CN108418601A - 一种载波对消系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种载波对消系统，包括发射模块、第一定向耦合器、环形器、粗调模块、第一功率检测模块、精调模块、第一合路器、第二定向耦合器、第二功率检测模块、控制模块和接收模块；第一功率检测模块和第二功率检测模块各自的输出端均连接控制模块的输入端，用于将检测的基准功率和对消后的信号功率传输给控制模块，环形器的第三端口和精调模块的输出端分别连接第一合路器的第一输入端和第二输入端，第一合路器对精调模块输出的信号和环形器第三端口输出的信号进行对消。本发明结构简单，消耗时间短，提高了超高频射频识别读写器的灵敏度，同时还不会对盘点工作效率造成影响。

Description

一种载波对消系统

技术领域

本发明涉及一种对消系统，具体涉及一种用于用于超高频射频识别读写器的载波对消系统。

背景技术

在收发同频/同时的通信机制中，发射模块发射的射频信号会对接收产生不利影响。一方面由于器件本身的隔离度有限，射频信号会在电路板内泄露到接收通路，称为泄露信号；另一方面发射的射频信号发送出去会经过反射回到接收通路，称为反射干扰信号。泄露信号和反射信号都会对接收产生干扰，制约接收灵敏度的提高。因此需要采用相关技术对干扰信号进行对消。

现有技术中载波对消的具体过程如下：1)利用有源移相网络调整对消用信号的幅度与相位；2)将对消用信号与泄露信号合成；3)在低噪声放大器与解调器之后检测使对消后信号功率，判断是否需要继续对消；4)如果需要继续对消，重复1)至3)的过程。上述载波对消存在的缺点如下：1)在低噪声放大器、解调器之后对对消效果进行检测，由于低噪声放大器放大倍数一般在20dB左右，解调器1dB压缩点一般在10dB左右，如果发射功率在大于20dBm，需对消得干扰信号初始功率在接近0dBm。干扰信号经放大后大约20dBm，远大于解调器的1dB压缩点，这样会导致存在对消盲区，对消过程不稳定且对消效率较低；2)在调整对消用矢量信号时，往往用有源器件对相位进行调整，而有源信号的低噪一般比较大，由于受有源器件的低噪限制，导致最终的对消效果精度较低。

发明内容

为了克服上述现有技术中对消过程不稳定、效率和精度都较低的不足，本发明提供一种载波对消系统，通过设置发射模块、第一定向耦合器、环形器、粗调模块、第一功率检测模块、精调模块、第一合路器、第二定向耦合器、第二功率检测模块、控制模块和接收模块实现载波对消，对消效果好，且效率高。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种载波对消系统，包括发射模块、第一定向耦合器、环形器、粗调模块、第一功率检测模块、精调模块、第一合路器、第二定向耦合器、第二功率检测模块、控制模块和接收模块；

所述发射模块的输出端连接第一定向耦合器的输入端，所述第一定向耦合器的第一输出端连接环形器的第一端口，所述环形器的第二端口连接天线，其第三端口连接第一合路器的第一输入端；所述第一定向耦合器的第二输出端连接粗调模块的第一输入端，所述粗调模块的输出端同时连接第一功率检测模块的输入端和精调模块的第一输入端，所述精调模块的输出端连接第一合路器的第二输入端；所述第一合路器的输出端连接第二定向耦合器的输入端，所述第二定向耦合器的第一输出端连接接收模块的输入端，其第二输出端连接第二功率检测模块的输入端；所述第一功率检测模块和第二功率检测模块各自的输出端均连接控制模块的输入端，所述控制模块的输出端同时连接发射模块、粗调模块和精调模块。

所述发射模块发送正弦信号给第一定向耦合器，所述第一定向耦合器将正弦信号传输给环形器，同时根据正弦信号产生基准信号，并将基准信号传输给粗调模块；

所述环形器通过第二端口将来自于第一定向耦合器的正弦信号传输给天线，同时接收来自于天线的反射信号，并通过第三端口将第一端口泄露的正弦信号和反射信号传输给第一合路器。

