CN209001952U - 一种自适应抵消无源互调信号的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及通信技术领域，具体涉及一种自适应抵消无源互调信号的装置。它包括第一耦合器、第二耦合器、双工器、天线、天馈组件、抵消器电路、接收单元、无源互调检测电路、数字处理单元、发射电路单元和收发模块；第一耦合器与双工器的天线、天馈组件、抵消器电路连接；第二耦合器与双工器和无源互调检测电路连接，收发模块的信号发送端与双工器连接，无源互调检测电路双工器的接收信号输出端口连接，无源互调检测电路的数字采样信号输出端与数字处理单元连接，数字处理单元的控制量信号输出端与抵消器电路连接。其能将无线收发设备以及该设备天线口至天线这一段链路上其他设备或组件产生的无源互调信号落入到接收频段的分量抵消。

Description

一种自适应抵消无源互调信号的装置

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，具体涉及一种自适应抵消无源互调信号的装置。

背景技术

在通信系统中，大量应用无线收发设备。无线收发设备本身包含有产生无源互调信号的器件，比如射频双工器、滤波器、合路器等；从无线收发设备天线口到天线的链路上也包含很多产生无源互调信号的器件，比如耦合器、射频电缆、塔顶放大器等。对于无线收发系统而言，如何抑制由无线收发系统中发射信号引起的对无线收发设备的接收机产生的互调干扰，一直是该类系统的关键问题。因此，要求无线收发设备在工作时，发射通道产生的无源互调信号电平尽可能低，以免无源互调信号落入接收通道，对接收通道造成互调干扰。当前无源互调抵消技术一般有两种方式：

对比文献CN100490307C公开了一种名称为：“信号处理电路、基站和消除互调产物的方法”实用新型专利，该专利将输入非线性单元的原载波分为两路，分别输入两只支路，第一路原载波经过非线性单元产生包含有第一组互调产物的处理信号，第二路原载波经过分路器、倍频器、混合器以及调节电路。产生含有第二组高次互调产物的控制信号，最后将两路信号叠加。它利用第二组高次互调与第一组互调产物的频率相同，幅度接近相同，相位相反，抵消互调信号。

该技术方案在以下不足：1、该技术方案不适用无源器件，它没有考虑非线性单元内部不同位置的互调值差异，对于无源器件这种差异是很明显的，在无源电路中，传输信号的幅度衰减和相位变化程度非常大。在多个位置产生互调的情况下，电路前端产生的互调信号会在信号传输过程中大幅度衰减，电路输出的互调信号只含有电路末端产生的互调信号，因此，对于双工器来说，若从非线性单元的前端取信号，所产生的互调抵消信号无法与天线端口的互调信号相抵消；2、该技术方案产生的互调抵消信号即第二组高次互调产物，被限定为固定阶次得互调产物，只能消除对应频段内的非线性单元的互调信号，存在局限性。

对比文献201310048951.1公开了一种名称为：“一种用于无源器件的互调抵消装置”实用新型专利，该专利从无源器件输出端直接耦合包含有高次互调产物的发射信号，通过无源调节器的调整传输至带有互调信号发生器的射频链路末端反射后，再次通过无源调节器的调整，获得与前述无源器件发射信号的互调信号相同频率、电平和相反相位的抵消信号，该信号通过耦合器与无源非线性单元输出端发射信号叠加，实现互调抵消。

该技术方案在以下不足：1、该技术方案采用无源调节器，幅度调节、相位调节均是无源器件，如果要实现幅度调节、相位调节需要借助外力驱动无源调节器，比如使用电机驱动，或者直接靠人工驱动，这些方式会使得实际应用成本高，且不便于产品化；2、由于没有无源互调抵消结果的反馈检测电路，抵消结果不能实时监控和调整。

除此之外，现有其它的降低无源互调信号电平的方法主要集中在无源器件的结构和生产工艺上，这些方法往往需要增加额外的成本，而且加厚金属镀层的电镀工艺往往会增加污染。

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种数字自适应的，用于抵消无线收发系统中的无源互调信号的装置，使其能将无线收发设备以及该设备天线口至天线这一段链路上其他设备或组件产生的无源互调信号落入到接收频段的分量抵消的自适应抵消无源互调信号的装置。

本实用新型一种自适应抵消无源互调信号的装置，其技术方案为：它包括第一耦合器、第二耦合器、双工器、天线、天馈组件、抵消器电路、接收单元、无源互调检测电路、数字处理单元、发射电路单元和收发模块；

所述第一耦合器的一个主通路端口与所述双工器的天线口连接、另一个主通路端口与天线链路上的天馈组件连接、第一耦合器的耦合端口和抵消器电路的一个射频端口连接；所述第二耦合器的一个主通路端口与双工器接收端口连接，所述第二耦合器的第二个主通路端口和无源互调检测电路的射频输入端连接，所述第二耦合器的耦合端口和抵消器电路的另一个射频端口连接；

所述收发模块的信号发送端经发射电路单元与双工器的发射信号输入端口连接，所述收发模块的信号接收端经接收单元和第二耦合器与双工器发射端口连接；

所述无源互调检测电路通过接收单元和第二耦合器与双工器的接收信号输出端口连接，所述无源互调检测电路的数字采样信号输出端与数字处理单元的数字采样信号接收端连接，所述数字处理单元的控制量信号输出端与抵消器电路的控制量信号输入端连接。

较为优选的，还包括发射信号鉴频电路，所述数字处理单元包括发射信号接收端口、第一数据传输端口、第二数据传输端口和信息交互接口，所述发射信号鉴频电路的射频端口与发射电路单元连接，所述发射信号鉴频电路的发射信号输出端与数字处理单元的发射信号接收端口连接，所述数字处理单元的第一数据传输端口与所述无源互调检测电路的配置信息接收端口连接，所述数字处理单元的第二数据传输端口与发射信号鉴频电路的配置信息接收端口连接。

