CN113206677A - 一种自干扰抵消器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种自干扰抵消器。本申请的自干扰抵消器包括：输入端，接收端和设置在输入端与接收端之间的直通支路和耦合支路，输入端将发射信号分为两路分别发送给直通支路和耦合支路，直通支路实现信号的发射与接收，耦合支路实现信号的射频干扰抵消，接收端把直通支路的输出信号与耦合支路的输出信号合并输出；所述直通支路，包括具有宽频带特性的环形器，和与所述环形器连接的匹配电路，所述匹配电路具有宽带阻抗可调节特性，实现天线与环形器之间的阻抗匹配，以将回波损耗调整到适合耦合支路进行射频干扰抵消的情况。本申请的自干扰抵消器可以实现宽带覆盖并具有较好的射频域干扰抵消效果。

Description

一种自干扰抵消器

技术领域

本申请涉及微波器件技术领域，尤其涉及一种自干扰抵消器。

背景技术

射频域干扰抵消是指在接收天线之后和接收机之前进行自干扰抑制与处理，使得抵消之后的干扰信号满足接收机的动态要求，避免ADC阻塞和饱和，这样可以使得远端有用弱信号通过ADC时所带来的损失最小化。自干扰信号如何在接收机模拟前端中有效被抑制，涉及两方面问题：

第一是自干扰的多径问题，发射天线发射的信号，经过空中接收后在被接收通道接收，接收到的信号包括发射信号的回波、发射信号在接收机附近的发射物、散射物引起的多径等。信号带宽越宽，多径越丰富，而且这些多径分量远比远端发射过来的有用信号强的多。

第二是自干扰的非线性失真问题，发射信号从射频功率放大器输出后，包含大量的非线性分量。当前，射频域自干扰抵消的方法，主要由两类，一类是针对信号的，例如采用ADC直接产生一个等幅反相的“干扰信号”来实现抵消，当然可以以通过对发射端耦合过来的信号进行矢量调制构建一个等幅反相的“干扰信号”，但是该方法只能对窄带内的主信号有用，对于宽带信号及非线性杂散的抵消较为困难。另一类是针对通道的，例如单抽头或多抽头延时构建一个与发射到接收之间相反的等幅反相通道，实现干扰抑制。该方法理论上增加抽头数量来实现大的瞬时带宽，但是无法实现宽带覆盖。

发明内容

本申请实施例提供了一种自干扰抵消器，以解决现有技术中的多抽头延时抵消器所存在的无法宽带覆盖的问题。

本申请实施例采用下述技术方案：

本申请实施例提供一种自干扰抵消器，包括：输入端，接收端和设置在输入端与接收端之间的直通支路和耦合支路，输入端将发射信号分为两路分别发送给直通支路和耦合支路，直通支路实现信号的发射与接收，耦合支路实现信号的射频干扰抵消，接收端把直通支路的输出信号与耦合支路的输出信号合并输出；所述直通支路，包括具有宽频带特性的环形器，和与所述环形器连接的匹配电路，所述匹配电路具有宽带阻抗可调节特性，实现天线与环形器之间的阻抗匹配，以将回波损耗调整到适合耦合支路进行射频干扰抵消的情况。

在一些实施例中，耦合支路包括分路电路、合路电路、N个抽头和粗调延时线，其中，N为大于1的自然数，分路电路具有一个输入端和N个输出端，合路电路具有N个输入端和1个输出端，每个抽头为信号强度可调节和/或信号延时可以调节的抽头，粗调延时线为信号延时可调节的延时线；分路电路的输入端为耦合支路的一端，N个抽头分别连接在分路电路的一个输出端和合路电路的一个输入端之间，合路电路的输出端与粗调延时线的一端相连，粗调延时线的另一端为耦合支路的另一端。

在一些实施例中，每个抽头均包括可调式延时线和可调式衰减器。

在一些实施例中，耦合支路还包括放大器，所述放大器连接在粗调延时线和第二耦合器之间。

在一些实施例中，所述合路电路为由功分器、电桥或巴伦中的一种或多种组合构建的电路；所述分路电路为由功分器、电桥或巴伦中的一种或多种组合构建的电路。

在一些实施例中，所述直通支路还包括第一射频线和第二射频线；第一射频线的一端为直通支路的一端，第一射频线的另一端与环形器的第一端相连，环形器的第二端与匹配电路相连，环形器的第三端与第二射频线的一端相连，第二射频线的另一端为直通支路的另一端。

在一些实施例中，所述第一射频线与第二射频线为等长的线缆或为非等长的线缆。

在一些实施例中，自干扰抵消器还包括第一耦合器和第二耦合器；第一耦合器的输入端为自干扰抵消器的输入端，第一耦合器的直通输出端与直通支路的一端相连，第一耦合器的耦合输出端与耦合支路的一端相连；第二耦合器的直通输入端与直通支路的另一端相连，第二耦合器的耦合输入端与耦合支路的另一端相连，第二耦合器的输出端为自干扰抵消器的接收端。

