[发明专利]一种单个载体中多种电磁设备间同时同频工作的方法

说明书

技术领域

本发明涉及多设备通信。具体而言，本发明涉及面积或体积有限的系统内多设备同频同时与外部通信。

背景技术

在一个体积有限或面积有限的系统（如飞机、航空母舰、导弹）中，有多个发射接收电磁波的设备，如通信设备、导航设备。由于各个设备同处一个频段，部分设备的工作频点重合，各个设备的有效发射信号及杂谐波信号非常容易进入其他设备的接收信道，加上本身设备接收的所需信号，这些信号会发生交叉调制、相互调制、强信号抑制弱信号的接收等。通常情况下会降低设备的灵敏度，增加误码率，设备性能下降；严重情况下，设备的接收信道堵塞，设备功能完全丧失，甚至烧毁接收机前端。如何让这些设备在有限的空间和复杂的电磁环境中正常工作，始终是需要不断解决的问题。

图1不失一般性的表示了有限系统的通信模式：系统平台、各种设备、各设备的通信对象。若设备通信采取FDD模式，则f_n1≠f_n2；若设备i采取TDD，则f_n1=f_n2。

现有的解决电磁兼容问题的方法主要有：

(a)    频分复用技术：这是无线电通信设备最常用的电磁兼容设计技术，要求同一系统中各个设备同时工作的频率均不相同，并且各工作频点最好有一定的间隔。通常后研制的设备在设计时为了避开已有设备的影响，会避开已有设备工作带宽内的频点，并预留一定的保护频带。在图1中，若设备m和设备n采取频分复用技术，则f_m1≠f_n1， f_m2≠f_n2。

(b)   杂谐波带外抑制技术：为了抑制设备间的边带干扰，降低无用信号的交叉和相互调制幅度，仅仅采用频分复用措施是不够的，还需要对发射频谱进行优化设计，常用技术包括基带成型技术和射频滤波等。根据理论计算和工程经验，一般带外抑制达到60dB以上，设备间的干扰会减小，满足设备使用。

(c)    时分复用技术：这是一种简单有效的电磁兼容设计方式。当同一平台的多个设备工作在同一频段时，可以采取闭锁方式来实现兼容工作。即在一个设备发射时，输出闭锁信号给其他设备，禁止其他设备工作；发射完成后，输出解锁信号，恢复其他设备的工作。图1中，若设备m和设备n采取时分复用技术，则f_m1=f_n1， f_m2=f_n2。

现有的电磁兼容解决方法，它们存在的缺点是：

(a)    上述第一种方法，频谱利用率相对较低；频谱的分配管理复杂；研发新设备、系统扩展必须要考虑频谱的限制。

(b)   上述第二种方法，当系统中设备较多、工作频点间隔小时，对滤波器的要求很高，并且严重增加系统的负担。

(c)    上述第三种方法，会影响到其他设备的正常使用，只能作为电磁兼容设计的补充技术，不能作为实时性要求高的设备的电磁兼容设计手段。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的频率复用方式，按照本发明的方法进行通信可以消除来自同一系统的同频干扰，使系统中各个设备的工作频带可以相同，或部分重叠，或相邻，能够极大地提高频谱利用率，降低对杂谐波带外抑制技术的要求，降低系统升级、扩展的难度。

本发明的应用场景如图2所示，单个载体模块1表示一个面积或体积有限的独立系统，如船、飞机、车、方舱等。设备1模块2、设备2模块3、设备N模块4代表在独立系统中工作的多个收发电磁波的设备。模块8、10、12分别为设备1、2、N的发射天线，模块9、11、13分别为设备1、2、N的接收天线。对象1模块5、对象2模块6、对象N模块7分别表示与设备1、2、N通信的对象，模块14、15、16分别为对象1、2、N的收发天线。为了方便后文说明，单个载体中的各设备在这里采取了收发天线分离的模式，在实际应用中，可以通过环形器将收发天线合为一根。各设备之间的连线表示各设备的数字接口、模拟接口要相互连接，用以传输各设备的数字信号和射频信号。本发明与传统通信方法不同之处就在于，各设备同时工作，通信频带均为f₀，即工作频带相同、部分相同或相邻。