一种电子设备及其射频电路的制作方法

1.本技术涉及射频技术领域，特别是涉及一种电子设备及其射频电路。


背景技术：

2.现代的通信技术越来越多样化，比如全球定位系统(global positioning system，gps)、近场通信(near field communication，nfc)等，同一便携可穿戴设备往往需要集成多个通信电路，具有多个射频模块。但是在无线通信中，对相邻信道的干扰有严格的要求，也就是说调制信号的频率段要严格的控制在自己的信道内，不允许泄露到邻近的信道中。目前的技术是通过将基带信号发送到射频收发器进行调制，调制成高频信号之后进行天线匹配。
3.由于信号是在被调制成高频信号之后进行放大，这就容易导致放大之后的信号有一部分是所需带宽范围之外的，造成信号在邻近信道的泄露。
4.鉴于上述技术，设计一种防止信号泄露的射频电路是本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本技术的目的是提供一种电子设备及其射频电路，主要应用于可穿戴的电子设备，比如手机，智能手表等设备。
6.为了解决信号在被调制成高频信号之后进行放大，容易导致放大之后的信号是所需范围之外，造成信号在邻近信道泄露的情况。
7.为解决上述技术问题，本技术提供一种射频电路，包括控制器10、滤波电路11、射频收发器12、功率放大器13、天线匹配电路14；
8.其中所述滤波电路11的输入端与所述控制器10的输出端连接，用于接收基带信号并对所述基带信号进行过滤；
9.所述滤波电路11的输出端与所述射频收发器12的输入端连接，用于将过滤后的基带信号发送至所述射频收发器12进行调制；
10.所述功率放大器13的输入端和输出端分别与所述射频收发器12输出端和所述天线匹配电路14的输入端连接，用于对过滤后的基带信号的功率进行放大，并进行天线匹配。
11.优选地，还包括信号检测电路15，
12.所述信号检测电路15的输入端与所述功率放大器13的输出端连接，用于判断放大后的信号的参数是否满足预设条件；所述信号检测电路15的第一输出端与所述天线匹配电路14的输入端连接，用于将满足所述预设条件的信号发送至所述天线匹配电路14进行天线匹配；所述信号检测电路15的第二输出端与所述滤波电路11的输入端连接，用于将不满足所述预设条件的信号返回至所述滤波电路11。
13.优选地，所述信号检测电路15包括混频器、本地振荡器、中频滤波器、放大器和检波器；
14.其中所述混频器的第一输入端作为所述信号检测电路15的输入端，用于接收所述功率放大器13放大频率的信号，所述混频器的第二输入端与所述本地振荡器连接，用于接收本振信号，并与放大频率的信号进行混频得到混频信号；所述中频滤波器的输入端与所述混频器的输出端连接，用于对所述混频信号进行过滤得到中频信号，所述放大器的输入端与所述中频滤波器的输出端连接，用于对所述中频信号进行放大，所述检波器的输入端与所述放大器的输出端连接，用于接收放大后的信号，并测量放大后的信号的最大频率和最小频率。
15.优选地，所述预设条件为放大后信号的最大频率和最小频率之差与阈值相等。
16.优选地，所述滤波电路11包括多个开关和多个滤波器，所述开关和所述滤波器一一对应；
17.一个所述开关与其对应的所述滤波器连接，用以组成一个滤波通道；各滤波通道并联，用于当放大后的所述基带信号不符合所述预设条件时切换对应的所述开关以更换所述滤波器进行再次滤波。
18.优选地，所述多个开关为单刀多掷开关，其中所述单刀多掷开关的动端分别与所述滤波器一一对应。
19.优选地，同一时刻只有一个所述滤波器处于工作状态。
20.优选地，所述滤波器为至少3个。
21.为了解决上述技术问题，本技术还提供一种电子设备，包括上述所述的射频电路。
22.优选地，所述电子设备为可穿戴设备。
23.本技术所提供的射频电路包括控制器、滤波电路、射频收发器、功率放大器、天线匹配电路，通过将滤波电路的输入端与控制器的输出端连接，用于接收基带信号并对基带信号进行过滤，滤波电路的输出端与射频收发器的输入端连接，用于将过滤后的基带信号发送至射频收发器进行调制，而功率放大器的输入端和输出端分别与射频收发器的输出端和天线匹配电路的输入端连接，用于对过滤后的基带信号的功率进行放大，并进行天线匹配。由此可见，本技术所提供的射频电路通过在将基带信号调制成高频信号之前对基带信号进行过滤，从而避免了在放大之后的信号有一部分是所需带宽范围之外的，造成信号在邻近信道的泄露的问题。