在一些实施例中，所述匹配电路为电容桥接双π形网络电路。

在一些实施例中，所述输入端与天线发射连接器相连，所述接收端与天线接收连接器相连。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

本申请实施例通过在直通支路设置具有宽带阻抗可调节特性的匹配电路，利用匹配电路来调整天线与环形器之间的阻抗，使两者的阻抗相匹配，以将回波损耗调整到适合耦合支路进行射频干扰抵消的情况，这样在天线宽带范围内的任一工作频段，即可利用匹配电路进行阻抗调节，使天线与环形器阻抗相匹配，再利用耦合支路形成与直通支路干扰信号等幅反相的信号进行射频域的自干扰抵消，进而实现了自干扰抵消器的宽带覆盖。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例示出的自干扰抵消器的结构框图；

图2为本申请实施例示出的自干扰抵消器的原理示意图；

图3为本申请实施例示出的自干扰抵消器的组成结构示意图；

图4为本申请实施例示出的回波损耗特性图；

图5为本申请实施例示出的回波损耗对应的群延时特性图；

图6为本申请实施例示出的匹配电路示意图；

图7为本申请实施例示出的采用匹配电路后的回波损耗特性图；

图8为本申请实施例示出的采用匹配电路后的群延时特性图；

图9为本申请实施例示出的在2-2.2GHz频段范围内自干扰抵消器的抵消特性曲线图；

图10为本申请实施例示出的在2.6-2.8GHz频段范围内自干扰抵消器的抵消特性曲线图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

图1为本申请实施例示出的自干扰抵消器的结构框图，如图1所示，本实施例的自干扰抵消器包括：输入端，接收端和设置在输入端与接收端之间的直通支路和耦合支路。

输入端，将发射信号分为两路分别发送给直通支路和耦合支路，直通支路实现信号的发射与接收，耦合支路实现信号的射频干扰抵消，接收端把直通支路的输出信号与耦合支路的输出信号合并输出；

所述直通支路，包括具有宽频带特性的环形器，和与所述环形器连接的匹配电路，所述匹配电路具有宽带阻抗可调节特性，实现天线与环形器之间的阻抗匹配，以将回波损耗调整到适合耦合支路进行射频干扰抵消的情况。

如图1所述，本实施例通过在直通支路设置具有宽带阻抗可调节特性的匹配电路，利用匹配电路来调整天线与环形器之间的阻抗，使两者的阻抗相匹配，以将回波损耗调整到适合耦合支路进行射频干扰抵消的情况，这样在天线宽带范围内的任一工作频段，即可利用匹配电路进行阻抗调节，使天线与环形器阻抗相匹配，再利用耦合支路形成与直通支路干扰信号等幅反相的信号进行射频域的自干扰抵消，进而实现了自干扰抵消器的宽带覆盖。

图2为本申请实施例示出的自干扰抵消器的原理示意图，如图2所示，本实施例的自干扰抵消器为一种多抽头的延时线抵消器，耦合支路包括分路电路、合路电路、N个抽头和粗调延时线，其中，N为大于1的自然数，分路电路具有一个输入端和N个输出端，合路电路具有N个输入端和1个输出端，每个抽头为信号强度可调节和/或信号延时可以调节的抽头，粗调延时线为信号延时可调节的延时线；

参考图2，分路电路的输入端为耦合支路的一端，N个抽头分别连接在分路电路的一个输出端和合路电路的一个输入端之间，合路电路的输出端与粗调延时线的一端相连，粗调延时线的另一端为耦合支路的另一端。也就是说，第一耦合器输出信号可以作为分路电路的输入信号由分路电路接收，分路电路的N路输出信号可以作为N个抽头的N路输入信号由N个抽头接收，N个抽头的N路输出信号可作为合路电路的N路输入信号由合路电路接收，合路电路的输出信号可以作为粗调延时线的输入信号由粗调延时线接收。

这里，耦合支路的一端为与第一耦合器的耦合输出端相连的一端，耦合支路的另一端为与第二耦合器的耦合输入端相连的一端。每个抽头均包括可调式延时线和可调式衰减器，这样分路电路的N个输出端分别与N个抽头的可调式延时线的一端相连，可调式延时线的另一端与该抽头的可调式衰减器的一端相连，可调式衰减器的另一端与合路电路的一个输入端相连，显然每个抽头的可调式延时线与可调式衰减器在分路电路和合路电路之间的连接顺序不固定，可以根据需要设定。

