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Patent Searching and Data


Title:
ANTENNA SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/100989
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to the field of communications, and particularly to an antenna system, which comprises a transmitting antenna, a receiving antenna, an antenna cover above the transmitting antenna and the receiving antenna, and a reflector inside the antenna cover, wherein a signal transmitted by the transmitting antenna, reflected by the reflector and then received by the receiving antenna offsets a same-frequency interfering signal transmitted by the transmitting antenna and directly received by the receiving antenna. Therefore, by means of the embodiment of the present invention, a same-frequency interfering signal from the transmitting antenna to the receiving antenna can be eliminated without adding antenna number or increasing antenna distance.

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Inventors:
LIU, Yu (Huawei Administration Building, Bantian Longgan, Shenzhen Guangdong 9, 518129, CN)
CHEN, Yi (Huawei Administration Building, Bantian Longgan, Shenzhen Guangdong 9, 518129, CN)
Application Number:
CN2012/087486
Publication Date:
July 03, 2014
Filing Date:
December 26, 2012
Export Citation:
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Assignee:
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. (Huawei Administration Building, Bantian Longgan, Shenzhen Guangdong 9, 518129, CN)
International Classes:
H04B15/00; H01Q1/52
Foreign References:
JP2012073853A2012-04-12
CN1241855A2000-01-19
JP2002077164A2002-03-15
Other References:
See also references of EP 2940907A4
None
Attorney, Agent or Firm:
GUANGZHOU SCIHEAD PATENT AGENT CO., LTD (Room 1508, Huihua Commercial & Trade BuildingNo. 80 XianLie Zhong Road, Yuexi, Guangzhou Guangdong 0, 510070, CN)
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Claims:
权 利 要 求

1、 一种天线系统, 其特征在于, 包括: 一个发射天线、 一个接收天线, 位 于所述发射天线和所述接收天线上方的天线罩, 以及位于所述天线罩内的反射 体, 所述发射天线的发射信号经所述反射体反射后被所述接收天线接收到的信 号与所述发射天线的发射信号直接被所述接收天线接收到而产生的同频干扰信 号互相抵消。

2、 如权利要求 1所述的天线系统, 其特征在于, 所述发射天线的发射信号 经所述反射体反射后被所述接收天线接收到的信号与所述发射天线的发射信号 直接被所述接收天线接收到而产生的同频干扰信号互相抵消具体为: 所述发射 天线的发射信号经所述反射体反射后被所述接收天线接收到的信号的幅度与所 述发射天线的发射信号直接被所述接收天线接收到而产生的同频干扰信号的幅 度相等, 相位相差 (2" + \)π, η = 0,±1,±2,…。

3、 如权利要求 2所述的天线系统, 其特征在于, 所述发射天线到所述反射 体的入射点的距离为 A , 所述接收天线到所述反射体的入射点的距离为 /2 , 所 述发射天线到所述接收天线的距离为 D, 所述反射体的反射系数为 Γ , 则所 述发射天线的发射信号经所述反射体反射后被所述接收天线接收到的信号的相 位与所述发射天线的发射信号直接被所述接收天线接收到而产生的同频干扰信 号的 η = 0,1,2, . . .

其中, λ为载波波长, ^为反射系数 Γ的相位 ( 4、 如权利要求 2所述的天线系统, 其特征在于, 所述反射体的反射系数为 Γ , 、 为所述发射天线到所述反射体的入射载波角度; 、 ^为所述接 收天线用于接收所述反射体所反射信号的载波角度; 、 为所述发射天线对 所述接收天线产生的同频干扰信号的载波角度; 、 为所述接收天线用于接 收所述发射天线产生的同频干扰信号的载波角度, 则所述发射天线的发射信号 经所述反射体反射后被所述接收天线接收到 的信号的幅度为 GT (θ , ,/ PL(f, I, ) · |Γ| · /2 ) · GR (θ,κ ^ ), 所述发射天线的发射 信号直接被所述接收天线接收到而产生的同频干扰信号的幅度为 T、Θ ,φζ , f、. PL、f ,D、. GR{^ ,φ , f、 , 其中, /为载波频率, lFl为反射系数 r的幅度, G 6^^'/)为所述发射 天线到所述反射体发射载波的增益, G 0^/)为所述接收天线用于接收反 射体的反射载波的载波增益, ^(^, , )为所述发射天线的发射信号直接被 所述接收天线接收到而产生的同频干扰信号的发射载波增益, GR (^,(^,f)为 所述接收天线用于接收所述发射天线产生的同频干扰信号的载波增益, PL{f, lx ) 和 PL、f, /2 )分别为所述发射天线到所述反射体的路径损耗以及所述反射体到所 述接收天线的路径损耗, D)为所述发射天线到所述接收天线的路径损 耗。

