專利名稱：一種提高rf系統(tǒng)中動態(tài)范圍的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及連續(xù)波雷達、RFID等收發(fā)系統(tǒng)，主要是一種提高RF系統(tǒng)中動態(tài)范 圍的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
連續(xù)波雷達、RFID等收發(fā)系統(tǒng)通常采用環(huán)形器作為收發(fā)隔離器件，但是環(huán)形器隔 離度有限，容易導致發(fā)射信號過大的泄露到接收通路中，因此，通常采用雙天線技術(shù)降低接 收通路中的泄露信號。即便如此，收發(fā)系統(tǒng)中依然面臨著一個重大的技術(shù)問題，就是近距離 障礙物的干擾，例如天線罩。由于連續(xù)波雷達或者RFID系統(tǒng)均使用連續(xù)波發(fā)射信號，在接收信號中不僅有近 距離強反射目標的干擾fl，也包括有遠距離的其它目標的反射信號f2、多普勒信號f3。由 于信號fl信號幅度較大，近距離障礙物的反射回波比發(fā)射波低約30dB，通常比信號f2高 20dB以上，會使得接收機的性能降低，具體表現(xiàn)為1、降低了接收信號的信噪比，也相應(yīng)地 降低了接收機的接收靈敏度，縮短了通信的范圍；2、增大了信號的變化范圍，降低了有用信 號的動態(tài)范圍。3、容易導致接收機中低噪聲放大器飽和、無增益，降低接收機可靠性甚至燒 毀接收機。降低了小目標信號的探測能力。4、產(chǎn)生交調(diào)信號，增加了干擾和系統(tǒng)的功耗。在以往的處理方法中有幾個缺陷，1、回波信號變化范圍較大，系統(tǒng)需要較多位數(shù) 的AD，增加了系統(tǒng)信號處理負擔，增加了系統(tǒng)成本。2、采用高ldB壓縮點的低噪聲放大器， 一定程度上緩解了前級低噪聲放大器的飽和壓力，但是沒有解決信號動態(tài)范圍的問題。3、 往往只關(guān)注于發(fā)射信號的泄露，而忽略了近距離障礙物的強反射信號。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種抑制強反射回波的方法及系統(tǒng)，以 提高系統(tǒng)的動態(tài)范圍和接收靈敏度。本發(fā)明通過反相功率相互抵消的方式減少接收回路中 強反射回波的射頻干擾，從而提高動態(tài)范圍和小目標的探測能力。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案這種提高RF系統(tǒng)中動態(tài)范圍的系統(tǒng)，包 括功率分配器、功率放大器、天線、耦合器、低噪聲放大器、延遲線、衰減器、移相器。功率分 配器與延遲線和功率放大器相連接，發(fā)射機、功率分配器、功率放大器、天線依次連接，其中 功率放大器和功率分配器可交換順序，接收天線、耦合器、低噪聲放大器依次連接。延遲線、 衰減器、移相器和放大器依次連接，他們之間可以任意交換順序，在合適情況下可以不用放 大器或衰減器。在功放的輸出端或輸入端通過功率分配器與延遲線的輸入端相連接，延遲 線、矢量調(diào)整器輸出端通過耦合器與低噪聲放大器的輸入端相連接；其中功率分配器用于 將載波信號f耦合出一部分；延遲線，用于將取出的信號f延遲一定時間，矢量調(diào)整器，用于 將耦合出來的載波信號f 調(diào)整幅度、反相得到信號_fl ；耦合器，用于將回波信號fr與矢量 調(diào)整后的信號-fl相疊加。在功放的輸入端通過耦合器1與延遲線2的輸入端相連接，矢 量調(diào)整器2的輸出端通過耦合器4與低噪聲放大器的輸入端相連接。
