CN111294065B - 一种载波对消电路及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无线通信技术领域，公开了一种载波对消电路及方法，用于减少了接收通路的插入损耗和噪声系数，提高接收灵敏度，所述电路包括：接收模块，用于获得输入信号，所述输入信号包括接收信号以及待消除的载波信号；调制模块，用于生成载波对消信号；对消模块，包括阻抗转换子电路和传输线；其中，所述阻抗转换子电路的输出端与所述传输线的一输入端电连接，所述阻抗转换子电路的输入端与所述调制模块的输出端电连接，所述接收模块的输出端与所述传输线的另一输入端电连接；所述载波对消信号经所述阻抗转换子电路输入到所述传输线后，与输入到所述传输线中的所述输入信号进行合并，以消除所述输入信号中的待消除的载波信号。

Description

一种载波对消电路及方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种载波对消电路及方法。
背景技术
RFID(Radio Frequency Identification，射频识别技术)是一种自动识别技术，可以通过无线射频信号获取物品的相关数据并对其加以识别，无需与被识别物体直接接触，即可快速、实时、准确地完成信息的采集和处理。RFID系统至少由电子标签和读写器两部分组成，其中，电子标签由芯片和天线组成，具有存储数据和收发无线射频信号的功能；读写器利用无线射频信号读写电子标签的信息。在利用读取标签信息时，需要读写器向标签持续发射大功率载波信号为标签提供能量，现有技术中的RFID识别电子标签时一般为收发同频且同时的通信机制，所以发射的部分载波会泄露到接收通道，造成干扰甚至阻塞接收通道。
发明内容
本发明实施例提供了一种载波对消电路及方法，用于减少了接收通路的插入损耗和噪声系数，并提高接收灵敏度。
一方面，发明实施例提供了一种载波对消电路，包括：
接收模块，用于获得输入信号，所述输入信号包括接收信号以及待消除的载波信号；
调制模块，用于生成载波对消信号；
对消模块，包括阻抗转换子电路和传输线；
其中，所述阻抗转换子电路的输出端与所述传输线的一输入端电连接，所述阻抗转换子电路的输入端与所述调制模块的输出端电连接，所述接收模块的输出端与所述传输线的另一输入端电连接；
所述载波对消信号经所述阻抗转换子电路输入到所述传输线后，与输入到所述传输线中的所述输入信号进行合并，以消除所述输入信号中的待消除的载波信号。
可选的，所述阻抗转换子电路包括N个串联的LC阻抗变换网络，其中，N取值大于等于1。
可选的，每个LC阻抗变换网络采用电容和\或电感搭建的特定类型的LC阻抗变换网络；其中，特定类型为以下任一种：T型、π型和L型。
可选的，所述阻抗转换子电路包括M个串联的1/4波长阻抗变换线，其中，M取值大于等于1。
可选的，所述阻抗转换子电路包括X个串联的传输线变压器，其中，X取值大于等于1。
可选的，所述接收模块还包括：
定向耦合器、天线、以及与所述天线连接的环形器，所述环形器的输出端与所述传输线的另一输入端电连接；
所述天线，用于接收接收信号，并将所述接收信号输入所述环形器；
所述输入信号包括所述接收信号与所述环形器中的部分或全部载波信号，所述部分或全部载波信号为所述待消除的载波信号。
可选的，所述调制模块包括相位和幅度调制子电路。
另一方面，本发明实施例还提供了一种载波对消方法，包括：
通过接收模块获得输入信号，所述输入信号包括接收信号以及待消除的载波信号；
通过调制模块生成载波对消信号；
将所述输入信号输入对消模块的传输线中，以及将所述载波对消信号经所述对消模块的阻抗转换子电路输入所述传输线；
所述载波对消信号经与所述输入信号在所述传输线中合并，以消除所述输入信号中的待消除的载波信号。
可选的，所述阻抗转换子电路包括N个串联的LC阻抗变换网络；或者
M个串联的1/4波长阻抗变换线；或者
X个串联的传输线变压器，其中，N、M、X分别为大于等于1的整数。
可选的，在所述阻抗转换子电路包括N个串联的LC阻抗变换网络时，每个LC阻抗变换网络采用电容和\或电感搭建的特定类型的LC阻抗变换网络；其中，特定类型为以下任一种：T型、π型和L型。
可选的，所述接收模块还包括：
天线，以及与所述天线连接的环形器，所述环形器的输出端与所述传输线的另一输入端电连接；
所述天线，用于接收信号，并将所述接收信号输入所述环形器；
所述输入信号包括所述接收信号与所述环形器中的部分或全部载波信号，所述部分或全部载波信号为所述待消除的载波信号。
可选的，所述调制模块包括相位和幅度调制子电路。
