[发明专利]一种应用于携能通信系统的单频强干扰抑制系统

说明书

一种应用于携能通信系统的单频强干扰抑制系统，包括定向耦合器、稳幅模块、变频通道和功率合成器，利用变频通道产生一个与干扰信号幅度相同相位相反的参考信号，通过对单频强干扰频谱置零实现干扰抑制，相比于陷波滤波法，即使干扰信号频率处于有用信号带宽内都不会对有用信号产生很大的影响。本发明单频强干扰抑制方法应用于携能通信系统，可以实现通信信号与能量信号不同载波同时传输，在保证通信信号实时传输的同时不降低能量传输效率。

技术领域

本发明涉及一种单频强干扰抑制系统，特别是一种应用于携能通信系统的单频强干扰抑制系统，属于微波无线能量传输和无线通信领域。

背景技术

无线信息与能量协同传输(携能通信)技术是无线能量传输技术与无线通信技术相结合的产物，旨在实现信息与能量的并行传输，即在进行无线能量传输与收集的同时，实现高效可靠的通信，一方面可以充分利用宝贵的发射功率，另一方面可以使复杂工作环境中的移动设备摆脱线缆和电池的束缚，极大地提高移动设备对于极端工作环境的适应能力，具有重要的实际意义。2008年，Varshney首次提出并分析了信息与能量同时传输这一问题，定义了容量-能量函数来描述信息与能量协同传输时信道容量与接收功率之间的权衡。

无线能量传输技术和无线通信技术从本质上是同一种技术，都受到麦克斯韦方程组的约束，所不同的是如何利用电磁波。对于无线通信，无线电波只作为信息载波，仅需要一部分传输功率，效率并不重要，但由于要传输信息，所以无线通信一般采用宽频带。而无线能量传输系统则利用无线电波本身，因此需要接收几乎所有的传输功率，并需要极窄的频带，效率对于无线能量传输系统非常重要。而且，两者的功率密度不同，一般无线能量传输采用的功率密度比无线通信高出多个数量级。

用于传输能量的载波原则上是未经调制的正弦波，但正弦信号无法携带信息，若要实现通信，需要对正弦信号进行调制。因此，若要在一个系统中同时实现无线能量传输与无线通信，需要在能量传输效率、信息传输速率和设备复杂度等方面做权衡，力求在充分满足信息速率要求的前提下，最大化收集的能量并进行充分利用。

当采用正弦信号传输能量，调制信号传输信息时，由于能量接收机和信息接收机功率灵敏度相差较大，当通信信号与能量信号同时传输时，接收端的强能量信号会对信息解调造成干扰，由于模数转换器ADC的动态范围有限，严重时可能导致信息接收机的射频接收通路阻塞。因此，采用这种方式实现携能通信时，信息接收机在进行解调前需要先对接收到的信号进行载波干扰抑制。

如前所述，对于携能通信系统中用于传输能量的载波为正弦波时，能量信号对信息解调造成的干扰可视为单频干扰。目前，通信系统中常用的抗单频强干扰技术主要有频谱幅值域处理和陷波处理等。其中频谱幅值域处理的基本思想是在干扰频率处进行限幅处理；陷波滤波法是由陷波滤波器对信号进行滤波处理，为了抑制单频干扰，要求陷波滤波器的频带特别窄，并且当干扰信号处于有用信号的通带内时，不管是IIR还是FIR陷波滤波器，其在抑制掉干扰信号的同时，也会使有用信号的频谱和波形产生畸变。这两种方法的不足之处在于：抑制干扰信号的同时也会对有用信号产生一定的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种应用于携能通信系统的抑制单频强干扰的系统，当无线信息与能量采用不同载波协同传输时，避免强能量信号对通信信号造成干扰，保证通信信号能够通过ADC，进入数字解调处理流程，同时不会对通信信号产生影响。

本发明包括如下技术方案：

一种应用于携能通信系统的单频强干扰抑制系统，包括：定向耦合器、稳幅模块、变频通道和功率合成器；

其中，变频通道包括分频器、锁相环、功率放大器和模拟移相器；功率合成器包括第一端口、第二端口和第三端口；