5、 如权利要求 1-4中任一项所述的天线系统, 其特征在于, 所述反射体为 单介电常数的介质。

6、 如权利要求 1-4中任一项所述的天线系统, 其特征在于, 所述反射体为 导体。 7、 如权利要求 1-4中任一项所述的天线系统, 其特征在于, 所述反射体由 不同介电常数的介质层叠而成。

8、 如权利要求 1-4中任一项所述的天线系统, 其特征在于, 所述反射体包 括多个不同介电常数的介质,所述多个介质在 XYZ三维坐标中的 Y轴方向离散 排布。

9、 如权利要求 1-4中任一项所述的天线系统, 其特征在于,

所述反射体完全嵌入到所述天线罩中;

或, 所述反射体部分嵌入到所述天线罩中;

或, 所述反射体固定在所述天线罩的内表面。

Description:
一种天线系统 技术领域

本发明涉及通信领域, 特别涉及一种天线系统。 背景技术

微波通信设备通常采用不同的频率同时发送和 接收信号, 这种频谱利用方 式造成了频谱资源的浪费。 由此产生的全双工通信技术, 即在同一段频谱上进 行数据发送的同时, 也进行数据接收的频谱利用方式, 能极大地提升频谱的利 用效率。

全双工通信中的一个关键问题是, 由于设备发射和接收同频, 设备的发射 天线会对本端接收天线产生同频干扰, 而且同频干扰不能使用滤波器抑制。 因 此, 提升设备收发天线之间的隔离度是实现全双工 通信需要解决的一个关键问 题。

目前有以下两种现有技术解决全双工通信技术 下的设备收发天线之间的同 频干扰问题。

图 1和图 2为现有技术中采用三天线的技术方案。 如错误! 未找到引用源。 所示, 该技术方案使用两个发射天线 TX1和 TX2以及一个接收天线 RX。 两发 射天线与接收天线的距离之差为 '2 ,其中 为载波的波长。发射天线 TX1和 TX2 发射的信号被接收天线 RX接收到, 从而产生同频干扰。

在方案中, 发射信号被功率分配器分成两路相同的信号分 别馈入发射天线

TX1和 TX2中, 由于距离接收天线的位置相差 则到达接收天线处的两路发 射信号的相位也相差 180° , 从而两路干扰能相互抵消。 该技术方案中, 其中一个发射天线的作用是用来产生抵消信号 , 从而将另 一个发射天线对接收天线的干扰抵消掉。

在该技术方案的基础上, 将两个发射天线用接收天线替换, 同时将接收天 线用发射天线替换,功率分配器此时的功能为 功率合路,得到的 "两收一发"(两 个接收天线和一个发射天线) 天线系统原理与文献技术方案相同, 如错误! 未 找到引用源。 所示。

图 1和图 2所示方案使用辅助天线产生干扰抵消信号, 增加了天线数量。 另一种现有技术方案是通过增大收发天线间的 距离。 天线距离的增大能够 增大干扰的自由空间损耗, 从而增大收发天线间隔离度。 但是, 天线距离的增 大会使得整个天线系统的尺寸变大。 发明内容