较为优选的，所述抵消器电路包括调幅调相器、互调信号发生器、调幅电路、环行器和接滤波器，所述调幅调相器包括调幅电路和调相电路，所述调幅电路一端与第一耦合器的耦合端口直接或通过一个射频开关连接，所述调幅电路另一端通过环行器连接互调信号发生器，互调信号发生器通过环行器连接滤波器，然后调幅调相器一端连接滤波器，另一端连接第二耦合器的耦合端口。

较为优选的，所述无源互调检测电路包括本振和依次连接在其射频输入端口和数字采样信号输出端口之间的低噪声放大器、射频滤波及小信号放大单元、混频器、中频滤波器、中频放大器和模数转换器，所述本振的输出端与混频器连接。

较为优选的，所述无源互调检测电路包括依次连接在其射频输入端口和数字采样信号输出端口之间的低噪声放大器、射频滤波及小信号放大单元和下变频及模数转换单元。

较为优选的，所述无源互调检测电路通过耦合器从接收单元射频输入口前的链路耦合射频信号，所述接收单元的射频输入端口通过该耦合器的主通路和第二耦合器的第二主通路端口连接。

较为优选的，所述无源互调检测电路通过功率分路器或者耦合器从接收单元中的一个射频放大器后获取射频信号，所述接收单元的射频输入端口和第二耦合器的第二主通路端口直接连接。

较为优选的，所述天线链路为从双工器天线口到天线这段链路；

所述天馈组件代表天线链路中单个或多个无源器件的组合，这些无源器件包括但不限于电缆、连接器、耦合器、合路器。

本实用新型的有益效果为：1、能将无线收发设备产生的无源互调信号以及无线收发设备天线口之后链路中任何一个设备或组件产生的无源互调信号落入到接收频段的分量在无线收发设备中的射频链路上抵消，并且在所述无源器件的接收端口获得优于预定的无源互调要求指标的结果。

2、上述效果1使得在保持系统无源互调指标不变情况下，可以降低对无线收发系统中各个器件的无源互调指标要求，从而降低各个无源器件的制造成本；

3、上述效果1也可以用来消除由于双工器或其天线链路上所述组件或天线随工作时间增长而出现的无源互调指标恶化的影响，从而延长该无线收发系统的生命周期；

4、上述效果1还可以在所述系统需要更好无源互调指标时，提升该指标到预设值以上。

5、当进行无线收发设备的双工器及其天线链路的无源互调抵消并在所述双工器接收端口获得优于预定的无源互调要求指标的结果时，不会对发射信号线性性能和接收信号线性性能产生不良影响；

6、由于采用了有源互调抵消电路，使得信号相位、幅度的调节可以量化，提高了调整精度和准度；

7、由于采用了无源互调信号抵消效果的反馈链路，使得无源互调信号抵消效果可以被实时监测并自适应的动态调整，以便当通过所述无源器件或后续链路上的信号的功率等级、工作频率发生变化时，以及环境温度等发生变化时，可以动态、实时响应，使无源互调信号抵消结果满足预期目标值。由此重要的实用意义。

附图说明

图1是本实用新型一种自适应抵消无源互调信号的装置实施例一的结构示意图。

图2是本实用新型一种自适应抵消无源互调信号的装置实施例二的装置的结构示意图。

图3是本实用新型实施例中无源互调检测电路D的超外差结构示意图。

图4是本实用新型实施例中无源互调检测电路D的接收零中频结构示意图。

图5是本实用新型实施例装置3阶分量的抵消效果图。

图6是本实用新型实施例装置在3阶分量抵消后的5阶分量的抵消效果图。

图7是本实用新型实施例一种自适应抵消无源互调信号的装置的模拟无线收发设备的结构示意图。

图8是本实用新型实施例第一种自适应抵消无源互调信号的装置的塔顶放大装置的结构示意图。

图9是本实用新型无线收发设备与多个收发链路使用实例之一的示意图。

图10是本实用新型无线收发设备具有多个收发链路使用实例之一的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明，便于清楚地了解本实用新型，但它们不对本实用新型构成限定。

实施例，如图1所示，本实施例涉及一种自适应抵消无源互调信号的装置，它包括第一耦合器A，抵消器电路B，第二耦合器B5，无源互调检测电路D，数字处理单元E，双工器A0，发射电路单元F，天馈组件A2，天线A1，收发模块G，接收单元C；所述收发模块G的信号经发射电路单元F线性放大，产生大于40dBm的信号使所述双工器A0及其天线链路上的天馈组件A2和天线A1产生无源互调信号，并且该无源互调信号中有落入到双工器A0接收频段的且与接收信号有一定频率间隔的分量，依据发射信号的不同配置可以使所述无源互调信号落入双工器A0接收频段的分量包含单个3阶分量、或单个5阶分量、甚至或单个更高阶次分量、或多个不同频率3阶分量、或多个不同频率5阶分量、甚至或多个不同频率的更高阶次分量、或同时有3阶分量和5阶分量甚至高阶次分量；本实施例中，发射频段为925MHz到960MHz，接收频段为880MHz到915MHz。

所述第一耦合器A从双工器A0的天线口的链路上耦合射频信号输出给抵消器电路B；所述射频信号中包含发射信号、无源互调信号和接收信号；所述第一耦合器A的一个主通路端口与所述双工器A0的天线口直接连接、另一个主通路端口与天线链路上的天馈组件A2连接、第一耦合器A的耦合端口和抵消器电路B的一个射频端口连接；所述第二耦合器B5将抵消器电路B产生的互调抵消信号叠加在双工器A0接收端口后的链路上，第二耦合器B5的一个主通路端口与双工器A0接收端口直接连接，也即距离需为0米，该主通路端口为第一主通路端口，另一个主通路端口与无源互调检测电路D连接为第二主通路端口，第二耦合器B5的耦合端口和抵消器电路B的另一个射频端口连接；

