一种自适应抵消无源互调信号的装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自适应抵消无源互调信号的装置，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，耦合器的耦合端口和抵消器电路的射频端口电连接；所述无源互调检测电路的输入端与双工器接收端口电连接，无源互调检测电路的输出端与数字处理单元的输入端电连接；数字处理单元经发射信号鉴频电路与发射电路单元电连接，数字处理单元的输出端分别与无源互调检测电路、发射电路单元和抵消器电路的输入端电连接；发射电路单元的输出端与所述双工器的输入端电连接。本发明专利技术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。

A Device for Adaptive Cancellation of Passive Intermodulation Signals and Its Method

【技术实现步骤摘要】
一种自适应抵消无源互调信号的装置及其方法
本专利技术涉及无线通信领域。具体地说，本专利技术涉及一种自适应抵消无源互调信号的装置及其方法。
技术介绍
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”专利技术专利，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”专利技术专利，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结构和工艺上，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。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是为了克服上述
技术介绍
不足，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。本专利技术提供了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，抵消器电路，第二耦合器，无源互调检测电路，数字处理单元，双工器，发射电路单元，天馈组件，天线；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；第二耦合器的一个主通路端口与双工器接收端口连接，另一个主通路端口与无源互调检测电路连接，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；无源互调检测电路的输出端与数字处理单元的输入端电连接，数字处理单元经发射信号鉴频电路与发射电路单元电连接，数字处理单元的输出端分别与无源互调检测电路、发射电路单元和抵消器电路的输入端电连接；发射电路单元的输出端与所述双工器的输入端电连接；所述发射电路单元的大于某一射频功率值的信号使所述双工器及其天线链路产生无源互调信号，并且该无源互调信号中有落入到双工器接收频段的且与接收信号有一定频率间隔的分量；所述第一耦合器从双工器的天线口的链路上耦合射频信号输出给抵消器电路；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；所述第二耦合器将抵消器电路产生的互调抵消信号叠加在双工器接收端口后的链路上，第二耦合器的一个主通路端口与双工器接收端口连接，且距离需控制在0到1米范围内，具体长度由无源互调抵消最佳效果确定，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连接为第二主通路端口，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；耦合到抵消器电路的射频信号中的接收信号和无源互调信号的功率在抵消器电路上产生的互调信号，经幅度调整和相位调整，耦合输出至第二耦合器的主通路，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，所述无源互调检测电路的射频端口与双工器接收端口后的第二耦合器的第二主通路端口连接以获取接收信号和无源互调信号落入接收频段的分量，所述无源互调检测电路的接收动态范围大于接收信号的最大功率值和无源互调预设值所对应的功率值之间的差值；无源互调检测电路通过高速模数转换器与所述数字处理单元连接，高速模数转换器的采样速率大于等于2倍的双工器接收频段带宽；所述数字处理单元依据发射信号频率信息和无源互调检测电路的采样数据计算得出无源互调信号的检测幅值并与无源互调预设值进行对比；当所述检测幅值大于所述预设值时，控制所述抵消器电路产生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，并保持这种依据无源互调信号的检测幅值使无源互调信号中落入接收频段的分量的抵消结果小于等于所述预设值的工作状态；所述数字处理单元通过多路数模转换器与抵消器电路连接，将幅度、相位的控制量传递给抵消器电路，所述抵消器电路的幅度调整精度和相位调整精度的要求主要来源于无源互调信号抵消能力需求。上述技术方案中，所述装置中的双工器代表无线收发设备中的无源器件；所述天馈组件和天线代表无线收发系统的天线链路中的无源器件，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。上述技术方案中，输入至所述抵消器电路射频信号中的发射信号经射频开关，调幅电路，环行器和互调信号发生器处理后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，或者本文档来自技高网...

【技术保护点】
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)，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)；所述发射电路单元(F)的大于某一射频功率值的信号使所述双工器(A0)及其天线链路产生无源互调信号，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；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)接收端口连接，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；耦合到抵消器电路(B)的射频信号中的接收信号和无源互调信号的功率在抵消器电路(B)上产生的互调信号，经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，所述无源互调检测电路(D)的射频端口与双工器(A0)接收端口后的第二耦合器(B5)的第二主通路端口连接以获取接收信号和无源互调信号落入接收频段的分量，所述无源互调检测电路(D)的接收动态范围大于接收信号的最大功率值和无源互调预设值所对应的功率值之间的差值；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；所述数字处理单元(E)依据发射信号频率信息和无源互调检测电路(D)的采样数据计算得出无源互调信号的检测幅值并与无源互调预设值进行对比；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)产生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，并保持这种依据无源互调信号的检测幅值使无源互调信号中落入接收频段的分量的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)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)的幅度调整精度和相位调整精度的要求主要来源于无源互调信号抵消能力需求。...

【技术特征摘要】
2018.09.29 CN 20181114808901.一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)，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)；所述发射电路单元(F)的大于某一射频功率值的信号使所述双工器(A0)及其天线链路产生无源互调信号，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；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)接收端口连接，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；耦合到抵消器电路(B)的射频信号中的接收信号和无源互调信号的功率在抵消器电路(B)上产生的互调信号，经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，所述无源互调检测电路(D)的射频端口与双工器(A0)接收端口后的第二耦合器(B5)的第二主通路端口连接以获取接收信号和无源互调信号落入接收频段的分量，所述无源互调检测电路(D)的接收动态范围大于接收信号的最大功率值和无源互调预设值所对应的功率值之间的差值；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；所述数字处理单元(E)依据发射信号频率信息和无源互调检测电路(D)的采样数据计算得出无源互调信号的检测幅值并与无源互调预设值进行对比；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)产生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，并保持这种依据无源互调信号的检测幅值使无源互调信号中落入接收频段的分量的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)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)的幅度调整精度和相位调整精度的要求主要来源于无源互调信号抵消能力需求。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：所述装置中的双工器(A0)代表无线收发设备中的无源器件；所述天馈组件(A2)和天线(A1)代表无线收发系统的天线链路中的无源器件，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。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：输入至所述抵消器电路(B)射频信号中的发射信号经射频开关(B3)，调幅电路(3)，环行器(4)和互调信号发生器(B2)处理后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；而耦合到抵消器电路(B)的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。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：所述数字处理单元(E)依据发射信号频率信息计算方法如下：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。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：所述数字处理单元(E)通过发射信号鉴频电路(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；或通过数字处理单元(E)中的信息交互接口直接从该装置的输入信息中获取；所述数字处理单元(E)产生触发信号输出至发射电路单元(F)从而触发发射电路单元(F)产生射频信号。6.根据权利要求3所述的自适应抵消无源互调信号的装置，其特征在于：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。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：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：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：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：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。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：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)将减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。9.根据权利要求4所述的自适应抵消无源互调信号的装置，其特征在于：所述数字处理单元(E)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。10.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)的一个端口通过第一耦合器(A)与双工器(A0)天线口后的天线链路连接，或者通过第一耦合器(A)与双工器(A0)发射端口前的发射链路连接；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)接收端口连接且连接距离需控制在0到1米范围内，具体长度由无源互调抵消最佳效果确定，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)；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)的承载功率需大于该装置的最大发射功率峰值，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)的无源互调指标符合权利要求2中对天馈组件(A2)的无源互调指标要求；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...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟庆南，
申请(专利权)人：香港梵行科技有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港,81