СИСТЕМА И СПОСОБ ПОДАВЛЕНИЯ ПРОСАЧИВАНИЯ НЕСУЩЕЙ Российский патент 2015 года по МПК H04B1/00 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее раскрытие относится к области управления несущей в системе пассивной радиочастотной идентификации на ультравысокой частоте, конкретно к системе и способу подавления просачивания несущей частоты.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В системе пассивной радиочастотной идентификации, работающей на ультравысокой частоте, считыватель должен постоянно излучать радиочастоту для обеспечения питания радиочастотной метки, а радиочастотная метка передает информацию считывателю методом модуляции обратного рассеяния при их взаимодействии между собой. Таким образом, в то время, когда считыватель получает сигнал от метки, радиочастотная несущая, передаваемая считывателем, может проникать в канал приема информации считывателя. Мощность возвращаемого сигнала, отраженного от метки, очень мала по сравнению с мощностью передаваемого сигнала, и разность мощностей между возвращаемым сигналом и передаваемым сигналом достигает в реальных системах более 90 дБ. Поэтому в считывателе ультравысокой частоты обычно используется направленный ответвитель для обеспечения разделения между передаваемым сигналом и возвращаемым сигналом.

Направленный ответвитель с четырьмя портами, используемый в считывателе ультравысокой частоты, включает соответственно входной порт, выходной порт, порт связи и порт разделения. Когда считыватель передает сигнал, выходной радиочастотный сигнал от усилителя мощности поступает на входной порт и выводится в антенну через выходной порт; часть энергии выводится в порт связи и очень малая энергия выводится в порт разделения. Когда считыватель принимает сигнал, вследствие разницы между портами в направленном ответвителе сигнал от метки поступает из выходного порта и частично ответвляется в порт разделения для вывода на обратный демодулятор через порт разделения. Таким образом, реализуется разделение между передаваемым сигналом и возвращаемым сигналом.

В считывателе импеданс антенны не может быть в точности согласован вследствие влияния окружающей среды и производственных процессов, кабель между антенной и считывателем может иметь различную длину, и параметры устройства считывания также могут изменяться вследствие изменений температуры окружающей среды и различных производственных воздействий, так что направленный ответвитель может обеспечить разделение только на уровне приблизительно от 20 до 30 дБ под действием значительного влияния условий, перечисленных выше, и эффект разделения далек от идеала.

Кроме того, в некоторых считывателях генерируется некоторый сигнал для противодействия просачиванию исходного сигнала путем использования направленного ответвителя вместе с комбинированием сигналов; в то же время, комбинирование сигналов в блоке объединения имеет сложную структуру и низкую эффективность противодействия, а блок объединения может увеличить вносимые потери возвращаемого сигнала.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ

Ввиду этого, основной целью настоящего раскрытия является представление системы и способа подавления просачивания несущей с тем, чтобы подавление просачивания сигнала передаваемой несущей радиочастоты производилось просто и эффективно.

Для достижения цели, указанной выше, реализуется техническая схема раскрытия, описанная далее.

В раскрытии предлагается система подавления просачивания несущей, которая включает: направленный ответвитель, ортогональный демодулятор и модуль отражения сигнала;

направленный ответвитель сконфигурирован для выведения просачивающегося сигнала радиочастотной несущей на ортогональный демодулятор из собственного порта разделения;

ортогональный демодулятор сконфигурирован для демодуляции просачивающегося сигнала радиочастотной несущей в синфазный сигнал и ортогональный сигнал для передачи синфазного сигнала и ортогонального сигнала в модуль отраженного сигнала и для подавления просачивающегося сигнала радиочастотной несущей путем использования сигнала отражения, отраженного модулем отраженного сигнала; и

модуль отраженного сигнала сконфигурирован для выполнения фильтрации, управления уровнем поворота фазы, синфазной и противофазной интеграции синфазного сигнала и ортогонального сигнала для получения управляющих сигналов для сигнала отражения, для управления сигналом отражения с использованием управляющих сигналов и для передачи сигнала отражения на ортогональный демодулятор.

Модуль отраженного сигнала может дополнительно включать: субмодуль управления сигналом отражения, сконфигурированный для выполнения фильтрации, управления уровнем поворота фазы, синфазной и противофазной интеграции синфазного сигнала и ортогонального сигнала для получения управляющих сигналов для сигнала отражения и для передачи управляющих сигналов в субмодуль сдвига фаз отражения; и субмодуль сдвига фаз отражения, который сконфигурирован для управления сигналом отражения из порта связи направленного ответвителя путем использования управляющих сигналов и для передачи сигнала отражения на ортогональный демодулятор через порт связи и порт разделения направленного ответвителя.

Фильтрация, выполняемая модулем отраженного сигнала, может представлять собой низкочастотную фильтрацию; управление уровнем поворота фазы может заключаться в регулировке фаз и амплитуд синфазного сигнала и ортогонального сигнала путем изменения углов поворота и коэффициентов усиления этих сигналов; а четыре управляющих сигнала, полученные путем использования синфазной и противофазной интеграции, могут быть использованы для управления мощностью сигнала отражения в четырех точках ответвления в линии передачи соответственно.

Сигналом отражения в модуле отраженного сигнала может быть сигнал, полученный путем отражения выходного сигнала радиочастотной несущей из порта связи направленного ответвителя обратно в порт связи направленного ответвителя под управлением модуля отраженного сигнала.

