CN109660271A - 一种圆极化天线的自干扰模拟对消系统及方法 - Google Patents

一种圆极化天线的自干扰模拟对消系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种圆极化天线的自干扰模拟对消系统及方法，所述系统包括圆极化天线、第一调谐网络、第二调谐网络、电桥、耦合器、检波器、A/D转换器和FPGA模块；圆极化天线分别与第一调谐网络和第二调谐网络连接；电桥的第一输入端口接收发射信号，电桥的第一输出端口与第一调谐网络连接；所述电桥的第二输入端口与第二调谐网络连接，电桥的第二输出端口与耦合器连接；所述耦合器通过检波器和A/D转换器连接到FPGA模块，FPGA模块用于测定发射信号与接收信号之间的隔离度，并根据测定得到的隔离度对第一调谐网络和第二调谐网络的参数进行调节，完成自干扰模拟对消。本发明提高了圆极化天线发射信号与接收信号之间的隔离度，降低了发射信号对接收信号的影响。

Description

一种圆极化天线的自干扰模拟对消系统及方法
技术领域
本发明涉及天线的自干扰抑制，特别是涉及一种圆极化天线的自干扰模拟对消系统及方法。
背景技术
在频谱资源的价值日益昂贵的今天，如何提高频谱资源的利用率是无线通信研究的热点。同时同频全双工通信，理论上可以将频谱资源利用率提高一倍，对于无线通信系统的价值不言而喻。然而由于本地的发射信号会对本地的接收信号产生较为严重的自干扰，甚至淹没接收信号，为保证全双工正常通信，需要有效地抑制自干扰信号。
为保证全双工正常通信，需要有效地抑制自干扰信号；然而，现有技术的射频自干扰抑制技术通常抽取本地射频发射信号通过多路并行的数控延时器和衰减器重建自干扰信号，并在本地射频接收信号中减去自干扰，增加了设备的复杂度和成本；同时由于对射频信号的自干扰估计和重建误差制约了射频自干扰抑制能力，造成残留较为严重的自干扰信号与接收信号一起进入接收设备，对自干扰抑制带来不利影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种圆极化天线的自干扰模拟对消系统及方法，通过调谐网络的参数设置和调节，提高了圆极化天线发射信号与接收信号之间的隔离度，降低了发射信号对接收信号的影响。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种圆极化天线的自干扰模拟对消系统，包括圆极化天线、第一调谐网络、第二调谐网络、电桥、耦合器、检波器、A/D转换器和FPGA模块；
所述圆极化天线分别与第一调谐网络和第二调谐网络连接；所述电桥的第一输入端口接收发射信号，电桥的第一输出端口与第一调谐网络连接；所述电桥的第二输入端口与第二调谐网络连接，电桥的第二输出端口与耦合器连接；
所述耦合器通过检波器和A/D转换器连接到FPGA模块，由检波器检测耦合信号的功率，将检查结果经A/D转换器处理后传输给FPGA模块；所述FPGA模块，用于根据A/D转换器输出的信号，测定发射信号与接收信号之间的隔离度，并根据测定得到的隔离度对第一调谐网络和第二调谐网络的参数进行调节，完成自干扰模拟对消。
其中，所述第一调谐网络和第二调谐网络包含调谐网络结构，所述调谐网络结构包括调谐网络输入端口、调谐网络输出端口和可调电容，所述调谐网络输入端口与调谐网络输出端口相连，所述可调电容的一端连接到调谐网络输入端口和输出端口之间，可调电容的另一端接地；所述调谐网络结构还包括电感，所述电感的一端连接到调谐网络输入端口和输出端口之间，电感的另一端接地。
在所述第一调谐网络中，调谐网络输入端口连接电桥的第一输出端口，调谐网络输出端口连接圆极化天线；