鉴于此, 本发明提供一种天线系统, 可简化天线系统的天线个数及天线之 间的举例。

本发明第一方面提供一种天线系统, 其可包括: 一个发射天线、 一个接收 天线, 位于所述发射天线和所述接收天线上方的天线 罩, 以及位于所述天线罩 内的反射体, 所述发射天线的发射信号经所述反射体反射后 被所述接收天线接 收到的信号与所述发射天线的发射信号直接被 所述接收天线接收到而产生的同 频干扰信号互相抵消。

结合第一方面, 在第一种可能的实现方式中, 所述发射天线的发射信号经 所述反射体反射后被所述接收天线接收到的信 号与所述发射天线的发射信号直 接被所述接收天线接收到而产生的同频干扰信 号互相抵消具体为: 所述发射天 线的发射信号经所述反射体反射后被所述接收 天线接收到的信号的幅度与所述 发射天线的发射信号直接被所述接收天线接收 到而产生的同频干扰信号的幅度 相等, 相位相差 (2" + \)π,η = 0,±1,±2,…。

结合第一方面的第一种可能的实现方式, 在第二种可能的实现方式中, 所 述发射天线到所述反射体的入射点的距离为 A , 所述接收天线到所述反射体的 入射点的距离为 / 2 , 所述发射天线到所述接收天线的距离为 D,所述反射体的 反射系数为 Γ , 则所述发射天线的发射信号经所述反射体反射 后被所述接收 天线接收到的信号的相位与所述发射天线的发 射信号直接被所述接收天线接收 到而 , 则:

其中, λ为载波波长, ^为反射系数 Γ的相位。

结合第一方面的第一种可能的实现方式, 在第三种可能的实现方式中, 所 述反射体的反射系数为 Γ , 、 ι 为所述发射天线到所述反射体的入射载波角 度; 、 为所述接收天线用于接收所述反射体所反射信 号的载波角度; θ 、 为所述发射天线对所述接收天线产生的同频干 扰信号的载波角度; 、 为 所述接收天线用于接收所述发射天线产生的同 频干扰信号的载波角度, 则所述 发射天线的发射信号经所述反射体反射后被所 述接收天线接收到的信号的幅度 为 G t ,φ , f)' PLi ,ι^τ]. PIJ ,ι 2 γ ,φ^ , f),所述发射天线的发 射信号直接被所述接收天线接收到而产生的同 频干扰信号的幅度为

G T 、Θ ,φ , f、. PL、f ,D、 . , f、 ,

G T {e ^ PL{f x )-\T[PL{f 2 )-G R {e^^ )=

G T (p T ,f、.Pl f,D、.G R (p^,f、

其中, /为载波频率, M为反射系数 r的幅度, G 6 ^, ,/)为所述发射 天线到所述反射体发射载波的增益, ^ 为所述接收天线用于接收反 射体的反射载波的载波增益, ^(^, , )为所述发射天线的发射信号直接被 所述接收天线接收到而产生的同频干扰信号的 发射载波增益, G R (θ^ , , )为 所述接收天线用于接收所述发射天线产生的同 频干扰信号的载波增益, PL(f, l x ) 和尸 (/,/ 2 )分别为所述发射天线到所述反射体的路 损耗以及所述反射体到所 述接收天线的路径损耗, D)为所述发射天线到所述接收天线的路径损 耗。

结合第一方面至第一方面的第三种可能的实现 方式中任一种, 在第四种可 能的实现方式中, 所述反射体为单介电常数的介质。

结合第一方面至第一方面的第三种可能的实现 方式中任一种, 在第五种可 能的实现方式中, 所述反射体为导体。

结合第一方面至第一方面的第三种可能的实现 方式中任一种, 在第六种可 能的实现方式中, 所述反射体由不同介电常数的介质层叠而成。

结合第一方面至第一方面的第三种可能的实现 方式中任一种, 在第七种可 能的实现方式中, 所述反射体包括多个不同介电常数的介质, 所述多个介质在 XYZ三维坐标中的 Y轴方向离散排布。

结合第一方面至第一方面的第三种可能的实现 方式中任一种, 在第八种可 能的实现方式中, 所述反射体完全嵌入到所述天线罩中;