Субмодуль управления сигналом отражения дополнительно может быть реализован в виде субмодуля аналогово-цифрового преобразования, цифрового субмодуля управления сигналом отражения с идентичными вычислительными функциями, и субмодуля цифроаналогового преобразования.

Цифровой субмодуль управления сигналом отражения может, кроме того, включать субмодуль ступенчатого регулирования, который сконфигурирован для сравнения амплитуд синфазного сигнала и ортогонального сигнала, демодулированных из сигнала просачивания, и для прекращения генерации сигналов управления, когда эти амплитуды становятся меньше некоторой граничной величины.

В раскрытии предлагается также способ подавления просачивания несущей, который включает:

когда сигнал просачивающейся радиочастотной несущей выводится из порта разделения направленного ответвителя, демодуляцию сигнала просачивающейся радиочастотной несущей в некоторый синфазный сигнал и в некоторый ортогональный сигнал; и

выполнение фильтрации, управление уровнем поворота фазы, синфазная и противофазная интеграция синфазного сигнала и ортогонального сигнала для получения управляющих сигналов и регулирование сигнала отражения при помощи управляющих сигналов для подавления сигнала просачивающейся радиочастотной несущей.

Получение управляющих сигналов и подавление сигнала просачивания несущей может включать: выполнение фильтрации, управление уровнем поворота фазы, синфазную и противофазную интеграцию синфазного сигнала и ортогонального сигнала последовательно, чтобы получить управляющие сигналы для сигнала отражения из порта связи направленного ответвителя; регулирование сигнала отражения из порта связи при помощи управляющих сигналов; и подавление радиочастотного сигнала несущей при помощи сигнала отражения в порту связи.

Фильтрация может представлять собой низкочастотную фильтрацию; управление уровнем поворота фазы может заключаться в регулировке фаз и амплитуд синфазного сигнала и ортогонального сигнала путем изменения углов поворота и коэффициентов усиления этих сигналов; а четыре управляющих сигнала, полученные путем использования синфазной и противофазной интеграции, могут быть использованы для управления мощностью сигнала отражения из порта связи в четырех точках ответвления в линии передачи соответственно.

Сигналом отражения может быть сигнал, полученный путем отражения выходного сигнала радиочастотной несущей из порта связи направленного ответвителя обратно в порт связи направленного ответвителя под управлением модуля отраженного сигнала.

В соответствии с системой и способом подавления просачивания несущей, представленных в настоящем раскрытии, сигнал просачивания радиочастотной несущей выводится из порта разделения и демодулируется в синфазный сигнал и ортогональный сигнал при помощи ортогонального демодулятора; и синфазный сигнал, и ортогональный сигнал подвергаются фильтрации, управлению уровнем поворота фазы, синфазной и противофазной интеграции для получения управляющих сигналов, которые используются для регулирования сигнала отражения для подавления сигнала просачивания радиочастотной несущей. Сигнал просачивания нейтрализуется сигналом отражения, вследствие чего способ имеет преимущества простой структуры, высокой эффективности нейтрализации, не увеличивает вносимые потери возвращаемого сигнала, позволяет эффективно подавлять просачивание передаваемого сигнала радиочастотной несущей и повысить чувствительность системы пассивной радиочастотной идентификации, работающей на ультравысокой частоте, по сравнению со способом комбинирования сигналов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

На фиг.1 показана структурная схема системы подавления просачивания несущей по настоящему раскрытию изобретения;

на фиг.2 показана структурная схема субмодуля управления сигналом отражения согласно раскрытию;

на фиг.3 показана структурная схема субмодуля сдвига фаз отражения согласно раскрытию;

на фиг.4 показана структурная схема управляющего субмодуля цифровой обработки сигнала отражения согласно раскрытию;

на фиг.5 показана блок-схема способа подавления просачивания несущей согласно раскрытию;

на фиг.6 показан график разделения между передаваемым сигналом и возвращаемым сигналом в случае, когда раскрытие не применяется; и

на фиг.7 показан график разделения между передаваемым сигналом и возвращаемым сигналом в случае применения раскрытия.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Основная идея настоящего раскрытия заключается в том, что сигнал просачивания радиочастотной несущей выводится из порта разделения и демодулируется на синфазный сигнал и ортогональный сигнал при помощи ортогонального демодулятора; и синфазный сигнал, и ортогональный сигнал подвергаются фильтрации, управлению уровнем поворота фазы, синфазной и противофазной интеграции для получения управляющих сигналов, которые используются для регулирования сигнала отражения для подавления сигнала просачивания радиочастотной несущей.

Техническая схема, раскрываемая в изобретении, более подробно описывается ниже со ссылками на графические материалы и варианты осуществления.

На фиг.1 показана структурная схема системы подавления просачивания несущей; как показано на фиг.1, система включает: направленный ответвитель 11, ортогональный демодулятор 12 и модуль 13 отраженного сигнала;

направленный ответвитель 11 сконфигурирован для вывода просачивающегося сигнала радиочастотной несущей на ортогональный демодулятор 12 через порт разделения;

конкретно, модуль 14 усиления мощности в некоторой системе пассивной радиочастотной идентификации, работающей на ультравысокой частоте, выдает передаваемый сигнал радиочастотной несущей на антенну 15 через выходной порт и входной порт направленного ответвителя 11. Под совместным действием стоячей волны в антенне 15 и разделения в направленном ответвителе 11 часть сигнала радиочастотной несущей просачивается в порт разделения направленного ответвителя 11 и выводится через порт разделения. В раскрытии на модуль 14 усиления мощности, направленный ответвитель 11 и антенну 15 не накладывается никаких ограничений, это ими могут быть обычный усилитель мощности, направленный ответвитель и антенна.

