CN115441899A - 时延网络及包括时延网络的模拟消除模块和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提出一种时延网络，包括：多个时延选择模块，所述多个时延选择模块中的每一个包括并行连接的时延器和微带线以及用于选择信号是通过所述时延器还是所述微带线的至少一个开关；以及至少一个功分器，用于与所述多个时延选择模块中的一个或多个时延选择模块相连。还提供了模拟消除模块和电子设备。
Description
本申请是于2019年7月12日递交的题为“天线隔离方法、时延网络及其设备”的中国发明专利申请(申请号201910633600.4)的分案申请。
技术领域
本申请涉及射频通信技术领域，具体而言，本申请涉及时延网络及包括时延网络的模拟消除模块和电子设备。
背景技术
传统的通信系统的双工方式为半双工，主要分为时分双工(TDD)模式和频分双工(FDD)模式，时分双工通过时域来区分上下行传输，频分双工通过频域来区分上下行传输。两种半双工方式可以避免同一设备的发送对接收的自干扰，然而，由于同一时频资源上只允许一个方向的传输，它们对频谱的利用率不高。为了进一步提高系统的频谱利用率，可以使用同时同频全双工(FD)技术。
理论上，全双工技术可以达到半双工技术两倍的频谱利用率。然而，由于在全双工模式下，同一设备的发送和接收同时同频，设备的接收会受到发送的自干扰，而自干扰的强度甚至比底噪高出120多dB，因此，为了使全双工设备正常通信，需要将自干扰降低到底噪的水平。
因此，需要一种性能良好的射频自干扰消除技术。
发明内容
为此，本申请实施例提出了天线隔离方法、时延网络、自干扰消除系统和设备。
根据本申请的第一方面，提供了一种天线隔离方法，包括：
布置由金属材料制成的多块扼流板，所述多块扼流板位于发送天线和接收天线之间，相邻两块扼流板组成一个扼流槽，且所述多块扼流板中的每块扼流板固定在金属天线面板上。
在一些实施例中，所述多块扼流板彼此平行，且垂直于所述发送天线和所述接收天线之间的连线。
在一些实施例中，所述多块扼流板中的两块或多块扼流板可以具有不同的高度。
在一些实施例中，所述多块扼流板的高度在所述发送天线和所述接收天线的工作频段的中心频率所对应波长的四分之一到一半之间。
在一些实施例中，所述发送天线与最近的扼流板的距离为所述天线工作频段的中心频率所对应波长的四分之一，所述接收天线与最近的扼流板的距离也为所述天线工作频段的中心频率所对应波长的四分之一。
在一些实施例中，所述多块扼流板中的相邻扼流板之间的间距小于所述发送天线和所述接收天线的工作频段的中心频率所对应波长的一半。
在一些实施例中，所述多块扼流板相对于所述发送天线和所述接收天线之间的连线的中点按照高度对称分布，且靠所述发送天线和所述接收天线的扼流板具有最高的高度。
在一些实施例中，所述多块扼流板相对于所述发送天线和所述接收天线之间的连线的中点按照高度对称分布，且中间的扼流板具有最高的高度。
根据本申请的第二方面，提供了一种天线系统，包括：接收天线；发送天线；以及根据第一方面所述的方法布置的多块扼流板，位于所述接收天线和所述发送天线之间。
在一些实施例中，所述发送天线与所述多块扼流板中最靠近所述发送天线的扼流板的距离为所述天线工作频段的中心频率所对应波长的四分之一，所述接收天线与所述多块扼流板中最靠近所述接收天线的扼流板的距离为所述天线工作频段的中心频率所对应波长的四分之一。
根据本申请的第三方面，提出了一种时延网络，包括：
多个时延选择模块，所述多个时延选择模块中的每一个包括：
时延器；
微带线，与所述时延器并行连接；以及
至少一个开关，用于选择信号是通过所述时延器还是所述微带线；
以及
至少一个功分器，用于与所述多个时延选择模块中的一个或多个时延选择模块相连。
在一些实施例中，所述时延网络还包括至少一个合路器，用于与所述多个时延选择模块和/或所述至少一个功分器相连。
根据本申请的第四方面，提供了一种时延网络，包括：
多个时延子网络；以及
至少一个功分器和/或合路器，所述至少一个功分器和/或合路器中的一个或多个功分器和/或合路器在信号的传输方向上连接在所述多个时延子网络之间。
在一些实施例中，所述多个时延子网络中的一个或多个时延子网络包括根据上述第三方面所述的时延网络。
根据本申请的第五方面，提供了一种模拟消除模块，包括根据上述第三方面或第四方面所述的时延网络；衰减器和移相器，串联在所述时延网络的每条输出支路上；以及控制电路，用于控制所述时延网络的时延选择以及所述衰减器和移相器的设定。
根据本申请的第六方面，提供了一种电子设备，包括根据上述第二方面所述的天线系统和/或根据上述第五方面所述的模拟消除模块。
本申请的实施例通过构建可程控调节的时延网络来提升对环境的适应性，同时在不增加物理重建通道数目的情况下，通过网络产生叠加的不同时延的信号间接地实现了增加虚拟重建通道的效果。此外，通过使用具有扼流板组成的扼流槽形式的天线隔离结构，极大地降低了发送天线与接收天线之间的干扰。
附图说明
通过下文结合附图的描述，本申请的上述的和附加的方面和优点将会变得更加明显和容易理解，其中：
