技术领域

本发明涉及通信技术领域， 具体而言， 涉及一种同频全双工天线结构 和一种无线通信的电子设备。 背景技术

目前， 同频全双工技术的难点在于自干扰消除技术。 干扰消除的方式 主要有天线干扰消除、 射频干扰消除及数字干扰消除， 而天线干扰消除作 用于天线端， 属于一种被动式干扰消除。

为了实现天线干扰消除， 相关技术中提出了通过控制收发天线的空间 位置， 使两个发射天线的信号在接收天线处干涉相消 的方案。 该方案将发 射信号分成两路， 分别送到两个发射天线上， 并且将一个接收天线摆放在 两个发射天线之间， 使接收天线与两个发射天线之间的距离差为半 波长的 奇数倍。 具体地， 如图 1 所示， 若发射信号的波长为 A， 发射信号经过射 频通道后分成两路， 分别送入两根发射天线 （即发射天线 102和发射天线

106 ) 。 其中， 发射天线 106 与接收天线 104距离为 +^， 发射天线 102

2

与接收天线 104的距离为 两个发射信号在接收天线 104处叠加， 半波 长的路程差导致两信号的相位差为 r， 因此叠加后的发射信号会干涉相 消， 自干扰信号的强度大大降低。 而且两个发射信号的强度在接收天线处 越匹配， 干涉相消的效果越明显， 干扰残留信号强度越弱。

上述方案需要两个发射天线和一个接收天线， 虽然实现了全双工的通 信方式， 也在一定程度上提高了系统的吞吐量。 但是， 由于发射信号经历 了不同的天线通路， 不能保证两根发射天线的特性完全相同， 即便是同一 发送信号经过两个发射天线， 也会有不同的失真和损耗。 并且两个信号的 差异是随机性的， 差异越大， 干涉相消的效果越差， 干扰残留信号强度越 大。 因此， 如何能够在不增加有源器件的前提下， 实现天线的自干扰消 除， 同时避免两根发射天线发射的信号由于存在随 机误差而造成干涉相消 的效果差成为亟待解决的技术问题。 发明内容

本发明正是基于上述技术问题至少之一， 提出了一种新的同频全双工天 线结构， 能够在不增加有源器件的前提下， 实现天线的自干扰消除， 同时也 避免了两根发射天线发射的信号由于存在随机 误差而造成干涉相消的效果 差、 干扰残留信号强的问题。

有鉴于此， 本发明提出了一种同频全双工天线结构， 包括： 接收天 线； 发射天线， 用于发射预定波长的信号； 信号反射装置， 用于对所述发 射天线发射的信号进行反射， 以实现所述发射天线发射的信号经反射后到 达所述接收天线的反射信号与所述发射天线发 射的信号直接到达所述接收 天线的直射信号的路径差为所述预定波长一半 的奇数倍。

在该技术方案中， 通过信号反射装置对发射信号进行反射， 以实现经 信号反射装置反射后到达接收天线的反射信号 与直接到达接收天线的直射 信号在接收天线处进行干涉抵消， 使得能够在不增加有源器件的前提下， 实现天线的自干扰消除； 而且由于反射信号与直射信号是由同一根天线 发 送的， 因此， 反射信号与直射信号的失真和损耗是一致的， 相比于相关技 术中釆用两根发射天线和一根接收天线的实现 方案， 不仅结构简单， 而且 避免了两根发射天线发射的信号由于存在随机 误差而造成干涉相消的效果 差、 干扰残留信号强的问题。 其中， 直射信号与反射信号的高度可以相同 也可以不同， 只需保证反射信号与直射信号的路径差为发射 天线发射的信 号半波长的奇数倍即可。