所述粗调模块包括第一衰减器，所述第一衰减器通过第一输入端接收基准信号，并对基准信号进行粗调，得到粗调正弦信号；所述粗调正弦信号分为两路，所述第一衰减器将其中一路粗调正弦信号传输给第一功率检测模块，并将另一路粗调正弦信号传输给精调模块；

所述第一功率检测模块根据粗调正弦信号得到基准功率，并将基准功率传输给控制模块。

所述精调模块包括第三耦合器、第一精调单元、第二精调单元和第二合路器；

所述第三耦合器为希尔伯特耦合器；

所述第一精调单元包括依次连接的第一射频开关、第一调相单元、第二射频开关和第二衰减器；

所述第二精调单元包括依次连接的第三射频开关、第二调相单元、第四射频开关和第三衰减器。

所述希尔伯特耦合器根据粗调正弦信号输出正交的X轴正弦信号和Y轴正弦信号，并将X轴正弦信号传输给第三射频开关，同时将Y轴正弦信号传输给第一射频开关；

所述第一调相单元包括第一电感、第一导线和第一电容，通过第一电感、第一导线或第一电容对Y轴正弦信号进行调相，得到调相后的Y轴正弦信号；

所述第二衰减器对调相后的Y轴正弦信号进行调幅，得到调幅调相后的Y轴正弦信号；

所述第二调相单元包括第二电感、第二导线和第二电容，通过第二电感、第二导线或第二电容对X轴正弦信号进行调相，得到调相后的X轴正弦信号；

所述第三衰减器对调相后的X轴正弦信号进行调幅，得到调幅调相后的X轴正弦信号；

所述第二合路器将第二衰减器输出的调幅调相后的Y轴正弦信号和第三衰减器输出的调幅调相后的X轴正弦信号进行合成，得到精调正弦信号；

所述第一射频开关与第二射频开关的状态相同，所述第三射频开关与第四射频开关的状态相同。

所述第一合路器对第二合路器输出的精调正弦信号以及环形器输出的泄露信号和反射信号进行合成，并将合成后的信号传输给第二定向耦合器。

所述第二定向耦合器通过第一输出端将已对消的正弦信号传输给接收模块，并通过第二输出端将对消结果传输给第二功率检测模块；

所述第二功率检测模块根据对消结果得到对消后的信号功率，并将对消后的信号功率传输给控制模块。

所述控制模块包括模数转换单元和判断单元。

所述模数转换单元的输入端连接第一功率检测模块和第二功率检测模块的输出端，所述模数转换单元的输出端连接判断单元的输入端，所述判断单元的输出端同时连接发射模块的输入端、粗调模块的第二输入端以及精调模块的第二输入端。

所述模数转换单元将基准功率转换为第一数字信号，同时将对消后的信号功率转换为第二数字信号；

所述判断单元判断对消后信号功率是否小于-40dBm，若是，对消达到要求，停止对消；否则将第二路控制信号、第三路控制信号和第四路控制信号分别下发给第一衰减器、第二衰减器和第三衰减器，继续进行载波对消。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

本发明提供的载波对消系统包括发射模块、第一定向耦合器、环形器、粗调模块、第一功率检测模块、精调模块、第一合路器、第二定向耦合器、第二功率检测模块、控制模块和接收模块；控制模块的输出端同时连接发射模块、粗调模块和精调模块，对发射模块、粗调模块和精调模块进行控制，第一功率检测模块和第二功率检测模块各自的输出端均连接控制模块的输入端，用于将检测的基准功率和对消后的信号功率传输给控制模块，环形器的第三端口和精调模块的输出端分别连接第一合路器的第一输入端和第二输入端，第一合路器对精调模块输出的信号和环形器第三端口输出的信号进行对消，对消效果好，且效率高；

