(57)【要約】  いくつかの実施例では、アクティブ電子的操向アレイ（ＡＥＳＡ）のビームフォーミングの較正のための方法が提供され得る。いくつかの実施例では、１つ以上の加算器は、不揮発性メモリからの位相較正データ及びスタティックメモリからの位相命令データを加算することで位相オフセットを生成し、及び／又は、不揮発性メモリからの利得較正データ及びスタティックメモリからの利得命令データを加算することで利得オフセットを生成すし得る。さらに、位相シフト回路は位相オフセットに基づいて第１の出力信号の位相を変更し、振幅利得回路は利得オフセットに基づいて第１の出力信号の振幅を変更し得る。これらの実施例によれば、第１の出力信号の変更された位相及び第１の出力信号の変更された振幅は、第１の出力信号及び／又は第１のアンテナの事前較正を可能にするために提供される。関連するシステム、方法及び製品も説明される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
不揮発性メモリから得られた位相較正データ及びスタティックメモリから得られた位相命令データを少なくとも加算することにより、位相オフセットを生成するように構成された第１のデジタル加算器と、
前記位相オフセットに少なくとも部分的に基づいて、第１の出力信号の位相を変更するように構成された位相シフト回路と、
前記不揮発性メモリから得られた利得較正データ及び前記スタティックメモリから得られた利得命令データを少なくとも加算することにより、利得オフセットを生成するように構成された第２のデジタル加算器と、
前記利得オフセットに少なくとも部分的に基づいて、前記第１の出力信号の振幅を変更するように構成された振幅利得回路とを備える装置であって、
前記第１の出力信号の前記変更された位相及び前記第１の出力信号の前記変更された振幅は、前記第１の出力信号の事前較正を可能にするために提供される、
装置。
【請求項２】
複数の無線信号を、前記複数の無線信号が互いに干渉して方向制御ビームを形成するような空間上の点に、提供するように構成された複数のアンテナをさらに含み、前記複数のアンテナは第１のアンテナを含む、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記不揮発性メモリから得られた第２の位相較正データ及び前記スタティックメモリから得られた第２の位相命令データを少なくとも加算することにより、第２の位相オフセットを生成するように構成された第３のデジタル加算器と、
前記第２の位相オフセットに少なくとも部分的に基づいて、第２の出力信号の位相を変更するように構成された第２の位相シフト回路と、
前記不揮発性メモリから得られた第２の利得命令データ及び前記スタティックメモリから得られた第２の利得命令データを少なくとも加算することにより、第２の利得オフセットを生成するように構成された第４のデジタル加算器と、
前記第２の利得オフセットに少なくとも部分的に基づいて、前記第２の出力信号の振幅を変更するように構成された第２の振幅利得回路とをさらに備え、
前記第２の出力信号の前記変更された位相及び前記第２の出力信号の前記変更された振幅は、第２のアンテナの事前較正を可能にするために提供される、
請求項１に記載の装置。
【請求項４】
第１のアンテナは、前記第１の出力信号に基づいて、前記装置から離れた空間上の点に第１の無線信号を提供して、方向制御ビームの少なくとも第１の部分を形成することが可能にされ、
前記第２のアンテナは、前記第２の出力信号に基づいて、前記空間上の点に第２の無線信号を提供して、前記方向制御ビームの第２の部分を形成することが可能にされた、
請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記事前較正された第１の出力信号は、前記位相及び前記振幅を変更された後、第１のアンテナの入力として提供される、
請求項１に記載の装置。
【請求項６】
少なくとも前記位相較正データ及び前記利得較正データは、ヒューズの焼き付けにより前記不揮発性メモリに提供される、
請求項１に記載の装置。
【請求項７】
少なくとも前記位相較正データ及び前記利得較正データは、電子的に消去可能なプログラマブル読み取り専用メモリを通じて前記不揮発性メモリに提供される、
請求項１に記載の装置。
【請求項８】
少なくとも前記位相較正データ及び前記利得較正データは、ワンタイムプログラミングを通じて前記不揮発性メモリに提供される、
請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記位相較正データは、第１のアンテナに提供された第１のデジタル信号及び前記第１のアンテナにより出力された第２の無線信号の間の計測された位相差に少なくとも部分的に基づいて提供され、前記第２の無線信号は前記第１のデジタル信号に基づき、前記位相命令データは方向制御ビームの所望の特性に基づく、
請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記方向制御ビームの前記所望の特性は、前記方向制御ビームの方向を含む、
請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記方向制御ビームの前記所望の特性は、前記方向制御ビームの強度を含む、
請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
入力源からの第１のデジタル信号を受信するように構成された１つ以上のパワースプリット回路をさらに備え、前記１つ以上のパワースプリット回路は、複数のアンテナに複数のデジタル信号を提供するように構成され、前記デジタル信号は前記第１の出力信号を含む、
請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
抵抗器をさらに備え、
前記装置は前記不揮発性メモリに格納された較正電圧に少なくとも部分的に基づいて第１のデジタル信号を生成し、前記較正電圧は前記抵抗器の計測された抵抗値及び前記第１のデジタル信号の所望の特性に少なくとも部分的に基づいて提供される、
請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１の出力信号は、前記第１のデジタル信号に少なくとも部分的に基づいて生成され、前記第１のデジタル信号の前記所望の特性は前記第１のデジタル信号の所望の電流を含む、