Ортогональный демодулятор 12 сконфигурирован для демодуляции просачивающегося сигнала радиочастотной несущей на синфазный сигнал и ортогональный сигнал для передачи этих сигналов в модуль 13 отраженного сигнала и для подавления просачивающегося сигнала радиочастотной несущей путем использования сигнала отражения, отраженного из модуля 13 отраженного сигнала;

конкретно, синфазный сигнал и ортогональный сигнал (сигналы I и Q), демодулированные ортогональным демодулятором 12, представляют собой соответственно:

I=r₁*cos(θ₁); Q=r₁*sin(θ₁),

где r₁ - мощность просачивающегося сигнала радиочастотной несущей; θ₁ - разность фаз между просачивающимся сигналом радиочастотной несущей и сигналом локального генератора, основное влияние на нее оказывает длина линии фидера антенны 15, поскольку стоячая волна в антенне является основным источником обратного просачивания несущей. Сигнал локального генератора является базовым сигнальным входом демодуляции при использовании ортогонального демодулятора 12.

Сигнал отражения отражается модулем 13 отраженного сигнала и подается в ортогональный демодулятор 12 через порт разделения и порт связи направленного ответвителя 11; управляющие сигналы подвергаются управлению уровнем поворота фаз так, что сигнал отражения, управляемый при помощи управляющих сигналов, противоположен по фазе исходному сигналу просачивания радиочастотной несущей; более того, управляющие сигналы увеличивают амплитуду сигнала отражения вследствие синфазной и противофазной интеграции, так что происходит взаимная нейтрализация сигнала отражения и исходного сигнала просачивания радиочастотной несущей, и выполняется задача подавления просачивания радиочастотной несущей.

Модуль 13 отраженного сигнала сконфигурирован для выполнения фильтрации, управления уровнем поворота фазы, синфазной и противофазной интеграции синфазного сигнала и ортогонального сигнала для получения управляющих сигналов для сигнала отражения, для управления сигналом отражения из порта связи направленного ответвителя 11 с использованием управляющих сигналов и для передачи сигнала отражения на ортогональный демодулятор 12 через направленный ответвитель 11.

Конкретно, синфазный сигнал и ортогональный сигнал подвергаются низкочастотной фильтрации для того, чтобы отфильтровать сигналы высокочастотных шумов. Отфильтрованные синфазный и ортогональный сигналы подвергаются управлению уровнем поворота фазы; фазы и амплитуды синфазного сигнала и ортогонального сигнала регулируются путем изменения углов поворота и уровней сигналов; а затем эти сигналы подвергаются синфазной и противофазной интеграции для получения сигналов I⁺, I^-, Q⁺ и Q^-, которые используются для управления сигналом отражения в четырех точках ответвления. Этот сигнал отражения относится к входному сигналу отражения порта связи направленного ответвителя 11, который получен путем отражения части выходного сигнала радиочастотной несущей из порта связи обратно в порт связи направленного ответвителя 11 под управлением модуля 13 отраженного сигнала, когда направленный ответвитель 11 передает сигнал радиочастотной несущей, он поступает на ортогональный демодулятор 12 через направленный ответвитель 11.

В свою очередь, модуль 13 отраженного сигнала включает субмодуль 131 управления сигналом отражения и субмодуль 132 сдвига фаз отражения;

субмодуль 131 управления сигналом отражения сконфигурирован для выполнения фильтрации, управления уровнем поворота фазы, синфазной и противофазной интеграции синфазного сигнала и ортогонального сигнала для получения управляющих сигналов для сигнала отражения и для передачи управляющих сигналов на субмодуль 132 сдвига фаз отражения.

Конкретно, на фиг.2 приведена структурная схема субмодуля управления сигналом отражения; как показано на фиг.2, в субмодуле 131 управления сигналом отражения сигналы I и Q выводятся после фильтрации фильтром 201 нижних частот. Отфильтрованный сигнал I является входным сигналом первого умножителя 202 и второго умножителя 203, он умножается на фазовые поправочные коэффициенты A*cos(θ) и A*sin(θ) соответственно; а отфильтрованный сигнал Q является входным сигналом третьего умножителя 204 и четвертого умножителя 205, он умножается на фазовые поправочные коэффициенты A*cos(θ) и A*sin(θ) соответственно. Полученные результаты после умножения, соответственно: A*I*cos(θ), A*I*sin(θ), A*Q*cos(θ) и A*Q*sin(θ).

Выходы первого умножителя 202 и четвертого умножителя 205 являются входными сигналами сумматора 206, на выходе которого получается сумма:

I'=A*I*cos(θ)+A*Q*sin(θ)=A*r₁*cos(θ)*cos(θ₁)+A*r₁*sin(θ)*sin(θ₁)=A*r₁*cos(θ₁-θ);

выходы второго умножителя 203 и третьего умножителя 204 являются входными сигналами схемы вычитания 207, на выходе которой получается разность:

Q'=A*Q*cos(θ)-A*I*sin(θ)=A*r₁*sin(θ₁)*cos(θ)-A*r₁*cos(θ₁)*sin(θ)=A*r₁*sin(θ₁-θ).