或, 所述反射体部分嵌入到所述天线罩中;

或, 所述反射体固定在所述天线罩的内表面。

由上可见, 在本发明的一些可行的实施方式中, 天线系统包括: 一个发射 天线、 一个接收天线, 位于所述发射天线和所述接收天线上方的天线 罩, 以及 位于所述天线罩内的反射体, 所述发射天线的发射信号经所述反射体反射后 被 所述接收天线接收到的信号与所述发射天线的 发射信号直接被所述接收天线接 收到而产生的同频干扰信号互相抵消。 由此, 本发明实施例可在不额外增加天 线数量以及增大天线距离的情形下, 实现发射天线对接收天线的同频干扰信号 的消除。 附图说明

图 1为现有技术天线系统一实施例的结构组成示 图;

图 2为现有技术天线系统另一实施例的结构组成 意图;

图 3为本发明天线系统一实施例的结构组成示意 ;

图 4为本发明天线系统的反射原理示意图;

图 5为本发明反射体一实施例的分布示意图;

图 6为本发明反射体另一实施例的分布示意图;

图 7为本发明天线系统另一实施例的结构组成示 图;

图 8为本发明反射体与天线罩的一实施例的位置 系示意图。 具体实施例

下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明 。

图 3为本发明天线系统一实施例的结构组成示意 。 如图 3所示, 本发明 实施例的天线系统可包括: 一个发射天线 10, —个接收天线 20, 位于所述发射 天线 10和所述接收天线 20上方的天线罩 30,以及位于所述天线罩 30内的反射 体 40, 具体的, 所述发射天线 10的发射信号经所述反射体 40反射后被所述接 收天线 20接收到的信号与所述发射天线 10的发射信号直接被所述接收天线 20 接收到而产生的同频干扰信号(即发射天线 10对接收天线 20的同频干扰信号) 互相 4氐消。

在一些可行的实施方式中, 所述发射天线 10 的发射信号经所述反射体 40 反射后被所述接收天线 20接收到的信号与所述发射天线 10的发射信号直接被 所述接收天线 20接收到而产生的同频干扰信号互相抵消具体 : 所述发射天线 10的发射信号经所述反射体 40反射后被所述接收天线 20接收到的信号的幅度 与所述发射天线 10的发射信号直接被所述接收天线 20接收到而产生的同频干 扰信号的幅度相等, 相位相差 (2" + Ι)π, η = 0,±1,±2,…。

在一些可行的实施方式中, 所述天线罩的形状为任意可行的形状, 比如, 平面、 抛物面、 球面等。

进一步, 图 4为本发明的天线系统的信号传输原理示意图 如图 4所示, 发射天线 10的发射信号载波的反射和透射共在 4层介质区域中进行。 从下往上 依次为: 空气层(介电常数为 )、 反射体层(介电常数为 )、 天线罩材料层 (介电常数为 A )和空气层(介电常数为 )。 错误! 未找到引用源。 中以天线 的主瓣方向与反射体的分界面法线方向平行为 例。 发射信号在反射体上的投射 点在发射天线 10和接收天线 20之间连线的中垂线与反射体 40的分界面的交点 处。 设发射天线 10和接收天线20的增益分别为 < ^( )和 < ^( ^, , 它们 是天线工作频率/和球坐标 (为载波与球坐标中 Z轴的夹角)和 (为载波 被映射到球坐标中的 X、 Y轴所在平面时, 与 X轴形成的夹角) 的函数。 具体 实现中,天线的增益可以通过测量得到。以天 线主瓣朝向为 为例,从错误! 未找到引用源。 中可以看到, 能够使发射天线 10的载波投射到反射体 40上的 和 的取值为: 设电磁波在介质表面的反射系数为 Γ , 且令 T = \T\e ]<p