对于双工器A0及其天线链路上的天馈组件A2和天线A1等无源器件，所述无源互调抵消功能作用之一是降低对所述无源器件的无源互调指标要求，作用之二是消除所述无源器件随工作时间增长而出现的无源互调指标恶化的影响，作用之三是提升所述无源器件的无源互调指标。

所述抵消器电路B利用所获得的射频信号中的发射信号在抵消器电路B中的互调信号发生器B2上产生出与所述无源互调信号频率相同、幅度不同和相位不同的互调信号，且该互调信号中落入接收频段的单个3阶分量、或单个5阶分量、或单个更高阶次分量，或者多个不同频点的3阶分量、或多个不同频点的5阶分量、或多个不同频点的更高阶次分量，或者同时有3阶分量、5阶分量甚至更高阶次分量之间的幅度关系和相位关系与所述双工器A0及其天线链路产生的无源互调信号中落入接收频段的单个3阶分量、或单个5阶分量、或单个更高阶次分量，或者多个不同频点的3阶分量、或多个不同频点的5阶分量、或多个不同频点的更高阶次分量，或者同时有3阶分量、5阶分量甚至更高阶次分量之间的幅值关系和相位关系基本一致；而该射频信号中的接收信号和无源互调信号的功率在所述互调信号发生器B2上产生的互调信号的幅值远小于上述无源互调信号的幅值，不对无源互调抵消结果产生影响；所述互调信号反射后通过抵消器电路B中的调幅调相器B1的幅度调整和相位调整，并耦合输出至第二耦合器B5的主通路，形成与所述无源互调信号中落入接收频段的且与接收信号有一定频率间隔的分量频率相同、幅度相同和相位相反的互调抵消信号，该互调抵消信号与所述无源互调信号中落入接收频段的分量进行抵消，抵消后的无源互调信号小于等于无源互调预设值；同时双工器A0及其天线链路中的发射信号和接收信号在双工器A0及其天线链路中正常运作。

实际选择构成互调信号发生器B2的具体器件时，应使所述互调信号发生器B2上产生出与所述射频信号中的无源互调信号频率相同、幅度不同和相位不同的互调信号，且该互调信号中落入接收频段的单个3阶分量、或单个5阶分量、或单个更高阶次分量，或者多个不同频点的3阶分量、或多个不同频点的5阶分量、或多个不同频点的更高阶次分量，或者同时有3阶分量、5阶分量甚至更高阶次分量之间的幅度关系和相位关系与所述双工器A0及其天线链路产生的无源互调信号中落入接收频段的单个3阶分量、或单个5阶分量、或单个更高阶次分量，或者多个不同频点的3阶分量、或多个不同频点的5阶分量、或多个不同频点的更高阶次分量，或者同时有3阶分量、5阶分量甚至更高阶次分量之间的幅值关系和相位关系基本一致；而且所述互调信号发生器B2所能产生的对应无源互调分量频率的所述互调抵消信号的最大幅值要大于所述双工器A0及其天线链路的无源互调信号中落入到接收频段的多个对应频率分量的幅值。

调幅调相器B1的幅度调整和相位调整通过数字处理单元E运算输出的幅度、相位控制参数实现；而数字处理单元E的幅度、相位控制参数的计算又需要无源互调检测电路D的采样信号。

激励所述双工器A0及其天线链路产生无源互调信号的信号和激励所述互调信号发生器B2产生互调信号的信号是同源的，均来源于发射电路单元F的发射信号，所以无源器件产生的无源互调信号和互调信号发生器B2产生的互调信号的频率相同、带宽相同；所述天线链路是从双工器A0天线口到天线A1这段链路，所述天馈组件A2代表天线链路中单个或多个无源器件的组合，这些无源器件包括但不限于电缆、连接器、耦合器、合路器；所述发射信号由多音信号构成或者由多载波调制信号构成；

当所述双工器A0或天馈组件A2或天线A1单个产生的或多个无源器件同时产生并叠加而成的与接收信号有一定频率间隔的无源互调信号中仅会有单个3阶、或单个5阶或单个更高阶次分量落入双工器A0的接收频带且造成从双工器A0接收端口测试的无源互调指标达不到预设值要求时，为使所述双工器A0接收端口后的第二耦合器B5的第二主通路端口后的无源互调值满足预设值要求且使本装置的抵消能力大于20dB：所述互调信号发生器B2所能产生的所述互调抵消信号的最大幅值要大于所述双工器A0及其天线链路的无源互调信号中落入到接收频段对应频率的单个分量的幅值；

当所述双工器A0或天馈组件A2或天线A1单个产生的或多个无源器件同时产生并叠加而成的与接收信号有一定频率间隔的无源互调信号中仅有多个不同频率的3阶、或多个不同频率的5阶或多个不同频率的更高阶次分量落入双工器A0的接收频带且造成从双工器A0接收端口测试的无源互调指标达不到预设值要求时，为使所述双工器A0接收端口后的第二耦合器B5的第二主通路端口后的无源互调值满足预设值要求且使本装置的抵消能力大于20dB：所述互调信号发生器B2所能产生的对应无源互调分量频率的互调抵消信号的最大幅值要大于所述双工器A0及其天线链路的无源互调信号中落入到接收频段的多个对应频率分量的幅值；所述互调信号发生器B2上产生的互调信号中多个特定阶次分量之间的相位关系与所述双工器A0及其天线链路产生的无源互调信号中多个特定阶次分量之间的相位关系基本一致；