請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
不揮発性メモリから得られた位相較正データ及びスタティックメモリから得られた位相命令データを少なくとも加算することにより、位相オフセットを、第１の加算器を通じて、生成するステップと、
位相シフト回路を通じてかつ、前記位相オフセットに少なくとも部分的に基づいて、第１の出力信号の位相を変更するステップと、
前記不揮発性メモリから得られた利得較正データ及び前記スタティックメモリから得られた利得命令データを少なくとも加算することにより、利得オフセットを、第２のデジタル加算器を通じて、生成するステップと、
振幅利得回路を通じてかつ、前記利得オフセットに少なくとも部分的に基づいて、前記第１の出力信号の振幅を変更するステップとを含む方法であって、
前記第１の出力信号の前記変更された位相及び前記第１の出力信号の前記変更された振幅は、前記第１の出力信号の事前較正を可能にするために提供される、
方法。
【請求項１６】
複数の無線信号を、前記複数の無線信号が互いに干渉して方向制御ビームを形成するような空間上の点に、複数のアンテナを通じて、提供するステップをさらに含み、前記複数のアンテナは第１のアンテナを含む、
請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記位相及び前記振幅を変更した後、前記事前較正された第１の出力信号を、第１のアンテナの入力として提供するステップをさらに含む、
請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも前記位相較正データ及び前記利得較正データは、ヒューズの焼き付け、ワンタイムプログラミング及び電子的に消去可能なプログラマブル読み取り専用メモリの少なくとも１つを通じて、前記不揮発性メモリに格納される、
請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記位相較正データは、第１のアンテナに提供された第１のデジタル信号及び前記第１のアンテナにより出力された第２の無線信号の間の計測された位相差に少なくとも部分的に基づいて提供され、前記第２の無線信号は前記第１のデジタル信号に基づき、前記位相命令データは方向制御ビームの所望の特性に基づく、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
不揮発性メモリから得られたベクトル較正データ及びスタティックメモリから得られたベクトル命令データを少なくとも加算することにより、ベクトルオフセットを生成するように構成されたデジタル加算器と、
前記ベクトルオフセットに少なくとも部分的に基づいて、第１の出力信号の位相及び／又は振幅を変更するように構成されたベクトル補正回路とを備える装置であって、
前記第１の出力信号の前記変更された位相及び／又は前記第１の出力信号の前記変更された振幅は、前記第１の出力信号の事前較正を可能にするために提供される、
装置。
【請求項２１】
前期ベクトル較正データは、前記第１の出力信号の前記位相及び前記第１の出力信号の前記振幅の一方又は両方に対するオフセットを示す格納されたデジタルワードを含む、
請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
複数の無線信号を、前記複数の無線信号が互いに干渉して方向制御ビームを形成するような空間上の点に、提供するように構成された複数のアンテナをさらに含み、前記複数のアンテナは第１のアンテナを含み、前記事前較正された第１の出力信号は前記第１のアンテナの入力として提供される、
請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
前記ベクトル較正データは、ヒューズの焼き付け、ワンタイムプログラミング及び電子的に消去可能なプログラマブル読み取り専用メモリの少なくとも１つを通じて、前記不揮発性メモリに格納される、
請求項２０に記載の装置。
【請求項２４】
前記ベクトル較正データは、第１のアンテナに提供された第１のデジタル信号及び前記第１のアンテナにより出力された第２の無線信号の間の計測された位相差に少なくとも部分的に基づいて提供され、前記第２の無線信号は前記第１のデジタル信号に基づく、
請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記ベクトル命令データは方向制御ビームの所望の特性に基づき、前記方向制御ビームの前記所望の特性は、前記方向制御ビームの強度及び前記方向制御ビームの方向の少なくとも一方を含む、
請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
第１の入力信号を同位相成分及び直角位相成分に分離するように構成されたスプリッタと、
前記ベクトルオフセットに少なくとも部分的に基づいて、前記同位相成分の振幅を変更するように構成された第１の増幅器と、
前記ベクトルオフセットに少なくとも部分的に基づいて、前記直角位相成分の振幅を変更するように構成された第２の増幅器と、
前記変更された同位相成分と、前記変更された直角位相成分とを合成して、前記第１の出力信号を形成するように構成された合成器とを備える、
請求項２０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照．
本出願は、「オンチッププログラミングを用いたアクティブ電子的操向アンテナの較正」と題され、２０１６年８月３１日に出願された米国特許出願第１５／２５３，３８４号に基づく優先権を主張し、その開示内容は全体を通して参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
