[发明专利]用于双工器和共存无线通信系统的无源泄露抵消网络

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于并且要求于2012年12月11日提交的题为“FRONT-ENDMODULESFORFULL-DUPLEXWIRELESSTRANSCEIVERS”的美国临时专利申请61/735,783的优先权，其代理人卷号为028080-0818。本申请还基于并且要求于2013年3月25日提交的题为“FRONT-ENDMODULESFORFULL-DUPLEXWIRELESSTRANSCEIVERS”的美国临时专利申请61/805,078的优先权，其代理人卷号为028080-0877。这两个申请的每个的全部内容都通过引用包括在此。

关于联邦资助研究的声明

本发明得到政府支持，授予号为N00014-12-V-0130，由海军研究局(ONR)奖励，以及授予号为HR0011-12-C-0094，由国防部先进研究项目局(DARPA)奖励。政府在本发明中具有一定权利。

技术领域

本公开涉及同时发射和接收的无线通信系统，还涉及在这样的系统中，发射信号到接收信号的泄露。

背景技术

在无线通信系统中，无线接收器(RX)可以接收信号，而无线发射器(TX)——其可以是组合、共站址、或近距离——可以同时发射不同信号。例如，在频分双工(FDD)无线电通信系统中，相同无线电的TX和RX可以同时工作于两个不同频率带，分别是用于TX的f_tx和用于RX的f_rx。另一示例是智能电话，其具有多个无线电，诸如Wi-Fi无线电和蜂窝无线电，其可以同时工作。这可以导致一个无线电的RX在一个频率带f_rx中接收信号而另一无线电的TX在另一频率带f_INT中发射信号。

在此场景中，无线电通信系统的重要性能度量可能是同时操作的TX和RX之间的“隔离”。该隔离在TX频率带内和RX频率带内会尤其重要。TX频率带或RX频率带内达到RX的任何泄露可能显著干扰接收器。最小所需隔离可取决于应用和场景。例如，在商业FDD无线电中，50dB或更多的TX到RX隔离可能为TX和TX频率带中所需。在没有充足的隔离的情况下，入侵TX信号可能显著使牺牲RX的灵敏度退化并最终阻止其正确操作。

在FDD无线电中，提供TX-RX隔离的流行方法是使用频率双工器。双工器是三端口电气网络。一个端口典型连接到天线(ANT)，一个端口连接到TX输出，以及一个端口连接到RX输入。双工器设计中的共同挑战是从TX到ANT和从ANT到RX获取低插入损耗，同时提供从TX到RX的高度隔离。但是，满足这个要求可能需要昂贵的谐振器技术，诸如体声波(BAW)谐振器。此外，通过FDD无线电可能需要支持的多个频率带中的新型成长，无线电中的多个双工器可能成比例成长，其可能导致复杂、不可缩放的无线电系统。因此，可以被电子调谐以解决多于一个频带的可调谐双工器可以极端令人满意用来降低无线电的复杂度和成本。但是，声学谐振器可能难以调谐，而其它类型的可调谐谐振器可能不提供没有显著损耗和/或没有过度块的足够隔离。

入侵TX和牺牲RX的隔离还使用了频域的分离和定制滤波的组合。隔离通常依赖于具体平台和其所支持的无线电的频率带，其可以是随着无线电变得更复杂且支持更多频带的限制。

增强TX和RX之间的隔离的另一方法是生成抵消信号，其完全或部分匹配从入侵TX到牺牲RX的泄露信号的振幅，但具有相反的相位。抵消信号随后与泄露信号相组合以将其抵消掉并且增强隔离。

这个抵消方法可能需要有源电路，诸如放大器，在创建抵消信号以匹配泄露信号的路径中。有源电路的引入会极端不希望，因为其会引入过度噪声，由于非线性而限制功率控制，和/或消耗功率。而且，这样的方法可能在牺牲RX中的信号路径的下游抵消泄露信号。这可能需要牺牲RX的上游信号路径是线性的，其又可能利用对系统的RF功率控制性能的限制。而且，如果在反馈抵消中获取与泄露信号的组合，可能还需要考虑显著的稳定性要求。

存在无线电通信系统的分类，其中，TX和RX同时在相同频带操作，还有时被称为相同信道。在这样的场景中，可能不存在RX和TX之间的任何频率分离。因此，TX-RX隔离可能不是通过任何带通滤波或类似电路来获取。RX的正确操作随后可能大大取决于相同无线电的自干扰TX信号的抵消。取决于RX的所需灵敏度和TX的输出信号功率，100dB到130dB的总隔离可能会需要。这样的高级隔离可能难以通过在无线电前端的一个抵消步骤而获取。而且，可能必需附加滤波来滤波在其它频率带中到达RX的其它干扰信号。

发明内容