当所述双工器A0或天馈组件A2或天线A1单个产生的或多个无源器件同时产生并叠加而成的与接收信号有一定频率间隔的无源互调信号中同时有3阶、5阶或更高阶次分量落入双工器A0的接收频带且都造成从双工器A0接收端口测试的无源互调指标达不到预设值要求时，为使所述双工器A0接收端口后的第二耦合器B5的第二主通路端口后的无源互调值满足预设值要求且使本装置的抵消能力大于20dB：所述互调信号发生器B2所能产生的对应无源互调分量频率的所述互调抵消信号的最大幅值要大于所述双工器A0及其天线链路的无源互调信号中落入到接收频段的多个对应频率分量的幅值；所述互调信号发生器B2上产生的互调信号中多个特定阶次分量之间的幅度关系和相位关系与所述双工器A0及其天线链路产生的无源互调信号中多个特定阶次分量之间的幅值关系和相位关系基本一致。

所述无源互调检测电路D，作用是获取所述双工器A0接收端口后的射频信号，并经过增益可调控的放大，下变频，最终转换成数字信号并输入到数字处理单元E，所述双工器A0接收端口后的射频信号包含接收信号和无源互调信号中落入接收频段的分量。

所述无源互调检测电路D至少包括下变频模块、高速模数转换器；下变频模块可以将接收的射频信号转换成中频信号，或者将接收的射频信号转换成零中频信号；高速模数转换器的采样动态范围需大于接收信号的最大功率值和无源互调预设值对应的功率值之间的差值，采样速率大于等于2倍的双工器A0接收频段带宽；所述无源互调检测电路D能够采样的最小功率小于等于预设值对应的无源互调功率值，同时该电路可以根据所接收的射频信号总功率的幅值调整链路增益从而避免接收信号或其他信号造成的链路阻塞。

当所述无源互调检测电路D从接收单元C的射频输入端口前的链路通过耦合器获取信号时，此耦合器被称为接收组件，无源互调检测电路D的增益由需求的无源互调预设值、无源互调检测电路D中高速模数转换器的最小采样功率、链路噪声系数、接收组件的耦合度等参数确定；所述无源互调检测电路D的接收信号功率的最大值大于：该装置实际对应的通信标准所规定的最大接收信号功率与接收组件耦合度之差；

当所述无源互调检测电路D从接收单元C中某个射频放大器输出端通过功率分路器或者耦合器获取信号时，此功率分路器或者耦合器被称为接收组件，无源互调检测电路D的增益由需求的无源互调预设值、无源互调检测电路D中高速模数转换器的最小采样功率、链路噪声系数、接收组件的信号衰减度、接收单元C的射频输入口到接收组件这段链路的增益等参数确定；所述无源互调检测电路D的接收信号功率的最大值大于：该装置实际对应的通信标准所规定的最大接收信号功率加上接收单元C的射频输入口到接收组件这段链路的增益，再减去接收组件的信号衰减度。

所述数字处理单元E首先依据发射信号频率信息，计算出与之相关的无源互调信号的频率信息，并将其转换为无源互调信号的滤波参数，然后依据接收信号频率、带宽信息与无源互调信号频率、带宽信息求得它们之间的频率间隔，再选择相应的数字滤波方式和积分方式，最终实现对无源互调信号的幅值检测；然后将所述无源互调信号的检测幅值与无源互调预设值进行对比：当所述检测幅值小于等于所述预设值时，所述抵消器电路B不产生互调抵消信号，不对所述双工器A0及其天线链路的无源互调指标产生影响；当所述检测幅值大于所述预设值时，控制所述抵消器电路B对其幅度和相位的调整产生出与所述双工器A0及其天线链路的无源互调信号频率相同、幅度相同和相位相反的互调抵消信号与所述射频信号中的无源互调信号进行抵消，并保持这种依据无源互调信号的幅值检测结果实时调控所述抵消器电路B幅度和相位使无源互调信号抵消结果小于等于所述预设值的工作状态；

所述数字处理单元E获取所述发射信号频率信息和接收信号频率信息的一种方法是利用发射信号鉴频电路E1从所述装置的发射电路单元F上获取发射信号，转换为数字信号，输入数字处理单元E进行鉴频处理，获取相关发射信号频率信息，并由发射信号和接收信号之间的双工频率间隔推算相应接收信号频率信息；获取所述发射信号频率信息和接收信号频率信息的另一种方法是通过数字处理单元E中的信息交互接口直接从该装置的输入信息中获取。

当无源互调检测电路D中的射频信号过大造成链路阻塞时，数字处理单元E将缩小无源互调检测电路D的链路增益以便正常处理接收信号并停止检测无源互调信号幅值；当无源互调检测电路D没有阻塞时，所述数字处理单元E在进行无源互调幅值计算过程中，需要处理的来源于无源互调检测电路D的信号中包含有无源互调信号和接收信号且无源互调信号和接收信号之间有一定频率间隔。

计算无源互调信号幅值的方法为：数字处理单元E首先依据发射信号频率信息计算出与之相关的无源互调信号的频率信息，然后依据接收信号频率、带宽信息与无源互调信号频率、带宽信息求得它们之间的频率间隔，并依据该频率间隔选择合适的算法计算无源互调信号幅值；所述计算无源互调信号幅值的算法包含但不限于直接滤波积分法和分段滤波积分法：所述直接滤波积分法是指依据无源互调信号带宽直接数字滤波并积分求幅度，此时所述无源互调信号落入到接收频段的各阶次分量与接收信号之间的频率间隔要大于等于无源互调信号的数字滤波算法中数字滤波器通带到阻带的过渡带带宽，此频率间隔即是采用直接滤波积分法的依据；所述分段滤波积分法是指将无源互调信号带宽分成数个子带宽，依据每个子带宽进行数字滤波并积分求幅度，再将所有子带宽对应的幅度进行累加获得整个信号幅值，此时所述各阶次分量与接收信号之间的频率间隔要大于等于各阶次分量边子带信号的数字滤波器通带到阻带的过渡带带宽，此频率间隔即是采用分段滤波积分法的依据。