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本發(fā)明所述的提高RF系統(tǒng)中射頻泄露抑制的方法，包括如下步驟(1)、發(fā)射機輸出的載波信號f經(jīng)功率分配器后，部分信號功率進入功率放大器， 由天線輻射出去。遇到近距離障礙物后得到回波信號，此回波信號被接收天線感應(yīng)，得到信 號fl，信號fl為信號f的時間延遲，其頻率相位相同，其幅度不同。(2)、接收通路中不僅有信號fl，還包括其它頻率的信號f2，f2為信號f的不同時 間延遲、不同相位移動以及多徑效應(yīng)等的疊加，含有需要的目標特征信息。由fl和f2共同 組成了接收信號fr。(3)、耦合器1耦合出的另一路信號f，經(jīng)延遲線、衰減器、移相器、放大器調(diào)整幅度 和相位，得到一個與強干擾信號Π等幅、反相的信號f3，經(jīng)過耦合器2，兩個信號相消，得到 與回波信號f2近似的信號Fout2。本發(fā)明有益的效果是本發(fā)明提供的方法，通過將發(fā)射信號耦合、放大、反相等一 系列的方法，使得由于近距離強的射頻干擾得到抑制，從而減少對接收系統(tǒng)造成的不良影 響，可廣泛應(yīng)用于連續(xù)波雷達、RFID等系統(tǒng)，具有良好的應(yīng)用前景。綜上所述，本發(fā)明具有 以下優(yōu)點第一、利用預(yù)反饋的方法，最大限度地抑制了射頻干擾。第二、降低了干擾信號的 幅度，改善了信噪比，提高了接收系統(tǒng)的動態(tài)范圍和靈敏度。第三、結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)。


圖1是已有技術(shù)的原理框圖；圖2是本發(fā)明實施例1的原理框圖；圖3是本發(fā)明實施例2的原理框圖；圖4是本發(fā)明耦合器1的原理框圖；圖5是本發(fā)明耦合器2的原理框圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明實施例1 圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖，這種提高RF系統(tǒng)中動態(tài)范圍的系統(tǒng)，包括 發(fā)射機、功分器、功放、天線、耦合器、低噪聲放大器、接收機、延遲線、移相器、衰減器和放大 器。發(fā)射機、功分器、功放、天線依次連接，天線、耦合器、低噪聲放大器依次連接和功分器、 延遲線、衰減器、移相器、放大器和耦合器依次連接。功分器將發(fā)射機功率分出一部分信號， 經(jīng)延遲線、衰減器、移相器、放大器進行幅度、相位和延遲時間調(diào)整后得到信號-Π，再通過 耦合器送入接收機中的低噪聲放大器。發(fā)射機的大部分信號經(jīng)功放放大后由天線輻射出 去。信號遇到近距離強發(fā)射目標反射后被接收天線感應(yīng)到信號fl，同時被接收天線接收的 還有其它目標的信號反射信號f2，即fr = n+f2。信號f2為其它多個目標信號和多普勒 信號及噪聲信號的疊加。延遲反向信號-Π與發(fā)射信號fr經(jīng)耦合器疊加后，得到一類似于 f2的信號fout。在功放的輸入端通過功分器與延遲線的輸入端相連接，放大器的輸出端通過耦合 器與低噪聲放大器的輸入端相連接，其中功分器用于將載波信號f耦合出一部分；延遲線、 衰減器、移相器和放大器用于將耦合出來的載波信號f調(diào)整幅度、相位和延遲時間，得到信 號-fl ；耦合器用于將信號fr與信號-fl疊加。與已有的系統(tǒng)相比，本發(fā)明添加了耦合電路、矢量調(diào)整電路，通過耦合、矢量調(diào)整、耦合后，得到一個與近距離強反射信號等幅、反相、 同延時的信號，經(jīng)過疊加后使得干擾信號得到抑制。圖中①發(fā)射機，用于輸出發(fā)射信號，即載波信號；②功分器，用于分配兩路之間的 功率。③功放，用于將載波信號放大到足夠輻射出去的幅度；④天線，用于發(fā)射載波信號和 接收回波信號；⑤低噪聲放大器，用于將微弱的回波信號放大到足夠的幅度，用于以后的信 號處理；⑥耦合器，將回波信號fr和延遲信號-Π進行疊加，抑制近距離強反射的載波信 號；⑦延遲線，用于調(diào)整兩路之間的時間差。⑧衰減器、移相器和放大器構(gòu)成矢量調(diào)整器，用 于將耦合出來的載波信號調(diào)整幅度、反相。