其中, 1 1 为反射系 数 Γ的幅度, 为反射系数 Γ的相位。 则发射天线 10的发射信号经反射体 40 反射后被接收天线 20接收到的信号相位变化为: 其中, /为载波频率; c为光速; 、 分别为发射天线 10和接收天线 20 到反射体 40的入射点的距离, 当入射点在发射天线 10和接收天线 20连线的中 垂线上时, 有 A =/ 2 = /。

接收天线 20接收到的同频干扰信号相对于发射天线 10处, 相位的变化量

=2^-·/·—

c (2) 其中 D为发射天线 10与接收天线 20之间的距离

为了满足发射天线 10对接收天线 20的同频干扰信号的相位能被抵消, 则 所述发射天线 10经所述反射体 40反射到所述接收天线 20所形成的信号的相位 变化量 Δ 和所述发射天线 10对所述接收天线 20产生的同频干 4尤信号的相位变 化量 Δ %之间的关系满足:

= (2η + \)·π η = 0,1,2,... 其中, λ为载波波长。 进一步,设 、 为所述发射天线 10到所述反射体 40的发射载波角度(结 合图 4, 假设发射天线 10到反射体 40的发射载波 Α的方向入射到反射体 40, 则 和 即可分别为图 4中的 和^ , 其中 为 /与 轴的夹角, ·为 A映 射到 X、 Y轴所在平面时与 X轴之间的夹角, 即 具体为图 4中 X、 Y轴之间 的虚线与 X轴之间的夹角); 、 为所述接收天线 20用于接收反射体 40反 射信号的接收载波角度; ^、 为所述发射天线对所述接收天线产生的同频干 扰信号的载波角度; ^、 为所述接收天线 20用于接收发射天线 10的同频干 扰信号的接收载波角度。

则为了满足发射天线 10对接收天线 20的同频干扰信号的幅度能被抵消, 所述发射天线的发射信号经所述反射体反射后 被所述接收天线接收到的信号的 幅度与所述发射天线的发射信号直接被所述接 收天线接收到而产生的同频干扰 信号的幅度需相等, 其具体满足:

P TX - G T {θ , φ , f) . PL{f, l, ) · |Γ| · PL{f, l 2 ) - G R {Of, ^, f) =

P TX . G T 、Θ ,φ , f、. PL f ,D). f、 ) 其中, P tx 为发射天线 lo 的功率; /为载波频率, M为反射系数 r的幅度,

<^(O ,/)为所述发射天线 10 到所述反射体 40 的发射载波的增益, (^ ( , ,/)为所述接收天线 20 用于接收反射体 40 反射载波的增益,

G θ 2 ,/ 为所述发射天线 10对所述接收天线 20产生的同频干扰信号方向 上的增益,(^ ^^,/)为所述接收天线 20用于接收同频干扰的增益, PL{ ,! 和尸 (/,/ 2 )分别为所述发射天线 10到所述反射体 40的路径损耗和所述反射体 40到所述接收天线 20的路径损耗, ^(/,^))为所述发射天线 10到所述接收 天线 20的干扰路径损耗。

对式错误! 未找到引用源。 进行整理得到:

G T , f、- PL、f ,Ό)· G R (pK f、 ( 5 ) 由式(3 )可知, 具体实现中, 本发明实施例通过调整反射体 40、 发射天线

10和接收天线 20三者之间的位置关系 (即调整 、 / 2 和 D ), 即可实现同频干扰 信号相位的抵消。

由式(5 )可知, 具体实现中, 在反射体 40、 发射天线 10和接收天线 20三 者之间的位置关系确定的情形下 (即式(5 ) 中除 之外的值均已确定), 本发 明实施例通过选择具有合适反射系数 Γ的反射体 40 (即选择合适的 ), 即可 实现同频干扰信号的幅度的抵消。 具体实现中, 反射系数的计算方法为已有技 术, 在本发明中不做详细描述。

在一些可行的实施方式中, 所述反射体为单介电常数的介质。 此时, 所述 发射天线 10到所述反射体 40的入射点的距离则为发射天线到该单介电常 介 质的入射点的距离。 以及, 所述接收天线 20到所述反射体 40的距离则为接收 天线到该单介电常数介质的入射点的距离。