本实施例中所述第一耦合器A有第二种位置，如图2所示：所述第一耦合器A串接于该装置的发射电路单元F中，其中一个主通路端口与双工器A0的发射端口连接，另一个主通路端口与发射电路单元F中功率放大器的射频输出口连接；此时第一耦合器A直接耦合发射信号输出到抵消器电路B；

本实施例中，所述抵消器电路B的一个端口通过第一耦合器A与双工器A0天线口直接连接，或者通过第一耦合器A与双工器A0发射端口直接连接；所述抵消器电路B的另一个端口通过第二耦合器B5与双工器A0接收端口后的链路连接；所述第二耦合器B5的第一主通路端口与双工器A0接收端口直接连接即距离为0米，第二耦合器B5第二主通路端口和无源互调检测电路D的射频输入端连接，第二耦合器B5的耦合端口连接抵消器电路B；所述第一耦合器A的插入损耗小于0.2dB；所述第一耦合器A的耦合度范围为30dB左右；第一耦合器A的耦合端口相对于发射信号为正向耦合端口；第一耦合器A承载的平均功率大于100瓦特且承载的峰值功率大于1000瓦特，第一耦合器A的带宽需包含发射频段，第一耦合器A的频带内增益波动与发射频段相关且需在一定的门限值范围内；第一耦合器A的无源互调指标为-117dBm/Hz；所述第二耦合器B5的插入损耗小于0.2dB；所述第二耦合器B5的耦合度范围为20dB到40dB，本实施例中的耦合度取25dB左右；第二耦合器B5的耦合端口相对于接收信号为反向耦合端口；第二耦合器B5的带宽需包含接收频段，第二耦合器B5的频带内增益波动与接收频段相关且需在一定的门限值范围内；所述抵消器电路B承载的平均功率门限值大于等于20dBm且承载的峰值功率门限值大于等于30dBm；为使抵消器电路B中互调信号发生器B2能产生无源互调抵消信号，加载在所述抵消器电路B的发射信号功率的最小值需大于10瓦特。

所述无源互调检测电路D或者通过耦合器直接从接收单元C的射频输入口前的链路耦合射频信号，此时所述接收单元C的射频输入端口通过该耦合器的主通路和第二耦合器B5的第二主通路端口连接；所述无源互调检测电路D或者通过功率分路器或者耦合器从接收单元C中某个射频放大器后获取射频信号，此时所述接收单元C的射频输入端口和第二耦合器B5的第二主通路端口直接连接；所述无源互调检测电路D的接收动态范围大于70dB；无源互调检测电路D通过高速模数转换器与所述数字处理单元E连接，高速模数转换器的采样速率大于等于2倍的双工器A0接收频段带宽；

所述数字处理单元E通过多路数模转换器与抵消器电路B连接，将幅度、相位的控制量传递给抵消器电路B，所述抵消器电路B的幅度调整精度小于0.1dB和相位调整精度小于1度。

所述数字处理单元E与无源互调检测电路D之间至少存在两个接口：一个接口作用是获取无源互调检测电路D中高速模数转换器的采样信号，从而进行无源互调信号的数字滤波和幅度计算；另一个接口的作用是通过总线配置无源互调检测电路D的参数，例如本振频率，放大器增益等，所述总线包括但不限于I2C总线、SPI总线。

当所述数字处理单元E获取所述发射信号频率信息和接收信号频率信息的方法是利用发射信号鉴频电路E1时，则发射信号鉴频电路E1的射频端口与所述发射电路单元F中发射链路上的某处连接，发射信号鉴频电路E1通过高速模数转换器与所述数字处理单元E连接；同时数字处理单元E与发射信号鉴频电路E1之间还有一个接口，作用是通过总线配置发射信号鉴频电路E1的参数，例如本振频率、链路增益等，所述总线包括但不限于I2C总线、SPI总线。

所述数字处理单元E具备至少一个信息交互接口，其作用包含但不限于程序下载，配置信息输入，远程告警和维护；其中需要输入的配置信息包括本装置发射信号带宽和频段、接收信号带宽和频段、无源互调信号中的主要干扰分量的阶次和频段信息、无源互调信号预设值以及随时间变化的曲线、最大抵消次数；所述数字处理单元E可以通过信息交互接口获取发射信号频率信息和接收信号频率信息；所述的信息交互接口还可以与互联网后台资源进行数据交互：上传所述设备运行过程中的无源互调值，无源互调值随时间变化的经验曲线，以及无源互调信号自适应抵消装置中各模块电路的状态信息；或者下载综合优化后的无源互调信号预设值以及随时间变化的曲线。数字处理单元E的信息交互接口的硬件构成包括但不限于以太网接口、光纤接口、RS-485总线接口。

本实施例中，所述抵消器电路B中的调幅电路3一端直接连接第一耦合器A的耦合端口，或者通过射频开关B3连接第一耦合器A的耦合端口；另一端通过环行器4连接互调信号发生器B2。

所述抵消器电路B中从互调信号发生器B2到第二耦合器B5耦合端口的链路有两种结构：

第一种是互调信号发生器B2通过环行器4连接滤波器5，然后调幅调相器B1一端连接滤波器5，另一端连接第二耦合器B5的耦合端口；

第二种是互调信号发生器B2通过环行器4连接调幅调相器B1，然后滤波器5的一端连接调幅调相器B1，另一端连接第二耦合器B5的耦合端口；所述调幅调相器B1由调幅电路1和调相电路2构成；调幅电路1至少包含1个可调控衰减器；调相电路2至少包含2个可调控移相器；调幅电路3由固定衰减器或可调控衰减器构成；所述环行器4的频率带宽包括所述双工器A0的发射频段和接收频段；所述调幅调相器B1的幅度调整范围大于30dB，相位调整范围大于180度；所述调幅调相器B1的工作频段包含所述双工器A0的接收频段，调幅调相器B1的频带内增益波动与接收频段相关且需在一定的门限值范围内；所述滤波器5的通带频段为双工器A0的接收频段，且滤波器5的带外抑制指标要求是由双工器A0接收频段的带外抑制指标、第一耦合器A耦合度、第二耦合器B5耦合度、抵消器电路B中第一耦合器A耦合端到第二耦合器B5耦合端之间链路损耗等决定；所述抵消器电路B中调幅电路3承载的平均功率门限值大于等于20dBm且承载的峰值功率门限值大于等于30dBm。