图1示出了收发天线耦合情况的示意图；
图2示出了现有技术的环形器隔离方案的示意图；
图3示出了现有技术的多发送天线的干扰消除方案的示意图；
图4示出了现有技术的模拟自干扰消除技术方案的示意图；
图5示出了金属纹表面电磁波的传播情况示意图；
图6示出了扼流板参数的示意图；
图7示出了根据本申请实施例的包括天线隔离装置的天线设计的模型图；
图8示出了发送天线与扼流板距离的示意图；
图9示出了一种天线结构配置示意图；
图10示出了一种天线结构的具体参数配置示意图；
图11示出了另外一种天线结构配置示意图；
图12示出了另外一种天线结构具体参数配置示意图；
图13示出了另外一种天线结构具体参数配置示意图；
图14示出了另外一种天线结构具体参数配置示意图；
图15示出了另外一种天线结构具体参数配置示意图；
图16示出了根据本申请实施例的时延选择模块的示意图；
图17示出了根据本申请实施例的时延网络的示意图；
图18示出了根据本申请实施例的另一时延网络的示意图；
图19示出了根据本申请实施例的另一时延网络的示意图；以及
图20示出了根据本实施例的包括天线隔离装置和时延网络的射频域自干扰消除方案的示意图。
在附图中，相同或相似的结构均以相同或相似的附图标记进行标识。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本技术领域技术人员可以理解，这里所使用的“电子设备”可包括任何需要在同频率上同时实现射频信号的发送和接收的设备。这种设备可以包括：蜂窝或其他通信设备，其具有单线路显示器或多线路显示器或没有多线路显示器的蜂窝或其他通信设备；PCS(Personal Communication Service，个人通信系统)，其可以组合语音、数据处理、传真和/或数据通信能力；PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)，其可以包括射频接收器、寻呼机、互联网/内联网访问、网络浏览器、记事本、日历和/或GPS(GlobalPositioning System，全球定位系统)接收器；常规膝上型和/或掌上型计算机或其他设备，其具有和/或包括射频接收器的常规膝上型和/或掌上型计算机或其他设备。这里所使用的“电子设备”可以是便携式、可运输、安装在交通工具(航空、海运和/或陆地)中的，或者适合于和/或配置为在本地运行，和/或以分布形式，运行在地球和/或空间的任何其他位置运行。这里所使用的“电子设备”还可以是通信终端、上网终端、音乐/视频播放终端，例如可以是PDA、MID(Mobile Internet Device，移动互联网设备)和/或具有音乐/视频播放功能的移动电话，也可以是智能电视、机顶盒等设备。此外，这里所述的设备也可以是诸如基站、中继站等的接入网设备。
目前的自干扰消除技术主要包括：天线隔离技术，模拟自干扰消除技术和数字自干扰消除技术。天线隔离技术使用天线的物理隔离或波束成形技术等来达到降低自干扰信号功率的目的。模拟自干扰消除技术工作于模数转换模块(ADC)前，使用模拟信号对自干扰信号重建并在接收信号中减去重建信号。数字自干扰消除技术则工作于ADC之后，使用数字信号对自干扰信号重建并在接收信号中减去重建信号。受ADC动态范围的限制，需要使天线隔离和模拟自干扰消除的总和大于一定的值，以保证经ADC后接收的有效信号的量化误差在底噪的水平。
自干扰信号很强的主要原因在于收发天线单元间的耦合，收发天线单元间互耦的来源主要包括两部分：一部分是天线单元空间耦合；一部分通过地板表面电流或者地板表面波。
如图1所示，发送天线1作为辐射单元向自由空间中辐射电磁波，接收天线单元2接匹配负载。互耦影响主要分为以下几部分：
(1)天线单元1辐射的电磁波通过空间耦合影响天线单元2的表面电流分布。
(2)天线单元2上的分布电流向空间中辐射并影响到天线单元1的辐射。
(3)发送天线通过馈电点馈电会使得公共地板感应出分布电流并流入天线单元2的端口。
天线单元间的互耦将会使天线上的电流分布发生变化，电流是辐射的源，这将改变天线单元的辐射方向图。单个天线单元的方向图函数可以用
表示，用电流In馈电时，单天线在远区的方向图应为
通过对天线单元间的互耦分析可知，激励天线单元辐射的电磁场会耦合到非激励天线单元产生感应电流，非激励天线单元上的感应电流一部分能量会被端口所接匹配负载消耗，另一部分会辐射到自由空间中。由此可知，自由空间中某处的电磁波是由很多的电磁波矢量迭加合成的，与单个天线辐射的电磁波不同。在多端口网络中，第j个单元的方向图函数为：
式中第j个单元对应mm，其余单元对应mn(m≠n)，它与单个天线单元的方向图函数
不同。天线单元互耦不仅会影响方向图，还会影响天线的输入阻抗，极化特性，增益等，进而恶化系统的整体性能。
而当天线单元间距比较小时，天线单元间的耦合主要由近场耦合以及地板表面电流产生的。
现有的抑制天线单元耦合的主要方法有：
1、屏蔽结构。如扼流环，金属围栏等屏蔽天线单元间能量的串扰。