24.在此基础上，本技术还提供一种电子设备，包括上文提到的射频电路，效果同上。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本技术实施例提供的一种射频电路的结构示意图；
27.图2为本技术实施例提供的另一种射频电路的结构示意图；
28.图3为本技术实施例提供的一种信号检测电路的结构示意图；
29.图4为本技术实施例提供的一种滤波电路的结构示意图。
30.其中，10为控制器，11为滤波电路，12为射频收发器，13为功率放大器，14为天线匹配电路，15为信号检测电路。
具体实施方式
31.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护范围。
32.本技术的核心是提供一种电子设备及其射频电路，用于在基带信号被射频收发器调制成高频信号之前对基带信号进行过滤，避免在放大之后的信号有一部分是所需带宽范围之外的，造成信号在邻近信道的泄露的问题。为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。
33.图1为本技术实施例提供的一种射频电路的结构示意图，下面对图1所示的射频电路的结构进行说明。
34.可以理解的是，现代的通信技术越来越多样化，比如全球定位系统gps、nfc等，同一便携可穿戴设备往往需要集成多个通信电路，具有多个射频模块。但是在无线通信中，对相邻信道的干扰有严格的要求，也就是说调制信号的频率段要严格的控制在自己的信道内，不允许泄露到邻近的信道中，目前的技术是通过将基带信号发送到射频收发器进行调制，调制成高频信号之后进行天线匹配。由于信号是在被调制成高频信号之后进行放大，这就容易导致放大之后的信号有一部分是所需带宽范围之外的，造成信号在邻近信道的泄露。如果是通过在功率放大器之后加一个窄带滤波器，但是在调制时引入的载波频率是超出已经解调的波的带宽，这就需要窄带滤波器需要有较高的q值，不利于降低成本，另外，对于高q值的滤波器具有较陡峭的幅频和相频的特性，容易使信号失真，造成功耗上的浪费。本实施例采用在射频收发机之前加一个滤波电路，如图1所示，射频电路包括控制器10、滤波电路11、射频收发器12、功率放大器13和天线匹配电路14，其中滤波电路11的输入端与控制器10的输出端连接，用于接收基带信号并对基带信号进行过滤，滤波电路11的输出端与射频收发器12的输入端连接，用于将过滤后的基带信号发送至射频收发器12进行调制，功率放大器13的输入端和输出端分别与射频收发器12的输出端和天线匹配电路14的输入端连接，用于对过滤后的基带信号的功率进行放大并进行天线匹配。
35.值得注意的是，滤波模块11设置在控制器10和射频收发器12之间，对控制器10的基带信号中无用信号进行过滤，因此滤波模块11采取的是低通滤波的方式。低通滤波允许低频信号以很小的衰减量从输入传递到输出端口，当信号超过其截止频率时，信号的衰减量会急剧增大，导致输出端口的高频信号幅度下降。本实施例对滤波电路11的具体结构不作限定，滤波电路11可以为一个滤波器与电阻等元器件的组合，也可以是多个滤波器与电阻等元器件的组合形成一个滤波电路11，具体的结构不作限定只需要能够满足可以对控制器10传输的基带信号进行过滤即可，此外，控制器10可以是中央处理器(central processing unit，cpu也可以是微控制单元(microcontroller unit；mcu)，另外，射频收发器12是利用射频来实现传输信号的设备，包括接收与发送信号，实现接收与发送的过程包括信号处理，调制解调，放大，发射等步骤，其中在此电路，射频收发器12接收被滤波电路11过滤的基带信号，并将其放大成高频信号，对射频收发器12的具体型号不作限定，只需满足将基带信号调制成高频信号即可。
36.另外，在射频电路中，要实现最大的功率传输，必须使负载阻抗和波源阻抗相匹