本发明提供的载波对消系统在不干扰来自于发射模块的正弦信号的前提下提取正弦信号的耦合信号，以此作为基准信号，并通过粗调模块和精调模块对基准信号进行幅度和相位的调整，使得精调模块输出的信号和环形器第三端口输出的信号幅度相同且相位相反，并通过合成器将精调模块输出的信号和环形器第三端口输出的信号合成，实现泄露信号与反射信号的消除；

本发明提供的载波对消系统结构简单，消耗时间短，提高了高频射频识别读写器的灵敏度，同时还不会对盘点工作效率造成影响；

本发明提供的载波对消系统的控制模块在低噪声放大器、解调器之前根据偏差信号功率判断是否继续进行载波对消，即本发明提供的载波对消系统的控制模块在低噪声放大器、解调器之前对消效果进行检测，消除了对消盲区，且提高了对消效率。

附图说明

图1是本发明实施例中载波对消系统结构图；

图2是本发明实施例中精调模块结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例提供一种载波对消系统，具体结构图如图1所示，图1中，Tx表示发射模块，Rx表示接收模块，载波对消系统包括发射模块、第一定向耦合器、环形器、粗调模块、第一功率检测模块、精调模块、第一合路器、第二定向耦合器、第二功率检测模块、控制模块和接收模块，具体关系如下：

上述的发射模块的输出端连接第一定向耦合器的输入端，第一定向耦合器的第一输出端连接环形器的第一端口，环形器的第二端口连接天线，其第三端口连接第一合路器的第一输入端；第一定向耦合器的第二输出端连接粗调模块的第一输入端，粗调模块的输出端同时连接第一功率检测模块的输入端和精调模块的第一输入端，精调模块的输出端连接第一合路器的第二输入端；第一合路器的输出端连接第二定向耦合器的输入端，第二定向耦合器的第一输出端连接接收模块的输入端，其第二输出端连接第二功率检测模块的输入端；第一功率检测模块和第二功率检测模块各自的输出端均连接控制模块的输入端，控制模块的输出端同时连接发射模块、粗调模块和精调模块。

下面对发射模块、第一定向耦合器、环形器、粗调模块、第一功率检测模块、精调模块、第一合路器、第二定向耦合器、第二功率检测模块、控制模块和接收模块的功能进行详细介绍：

发射模块发送正弦信号给第一定向耦合器，一方面，第一定向耦合器将正弦信号传输给环形器，环形器通过第二端口将来自于第一定向耦合器的正弦信号传输给天线，同时接收来自于天线的反射信号，并通过第三端口将第一端口泄露的正弦信号和反射信号传输给第一合路器。另一方面，第一定向耦合器同时根据正弦信号产生基准信号，并将基准信号传输给粗调模块。

上述的粗调模块包括第一衰减器，第一衰减器通过第一输入端接收基准信号，并对基准信号进行粗调，得到粗调正弦信号；粗调正弦信号分为两路，第一衰减器将其中一路粗调正弦信号传输给第一功率检测模块，第一功率检测模块根据粗调正弦信号得到基准功率，并将基准功率传输给控制模块。第一衰减器将另一路粗调正弦信号传输给精调模块。

精调模块的具体结构图如图2所示，图2中，S1表示第一射频开关，S2表示第二射频开关，S3表示第三射频开关，S4表示第四射频开关，L1表示第一电感，C1表示第一电容，W1表示第一导线(直通)，L2表示第二电感，C2表示第二电容，W2表示第二导线(直通)。上述的精调模块包括第三耦合器、第一精调单元、第二精调单元和第二合路器；

其中的第三耦合器为希尔伯特耦合器；

其中的第一精调单元包括依次连接的第一射频开关、第一调相单元、第二射频开关和第二衰减器；其中的第二精调单元包括依次连接的第三射频开关、第二调相单元、第四射频开关和第三衰减器。第一射频开关与第二射频开关的状态相同，第三射频开关与第四射频开关的状态相同。且第一射频开关、第二射频开关、第三射频开关与第四射频开关均为三选一射频开关。