在一些可行的实施方式中, 所述反射体为导体。 此时, 所述发射天线 10到 所述反射体 40的入射点的距离则为发射天线到该导体的入 点的距离。 以及, 所述接收天线 20到所述反射体 40的距离则为接收天线到该导体的入射点的距 离。

在一些可行的实施方式中, 为了获得满足式(3 )和式(5 )要求的 Γ值,所 述反射体 40可由不同介电常数的介质层叠而成, 如图 5所示。 在一些可行的实施方式中, 为满足式(3 )相位关系和式(5 ) 的幅度关系, 可使用离散排布的多个介质构成所述反射体 40, 如图 6所示的直角坐标系中, 可选择离散方向为 Y轴,即所述反射体 40包括多个介质,所述多个介质在 XYZ 三维坐标中的 Y轴方向离散排布。所述反射体 40的多个介质的介电常数可以相 同, 也可以不同; 所述的多个介质中每个介质可以是单层介质、 可以是导体也 可以是多层介质层叠而成; 所述的多个介质中, 每个介质可以完全嵌入到所述 天线罩中, 或者部分嵌入到所述天线罩中, 或者固定在所述天线罩的内表面。

在一些可行的实施方式中, 所述反射体 40上除了严格满足式(3 )和式(5 ) 的入射点之外, 如图 6所示, 还存在一些入射点 (比如, 在 X轴上的入射点), 所述发射天线 10发射的载波在所述发射体 40上的这些入射点反射后被所述接 收天线 20接收时产生的相位变化量 和所述发射天线 10对所述接收天线 20 干扰的相位变化量 Δ%之差接近 (2" + 1) τ, « = 0,±1,±2,· .. , 这对于干扰抵消也 是有帮助的。 所以所述反射体 40在 X方向上还包括一部分介质, 所述发射天线 10发射的载波入射到所述反射体 40的这些介质上反射后被所述接收天线 20接 收时产生的相位变化量 和所述发射天线 10对所述接收天线 20干 ·ί尤的相位变 化量 Δ%之差满足 (2" + 1 τ ± , " = 0,士 1,±2,…。 在一些可行的实施方式中, 本发明实施例中的反射体介电常数可小于或大 于天线罩的介电常数。

在一些可行的实施方式中, 本发明实施例中的反射体还可以是多个在空间 上离散分布的反射体。 适当调整反射体的放置位置, 所述发射天线发射的载波 入射到这些所述反射体上并经过多次反射后被 所述接收天线接收时产生的相位 变化量和所述发射天线对所述接收天线干扰的 相位变化量之差仍然可满足 (2" + 1 τ, " = 0,±1,±2,· . ·。 以及, 所述发射天线的发射信号经所述反射体反射 后被所述接收天线接收到的信号的幅度与所述 发射天线的发射信号直接被所述 接收天线接收到而产生的同频干扰信号的幅度 仍可相等。 比如, 图 7 示出了经 过三个反射体(分别为介电常数为 的反射体 41、 介电常数为 的反射体 42、 介电常数为 ε 4的反射体 43、)的反射以消除同频干扰信号的实施例。 体实现中, 当采用多个反射体在空间上离散分布的方式来 消除同频干扰信号时, 所选中的 反射体的介电常数可相同或者不同。

在一些可行的实施方式中, 如图 8 所示, 所述反射体可完全嵌入到所述天 线罩中 (图 8中的 (a ) ); 或, 所述反射体部分嵌入到所述天线罩中 (图 8中的 ( b ) ); 或, 所述反射体固定在所述天线罩的内表面 (图 8中的 (c ) )。 图 8 中 的反射体 40也可替换为反射体 41、 反射体 42以及反射体 43中任一种。

在一些可行的实施方式中, 本发明的发射天线和接收天线可为定向天线和 全向天线。 明的精神和范围。 这样, 倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利 要求及 其等同技术的范围之内, 则本发明也意图包含这些改动和变型在内。




 
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