在所述第二调节网络中，调谐网络输入端口连接圆极化天线，调谐网络输出端口连接电桥的第二输入端口。
一种圆极化天线的自干扰模拟对消系统进行自干扰模拟对消的方法，包括以下步骤：
S1.将已知功率的发射信号传输到电桥的第一输入端口，电桥的第一输出端口将发射信号通过第一调谐网络传输给圆极化天线；
S2.耦合器从电桥的第二输出端口接收信号，将接收到的信号传输给检波器，由检波器检测耦合信号的功率，并以电压的形式将检测结果经A/D转换器传输给FPGA模块；
S3.FPGA模块根据检测结果测定发射通道和接收通道的隔离度；
S4.在第一调谐网络处于不同调谐参数的条件下，按照步骤S1～S3重复进行N次隔离度测定，从得到的N个测定结果中取最大值，将其对应的调谐参数设置为第一调谐网络的调谐参数；
S5.在第二调谐网络处于不同调谐参数的条件下，按照步骤S1～S3重复进行M次隔离度测定，从得到的M个测定结果中取最大值，将其对应的调谐参数设置为第二调谐网络的调谐参数。
进一步地，所述步骤S3中FPGA模块测定发射通道和接收通道隔离度的方式如下：
ISO＝Pt-(a*VD+b)-COP；
式中，ISO表示发射通道与接收通道之间的隔离度，Pt表示发射信号的功率，VD表示检波器输出电压，a*VD+b表示检波器输出电压与输入信号功率的线性回归方程，对于任一检波器而言，a、b均为已知的常量；COP表示耦合器的耦合系数。
进一步地，所述步骤S4包括以下子步骤：
S401.FPGA模块调节第一调谐网络的调谐参数，在第一调谐网络处于不同调谐参数的条件下，按照步骤S1～S3重复进行N次隔离度测定，得到N个隔离度测定结果：
ISO1，ISO2，ISO3，...，ISON；
将测定结果与对应的调谐网络参数C1(ISO1)，C1(ISO2)，C1(ISO3)，...，C1(ISON)进行保存；其中，ISOi表示第i次测定得到的隔离度，C1(ISOi)表示ISOi对应的调谐参数，i＝1,2,3，…，N；
S402.FPGA模块从N次隔离度测定结果中选择最大值，将其对应的调谐网络参数设置为第一调谐网络的最终参数即：
进一步地，所述步骤S5包括以下子步骤：
S501.第一调谐网络的调谐参数设置好后，FPGA模块调节第二调谐网络的调谐参数，在第二调谐网络处于不同调谐参数的条件下，按照步骤S1～S3重复进行M次隔离度测定，得到M个隔离度测定结果：
ISO′1，ISO′2，ISO′3，...，ISO′M；
将测定结果与对应的调谐网络参数C2(ISO′1)，C2(ISO′2)，C2(ISO′3)，...，C2(ISO′M)进行保存；ISO′i表示第i次测定得到的隔离度，C2(ISO′i)表示ISO′i对应的调谐参数，i＝1,2,3，…，M；
S502.FPGA模块从M次隔离度测定结果中选择最大值，将其对应的调谐网络参数设置为第二调谐网络的最终参数即：
优选地，所述步骤S4～S5中，对第一调谐网络和第二调谐网络的参数调节，通过调整调谐网络结构中可调电容的容值实现。
本发明的有益效果是：通过调谐网络的参数设置和调节，提高了圆极化天线发射信号与接收信号之间的隔离度，降低了发射信号对接收信号的影响。
附图说明
图1为本发明的系统原理框图；
图2为调谐网络结构的第一种实施例示意图；
图3为调谐网络结构的第二种实施例示意图；
图4为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种圆极化天线的自干扰模拟对消系统，包括圆极化天线、第一调谐网络、第二调谐网络、电桥、耦合器、检波器、A/D转换器和FPGA模块；
