带内全双工互补天线制造技术

本文描述了涉及带内全双工无线通信操作的技术。更具体地，所述技术使用天线互补对进行信号发射和接收，所述天线互补对以新的方式布置，从而既紧凑(相对于传统方法)又提供极高(例如，60dB或更高)的隔离度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带内全双工互补天线
技术介绍
下一代无线(例如，蜂窝)通信技术标准改进了上一代的数据吞吐量。预计所谓的第五代(5G)无线通信系统和网络将显著地(例如，约两倍)增加前一代的数据吞吐量。现有的无线通信系统和网络(包括当前各代)采用双工。换言之，频分双工(FDD)或时分双工(TDD)已被用于单独的发射和接收。在FDD和TDD中，由于分别单独地使用频率和时间资源，发射信号不会干扰接收信号。因此，与带内全双工系统(IBFD)相比，在当前双工系统中使用两倍的频率和/或时间量。通过同时在同一频带内同时发射和接收，似乎能够使数据吞吐量翻倍。带内全双工(IBFD)操作已经成为增加无线通信系统和网络的数据吞吐量的有吸引力的解决方案。利用IBFD，无线装置(即，节点)在相同或共同的频带中同时发射和接收。然而，IBFD操作的最大实际障碍是存在自干扰(即，由IBFD节点自己的传输对其期望的接收造成的干扰)。几种传统的天线设计已经解决了IBFD操作的自干扰障碍。例如，一种传统方法被称为回波消除。在此方法中，单个天线既用于发射又用于接收。该天线与环行器连接。该环行器将三个不同的元件互连：天线、发射(TX)射频(RF)子系统和接收(RX)RF子系统。当此安排完成IBFD操作时，由于环行器中的TX和RX端口之间的相对低的隔离度等级(例如，20dB)，从TXRF子系统到RXRF子系统存在信号泄漏。除了TX信号泄漏之外，由于天线端口处的阻抗失配，则TX信号被反射。这种反射可能在RXRF子系统中支配期望的RX信号。此外，随着无线通信组件的发展，环行器由于其磁体而相对较大且较重。另一种传统方法使用两个分离的天线。天线对具有较高的隔离度等级(例如，40dB)，且具有相对较大的间隔，并且各天线专用于信号发射(TX)或接收(RX)。虽然这种双天线方法消除了重且大的环行器，但它引入了新的问题。这种双天线方法的主要问题是空间和复杂性。两个分离并且隔离的天线需要更多的空间，因为有两倍的天线，并且这些天线必须在物理上彼此隔开足够的距离以减少其间的干扰。附图说明图1示出根据本文描述的实施方式的移动装置的示例场景。图2A-2C示出根据本文描述的实施方式的互补天线对的示例。图3A-B示出根据本文描述的实施方式的互补天线对的示例。图4A-B示出根据本文描述的实施方式的互补天线对的示例。图5A-5B示出根据本文描述的实施方式的互补天线对的示例的一部分。具体实施方式部分以附图为参照。在附图中，附图标记的最左边的数字表示附图标记首次出现的图。在所有附图中，使用相同的附图标记指代相似的特征和部件。具体实施方式本文描述的是便于带内全双工无线通信操作的技术。更具体地，所述技术使用天线互补对进行信号发射和接收，所述天线互补对以新的方式布置，从而既紧凑(相对于传统方法)又提供极高(例如，60dB或更高)的隔离度。所描述的技术的减小的尺寸和极高的隔离度对于实施无线(例如，蜂窝)通信标准的下一代(例如，5G)可能是有吸引力的。本文描述的技术具有位于共置的发射(TX)和接收(RX)天线，并且在TX射频(RF)子系统和RXRF子系统之间实现极高(例如，60dB或更高)的隔离度等级。与传统的回波消除方法相反，本文描述的技术不使用环行器。示例无线通信场景图1示出如本文所述的利用带内全双工(IBFD)互补天线的实施的示例无线通信场景100。如图所示，实例场景100包括作为由无线塔160表示的无线通信系统或网络的一部分的移动装置110(诸如蜂窝电话、智能电话、平板电脑等)。尽管示例场景100在移动装置110中示出IBFD，但IBFD天线解决方案也可以在无线塔160或无线通信网络上实施。方框112包含移动装置110的无线通信系统的相关内部操作部件。为了便于说明，方框112未示出移动装置110的全部部件及其之间的全部连接。所描绘的部件包括接收子系统和发射子系统。接收子系统包括接收电路120、低噪声放大器(LNA)122以及接收天线124。接收天线124示出为接收来自无线塔160的输入信号126。发射子系统包括发射电路130、功率放大器(PA)132以及发射天线134。发射天线134示出为向无线塔160发射输出信号136。分离且独立地进行考虑，各发射和接收子系统(及其部件)利用已知技术完成其功能。例如，接收电路120采用已知机制(例如，硬件、电路、固件、软件(与硬件协作)等)来完成对输入无线信号的接收。LNA122是一种用于放大非常微弱的信号(例如，由天线捕获的信号)的已知的电子放大器。可以看到，每个天线只是其中一个子系统的一部分。换言之，各天线专用于发射或接收，但不是发射和接收两者。此外，这些子系统设计成以带内全双工模式工作。换言之，各子系统配置为在共同频带内与其它子系统同时工作(例如，发射或接收)。因此，接收子系统易于与发射子系统自干扰。当然，如本文所述，自干扰改善是带内全双工(IBFD)互补天线的一个或多个实施方式的特征之一。