レーダーシステム又は他の電波ベースのシステムで有用な、方向制御されたビームを生成するためには、アクティブ電子的操向アレイ（ＡＥＳＡ）が用いられ得る。ＡＥＳＡ中のアンテナの較正はＡＥＳＡの動作中に実行され得て、しばしば追加のハードウェア及び／又は処理を含む。いくつかの態様では、較正は、定期的及び／又は連続的な監視、計測、処理、及びＡＥＳＡ中の各アンテナに対する信号への変更の適用を含み得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この較正はしばしばＡＥＳＡの動作と同時にも起こっており、当該動作に割くことができるＡＥＳＡの処理リソースを減少させ得る。従って、較正時間を減少させ、及び／又はＡＥＳＡの較正効率を上昇させるためのシステム及び／又は方法が望まれ得る。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ある実施例では、装置が提供される。装置は、不揮発性メモリから得られた位相較正データ及びスタティックメモリから得られた位相命令データを少なくとも加算することにより、位相オフセットを生成するように構成された第１のデジタル加算器を備える。装置は、第１の出力信号の位相を、位相オフセットに少なくとも部分的に基づいて変更するように構成された位相シフト回路をさらに備える。装置は、不揮発性メモリから得られた利得較正データ及びスタティックメモリから得られた利得命令データを少なくとも加算することにより、利得オフセットを生成するように構成された第２のデジタル加算器をさらに備える。装置は、第１の出力信号の振幅を、利得オフセットに少なくとも部分的に基づいて変更するように構成された振幅利得回路をさらに備える。この実施例によれば、第１の出力信号の変更された位相及び第１の出力信号の変更された振幅は、第１の出力信号の事前較正を可能にするために提供される。
【０００５】
いくつかの実施例では、装置は、複数の無線信号を、複数の無線信号が互いに干渉して方向制御ビームを形成するような空間上の点に、提供するように構成された複数のアンテナをさらに備え、前記複数のアンテナは第１のアンテナを含む。いくつかの実施例では、事前較正された第１の出力信号は、位相及び振幅を変更した後、第１のアンテナの入力信号として提供される。従って、いくつかの態様では、事前較正された第１の出力信号は、第１のアンテナの事前較正を可能にするために提供され得る。
【０００６】
いくつかの実施例では、装置は、不揮発性メモリから得られた第２の位相較正データ及びスタティックメモリから得られた第２の位相命令データを少なくとも加算することにより、第２の位相オフセットを生成するように構成された第３のデジタル加算器と、第２の出力信号の位相を第２の位相オフセットに少なくとも部分的に基づいて変更するように構成された第２の位相シフト回路と、不揮発性メモリから得られた第２の利得命令データ及びスタティックメモリから得られた第２の利得命令データを少なくとも加算することにより、第２の利得オフセットを生成するように構成された第４のデジタル加算器と、第２の出力信号の振幅を第２の利得オフセットに少なくとも部分的に基づいて変更するように構成された第２の振幅利得回路とを、さらに備える。これらの実施例によれば、第２の出力信号の変更された位相及び第２の出力信号の変更された振幅は、第２のアンテナの事前較正を可能にするために提供される。
【０００７】
いくつかの関連する実施例では、第１のアンテナは、第１の出力信号に基づいて装置から離れた空間上の点に第１の無線信号を提供して、方向制御ビームの少なくとも第１の部分を形成することが可能にされる。同様に、第２のアンテナは、第２の出力信号に基づいて当該点に第２の無線信号を提供して、方向制御ビームの少なくとも第２の部分を形成することが可能にされる。
【０００８】
いくつかの実施例では、少なくとも位相較正データ及び利得較正データは、ヒューズの焼き付け、電子的に消去可能なプログラマブル読み取り専用メモリ、又はワンタイムプログラミングを通じて、不揮発性メモリに提供される。関連する実施例では、位相較正データは、第１のアンテナに提供された第１のデジタル信号及び第１のアンテナにより出力された第２の無線信号の間の計測された位相差に少なくとも部分的に基づいて提供され、第２の無線信号は前記第１のデジタル信号に基づき、位相命令データは、例えば方向制御ビームの方向及び／又は方向制御ビームの強度といった、方向制御ビームの所望の特性に基づく。
【０００９】
いくつかの実施例では、装置は、入力源からの第１のデジタル信号を受信するように構成された１つ以上のパワースプリット回路をさらに備え、１つ以上のパワースプリット回路は、複数のアンテナに複数のデジタル信号を提供するように構成され、デジタル信号は第１の出力信号を含む。
【００１０】
現在の要旨の実施例は、実行されて、１つ以上のマシン（たとえばコンピュータ）に説明された特徴の１つ以上を実現する動作を引き起こすことが可能な、明白に実施されたマシン可読媒体を備える物品に加え、本明細書に提供される説明と一致する方法を含み得る。同様に、１つ以上のプロセッサと当該プロセッサに結合された１つ以上のメモリを含み得るコンピュータシステムも想定されている。コンピュータ可読記憶媒体を含み得るメモリは、１つ以上のプロセッサに本明細書に説明される動作の１つ以上を実行させる１つ以上のプログラムを、含むか、エンコードするか、又は格納する等してよい。現在の要旨の１つ以上の実施例に係るコンピュータ実装の方法は、単一の計算システム内、又は複数の計算システムにわたって存在する１つ以上のデータプロセッサにより実装され得る。そういった複数の計算システムは接続されてよく、１つ以上の接続を通じてデータ及び／又はコマンド若しくは他の命令等を交換可能であり、当該接続はネットワーク経由の接続（例えばインターネット、無線広域ネットワーク、ローカルエリアネットワーク、広域ネットワーク、有線ネットワーク等）、当該複数の計算システムのうち１つ以上の間の直接接続を通じた接続などを含み得るが、これらに限定されない。
【００１１】
本明細書で説明される要旨の１つ以上の変形の詳細は、添付の図面及び以下の説明に記載される。本明細書で説明される要旨の他の特徴及び利点は、説明及び図面、並びに特許請求の範囲から明らかとなる。例示を目的として、現在開示される要旨の特定の特徴は特定の実施例に触れながら説明されているが、そういった特徴が限定を意図するものではないことは即座に理解されるべきである。本開示に続く特許請求の範囲は、保護される要旨の保護範囲を定めることを意図するものである。
【００１２】
添付の図面は、本明細書に組み込まれてその一部を構成し、本明細書で開示される要旨の特定の態様を示し、詳細な説明とともに、本明細書で開示される要旨と関係づけられる原理を説明する助けとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ビームフォーミング送信集積回路の例を示すブロック図である。
【図２】ビームフォーミング集積回路のための並列制御システムの例を示す図である。
【図３】ビームフォーミング集積回路のための並列制御システムの別の例を示す図である。
【図４Ａ】較正を伴うビームフォーミング集積回路の例を示すブロック図である。
