同孔徑任何頻率同時(shí)發(fā)送和接收的通信系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】同孔徑任何頻率同時(shí)發(fā)送和接收的通信系統(tǒng)
[0001]在本文中使用的段落標(biāo)題僅用于組織的目的，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為以任何方式限制在本申請中描述的主題。
[0002]相關(guān)申請的交叉引用
[0003]本申請要求享有于2013年3月15日提交的名稱為“ Same-ApertureAny-Frequency Simultaneous Transmit and Receive Communicat1n System，，的第13/844，180號美國專利申請、于2013年I月22日提交的名稱為“Single-Aperture，F(xiàn)ullDuplex Communicat1n System”的第61/755，044號美國臨時(shí)專利申請、以及于2012年7月3O 日提交的名稱為“Signal Canceller and Simultaneous Transmit And Receive Systemwith Signal Processing”的第61/677，366號美國臨時(shí)專利申請的優(yōu)先權(quán)。通過引用將第13/844，180號美國專利申請、以及第61/755，044號和第61/677，366號美國臨時(shí)專利申請的全部內(nèi)容并入本文。
【背景技術(shù)】
[0004]通常假設(shè)在通信中不能以相同的頻帶同時(shí)發(fā)送和接收(STAR)。最近，該基本原則開始受到已經(jīng)報(bào)告了原型STAR系統(tǒng)的若干團(tuán)體的挑戰(zhàn)。普渡的研宄員(例如，A.Wegener 和 W.Chappell，“Simultaneous transmit and receive with a small planararray，，，IEEE MTT-S Int.Microwave Symp.Dig.，Montreal, 2012 年 6 月)以及斯坦福的研宄員(例如，J.Choi 等人，“Achieving Single Channel, Full Duplex WirelessCommunicat1n, ’Troc.1nt.Conf.Mobile Computing and Networking, New York, 2010)提出了將接收天線置于發(fā)送天線圖案的零位以實(shí)現(xiàn)?40dB的發(fā)送對接收(T/R)隔離的多個(gè)天線元件的排列。
[0005]然后使用信號處理將T/R隔離擴(kuò)展至?60_70dB。萊斯大學(xué)的團(tuán)隊(duì)使用單個(gè)分開的發(fā)送和接收天線，計(jì)算出所需的抵消信號，并且使用抵消信號在發(fā)送信號到達(dá)模數(shù)轉(zhuǎn)換器之前抵消發(fā)送信號。參見A.Sahai, B.Patel^PA.Sabharwal, “Asynchronous full-duplexwireless, ^Proc.1nt.Conf.0n Communicat1n Systems and Networks, pp.1-9，2012。該團(tuán)隊(duì)報(bào)告了高達(dá)79dB的抑制。這些方法的關(guān)鍵限制是可以達(dá)到足夠的T/R隔離的受限的帶寬。
【附圖說明】
[0006]結(jié)合附圖在下面的詳細(xì)描述中根據(jù)優(yōu)選和示例性的實(shí)施例，更具體地描述本教導(dǎo)及其進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解到，在下面描述的附圖僅用于例示目的。附圖未必是成比例的，而是通常在例示教導(dǎo)的原理時(shí)放置以進(jìn)行強(qiáng)調(diào)。附圖不是要以任何方式限制申請人的教導(dǎo)的范圍。
[0007]圖1例示使用已知技術(shù)的同孔徑任何頻率同時(shí)發(fā)送和接收(STAR)系統(tǒng)的框圖。
[0008]圖2示出根據(jù)本教導(dǎo)的同孔徑任何頻率STAR系統(tǒng)的框圖。
[0009]圖3A例示RF阻抗在三個(gè)端口中的每一個(gè)處匹配的信號連接器。
[0010]圖3B例示到差分器件的路徑在被標(biāo)記為端口 3的端口處呈現(xiàn)高RF阻抗的信號連接器，這使端口 I和端口 2之間的連接器中的信號損失最小。
[0011]圖3C例示發(fā)送信號路徑的輸出在被標(biāo)記為端口 I的端口處呈現(xiàn)高RF阻抗的信號連接器，這使端口 2和端口 3之間的連接器中的信號損失最小。
[0012]圖3D例示包括快速開關(guān)的信號連接器。
[0013]圖4A和4B例示取得兩個(gè)電壓和兩個(gè)電流的差的有源電子差分器件。
[0014]圖4C例示無源電子差分器件。
[0015]圖4D例示包括生成經(jīng)調(diào)制的輸出的平衡驅(qū)動(dòng)光調(diào)制器的光子差分器件的一個(gè)實(shí)施例，所述經(jīng)調(diào)制的輸出與被施加到電極的信號之間的差或和成比例。
[0016]圖5A例示可以與本教導(dǎo)的同孔徑任何頻率STAR系統(tǒng)一起使用的電子電壓源型隔離器。
[0017]圖5B例示與本教導(dǎo)的同孔徑任何頻率STAR系統(tǒng)一起使用的電流源型信號隔離器。
[0018]圖5C例示包括可以與本教導(dǎo)的同孔徑任何頻率STAR系統(tǒng)一起使用的非互易RF二端口器件的無源電子隔離器。
[0019]圖例示可以與根據(jù)本教導(dǎo)的同孔徑任何頻率STAR系統(tǒng)一起使用的光子隔離器。
[0020]圖5E例示可以與根據(jù)本教導(dǎo)的同孔徑任何頻率STAR系統(tǒng)一起使用的定向耦合器隔離器。