根据本发明的一个优选方案， 发射天线与接收天线的高度相同； 并 且， 发射天线垂直于信号反射装置的反射面。

在满足发射天线与接收天线的高度相同， 且发射天线垂直于信号发射 装置的反射面时， 所述发射天线与所述接收天线之间的距离、 所述发射天 线的高度和所述预定波长满足以下公式： 2hf + d ² = (d + n ² ; 其中， 代表所述发射天线的高度， 代表所 述发射天线与所述接收天线之间的距离， A代表所述预定波长， 为奇 数。

在上述技术方案中， 优选地， 所述信号反射装置的反射面为球面， 所 述信号发射装置发射的信号经过所述球面反射 并汇聚后形成所述反射信 号。

在该技术方案中， 通过设置信号反射装置的反射面为球面， 能够汇聚 发射天线发射的信号能量， 进而弥补由于反射信号的路径较长而造成功率 损耗较大的问题， 从而确保接收天线接收到的直射信号与反射信 号的功率 保持一致， 以实现最优的干涉相消效果。

在上述技术方案中， 优选地， 所述信号反射装置的反射面上设置有增 强信号反射的涂层。

在该技术方案中， 通过在信号反射装置的反射面上设置增强信号 反射 的涂层， 能够避免发射天线发射的信号在反射过程中能 量损耗较大而影响 反射信号与直射信号的干涉相消效果。

在上述技术方案中， 优选地， 所述涂层设置在所述反射信号在所述反 射面上的反射点处。

在该技术方案中， 通过仅在反射面的反射点处设置涂层， 可以减少涂 层原料的使用， 降低产品的成本。

在上述技术方案中， 优选地， 在所述发射天线发射的信号为宽带信号 时， 所述反射信号的路径中设置有特定色散属性的 介质层， 以降低所述宽 带信号中不同频率信号的波长差异。

在该技术方案中， 由于宽带信号包含不同频率的信号， 而不同频率的 信号的波长不同， 因此， 通过设置具有特定色散属性的介质层， 能够尽量 弥补宽带信号中不同频率信号的波长差异， 进而增强干涉相消的效果。

在上述技术方案中， 优选地， 所述发射天线与所述信号反射装置之间 的距离大于或等于预定距离， 以通过所述发射天线与所述信号反射装置形 成发射分集。

具体地， 在增加信号反射装置的情况下， 相当于形成了两个发射天线 (当然， 在有多个信号反射装置时， 可以形成多个发射天线） ， 即 "源" 发射天线和 "像" 发射天线， 在 "源" 发射天线和 "像" 发射天线之间超 过一定距离 （如超过 10 个波长） 时， 可以确保 "源" 发射天线和 "像" 发射天线发送的信号具有独立的衰落特性， 因此可以构成发射分集。

在上述技术方案中， 优选地， 所述接收天线与所述信号反射装置之间 的距离大于或等于预定距离， 以通过所述接收天线与所述信号反射装置形 成接收分集。

类似地， 在增加信号反射装置的情况下， 相当于形成了两个接收天线 (当然， 在有多个信号反射装置时， 可以形成多个接收天线） ， 即 "源" 接收天线和 "像" 接收天线， 在 "源" 接收天线和 "像" 接收天线之间超 过一定距离 （如超过 10 个波长） 时， 可以确保 "源" 接收天线和 "像" 接收天线接收的信号具有独立的衰落特性， 因此可以构成接收分集。

根据本发明的另一方面， 还提出了一种无线通信的电子设备， 包括： 上述任一项技术方案中所述的同频全双工天线 结构。

通过以上技术方案， 能够在不增加有源器件的前提下， 实现天线的自 干扰消除， 同时也避免了两根发射天线发射的信号由于存 在随机误差而造 成干涉相消的效果差、 干扰残留信号强的问题。 附图说明