进一步地，输入至所述抵消器电路B的发射信号经射频开关B3输入到调幅电路3或者直接输入到调幅电路3，再经调幅电路3的功率调整后通过环行器4输入到互调信号发生器B2，使互调信号发生器B2产生出与所述无源互调信号频率相同、幅度不同和相位不同的互调信号，且该互调信号中落入接收频段的单个3阶分量、或单个5阶分量、或单个更高阶次分量，或者多个不同频点的3阶分量、或多个不同频点的5阶分量、或多个不同频点的更高阶次分量，或者同时有3阶分量、5阶分量甚至更高阶次分量之间的幅度关系和相位关系与所述双工器A0及其天线链路产生的无源互调信号中落入接收频段的单个3阶分量、或单个5阶分量、或单个更高阶次分量，或者多个不同频点的3阶分量、或多个不同频点的5阶分量、或多个不同频点的更高阶次分量，或者同时有3阶分量、5阶分量甚至更高阶次分量之间的幅值关系和相位关系基本一致；所述互调信号反射后再次通过环行器4，经滤波器5，并经调幅调相器B1的幅度调整和相位调整，耦合输出至第二耦合器B5的主通路，形成与所述无源互调信号中落入接收频段的且与接收信号有一定频率间隔的分量频率相同、幅度相同和相位相反的互调抵消信号，该互调抵消信号与所述无源互调信号中落入接收频段的分量进行抵消，抵消后的无源互调信号小于等于无源互调预设值；同时双工器A0及其天线链路中的发射信号和接收信号在双工器A0及其天线链路中正常运作；所述抵消器电路B中的射频开关B3在调幅电路3的衰减量可以使互调信号发生器B2不产生能够影响双工器A0无源互调性能的所述互调信号时，可以不用；所述抵消器电路B中的滤波器5可以位于环行器4和调幅调相器B1之间，或者位于调幅调相器B1和第二耦合器B5之间。

本实施例中，所述抵消器电路B的互调信号发生器B2包含但不限于单个二极管、单个三极管或多个二极管的并联构成；二极管具体型号或者三极管具体型号与产生互调信号3阶、5阶或更高阶互调信号的幅值特性和相位特性相关；采用多个同型号二极管并联结构时，将增强互调信号强度；互调信号发生器B2的承载功率大于等于20dBm。

本实施例中，所述无源互调检测电路D至少包括下变频模块、高速模数转换器；下变频模块可以将接收的射频信号转换成中频信号；高速模数转换器的采样动态范围需大于70dB，模数转换器的位数为14位，采样速率大于等于2倍的双工器A0接收频段带宽；所述无源互调检测电路D能够采样的最小功率小于等于-115dBm，同时该电路可以根据所接收的射频信号总功率的幅值调整链路增益从而避免接收信号或其他信号造成的链路阻塞；所述无源互调检测电路D的增益由需求的无源互调预设值、无源互调检测电路D中高速模数转换器的最小采样功率、链路噪声系数等确定；所述无源互调检测电路D的接收信号功率的最大值大于等于-50dBm。

所述无源互调检测电路D可以采用如图3所示的接收超外差结构将射频信号转换为中频信号再进行模数转换，此时无源互调检测电路D由低噪声放大器D1、射频滤波及小信号放大单元D2、混频器D3、本振D4、中频滤波器D5、中频放大器D6、模数转换器D7构成，其中射频滤波及小信号放大单元D2中的滤波组件的通带频段为双工器A0的接收频段。

所述无源互调检测电路D或者可以采用如图4所示的接收零中频结构将射频信号转换为零中频信号再进行模数转换，此时无源互调检测电路D由低噪声放大器D1、射频滤波及小信号放大单元D2、下变频及模数转换单元D8构成，其中射频滤波及小信号放大单元D2中的滤波组件的通带频段为双工器A0的接收频段，下变频及模数转换单元D8作用是将射频信号直接转换为零中频信号并进行模数转换。

本实施例中，如表1所示：

所述发射电路单元F中有两个43dBm的单音信号构成了一个46dBm的双音信号，该双音信号使双工器A0及其天线链路产生了无源互调信号，并且实际在双工器A0接收端口测试到的无源互调中3阶分量幅值为-95.5dBm，且5阶分量为-125.4dBm，7阶分量在频谱仪热噪声之下；所述双工器A0及其天线链路的无源互调信号中落入接收频段的分量小于等于-112dBm的预设值，所以主要优化3阶无源互调不良，同时3阶信号和5阶信号幅值相差29.9dB；此时选用的特定二极管所产生的互调信号在双工器A0接收端口的测试值是：3阶分量幅值为-75.1dBm，且5阶分量为-105.6dBm，7阶分量在频谱仪热噪声之下，此时3阶信号和5阶信号幅值相差30.5dB；当无源互调抵消功能开启后，此时在双工器A0接收端口测试到的无源互调中3阶分量幅值如图5所示，为-117.4dBm，且5阶分量如图6所示，为-131.4dBm，7阶分量在频谱仪热噪声之下；可以看出造成装置无源互调不良的3阶分量优化了21.9dB，且5阶分量也同步被优化。此时，所述无源互调信号落入到接收频段的各阶次分量与接收信号之间的频率间隔大于等于200KHz。

