[发明专利]用于双极化天线的隔离改进电路

说明书

本发明涉及发射和接收天线，尤其涉及在天线系统中天线之间的隔离。

为了在发射一个信号的同时接收另一个信号，在所设计的天线系统中面临的一个问题是如何隔离接收子部件使得它不能拾取由发射子部件发射的信号。通过不同极化的发射和接收可以提供很大的隔离。但是即使在这种双极化天线系统中也常常需要进一步的隔离。

参照图1，所示的一个普通的双极化天线系统，它包括至少两个相互正交元12、一个用于发射发射机信号的发射机天线元16以及一个用于同时接收接收机信号的接收机天线元17。所示的天线系统包括两个阵列10和11，每个包括四个并行的天线元，每个阵列称为一个天线。发射机信号经过端口#1提供到发射机天线元10，而接收机信号在由接收机天线元11拾取后提供到端口#2。没有隔离，即使两个天线元16和17正交(并且阵列10的所有并行天线元正交于阵列11的在线天线元)，并且即使发射机和接收机信号的频率不同，接收机天线阵列11从发射机天线阵列10拾取一些信号。

为了抵消这种干扰作用，或者换句话说为了将接收机天线元与发射机天线元隔离，现有技术常常使用无源元件或导电材料隔离层来提供隔离。这需要反复试验并因此是耗费时间和昂贵的。另外，无源隔离层降低了天线性能，同时，无源元件或隔离层的特定配置仅用于一个频带；一般对于任何其他的频带必须使用不同的布置，并且将只用于一个特定的阵列几何图形。

在美国专利N0.5,373,297中，Briguglio的“具有宽带有源和/或无源隔离控制的微波转发器”公开了一种装置，通过使用第二接收天线在微波转发器中提供隔离，这里发射元发射由第一接收机元接收的信号，因此继续它的传播。第二接收天线聚焦在发射天线上以接收由发射天线辐射的一部分信号；它被对准以便在它的输出端提供发射信号，该信号(仅仅)具有与出现在第一接收天线输出端的信号相同的增益和相位。隔离装置包括耦合到发射天线和第一接收天线的放大器部分，用于放大和调制由第一接收天线接收的信号并且随后提供它到发射天线；耦合到第二接收天线的移相器；以及具有耦合到第一接收天线和移相器的输入端并且具有耦合到放大器部分的输出端的功率合成器。功率合成器将由第一接收天线拾取的信号与由第二接收天线接收并且随后由移相器移相的信号组合起来。这个移相信号与来自移相器的相同信号有180°的移相。(这样，来自发射元不需要的信号出现在第一接收元的输出端口，并且随后在合成器中产生抵消)。

同样在美国专利No.4,480,255中公开的Davidson的“用于获得天线阵列之间高隔离的方法”，通过抵消不希望的信号提供隔离使得由射频发生器驱动的第一天线阵列和耦合到例如射频通讯装置的第二天线阵列可以是一个用于同时接收和发射的收发信机，可以相互靠近定位。在提供的隔离中，两个天线阵列中每一个的各个元被认为属于第一或第二部分。每个发射阵列的两个部分以90°相位差(相互间)和以相同的功率驱动，两个天线阵列在空间上相互间足够地靠近使得由一个阵列发射和由另一个阵列接收的辐射在到达与另一个阵列有关的射频发生器之前经受一个抵消效应。

这两种方法根据所使用的相消抵消技术提供隔离。但是，在美国专利No.5,373,297中，Briguglio要求组合两个接收信号，一个是移相的，在仔细对准第二接收天线之后用于提供被移相的信号以便以正确增益和相位对一个信号提供移相。在美国专利No.4,480,255使用的方法中，Davidson限制了天线阵列的间隔。现在需要一种提供隔离的方法，它比使用对准的第二天线更始终如一和要求较少反复试验，以提供用于抵消的正确的相位和增益，不限制天线阵列在空间上如何放置。

因此，本发明的目的是提供一种隔离电路来改进双极化天线系统两个端口之间的隔离，并且通过较少反复试验始终如一地提供这种隔离，采用的方式不限制发射天线和接收天线在空间上如何放置。

本发明在一个隔离电路中达到上述目的，用在一个双极化天线系统中，该系统具有一个响应发射信号并且连接到发射机天线的第一端口，用于提供发射机信号，也具有连接到接收机天线的第二端口，隔离电路包括：一个耦合装置，用于通过耦合到第一端口的传输信号从传输信号得到一抵消信号(canceling signal)，并且用于在第二端口提供抵消信号，耦合装置提供的抵消信号的幅度大体上等于经过接收机天线到达第二端口的发射机信号的幅度。抵消长度的导线用于从第一端口传导抵消信号到第二端口，以及用于移相抵消信号；其中调节抵消长度使得如在第二端口提供的抵消信号与经过接收机天线到达第二端口的发射机信号相比大体上有180°的相位差。