2、在地板上设置特殊结构的缝隙阻断表面波传播以实现互耦抑制。
3、特殊材料。如吸波材料、左手材料、FSS、EBG等。
此外，现有的全双工天线为了对发送和接收天线进行有效隔离，还采用如下几种方式：
1.采用环形器对收发端口进行隔离。如图2所示，端口1为发送天线端口，端口3为接收天线端口，端口2为公共天线端口，发送信号通过端口1和端口2辐射出去，接收信号经过端口2和端口3进行接收，通过公共端口2对发送端口1和接收端口3进行隔离，避免发送信号直接进入接收回路，从而达到发送和接收隔离的效果。
2.发送天线和接收天线采用不同的极化方式来隔离。例如，发送天线采用水平线极化，接收天线采用垂直线极化，那么可以有效抑制发送信号进入接收回路。
3.发送天线和接收天线通过距离来隔离。即将发送天线和接收天线隔开一定距离，距离越远，相应的隔离度越高。
4.通过多根发送天线的信号在接收天线处进行抵消来隔离。如图3所示，发送天线2距接收天线的距离比发送天线1距接收天线的距离多半个波长，那么当两根发送天线发送相同的信号时会在接收天线处相互抵消。
如上所述的天线设计方案可以一定程度上解决收发天线隔离的问题，然而本申请的发明人发现，这些设计方案都存在着问题。例如，环形器的方案只能达到15dB的隔离；天线极化的方式也只能达到大概20多dB的隔离；通过距离来隔离收发天线虽然可以达到比较高的隔离度，但收发天线的距离要足够远，相应的天线的尺寸会比较大；多根天线信号叠加来隔离的方案只适用于窄带信号，例如5MHz，当信号带宽较宽时，中心频点较远的带宽部分隔离度较差。
现有的模拟自干扰消除技术主要是直接耦合式的射频干扰抵消方式。如图4所示，该方式从发射端的功放输出中耦合出一路信号做为重建信号，重建信号经过功分器分为多路信号，每路信号经过不同长度的同轴线或不同时延大小的时延芯片，再经过调幅调相后经合路器合并输出。用重建后的信号与接收信号相抵消，以达到消除自干扰信号的目的。
自干扰信号中含有收发天线间直接接收的信号，还含有由环境中的物体反射形成的多径信号。在该模拟自干扰消除的过程中，需要通过事先分析所处环境以及多径分布情况，通过手动调节输入重建通道的信号的时延与多径信号的时延大致相同。
本发明的发明人发现，该技术具有以下问题：
(1)每个重建通道的时延是固定的，不能对不同的环境进行拟合；
(2)重建通道的数目应与环境中的强多径信号的个数大致相同，若直接增加物理重建通道数目，将会增加重建板的体积以及复杂度。
为解决上述问题中的一些，提供了一种天线隔离方法，包括：
布置由金属材料制成的多块扼流板，所述多块扼流板位于发送天线和接收天线之间，相邻两块扼流板组成一个扼流槽，且所述多块扼流板中的每块扼流板固定在金属天线面板上。
在一些实施例中，所述多块扼流板彼此平行，且垂直于所述发送天线和所述接收天线之间的连线。
在一些实施例中，所述多块扼流板中的两块或多块扼流板可以具有不同的高度。
在一些实施例中，所述多块扼流板的高度在所述发送天线和所述接收天线的工作频段的中心频率所对应波长的四分之一到一半之间。
在一些实施例中，所述发送天线与最近的扼流板的距离为所述天线工作频段的中心频率所对应波长的四分之一，所述接收天线与最近的扼流板的距离也为所述天线工作频段的中心频率所对应波长的四分之一。
在一些实施例中，所述多块扼流板中的相邻扼流板之间的间距小于所述发送天线和所述接收天线的工作频段的中心频率所对应波长的一半。
在一些实施例中，所述多块扼流板的厚度远小于相邻扼流板之间的间距。
在一些实施例中，所述多块扼流板相对于所述发送天线和所述接收天线之间的连线的中点按照高度对称分布，且靠所述发送天线和所述接收天线的扼流板具有最高的高度。
在一些实施例中，所述多块扼流板相对于所述发送天线和所述接收天线之间的连线的中点按照高度对称分布，且中间的扼流板具有最高的高度。
为解决上述问题中的一些，提供了一种天线系统，包括：接收天线；发送天线；以及根据上述方法布置的多块扼流板，位于所述接收天线和所述发送天线之间。
在一些实施例中，所述发送天线与所述多块扼流板中最靠近所述发送天线的扼流板的距离为所述天线工作频段的中心频率所对应波长的四分之一，所述接收天线与所述多块扼流板中最靠近所述接收天线的扼流板的距离为所述天线工作频段的中心频率所对应波长的四分之一。
为解决上述问题中的一些，本申请实施例提出了一种时延网络，包括：
多个时延选择模块，所述多个时延选择模块中的每一个包括：
时延器；
微带线，与所述时延器并行连接；以及
至少一个开关，用于选择信号是通过所述时延器还是所述微带线；
以及
至少一个功分器，用于与所述多个时延选择模块中的一个或多个时延选择模块相连。
在一些实施例中，所述时延网络还包括至少一个合路器，用于与所述多个时延选择模块和/或所述至少一个功分器相连。
在上述实施例中，每个时延选择模块所包含的时延器可以相同，也可以不同，且每个时延选择模块所包含的时延器的数量可以是一个，也可以是多个。
为解决上述问题中的一些，提供了一种时延网络，包括：
多个时延子网络；以及
至少一个功分器和/或合路器，所述至少一个功分器和/或合路器中的一个或多个功分器和/或合路器在信号的传输方向上连接在所述多个时延子网络之间。