其中信號流程圖如下發(fā)射機輸出的載波信號f經(jīng)過功分器后，一部分至功放， 放大后由天線輻射出去，遇到探測近距離強發(fā)射目標后得到回波信號Π，由于回波信號中 還有其他的反射信號f2，與信號fl共同組成回波信號Fr = fl+f2。功分器輸出的另一路 信號，經(jīng)延時線、矢量調(diào)整器，調(diào)整幅度、相位，得到一個與信號Π等幅、反相、同時延的信 號-Π.經(jīng)過耦合器，兩個信號相消，得到Fout2與f2近似，從而實現(xiàn)射頻干擾抑制的功能。第一、如圖1所示，用功分器將載波信號取出一部分，用于RF抑制，其中功分器采 用微帶線定向耦合器，信號從1端傳至2端，其中2，3，4分別稱為直傳端、隔離端和耦合端。 其中反映定向耦合器特性的重要參量是耦合系數(shù)和方向系數(shù)，它們是耦合系數(shù)C(dB)=10log|方向系數(shù)D(dB) =IOlog^-其中，P1是1端的輸入功率；P3和P4分別是從3端和4端輸出的功率。耦合系數(shù) 反映了由端口 1耦合至端口 4的信號的幅度的大小，方向系數(shù)表征了耦合的方向。第二、延遲線和矢量調(diào)整器，調(diào)整耦合出的載波信號的幅度，相位并通過時延，得 到與原信號等幅、反相同時延的信號。其中調(diào)整載波信號的幅度，是通過矢量調(diào)整器中的 放大器和衰減器來完成的。構(gòu)成射頻/微波功率衰減器的基本材料是電阻性材料，通常的 電阻是衰減器的一種基本形式，由此形成的電阻衰減器網(wǎng)絡(luò)就是集總參數(shù)衰減器。通過一 定的工藝把電阻材料放置到不同波段的射頻/微波電路結(jié)構(gòu)中就形成了相應(yīng)頻率的衰減 器。衰減器的技術(shù)指標包括衰減器的工作頻帶、衰減量、功率容量、回波損耗等，信號輸入端 的功率為P1，而輸出端得功率為P2，衰減器的功率衰減量為A(dB)。若P1、P2以分貝毫瓦 (dBm)表示，則兩端功率間的關(guān)系為P2 (dBm) = Pl (dBm) -A (dB)這里需要設(shè)計合適的衰減量。反相器，是通過移相器移相180°實現(xiàn)的，其作用是改變電磁波的相位移。本來， 行波在通過任何一定長度的傳輸線時，就會產(chǎn)生相應(yīng)的相位移Δ φ = β 1，但是有時為了 一些特定的需要，往往要求電磁波的相位在一定范圍內(nèi)可以改變，這就要求利用專門的移 相器。對移相器的基本要求是波通過時產(chǎn)生的相位移可以調(diào)節(jié)，但又不希望產(chǎn)生附加損耗。
根據(jù)Δ Φ = β 1=2 π +，可見要改變相位，通過調(diào)整+的值來實現(xiàn)。延遲線，是通過傳輸線來實現(xiàn)的。電磁波在媒介中的傳輸總是需要一定時間的，其 延遲時間和媒質(zhì)的介電常數(shù)相關(guān)。通常要求延遲線具有延時大、傳輸損耗小。一般的延遲 線為50歐姆同軸線。
第三、用耦合器將兩路信號混合，將Fr與矢量調(diào)整后的信號-fl疊加，抑制泄露的 載波信號。如圖5所示，3端的信號進過一定的耦合，至端口 2，反相等幅的信號進行抵消， 使得泄露的射頻信號得到抑制。實施例2，與實施例1不同之處在于實施例1采用的是收發(fā)雙天線系統(tǒng)，由天線 相互之間的耦合來保證收發(fā)隔離，實施例2采用的是隔離器實現(xiàn)收發(fā)隔離。通常情況下采 用了相似的技術(shù)原理以提高系統(tǒng)收發(fā)隔離度。本發(fā)明通過在系統(tǒng)中加入延時線和矢量調(diào)整器，使得由于近距離反射造成的射頻 干擾得到抑制，從而減少其對接收系統(tǒng)造成的不良影響。本發(fā)明采用的方法，通過將發(fā)射信 號耦合、矢量調(diào)整的方法，對接收系統(tǒng)中的射頻干擾進行抑制，可廣泛應(yīng)用于連續(xù)波雷達、 RFID等系統(tǒng)，具有良好的應(yīng)用前景。最后所應(yīng)說明的是以上實施例僅以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照 上述實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解依然可以對本發(fā) 明進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng) 涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求
