技术领域

本发明涉及通信领域。 具体地说， 本发明涉及一种用于无源器件的互调抵消装 置。 背景技术

发射滤波器、 双工器、 合路器、 功分器等无源器件在天馈系统中应用比较广泛 。 天馈系统常用于将接收通路和发射通路合路后 共用天线。 在天馈系统中， 发射通路 的信号功率远远大于接收通路， 发射信号经过无源非线性器件会产生电平较大 的互 调信号。 在天线端， 互调信号落入接收通道， 形成互调干扰， 使天馈系统无法正常 工作。 因此， 要求无源器件在工作时， 发射通道产生的无源互调信号电平尽可能低， 以免互调信号落入接收通道， 对接收通道造成干扰。

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"发明专利， 该专利将输入非线性单元的原载波分为两路， 分别输入两个支 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产物与第一组互调产物 的频率相同， 幅度接近相同， 相位相反， 抵消互调信号。

该技术方案存在以下不足： 1、 该技术方案不适用于无源器件， 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， 被限定为固定阶次的互调产物， 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。

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， 而且合格率不易控制， 返修率较高。

发明内容

本发明的目的之一是为了克服上述背景技术的 不足， 提供一种结构简单、 操作 方便用于无源器件的互调抵消装置。 使其能在整个工作频段内抵消无源器件的互调 信号。

为实现上述目的， 本发明釆用如下技术方案： 一种用于无源器件的互调抵消装 置， 包括功率耦合器， 调节模块和非线性器件， 其特征在于， 所述互调抵消装置输 入输出共用一个端口即称为输入输出端口， 该输入输出端口位于功率耦合器的一个 端口上； 所述功率耦合器经所述输入输出端口从无源器 件中包含有互调信号的发射 信号中耦合出很小一部分， 耦合后的发射信号电平值远低于耦合前且其中 的互调信 号忽略不计； 所述调节模块和非线性器件分别对所述耦合后 的发射信号进行第一次 处理， 经过第一次处理后， 由非线性器件产生第一互调抵消信号； 所述第一次处理 后信号在所述互调抵消装置末端反射后， 再次经过所述非线性器件和调节模块分别 对所述耦合后的发射信号及由非线性器件产生 的第一互调抵消信号进行第二次处 理， 使其产生含有第二互调抵消信号的功率信号， 所述功率信号中的第二互调抵消 信号与所述无源器件中发射信号的互调信号具 有相同的频率、 电平和相反的相位； 所述功率信号再经功率耦合器与无源器件中的 发射信号叠加并从输入输出端口输出 至无源器件。

优选地， 所述互调抵消装置位于无源器件天线端口， 所述功率耦合器是从无源 器件天线端口处耦合发射信号的。 在天线端口耦合到的功率信号和无源器件产生 互 调信号的激励信号频率相同， 以保证本互调抵消装置所产生的互调抵消信号 与无源 器件中的互调信号含有相同的频率成分， 确保信号抵消成功。

优选地， 在所述无源器件同一天线端口处设置多个互调 抵消装置， 对所述发射 信号中的互调信号产生叠加效果。 多个 （包括两个和两个以上） 互调抵消装置分别 产生多个互调抵消信号， 多个互调抵消信号相叠加后能够更好地与互调 信号抵消。

优选地， 所述的功率耦合器是从无源器件发射频段内耦 合发射信号的。 使其能 够更好地耦合到发射信号。 优选地， 所述的功率耦合器的耦合量为 16~60dB之间。 使其不影响主信号的传 输。

优选地，所述非线性器件功能为：在不加直流 偏置的前提下， 当输入功率为 0.01 毫瓦〜 100毫瓦时， 由该非线性器件产生的互调信号能达到比被抵 消信号略高量级， 该量级为 0.01皮瓦〜 100皮瓦。使其只需要极少量的发射接收信号即 可产生互调抵消 信号。

优选地， 所述调节模块包括相位调整器和功率衰减器， 所述相位调整器用于调 整所述耦合后发射信号以及由非线性器件产生 的第一互调抵消信号的相位； 所述功 率衰减器用于调整所述耦合后发射信号以及由 非线性器件产生的第一互调抵消信号 的电平。 使互调抵消信号与互调信号电平相同， 相位相反。

优选地， 所述功率耦合器、 相位调整器、 功率衰减器和非线性产生器件四种器 件依次电连接形成互调抵消装置， 所述互调抵消装置的末端接地或开路。 使发射信 号在第一次处理后能在互调抵消装置的末端反 射。

本发明专利的目的之二是为了克服上述背景技 术的不足， 提供一种包含上述互 调抵消装置的双工器， 使其能够在双工器天线端口消除发射通路的无 源互调信号， 保证天馈系统的接收通路和发射通路正常工作 。