其中可调式延时线可以理解为信号延时可以调节的延时线，可调式衰减器可以理解为信号强度可以调节的衰减器，工程实现中，可以选择商用芯片和商用器件来搭建可调式延时线和可调式衰减器。这里的合路电路和分路电路可以采用多个1分2电路构建，也可以采用1分2电路和1分4电路组合实现，其中的1分2电路可以为功分器、电桥或巴伦。即本实施例中的合路电路为由功分器、电桥或巴伦中的一种或多种组合构建的电路，分路电路为由功分器、电桥或巴伦中的一种或多种组合构建的电路。

本实施例的耦合支路的N个抽头构成了精调单元，粗调延时线构成了粗调单元，在自相干抵消过程中，先由粗调延时线把整个耦合支路的延时调整到与直通支路的延时相当，然后通过N个抽头进行精细调整，由于每个抽头的信号强度调节和/或信号延时调节具有独立性，抽头间的信号强度调节和/或信号延时调节相互不影响，因此N个抽头可以进行多种调整，达到更为精细的调整，这样就可以在宽带范围内实现耦合支路的信号与直通支路的干扰信号等幅反相的效果，进而实现自干扰抵消。

在一些实施例中，耦合支路还包括放大器，放大器连接在粗调延时线和第二耦合器之间，如图2所示，粗调延时线的另一端与放大器的一端相连，放大器的另一端与第二耦合器的耦合输入端相连，本实施例利用放大器补偿粗调延时线带来的损耗。

继续参考图2，本实施例中的直通支路还包括第一射频线和第二射频线，第一射频线的一端为直通支路的一端，第一射频线的另一端与环形器的第一端相连，环形器的第二端与匹配电路的一端相连，匹配电路的另一端与天线相连，环形器的第三端与第二射频线的一端相连，第二射频线的另一端为直通支路的另一端。

这里，直通支路的一端为与第一耦合器的直通输出端相连的一端，直通支路的另一端为与第二耦合器的直通输入端相连的一端；第一耦合器和第二耦合器可以采用相同耦合比的耦合器或不通耦合比的耦合器，例如采用耦合比为1:1的功分器、电桥或巴伦；第一射频线与第二射频线为等长的线缆或为非等长的线缆，环形器为宽带铁氧体环形器，具有宽频带特性。

在一些实施例中，自干扰抵消器的输入端与天线发射连接器相连，自干扰抵消器的接收端与天线接收连接器相连，匹配电路的另一端与天线本体连接，即通过设置自干扰抵消器与天线发送连接器、天线接收连接和天线本体的连接关系，实现自干扰抵消器在天线系统中的连接设置。

下面以一个具有8抽头延时线的自干扰抵消器为例详细说明本实施例自干扰抵消器结构和自干扰抵消效果。

如图3所示，在本实施例中，每个抽头均有一个可调延时线和可调衰减器组成，可调延时线1与可调衰减器1构成第一抽头，可调延时线2与可调衰减器2构成第二抽头，可调延时线3与可调衰减器3构成第三抽头，可调延时线4与可调衰减器4构成第四抽头，可调延时线5与可调衰减器5构成第五抽头，可调延时线6与可调衰减器6构成第六抽头，可调延时线7与可调衰减器7构成第七抽头，可调延时线8与可调衰减器8构成第八抽头，其中可调延时线1至可调延时线8采用相同的5比特操作位延时线，可调衰减器1至可调衰减器8采用采用相同的7比特操作位数字衰减器。显然，可调延时线与可调衰减器也可以采用其他数值操作位，本实施例对此不做限定。

分路电路由一个1分2电桥和6个1分2功分器组成，同样的，合路电路由1个2合1电桥和6个2合1合路器组成。第一耦合器由1分2功分器实现，第二耦合器由2合1合路器组成，放大器采用具有高线性度的功率放大器，补偿粗调延时线带来损耗。显然，本实施例中的分路电路和合路电路也可以由其他具有分路和合路功能的器件组合实现，本实施例对此不做限定。

在宽带天线中应用多抽头延时架构的自干扰抵消器时，在环形器与宽带天线之间的阻抗不匹配时，宽带天线回波损耗的剧烈波动无法在全频段内满足射频干扰抵消的要求，参考图4，回波损耗接近-60DB的点和接近-20dB的点，这两处发射信号在天线端口折回来的群延时会发生如图5所示的剧烈抖动，也就是说，无法在这两点附近实施有效的自干扰抵消，基于此，本实施例在直通支路上加入具有宽带阻抗可调节特性的匹配电路，使自干扰抵消器可以利用该匹配电路实现宽带天线与环形器之间的阻抗匹配，以及将类似图4示出的匹配点处的回波损耗调整到适合射频干扰抵消的情况，为实现宽带覆盖提供基础。

参考图6，匹配电路示例性采用如图6所示的电容桥接双π形网络，包括第一可调电容C1、第二可调电容C2、第三可调电容C3、第四可调电容C4、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3和第四电感L4；