图 1示出了相关技术中提出的全双工天线结构示� �图；

图 2 示出了根据本发明的一个实施例的同频全双工 天线结构的示意 图；

图 3示出了根据本发明的另一个实施例的同频全� �工天线结构的示意 图；

图 4示出了根据本发明的又一个实施例的同频全� �工天线结构的示意 图；

图 5示出了在图 4中所示的天线结构的基础上实现干涉相消的� �何关 系的示意图；

图 6示出了根据本发明的实施例的直射信号到接� �天线距离与干扰消 除效果关系的示意图。 具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、 特征和优点， 下面结合附 图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细 描述。 需要说明的是， 在不 冲突的情况下， 本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组 合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充 分理解本发明， 但是， 本发明还可以釆用其他不同于在此描述的其他 方式来实施， 因此， 本发明 的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限 制。

图 2 示出了根据本发明的一个实施例的同频全双工 天线结构的示意 图。

如图 2 所示， 根据本发明的一个实施例的同频全双工天线结 构， 包 括： 接收天线 204; 发射天线 202， 用于发射预定波长的信号； 信号反射 装置 210， 用于对所述发射天线 202发射的信号进行反射， 以实现所述发 射天线 202发射的信号经反射后到达所述接收天线 204的反射信号 208与 所述发射天线 202发射的信号直接到达所述接收天线 204的直射信号 206 的路径差为所述预定波长一半的奇数倍。

在该技术方案中， 通过信号反射装置 210对发射信号进行反射， 以实 现经信号反射装置 210反射后到达接收天线 204的反射信号 208与直接到 达接收天线 204的直射信号 206在接收天线 204处进行干涉抵消， 使得能 够在不增加有源器件的前提下， 实现天线的自干扰消除； 而且由于反射信 号 208与直射信号 206是由同一根天线发送的， 因此， 反射信号 208与直 射信号 206的失真和损耗是一致的， 相比于相关技术中釆用两根发射天线 和一根接收天线的实现方案， 不仅结构简单， 而且避免了两根发射天线发 射的信号由于存在随机误差而造成干涉相消的 效果差、 干扰残留信号强的 问题。 其中， 直射信号 206与反射信号 208的高度可以相同也可以不同， 只需保证反射信号 208与直射信号 206的路径差为发射天线 202发射的信 号半波长的奇数倍即可。

其中， 信号反射装置 210可以如图 2所示， 既位于发射天线 202的下 方， 又位于接收天线 204 的下方； 也可以如图 3 所示， 仅位于发射天线 202的下方。

如图 4所示， 根据本发明的一个优选方案， 发射天线 202与接收天线 204 的高度相同； 并且， 发射天线 202 垂直于信号反射装置 210 的反射 面。 当然， 发射天线 202也可以不垂直于信号反射装置 210的反射面。

在满足发射天线 202与接收天线 204的高度相同， 且发射天线 202垂 直于信号发射装置 210 的反射面时， 所述发射天线 202 与所述接收天线 204 之间的距离、 所述发射天线 202 的高度和所述预定波长满足以下公 式：

{2hf + d ² = (d + n x ^) ² ; 其中， 如图 5 所示， 代表所述发射天线 202 的高度， ^代表所述发射天线 202 与所述接收天线 204之间的距离， 代 表所述预定波长， 为奇数。

为了避免反射信号 208 因反射而导致功率损耗的问题， 可以通过以下 两种方式进行处理：

实施方式一：

所述信号反射装置 210的反射面为球面 （图中未示出） ， 所述信号发 射装置 210 发射的信号经过所述球面反射并汇聚后形成所 述反射信号 208。

在该技术方案中， 通过设置信号反射装置 210的反射面为球面， 能够 汇聚发射天线 202发射的信号能量， 进而弥补由于反射信号 208的路径较 长而造成功率损耗较大的问题， 从而确保接收天线 204接收到的直射信号 206与反射信号 208的功率保持一致， 以实现最优的干涉相消效果。

实施方式二：

所述信号反射装置 210的反射面上设置有增强信号反射的涂层 （图中 未示出） 。

在该技术方案中， 通过在信号反射装置 210的反射面上设置增强信号 反射的涂层， 能够避免发射天线 202发射的信号在反射过程中能量损耗较 大而影响反射信号 208与直射信号 206的干涉相消效果。