配，通常在二者中间插入一个无源网络，被称为匹配网络。它的作用除了减小功率损耗，还有减小噪声干扰、提高功率容量、改善频谱线性度等等。通常认为，匹配网络的用途是实现阻抗变换，在一个频段内将给定阻抗值变换成其他阻抗值。此设计中的天线匹配作用为将功率放大器13和天线的阻抗进行匹配，实现最高效率的信号传递。
37.本实施例所提供的射频电路包括控制器、滤波电路、射频收发器、功率放大器、天线匹配电路，通过将滤波电路的输入端与控制器的输出端连接，用于接收基带信号并对基带信号进行过滤，滤波电路的输出端与射频收发器的输入端连接，用于将过滤后的基带信号发送至射频收发器进行调制，而功率放大器的输入端和输出端分别与射频收发器的输出端和天线匹配电路的输入端连接，用于对过滤后的基带信号的功率进行放大，并进行天线匹配。由此可见，本技术所提供的射频电路通过在将基带信号调制成高频信号之前对基带信号进行过滤，从而避免了放大之后的信号有一部分是所需带宽范围之外的，造成信号在邻近信道的泄露的问题。
38.在具体实施例中，在将基带信号调制成高频信号之前对基带信号进行过滤，虽然避免了放大之后的信号有一部分是所需要带宽范围之外的，造成信号在邻近信道泄露的问题，但是过滤的信号可能出现与所需要的带宽不同的情况，可能会出现过窄或过宽的情况产生，因此，图2为本技术实施例提供的另一种射频电路的结构示意图，如图2所示，在上述实施例的基础上还包括信号检测电路15。
39.其中信号检测电路15的输入端与功率放大器13的输出端连接，用于判断放大后的信号的参数是否满足预设条件；信号检测电路15的第一输出端与天线匹配电路14的输入端连接，用于将满足预设条件的信号发送至天线匹配电路14进行天线匹配；信号检测电路15的第二输出端与滤波电路11的输入端连接，用于将不满足预设条件的信号返回至滤波电路11。
40.在本实施例中，信号检测电路15通过接受功率放大器13的高频信号，并测量高频信号的参数，将满足预设条件的信号发送至天线匹配电路14进行天线匹配，将不满足预设条件的信号发送至滤波电路11的输入端。在具体实施例中，对于频率不断变化的高频信号来说，可以通过计算上升沿和下降沿的次数，从而计算出此信号的周期，得到此信号的参数。
41.值得说明的是，本实施例对信号参数的具体不作限定，能够用其对信号进行判断即可，此外，在信号检测电路15检测出当前信号不满足预设条件时，将此信号返回至滤波电路11再次滤波，且，第二次滤波与第一次滤波的滤波器的滤波频率不同，可以对当前信号需要调高带宽还是调窄带宽做出对应的调整，当当前信号满足预设条件时，将此信号发送至天线匹配电路14进行天线匹配。
42.由此可见，本实施例提供的信号检测电路，通过将信号检测电路的输入端与功率放大器连接，可以判断放大后的信号的参数是否满足预设条件，再将信号检测器电路的第一输出端和第二输出端分别与天线匹配电路的输入端和滤波电路的输入端连接，若检测出当前信号满足预设条件，则将信号发送至天线匹配电路进行天线匹配，若检测出当前信号不满足预设条件，则将信号返回至滤波电路进行二次滤波，有效提高了进行天线匹配时的准确性，降低了信号不匹配的情况发生，提高了整个电路的工作效率。
43.在上述实施例的基础上，对信号检测电路15的具体结构进行限定，信号检测电路
的设计类似于频谱仪的原理，频谱分析仪采用频率扫描超外差的工作方式。首先，混频器将接收到的信号与本振信号进行混频，当混频后的信号等于中频时，信号可以通过中频放大器，放大并进行峰值检波。检波后的信号被视频放大器放大然后显示。当本振电路的频率随时间变化时，屏幕上也记录下了信号在不同频率上的幅度，得到信号频谱。而在信号检测电路的设计中，只需要得到信号最大、最小的频率值即可。由于不需要得到信号的频谱，因此不需要视频滤波器。由于功率放大器传递到信号检测器的信号也较为干净没有杂波，因此也不需要前端的射频衰减器、低通滤波器。由于混频器是非线性器件，其输出除了包含两个原始信号之外，还包含它们的谐波以及原始信号与其谐波的和信号与差信号，因此中频滤波器是有必要的。因此电路需要用到的是混频器u1、本地振荡器u2、中频滤波器u3、放大器u4和检波器u5。图3为本技术实施例提供的一种信号检测电路的结构示意图，如图3所示，信号检测电路15包括混频器u1、本地振荡器u2、中频滤波器u3、放大器u4和检波器u5。可以理解的是在传统的信号检测电路15中还需要用到视频滤波器、射频衰减器、低通滤波器等器件，但是由于在本技术实施例中，只需根据信号的参数判断出当前信号是否满足预设条件即可，因此不需要得到信号的频谱，所以不用视频滤波器，且，功率放大器13在将信号的功率放大之后发送至信号检测电路15，因此不需要用到射频衰减器和低通滤波器。