所述圆极化天线分别与第一调谐网络和第二调谐网络连接；所述电桥的第一输入端口接收发射信号，电桥的第一输出端口与第一调谐网络连接；所述电桥的第二输入端口与第二调谐网络连接，电桥的第二输出端口与耦合器连接；
所述耦合器通过检波器和A/D转换器连接到FPGA模块，由检波器检测耦合信号的功率，将检查结果经A/D转换器处理后传输给FPGA模块；所述FPGA模块，用于根据A/D转换器输出的信号，测定发射信号与接收信号之间的隔离度，并根据测定得到的隔离度对第一调谐网络和第二调谐网络的参数进行调节，完成自干扰模拟对消。
其中，所述第一调谐网络和第二调谐网络包含相同的调谐网络结构，如图2所示，在第一个实施例中，所述调谐网络结构包括调谐网络输入端口、调谐网络输出端口和可调电容，所述调谐网络输入端口与调谐网络输出端口相连，所述可调电容的一端连接到调谐网络输入端口和输出端口之间，可调电容的另一端接地；
在第二个实施例中，所述调谐网络结构除调谐网络输入端口、调谐网络输出端口和可调电容外，还可以包括电感，如图3所示，所述调谐网络输入端口与调谐网络输出端口相连，所述电感的一端连接到调谐网络输入端口和输出端口之间，电感的另一端接地，所述可调电容的一端连接到调谐网络输入端口和输出端口之间，可调电容的另一端接地。
在本申请的实施例中，第一调谐网络和第二调谐网络的结构可以相同，例如第一调谐网络和第二调谐网络可以同时采用第一个实施例的调谐网络结构，也可以同时采用第二个实施例的调谐网络结构；第一调谐网络和第二调谐网络的结构也可以不同，例如，第一调谐网络采用第一个实施例的调谐网络结构，第二个调谐网络采用二个实施例的调谐网络结构。
在所述第一调谐网络中，调谐网络输入端口连接电桥的第一输出端口，调谐网络输出端口连接圆极化天线；
在所述第二调节网络中，调谐网络输入端口连接圆极化天线，调谐网络输出端口连接电桥的第二输入端口。
如图4所示，一种圆极化天线的自干扰模拟对消系统进行自干扰模拟对消的方法，包括以下步骤：
S1.将已知功率的发射信号传输到电桥的第一输入端口，电桥的第一输出端口将发射信号通过第一调谐网络传输给圆极化天线；
S2.耦合器从电桥的第二输出端口接收信号，将接收到的信号传输给检波器，由检波器检测耦合信号的功率，并以电压的形式将检测结果经A/D转换器传输给FPGA模块；
S3.FPGA模块根据检测结果测定发射通道和接收通道的隔离度；
S4.在第一调谐网络处于不同调谐参数的条件下，按照步骤S1～S3重复进行N次隔离度测定，从得到的N个测定结果中取最大值，将其对应的调谐参数设置为第一调谐网络的调谐参数；
S5.在第二调谐网络处于不同调谐参数的条件下，按照步骤S1～S3重复进行M次隔离度测定，从得到的M个测定结果中取最大值，将其对应的调谐参数设置为第二调谐网络的调谐参数。
所述步骤S3中FPGA模块测定发射通道和接收通道隔离度的方式如下：
ISO＝Pt-(a，VD+b)-COP；
式中，ISO表示发射通道与接收通道之间的隔离度，单位是dB；Pt表示发射信号的功率，单位是dBm；VD表示检波器输出电压，单位是V；a*VD+b表示检波器输出电压与输入信号功率的线性回归方程，对于任一检波器而言，a、b均为已知的常量，与检波器型号相关，a的单位是dBm/V，b的单位是dBm；COP表示耦合器的耦合系数，单位是dB。
所述步骤S4包括以下子步骤：
S401.FPGA模块调节第一调谐网络的调谐参数，在第一调谐网络处于不同调谐参数的条件下，按照步骤S1～S3重复进行N次隔离度测定，得到N个隔离度测定结果：
ISO1，ISO2，ISO3，...，ISON；
