基于微波电桥网络进行信道分离的方法及其微波电桥系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于微波电桥网络进行信道分离的方法及其微波电桥系统，该系统是将两个信号分别输入至发射天线，经过无线信道后，两接收天线同时接收功率相等的两信号，接收天线输出信号经过微波电桥后，到达一个功率合成器并输出；两个或更多个信号输入时，可依次类推；本发明专利技术利用成熟的微波电桥技术，在接收端避免了数字域的信号处理，在模数转换前进行信道分离。从而实现了2×2 THz‑MIMO通信系统；本发明专利技术利用MIMO技术，可使得通信速率提高一倍；本发明专利技术在通信系统的接收端利用微波电桥搭建信道分离网络，使得MIMO技术在太赫兹通信中成为可能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太赫兹信号分离技术，特别是一种基于微波电桥网络进行信道分离的方法及其微波电桥网络。
技术介绍
多发多收技术（MIMO）在无线通信方面已经得到了充分的研究，并成功应用在了现有的通信体制中，比如IEEE802.11n.LTE等。MIMO技术的关键是在收发端波束成型设计，使得接收机能够分离出独立的若干个子信道，而每个子信道即为传统的单发单收通信模式。从而在不增大带宽的情况下提高通信速率。MIMO技术能够进行信道分离的一个前提条件为瑞利信道，因为瑞利信道即复高斯信道在空间上存在丰富的散射路径，MIMO技术即利用这些丰富的散射路径，并结合波束成型技术，实现并行多子信道通信的目的。在太赫兹通信中，由于太赫兹在空间的散射特性并不明显，目前的太赫兹通信一般都是利用其直视（LOS）信道。在低频段使用的MIMO技术转到太赫兹频段后并不适用。目前，很多学者正在开展针对太赫兹频段LOS路径的MIMO技术研究。一般是利用收发端天线的位置信息构造一个满秩信道矩阵，再结合波束成型技术分离出若干独立的子信道。由于太赫兹频段一般为高速通信，对信号处理速度要求非常高，目前尚不具备复杂的实时信号处理能力。
技术实现思路
本专利技术提出了一种基于微波电桥网络进行信道分离的方法及其微波电桥网络，利用成熟的微波电桥技术，实时的对2×2太赫兹LOS路径进行信道分离。从而避免传统的利用复杂的信号处理技术进行信道分离。本专利技术的技术方案如下：一种基于微波电桥网络进行信道分离的方法，其特征在于：首先，将两路太赫兹信号分别输入对应的一级微波电桥，每一路太赫兹信号经过一级微波电桥后均被分成功率相等的两路输出信号，两路输出信号分别经过不同的两个一级功率合成器输出至不同的两个二级微波电桥；经过二级微波电桥后，两路输出信号最后到达一个二级功率合成器并输出；同理，多个太赫兹信号输入时采用上述同样的方式进行信号分离。首先，两路太赫兹信号分别输入两个一级微波电桥，每一路太赫兹信号经过一级微波电桥后均被分成功率相等的两路输出信号；每个一级微波电桥的两路输出信号均分别输入至两个一级功率合成器；每个一级功率合成器输入来自不同一级微波电桥的两路输出信号，然后输出一路输出信号；每个一级功率合成器的输出信号分别输入至两个二级微波电桥，经过二级微波电桥后再次分为两路输出信号，每个二级微波电桥的两路输出信号均分别到达两个二级功率合成器并输出；同理，多个太赫兹信号输入时采用上述同样的方式进行信号分离。该部分等效于两个一级微波电桥及两个一级功率合成器，经过一级微波电桥将两个太赫兹信号均分成功率相等的两部分并输出，每个太赫兹信号的两路输出信号均分别经过不同的两个一级功率合成器输出至不同的两个二级微波电桥，经过二级微波电桥后，每个太赫兹信号的两路输出信号最后到达一个二级功率合成器并输出；同理，多个太赫兹信号输入时采用上述同样的方式进行信号分离。经过一级微波电桥输出的功率相等的两路输出信号之间有90度的相差。当输入两个太赫兹信号时，两个太赫兹信号经过两个一级微波电桥、两个一级功率合成器、两个二级微波电桥、两个二级功率合成器的过程中，产生了180度移相，最后在二级功率合成器的输出端互相抵消，在该输出端没有输出功率。根据上述信号分离的方法，可以构建用于2×2THz-MIMO通信系统进行信道分离的微波电桥网络，该微波电桥网络包括两个微波电桥和两个功率合成器，两个太赫兹信号输入端分别连接至两个一级微波电桥，分成功率相等的两部分然后输出，两输出信号之间有90的相差。再分别经过两个一级功率合成器、两个二级微波电桥后，又同时到达一个二级功率合成器后输出。在实际应用中，两个一级微波电桥将由两个发射天线代替，两个一级功率合成器将于两个接收天线代替。构建用于2×2THz-MIMO通信系统进行信道分离的微波电桥网络，该微波电桥网络包括两部分，一部分包括两个一级微波电桥和两个一级功率合成器，另一部分包括两个二级微波电桥和两个二级功率合成器；所述每个一级微波电桥的两个输出端输出至两个一级功率合成器；每个一级功率合成器的输出端对应至一个二级微波电桥，每个二级微波电桥设置有两个输出端，每个二级微波电桥的两个输出端分别输出到不同的二级功率合成器，每个二级功率合成器均设置有一个输出端。