为实现该目的， 本发明釆用如下技术方案： 一种包含上述互调抵消装置的双工 器， 包括发射端口、 接收端口和天线端口； 在所述天线端口设有互调抵消装置， 所 述互调抵消装置包括功率耦合器， 调节模块和非线性产生器件， 其特征在于， 所述 互调抵消装置输入输出共用一个端口即称为输 入输出端口， 该输入输出端口位于功 率耦合器的一个端口上； 所述功率耦合器经所述输入输出端口从双工器 中包含有互 调信号的发射信号中耦合出很小一部分， 耦合后的发射信号电平值远低于耦合前且 其中的互调信号忽略不计； 所述调节模块和非线性产生器件分别对所述耦 合后的发 射信号进行第一次处理； 经过第一次处理后， 由非线性器件产生第一互调抵消信号， 所述第一次处理后信号在所述互调抵消装置末 端反射后， 再次经过所述非线性器件 和调节模块分别对所述耦合后的发射信号及由 非线性器件产生的第一互调抵消信号 进行第二次处理， 使其产生含有第二互调抵消信号的功率信号， 使所述功率信号中 的第二互调抵消信号与所述双工器中发射信号 的互调信号具有相同的频率、 电平和 相反的相位； 所述功率信号再经功率耦合器与双工器中的发 射接收信号叠加并从输 入输出端口输出至双工器。

优选地， 所述互调抵消装置位于双工器天线端口， 所述功率耦合器是从双工器 天线端口处耦合发射接收信号的。

优选地， 在所述双工器同一天线端口处设置多个互调抵 消装置， 对所述发射信 号中的互调信号产生叠加效果。

优选地， 所述的功率耦合器是从双工器发射频段内耦合 发射信号的。

优选地， 所述的功率耜合器的 合量为 16~60dB之间。

优选地，所述非线性器件功能为：在不加直流 偏置的前提下， 当输入功率为 0.01 毫瓦〜 100毫瓦时， 由该非线性器件产生的互调信号能达到比被抵 消信号略高量级， 该量级为 0.01皮瓦〜 100皮瓦。

优选地， 所述调节模块包括相位调整器和功率衰减器， 所述相位调整器用于调 整所述耦合后发射信号以及由非线性器件产生 的第一互调抵消信号的相位； 所述功 率衰减器用于调整所述耦合后发射信号以及由 非线性器件产生的第一互调抵消信号 的电平。

优选地， 所述功率耦合器、 相位调整器、 功率衰减器和非线性产生器件四种器 件依次电连接形成互调抵消装置， 所述互调抵消装置的末端接地或开路。

本发明专利的目的之三是为了克服上述背景技 术的不足， 提供一种消除无源器 件互调抵消信号的方法， 使其既能在工作频段消除无源器件的互调信号 ， 不受固定 阶次的限制， 又不影响无源器件的正常工作， 保证天馈系统的接收通路和发射通路 正常工作。

为实现该目的， 本发明釆用如下技术方案： 一种消除无源器件互调抵消信号的 方法， 该方法包括如下步骤：

1 )将无源器件中包含有互调信号的发射信号在� �调抵消电路中耦合出很小一部 分， 耦合后的发射信号电平值远低于耦合前且其中 的互调信号忽略不计；

2 )互调抵消装置对所述耦合后的发射信号进行� �一次处理， 使其产生含有第一 互调抵消信号的第一功率信号；

3 )所述第一功率信号在所述互调抵消装置末端� �射后原路返回， 互调抵消装置 对所述耦合后的发射信号进行第二次处理， 使其产生含有第二互调抵消信号的第二 功率信号， 所述第二功率信号中的第二互调抵消信号与所 述无源器件中发射信号的 互调信号具有相同的频率、 电平和相反的相位；

4 )将所述第二功率信号与无源器件中的发射接� �信号叠加并从互调抵消装置输 出至无源器件。

优选的， 所述无源器件中的发射接收信号还包含有与产 生互调信号的激励信号 频率相同的信号。 以保证产生的互调抵消信号与互调信号含有相 同的频率成分。

优选的， 所述的互调抵消电路是从无源器件发射频段内 耦合发射接收信号的。 使其能够更好地耦合到发射信号。

优选的， 所述互调抵消电路耦合的发射接收信号的耦合 量为 16~60dB之间。 使 其不影响主信号的传输。

本发明所述互调抵消信号的生成原理为： 当两个不同频率的信号通过非线性器 件时， 会产生新的频率信号， 这些新的频率信号就是互调产物。 互调产物的频率只 与两个输入信号的频率有关， 与器件的非线性程度无关， 因此， 只要输入信号的频 率不变， 则互调产物的频率相同。 互调产物的幅度主要受输入信号的幅度以及非 线 性器件的非线性程度影响， 输入信号的幅度越高， 互调产物的幅度越高， 非线性器 件的非线性程度越高， 互调产物的幅度越高， 反之亦然。