将测定结果与对应的调谐网络参数C1(ISO1)，C1(ISO2)，C1(ISO3)，...，C1(ISON)进行保存；其中，ISOi表示第i次测定得到的隔离度，C1(ISOi)表示ISOi对应的调谐参数，i＝1,2,3，…，N；
S402.FPGA模块从N次隔离度测定结果中选择最大值，将其对应的调谐网络参数设置为第一调谐网络的最终参数即：
进一步地，所述步骤S5包括以下子步骤：
S501.第一调谐网络的调谐参数设置好后，FPGA模块调节第二调谐网络的调谐参数，在第二调谐网络处于不同调谐参数的条件下，按照步骤S1～S3重复进行M次隔离度测定，得到M个隔离度测定结果：
ISO′1，ISO′2，ISO′3，...，ISO′M；
将测定结果与对应的调谐网络参数C2(ISO′1)，C2(ISO′2)，C2(ISO′3)，...，C2(ISO′M)进行保存；ISO′i表示第i次测定得到的隔离度，C2(ISO′i)表示ISO′i对应的调谐参数，i＝1,2,3，…，M；
S502.FPGA模块从M次隔离度测定结果中选择最大值，将其对应的调谐网络参数设置为第二调谐网络的最终参数即：
在具体实施例中，所述步骤S4～S5中，对第一调谐网络和第二调谐网络的参数调节，通过调整调谐网络结构中可调电容的容值实现。
在对第一调谐网络和第二调谐网络的参数进行设置后，能够使得发射通道和接收通道之间具有较大的隔离度；按照本发明的方法进行参数设置调节后，只需要将信号收发设备的发射信号输出端连接到电桥的第一输入端口，将信号收发设备的接收信号输入端连接到耦合器的输出端，即可实现正常的信号收发；并且由于发射信号和接收信号之间具有较高的隔离度，故降低发射信号对接收信号的影响，进而有效实现了自干扰抑制，也就是说，通过第一调谐网络和第二调谐网络的参数调节设置，有效实现了收发信号之间的自干扰模拟对消，避免了自干扰对信号收发带来的影响。
最后需要说明的是，以上所述是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应该看作是对其他实施例的排除，而可用于其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种圆极化天线的自干扰模拟对消系统，其特征在于：包括圆极化天线、第一调谐网络、第二调谐网络、电桥、耦合器、检波器、A/D转换器和FPGA模块；
所述圆极化天线分别与第一调谐网络和第二调谐网络连接；所述电桥的第一输入端口接收发射信号，电桥的第一输出端口与第一调谐网络连接；所述电桥的第二输入端口与第二调谐网络连接，电桥的第二输出端口与耦合器连接；
所述耦合器通过检波器和A/D转换器连接到FPGA模块，由检波器检测耦合信号的功率，将检查结果经A/D转换器处理后传输给FPGA模块；所述FPGA模块，用于根据A/D转换器输出的信号，测定发射信号与接收信号之间的隔离度，并根据测定得到的隔离度对第一调谐网络和第二调谐网络的参数进行调节，完成自干扰模拟对消。
2.根据权利要求1所述的一种圆极化天线的自干扰模拟对消系统，其特征在于：所述第一调谐网络和第二调谐网络均包含调谐网络结构；
所述调谐网络结构包括调谐网络输入端口、调谐网络输出端口和可调电容，所述调谐网络输入端口与调谐网络输出端口相连，所述可调电容的一端连接到调谐网络输入端口和输出端口之间，可调电容的另一端接地；
在所述第一调谐网络中，调谐网络输入端口连接电桥的第一输出端口，调谐网络输出端口连接圆极化天线；
在所述第二调节网络中，调谐网络输入端口连接圆极化天线，调谐网络输出端口连接电桥的第二输入端口。