【図４Ｂ】ベクトル変調器の例を示すブロック図である。
【図５】変形例に係るアクティブ電子的操向アンテナのビームフォーミング較正のための方法の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実用的な場合は、同様の参照番号は同様の構造、特徴又は要素を示す。
【００１５】
ビームフォーミングＡＳＩＣのオンチップ較正は、集積回路（ＩＣ）内の１つ以上の経路の利得及び位相を、予め定められた所定の値に揃えることで、単一の製品ラインから来る（全てでないにしても）いくつかの部品（例えば、ＩＣ、ダイス、ウェハース、及び／又はアンテナ等）は、同じ（か、実質的に同一）の振る舞いをする。ビームフォーミングＩＣはしばしば、シリコンＡＥＳＡ内のパストゥパス利得及び／又は位相変動の占有的な発生源であり、高コストのシステム較正を必要とし得る。従って、これらのアレイにおけるシステムレベルＡＥＳＡ較正の必要性を軽減又は淘汰することが望まれる。従って本明細書では、システムアレイ較正を減少又は淘汰させることのできる、振幅及び位相のオンチップ較正を利用する実施例が説明される。
【００１６】
図１は、ビームフォーミング送信集積回路１００の例を示すブロック図である。ＩＣ１００を、ビームフォーミングネットワークということもある。いくつかの態様では、ビームフォーミングＩＣ１００は、１つのＡＥＳＡ内に４つの放射要素を担持する。図に示されるように、いくつかの実施例では、共通ビームポート１６０はパワースプリッタ１５０に提供されてよく、パワースプリッタ１５０は、２つの追加のパワースプリッタ１５５Ａ，１５５Ｂの各々に、受け取ったパワーの半分を提供してよい。パワースプリッタ１５５Ａ，１５５Ｂは、各々受け取ったパワーの半分を、素子アーム１１０，１２０，１３０，１４０の２つに提供してよい。図示のとおり、各素子アーム１１０，１２０，１３０，１４０は、利得制御ブロック１１４，１２４，１３４，１４４と、位相制御ブロック１１２，１２２，１３２，１４２とを含む。各素子アーム１１０，１２０，１３０，１４０の出力１１６，１２６，１３６，１４６は、素子アーム１１０，１２０，１３０，１４０に対応する１つ以上のアンテナ（ＩＣ１００上になくともよい）に提供されてよい。利得及び位相制御の使用は（例えば、位相及び利得は共に、各素子に対する複雑なビームの重みを構成できる）、本明細書で説明する通り、アンテナ遠方界のビームフォーミングを可能にし得る。いくつかの態様では、所望の位相及び計測された位相の間の差を位相誤差ということがあり、及び／又は所望の振幅及び計測された振幅の間の差を振幅誤差ということがある。位相誤差は振幅誤差と組み合わせられることで、ベクトル誤差を生じる。これはビームに位置ずれを引き起こすため、ＡＥＳＡレベルでの較正が必要となる。ＩＣ１００は４要素で図示されているが、他の実施例ではそれより多いか又は少ない数の要素も現れ得る。さらに、様々な実施例において、ＩＣ１００内には追加、不足及び／又は代替の構成要素が現れ得る。
【００１７】
ＩＣ１００は、ＡＥＳＡの少なくとも一部分を形成してもよい。ＡＥＳＡは電子的に回転可能なビームを形成し、数々のレーダー及び近年の５Ｇシステムといった遠隔通信システムに用いられている。所定の方向を空間的に指すビームを生成するためには、ビーム操向は、アンテナの遠方界において各放射素子からのエネルギーがコヒーレントに（たとえば、位相、振幅、及び／又はベクトル調整）組み合わせられるようにしなければならない。
【００１８】
ＡＥＳＡは、各放射素子（たとえばアンテナ）とビーム合成点との間に、固有のラジオ周波数（ＲＦ）位相シフト及び／又は利得設定値（たとえば、適切に設定されたベクトル）を提供することにより、ビームの操向を実装し得る。いくつかの態様において、ビーム合成点は、１つのＡＥＳＡの複数のアンテナにより生成された全ての信号が収束し、回転可能なビームを生成できる点であり得る。従って、互いに強め合って干渉する個別の無線信号の放出はが、無線信号を操向するために用いられ得る。しかしながら、効率的なビームフォーミングが達成されるためには、ＡＥＳＡの各素子からのエネルギーは、ビーム加算ノードに同一の位相（たとえば位相制御を通じて）、同一の振幅（たとえば利得制御を通じて）及び／又は同一のベクトル方位で到達する必要がある。
【００１９】
いくつかのＡＥＳＡシステムは、アンテナのアレイを、アレイ中の各素子における振幅及び位相を近傍界のアンテナレンジで計測することにより較正することが可能である。アレイ内において全ての利得及び位相の状態が同じ値に設定されている時、各素子で計測された利得及び位相も、同じ値となる。しかしながらこれは、ビームフォーミングＩＣ内の部品個体差及び／又は、パッシブビームフォーミングネットワーク、他のＩＣ（たとえばウェハース上の）等のアレイ中の他の寄与要素により、一般には成り立たない。各素子で計測された利得及び位相が同じ値でない場合、各素子における計測された誤差は、アレイルックアップテーブル中に格納されて、振幅及び位相の指示値に対するオフセットとして適用され得る。しかしながら、この較正方法は連続的な監視、演算及び更新を必要とするため、ＡＥＳＡシステムを採用するのに時間がかかり、及び／又は高価であり得る。
【００２０】
アレイの経路間の利得及び／又は位相誤差の原因を考えると、主たる誤差は典型的にはビームフォーミングＩＣ内で発生する。パッシブパワードライバ及びスプリッタは、それらが対称な（たとえば、すべての経路で線の長さが同じ）共同フィードの構造であること、及び／又は、一般に共通のプリント基板（ＰＣＢ）上に作成されるため、経路同じか近い誘電正接及び誘電率を示すことから、比較的小さな誤差しか生み出し得ない。アレイ内の様々な経路の間の相対的な誤差は、一般にビームフォーミングに影響を与え得る一方、アレイ中の利得及び位相への絶対的な変化は影響を与えない。
【００２１】
いくつかの態様では、Ｋａバンド（たとえば２６．５ＧＨｚ〜４０ＧＨｚの）ビームフォーミング送信ＩＣにおいて実施されたモンテカルロ法に基づいて、送信位相の変化（たとえば、Ｓ２１位相変動）は高くあり得る。たとえば、スルー位相±３シグマプロセス変動は、±９６度にもなり得る。これは、ビームの操向に用いられる典型的な最下位ビット（ＬＳＢ）と比較すると極端に高い値であり得る。たとえば、４ビット、５ビット及び６ビットの位相コントローラのためのＬＳＢは、それぞれ２２．５度、１１．２５度及び５．６２５度であり得る。システムは１つのＬＳＢ内で１つのアレイ内の全ての経路が一致することを要求するため、スルー位相の個体差を減少させることは有益であり得る。