上述的希尔伯特耦合器根据粗调正弦信号输出正交的X轴正弦信号和Y轴正弦信号，并将X轴正弦信号传输给第三射频开关，同时将Y轴正弦信号传输给第一射频开关；

上述的第一调相单元包括第一电感、第一导线和第一电容，通过第一电感、第一导线或第一电容对Y轴正弦信号进行调相(具体是通过第一电感实现Y轴正弦信号的90度调相，通过第一导线实现Y轴正弦信号的0度调相，或通过第一电容实现Y轴正弦信号的-90度调相)，得到调相后的Y轴正弦信号；

第二衰减器对调相后的Y轴正弦信号进行调幅，得到调幅调相后的Y轴正弦信号；

上述的第二调相单元包括第二电感、第二导线和第二电容，通过第二电感、第二导线或第二电容对X轴正弦信号进行调相(具体是通过第二电感实现X轴正弦信号的90度调相，通过第二导线实现X轴正弦信号的0度调相，或通过第二电容实现X轴正弦信号的-90度调相)，得到调相后的X轴正弦信号；

第三衰减器对调相后的X轴正弦信号进行调幅，得到调幅调相后的X轴正弦信号；

最后，第二合路器将第二衰减器输出的调幅调相后的Y轴正弦信号和第三衰减器输出的调幅调相后的X轴正弦信号进行合成，得到精调正弦信号。

第一合路器对第二合路器输出的精调正弦信号以及环形器输出的泄露信号和反射信号进行合成，并将合成后的信号传输给第二定向耦合器。

第二定向耦合器通过第一输出端将已对消的正弦信号传输给接收模块，并通过第二输出端将对消结果传输给第二功率检测模块；

第二功率检测模块根据对消结果得到对消后的信号功率，并将对消后的信号功率传输给控制模块。

上述的控制模块包括模数转换单元和判断单元，具体关系如下：

其中的模数转换单元的输入端连接第一功率检测模块和第二功率检测模块的输出端，模数转换单元的输出端连接判断单元的输入端，判断单元的输出端同时连接发射模块的输入端、粗调模块的第二输入端以及精调模块的第二输入端。

模数转换单元和判断单元各自的作用如下：

模数转换单元将基准功率转换为第一数字信号，同时将对消后的信号功率转换为第二数字信号；

判断单元判断对消后信号功率是否小于-40dBm，若是，对消达到要求，停止对消；否则将第二路控制信号、第三路控制信号和第四路控制信号分别下发给第一衰减器、第二衰减器和第三衰减器，继续进行载波对消。

本发明在低噪声放大器与解调器之前对对消效果进行检测，可以避免发射大信号时由于解调器的1dB压缩点而导致无法对消；并且这样对消更迅速，因为避免了解调器之后的运算过程。本发明采用的移相网络利用无源器件，例如电感、电容等进行90度，-90度相位的变化，避免了有源器件的低噪制约最终的对消效果。

为了描述的方便，以上装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种载波对消系统，其特征在于，包括发射模块、第一定向耦合器、环形器、粗调模块、第一功率检测模块、精调模块、第一合路器、第二定向耦合器、第二功率检测模块、控制模块和接收模块；

所述发射模块的输出端连接第一定向耦合器的输入端，所述第一定向耦合器的第一输出端连接环形器的第一端口，所述环形器的第二端口连接天线，其第三端口连接第一合路器的第一输入端；所述第一定向耦合器的第二输出端连接粗调模块的第一输入端，所述粗调模块的输出端同时连接第一功率检测模块的输入端和精调模块的第一输入端，所述精调模块的输出端连接第一合路器的第二输入端；所述第一合路器的输出端连接第二定向耦合器的输入端，所述第二定向耦合器的第一输出端连接接收模块的输入端，其第二输出端连接第二功率检测模块的输入端；所述第一功率检测模块和第二功率检测模块各自的输出端均连接控制模块的输入端，所述控制模块的输出端同时连接发射模块、粗调模块和精调模块。