在本发明实施例中，利用接收模块将获得的输入信号传送给对消模块中，利用调制模块生成载波对消信号，将载波对消信号传送至对消模块与输入信号进行合并，以消除所述输入信号中的待消除的载波信号。进而减少了接收通路的插入损耗和噪声系数，提高了接收灵敏度。进一步的，因为阻抗转换子电路的电阻高于传输线的阻抗，大幅减少传输线中传输的信号通过阻抗转换子电路进入调制模块，使得载波对消后的输入信号能够更好传输至接收通路中进行解调，所以，也提升了后续解调效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
图1为本发明实施例提供的一种载波对消电路结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种对消模块示意图；
图3a为本发明实施例提供的L型LC阻抗变换网络电路图；
图3b为本发明实施例提供的T型LC阻抗变换网络电路图；
图3c为本发明实施例提供的π型LC阻抗变换网络电路图；
图4为本发明实施例提供的M个1/4波长阻抗变换线组成的阻抗转换子电路图；
图5为本发明实施例提供的X个传输线变感器组成的阻抗转换子电路图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明技术方案的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请文件中记载的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明技术方案保护的范围。
现有技术中的RFID识别电子标签时一般为收发同频的通信机制，因而发射的部分载波会泄露到接收通道中，造成干扰甚至阻塞接收通路，因此需要进行载波消除。现有技术中载波对消电路中先是利用有源移相网络调整获取的载波对消信号的幅度与相位，再利用一定向耦合器对消用信号与泄露信号合成，进而消除接收信号中的泄露的载波。但使用定向耦合器进行合成时会增大接收通路的插入损耗，进而不能有效降低噪声系数，且降低了接收灵敏度。
为此，本发明实施例提供了一种载波对消电路，该载波对消电路包括接收模块、调制模块以及对消模块，对消模块包括阻抗转换子电路和传输线；接收模块用于获得输入信号，输入信号中包括有接收信号和待消除的载波信号，接收模块将获得的输入信号传送给对消模块中的传输线，调制模块将生成的载波对消信号经对消模块中的阻抗转换子电路输入传输线中，与输入信号进行合并，以消除所述输入信号中的待消除的载波信号。进而减少了接收通路的插入损耗和噪声系数，提高了接收灵敏度。进一步的，因为从阻抗转换子电路看向载波消除电路的输入阻抗高于传输线的阻抗，大幅减少传输线中传输的信号通过阻抗转换子电路进入调制模块，使得载波对消后的输入信号能够更好传输至接收通道中进行解调，所以，也提升了后续解调效果。
为了具体说明上述的载波对消电路，下面将结合具体实施例进行详细的说明。
本发明实施例中的载波对消电路如图1所示，包括接收模块1、调制模块2、对消模块3、发射通道4、接收通道5以及合入点6。其中，接收模块1包括定向耦合器11、环形器12以及天线13；调制模块2包括相位和幅度调制电路；对消模块3包括传输线31和阻抗转换子电路32。
其中，定向耦合器11是微波系统中应用广泛的一种微波器件，可用于信号的隔离、分离和混合，在本发明实施例中可以利用定向耦合器11从发射通道中获取载波信号，并将获取的载波信号传送至环形器12经天线13发射出去。天线13可以接收RFID标签传送的射频信号，该射频信号即为接收信号。环形器12为三端口器件，可以将信号或者载波进行单向传输，即通过一个端口将定向耦合器11传送过来的载波信号传送至天线13发射出去，通过另一端口将天线13接收到的接收信号传送给对消模块3，进而将发射的载波信号与接收的接收信号分隔开。
由于本发明实施例RFID采用的是收发同频且同时的通信机制，所以在发射载波信号的时候会有部分载波信号泄露到接收信号中，最终传入接收通道，且环形器在对发射的载波信号和接收信号进行隔离时也难免会造成部分或全部载波信号通过环形器的其他接口泄露到接收信号中，泄露到接收信号中的载波信号即为待消除的载波信号。所以最终输入对消模块3中的输入信号中包括接收信号和待消除的载波信号。而待消除的载波信号的相位噪声会影响接收的灵敏度，所以可以将调制模块形成的载波对消信号在对消模块中进行合并，以消除输入信号中的载波信号。