I' и Q' представляют собой, соответственно, синфазный сигнал и ортогональный сигнал, полученные с использованием уровня поворота фазы. Дополнительно необходима регулировка и установка фазы θ и уровня амплитуды A, они специально регулируются и выставляются во время окончательной отладки системы в целом; сначала устанавливается низкий уровень амплитуды A, регулируется θ и выбирается минимальная фаза θ во время нейтрализации сигнала, а затем регулируется уровень A для минимизации времени нейтрализации.

В реальном устройстве сигналы A*cos(θ) и A*sin(θ) могут быть поданы для завершения операции на регулировочный потенциометр, и величины A*cos(θ) и A*sin(θ) могут быть непосредственно переданы на цифровую обработку. Как умножитель, так и сумматор, и блок вычитания могут быть реализованы в виде операционного усилителя, а могут быть реализованы программно, либо в виде операций сложения, вычитания и умножения в цифровой схеме при цифровой обработке. Противофазный интегратор может инвертировать фазу сигнала путем использования типовой схемы противофазной интеграции операционного усилителя и схемы синфазной интеграции, а затем выполнить противофазную интеграцию. В случае цифровой обработки синфазный интегратор может быть реализован в виде накопителя Y=Y+X, а противофазный интегратор может быть реализован в виде накопителя Y=Y-X.

Выходной сигнал I' сумматора 206 выводится на первый синфазный интегратор 208 и на первый противофазный интегратор 209. Выходной сигнал Q' блока вычитания 207 выводится на второй синфазный интегратор 210 и на второй противофазный интегратор 211. Результаты синфазных интеграторов и входной сигнал подвергаются синфазному накоплению, а результаты противофазных интеграторов и входной сигнал подвергаются противофазному накоплению. Выходной результат первого синфазного интегратора 208 равен I⁺=A*r₁*∫cos(θ₁-θ); выходной результат первого противофазного интегратора 209 равен I^-=-1*A*r₁*∫cos(θ₁-θ); выходной результат второго синфазного интегратора 210 равен Q⁺=A*r₁*∫sin(θ₁-θ); выходной результат второго противофазного интегратора 211 равен Q^-=-1*A*r₁*∫sin(θ₁-θ); и сигналы I⁺, I^-, Q⁺ и Q^- используются для управления мощностью сигнала отражения от субмодуля 132 сдвига фаз отражения.

Далее сигнал отражения подается на ортогональный демодулятор 12 через направленный ответвитель 11, в ходе чего фазовый сдвиг сигнала отражения не учитывает влияние длины фидерной линии от антенны 15, однако направленный ответвитель 11 и маршрут от порта разделения направленного ответвителя 11 к ортогональному демодулятору 12 на одной плате могут вместе внести в отраженный сигнал фиксированный фазовый сдвиг 92, который влияет на все управляющие сигналы I⁺, I^-, Q⁺ и Q^- в предпочтительной схеме для того, чтобы обеспечить улучшенное подавление радиочастотной несущей сигналом отражения; конкретно сдвиг фазы сигнала отражения увеличивается на (θ₁-θ₂+180), когда θ=θ₂-180; после фазового сдвига θ₂ между направленным ответвителем и маршрутом разность между фазами (θ₁+180) поступает в ортогональный демодулятор, а фаза θ₁ исходного сигнала просачивания равна 180 градусов, так что сгенерированный сигнал отражения противоположен по фазе исходному сигналу просачивания при поступлении в ортогональный демодулятор 12. Фазовый сдвиг θ₂ не связан с длиной фидерной линии антенны 15, так что коэффициент подстройки фазы θ не зависит от длины фидерной линии и обладает хорошей настраиваемостью.

Субмодуль 132 сдвига фаз отражения сконфигурирован для управления сигналом отражения от порта связи направленного ответвителя 11 при помощи сигналов управления и для передачи сигнала отражения в ортогональный демодулятор 12 через порт связи и порт разделения направленного ответвителя 11.

Конкретно, на фиг.3 показана структурная схема субмодуля сдвига фаз отражения по настоящему раскрытию изобретения; как показано на фиг.3, в субмодуле 132 сдвига фаз отражения для первого управляемого блока 301 отражения, второго управляемого блока 302 отражения, третьего управляемого блока 303 отражения и четвертого управляемого блока 304 отражения мощность сигнала отражения в четырех узлах отражения управляется сигналами I⁺, I^-, Q⁺ и Q^- соответственно. Четыре узла являются четырьмя точками ответвления в линии передачи, и импеданс в этих четырех узлах может быть изменен при помощи диода с собственной проводимостью (с PIN-переходом), включенного в качестве переменного резистора. Когда управляющее напряжение равно 0 или меньше 0, ток смещения PIN-диода равен 0, и импеданс переменного резистора намного больше 50 Ом, следовательно, PIN-диод эквивалентен конденсатору с малой емкостью и малым коэффициентом отражения. Когда управляющее напряжение больше 0, то чем больше управляющее напряжение, тем больше ток смещения PIN-диода, меньше импеданс отражающего узла и больше мощность отраженного сигнала. В соответствии с этим принципом осуществляется управление амплитудой сигнала отражения из порта связи. Оконечная нагрузка 305 представляет собой нагрузочный резистор 50 Ом.