其中，第一可调电容C1的一端与电容桥接双π形网络的一端连接，第一可调电容C1的另一端与第一电感L1的一端连接，第一电感L1的另一端与电容桥接双π形网络的另一端连接；

第二可调电容C2的一端与电容桥接双π形网络的一端连接，第二可调电容C2的另一端分别不与第四电感的另一端和第四可调电容C4的一端连接，第四可调电容C4的另一端与电容桥接双π形网络的另一端连接；

第二电感L2的一端与电容桥接双π形网络的一端连接，第二电感L2的另一端分别与第三可调电感C3的一端和第三电感L3的一端连接，第三电感L3的另一端与电容桥接双π形网络的另一端连接，第三可调电感C3的另一端与第四电感L4的一端连接，第四电感L4的另一端与第二可调电容C2的另一端连接。

当然也可以采用其他网络结构，对此不作具体限定，只要具有宽带阻抗可调节特性即可，加入匹配电路后，宽带天线在2-2.2GHz的回波损耗和群延时分别参考图7和图8所示，与图4和图5比较，可以看出，加入匹配电路之后，回波损耗和群延时的平坦度明显改善，由此加入匹配电路即可实现自干扰抵消器在实现射频干扰抵消的情况下，取得宽带覆盖的效果，开拓了自干扰抵消器的应用场合。

当在直通支路加入匹配电路，并在耦合支路加入粗调延时线，以及在耦合支路加入由8个抽头构成的精调单元，可以取得如图9和图10所示的抵消特性曲线图，可以看出结合匹配电路、粗调和精调可以显著改善抵消比和抑制比，使自相干抵消器取得了较好的射频抵消效果。

综上，本实施例提供的自干扰抵消器具有宽带覆盖的能力和宽带匹配的能力，能够调整宽带天线的回波损耗和群延时的平坦度。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种自干扰抵消器，其特征在于，包括：输入端，接收端和设置在输入端与接收端之间的直通支路和耦合支路，输入端将发射信号分为两路分别发送给直通支路和耦合支路，直通支路实现信号的发射与接收，耦合支路实现信号的射频干扰抵消，接收端把直通支路的输出信号与耦合支路的输出信号合并输出；

所述直通支路，包括具有宽频带特性的环形器，和与所述环形器连接的匹配电路，所述匹配电路具有宽带阻抗可调节特性，实现天线与环形器之间的阻抗匹配，以将回波损耗调整到适合耦合支路进行射频干扰抵消的情况。

2.如权利要求1所述的自干扰抵消器，其特征在于，耦合支路包括分路电路、合路电路、N个抽头和粗调延时线，其中，N为大于1的自然数，分路电路具有一个输入端和N个输出端，合路电路具有N个输入端和1个输出端，每个抽头为信号强度可调节和/或信号延时可以调节的抽头，粗调延时线为信号延时可调节的延时线；

分路电路的输入端为耦合支路的一端，N个抽头分别连接在分路电路的一个输出端和合路电路的一个输入端之间，合路电路的输出端与粗调延时线的一端相连，粗调延时线的另一端为耦合支路的另一端。

3.如权利要求2所述的自干扰抵消器，其特征在于，每个抽头均包括可调式延时线和可调式衰减器。

4.如权利要求2所述的自干扰抵消器，其特征在于，耦合支路还包括放大器，所述放大器连接在粗调延时线和第二耦合器之间。

5.如权利要求2所述的自干扰抵消器，其特征在于，所述合路电路为由功分器、电桥或巴伦中的一种或多种组合构建的电路；

所述分路电路为由功分器、电桥或巴伦中的一种或多种组合构建的电路。

6.如权利要求1所述的自干扰抵消器，其特征在于，所述直通支路还包括第一射频线和第二射频线；

第一射频线的一端为直通支路的一端，第一射频线的另一端与环形器的第一端相连，环形器的第二端与匹配电路相连，环形器的第三端与第二射频线的一端相连，第二射频线的另一端为直通支路的另一端。

7.如权利要求6所述的自干扰抵消器，其特征在于，所述第一射频线与第二射频线为等长的线缆或为非等长的线缆。

8.如权利要求1所述的自干扰抵消器，其特征在于，还包括第一耦合器和第二耦合器；

第一耦合器的输入端为自干扰抵消器的输入端，第一耦合器的直通输出端与直通支路的一端相连，第一耦合器的耦合输出端与耦合支路的一端相连；

第二耦合器的直通输入端与直通支路的另一端相连，第二耦合器的耦合输入端与耦合支路的另一端相连，第二耦合器的输出端为自干扰抵消器的接收端。

9.如权利要求1所述的自干扰抵消器，其特征在于，所述匹配电路为电容桥接双π形网络电路。

10.如权利要求1所述的自干扰抵消器，其特征在于，所述输入端与天线发射连接器相连，所述接收端与天线接收连接器相连。

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