3.根据权利要求2所述的一种圆极化天线的自干扰模拟对消系统，其特征在于：所述调谐网络结构还包括电感，所述电感的一端连接到调谐网络输入端口和输出端口之间，电感的另一端接地。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的一种圆极化天线的自干扰模拟对消系统进行自干扰模拟对消的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.将已知功率的发射信号传输到电桥的第一输入端口，电桥的第一输出端口将发射信号通过第一调谐网络传输给圆极化天线；
S2.耦合器从电桥的第二输出端口接收信号，将接收到的信号传输给检波器，由检波器检测耦合信号的功率，并以电压的形式将检测结果经A/D转换器传输给FPGA模块；
S3.FPGA模块根据检测结果测定发射通道和接收通道的隔离度；
S4.在第一调谐网络处于不同调谐参数的条件下，按照步骤S1～S3重复进行N次隔离度测定，从得到的N个测定结果中取最大值，将其对应的调谐参数设置为第一调谐网络的调谐参数；
S5.在第二调谐网络处于不同调谐参数的条件下，按照步骤S1～S3重复进行M次隔离度测定，从得到的M个测定结果中取最大值，将其对应的调谐参数设置为第二调谐网络的调谐参数。
5.根据权利要求4所述的一种圆极化天线的自干扰模拟对消系统进行自干扰模拟对消的方法，其特征在于：所述步骤S3中FPGA模块测定发射通道和接收通道隔离度的方式如下：
ISO＝Pt-(a*VD+b)-COP；
式中，ISO表示发射通道与接收通道之间的隔离度，Pt表示发射信号的功率，VD表示检波器输出电压，a*VD+b表示检波器输出电压与输入信号功率的线性回归方程，a、b为常量；COP表示耦合器的耦合系数。
6.根据权利要求4所述的一种圆极化天线的自干扰模拟对消系统进行自干扰模拟对消的方法，其特征在于：所述步骤S4包括以下子步骤：
S401.FPGA模块调节第一调谐网络的调谐参数，在第一调谐网络处于不同调谐参数的条件下，按照步骤S1～S3重复进行N次隔离度测定，得到N个隔离度测定结果：
ISO1，ISO2，ISO3，…，ISON；
将测定结果与对应的调谐网络参数C1(ISO1)，C1(ISO2)，C1(ISO3)，…，C1(ISON)进行保存；其中，ISOi表示第i次测定得到的隔离度，C1(ISOi)表示ISOi对应的调谐参数，i＝1,2,3，…，N；
S402.FPGA模块从N次隔离度测定结果中选择最大值，将其对应的调谐网络参数设置为第一调谐网络的最终参数即：
7.根据权利要求4所述的一种圆极化天线的自干扰模拟对消系统进行自干扰模拟对消的方法，其特征在于：所述步骤S5包括以下子步骤：
S501.第一调谐网络的调谐参数设置好后，FPGA模块调节第二调谐网络的调谐参数，在第二调谐网络处于不同调谐参数的条件下，按照步骤S1～S3重复进行M次隔离度测定，得到M个隔离度测定结果：
ISO′1，ISO′2，ISO′3，…，ISO′M；
将测定结果与对应的调谐网络参数C2(ISO′1)，C2(ISO′2)，C2(ISO′3)，…，C2(ISO′M)进行保存；ISO′i表示第i次测定得到的隔离度，C2(ISO′i)表示ISO′i对应的调谐参数，i＝1,2,3，…，M；
S502.FPGA模块从M次隔离度测定结果中选择最大值，将其对应的调谐网络参数设置为第二调谐网络的最终参数即：
8.根据权利要求4所述的一种圆极化天线的自干扰模拟对消系统进行自干扰模拟对消的方法，其特征在于：所述步骤S4～S5中，对第一调谐网络和第二调谐网络的参数调节，通过调整调谐网络结构中可调电容的容值实现。
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