调整第一模拟信号SA1的确定相位Φ1，直到在第一设定点相位PC1与第一模拟信号SA1的确定相位Φ1之间达到在容差内的相等。
通过非限制性指示的方式，图6图示了移相器DEPH的示例性实施例。
移相器DEPH包括：第一移相通道VD1、第二移相通道VD2以及输入开关CIN和输出开关COUT，输入开关CIN被耦合到收发器2并且被配置为在第一移相通道VD1与第二移相通道VD2之间切换，并且输出开关COUT被耦合到第一输入端子BE1并且被配置为在第一移相通道VD1与第二移相通道VD2之间切换。
第一移相通道VD1包括：第一输入节点NE1、第一输出节点NS1、第一电感器L1、第一可调电容器C1以及第二可调电容器C2，第一电感器L1被耦合在第一输入节点NE1与第一输出节点NS1之间，第一可调电容器C1被耦合在第一输入节点NE1与接地GND之间，以及第二可调电容器C2被耦合在第一输出节点NS1与接地GND之间。
当移相器DEPH被配置为在由第一处理电路MT1的控制下延迟第一信号SA1的确定相位Φ1时，输入开关CIN和输出开关COUT被配置为选择第一移相通道VD1并且根据第一设定点相位PC1调整第一模拟信号SA1的确定相位Φ1，直到在第一设定点相位PC1与第一模拟信号SA1的确定相位Φ1在容差内达到相等。
第二移相通道VD2包括第二输入节点NE2、第二输出节点NS2、第三可调电容器C3、第四可调电容器C4以及第二电感器L2，第三可调电容器C3被耦合在第二输入节点NE2与中间节点NI之间，第四可调电容器C4被耦合在第二输出节点NS2与中间节点NI之间，以及第二电感器L2被耦合在中间节点NI和地GND之间。
当移相器DEPH被配置为在由第一处理电路MT1的控制下推进第一信号SA1的确定相位Φ1时，输入开关CIN和输出开关COUT被配置为选择第二移相通道VD2并且根据第一设定点相位PC1调整第一模拟信号SA1的确定相位Φ1，直到第一设定点相位PC1与第一模拟信号SA1的确定相位Φ1之间达到在容差内的相等。
虽然已经参照说明性实施例对本发明进行了描述，但该描述不旨在限制性意义上进行解释。对于本领域的技术人员来说，说明性实施例的各种修改和组合以及本发明的其他实施例在参考该描述后将是显而易见的。因此，应在所附权利要求中包括任何此类修改或实施例。
机译： 利用参考相位通过混合耦合器进行信号相位检测的方法和装置
机译： 使用参考阶段，通过混合耦合器相位检测的方法和装置
机译： 使用参考阶段，通过混合耦合器相位检测的方法和装置