Первый блок 306 сдвига фазы, второй блок 307 сдвига фазы и третий блок 308 сдвига фазы управляют обработкой сдвига фазы сигнала отражения на 45 градусов и передают сигнал отражения в порт связи направленного ответвителя 11. Под действием первого блока 306 сдвига фазы фаза входного сигнала второго управляемого блока 302 отражения отстает на 45 градусов по сравнению с входным сигналом первого управляемого блока 301 отражения. Таким образом, сигнал, отраженный от второго управляемого блока 302 отражения в порт связи направленного ответвителя 11, отстает на 90 градусов по сравнению с сигналом отражения от первого управляемого блока 301 отражения. Аналогично, сигнал отражения от третьего управляемого блока 303 отражения отстает на 90 градусов по сравнению со вторым управляемым блоком 302 отражения, а сигнал отражения четвертого управляемого блока 304 отражения отстает на 90 градусов по сравнению с третьим управляемым блоком 303 отражения.

Например, допустим, что сигнал отражения первого управляемого блока 301 отражения равен Г₁*cos(ψt-270), сигнал отражения второго управляемого блока 302 отражения равен Г₂*cos(ψt-180), сигнал отражения третьего управляемого блока 303 отражения равен Г₃*cos(ψt-90) и сигнал отражения четвертого управляемого блока 304 отражения равен Г₄*cos(ψt). Г=(Z_L-Z₀)/(Z_L+Z₀). Z₀ - это импеданс линии передачи, здесь равен 50 Ом; Z_L - импеданс нагрузки, он равен Z_L/Z_PIN, где Z_PIN - импеданс PIN-диода. Г₁, Г₂, Г₃ и Г₄ управляются соответственно выходными сигналами Q^-, I^-, Q⁺ и I⁺ из модуля управления сигналом отражения; когда управляющее напряжение равно или менее 0, сигнал отражения равен 0; когда управляющее напряжение больше 0, сигнал отражения представляет собой монотонно растущую функцию от управляющего напряжения. Сигнал отражения из порта связи направленного ответвителя 11 равен (Г₄-Г₂)*cos(ψt)+(Г₃-Г₁)*sin(ψt).

Кроме того, функции субмодуля 131 управления сигналом отражения могут быть дополнительно реализованы путем цифровой обработки; на фиг.4 приведена структурная схема цифрового субмодуля управления сигналом отражения; как показано на фиг.4, этот субмодуль включает: субмодуль 401 аналогово-цифрового преобразования, субмодуль 402 управления цифровым сигналом отражения, субмодуль 403 цифроаналогового преобразования и субмодуль 404 ступенчатого регулирования;

субмодуль 401 аналогово-цифрового преобразования сконфигурирован для преобразования сигнала в цифровой сигнал и для вывода цифрового сигнала в субмодуль 402 управления цифровым сигналом отражения для обработки; затем обработанный сигнал подвергается цифроаналоговому преобразованию в субмодуле 403 цифроаналогового преобразования и подается на выход. Функции, выполняемые субмодулем 402 управления цифровым отраженным сигналом, могут быть реализованы в соответствующем цифровом вычислительном модуле с учетом операций, выполняемых субмодулем 131 управления сигналом отражения. Фильтр 201 нижних частот может быть фильтром с конечной импульсной характеристикой (FIR) либо каскадным интегрированным гребенчатым (CIC) фильтром при цифровой обработке.

Функция субмодуля 404 ступенчатого регулирования сконфигурирована для оценки амплитуд сигналов I и Q, демодулированных из сигнала просачивания; когда I²+Q² меньше граничного значения, интеграция в четырех интеграторах в субмодуле 402 управления цифровым сигналом отражения прекращается либо значения сигналов I и Q принудительно устанавливаются равными 0. Прекращается генерация управляющих сигналов, и уменьшается влияние сигнала отражения, управляемого автоматической компенсирующей цепью, на принимаемый сигнал. Граничное значение может быть установлено в соответствии с целевой мощностью просачивания; например, если целевая мощность просачивания равна -20 дБм, тестовый сигнал -20 дБм подается из входного порта радиочастотного сигнала ортогонального демодулятора 11, определяется и вычисляется значение I²+Q², которое берется в качестве граничного значения для субмодуля 404 ступенчатого регулирования во время отладки системы.

На фиг.5 показана блок-схема способа подавления просачивания несущей; как показано на фиг.5, способ включает этапы, перечисленные ниже.

Этап 501: Когда направленный ответвитель выводит передаваемый сигнал радиочастотной несущей из выходного порта, сигнал просачивания радиочастотной несущей выводится из порта разделения.

Конкретно, модуль усиления мощности в системе пассивной радиочастотной идентификации, работающей на ультравысокой частоте, выдает передаваемый сигнал радиочастотной несущей на антенну через выходной порт и входной порт направленного ответвителя. Под совместным действием стоячей волны в антенне и разделения в направленном ответвителе часть сигнала радиочастотной несущей просачивается в порт разделения направленного ответвителя и выводится через порт разделения. В раскрытии на модуль усиления мощности, направленный ответвитель и антенну не накладывается никаких ограничений, это могут быть обычный усилитель мощности, направленный ответвитель и антенна.

