一种极化可重构装置、通信设备以及极化重构方法制造方法及图纸

一种极化可重构装置、通信设备及极化重构方法，以消除去极化效应对电磁波传输质量的影响。该极化可重构装置包括：依次连接的信号发生单元、信号调整单元、数模转换单元以及发射单元，发射单元中的第一端口发射的信号与第二端口发射的信号正交。信号发生单元，用于产生第一信号；信号调整单元，用于确定待发射信号的极化方式，将第一信号分成2路第一信号；根据所确定的极化方式，调整第1路第一信号的幅值和相位以及第2路第一信号的幅值和相位；数模转换单元，用于分别对调整后的第1路第一信号以及调整后的第2路第一信号进行数模转换，得到第二信号和第三信号；发射单元，用于通过第一端口发射第二信号，以及通过第二端口发射第三信号。

A polarization reconfigurable device, communication equipment and polarization reconfiguration method

【技术实现步骤摘要】
一种极化可重构装置、通信设备以及极化重构方法
本申请涉及无线通信
，尤其涉及一种极化可重构装置、通信设备以及极化重构方法。
技术介绍
电磁波的极化指电磁波中电场矢量末端空间的运动轨迹，对电磁波极化的控制是电磁波空间传播研究的重要组成部分。电磁波的极化特性广泛应用在卫星通信，雷达接收抗干扰、以及航空航天等领域中。极化电磁波在自由空间中传播时，由于空间环境的复杂性，会产生散射、折射和衍射等，从而改变电磁波的极化方向，导致极化面偏转，这一现象称之为去极化效应(depolarization)。去极化效应会造成发射端与接收端的极化失配，进而导致接收信号信噪比降低，降低接收效率。
技术实现思路
本申请提供了一种极化可重构装置、通信设备及极化重构方法，以消除去极化效应对电磁波传输质量的影响。第一方面，本申请提供了一种极化可重构装置，所述极化可重构装置包括：依次连接的信号发生单元、信号调整单元、数模转换单元以及发射单元，所述发射单元包括第一端口和第二端口，所述第一端口发射的信号与所述第二端口发射的信号正交。其中，所述信号发生单元，用于产生第一信号；所述信号调整单元，用于确定待发射信号的极化方式，所述极化方式包括线性极化、圆极化以及椭圆极化；将所述第一信号分成2路第一信号；根据所确定的极化方式，调整第1路第一信号的幅值和相位以及第2路第一信号的幅值和相位；所述数模转换单元，用于对调整后的所述第1路第一信号进行数模转换，得到第二信号，以及对调整后的所述第2路第一信号进行数模转换，得到第三信号；所述发射单元，用于通过所述第一端口发射所述第二信号，以及通过所述第二端口发射所述第三信号，所述待发射信号为所述第二信号以及所述第三信号合成后得到的。通过上述方案，所述极化可重构装置可以在数字域，根据待发射信号的极化方式进行极化重构，对信号的幅值和相位调整精度较高，进而提高了极化重构精度和灵活度，能够解决去极化效应导致的发送端与接收端的极化方式不匹配的问题，进而可以提高信号的接收效率以及接收端接收到的信号的信噪比。一种可能的实施方式中，所述极化可重构装置包括：N个所述发射单元，与N个所述发射单元一一对应的N个所述数模转换单元，以及与N个所述数模转换单元一一对应的N个所述信号调整单元，N为大于或等于2的整数。其中，任意两个相邻的所述信号调整单元得到的调整后的第1路第一信号的相位差为θ，任意两个相邻的所述信号调整单元得到的调整后的第2路第一信号的相位差为θ；其中，θ根据所述待发射信号的波束方向确定。通过上述方案，所述极化可重构装置可以通过2N个独立的通道对信号的幅值和相位进行调整，并且实现对所述待发射信号的波束方向的控制。一个可能的实施方式中，所述发射单元包括双极化天线，所述双极化天线包括所述第一端口以及所述第二端口。当N个所述发射单元中的N个所述双极化天线构成等间距的直线阵列时，θ满足以下公式：其中，k为用于承载所述待发射信号的载波的波数，d为相邻两个所述双极化天线之间的距离，以及为所述待发射信号的波束方向与所述直线阵列法向的夹角。一个可能的实施方式中，当所述极化方式为角度为γ1的线性极化时，调整后的第1路第一信号的幅值与调整后的第2路第一信号的幅值之比为|tanγ1|，调整后的第1路第一信号的相位与调整后的第2路第一信号的相位之差为180°的整数倍。其中，所述γ1为所述待发射信号的电场方向在与所述待发射信号的传播方向垂直的平面内，与水平方向的夹角。