当两个射频信号频率相同， 幅度相等， 相位相差 180度时， 两个射频信号在传 输过程中可以相互抵消。

在本发明所述的无源器件中， 发射信号经过无源器件在天线端产生包含有互 调 信号的发射信号， 包含有互调信号的发射信号输入本发明所述的 互调抵消装置。 互 调抵消装置能够耦合很小一部分的发射信号， 为了不影响无源器件中原发射信号的 传输， 耦合量为 16~60dB之间， 即耦合出的发射信号的功率小于原发射信号的 功率 的 2.5% , 具体功率值， 随原发射信号功率的变化而变化。 其中， 互调信号可忽略不 计。 经过相位调整和功率衰减后， 用这部分发射信号推动一个非线性很强的非线 性 器件， 产生一个包含有互调抵消信号的功率信号， 该功率信号在本装置的电路末端 反射后， 再次经过非线性器件、 相位调整器和功率衰减器， 生成的功率信号的电平 远小于天线端发射信号的电平， 互调抵消信号与互调信号频率、 电平相等， 相位相 差 180度。 在无源器件的天线端， 上述生成的功率信号通过功率耦合器与发射信 号 相叠加， 抵消掉互调信号和极少量发射信号， 从而降低无源器件在工作时由发射通 路产生的互调信号对接收通路的干扰。 其中， 信号处理的步骤： 相位调整、 功率衰 减顺序不限； 相位调整和功率衰减的程度依据无源互调信号 的相位和电平， 釆用可 调节或设置固定值或两种方式相配合的方法实 现。

本发明克服了现有技术方案的不足， 从天线端耦合出发射信号， 不影响无源器 件的正常工作； 所产生的互调抵消信号， 和双工器本身的互调信号相关性高， 能在 整个工作频段内实现抵消。

本发明所述的互调抵消装置， 全部工作于无源状态下， 不需要额外供电， 降低 了电路复杂度， 提高了可靠性， 并降低了成本。

本发明所述的互调抵消装置， 输入输出端口均为一个端口， 安装时所占体积小， 不会对原无源器件的结构布局产生影响。

本发明所述的互调抵消装置通过产生和互调信 号电平相等， 相位相差 180度的 互调抵消信号， 降低无源互调信号的电平。 由于互调抵消信号的相位和电平都可通 过相位调整器和功率衰减器调节， 使得产品的合格率容易控制， 成本降低， 对生产 具有重要意义。

另外本发明专利主要用于无源器件的互调抵消 ， 与文献 CN100490307C公开的 发明专利相比， 不需额外供电， 成本更低。 附图说明

图 1是本发明所述互调抵消装置具体应用于双工� �实施例的示意图。

图 2是本发明所述互调抵消装置实施例示意图。

图 3是图 1所述实施例中互调抵消装置 5的互调抵消原理示意图。

图 4是图 1所述实施例加入互调抵消装置前后， 在工作频段内互调值的变化情 况。 具体实施方式

实施例， 如图 1所示， 本实施例涉及一种安装了互调抵消装置 5的双工器 1 , 该双工器 1包括天线端口 2, 发射端口 3 , 接收端口 4。 双工器 1在工作时， 发射信 号从发射端口 3进入双工器 1 , 经过信号处理后从天线端口 2发射出去， 同时， 天 线端口 2可接收到接收信号， 接收信号从天线端口 2进入双工器 1 , 经过信号处理 后从接收端口 4输出。 由于发射通路的信号功率远远大于接收通路， 在天线端口 2 由无源非线性引起的互调信号会落到接收通道 ， 形成互调干扰， 使天馈系统无法正 常工作。 因此， 要求双工器 1在工作时， 发射通道产生的无源互调电平尽可能低， 以免互调信号落入接收通道频段， 对接收通道造成干扰。 所述的互调抵消装置 5 即 用来消除发射通道产生的无源互调信号。

本实施例所述的互调抵消装置 5位于双工器 1的天线端口 2附近， 互调抵消装 置 5输入输出共用一个端口即称为输入输出端口� � 互调抵消装置 5通过该端口与双 工器 1的天线端口 2相连。 互调抵消装置 5的输入信号为天线端口 2的发射信号， 即为包含有互调信号的发射信号； 输出信号为含有互调抵消信号的发射信号。 互调 抵消装置 5的输出信号通过其输入输出端口输出到无源� �件 1的天线端口 2进行前 文所述的后续处理。