2.根据权利要求1所述的载波对消系统，其特征在于，所述发射模块发送正弦信号给第一定向耦合器，所述第一定向耦合器将正弦信号传输给环形器，同时根据正弦信号产生基准信号，并将基准信号传输给粗调模块；

所述环形器通过第二端口将来自于第一定向耦合器的正弦信号传输给天线，同时接收来自于天线的反射信号，并通过第三端口将第一端口泄露的正弦信号和反射信号传输给第一合路器。

3.根据权利要求2所述的载波对消系统，其特征在于，所述粗调模块包括第一衰减器，所述第一衰减器通过第一输入端接收基准信号，并对基准信号进行粗调，得到粗调正弦信号；所述粗调正弦信号分为两路，所述第一衰减器将其中一路粗调正弦信号传输给第一功率检测模块，并将另一路粗调正弦信号传输给精调模块；

所述第一功率检测模块根据粗调正弦信号得到基准功率，并将基准功率传输给控制模块。

4.根据权利要求3所述的载波对消系统，其特征在于，所述精调模块包括第三耦合器、第一精调单元、第二精调单元和第二合路器；

所述第三耦合器为希尔伯特耦合器；

所述第一精调单元包括依次连接的第一射频开关、第一调相单元、第二射频开关和第二衰减器；

所述第二精调单元包括依次连接的第三射频开关、第二调相单元、第四射频开关和第三衰减器。

5.根据权利要求4所述的载波对消系统，其特征在于，所述希尔伯特耦合器根据粗调正弦信号输出正交的X轴正弦信号和Y轴正弦信号，并将X轴正弦信号传输给第三射频开关，同时将Y轴正弦信号传输给第一射频开关；

所述第一调相单元包括第一电感、第一导线和第一电容，通过第一电感、第一导线或第一电容对Y轴正弦信号进行调相，得到调相后的Y轴正弦信号；

所述第二衰减器对调相后的Y轴正弦信号进行调幅，得到调幅调相后的Y轴正弦信号；

所述第二调相单元包括第二电感、第二导线和第二电容，通过第二电感、第二导线或第二电容对X轴正弦信号进行调相，得到调相后的X轴正弦信号；

所述第三衰减器对调相后的X轴正弦信号进行调幅，得到调幅调相后的X轴正弦信号；

所述第二合路器将第二衰减器输出的调幅调相后的Y轴正弦信号和第三衰减器输出的调幅调相后的X轴正弦信号进行合成，得到精调正弦信号；

所述第一射频开关与第二射频开关的状态相同，所述第三射频开关与第四射频开关的状态相同。

6.根据权利要求5所述的载波对消系统，其特征在于，所述第一合路器对第二合路器输出的精调正弦信号以及环形器输出的泄露信号和反射信号进行合成，并将合成后的信号传输给第二定向耦合器。

7.根据权利要求6所述的载波对消系统，其特征在于，所述第二定向耦合器通过第一输出端将已对消的正弦信号传输给接收模块，并通过第二输出端将对消结果传输给第二功率检测模块；

所述第二功率检测模块根据对消结果得到对消后的信号功率，并将对消后的信号功率传输给控制模块。

8.根据权利要求7所述的载波对消系统，其特征在于，所述控制模块包括模数转换单元和判断单元。

9.根据权利要求8所述的载波对消系统，其特征在于，所述模数转换单元的输入端连接第一功率检测模块和第二功率检测模块的输出端，所述模数转换单元的输出端连接判断单元的输入端，所述判断单元的输出端同时连接发射模块的输入端、粗调模块的第二输入端以及精调模块的第二输入端。

10.根据权利要求8所述的载波对消系统，其特征在于，所述模数转换单元将基准功率转换为第一数字信号，同时将对消后的信号功率转换为第二数字信号；

所述判断单元判断对消后信号功率是否小于-40dBm，若是，对消达到要求，停止对消；否则将第二路控制信号、第三路控制信号和第四路控制信号分别下发给第一衰减器、第二衰减器和第三衰减器，继续进行载波对消。