一个可能的实施方式中，当所述极化方式为圆极化时，调整后的所述第1路第一信号的幅值与调整后的所述第2路第一信号的幅值的比值为1，调整后的所述第1路第一信号的相位与调整后的所述第2路第一信号的相位的差值为90°的奇数倍。一个可能的实施方式中，当所述极化方式为椭圆极化时，调整后的所述第1路第一信号的幅值与调整后的所述第2路第一信号的幅值的比值，以及整后的所述第1路第一信号的相位与调整后的所述第2路第一信号的相位的差值，根据所述椭圆极化方式对应的椭圆的长轴与短轴的比值以及γ2确定；其中，所述γ2为所述长轴在与所述待发射信号的传播方向垂直的平面内，与水平方向的夹角。第二方面，本申请还提供了一种通信设备，所述通信设备包括存储器和处理器和收发器。其中，所述存储器，存储有代码指令；所述处理器，用于调用所述存储器存储的代码指令，执行：产生第一信号；确定待发射信号的极化方式，所述极化方式包括线性极化、圆极化以及椭圆极化；将所述第一信号分成2N路第一信号，N为正整数；根据所确定的极化方式，调整第2i-1路第一信号的幅值和相位以及第2i路第一信号的幅值和相位，i＝1,...N；对调整后的所述第2i-1路第一信号进行数模转换，得到第2i-1路第二信号，以及对调整后的所述第2i路第一信号进行数模转换，得到第2i路第三信号。通过上述方案，所述通信设备可以在数字域，根据待发射信号的极化方式进行极化重构，对信号的幅值和相位调整精度较高，进而提高了极化重构精度和灵活度，能够解决去极化效应导致的发送端与接收端的极化方式不匹配的问题，进而可以提高信号的接收效率以及接收端接收到的信号的信噪比。一个可能的实施方式中，所述第2i-1路第二信号通过所述通信设备中收发器的第2i-1个端口发射，所述第2i路第三信号通过所述通信设备中收发器的第2i个端口发射，其中，所述第2i-1个端口发射的信号与所述第2i个端口发射的信号正交。一个可能的实施方式中，当所述N大于1时，调整后的所述第2i-1路第一信号与调整后的所述第2i+1路第一信号的相位差为θ，调整后的所述第2i路第一信号与调整后的所述第2i+2路第一信号的相位差为θ。其中，θ根据所述待发射信号的波束方向确定。通过上述方案，所述通信设备在实现极化重构的同时，还能够实现对所述待发射信号的波束方向的控制。一个可能的实施方式中，在所述通信设备中的收发器包括N个双极化天线，第i个所述双极化天线包括所述第2i-1端口以及所述第2i个端口的场景下，当N个所述双极化天线构成等间距的直线阵列时，θ满足以下公式：其中，k为用于承载所述待发射信号的载波的波数，d为相邻两个所述双极化天线之间的距离，以及为所述待发射信号的波束方向与所述直线阵列法向的夹角。一个可能的实施方式中，当所述极化方式为角度为γ1的线性极化时，调整后的第1路第一信号的幅值与调整后的第2路第一信号的幅值之比为|tanγ1|，调整后的第1路第一信号的相位与调整后的第2路第一信号的相位之差为180°的整数倍。其中，所述γ1为所述待发射信号的电场方向在与所述待发射信号的传播方向垂直的平面内，与水平方向的夹角。一个可能的实施方式中，当所述极化方式为圆极化时，调整后的所述第2i-1路第一信号的幅值与调整后的所述第2i路第一信号的幅值的比值为1，调整后的所述第2i-1路第一信号的相位与调整后的所述第2i路第一信号的相位的差值为90°的奇数倍。一个可能的实施方式中，当所述极化方式为椭圆极化时，调整后的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极化可重构装置，其特征在于，包括：依次连接的信号发生单元、信号调整单元、数模转换单元以及发射单元；其中，所述发射单元包括第一端口和第二端口，所述第一端口发射的信号与所述第二端口发射的信号正交；/n所述信号发生单元，用于产生第一信号；/n所述信号调整单元，用于确定待发射信号的极化方式，所述极化方式包括线性极化、圆极化以及椭圆极化；将所述第一信号分成2路第一信号；根据所确定的极化方式，调整第1路第一信号的幅值和相位以及第2路第一信号的幅值和相位；/n所述数模转换单元，用于对调整后的所述第1路第一信号进行数模转换，得到第二信号，以及对调整后的所述第2路第一信号进行数模转换，得到第三信号；/n所述发射单元，用于通过所述第一端口发射所述第二信号，以及通过所述第二端口发射所述第三信号，所述待发射信号为所述第二信号以及所述第三信号合成后得到的。/n