【００２２】
高い位相変動（及び／又は同様に利得変動）の排除は、ビームフォーミングＩＣ上（たとえば、問題の根源となる場所）の変動を補正することで提供され得る。様々な実施例において、システムはＩＣ内の各経路の利得及び位相を計測し得る。たとえば、経路への入力と経路からの出力（たとえば、素子アーム１１０，１２０，１３０，１４０の１つ以上を通じて）の間の利得及び／又は位相の差を計測するために、膜プローブが用いられ得る。いくつかの態様では、計測プロセスは自動化されていてもよい。その後システムは、計測結果に基づいて、永久的なやり方でＩＣに補正較正係数データを提供することができる。例えば、不揮発性プログラミングは、ヒューズの焼き入れ、ワンタイムプログラミング（ＯＴＰ）、電子的に消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、及び／又は他の同様の技術又は構造を用いることにより達成可能である。いくつかの態様では、プログラミング手続きも自動化され得る。
【００２３】
いくつかの態様では、与えられたダイス内の相関は、ダイス内の全経路を計測する必要性を否定し得る。たとえば、１つの経路のみの計測と、同一の較正データの全ての経路への提供が（たとえばＩＣのテスト時間を削減するために）実行され得る。追加で又は代替的に、コスト削減の方法は、与えられたウェハース内の複数のＩＣの高レベルな相関を利用することができる。例えば、いくつかの態様では、システムはウェハース毎に１つの部分（例えばダイス）のみを計測し、及び／又はそのウェハースの全てのダイスに同一の較正係数を提供するように構成され得る。追加で又は代替的に、システムは、与えられたウェハース上のＩＣのサンプル（例えばダイス）を計測し、及び／又はそのウェハースからの全てのＩＣに、平均の較正係数を提供するように構成され得る。
【００２４】
図２は、ビームフォーミング集積回路のための並列制御システム２００の例を示す図である。並列制御は、ＡＥＳＡビームフォーミングＩＣ上に採用され得る。図示のように、４つの素子アームの各々に対する所望の利得及び位相の設定値の形で、並列命令データ２１０がクロックに従って入力され、及び／又は（例えば並列シーケンスの完了時に）スタティックメモリ２２０に格納される。しかしながら、上で注意した通り、一時メモリを連続的に更新するのは非効率的である。
【００２５】
図３は、ビームフォーミング集積回路のための並列制御システム３００の別の例を示す図である。様々な実施例において、ＩＣ内の各経路の利得及び位相が計測かれた後（たとえばテストの間に）及び／又は補正が必要だと判明した後、較正データがＩＣ上に永久的に格納され得る。並列ストリーム上の制御回路又はモジュール３５０は、入力されたデータが命令データ又は較正データであるか否かを決定づけることができる。もしデータが較正データであるならば、そのデータはワンタイムプログラミング（ＯＴＰ）又は他の適切な方法を用いてＩＣ上に永久的に格納されてよい。
【００２６】
較正データを格納している不揮発性メモリ３１０は、ＩＣの電力供給がダウンしてもデータが保たれることを可能にする。様々な実施例において、ＩＣの電源がオンになった後で、較正データが不揮発性メモリ３１０からスタティックメモリ３２０に提供され得る。いくつかの態様では、この方法は、理想的な利得及び位相を設定する命令をＩＣに送信するホストシステムに対して透明である。プロセスの変動に起因してＩＣに発生する誤差は、ホストシステムによる介入なしに、ＩＣ上で内部的に補正され得る。
【００２７】
一度較正データがＩＣ上に永久的に格納されると、各素子アームにおける利得及び位相は補正される。例えば、実行中に、各素子アームに対する位相及び利得の命令データ３３０は、スタティックメモリ３２０からの較正データ及び／又はスタティックメモリ３４０からの命令データに基づいて決定され得る。
【００２８】
図４Ａは、本明細書で説明される較正データ（たとえば、図３のスタティックメモリ３２０からの較正データ）を用いるビームフォーミング送信集積回路４００の例を示すブロック図である。図の点線のブロックはデジタル関数（たとえば、２つ以上の値を加算して新たな値を作る）であり、及び／又は実線のブロックはＲＦ関数（例えば、アンテナに提供されるＲＦ信号を変更する）であり得る。
【００２９】
例えば、第１の較正レジスタ位相４１０は、不揮発性メモリ源（たとえば不揮発性メモリ３１０）又はスタティックメモリ源（例えばスタティックメモリ３２０）からの較正データを含み、第１の命令レジスタ位相４１１は、スタティックメモリ源（例えばスタティックメモリ３４０）からの命令データを含み得る。これらのデータは実装時間の複数回にわたって変更され得る。これら２つのレジスタ４１０，４１１からの値に基づいて、デジタル加算器４１２は、２つの値の合計値を求めるために用いられ得る。求められた合計値はその後、位相ブロック１１２を介してアンテナに提供される信号への位相オフセットとして適用され得る。同様に、第１の較正レジスタ利得４１４、第１の命令レジスタ利得４１５、デジタル加算器４１６及び利得ブロック１１４の使用を通じて、アンテナに提供される信号に利得オフセットが適用される。位相ブロック１１２及び利得ブロック１１４はシーケンスにより図示されているが、いくつかの実施例では、これらは（例えば組み合わせられたベクトル変調器において）組み合わせられ、及び／又は違う順序で発生し得る。
【００３０】
ＩＣ４００における残りの位相ブロック１２２，１３２，１４２の各々に対して、命令位相値４２１，４３１，４４１を較正位相値４２０，４３０，４４０とそれぞれ合計するために、デジタル加算器４２２，４３２，４４２が用いられ得る。これらの命令位相値は対応するアンテナに提供される信号に対する位相オフセットとして適用される。
【００３１】
本明細書で説明されるアプローチは、経路間の位相変動を、利得及び／又は位相、若しくは所望の目標値に対して±１／２ＬＳＢ以内に抑えることができる。従って、ＩＣ４００は、そうでない場合にのみ、利得及び位相関数の本来の粒度に限定される。いくつかの態様では、この全デジタルなアプローチは、ＲＦ関数に対して意味を持つほどに影響を与えたり複雑化させたりすることはない。本明細書で説明されるシステム及び／又は方法の利益の限定的でない例として、ＡＥＳＡは、アレイの出力を挙げた際に、較正の必要なく高品質のビームを発生することが可能であり得る。同様に、本明細書に説明される、消費者が直面するシステムレベルの問題を処理することは、消費者の（たとえば５Ｇ無線通信の）製品に価値を付加する。