Этап 502: Сигнал просачивания радиочастотной несущей демодулируется ортогональным демодулятором в синфазный сигнал и в ортогональный сигнал.

Конкретно, синфазный сигнал и ортогональный сигнал, демодулированные ортогональным демодулятором, представляют собой соответственно:

I=r₁*cos(θ₁); Q=r₁*sin(θ₁),

где r₁ - мощность сигнала просачивания радиочастотной несущей, a θ₁ - разность фаз между сигналом просачивания радиочастотной несущей и сигналом локального генератора. Сигнал локального генератора является базовым сигнальным входом демодуляции при использовании ортогонального демодулятора.

Этап 503: Синфазный сигнал и ортогональный сигнал подвергаются фильтрации, управлению уровня поворота фазы, синфазной и противофазной интеграции для получения управляющих сигналов для сигнала отражения из порта связи направленного ответвителя; сигнал отражения регулируется путем использования управляющих сигналов, и сигнал просачивания радиочастотной несущей подавляется.

Конкретно, синфазный сигнал и ортогональный сигнал подвергаются низкочастотной фильтрации для того, чтобы отфильтровать сигналы высокочастотных шумов. Отфильтрованные синфазный и ортогональный сигналы подвергаются управлению уровнем поворота фазы; фазы и амплитуды синфазного сигнала и ортогонального сигнала регулируются путем изменения углов поворота и уровней сигналов; а затем сигналы I⁺, I^-, Q⁺ и Q^-, полученные при помощи синфазной и противофазной интеграции, используются для управления сигналом отражения в четырех точках ответвления. Сигнал отражения соответствует части сигнала радиочастотной несущей, отраженной обратно в порт связи и выводимой через порт связи, когда через направленный ответвитель проходит передаваемый сигнал радиочастотной несущей. Сигналы I⁺, I^-, Q⁺ и Q^- управляют мощностью сигнала отражения в четырех точках ответвления линии передачи соответственно. Сигнал отражения подается в ортогональный демодулятор из порта разделения через порт связи направленного ответвителя; управляющие сигналы подвергаются управлению уровнем поворота фазы, так, что сигнал отражения, управляемый при помощи управляющих сигналов, противоположен по фазе исходному сигналу просачивания радиочастотной несущей; кроме того, управляющие сигналы увеличивают амплитуду сигнала отражения вследствие синфазной и противофазной интеграции, так что происходит взаимная нейтрализация сигнала отражения и исходного сигнала просачивания радиочастотной несущей и выполняется задача подавления просачивания радиочастотной несущей.

Кроме того, этап 503 дополнительно включает следующие этапы.

Этап 503a: Синфазный сигнал и ортогональный сигнал фильтруются.

Конкретно, для фильтрации может использоваться активный фильтр нижних частот на базе операционного усилителя, либо пассивный фильтр нижних частот, образованный сопротивлением и емкостью (RC) или индуктивностью и емкостью (LC). При выборе параметров фильтра нижних частот могут учитываться два конфликта: синфазный сигнал и ортогональный сигнал, содержащие информацию об амплитуде и фазе сигнала просачивания несущей, демодулированные в ортогональном демодуляторе, являются сигналами постоянного тока, вследствие чего частоты полосы пропускания и полосы задерживания фильтра нижних частот должны быть как можно более низкими, чтобы как можно более полно отфильтровать шумовые помехи; в реальном устройстве скорость сходимости автоматической компенсирующей цепи должна быть высокой, однако задержки в ней могут увеличиваться в случае низкой частоты полосы пропускания и частоты полосы задерживания фильтра. В некотором варианте осуществления частота среза полосы пропускания на уровне -3 дБ может быть равна 10 кГц, частота среза полосы задерживания может быть равна 25 кГц, и уровень затухания в полосе задерживания фильтра равен -30 дБ.

Этап 503b: Выполняется управление уровнем поворота фазы.

Конкретно, отфильтрованные синфазный и ортогональный сигналы умножаются на A*cos(θ) и A*sin(θ) соответственно:

① A*I*cos(θ), ② A*I*sin(θ), ③ A*Q*cos(θ) и ④ A*Q*sin(θ).

Затем ① складывается с ④, что дает I′=A*I*cos(θ)+A*Q*sin(θ); и ② вычитается из ③, что дает Q′=A*Q*cos(θ)-A*I*sin(θ);

I=r₁*cos(θ₁); Q=r₁*sin(θ₁), следовательно,

I'=A*r₁*cos(θ)*cos(θ₁)+A*r₁*sin(θ)*sin(θ₁)=A*r₁*cos(θ₁-θ); и

Q'=A*r₁*sin(θ₁)*cos(θ)-A*r₁*cos(θ₁)*sin(θ)=A*r₁*sin(θ₁-θ).

I' и Q' представляют собой, соответственно, синфазный сигнал и ортогональный сигнал, полученные с использованием уровня поворота фазы. Дополнительно необходима регулировка и установка фазы θ и уровня амплитуды A, они специально регулируются и выставляются во время окончательной отладки системы в целом; сначала устанавливается низкий уровень амплитуды A, регулируется θ, и во время нейтрализации сигнала выбирается фаза θ с минимальным результатом нейтрализации, а затем регулируется уровень A для минимизации времени нейтрализации.