【技术特征摘要】
1.一种极化可重构装置，其特征在于，包括：依次连接的信号发生单元、信号调整单元、数模转换单元以及发射单元；其中，所述发射单元包括第一端口和第二端口，所述第一端口发射的信号与所述第二端口发射的信号正交；
所述信号发生单元，用于产生第一信号；
所述信号调整单元，用于确定待发射信号的极化方式，所述极化方式包括线性极化、圆极化以及椭圆极化；将所述第一信号分成2路第一信号；根据所确定的极化方式，调整第1路第一信号的幅值和相位以及第2路第一信号的幅值和相位；
所述数模转换单元，用于对调整后的所述第1路第一信号进行数模转换，得到第二信号，以及对调整后的所述第2路第一信号进行数模转换，得到第三信号；
所述发射单元，用于通过所述第一端口发射所述第二信号，以及通过所述第二端口发射所述第三信号，所述待发射信号为所述第二信号以及所述第三信号合成后得到的。


2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，包括：N个所述发射单元，与N个所述发射单元一一对应的N个所述数模转换单元，以及与N个所述数模转换单元一一对应的N个所述信号调整单元，N为大于或等于2的整数；
任意两个相邻的所述信号调整单元得到的调整后的第1路第一信号的相位差为θ，任意两个相邻的所述信号调整单元得到的调整后的第2路第一信号的相位差为θ；其中，θ根据所述待发射信号的波束方向确定。


3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述发射单元包括双极化天线，所述双极化天线包括所述第一端口以及所述第二端口；
当N个所述发射单元中的N个所述双极化天线构成等间距的直线阵列时，θ满足以下公式：



其中，k为用于承载所述待发射信号的载波的波数，d为相邻两个所述双极化天线之间的距离，以及为所述待发射信号的波束方向与所述直线阵列法向的夹角。


4.如权利要求1-3任意一项所述的装置，其特征在于，当所述极化方式为角度为γ1的线性极化时，调整后的第1路第一信号的幅值与调整后的第2路第一信号的幅值之比为|tanγ1|，调整后的第1路第一信号的相位与调整后的第2路第一信号的相位之差为180°的整数倍；
其中，所述γ1为所述待发射信号的电场方向在与所述待发射信号的传播方向垂直的平面内，与水平方向的夹角。


5.如权利要求1-3任意一项所述的装置，其特征在于，当所述极化方式为圆极化时，调整后的所述第1路第一信号的幅值与调整后的所述第2路第一信号的幅值的比值为1，调整后的所述第1路第一信号的相位与调整后的所述第2路第一信号的相位的差值为90°的奇数倍。


6.如权利要求1-3任意一项所述的装置，其特征在于，当所述极化方式为椭圆极化时，调整后的所述第1路第一信号的幅值与调整后的所述第2路第一信号的幅值的比值，以及调整后的所述第1路第一信号的相位与调整后的所述第2路第一信号的相位的差值，根据所述椭圆极化方式对应的椭圆的长轴与短轴的比值以及γ2确定；
其中，所述γ2为所述长轴在与所述待发射信号的传播方向垂直的平面内，与水平方向的夹角。


7.一种通信设备，其特征在于，包括存储器和处理器；
所述存储器，存储有代码指令；
所述处理器，用于调用所述存储器存储的代码指令，执行：产生第一信号；确定待发射信号的极化方式，所述极化方式包括线性极化、圆极化以及椭圆极化；将所述第一信号分成2N路第一信号，N为正整数；根据所确定的极化方式，调整第2i-1路第一信号的幅值和相位以及第2i路第一信号的幅值和相位，i＝1,...N；对调整后的所述第2i-1路第一信号进行数模转换，得到第2i-1路第二信号，以及对调整后的所述第2i路第一信号进行数模转换，得到第2i路第三信号。


8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，当所述N大于1时，调整后的所述第2i-1路第一信号与调整后的所述第2i+1路第一信号的相位差为θ，调整后的所述第2i路第一信号与调整后的所述第2i+2路第一信号的相位差为θ；其中，θ根据所述待发射信号的波束方向确定。


9.一种极化重构方法，其特征在于，应用于通信设备，所述通信设备包括2N个端口，第2i-1个端口发射的信号与第2i个端口发射的信号正交，i＝1,...N，N为正整数；所述方法包括：
产生第一信号；
确定待发射信号的极化方式；其中，所述极化方式包括线性极化、圆极化以及椭圆极化；
将所述第一信号分成2N路第一信号；根据所确定的极化方式，调整第2i-1路第一信号的幅值和相位以及第2i路第一信号的幅值和相位；
对调整后的所述第2i-1路第一信号进行数模转换，得到第2i-1路第二信号，以及对调整后的所述第2i路第一信号进行数模转换，得到第2i路第三信号；
通过所述第2i-1个端口发射所述第2i-1路第二信号，以及通过所述第2i个端口发射所述第2i路第三信号。