在上述技术方案中， 优选地， 所述涂层设置在所述反射信号 208在所 述反射面上的反射点处。

在该技术方案中， 通过仅在反射面的反射点处设置涂层， 可以减少涂 层原料的使用， 降低产品的成本。

在上述技术方案中， 优选地， 在所述发射天线 202发射的信号为宽带 信号时， 所述反射信号 208的路径中设置有特定色散属性的介质层， 以降 低所述宽带信号中不同频率信号的波长差异。

在该技术方案中， 由于宽带信号包含不同频率的信号， 而不同频率的 信号的波长不同， 因此， 通过设置具有特定色散属性的介质层， 能够尽量 弥补宽带信号中不同频率信号的波长差异， 进而增强干涉相消的效果。

在上述技术方案中， 优选地， 所述发射天线 202与所述信号反射装置 210之间的距离大于或等于预定距离， 以通过所述发射天线 202与所述信 号反射装置 210形成发射分集。

具体地， 在增加信号反射装置 210的情况下， 相当于形成了两个发射 天线 202 (当然， 在有多个信号反射装置 210 时， 可以形成多个发射天线 202 ) ， 即 "源" 发射天线 202 和 "像" 发射天线 202， 在 "源" 发射天 线 202 和 "像" 发射天线 202 之间超过一定距离 （如超过 10 个波长） 时， 可以确保 "源" 发射天线 202和 "像" 发射天线 202发送的信号具有 独立的衰落特性， 因此可以构成发射分集。

在上述技术方案中， 优选地， 所述接收天线 204与所述信号反射装置 210之间的距离大于或等于预定距离， 以通过所述接收天线 204与所述信 号反射装置 210形成接收分集。

类似地， 在增加信号反射装置 210的情况下， 相当于形成了两个接收 天线 204 (当然， 在有多个信号反射装置 210 时， 可以形成多个接收天线 204 ) ， 即 "源" 接收天线 204 和 "像" 接收天线 204， 在 "源" 接收天 线 204 和 "像" 接收天线 204 之间超过一定距离 （如超过 10 个波长） 时， 可以确保 "源" 接收天线 204和 "像" 接收天线 204接收的信号具有 独立的衰落特性， 因此可以构成接收分集。

在具体的配置过程中， 可以根据对干扰消除的效果要求对发射天线 202和接收天线 204之间的距离进行配置， 其中， 干扰消除的效果和直射 信号的路径之间的关系如图 6所示。

如图 6所示， 横坐标代表直射信号的路径， 在发射天线 202与接收天 线 204 等高时， 横坐标即两天线之间的距离； 纵坐标代表干扰消除的效 果。 从图 6 可以看出， 干扰消除的效果随着直射信号的路径的增大而 加 强。 这是因为直射信号与反射信号的半波长损耗差 异随距离增大而减小， 而两信号的幅度越匹配， 干扰消除效果越好。 当然不可能无限制增加两天 线的水平距离， 因此可以根据工程实践的需求， 在干扰消除效果和尺寸之 间进行适当折中。

本发明还提出了一种无线通信的电子设备， 包括： 上述任一图中所示 的同频全双工天线结构。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案， 考虑到相关技术中需要 两个发射天线和一个接收天线实现全双工的通 信方式， 但是， 由于发射信 号经历了不同的天线通路， 不能保证两根发射天线的特性完全相同， 即便 是同一发送信号经过两个发射天线， 也会有不同的失真和损耗。 并且两个 信号的差异是随机性的， 差异越大， 干涉相消的效果越差， 干扰残留信号 强度越大。 因此， 本发明提出了一种新的同频全双工天线结构， 能够在不 增加有源器件的前提下， 实现天线的自干扰消除， 同时也避免了两根发射 天线发射的信号由于存在随机误差而造成干涉 相消的效果差、 干扰残留信 号强的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已， 并不用于限制本发明， 对于 本领域的技术人员来说， 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精 神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明 的保护范围之内。