[0021]圖5F例示可以與根據(jù)本教導(dǎo)的同孔徑任何頻率STAR系統(tǒng)一起使用的有源電子隔離器。
[0022]圖6A-6D例示可以與根據(jù)本教導(dǎo)的同孔徑任何頻率STAR系統(tǒng)一起使用的信號處理器。
[0023]圖7A示出可以與根據(jù)本教導(dǎo)的同孔徑任何頻率STAR系統(tǒng)一起使用的調(diào)整發(fā)送信號的幅度和相位的調(diào)整電路。
[0024]圖7B示出可以與根據(jù)本教導(dǎo)的同孔徑任何頻率STAR系統(tǒng)一起使用的調(diào)整發(fā)送信號的同相和正交分量的調(diào)整電路。
[0025]圖8例示前端系統(tǒng)的一個(gè)示例性實(shí)施例的框圖，該前端系統(tǒng)包括在本文中描述的匹配阻抗信號連接器、光子差分電路和電子電壓源型隔離器。
[0026]圖9例示前端系統(tǒng)的一個(gè)示例性實(shí)施例的框圖，該前端系統(tǒng)包括在本文中描述的發(fā)送信號路徑的輸出呈現(xiàn)高阻抗的信號連接器、無源電子差分器件和電流源型隔離器。
[0027]圖10例示前端系統(tǒng)的一個(gè)示例性實(shí)施例的框圖，該前端系統(tǒng)包括在本文中描述的由有源電子差分器件的“ + ”端口向輸出接收信號端口施加的高阻抗的連接器和電壓源型隔離器。
[0028]圖11示出使用快速開關(guān)作為信號連接器的同孔徑任何頻率STAR系統(tǒng)。
[0029]圖12示出使用數(shù)字信號處理1202來增強(qiáng)在圖10中示出的示例前端系統(tǒng)的同孔徑任何頻率STAR系統(tǒng)1200的框圖。
[0030]圖13示出例示可以如何將模擬信號處理用于增強(qiáng)在圖10中示出的示例前端系統(tǒng)的同孔徑任何頻率STAR系統(tǒng)的框圖。
[0031]圖14例示結(jié)合圖2描述的同孔徑任何頻率STAR系統(tǒng)中的硬件的子集，當(dāng)發(fā)送信號強(qiáng)度僅僅與接收信號一樣強(qiáng)或者弱于接收信號時(shí)所述硬件的子集對于某些實(shí)施例是有用的。
[0032]圖15例示在圖14中描述的系統(tǒng)的包括信號連接器的一個(gè)示例性實(shí)施例，對于所述信號連接器由光子隔離器的輸出在發(fā)送信號路徑中呈現(xiàn)高阻抗，并且在所述信號連接器中，在所有信號被下變頻并且然后從模擬域轉(zhuǎn)換到數(shù)字域之后，使用傳統(tǒng)數(shù)字信號處理來從接收路徑中去除發(fā)送信號。
[0033]圖16例示根據(jù)本教導(dǎo)的產(chǎn)生干擾信號的參考副本的系統(tǒng)。
[0034]圖17例示圖16中的架構(gòu)的仿真的結(jié)果，由此I比特量化器的輸出生成10MHz的高功率干擾的副本，允許在差分器件中從較低功率107-MHz SOI的減去它。
[0035]圖18是示出在天線處的信號干擾比與在不必?fù)?dān)心抑制SOI的情況下可以使用的量化比特的數(shù)量之間的關(guān)系的圖表。
[0036]圖19例示根據(jù)本教導(dǎo)的在干擾抵消器中使用自己產(chǎn)生的參考的系統(tǒng)的框圖。
[0037]圖20例示根據(jù)本教導(dǎo)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用于在N個(gè)輻射元件的陣列中不僅減輕由附接到通過虛線框內(nèi)部的硬件集合示出的前端的天線元件發(fā)送的信號的影響，而且減輕由N-1個(gè)其他輻射元件發(fā)送的信號的影響。
[0038]圖21例示根據(jù)本教導(dǎo)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用于向減法器提供多個(gè)、適當(dāng)?shù)匮舆t的發(fā)送信號副本。
【具體實(shí)施方式】
[0039]在說明書中提及的“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”意味著結(jié)合該實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在本教導(dǎo)的至少一個(gè)實(shí)施例中。在說明書中多處出現(xiàn)的短語“在一個(gè)實(shí)施例中”未必都指同一個(gè)實(shí)施例。
[0040]應(yīng)當(dāng)理解的是，可以以任何次序和/或同時(shí)地執(zhí)行本教導(dǎo)的方法的單獨(dú)的步驟，只要教導(dǎo)是可實(shí)行的即可。另外，應(yīng)當(dāng)理解的是，本教導(dǎo)的設(shè)備和方法可以包括任何數(shù)量的所述實(shí)施例或者所有所述實(shí)施例，只要教導(dǎo)是可實(shí)行的即可。
[0041]現(xiàn)在將參考如附圖所示的本教導(dǎo)的示例性實(shí)施例，更詳細(xì)地描述本教導(dǎo)。雖然結(jié)合各種實(shí)施例和示例描述本教導(dǎo)，但是不是要將本教導(dǎo)限制于這樣的實(shí)施例。相反，本領(lǐng)域技術(shù)人員將領(lǐng)會，本教導(dǎo)包含各種替代、修改和等同方式。可以獲得本文中的教導(dǎo)的那些本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到在如本文所描述的本公開的范圍內(nèi)的另外的實(shí)施方式、修改和實(shí)施例、以及在其他領(lǐng)域的使用。
[0042]幾十年來，只存在微波環(huán)行器將發(fā)送和接收路徑同時(shí)連接到共同的天線。微波環(huán)行器是具有在鐵氧體盤周圍的波導(dǎo)環(huán)中排列的三個(gè)端口的無源部件，所述鐵氧體盤引入取決于方向的相移，使兩個(gè)反向環(huán)行的波的二分之一在沿著環(huán)的一個(gè)圓周方向上的下一個(gè)端口