在一些实施例中，所述多个时延子网络中的一个或多个时延子网络包括上述的时延网络。
本文所述的“多个C在信号的传输方向上连接在多个A和多个B之间”意指针对至少包含该多个A、多个B和多个C的网络，该多个C中的任一个C不是网络的端接点(terminatingpoint，例如起点和终点)。
为解决上述问题中的一些，提供了一种模拟消除模块，包括上述的任一时延网络；衰减器和移相器，串联在所述时延网络的每条输出支路上；以及控制电路，用于控制所述时延网络的时延选择以及所述衰减器和移相器的设定。
为解决上述问题中的一些，提供了一种电子设备，包括上述的天线系统和/或模拟消除模块。
下面将针对具体实施例更详细地讨论本申请的技术方案，需要注意的是，以下实施例中提供的具体技术方案仅是示例，不应将其视为对本申请技术方案的限制。
实施例一
本实施例设计一种天线隔离结构，其特征为：由不少于两块的金属扼流板组成，相邻两块扼流板组成一个扼流槽，不同扼流板的高度可以不同，每块扼流板的高度、厚度以及相邻扼流板的间距取决于天线所要支持的频率及带宽，并可以通过仿真来进一步优化。利用该天线隔离结构，可以实现对收发天线的近场耦合和表面波进行抑制，从而抑制同一设备的发送天线对接收天线的自干扰。
·扼流板高度的设计
扼流板的工作原理和设计可以用金属波纹表面理论分析，如图5所示，一般表面波由TE和TM两种模式组成。根据电磁波传播的边界条件可知，平面地板的表面近似PEC的特性，其切向电场Et＝0，即TE模式的电磁波不能传播，但是平面地板表面却可以传播TM模式电磁波。同理，对于实际不存在的PMC表面，其切向磁场Ht＝0，从而TM波截止而TE波传播。
如图6所示，深度d为四分之一波长的金属波纹表面结构是由沿着x轴周期分布的PEC和等效PMC表面间隔排列而成。其中，PEC表面是指位于xoy面的金属平面，等效的PMC表面由终端短路(terminal-shorted)的四分之一波长平行金属墙组成，根据传输线基本理论，短路金属墙经过四分之一波长平行传输线的变换后表面阻抗近似无限大，等效为PMC表面，这样这种平行金属墙可以有效阻断表面波的传播。
扼流板的高度可以根据A.D.olver提出的表面阻抗模型来得到，金属波纹表面的表面导纳可以表达为
其中，J1和Y1分别表示一阶的第一类和第二类贝塞尔函数，k为自由空间波数，d为槽深d＝b-a，如图6所示，w为槽宽，η0为自由空间波阻抗。
代入相关数据，计算可得：
这里Z0＝377Ω是自由空间的波阻抗，k是自由空间波数，Zb为槽底面的阻抗，对于金属结构其值为零，因此可得：
Zs＝jZ0 tan kd
为进一步求解金属波纹表面的表面衰减因子α，假定传播方向上存在电场分量，此时表面波阻抗Zs可用边界条件表示为：
根据Harrington的研究，此时表面波可以表示为：
将上式与Maxwell方程和Helmholtz方程联立可求得：
即：
根据槽深d的变化，可对表面波在金属波纹表面的传播情况进行归纳：
1)d＜λ/4时，根据上式可以求得衰减因子α＞0，因此表面波小于光速，以慢波形式传播，金属波纹表面没有抑制表面波传输。
2)λ/4＜d＜λ/2时，根据上式可以求得衰减因子α＜0，衰减因子为负值的表面波不存在，此时金属波纹表面抑制了表面波传播。
3)d＞λ/2时，根据上式可以求得衰减因子α将按照tan函数曲线进行周期性变化，重复上面两种情况。
由以上分析可以得出，为了抑制表面波传播，扼流板高度可满足λ/4＜d＜λ/2的条件。由于衰减因子的周期性变化，扼流板高度为3λ/4＜d＜λ之间也是可以的，但从减少天线尺寸的角度而言，扼流板高度为λ/4＜d＜λ/2是优选的。本发明的发明人还发现，当所有扼流板的高度都相同时，对于单频信号或者带宽相对较窄的信号的表面波有较好的抑制。因此，为了在更大的带宽上抑制表面波，在本申请的一些实施例中提出采用不同高度的扼流板，每块扼流板的高度的具体值可以根据仿真的结果来确定。
·扼流板间距及厚度的设计
为了保证在扼流板间只存在TE模式的电磁波，扼流板的间距及厚度需要满足：厚度＜＜间距+厚度＜半波长。因此，实际设计时使扼流板的间距小于半波长，扼流板的厚度远小于扼流板间距即可。
综上，本申请实施例提出采用不少于两块金属扼流板来对发送天线和接收天线间的空间耦合和表面波耦合进行抑制，其中，多个扼流板彼此平行，相邻两块扼流板与金属天线面板组成一个扼流槽，不同扼流板的高度可以不同，且每块扼流板的高度在四分之一波长到半波长之间，或在四分之三波长到全波长之间，相邻扼流板的间距小于半波长，扼流板的厚度远小于扼流板的间距。
需要说明的是，在确定扼流板的数量、每块扼流板的高度、扼流板的间距、厚度时，还需要综合考虑天线设计中存在的许多非理想因素、天线的尺寸要求、天线的方向图与隔离度的折中等通过仿真来进一步优化。
实施例二
本实施例提出一种天线结构，该天线结构利用实施例一所述的天线隔离结构来抑制发送天线对接收天线的干扰，同时，设定发送天线与最近的扼流板间的距离为天线中心频率所对应波长的四分之一，设定接收天线与最近的扼流板间的距离也为天线中心频率所对应波长的四分之一，以保证天线的辐射方向图。