Этап 503c: Синфазный сигнал и ортогональный сигнал, полученные путем управления уровнем поворота фазы, подвергаются синфазной и противофазной интеграции для получения управляющих сигналов для сигнала отражения из порта связи направленного ответвителя.

Конкретно, сигнал I' подвергается синфазной интеграции, что дает I⁺=A*r₁*∫cos(θ₁-θ); сигнал I' подвергается противофазной интеграции, что дает I^-=-1*A*r₁*∫cos(θ₁-θ); сигнал Q' подвергается синфазной интеграции, что дает Q⁺=A*r₁*∫sin(θ₁-θ); сигнал Q' подвергается противофазной интеграции, что дает Q^-=-1*A*r₁*∫sin(θ₁-θ); и сигналы I⁺, I^-, Q⁺ и Q^- используются для управления мощностью отраженного сигнала из порта связи в четырех точках ответвления линии передачи соответственно.

Этап 503d: Сигнал отражения из порта связи регулируется при помощи управляющих сигналов.

Конкретно, сигнал отражения из порта связи имеет в линии передачи четыре точки ответвления, а именно четыре точки ответвления, упомянутые выше, причем разность фаз между ними составляет 90 градусов, что обеспечивает управление полным периодом сигнала отражения. Четыре точки ответвления могут управляться соответственно при помощи переменных сопротивлений, которые реализованы в виде PIN-диодов, а именно амплитуда сигнала отражения управляется путем изменения импеданса в четырех точках ответвления. Когда напряжение управляющего сигнала равно 0 или меньше 0, ток смещения PIN-диода равен 0, и импеданс переменного резистора намного больше 50 Ом, следовательно, PIN-диод эквивалентен конденсатору с малой емкостью и малым коэффициентом отражения. Когда напряжение управляющего сигнала больше 0, то чем больше управляющее напряжение, тем больше ток смещения PIN-диода, меньше импеданс отражающего узла ответвления и больше мощность сигнала отражения. В соответствии с этим принципом осуществляется управление амплитудой сигнала отражения из порта связи.

Этап 503e: Сигнал радиочастотной несущей подавляется сигналом отражения из порта связи.

Конкретно, входной сигнал отражения в порт связи направленного ответвителя подается на ортогональный демодулятор через направленный ответвитель, в ходе чего фазовый сдвиг сигнала отражения не учитывает влияние длины фидерной линии от антенны, однако направленный ответвитель и маршрут от порта разделения направленного ответвителя к ортогональному демодулятору на одной плате могут вместе внести в сигнал отражения фиксированный фазовый сдвиг θ₂, который влияет на все управляющие сигналы I⁺, I^-, Q⁺ и Q^- в предпочтительной схеме для того, чтобы обеспечить улучшенное подавление радиочастотной несущей сигналом отражения; конкретно, сдвиг фазы сигнала отражения увеличивается на (θ₁-θ₂+180), когда θ=θ₂-180; после фазового сдвига θ₂ между направленным ответвителем и маршрутом разность между фазами (θ₁+180) поступает в ортогональный демодулятор, а фаза θ₁ исходного сигнала просачивания равна 180 градусов, так что сгенерированный сигнал отражения противоположен по фазе исходному сигналу просачивания при поступлении в ортогональный демодулятор 12. Фазовый сдвиг θ₂ не связан с длиной фидерной линии антенны 15, так что коэффициент подстройки фазы θ не зависит от длины фидерной линии и обладает хорошей настраиваемостью.

На фиг.6 показан график разделения между передаваемым сигналом и возвращаемым сигналом в случае, когда раскрываемое изобретение не применяется; как показано на фиг.6, разделение между передаваемым сигналом и возвращаемым сигналом осуществляется только направленным ответвителем; на частоте 840 МГц разделение между передаваемым сигналом и возвращаемым сигналом составляет около -28 дБ. На фиг.7 показан график разделения между передаваемым сигналом и возвращаемым сигналом в случае, когда применено раскрываемое изобретение; как показано на фиг.7, после того, как использован этот способ подавления просачивания несущей, разделение между передаваемым сигналом и возвращаемым сигналом улучшается до -55 дБ. Можно увидеть, что разделение между сигналом в линии передачи и сигналом в линии приема может быть безусловно улучшено в случае применения раскрываемого изобретения.

Все, что описано выше, представляет собой только предпочтительные варианты осуществления раскрытия и не предназначено для ограничения объема правовой охраны раскрытия, и любые модификации, эквивалентные замены, усовершенствования и аналогичные действия в пределах сущности и принципа настоящего раскрытия находятся в пределах объема правовой защиты настоящего раскрытия.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в системах пассивной радиочастотной идентификации. Технический результат состоит в повышении эффективности подавления просачивания сигнала передаваемой радиочастотной несущей. Для этого система подавления просачивания несущей содержит направленный ответвитель, ортогональный демодулятор и модуль отраженного сигнала, при этом направленный ответвитель сконфигурирован для вывода сигнала просачивания радиочастотной несущей в ортогональный демодулятор из порта разделения; ортогональный демодулятор - для демодуляции сигнала просачивания радиочастотной несущей на синфазный сигнал и ортогональный сигнал для передачи синфазного сигнала и ортогонального сигнала в модуль отраженного сигнала и для подавления сигнала просачивания радиочастотной несущей путем использования сигнала отражения, отраженного из модуля отраженного сигнала; а модуль отраженного сигнала сконфигурирован для выполнения фильтрации, управления уровнем поворота фазы, синфазной и противофазной интеграции синфазного сигнала и ортогонального сигнала для получения управляющих сигналов для сигнала отражения, для управления сигналом отражения при помощи управляющих сигналов и для передачи сигнала отражения в ортогональный демодулятор. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7ил.