本装置可以应用于模拟无线收发设备及其天线链路以便抵消无源器件产生的不合格的无源互调使无线收发设备及其天线链路的无源互调指标满足无源互调预设值；并且当多个无线收发设备同时使用且每个设备的天线链路通过合路器合路后连接天线时，对应于每条天线链路的本装置也可以抵消该天线链路上的无源器件产生的不合格的无源互调使无线收发设备及其天线链路的无源互调指标满足无源互调预设值；所述模拟无线收发设备包括但不限于直放站、无线电台、塔顶放大器等设备，所述天线链路包含但不限于电缆、连接器、耦合器、合路器、天线。

本实施例装置实际应用于模拟无线收发设备的一个实例如图7所示：此时本装置的双工器A0即是无线收发设备的双工器A0；本装置的接收单元C复用无线收发设备的接收单元C，所述接收单元C由低噪声放大器C1、功率分路器C2、功率放大器C3构成，其中功率分路器C2的一个功率分路端口和无源互调检测电路D的射频输入口连接，功率分路器C2的另一个功率分路端口和功率放大器C3的射频输入端口连接，功率分路器C2的功率合路端口和低噪声放大器C1的输出口连接；本装置的无源互调检测电路D需在无线收发设备内新增；本装置的发射电路单元F复用无线收发设备的发射电路单元F，所述发射电路单元F由功率放大器F1、耦合器F2、功率推动放大器F3构成，其中耦合器F2的耦合端口和发射信号鉴频电路E1的射频输入端口连接，耦合器F2相对于发射信号为正向耦合端口，耦合器F2的一个主通路端口连接功率放大器F1，另一个主通路端口连接功率推动放大器F3；本装置的数字处理单元E复用无线收发设备内新增，所述数字处理单元E中将运行对应“一种自适应抵消无线收发系统中无源互调信号的方法”的程序；本装置的第一耦合器A需在无线收发设备内新增，所述第一耦合器A一个主通路端口和无线收发设备的双工器A0天线口连接，第一耦合器A的耦合端口相对于所述无线收发设备发射信号为正向耦合端口；本装置的第二耦合器B5需在所述无线收发设备内新增，其一个主通路端口和无线收发设备的双工器A0接收端口直接连接，第二耦合器B5的耦合端口相对于所述无线收发设备接收信号为反向耦合端口；本装置的抵消器电路B需在所述无线收发设备内新增，且其一个射频输入端口和第一耦合器A的耦合端口直接连接，另一个射频输出端口和第二耦合器B5的耦合端口直接连接，抵消器电路B的幅度调整和相位调整由数字处理单元E运算输出的幅度、相位控制参数实现；所述本装置中的收发模块G即是无线收发设备中的收发模块G；本装置的天馈组件A2和天线A1即为所述无线收发设备外天线链路上的对应组件和天线。

此外，本实施例所述装置应用在塔顶放大装置的一个实例如图8所示：此时本装置的双工器A0即为塔顶放大装置的双工器A0；本装置的接收单元C复用塔顶放大装置的接收单元C，所述接收单元C由低噪声放大器C1、功率分路器C2、接收通带滤波器C3构成，其中功率分路器C2的一个功率分路端口和无源互调检测电路D的射频输入口连接，功率分路器C2的另一个功率分路端口和接收通带滤波器C3的射频输入端口连接，功率分路器C2的功率合路端口和低噪声放大器C1的输出口连接；本装置的无源互调检测电路D需在所述塔顶放大装置内新增，它通过功率分路器C2从塔顶放大装置中的接收链路获取射频信号，该射频信号经过增益可调控的放大，下变频，最终转换成数字信号输入到数字处理单元E；本装置的发射电路单元F复用塔顶放大装置的发射电路单元F，所述发射电路单元F由鉴频耦合器F1以及双工器A0发射端口和收发模块G之间的电缆构成，其中鉴频耦合器F1的耦合端口和发射信号鉴频电路E1的射频输入端口连接，鉴频耦合器F1相对于发射信号为正向耦合端口，鉴频耦合器F1的一个主通路端口连接双工器A0发射端口，另一个主通路端口连接收发模块G的发射端口；本装置的数字处理单元E复用塔顶放大装置的数字处理单元E，所述数字处理单元E中对应“一种自适应抵消无线收发系统中无源互调信号的方法”的程序将集成于塔顶放大装置的整机程序中；本装置的第一耦合器A需在所述塔顶放大装置内新增，第一耦合器A一个主通路端口和塔顶放大装置的双工器A0天线口连接，第一耦合器A的耦合端口相对于所述塔顶放大装置发射信号为正向耦合端口；第二耦合器B5需在所述塔顶放大装置内新增，其一个主通路端口和塔顶放大装置的双工器A0接收端口直接连接，第二耦合器B5的耦合端口相对于所述塔顶放大装置接收信号为反向耦合端口；本装置的抵消器电路B需在所述塔顶放大装置内新增，且其一个射频输入端口和第一耦合器A的耦合端口连接，其另一个射频输出端口和第二耦合器B5的耦合端口连接，抵消器电路B的幅度调整和相位调整由数字处理单元E运算输出的幅度、相位控制参数实现；所述本装置中的收发模块G复用塔顶放大装置中的收发模块G，所述塔顶放大装置外部的基站侧收发设备的天线口与收发模块G连接进行射频发射信号和接收信号的交互，另外收发模块G与数字处理单元E之间具备一个接口，以便将塔顶放大装置外部的基站侧收发设备的控制信息传递给数字处理单元E的信息交互接口；本装置的天馈组件A2和天线A1即为所述塔顶放大装置的天线链路上的对应组件和天线。

此外，本实施例所述装置应用在无线收发设备且无线收发设备有多个收发链路时：所述每一收发链路中双工器的每个天线口后均需配一套第一耦合器A、第二耦合器B5以及抵消器电路B。

