一种基于耦合器合路的全双工射频消干扰装置

1.本发明涉及数字通信与同频同时全双工的技术领域，提出一种基于耦合器合路的全双工射频消干扰装置。


背景技术：

2.相较于传统半双工通信，即时分双工和频分双工，同频同时全双工技术中的通信双方采用同一频带且同时传输。在频谱资源上，同频同时全双工是半双工通信的二倍。但是，由于发射和接收处于同频同时，全双工通信面对极强于远端信号的自干扰。在实际应用中，通常自干扰远端信号的比值能达到110db，故一定的自干扰消除必不可少，其中射频自干扰消除尤其重要。传统自干扰消除方案采用合路器来将构造的自干扰信号和实际的自干扰信号合路抵消，这种方案的缺点在于合路信号的一端将有6db的衰减值，远端信号经过这条接收链路也会衰减6db，增加了接收链路的链路损耗，从而导致信噪比的降低。综上，现有射频自干扰合路技术虽然可以做到自干扰消除的基本功能，但同时会引入一定的插入损耗。


技术实现要素：

3.为了解决同频同时全双工技术中射频自干扰消除的合路带来的插入损耗问题，本发明提供了一种耦合器合路的方法来解决现有的技术问题。
4.本发明的技术内容如下：
5.一种基于耦合器合路的全双工射频消干扰装置，其特征在于，在发射端，将一耦合器放置在发射射频链路的功放输出，用于将最终发射信号分出给射频消干扰电路做参考重构；在接收端，将另一耦合器2放置在接收前端，用于将重构的干扰信号与接收信号中的自干扰成分相互抵消，在两个耦合器之间，设置自干扰消除器电路，包括了延时线，移相器和衰减器，分别用于构造自干扰多径信号时延，调整重构信号相位，调整重构信号幅度大小。
6.进一步，所述耦合器的vwsr电压驻波比，s参数。具体来说，vwsr越接近1越好，原则上不高于1.3:1；s参数中s11，s21，s31参数，s11限制输入信号的回波损耗，越大越好，一般要大于15db，s21表示直通路损耗，越小越好，即越接近0db说明性能越高，一般来说s21损耗低于6db性能就可以超越传统分路器方案，s31表示耦合路损耗，需要根据自干扰信道损耗和自干扰重构信道的损耗来设计，一般设计为20db。
7.本发明提出的装置与现有技术相比的优点在于：
8.1)可以很大程度上减少射频消干扰电路带来的插入损耗。
9.2)重构自干扰信号本身需要一定的衰减，耦合通道刚好可以提供一部分插入损耗，缩小了抽头的衰减范围。
10.3)相较于原有合路器方案，本发明减少接收链路的插入损耗可以极大提升远端信号的信干噪比约6db，提升系统抗噪声能力。
附图说明
11.图1为本发明同频同时全双工射频自干扰消除装置框图；
12.图2为本发明针对5.8ghz中心频率耦合器20mhz带宽的电压驻波比vswr；
13.图3为本发明针对5.8ghz中心频率耦合器20mhz带宽的s参数设计。
具体实施方式
14.下面结合附图，通过实施例进一步描述本发明，但不以任何方式限制本发明的范围。
15.首先，针对具体应用的通信场景，设计对应的耦合器，本发明采用耦合器代替合路器的方式，可以去除这6db的插入损耗，从而，提升同频同时全双工通信模式下的信噪比。如图1所示，本发明将耦合器用于2个地方，一个为发射链路的功放后级，这个耦合器1，用于在发射端引一路参考信号，并经过多抽头射频消干扰电路，构造出自干扰信号。另一个耦合器2在接收端，起到合路作用，用于将重构自干扰信号与接收的自干扰信号相互抵消。这里两个耦合器均具有能够减少发射和接收链路的插入损耗的作用，可以极大提高信号的信干噪比。，在两个耦合器之间，设置自干扰消除器电路，包括了延时线，移相器和衰减器，分别用于构造自干扰多径信号时延，调整重构信号相位，调整重构信号幅度大小。
16.以本发明实施例设计针对5.8ghz中心频率20mhz带宽为例，使用hfss软件仿真给出了耦合器的具体设计参数。如图2所示，设计要求耦合器的电压驻波比vswr尽可能小，即《1.3:1，本发明实施例设计的vswr小于1.06:1。这里电压驻波比越接近于1，表示耦合路和直通路的阻抗约匹配，耦合路射频信号的反射越少，反之越大。实际情况下，vswr也与电路板材的介质有关。
17.另外，耦合器的s参数在本专利应用中也十分重要，第一，s11限制输入信号的回波损耗，越大越好，一般要大于15db。第二，s21直通路的插入损耗要足够小，在图3中，本发明实施例针对5.8ghz中心频率20mhz宽带为例，直通损耗约为-0.03db，通带内信号频率响应较为平坦。第三，耦合路的衰减视自干扰重构抽头的衰减而定，在图3中，本发明实施例针对5.8ghz中心频率20mhz带宽为例，s31耦合衰减为-20db，通带内信号频率响应较为平坦。
18.需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。


技术特征：
1.一种基于耦合器合路的全双工射频消干扰装置，其特征在于，在发射端，将一耦合器放置在发射射频链路的功放输出，用于将最终发射信号分出给射频消干扰电路做参考重构；在接收端，将另一耦合器放置在接收前端，用于将重构的干扰信号与接收信号中的自干扰成分相互抵消，在两个耦合器之间，设置自干扰消除器电路，包括了延时线，移相器和衰减器，分别用于构造自干扰多径信号时延，调整重构信号相位，调整重构信号幅度大小。2.如权利要求1所述的基于耦合器合路的全双工射频消干扰装置，其特征在于，所述耦合器的电压驻波比vwsr不高于1.3:1。3.如权利要求1所述的基于耦合器合路的全双工射频消干扰装置，其特征在于，所述耦合器的s参数中限制输入信号的回波损耗s11大于15db。4.如权利要求1所述的基于耦合器合路的全双工射频消干扰装置，其特征在于，所述耦合器的s参数中耦合路损耗s31为20db。

技术总结
本发明公开了一种基于耦合器合路的全双工射频自干扰消除装置，属于数字通信与滤波器信号处理的技术领域。本发明采用耦合器代替合路器的方式，在发射端，将一耦合器放置在发射射频链路的功放输出，用于将最终发射信号分出给射频消干扰电路做参考重构；在接收端，将另一耦合器放置在接收前端，用于将重构的干扰信号与接收信号中的自干扰成分相互抵消，在两个耦合器之间，设置自干扰消除器电路，包括了延时线，移相器和衰减器，分别用于构造自干扰多径信号时延，调整重构信号相位，调整重构信号幅度大小。本发明可以去除这6dB的插入损耗，从而，提升同频同时全双工通信模式下的信噪比；能够提高系统性能。能够提高系统性能。能够提高系统性能。


技术研发人员：焦秉立 周子健 林立峰
受保护的技术使用者：北京大学
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/9/14