【００３２】
いくつかの態様では、もし他のＩＣが較正されたＩＣ（例えばＩＣ４００）と連なって用いられている場合、又はもし他のアレイ誤差が重大である場合、システム較正も用いられてよい。
【００３３】
図４Ｂは、ベクトル変調器４５０の例を示すブロック図である。上で注意した通り、様々な実施形態において、位相制御ブロック１１２，１２２，１３２，１４２（たとえば位相変更）は、対応する利得制御ブロック１１４，１２４，１３４，１４４（たとえば、振幅変更）の関数と組み合わせられ得る。組み合わせられた（単一又は複数の）関数は、ベクトル変調器４５０の使用を通じて実装され得る。いくつかの態様では、ベクトル変調器４５０は、送信される信号の振幅及び位相の両方を同時（又は実質的に同時）に制御することが可能な、ＩＱベクトル変調器として実装されてよい。
【００３４】
図示のとおり、ベクトル変調器４５０は、受信した信号４９０（たとえば、パワースプリッタ１５０，１５５Ａ，１５５Ｂにより発生された信号）を、互いに位相が９０度ずれた２つの信号に分離するハイブリッドモジュール４６０を含み得る。これらの２つの信号を、同位相成分（「Ｉ」ベクトル）及び直角位相成分（「Ｑ」ベクトル）ということがある。２つの信号はＩベクトルモジュール４６４及びＱベクトルモジュール４６２に提供され得る。図示のとおり、Ｑベクトルモジュール４６２及びＩベクトルモジュール４６４の各々は、デジタル可変利得増幅器及び／又はデジタル可変減衰器を含み得る。これらの増幅器及び／又は減衰器は、入力信号４９０の位相及び／又は振幅を、出力信号４９５がＲＦビームの発生のために正しい振幅及び／又は位相となるように制御するために用いられ得る。
【００３５】
図示のとおり、Ｉベクトル及びＱベクトルの位相及び／又は振幅は、ＩＱ制御ブロック４５５を介して制御され得る。この制御は、本明細書で説明されるような位相シフト及び振幅利得の情報が取得される方法と同様に、メモリから取得されたベクトル情報に基づき得る。例えば、ベクトル誤差補正のためのデジタルワード４１７は、不揮発性メモリに格納されてよい。このデジタルワード４１７は動作中に、デジタル加算器４１９を通じてデジタル命令ベクトル４１８（例えばワーキングメモリ内に格納される）と組み合わせられ得る。いくつかの実施形態では、デジタルワードはデジタル形式で用いられ得る。他の実施形態では、デジタルワードは入力信号４９０を変更するために用いられる前に、（例えばデジタルアナログコンバータを用いて）アナログの電流及び電圧へと変換される。格納されたデジタルワードは、所望のベクトルと計測されたベクトルとの差であるベクトル誤差を反映する。本明細書に説明される通り、ベクトル誤差は１つ以上のアンテナを検査することにより決定され、様々な実施形態においてベクトル誤差はＩＣ上に永久的に格納される。いくつかの態様では、ベクトル誤差が負の値として格納されるか、及び／又はデジタル加算器４１９がベクトル誤差の負の値を命令データに加算するように構成されて、アンテナに対する所望の制御信号を生成するようにしてよい。
【００３６】
ベクトルの合計は、一方でＱベクトルモジュール４６２及び／又はＩベクトルモジュール４６４への１つ以上の制御信号を提供する、ＩＱ制御ブロック４５５への入力として、提供され得る。例えば、入力信号４９０の振幅を変更させるために、ベクトル変調器４５０は、制御信号に基づいて、Ｉベクトルを変更するための増幅器と、Ｑベクトルを変更するための別の増幅器とを用いて、２つの構成要素が組み合わせられた時に所望の振幅となるようにすることができる。入力信号４９０の位相を変更するために、同様の手続が実行され得る。様々な実施形態において、ベクトル変調器４５０は入力信号の振幅及び位相のどちらか一方のみに関して正しく、他の実施形態ではベクトル変調器４５０は両方に関して正しい。いくつかの態様では、補正／変更はデジタルマップの使用を介して実行される。さらに図示の通り、２つの構成要素を組み合わせて出力信号４９５を作るために、ベクトル加算回路４７０（たとえば、同位相結合器）が用いられ得る。
【００３７】
いくつかの実施例では、結果の出力信号４９５は、図１Ａのアンテナ１１６，１２６，１３６又は１４６のうちの１つ以上といった、アンテナに提供される信号を変更するのに用いられる。様々な実施例において、各素子アーム１１０，１２０，１３０及び／又は１４０は、個別の利得及び位相制御ブロックに代えて（又は追加で）、自身のベクトル変調器４５０を含んでよい。図では９０度のシフトが示されるが、位相の他の角度（例えば−９０度）のシフトが用いられてもよい。
【００３８】
いくつかの実施例では、図４Ａの集積回路４００及び／又は図４Ｂのベクトル変調器４５０は、精密な電流を生成するレジスタをさらに備えるか又はそうでなければ利用してもよい。例えば、個別の集積回路は、入力源１６０、ハイブリッドモジュール４６０及び／又は、集積回路４００若しくはベクトル変調器４５０による使用のための信号を究極に提供する１つ以上の構成要素の連鎖における別の構成要素に、提供される信号を生成するための抵抗器を利用するように構成され得る。どの場合においても、抵抗器の抵抗は（例えば回路に配置される前とされた後で）計測され、この値は所望の電流の値とともに、所望の電流を生成するために必要な電圧値を決定するために用いられ得る。その後電圧及び／又は抵抗の値が、集積回路上の不揮発性メモリに格納され得る。様々な実施形態において、電圧及び／又は抵抗の値は、ＯＴＰ又は他の本明細書に説明される方法によりＩＣ上に焼き付けられてよい。電圧の値及び／又は抵抗の値を格納する不揮発性メモリは、較正データの不揮発性メモリ３１０又は他の不揮発性メモリを含んでいてもよい。いくつかの態様では、不揮発性メモリに格納された電圧及び／又は抵抗は、ＩＣの事前較正のために提供されてよい。
【００３９】
図５は、様々な実施例に係る、アクティブ電子的操向アンテナのビームフォーミング較正のための方法５００の例を示す図である。いくつかの態様では、方法５００は図４Ａの集積回路４００の少なくとも一部分により実行され得る。方法５００の各ステップは特定の順序で発生し、及び／又は特定の回路／構成要素により実行されるように図示されているが、様々な実施例においてステップは全てが現れるわけではなく、ステップの順番は変化してもよく、より多くのステップが現れてもよく、及び／又はステップは別の回路／構成要素などにより実行されてもよい。