一種提高RF系統(tǒng)中動態(tài)范圍的系統(tǒng)，包括發(fā)射機、功率分配器、功放、天線、低噪聲放大器、耦合器、延遲線、矢量調(diào)整器，矢量調(diào)整器包括衰減器、放大器和移相器；發(fā)射機、功率分配器、放大器、天線依次連接，天線、耦合器、低噪聲放大器和接收機依次連接，功率分配器和耦合器之間連接有延遲線、矢量調(diào)制器；其特征在于在功放的輸出端或輸入端通過功率分配器與延遲線的輸入端相連接，延遲線、矢量調(diào)整器輸出端通過耦合器與低噪聲放大器的輸入端相連接；其中功率分配器用于將載波信號f耦合出一部分；延遲線，用于將取出的信號f延遲一定時間，矢量調(diào)整器，用于將耦合出來的載波信號f調(diào)整幅度、反相得到信號-f1；耦合器，用于將回波信號fr與矢量調(diào)整后的信號-f1相疊加。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高RF系統(tǒng)中動態(tài)范圍的系統(tǒng)，其特征是在功放的輸入端 通過耦合器1與延遲線2的輸入端相連接，矢量調(diào)整器2的輸出端通過耦合器4與低噪聲 放大器的輸入端相連接。
3.一種采用如權(quán)利要求1所述的提高RF系統(tǒng)中動態(tài)范圍的系統(tǒng)的方法，其特征在于 包括如下步驟(1)、發(fā)射機輸出的載波信號f經(jīng)功率分配器后，部分信號功率進入功放，由天線輻射 出去，遇到近距離障礙物后得到回波信號，此回波信號被接收天線感應(yīng)，得到信號fl，信號 Π為信號f的時間延遲，其頻率相位相同，其幅度不同；(2)、接收通路中不僅有信號fl，還包括其它頻率的信號f2，f2為信號f的不同時間延 遲、不同相位移動以及多徑效應(yīng)的疊加，含有需要的目標特征信息，由fl和f2共同組成了 接收信號fr ；(3)、耦合器1耦合出的另一路信號f，經(jīng)延遲線、衰減器、移相器、放大器調(diào)整幅度和相 位，得到一個與強干擾信號Π等幅、反相的信號f3，經(jīng)過耦合器2，兩個信號相消，得到與回 波信號f2近似的信號Fout2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高RF系統(tǒng)中動態(tài)范圍的方法及系統(tǒng)，發(fā)射機、功率分配器、放大器、天線依次連接，天線、耦合器、低噪聲放大器和接收機依次連接，功率分配器和耦合器之間連接有延遲線、矢量調(diào)制器；在功放的輸出端或輸入端通過功率分配器與延遲線的輸入端相連接，延遲線、矢量調(diào)整器輸出端通過耦合器與低噪聲放大器的輸入端相連接；其中功率分配器用于將載波信號f耦合出一部分；矢量調(diào)整器，用于將耦合出來的載波信號f調(diào)整幅度、反相得到信號-f1。本發(fā)明有益的效果是第一、利用預(yù)反饋的方法，最大限度地抑制了射頻干擾。第二、降低了干擾信號的幅度，改善了信噪比，提高了接收系統(tǒng)的動態(tài)范圍和靈敏度。第三、結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)。
文檔編號H04B1/10GK101888252SQ201010154300
公開日2010年11月17日 申請日期2010年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月20日
發(fā)明者唐偉, 曾志毅, 梁劉永, 錢可偉 申請人:寧波成電泰克電子信息技術(shù)發(fā)展有限公司