此外，本实施例所述装置应用在无线收发设备，在多射频链路使用实例之一的示意图如说明书附图9所示：整个链路包括多个无线收发设备，多射频系统合路器H，天线A1以及天馈组件A2等；且每个支路均有一个无源互调抵消装置与的无线收发设备单一收发链路连接，各个分支链路上双工器A0、天线A1、天馈组件A2等产生的无源互调以及多射频系统合路器H产生的无源互调落入到接收频段的分量均可在一定范围内被抵消；

此外，本实施例所述装置应用在无线收发设备，且所述的无线收发设备有多个收发链路时，使用实例之一的示意图如说明书附图10所示：整个链路包括无线收发设备，多根天线A1-1，A1-2，……，以及多个天馈组件A2-1，A2-2，……；无线收发设备每个收发链路均有一个无源互调抵消装置连接，各个分支链路上双工器、天馈组件、天线等产生的无源互调落入到接收频段的分量均可在一定范围内被抵消；

应用本实用新型设计完成的装置安装于无线收发系统后，在链路无源互调信号落入接收频段的分量为-90dBm/Hz到-95dBm/Hz时，所述装置可以使无源互调信号抵消结果大于20dB，在链路无源互调信号落入接收频段的分量优于-95dBm/Hz时，所述装置可以使无源互调信号抵消结果至少优于-115dBm/Hz。

应当理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自适应抵消无源互调信号的装置，其特征在于：它包括第一耦合器(A)、第二耦合器(B5)、双工器(A0)、天线(A1)、天馈组件(A2)、抵消器电路(B)、接收单元(C)、无源互调检测电路(D)、数字处理单元(E)、发射电路单元(F)和收发模块(G)；

所述第一耦合器(A)的一个主通路端口与所述双工器(A0)的天线口连接、另一个主通路端口与天线链路上的天馈组件(A2)连接、第一耦合器(A)的耦合端口和抵消器电路(B)的一个射频端口连接；所述第二耦合器(B5)的一个主通路端口与双工器(A0)接收信号输出端口连接，所述第二耦合器(B5)的第二个主通路端口和无源互调检测电路(D)的射频输入端连接，所述第二耦合器(B5)的耦合端口和抵消器电路(B)的另一个射频端口连接；

所述收发模块(G)的信号发送端经发射电路单元(F)与双工器(A0)的发射信号输入端口连接，所述收发模块(G)的信号接收端经接收单元(C)和第二耦合器(B5)与双工器(A0)接收信号输出端口连接；

所述无源互调检测电路(D)通过接收单元(C)和第二耦合器(B5)与双工器(A0)的接收信号输出端口连接，所述无源互调检测电路(D)的数字采样信号输出端与数字处理单元(E)的数字采样信号接收端连接，所述数字处理单元(E)的控制量信号输出端与抵消器电路(B)的控制量信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的自适应抵消无源互调信号的装置，其特征在于：还包括发射信号鉴频电路(E1)，所述数字处理单元(E)包括发射信号接收端口、第一数据传输端口、第二数据传输端口和信息交互接口，所述发射信号鉴频电路(E1)的射频端口与发射电路单元(F)连接，所述发射信号鉴频电路(E1)的发射信号输出端与数字处理单元(E)的发射信号接收端口连接，所述数字处理单元(E)的第一数据传输端口与所述无源互调检测电路(D)的配置信息接收端口连接，所述数字处理单元(E)的第二数据传输端口与发射信号鉴频电路(E1)的配置信息接收端口连接。

3.根据权利要求1所述的自适应抵消无源互调信号的装置，其特征在于，所述抵消器电路(B)包括调幅调相器(B1)、互调信号发生器(B2)、调幅电路(3)、环行器(4)和接滤波器(5)，所述调幅调相器(B1)包括调幅电路(1)和调相电路(2)，所述调幅电路(3)一端与第一耦合器(A)的耦合端口直接或通过一个射频开关(B3)连接，所述调幅电路(3)另一端通过环行器(4)连接互调信号发生器(B2)，互调信号发生器(B2)通过环行器(4)连接滤波器(5)，然后调幅调相器(B1)一端连接滤波器(5)，另一端连接第二耦合器(B5)的耦合端口。

4.根据权利要求1所述的自适应抵消无源互调信号的装置，其特征在于：所述无源互调检测电路(D)包括本振(D4)和依次连接在其射频输入端口和数字采样信号输出端口之间的低噪声放大器(D1)、射频滤波及小信号放大单元(D2)、混频器(D3)、中频滤波器(D5)、中频放大器(D6)和模数转换器(D7)，所述本振(D4)的输出端与混频器(D3)连接。

5.根据权利要求1所述的自适应抵消无源互调信号的装置，其特征在于：所述无源互调检测电路(D)包括依次连接在其射频输入端口和数字采样信号输出端口之间的低噪声放大器(D1)、射频滤波及小信号放大单元(D2)和下变频及模数转换单元(D8)。

6.根据权利要求1所述的自适应抵消无源互调信号的装置，其特征在于：所述无源互调检测电路(D)通过耦合器从接收单元(C)射频输入口前的链路耦合射频信号，所述接收单元(C)的射频输入端口通过该耦合器的主通路和第二耦合器(B5)的第二主通路端口连接。

7.根据权利要求1所述的自适应抵消无源互调信号的装置，其特征在于：所述无源互调检测电路(D)通过功率分路器或者耦合器从接收单元(C)中的一个射频放大器后获取射频信号，所述接收单元(C)的射频输入端口和第二耦合器(B5)的第二主通路端口直接连接。

8.根据权利要求1所述的自适应抵消无源互调信号的装置，其特征在于：所述天线链路为从双工器(A0)天线口到天线(A1)这段链路；

所述天馈组件(A2)代表天线链路中单个或多个无源器件的组合，这些无源器件包括但不限于电缆、连接器、耦合器、合路器。