44.其中信号检测电路15的具体结构为混频器u1的第一输入端作为信号检测电路15的输入端，用于接收功率放大器13放大频率的信号，混频器u1的第二输入端与本地振荡器u2连接，用于接收本振信号，并与放大频率的信号进行混频得到混频信号；中频滤波器u3的输入端与混频器u1的输出端连接，用于对混频信号进行过滤得到中频信号，放大器u4的输入端与中频滤波器u3的输出端连接，用于对中频信号进行放大，检波器u5的输入端与放大器u4的输出端连接，用于接收放大后的信号，并测量放大后的信号的最大频率和最小频率。
45.此外，对判断预设条件的参数不作限定，可以是频率也可以是带宽，只需要满足通过这个参数可以判断出当前信号是否符合预设条件即可，另外，在信号检测电路15中，检波器u5用于测量信号的参数，通过检波器u5可以得到信号的频率，周期，带宽等信息，因此可以根据测量出的信息对当前信号进行判断。
46.本实施例所提供的信号检测电路的具体结构及其连接方式，包括混频器、本地振荡器、中频滤波器、放大器和检波器。通过将信号检测电路的具体结构为混频器的第一输入端作为信号检测电路的输入端，用于接收功率放大器放大频率的信号，混频器的第二输入端与本地振荡器连接，用于接收本振信号，并与放大频率的信号进行混频得到混频信号；中频滤波器的输入端与混频器的输出端连接，用于对混频信号进行过滤得到中频信号，放大器的输入端与中频滤波器的输出端连接，用于对中频信号进行放大，检波器的输入端与放大器的输出端连接，用于接收放大后的信号，并测量放大后的信号的最大频率和最小频率，准确的测量出当前信号的参数，通过参数检测出当前信号是否需要二次滤波，提高了电路的准确性，降低了误发送信号的可能。
47.在上述实施例的基础上，对预设条件进行限定，其中预设条件为放大后的信号的最大频率和最小频率之差与阈值相等，因此对于信号检测电路15，只需要检测出当前信号的频率即可，通过检波器u5测量出信号的频率，从中提取最大频率和最小频率并对其作差判断差值是否与阈值相等即可，而阈值是信号具备发送天线时所需要的带宽。
48.由此可见，本实施例提供的预设条件，通过计算信号的最大频率和最小频率的差
值判断出信号是否符合预设条件，此预设条件的计算方式简单，且参数易得，有效的降低了计算的复杂性，提高了电路的工作效率。
49.在具体实施例中，当不满足预设条件的信号时，将此信号返回滤波电路11进行二次滤波，且两次滤波的范围不同，因此对滤波电路11的具体结构进行限定。图4本技术实施例提供的一种滤波电路的结构示意图，如图4所示，滤波电路11包括多个开关和多个滤波器，开关和滤波器一一对应，通过一个开关和与其对应的滤波器连接，组成一个滤波通道，并且各滤波通道之间相互并联，当有不符合预设条件的信号被返回来时，可以根据信号的带宽的宽窄确定所需要的滤波通道，对此信号再次滤波。
50.值得注意的是，本实施例对开关的种类不作限定，可以为单刀多掷开关也可以为普通开关，保证在电路中电流可以通过即可，此外，每个滤波器滤波后信号的范围也不一样，具体的为第一个滤波器的下限频率为f1l，上限频率为f1h，即第一滤波器滤波后信号的频率范围为f1l—f1h，第二个滤波器的下限频率为f2l，上限频率为f2h，即第一滤波器滤波后信号的频率范围为f2l—f2h，以此类推到第n个滤波器，此外，每个滤波器的频率范围都包含接收的频点f0，滤波器的带宽范围逐渐变小，即b1>b2>b3>
…
>bn，另外，对滤波器的具体个数不作限定，可以根据不同电路的需求进行设计。