1. Система для подавления просачивания несущей, содержащая: направленный ответвитель, ортогональный демодулятор и модуль отражения сигнала;
направленный ответвитель сконфигурирован для вывода просачивающегося сигнала радиочастотной несущей на ортогональный демодулятор из собственного порта разделения;
ортогональный демодулятор сконфигурирован для демодуляции просачивающегося сигнала радиочастотной несущей в синфазный сигнал и ортогональный сигнал для передачи синфазного сигнала и ортогонального сигнала в модуль отраженного сигнала и для подавления просачивающегося сигнала радиочастотной несущей путем использования сигнала отражения, отраженного модулем отраженного сигнала; и
модуль отраженного сигнала сконфигурирован для выполнения фильтрации, управления уровнем поворота фазы, синфазной и противофазной интеграции синфазного сигнала и ортогонального сигнала для получения управляющих сигналов для сигнала отражения, для управления сигналом отражения с использованием управляющих сигналов и для передачи сигнала отражения на ортогональный демодулятор.

2. Система по п.1, где модуль отраженного сигнала дополнительно содержит:
субмодуль управления сигналом отражения, который сконфигурирован для выполнения фильтрации, управления уровнем поворота фазы, синфазной и противофазной интеграции синфазного сигнала и ортогонального сигнала для получения управляющих сигналов для сигнала отражения и для передачи управляющих сигналов на субмодуль сдвига фаз отражения; и
субмодуль сдвига фаз отражения, который сконфигурирован для управления сигналом отражения от порта связи направленного ответвителя при помощи управляющих сигналов и для передачи сигнала отражения на ортогональный демодулятор через порт связи и порт разделения направленного ответвителя.

3. Система по п.1 или 2, где фильтрация, выполняемая в модуле отраженного сигнала, представляет собой фильтрацию нижних частот;
управление уровнем поворота фазы заключается в регулировке фаз и амплитуд синфазного сигнала и ортогонального сигнала путем изменения углов поворота и коэффициентов усиления этих сигналов; а четыре управляющих сигнала, полученные путем использования синфазной и противофазной интеграции, использованы для управления мощностью сигнала отражения из порта связи в четырех точках ответвления в линии передачи соответственно.

4. Система по п.1 или 2, где сигналом отражения в модуле отраженного сигнала является сигнал, полученный путем отражения выходного сигнала радиочастотной несущей из порта связи направленного ответвителя обратно в порт связи направленного ответвителя под управлением модуля отраженного сигнала.

5. Система по п.2, где субмодуль управления сигналом отражения может быть дополнительно реализован в виде субмодуля аналогово-цифрового преобразования, цифрового субмодуля управления сигналом отражения с идентичными вычислительными функциями и субмодуля цифроаналогового преобразования.

6. Система по п.5, где цифровой субмодуль управления сигналом отражения дополнительно включает субмодуль ступенчатого регулирования, который сконфигурирован для сравнения амплитуд синфазного сигнала и ортогонального сигнала, демодулированных из сигнала просачивания, и для прекращения генерации сигналов управления, когда эти амплитуды меньше граничной величины.

7. Способ подавления просачивания несущей, включающий:
когда сигнал просачивающейся радиочастотной несущей выводится из порта разделения направленного ответвителя, демодуляцию сигнала просачивающейся радиочастотной несущей в некоторый синфазный сигнал и в некоторый ортогональный сигнал; и
выполнение фильтрации, управление уровнем поворота фазы, синфазная и противофазная интеграция синфазного сигнала и ортогонального сигнала для получения управляющих сигналов и регулирование сигнала отражения путем использования управляющих сигналов для подавления сигнала просачивающейся радиочастотной несущей.

8. Способ по п.7, где получение управляющих сигналов и подавление просачивания сигнала несущей включает:
выполнение фильтрации, управление уровнем поворота фазы, синфазную и противофазную интеграцию синфазного сигнала и ортогонального сигнала последовательно для получения управляющих сигналов для сигнала отражения из порта связи направленного ответвителя; регулирование сигнала отражения из порта связи при помощи управляющих сигналов и подавление радиочастотного сигнала несущей путем использования сигнала отражения в порту связи.

9. Способ по пп.7 и 8, где фильтрация представляет собой фильтрацию нижних частот; управление уровнем поворота фазы заключается в регулировке фаз и амплитуд синфазного сигнала и ортогонального сигнала путем изменения углов поворота и коэффициентов усиления этих сигналов; а четыре управляющих сигнала, полученные путем использования синфазной и противофазной интеграции, использованы для управления мощностью сигнала отражения из порта связи в четырех точках ответвления в линии передачи соответственно.

10. Способ по п.7 или 8, где сигналом отражения является сигнал, полученный путем отражения выходного сигнала радиочастотной несущей из порта связи направленного ответвителя обратно в порт связи направленного ответвителя под управлением модуля отраженного сигнала.