具体地，天线的结构可如图7所示，该天线为两发两收天线，其中端口1和端口2为发送天线端口，分别采用+450和-450极化方式，端口3和端口4为接收天线端口，分别采用+450和-450极化方式。为了提高发送天线和接收天线的隔离度，即降低端口1和端口2在发送信号时对端口3和端口4的影响，在收发天线周围引入围框，并且在两个发送天线端口和两个接收天线端口间加实施例一所述的扼流板结构。
·天线与最近的扼流板间距的设计
发送天线与最近的扼流板的间距的设计主要是考虑避免天线的辐射波与扼流板的反射波反相抵消。如图8所示，当发送天线的辐射波被金属材料的扼流板反射回来时会有1800的相移，如果发送天线与扼流板距离比较近，那么发送天线左侧的辐射波与扼流板的反射波就会反相抵消，为了避免这一点，使发送天线与扼流板的距离为四分之一波长，那么在天线左侧，反射波相比于辐射波的相位为0，同相相加。因此，设定发送天线与最近的扼流板的距离为四分之一波长，类似地，接收天线与最近的扼流板的距离也为四分之一波长。
基于该天线结构，如果采用1发1收的话，发送天线和接收天线还可以采用不同的极化方式，例如图7中采用端口1发送，采用端口4接收，或者采用端口2发送，采用端口3接收，那么收发天线间的除了有扼流板的隔离外，还有由于不同极化方式所带来的隔离。
实施例三
基于实施例二的天线结构，本实施例提出一种具体的天线参数配置方案。
本实施例中使用两种高度的扼流板，其中，两边的扼流板采用高扼流板，中间的扼流板采用低扼流板和高扼流板交替放置的方式。例如，图9中共有5块扼流板，两边的两块扼流板(第1块和第5块)采用高扼流板，中间的三块(第2块，第3块和第4块)分别采用低扼流板、高扼流板和低扼流板。
通过在收发天线间加入多个不同高度的扼流板，可以在较大的带宽内降低收发天线之间的空间耦合和金属天线面板上的表面波耦合，有效改善收发天线之间的端口隔离度。
基于该扼流板的结构，一种具体的参数配置方案如图10所示。收发天线之间有5块扼流板，其中，板1、板3、板5的高度均为32mm，板2和板4的高度均为12mm，板的间距为28.25mm，厚度为2mm，发送天线与板1的距离为38.5mm，接收天线与板5的距离为38.5mm，金属天线面板的厚度为3mm。该参数配置可以对例如3.4-3.6GHz频段的收发天线进行有效隔离。
需要说明的是，上述结构和数值仅是示例，即使对于同一频段的收发天线而言，也可以采用更多或更少的扼流板，且上述数值中的至少一些数值也可以有不同的取值。本实施例不受扼流板的具体数量和具体参数取值的限制。
实施例四
基于实施例二的天线结构，本实施例提出另外一种具体的天线参数配置方案。
本实施例中同样使用两种高度的扼流板，两端的扼流板高度小于中间的扼流板高度。如图11所示，收发天线间共有5块扼流板，两边的两块扼流板(第1块、第2块、第4块和第5块)采用低扼流板，中间的扼流板(第3块)分别采用高扼流板。
基于该扼流板的结构，一种具体的参数配置方案如图12所示。收发天线之间有5块扼流板，其中，板1、板2、板4、板5的高度均为57mm，板3的高度为67mm，板的间距为23mm，厚度为2mm，发送天线与板1的距离为31mm，接收天线与板5的距离为31mm，金属天线面板的厚度为3mm。该参数配置可以对例如2.35-2.55GHz频段的收发天线进行有效隔离。
需要说明的是，上述结构和数值仅是示例，即使对于同一频段的收发天线而言，也可以采用更多或更少的扼流板，且上述数值中的至少一些数值也可以有不同的取值。本实施例不受扼流板的具体数量和具体参数取值的限制。
实施例五
基于实施例二的天线结构，本实施例提出另外一种具体的天线参数配置方案。
本实施例中使用两种高度的扼流板，其中，两边的扼流板采用高扼流板，中间的扼流板采用低扼流板和高扼流板交替放置的方式。例如，图13中共有5块扼流板，两边的两块扼流板(第1块和第5块)采用高扼流板，中间的三块(第2块，第3块和第4块)分别采用低扼流板、高扼流板和低扼流板。
通过在收发天线间加入多个不同高度的扼流板，可以在较大的带宽内降低收发天线之间的空间耦合和金属天线面板上的表面波耦合，有效改善收发天线之间的端口隔离度。
基于该扼流板的结构，一种具体的参数配置方案如图13所示。收发天线之间有5块扼流板，其中，板1、板3、板5的高度均为4mm，板2和板4的高度均为1.5mm，板的间距为3.5mm，厚度为1mm，发送天线与板1的距离为4.8mm，接收天线与板5的距离为4.8mm，金属天线面板的厚度为3mm。该参数配置可以对例如28GHz频段的收发天线进行有效隔离。
需要说明的是，上述结构和数值仅是示例，即使对于同一频段的收发天线而言，也可以采用更多或更少的扼流板，且上述数值中的至少一些数值也可以有不同的取值。本实施例不受扼流板的具体数量和具体参数取值的限制。
实施例六
基于实施例二的天线结构，本实施例提出另外一种具体的天线参数配置方案。