为了消除输入信号中的载波信号，调制模块2可以从定向耦合器11中耦合一部分载波信号，并根据待消除载波信号的相位和幅度，通过相位和幅度调制电路，对调制模块2耦合的部分载波信号的幅度和相位进行调整，形成与待消除的载波信号幅度相同且相位差180°的载波对消信号，以用来与待消除的载波信号进行对消。
在本发明实施例中，参见图2，对消模块3包括传输线31和阻抗转换子电路32。其中，传输线31一输入端与环形器12的一个端口连接，阻抗转换子电路32的输入端与调制模块2连接，阻抗转换子电路32的输出端与传输线31的另一输入端电连接，连接的点即为合入点6。其中，传输线31用于传送输入信号，还用于进行输入信号与载波对消信号的对消，传输线31可以是50欧姆的传输线，也可以是其他阻抗的传输线，具体使用多大阻抗的传输线，可以根据具体使用环境来确定；阻抗了转换子电路32用于增大阻抗，相当于在传输线上并联一个高电阻，大幅减少传输线31上传输的信号经合入点6进行到调制模块2中。
一种可选的实施方式，在本发明实施例中，阻抗转换子电路32可以是由N个LC网络串联组成，其中，N的取值大于等于1，LC网络的个数可以根据LC网络中使用的电容的值和电感的值来确定，只要能使N个LC网络串联后的阻抗能够大于传输线31的阻抗即可，使得从合入点6向阻抗转换子电路32方向看进去输入的阻抗Zin呈现一个高电阻值，即相当于在传输线31上并联了一个大电阻，大幅减少了传输线31传输的信号经合入点6进入调制模块2中，进而使得进行载波对消后的输入信号能够更好传输至接收通路中进行解调。
具体的，LC网络可以采用电容或电感搭建的T型、π型以及L型阻抗变换网络；参见图3a，为采用电容或电感搭建的L型LC阻抗变换网络，其中，第一个L型LC阻抗变换网络中的第一电容(或第一电感)的第一端与第二电容(或第二电感)的第一端相连接，第一电容(或第一电感)的第二端接地，第二电容(或第二电感)的第二端与第二个LC阻抗变换网络中的第三电容(或第三电感)的第一端相连接，第三电容(或第三电感)的第二端接地，按照这种连接方式依次串联连接N个L型LC阻抗变换网络。
参见图3b，为采用电容或电感搭建的T型LC阻抗变换网络；其中，第一个T型LC阻抗变换网络中的第一电容(或第一电感)的第二端与第二电容(或第二电感)的第一端、第三电容(或第三电感)的第一端相连接，第二电容(或第二电感)的第二端接地，第三电容(或第三电感)的第二端与第二个T型LC阻抗变换网络中的第四电容(或第四电感)的第一端相连接，第四电容(或第四电感)的第二端与第五电容(或第五电感)的第一端、第六电容(或第六电感)的第一端相连接，第五电容(或第五电感)的第二端接地，按照这种连接方式依次串联连接N个T型的LC阻抗变换网络。
参见图3c，为采用电容或电感搭建的π型LC阻抗变换网络，其中，第一个π型LC阻抗变换网络中的第一电容(或第一电感)的第一端，与第二电容(或第二电感)的第一端相连接，第一电容(或第一电感)的第二端接地，第二电容(或第二电感)的第二端与第三电容(或第三电感)的第一端和第二个π型LC阻抗变换网络中的第四电容(或第四电感)的第一端相连接，第三电容(或第三电感)的第二端接地，按照这种连接方式依次串联连接N个π型LC阻抗变换网络。
一种可选的实施方式，在本发明实施例中，阻抗转换子电路32还可以是由M段1/4波长的阻抗变换线串联组成，参见图4，M的取值大于等于1，1/4波长阻抗变换线的个数可以根据阻抗变换线的带宽决定，即可以采用多个带宽不同的阻抗变换线逐步增大阻抗，以使阻抗转换子电路32的阻抗大于传输线31的阻抗，也可以直接使用一段1/4波长的阻抗变换线直接增大阻抗转换子电路32的阻抗，只要M个1/4波长的阻抗变化线串联后的阻抗能够大于传输线31的阻抗即可，使得从合入点6向阻抗转换子电路32方向看进去输入的阻抗Zin呈现一个高电阻值，即相当于在传输线31上并联了一个大电阻，进而大幅减少了传输线31传输的信号经合入点6进入调制模块2中，使得进行载波对消后的输入信号能够更好传输至接收通路中进行解调。
一种可选的实施方式，在本发明实施例中，阻抗转换子电路32可以是由X个传输线变压器串联组成，参见图5，其中，X的取值大于等于1，传输线变压器的个数可以根据传输线变压器阻抗变换比确定，只要使得X个传输线变压器串联得到的阻抗能够大于传输线31的阻抗即可，使得从合入点6向阻抗转换子电路32方向看进去输入的阻抗Zin呈现一个高电阻值，即相当于在传输线上并联了一个大电阻，大幅减少了传输线31传输的信号经合入点6进入调制模块2中，使得进行载波对消后的输入信号能够更好传输至接收通路中进行解调。