【００４０】
図示のとおり、方法５００はブロック５１０から開始され、例えば第１のデジタル加算器４１２が少なくとも、不揮発性メモリから得られた位相較正データとスタティックメモリから得られた位相命令データとを加算することにより位相オフセットを生成する。
【００４１】
方法５００はブロック５２０へと進み、例えば、位相シフト回路１１２は、少なくとも部分的に位相オフセットに基づいて、第１の出力信号の位相を変更してよい。
【００４２】
方法５００はブロック５３０へと進み、例えば、第２のデジタル加算器４１６は、不揮発性メモリから得られた利得較正データ及びスタティックメモリから得られた利得命令データとを少なくとも加算することにより、利得オフセットを生成してよい。
【００４３】
方法５００はブロック５４０へと進み、例えば、振幅利得回路１１４は、少なくとも部分的に振幅オフセットに基づいて、第１の出力信号の振幅を変更してよい。
【００４４】
方法５００はブロック５５０へと進み、第１の出力信号は例えば第１のアンテナ１１６の入力として提供されてよい。いくつかの実施例では、第１の出力は、位相及び振幅を変更した後で入力として提供されてよい。様々な態様において、第１の出力信号の変更された位相及び第１の出力信号の変更された振幅は、例えば第１の出力信号及び／又は第１のアンテナ１１６の事前較正を可能にするために提供されてよい。事前較正されたアンテナとは、設計段階、生産段階、製造段階及び／又は試験段階に較正されたアンテナを指す。従って、アンテナの動作の間（たとえばユーザ又は装置により使用される）、較正の必要性は減少及び／又は排除され得る。
【００４５】
いくつかの態様では、第１の出力信号は、少なくとも方向制御ビームの第１の部分を形成するための第１の無線信号を提供するために用いることができる。例えば、方法５００はブロック５６０へ進んでよく、そこで例えば、第１のアンテナ１１６は、方向制御ビームの少なくとも第１の部分を形成するための第１の無線信号を提供してよい。様々な実施例において、第１のアンテナ１１６は集積回路４００とは個別であり、他の実施例では第１のアンテナ１１６は集積回路４００の一部分である。
【００４６】
いくつかの態様では、方法５００はさらに、例えば複数のアンテナ１１６，１２６，１３６，１４６を通じて、複数の無線信号を、互いに強め合って干渉して方向制御ビームを形成する空間に向けて提供し得る。
【００４７】
同様の態様では、方法５００はさらに、以下のうち１つ以上を含み得る。
・不揮発性メモリから得られた第２の位相較正データ及びスタティックメモリから得られた第２の位相命令データを少なくとも加算することにより第２の位相オフセットを生成する、例えば、第３のデジタル加算器４２２
・第２の位相オフセットに少なくとも部分的に基づいて第２の出力信号の位相を変更する、例えば、第２の位相シフト回路１２２
・不揮発性メモリから得られた第２の利得較正データ及びスタティックメモリから得られた第２の利得命令データを少なくとも加算することにより第２の利得オフセットを生成する、例えば、第４のデジタル加算器４２６
・第２の利得オフセットに少なくとも部分的に基づいて第２の出力信号の振幅を変更する、例えば、第２の振幅利得回路１２４
これらの態様において、第２の出力信号の変更された位相及び第２の出力信号の変更された振幅は、第２のアンテナの事前較正を可能にするために提供されてよい。
【００４８】
関連する実施例では、例えば、第１のアンテナ１１６は、第１の出力信号に基づいて、第１の無線信号を装置から離れた空間に向けて提供して、方向制御ビームの少なくとも第１の部分を形成することが可能にされ、かつ、第２のアンテナは第２の出力信号に基づいて、第２の無線信号を同じ点に向けて提供して、方向制御ビームの少なくとも第２の部分を形成することが可能にされる。様々な実施例において、追加のアンテナが現れてもよい。
【００４９】
いくつかの態様では、少なくとも位相較正データ及び利得較正データは、ヒューズの焼き付け、ワンタイムプログラミング及び、電子的に消去可能なプログラマブル読み取り専用メモリの少なくとも１つを通じて、不揮発性メモリに提供され得る。例えば、位相較正データは、例えば、第１のアンテナ１１６に提供される第１のデジタル信号と、第１のアンテナ１１６より出力される第２の無線信号との間の位相差に少なくとも部分的に基づいて、不揮発性メモリに提供され得る。第２の無線信号は、第１のデジタル信号に基づく。同様に、利得較正データは、例えば、第１のアンテナ１１６に提供される第１のデジタル信号と、第１のアンテナ１１６より出力される第２の無線信号との間の振幅差に少なくとも部分的に基づいて、不揮発性メモリに提供され得る。第２の無線信号は、第１のデジタル信号に基づく。この第１のデジタル信号は、第１のアンテナ１１６に、例えば、設計時、生産時、製造時及び／又は試験時に提供されてよい。そこでは、第１のデジタル信号に基づいて生成される第２の無線信号の振幅及び／又は位相が計測される。これらの計測結果に少なくとも部分的に基づいて、位相及び／又は振幅較正データは、例えば集積回路４００に永久的に蓄積されてよい。これらの計測は、集積回路４００から遠い、方向制御ビームが（少なくとも部分的に）形成されることが意図される空間又はその付近で行われる。
【００５０】
例えば、動作の間、位相命令データ及び／又は利得命令データといった命令データは、決定され、レジスタに一時的に格納され、及び／又は集積回路４００に提供され得る。この命令データは、１つ以上のアンテナの動作を、方向制御ビームを形成させるように制御するために用いられ得る。例えば、命令データはビームの方向及び／又は強度といった、方向制御ビームの所望の特徴に基づき、及び／又はそれに用いられてよい。
【００５１】
いくつかの態様では、方法５００は、例えば入力源１６０からの第１のデジタル信号を受信する、例えば１つ以上のパワースプリット回路１５０，１５５Ａ，１５５Ｂによる、ステップを含み得る。これらの態様によれば、例えば１つ以上のパワースプリット回路１５０，１５５Ａ，１５５Ｂは、複数のアンテナに複数のデジタル信号を提供する。この複数のデジタル信号は、第１の出力信号を含む。本明細書で説明された通り、複数のデジタル信号のうちの１つ以上は、それらのデジタル信号が提供される各アンテナの特性に基づいて変更され得る。いくつかの態様では、複数のデジタル信号の１つ以上は、それらが変更される前には振幅、位相及び／又はそれらに類似の特性について実質的に同一であり得る。