10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述N为大于1时，调整后的所述第2i-1路第一信号与调整后的所述第2i路第一信号的相位差为θ；其中，θ根据所述待发射信号的波束方向确定。


11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述通信设备包括N个双极化天线，第i个所述双极化天线包括所述第2i-1端口以及所述第2i个端口；
当N个所述双极化天线构成等间距的直线阵列时，θ满足以下公式：



其中，k为用于承载所述待发射信号的载波的波数，d为相邻两个所述双极化天线之间的距离，以及为所述待发射信号的波束方向与所述直线阵列法向的夹角。


12.如权利要求9-11任意一项所述的方法，其特征在于，当所述极化方式为角度为γ1的线性极化时，调整后的第1路第一信号的幅值与调整后的第2路第一信号的幅值之比为|tanγ1|，调整后的第1路第一信号的相位与调整后的第2路第一信号的相位之差为180°的整数倍；
其中，所述γ1为所述待发射信号的电场方向在与所述待发射信号的传播方向垂直的平面内，与水平方向的夹角。


13.如权利要求9-11任意一项所述的方法，其特征在于，当所述极化方式为圆极化时，调整后的所述第2i-1路第一信号的幅值与调整后的所述第2i路第一信号的幅值的比值为1，调整后的所述第2i-1路第一信号的相位与调整后的所述第2i路第一信号的相位的差值为90°的奇数倍。


14.如权利要求9-11任意一项所述的方法，其特征在于，当所述极化方式为椭圆极化时，调整后的所述第2i-1路第一信号的幅值与调整后的所述第2i路第一信号的幅值的比值，以及整后的所述第2i-1路第一信号的相位与调整后的所述第2i路第一信号的相位的差值，根据所述椭圆极化方式对应的椭圆的长轴与短轴的比值以及γ2确定；
其中，所述γ2为所述长轴在与所述待发射信号的传播方向垂直的平面内，与水平方向的夹角。


15.一种极化可重构装置，其特征在于，包括：依次连接的信号发生单元、信号调整单元、数模转换单元以及发射单元；其中，所述接收单元包括第一端口和第二端口，所述第一端口接收的信号与所述第二端口接收的信号正交；
所述信号发生单元，用于产生第一信号以及第二信号；
所述信号调整单元，用于分别确定待发射的2路信号的极化方式，其中，所述待发射的第1路信号的极化方式包括线性极化、圆极化以及椭圆极化，所述待发射的第2路信号的极化方式包括线性极化、圆极化以及椭圆极化；将所述第一信号分为2路第一信号，将所述第二信号分为2路第二信号；根据待发射的第1路信号的极化方式，分别调整第1路第一信号的幅值和相位以及第2路第一信号的幅值和相位；根据待发射的第2路信号的极化方式，分别调整第1路第二信号的幅值和相位以及第2路第二信号的幅值和相位；将调整后的第1路第一信号与调整后的第1路第二信号合成为第三信号，将调整后的第2路第一信号与调整后的第2路第二信号合成为第四信号；
所述数模转换单元，用于对所述第三信号进行数模转换，得到第五信号，以及对所述第四信号进行数模转换，得到第六信号；
所述发射单元，用于通过所述第一端口发射所述第五信号，以及通过所述第二端口发射所述第六信号。


16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，当所述装置包括1个所述发射单元时，所述待发射的第1路信号的极化方式与所述待发射的第2路信号的极化方式正交。


17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，当所述待发射的第1路信号的极化方式为水平线性极化，所述待发射的第2路信号的极化方式为垂直线性极化时，调整后的第1路第一信号的幅值A1与调整后的第2路第一信号的幅值B1的比值，调整后的第1路第一信号的相位为α1与调整后的第2路第一信号的相位β1的差值，满足以下条件：



α1-β1＝θVV-θHV+n*180°
其中，AVV为接收端的第一端口接收到的垂直线性极化参考信号的幅值，θVV为所述接收端的第一端口接收到的垂直线性极化参考信号的相位，AHV为所述接收端的第一端口接收到的水平线性极化参考信号的幅值，θHV为所述接收端的第一端口接收到的水平线性极化参考信号的相位，n为奇数，所述接收端的第一端口用于接收垂直线性极化信号，所述垂直线性极化参考信号以及所述水平线性极化参考信号为所述装置发送的参考信...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晶晶，陈军，刘鹏，成千福，王光健，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44