本实施例中同样使用两种高度的扼流板，两端的扼流板高度小于中间的扼流板高度。如图14所示，收发天线间共有5块扼流板，两边的两块扼流板(第1块、第2块、第4块和第5块)采用低扼流板，中间的扼流板(第3块)分别采用高扼流板。
基于该扼流板的结构，一种具体的参数配置方案如图14所示。收发天线之间有5块扼流板，其中，板1、板2、板4、板5的高度均为5mm，板3的高度为5.9mm，板的间距为2mm，厚度为1mm，发送天线与板1的距离为2.7mm，接收天线与板5的距离为2.7mm，金属天线面板的厚度为3mm。该参数配置可以对例如28GHz频段的收发天线进行有效隔离。
需要说明的是，上述结构和数值仅是示例，即使对于同一频段的收发天线而言，也可以采用更多或更少的扼流板，且上述数值中的至少一些数值也可以有不同的取值。本实施例不受扼流板的具体数量和具体参数取值的限制。
实施例七
基于实施例二的天线结构，本实施例提出另外一种具体的天线参数配置方案。
本实施例中同样使用两种高度的扼流板，两端的扼流板高度小于中间的扼流板高度。如图15所示，收发天线间共有3块扼流板，两边的两块扼流板(第1块、第3块)采用低扼流板，中间的扼流板(第2块)采用高扼流板。基于该扼流板的结构，一种具体的参数配置方案如图15所示。收发天线之间有3块扼流板的高度分别为5mm，5.9mm，5mm，扼流板的间距为2mm，厚度为1mm，发送天线与板1的距离为2.7mm，接收天线与板3的距离为2.7mm，金属天线面板的厚度为3mm。该参数配置可以对例如28GHz频段的收发天线进行有效隔离。
需要说明的是，上述结构和数值仅是示例，即使对于同一频段的收发天线而言，也可以采用更多或更少的扼流板，且上述数值中的至少一些数值也可以有不同的取值。本实施例不受扼流板的具体数量和具体参数取值的限制。
实施例八
本实施例介绍一种时延可调的时延网络结构。
该时延网络结构的基本单元是如图16所示的时延选择模块，该时延选择模块由一个或两个开关，和一个时延器以及一根微带线组成。其中时延器产生固定时延，微带线长度极短，引入的时延近似为0，时延器和微带线并联。通过开关来选择信号是经过时延器还是微带线，信号经过时延器时会有固定的时延，经过微带线时近似没有时延。
所述时延网络由不少于1个时延选择模块和不少于1个功分器组成。时延选择模块将输入信号无时延输出或者经过固定时延输出；功分器将1路输入信号转换为多路功率相同或不同的输出信号，输出信号相对于输入信号的时延近似为0。多个时延选择模块串联组成一条时延可调的支路，通过调节每个时延选择模块的开关的闭合与打开来调节支路的时延；一条支路通过功分器分成多条支路，每条支路可以继续串联多个时延选择模块，并通过功分器再分成多条支路，通过在时延可调支路中引入功分器，可以产生任意数量的时延可调输出支路。时延选择模块的数量根据支路所需要调节的时延范围来确定，功分器的数量根据需要的支路数来确定。信号经过该时延网络时，经过一条支路时根据每个时延选择模块的状态得到经过一定时延的信号；经过功分器时，根据功分器的功率分配情况，分成功率相同或不同的多路信号，这些信号的时延相同。
图17给出了一个所述时延可调的时延网络的例子，主支路由4个时延选择模块串联组成，然后经一个功分器分成两条支路，每条支路分别串联了4个时延选择模块，然后经功分器又分别分成两条支路，分出的四条支路又分别串联了4个时延选择模块，最终产生四条输出支路。假设每个时延选择模块的时延为D，由于每条输出支路上都有12个时延选择模块，每条输出支路上可以调节的时延范围为0到12D，调节的粒度为1D。
若每个固定时延器的时延为2ns。假设图17中的时延网络的第一行的时延选择模块的开关选择依次为(0，1，0，1)，其中0表示不经过时延器，1表示经过时延器。那么第一行的时延输出为4ns。同理，第二行和第三行的开关选择分别为(1，0，0，0)和(1，1，1，0)，第二行和第三行的时延输出为6ns和10ns。第四行、第五行、第六行、第七行的开关选择方式分别为：(0，0，0，0)(1，0，0，0)(1，0，0，0)(1，1，1，1)。最终图17的时延网络输出的4路信号的时延分别为：6ns，8ns，12ns，18ns。
需要说明的是，图17所示的仅是本申请时延网络的一个示例，不应将其视为对本申请技术方案的限制。例如，在另一些实现中，功分器可以连接到另一功分器，而不限于图17所示的仅与时延选择模块连接。
实施例九
本实施例在实施例八的基础上介绍另外一种时延网络结构。与实施例八不同的是，在该时延网络中引入合路器，合路器的功能是将多路输入信号按等功率或不等功率方式合并为1路输出信号，输出信号相对于输入信号的时延近似为0。通过引入合路器，可以使1路输出信号包含多路不同时延的信号。具体地，所述时延网络首先通过1个功分器分成多条支路，然后每条支路串接1个或多个时延可调模块，并通过功分器进一步分为多条支路，然后，合路器将多个功分器的输出合并为1路，合路器的输出可以作为最终输出，也可以按所述方式继续串接时延可调模块、功分器和合路器。时延可调模块的数量、功分器的数量和合路器的数量，以及它们的连接方式取决于最后需要产生的可调节的时延的范围、最终需要输出的支路数和每条输出支路需要叠加的信号的数量决定。