所以，通过上述的载波消除电路，利用接收模块将获取的输入信号传送给对消模块中的传输线，利用调制模块将获取的载波信号进行相位和幅度调整，生成载波对消信号，载波对消信号经对消模块中的阻抗转换子电路输入传输线，与输入信号进行合并，以消除所述输入信号中的待消除的载波信号。进而减少了接收通路的插入损耗和噪声系数，提高了接收灵敏度。进一步的，因为从阻抗转换子电路看向载波消除电路的输入阻抗高于传输线的阻抗，大幅减少传输线中传输的信号通过阻抗转换子电路进入调制模块，所以使得进行载波对消后的输入信号能够更好传输至接收通路中进行解调。
基于同一发明构思，本发明实施例中提供了一种载波对消方法，该方法的载波消除电路的具体实施可参见上述方法实施例部分的描述，重复之处不再赘述，该方法包括：
通过接收模块获得输入信号，所述输入信号包括接收信号以及待消除的载波信号；
通过调制模块生成载波对消信号；
将所述输入信号输入对消模块的传输线中，以及将所述载波对消信号经所述对消模块的阻抗转换子电路输入所述传输线；
所述载波对消信号经与所述输入信号在所述传输线中合并，以消除所述输入信号中的待消除载波。
可选的，所述阻抗转换子电路包括N个串联的LC阻抗变换网络；或者
M个串联的1/4波长阻抗变换线；或者
X个串联的传输线变压器，其中，N、M、X分别为大于等于1的整数。
可选的，在所述阻抗转换子电路包括N个串联的LC阻抗变换网络时，每个LC阻抗变换网络采用电容和\或电感搭建的特定类型的LC阻抗变换网络；其中，特定类型为以下任一种：T型、π型和L型。
可选的，所述接收模块还包括：
定向耦合器、天线、以及与所述天线连接的环形器，所述环形器的输出端与所述传输线的另一输入端电连接；
所述天线，用于接收接收信号，并将所述接收信号输入所述环形器；
所述输入信号包括所述接收信号与所述环形器中的部分或全部载波信号，所述部分或全部载波信号为所述待消除的载波信号。
可选的，所述调制模块包括相位和幅度调制子电路。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种载波对消电路，其特征在于，包括：
接收模块，用于获得输入信号，所述输入信号包括接收信号以及待消除的载波信号；
调制模块，用于生成载波对消信号；
对消模块，包括阻抗转换子电路和传输线；所述阻抗转换子电路的电阻高于所述传输线的阻抗；所述阻抗转换子电路包括N个串联的LC阻抗变换网络，或者，M个串联的1/4波长阻抗变换线，或者，X个串联的传输线变压器；N、M、X分别为大于等于1的整数；
其中，所述阻抗转换子电路的输出端与所述传输线的一输入端电连接，所述阻抗转换子电路的输入端与所述调制模块的输出端电连接，所述接收模块的输出端与所述传输线的另一输入端电连接；
所述载波对消信号经所述阻抗转换子电路输入到所述传输线后，与输入到所述传输线中的所述输入信号进行合并，以消除所述输入信号中的待消除的载波信号。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，每个LC阻抗变换网络采用电容和\或电感搭建的特定类型的LC阻抗变换网络；其中，特定类型为以下任一种：T型、π型和L型。
3.如权利要求1-2中任一项所述的电路，其特征在于，所述接收模块还包括：
定向耦合器、天线、以及与所述天线连接的环形器，所述环形器的输出端与所述传输线的另一输入端电连接；
所述天线，用于接收接收信号，并将所述接收信号输入所述环形器；
所述输入信号包括所述接收信号与所述环形器中的部分或全部载波信号，所述部分或全部载波信号为所述待消除的载波信号。
4.如权利要求1-2中任一项所述的电路，其特征在于，所述调制模块包括相位和幅度调制子电路。
5.一种载波对消方法，其特征在于，包括：
通过接收模块获得输入信号，所述输入信号包括接收信号以及待消除的载波信号；
通过调制模块生成载波对消信号；
将所述输入信号输入对消模块的传输线中，以及将所述载波对消信号经所述对消模块的阻抗转换子电路输入所述传输线；所述阻抗转换子电路的电阻高于所述传输线的阻抗；所述阻抗转换子电路包括N个串联的LC阻抗变换网络，或者，M个串联的1/4波长阻抗变换线，或者，X个串联的传输线变压器；N、M、X分别为大于等于1的整数；
所述载波对消信号经与所述输入信号在所述传输线中合并，以消除所述输入信号中的待消除的载波信号。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述阻抗转换子电路包括N个串联的LC阻抗变换网络时，每个LC阻抗变换网络采用电容和\或电感搭建的特定类型的LC阻抗变换网络；其中，特定类型为以下任一种：T型、π型和L型。
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