所述一级微波电桥由两个发射天线、无线信道、接收天线实现，两个太赫兹信号输入端分别连接至两个发射天线，经无线信道后，经接收天线后得两路输出信号，两路输出信号分别连接至两个一级功率合成器。现有太赫兹通信技术为单发单收，由于MIMO需要复杂的信号处理，该技术尚没有在太赫兹通信中得到应用。本专利技术的有益效果如下：本专利技术利用成熟的微波电桥技术，在接收端避免了数字域的信号处理，在模数转换前进行信道分离。从而实现了2×2THz-MIMO通信系统；本专利技术利用MIMO技术，可使得通信速率提高一倍；本专利技术在通信系统的接收端利用微波电桥搭建信道分离网络，使得MIMO技术在太赫兹通信中成为可能。附图说明图1为本专利技术的微波电桥示意图；图2为本专利技术的微波电桥网络示意图；图3为本专利技术等效于图2的构建的2×2THz-MIMO通信系统天线示意图。具体实施方式一种基于微波电桥网络进行信道分离的方法，具体分离方法步骤为：首先，两路太赫兹信号分别输入两个一级微波电桥，每一路太赫兹信号经过一级微波电桥后均被分成功率相等的两路输出信号；每个一级微波电桥的两路输出信号均分别输入至两个一级功率合成器；每个一级功率合成器输入来自不同一级微波电桥的两路输出信号，然后输出一路输出信号；每个一级功率合成器的输出信号分别输入至两个二级微波电桥，经过二级微波电桥后再次分为两路输出信号，每个二级微波电桥的两路输出信号均分别到达两个二级功率合成器并输出；同理，多个太赫兹信号输入时采用上述同样的方式进行信号分离。微波电桥如下图1所示，端口1为输入端，输出端口2和端口3进行3dB公率分配，并且端口3相对于端口2在带内产生90度移相。如图2所示，利用4个微波电桥和4个功率合成器搭建微波网络。端口P1的输入信号通过电桥功率分成相等的两部分然后输出，两输出信号之间有90的相差。再分别经过功率合成器和电桥后，又同时到达一功率合成器并在输出端口P4输出。分析可知，两路信号在该微波网络产生了180度移相，在端口P4互相抵消，所以从端口P1的输入信号在端口P4没有输出功率。同样的，从端口P2的输入信号在端口P3没有输出功率。而端口P1的输入信号移相90度后从端口P3输出，端口P2的输入信号移相90度后从端口P4输出。两路输入信号经过该网络分别产生了90度移相，输入的两路信号在输出端并不会互相干扰。构建2×2THz-MIMO通信系统，并设置两发射天线的距离为D，两接收天线的距离为D，发射天线与接收天线的距离为R，如图3所示，设d（x，y）为天线x与天线y的距离，如果则有：分析可知，图3所示2×2THz-MIMO的天线阵列等价于图2虚线部分。如果在2×2THz-MIMO通信系统的接收端在数模转换前将信号经过上图2实线部分的网络。则两路发射信号在接收端经过该网络后互不产生干扰。本专利技术通过设置2×2THz-MIMO通信系统天线的位置，在接收端利用微波电桥和功率合成器搭建图2实线部分网络，则该系统避免了接收端数字域的信号处本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于微波电桥网络进行信道分离的方法，其特征在于：首先，两路太赫兹信号分别输入两个一级微波电桥，每一路太赫兹信号经过一级微波电桥后均被分成功率相等的两路输出信号；每个一级微波电桥的两路输出信号均分别输入至两个一级功率合成器；每个一级功率合成器输入来自不同一级微波电桥的两路输出信号，然后输出一路输出信号；每个一级功率合成器的输出信号分别输入至两个二级微波电桥，经过二级微波电桥后再次分为两路输出信号，每个二级微波电桥的两路输出信号均分别到达两个二级功率合成器并输出；同理，多个太赫兹信号输入时采用上述同样的方式进行信号分离。

【技术特征摘要】
1.基于微波电桥网络进行信道分离的方法，其特征在于：首先，两路太赫兹信号分别输入两个一级微波电桥，每一路太赫兹信号经过一级微波电桥后均被分成功率相等的两路输出信号；每个一级微波电桥的两路输出信号均分别输入至两个一级功率合成器；每个一级功率合成器输入来自不同一级微波电桥的两路输出信号，然后输出一路输出信号；每个一级功率合成器的输出信号分别输入至两个二级微波电桥，经过二级微波电桥后再次分为两路输出信号，每个二级微波电桥的两路输出信号均分别到达两个二级功率合成器并输出；同理，多个太赫兹信号输入时采用上述同样的方式进行信号分离。2.根据权利要求1所述的基于微波电桥网络进行信道分离的方法，其特征在于：经过一级微波电桥输出的功率相等的两路输出信号之间有90度的相差。3.根据权利要求1所述的基于微波电桥网络进行信道分离的方法，其特征在于：当两个太赫兹信号输入后，两个太赫兹信号分别经过两个一级微波电桥、两个一级功率合成器、两个二级微波电桥、两...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵磊，蒋均，黄昆，吴秋宇，林长星，陆彬，成彬彬，邓贤进，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51