在方框112中，自干扰消除(SIC)电路140也示出为移动装置110的另一内部部件。SIC电路140采用已知机制(例如，硬件、电路、固件、软件(与硬件协作)等)来完成由移动装置110自己的传输与源自远程节点(例如，蜂窝塔160)的关注信号之间的大功率差异引起的自干扰的消除。大的功率差异仅仅是因为与关注信号相比，自干扰信号必须行进更短的距离。作为功率差异较大的结果，由于模数转换的有限分辨率，特别是在数字基带中，关注信号被自干扰掩盖。如图所示，虚线框150包围接收天线124和发射天线134。这些天线共同表示IBFD互补天线，这是本文描述的主题技术的示例。当称为互补天线150而不是分别称为单独的发射和接收天线(134，124)时，不认为互补天线150是发射子系统或接收子系统任一者的一部分。如图所示，互补天线150的各天线示出为相对于彼此以正交方式布置。此描述主要指出了天线的电气布置，而不是它们的物理布置。各天线相对于彼此在正交(即，垂直)方向上线性地辐射。在某些情况下，将天线描述为以基本上彼此正交的线性极化进行辐射。这里，当应用于正交(或类似)时，术语“基本上”允许从真正或完全的正交(即，垂直)加/减1度。类似地，当应用于正交(或类似)时，术语“接近真正”允许从真正或完全的正交加/减半度。如图1所示，互补天线150包括两个线性极化天线：分离的发射天线和接收天线(134，124)。一般而言，天线是将射频电流转换为随后辐射进入自由空间的电磁波的变换器。电场决定无线电波的极化或方向。一般而言，大多数天线辐射线性或圆极化。互补天线150的天线(134，124)形成双正交线极化天线。这意味着，相对于彼此或相对于外部参考，天线中的一个竖直极化并且另一个水平极化。图2A-C示出根据本文描述的技术的互补天线的几个示例。各示例都包括一对共置的互补的但不同类型的天线。即，该对天线包括放置在一起的偶极以及缝隙天线元件。互补天线对提供正交天线极化，但在共置天线结构中。图2A示出天线的互补偶极-缝隙对200。由此，中心馈电偶极天线210与全尺寸和半波长的平面缝隙天线220共置。如图所示，偶极天线210位于缝隙天线220的缝隙222内，并且偶极馈源212也位于缝隙内。一般而言，缝隙天线由其中具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带内全双工(IBFD)天线系统，包括：线性极化发射天线，在功能上耦合到无线装置的无线发射子系统；以及线性极化接收天线，在功能上耦合到所述无线装置的接收子系统；其中两个天线共置于所述无线装置中；其中所述发射天线和所述接收天线配置为当所述无线装置以带内全双工模式工作时以基本上彼此正交的线性极化进行辐射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.30 US 14/871,9751.一种带内全双工(IBFD)天线系统，包括：线性极化发射天线，在功能上耦合到无线装置的无线发射子系统；以及线性极化接收天线，在功能上耦合到所述无线装置的接收子系统；其中两个天线共置于所述无线装置中；其中所述发射天线和所述接收天线配置为当所述无线装置以带内全双工模式工作时以基本上彼此正交的线性极化进行辐射。2.如权利要求1所述的系统，其中所述发射天线和所述接收天线配置为当所述无线装置以带内全双工模式工作时以接近真正彼此正交的方向的线性极化进行辐射。3.如权利要求1所述的系统，其中所述发射天线是缝隙天线，并且所述接收天线是偶极天线。4.如权利要求1所述的系统，其中所述发射天线是偶极天线，并且所述接收天线是缝隙天线。5.如权利要求3和权利要求4所述的系统，其中所述缝隙天线是从由缝隙天线和偶极天线组成的组中选择的，并且所述接收天线是从缝隙天线和偶极天线组成的组中选择的。6.如权利要求3和权利要求4所述的系统，其中所述缝隙天线是从由半波长天线、四分之一波长天线、电小天线、阻抗加载天线和材料加载天线组成的组中选择的。7.如权利要求3和权利要求4所述的系统，其中所述偶极天线是套筒偶极天线。8.如权利要求3和权利要求4所述的系统，其中所述偶极天线位于所述缝隙天线的缝隙内。9.如权利要求1至8所述的系统，其中当所述无线装置以带内全双工模式工作时，所述发射天线和所述接收天线呈现至少约60dB的隔离度。10.如权利要求3和权利要求4所述的系统，其中：所述偶极天线位于所述缝隙天线的缝隙内；所述缝隙天线具有同轴电缆缝隙馈源，所述同轴电缆缝隙馈源连接具有多层平面结构的所述缝隙天线的元件；所述同轴电缆缝隙馈源布置在所述缝隙和所述偶极天线上。11.如权利要求3和权利要求4所述的系统，其中：所述偶极天线位于所述缝隙天线的缝隙内；所述缝隙天线是连接所述缝隙天线的元件的同轴电缆缝隙馈源；所述同轴电缆缝隙馈源布置在所述缝隙天线的缝隙以及其中的所述偶极天线上方；所述同轴电缆缝隙馈源包括在所述同轴电缆缝隙馈源的一部分中的暴露的同轴电缆导体，所述同轴电缆缝隙馈源布置在所述缝隙天线的缝隙以...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·Y·J·徐，梁太荣，崔洋硕，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US