51.此外，电路刚开始工作时，滤波范围处于中间的滤波器最先开始工作，当检测出当前信号的参数不符合预设条件时，信号返回至滤波电路11后，判断此信号所需要的带宽是宽还是窄，可以对根据不同带宽对不同的滤波通道进行选择。值得注意的是，当二次滤波之后，此信号仍然不能满足预设条件，则对其进行三次滤波，直至此信号的参数满足预设条件为止。
52.由此可见，本实施例所提供的滤波电路，通过设置多个开关和多个滤波器，并且开关和滤波器一一对应，每个开关和对应的滤波器组成滤波通道，当判断出此信号的带宽过宽或过窄时，对此信号重新滤波，并根据带宽选择合适的滤波通道，当二次滤波仍不能满足预设条件时，重新选择新的滤波通道，直至此信号能够满足预设条件为止，因此，此电路有效提高了发射信号至天线的准确性，避免了误发，造成资源浪费的情况产生。
53.在上述实施例的基础上，对开关的具体类型进行限定，作为一种优选的实施例，本实施例采用单刀多掷开关作为多个开关的实现方式，其中单刀多掷开关的动端分别与滤波器一一对应。
54.本实施例所提供的单刀多掷开关，可以有效的减少开关器件的使用，采用多个开关，可能会造成电路器件繁杂的问题，而采用单刀多掷开关有效减少了开关器件的数量。
55.在具体实施例中，多个滤波器同时工作可能造成信号的混乱，容易加重电路的工作难度，考虑到这种情况的发生，因此本实施例对滤波器的工作状态进行限定，具体的为：
56.在同一时刻只有一个滤波器处于工作状态，可以理解的是，当有信号进入滤波电路11时，首先进入滤波范围处于中间的滤波器，那么别的滤波通道的开关处于断开状态，整个滤波电路11只有此滤波通道在工作，此外，在信号被检测出不符合预设条件后，对此信号进行二次滤波时，被选择的滤波通道中的开关处于闭合状态，滤波器开始工作，别的滤波通道的开关处于断开状态，无法进入，因此避免了信号混乱的情况产生。
57.由此可见，本实施例对滤波器的工作状态进行限定，在同一时刻只有一个滤波器处于工作状态，有效避免了多个滤波器同时工作，造成信号混乱的情况发生，提高了射频电
路信号的准确性，提高了电路的工作效率。
58.在上述实施例的基础上，滤波器个数可以根据不同电路的需求进行设计，在具体实施例中，用不到那么多的滤波器，这就容易造成资源浪费的情况产生，因此对滤波器的个数也就是滤波通道的个数进行限定，其中滤波器的个数为上个，可以理解的是，当电路开始工作时首先与第二滤波器相对应的开关处于闭合状态，别的开关处于断开状态，当有不满足预设条件的信号被返回至滤波电路11后，根据此信号选择合适的滤波通道，对此信号进行二次滤波。
59.由此可见本实施例中将滤波器的个数限定为3个，其中，最先工作的滤波器为滤波范围处于中间的滤波器，也就是第二个滤波器，在判断出此信号带宽窄的时候发送至第一滤波器进行二次滤波，在带宽比较宽的时候发送至第三滤波器进行二次滤波，可见，减少了滤波器的个数，也降低了资源的浪费，提高了电路的工作效率。
60.最后，本技术实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括滤波电路11等电路外，还包括上述实施例提到的信号检测电路15，该电路用于获取当前信号的参数，并检测当前信号的参数是否满足预设条件。由于上文中对各电路进行了详细描述，故本实施例不再赘述。
61.本实施例提供的电子设备，包括射频电路，该电路包括控制器10、滤波电路11、射频收发器12、功率放大器13、天线匹配电路14，通过将滤波电路11的输入端与控制器10的输出端连接，用于接收基带信号并对基带信号进行过滤，滤波电路11的输出端与射频收发器12的输入端连接，用于将过滤后的基带信号发送至射频收发器12进行调制，而功率放大器13的输入端和输出端分别与射频收发器12的输出端和天线匹配电路14的输入端连接，用于对过滤后的基带信号的功率进行放大，并进行天线匹配。由此可见，本技术所提供的射频电路通过在将基带信号调制成高频信号之前对基带信号进行过滤，从而避免了在放大之后的信号有一部分是所需带宽范围之外的，造成信号在邻近信道的泄露的问题。
62.以上对本技术所提供的射频电路进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。
63.还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。