本实施例中， 互调抵消装置 5位于双工器 1 的天线端口 2, 只有在天线端口 2 耦合到的功率信号才和双工器产生互调信号的 激励信号频率相同， 这样用于抵消的 互调抵消信号， 才会和双工器产生的互调信号， 随频率做相似的变化， 否则频率变 化 4民消失败。

图 2是上述实施例中互调抵消装置 5的结构图。 如图 2所示， 互调抵消装置 5 由功率耦合器 6, 相位调整器 7 , 功率衰减器 8和非线性器件 9顺序串联组成， 非线 性器件 9的末端接地。 功率耦合器 6用于在发射频段内耦合功率信号， 其结构形式 包括但不限于微带， 探针， 耦合环等具有功率耦合效果的结构， 为了不影响主信号 的传输， 该功率耦合器的耦合量为 16~60dB之间， 即耦合到的信号功率小于原信号 功率的 2.5% , 具体功率值， 随原信号功率的变化而变化。 相位调整器 7的结构形式 包括但不限于微带传输线， 电缆传输线， 以及外置移相器。 非线性器件 9 由非线性 较强的器件构成， 用于在不加直流偏置的情况下， 在低的输入功率下， 产生较差的 互调信号， 例如当输入功率为 0.01毫瓦〜 100毫瓦时， 由非线性器件产生的互调信号 能达到 0.01皮瓦〜 100皮瓦。 该非线性器件可以是二极管， 三极管或铁氧体等非线性 器件， 该非线性器件包括但不限于上述三种器件。

参见图 3 , 在本实施例中， 无源器件发射信号中的功率信号为 10, 发射信号经 过无源非线性器件产生的互调信号为 11。 包含有互调信号 11和功率信号 10的发射 信号输入互调抵消装置 5。 功率耦合器 6耦合出很小一部分功率信号 12, 功率信号 12的功率小于功率信号 10的功率的 2.5% , 具体功率值， 随功率信号 10功率的变化 而变化。 经过相位调整器 7和功率衰减器 8后， 功率信号 12变为功率信号 13。 功 率信号 13在通过高互调产生器件 9后， 产生互调抵消信号 14。 功率信号 13和互调 抵消信号 14在接地端反射后， 再次经过高互调产生器件 9、 功率衰减器 8和相位调 整器 7 , 功率信号 13变为功率信号 15 , 互调抵消信号 14变为互调抵消信号 16。 此 时互调抵消信号 16和互调信号 11的频率、 幅度相等， 相位相差 180度； 功率信号 15与功率信号 10频率相同、 相位相差 180度， 且电平远小于功率信号 10。 最后功 率信号 15和互调抵消信号 16经过功率耦合器 6分别与互调信号 11和功率信号 10 相叠加。 其中互调抵消信号 16与互调信号 11相互抵消， 从而降低互调信号的功率 电平； 功率信号 10被功率信号 15抵消掉很小一部分后变为功率信号 17 , 由于功率 信号 10的电平远大于信号 15 , 功率信号 17近似与功率信号 10相同， 互调抵消装 置对发射功率的影响可忽略不计。

本实施例通过产生一个与双工器互调信号频率 相同， 幅度相等， 相位相差 180 度的互调抵消信号， 来抵消双工器互调信号的电平， 从而减小发射通道对接收通道 的互调干扰。 相位调整和功率衰减的程度依据无源互调信号 的相位和电平， 釆用可 调节或设置固定值或两种方式相配合的方法实 现。 相位调整器 7 , 功率衰减器 8 的 连接顺序不限于本实施例， 可以任意调整。

此外， 本实施例在所述双工器 1的天线端口 2处只设置了一个互调抵消装置 5 , 也可以在天线端口 2处设置多个互调抵消装置， 使其产生多个互调抵消信号， 叠加 起来抵消无源器件的互调信号。

为验证本发明效果， 申请人对加入互调抵消装置前后本实施例所述 双工器的互 调值进行测量， 测量对比结果如图 4 所示， 从图 4 中可以看出， 在工作频段 1730MHz~1760MHz内， 未加入互调抵消装置， 互调值大于 -104dBm, 加入互调抵消 装置后互调值小于 -113dBm, 互调值在整个工作频段内至少降低了 9dB。上述结果证 明本发明所述的互调抵消原理是正确可行的。

本发明也可运用于其它无源器件的互调抵消， 如功分器， 耦合器， 滤波器， 以 及天线等。

综上所述， 本发明与背景技术相比， 可对互调信号电平进行调节， 使得合格率 容易控制， 成本降低， 对生产具有重要意义。