图18是所述时延网络结构的一个例子，该网络首先用1个功分器将1条支路分为3条支路，然后在每条支路中串接1个时延可调模块和1个功分器，串接的功分器进一步将所在的支路分为3条支路，然后，每个合路器都分别从3个功分器的输出中取1路组成3路输入，另外，每一路输入前均串接1个开关，通过开关的闭合或打开来选择该路作为或不作为输入，3个合路器总共产生3路输出，这3路输出分别串接1个时延选择模块作为最终输出。信号经过该时延网络的流程为：信号经过功分器分为3路信号，每路信号分别经过一个时延选择模块产生有一定时延的信号，然后每路信号分别经过一个功分器分为3路不同时延的信号，然后，根据合路器前的开关状态，决定信号进不进入合路器，输入合路器的信号叠加为一路输出信号，并经过串联的时延选择模块产生一定时延后作为最终的输出信号。
若令输入的信号为x(t)，时延器1，2，3的时延分别为D1、D2、D3，功分器和合路器的增益均为1。则通过第一列时延器后，三个功分器的输出信号分别x(t+S11D11)，x(t+S12D12)，x(t+S13D13)，输入到任意一个合路器前的三路信号分别为：
其中Sij对应第i列第j个时延选择模块的开关选择，即选择信号经过时延芯片还是经过微带线。规定Sij为0表示不经过固定时延芯片，信号不增加时延。Bij为1表示经过固定时延芯片，信号增加固定时延。Dij表示第i列的第j个固定时延芯片的时延。由合路器合并输出至下一列时延选择模块，故由合路器输出的信号可以表示为：
C11x(t+S11D11)+C12x(t+S12D12)+C13x(t+S13D13)
其中Cij表示每i个合路器前的第j个开关的选择方式，规定0表示打开，1表示闭合。故输入到下一列的时延选择模块的信号分别为：
经过第二列时延选择模块，最终输出的3路信号为：
通过控制开关S和开关C可以达到多种时延叠加及多种时延分布的信号输出。
假设单个固定时延芯片的时延大小分别为1ns，2ns，5ns。即Di1＝1ns，Di2＝2ns，Di3＝5ns。令C11＝1，C12＝0，C13＝0。S11＝1，S12＝1，S13＝1，S21＝1，则矩阵时延网络的第一路输出时延为2ns。令C21＝1，C22＝1，C23＝1，S11＝1，S12＝1，S13＝1，S22＝1，则矩阵时延网络的第二路输出为时延分别为(3ns，4ns，7ns)的信号的叠加信号。令C31＝1，C32＝0，C33＝1。S11＝1，S12＝1，S13＝1，S23＝0，则矩阵时延网络的第三路输出为时延分别为(1ns，5ns)的信号的叠加信号。故最终输出的信号分别为：
需要说明的是，图18所示的仅是本申请时延网络的一个示例，不应将其视为对本申请技术方案的限制。例如，在另一些实现中，功分器可以连接到另一功分器，而不限于图17所示的仅与时延选择模块和合路器连接，合路器也可以将其输出发送给分路器或另一合路器，以形成更复杂的时延网络。
实施例十
本实施例介绍一种时延网络的级联结构，通过将两级或多级时延网络通过合路器和/或功分器级联，可以用较少的时延单元产生较多的包含不同时延输出的支路。
具体地，级联时延网络由时延网络、合路器和/或功分器组成，其中每个时延网络将1路输入产生多路具有不同时延的输出，这里的时延网络可以采用实施例八或实施例九所述的时延可调的时延网络，也可以采用图16所示的固定时延网络，合路器将多路输入按等功率或不等功率合为1路输出，功分器将1路输入分为多路等功率或不等功率的输出。将一个时延网络的多路输出通过合路器合并为1路输出，可以得到1路包含不同时延的输出，然后合路器的输出可以直接串接到下一级时延网络的输入，或者通过功分器分成多条支路，每条支路再串接一个时延网络，最终得到的每条输出支路的时延为该支路从初始输入到最终输出所经过的多级时延网络的每一级时延的和，如果在该支路上存在由合路器合并的支路，那么该支路的输出将包含这些合并的支路的信号的叠加。需要说明的是，所述时延网络级联结构不限于两级级联，还可以是三级或更多级级联，相邻两级级联的方式与所述两级级联方式一样，时延网络的级数、每级时延网络的数量、合路器的数量、功分器的数量以及时延网络与合路器、功分器的连接方式取决于最终所需要的输出支路数以及每条支路的时延要求来确定。信号经过所述级联时延网络时，经过每一个时延网络时会由1路信号产生多路具有不同时延的信号，经过合路器时，多路输入信号会叠加成1路输出信号，经过功分器时，1路输入信号会产生多路时延相同而功率相同或不同的信号，一条支路最终输出的信号为到达该支路的所有信号的叠加，每个信号的时延为所经过的级联网络的时延的和，功率为初始输入功率与所经过的合路器和功分器的增益的乘积。
图19是所述级联时延网络的一个例子，其中第一级时延网络将1路输入产生4路具有不同时延的输出，4路的时延分别为D11，D12，D13，D14，然后，合路器将4路信号合成1路信号，功分器将合路器输出的1路信号分为2路信号，然后，这2路信号分别送至下一级的时延网络，两个时延网络各有4路输出，其中时延网络2输出的4路信号的时延分别为D21，D22，D23，D24，时延网络3输出的4路信号的时延分别为D31，D32，D33，D34。最终输出的8路信号的每路信号都由4路信号叠加而成，假设输入信号为x(t)，并且时延网络、合路器和功分器的增益均为1，那么输出的8路信号分别为：