【００５２】
様々な実施例において、方法５００は、不揮発性メモリから得られたベクトル較正データ及びスタティックメモリから得られたベクトル命令データを少なくとも加算することでベクトルオフセットを生成する、例えばデジタル加算器４１９による、ステップを含み得る。方法５００は、第１の出力信号４９０の位相及び／又は振幅をベクトルオフセットの少なくとも一部に基づいて変更する、例えばベクトル補正回路４５０（又はその一部）による、ステップも含み得る。変更された第１の出力信号の位相及び／又は変更された第１の出力信号の振幅は、例えば第１の出力信号及び／又は第１のアンテナ１１６の事前較正を可能にするために提供され得る。いくつかの態様では、ベクトル較正データは、例えば格納されたデジタルワード４１７を含み得る。これは第１の出力信号の位相及び第１の出力信号の振幅の一方又は両方に対するオフセットを示す。関連する実施形態において、ベクトル命令データ（例えば、アンテナの操作のための命令データ）は、方向制御ビームの所望の特性に基づく。
【００５３】
方法５００の利益の非限定的な例として、ＡＥＳＡの複数のアンテナのうち１つ以上に対して振幅利得及び／又は位相シフトデータを処理／演算するのに費やされる時間は削減され、及び／又はＡＥＳＡの効率が改善され得る。
【００５４】
本明細書で用いられるに際し、「生成」は、無線波信号の実際の生成を指すか、又は別の回路及び／又はデバイスにより元来生成された無線波信号の変更を指し得る。
【００５５】
いくつかの特定の実施例が本明細書に開示されるが、それらは例に過ぎず、構成要素のサイズ決定、制御を実現する論理回路における差異、及び／又は変調器のタイミングを実現する波形における差異などを含む、他の種類の回路及び構成要素値も用いられ得る。
【００５６】
本明細書に説明される要旨の１つ以上の態様又は特徴は、デジタル電子回路、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）コンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア及び／又はこれらの組み合わせにより実現され得る。これらの様々な態様又は特徴は、ストレージシステムからデータ及び命令を受信し、ストレージシステムにデータ及び命令を送信するように結合された特殊又一般用途向けであり得る少なくとも１つのプログラマブルプロセッサと、少なくとも１つの入力デバイスと、並びに少なくとも１つの出力デバイスとを含むプログラマブルシステム上で、実行及び／又は翻訳可能な１つ以上のプログラムにおける実施を含み得る。プログラマブルシステム又は計算システムは、クライアント及びサーバを含んでもよい。クライアント及びサーバは一般に互いに遠隔であり、典型的には遠隔通信ネットワークを通じて相互作用する。クライアント及びサーバの間の関係は、それぞれのコンピュータ上で実行されて互いにクライアント・サーバ関係を持たせるコンピュータプログラムにより生じる。
【００５７】
これらのコンピュータプログラムは、プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、アプリケーション、構成要素、又はコードとも呼ばれ、プログラマブルプロセッサ向けの命令を含み、高級手続き型プログラミング言語及び／若しくはオブジェクト指向プログラミング言語、並びに／又はアセンブリ／マシン言語により実装され得る。本明細書で用いられるに際し、「マシン可読媒体」の用語は、例えば磁気ディスク、光ディスク、メモリ及びプログラマブル論理回路（ＰＬＤ）等の、プログラマブルプロセッサにマシン命令及び／又はデータをマシン可読信号として提供するのに用いられる任意のコンピュータプログラム製品、装置及び／又はデバイスを指す。「マシン可読信号」の用語は、プログラマブルプロセッサにマシン命令及び／又はデータを提供するのに用いられる任意の信号を指す。
【００５８】
ユーザとのインタラクションを提供するために、本開示の要旨の１つ以上の態様又は特徴は、例えばブラウン管（ＣＲＴ）又は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又は発光ダイオード（ＬＥＤ）モニタといったユーザに情報を表示するための表示デバイスと、ユーザがコンピュータに入力を提供することが可能な、例えばマウス又はトラックボールといった、キーボード及びポインティングデバイスとにアクセス可能なコンピュータ上で実装され得る。ユーザとのインタラクションを提供するのに、他の種類のデバイスが用いられてもよい。例えば、ユーザに提供されるフィードバックは、視覚的フィードバック、聴覚的フィードバック又は触覚的フィードバックといった任意の形式の感覚フィードバックであり得る。また、ユーザからの入力は、音響的、音声的又は触覚的な入力を含む、ただしこれらに限定されない、任意の形式で受け取られ得る。その他の可能性のある入力デバイスは、タッチスクリーン若しくは単一／複数点の抵抗／静電容量トラックパッドといった他の接触感知デバイス、音声認識ハードウェア及びソフトウェア、光学スキャナ、光ポインタ、デジタル画像キャプチャデバイス及び関係する翻訳ソフトウェアなどを含み、ただしこれらに限定されない。
【００５９】
本明細書で説明される要旨は、所望の設定に応じてシステム、装置、方法及び／又は物品により実施され得る。上述の説明に記載の実施例は、本明細書で説明される要旨に係るすべての実施例を示すものではなく、説明される要旨に関連する態様に係るいくつかの例に過ぎない。上では数個の変形例が説明されているが、他の変更又は追加も可能である。特に、本明細書に記載の要素及び／又は変形に加えて、さらなる要素及び／又は変形が提供され得る。例えば、上述の実施例は、開示された要素の様々な組み合わせ及び準組み合わせ、及び／又は上で開示されている複数の追加要素の組み合わせ及び準組み合わせに向けられたものであってよい。加えて、添付の図面及び／又は本開示に示される論理フローは、所望の結果を達成するために、示された特定の順序又は手続順序を必ずしも必要としない。以下の特許請求の範囲の保護範囲内に、他の実施例もあり得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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