在图19的级联时延网络中，若时延网络(1)(2)(3)均采用图17所示的时延网络，并且4路的时延分别为(6ns，8ns，12ns，18ns)，那么时延网络(2)的第1路输出信号为时延分别为(12ns，14ns，18ns，24ns)的信号的叠加信号。同理，第2路输出信号为时延分别为(14ns，16ns，20ns，26ns)的信号的叠加信号，第3路输出为时延分别为(18ns，20ns，24ns，30ns)的信号的叠加信号，第4路输出为时延分别为(24ns，26ns，30ns，36ns)的信号的叠加信号。时延网络(3)的输出信号可以类似得到。
实施例十一
本实施例介绍一种全双工设备的射频域自干扰消除方案。该自干扰消除方案由天线隔离和模拟自干扰消除组成，其中，至少天线隔离方案采用实施例二中所述的带扼流板的天线结构，或者，至少模拟域自干扰方案中采用如实施例八、九、十所述的时延网络的结构。
图20是所述射频域自干扰消除方案的例子，该方案的天线采用实施例二所述的扼流板隔离的天线结构，模拟域消除的时延网络采用实施例八、九、十所述的时延网络结构，时延网络的每一条输出支路都分别串接一个调幅器和移相器，控制单元通过调节时延网络的开关选择来调节每条输出支路的时延，通过调节调相器来调节每条支路的增益，通过调节移相器来调节每条支路的相位。采用图20所示的方案的优势是通过结合使用本申请所提出的天线方案和时延网络，可以有效提高全双工设备的射频域自干扰消除能力。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (12)
1.一种时延网络，包括：
多个时延选择模块，所述多个时延选择模块中的每一个包括：
时延器；
微带线，与所述时延器并行连接；以及
至少一个开关，用于选择信号是通过所述时延器还是所述微带线；以及
至少一个功分器，用于与所述多个时延选择模块中的一个或多个时延选择模块相连。
2.根据权利要求1所述的时延网络，还包括：
至少一个合路器，用于与所述多个时延选择模块和/或所述至少一个功分器相连。
3.根据权利要求1或2所述的时延网络，其中，所述多个时延选择模块通过与所述至少一个功分器和/或所述至少一个合路器的连接形成至少一条时延可调支路，每条时延可调支路的时延调节范围由该时延可调支路中包含的所有时延选择模块决定。
4.根据权利要求3所述的时延网络，其中，所述至少一个功分器中功分器和/或所述至少一个合路器的数量决定所述时延网络中包括的时延可调支路的数量。
5.一种时延网络，包括：
多个时延子网络；以及
至少一个功分器和/或合路器，所述至少一个功分器和/或合路器中的一个或多个功分器和/或合路器在信号的传输方向上连接在所述多个时延子网络之间。
6.根据权利要求5所述的时延网络，其中，所述多个时延子网络中的一个或多个时延子网络包括根据权利求1至4中任一项所述的时延网络。
7.一种模拟消除模块，包括：
权利要求1至6中任一项所述的时延网络；
衰减器和移相器，串联在所述时延网络的每条输出支路上；以及
控制电路，用于控制所述时延网络的时延选择以及所述衰减器和移相器的设定。
8.一种电子设备，包括：
权利要求7所述的模拟消除模块。
9.根据权利要求8所述的电子设备，还包括天线系统，所述天线系统包括：
接收天线；
发送天线；
位于所述接收天线和所述发送天线之间的多块扼流板，所述扼流板由金属材料制成，相邻两块扼流板组成一个扼流槽，且所述多块扼流板中的每块扼流板固定在金属天线面板上。
10.根据权利要求9所述的电子设备，其中，
所述多块扼流板彼此平行，且垂直于所述发送天线和所述接收天线之间的连线，和/或
所述多块扼流板中的两块或多块扼流板具有不同的高度，和/或
所述多块扼流板的高度在所述发送天线和所述接收天线的工作频段的中心频率所对应波长的四分之一到一半之间，和/或
所述多块扼流板中的相邻扼流板之间的间距小于所述发送天线和所述接收天线的工作频段的中心频率所对应波长的一半，和/或
所述多块扼流板中的每块扼流板的厚度远小于所述相邻扼流板之间的间距。
11.根据权利要求9所述的电子设备，其中，
所述多块扼流板相对于所述发送天线和所述接收天线之间的连线的中点按照高度对称分布，且靠所述发送天线和所述接收天线的扼流板具有最高的高度，或者
所述多块扼流板相对于所述发送天线和所述接收天线之间的连线的中点按照高度对称分布，且中间的扼流板具有最高的高度。
12.根据权利要求9所述的电子设备，其中，所述发送天线与所述多块扼流板中最靠近所述发送天线的扼流板的距离为所述天线工作频段的中心频率所对应波长的四分之一，所述接收天线与所述多块扼流板中最靠近所述接收天线的扼流板的距离为所述天线工作频段的中心频率所对应波长的四分之一。
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