本发明涉及电路结构技术领域，尤其涉及一种基于pifa天线和集总参数匹配型的物联网射频电路及终端。
背景技术：
随着物联网技术的快速发展，物联网的各种终端产品已经逐步普及到日常生活中，应用在生活中的方方面面，给日常生活带来了极大的便利。在物联网快速普及的同时，由于物联网终端产品应用在复杂的环境中，使得其相互之间通信也面临着巨大的挑战，在物联网终端中，天线和混频器的性能对射频电路的设计具有很大的影响，若其设计不合理，会导致天线和混频器的性能较差，不利于射频信号的接收与处理。
技术实现要素：
本发明实施例提供了一种基于pifa天线和集总参数匹配型的物联网射频电路及终端，在一定程度上提升了天线以及低噪声放大电路的性能，从而能一定程度上射频电路对接收信号的处理能力。
本发明实施例的第一方面提供了一种信号处理电路，应用于物联网终端，该电路包括：
pifa天线、滤波器、开关电路、第一滤波网络、低噪声放大电路、第二滤波网络和混频电路；
所述pifa天线的输出端与所述滤波器的输入端相连接，所述滤波器的输出端与所述开关电路的输入端相连接，所述开关电路的输出端与所述第一滤波网络的输入端相连接，所述第一滤波网络的输出端与所述低噪声放大电路的输入端相连接，所述低噪声放大电路的输出端与所述第二滤波网络的输入端相连接，所述第二滤波网络的输出端与所述混频电路的输入端相连接；
所述pifa天线包括辐射贴片、馈电单元和第一电容，所述第一电容位于所述辐射贴片与所述馈电单元之间，用于调节所述pifa天线的输入阻抗；
所述低噪声放大电路包括第一优化电路和第二优化电路，所述第一优化电路用于调节所述低噪声放大电路的稳定性，所述第二优化电路用于调节所述低噪声放大电路的匹配度。
结合本发明实施例的第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述第一滤波网络包括：第一滤波器件、第二滤波器件、第三滤波器件、第四滤波器件、第五滤波器件、第六滤波器件、第七滤波器件、第八滤波器件、第九滤波器件、第十滤波器件、第十一滤波器件和第十二滤波器件；
所述第一滤波器件的第一端与所述第二滤波器件的第一端相连接，所述第一滤波器件的第二端与所述第四滤波器件、所述第五滤波器件、所述第十滤波器件、所述第十二滤波器件的第二端相连接，所述第二滤波器件的第二端与所述第三滤波器件、所述第七滤波器件、所述第八滤波器件的第一端相连接，所述第三滤波器件的第二端与所述第四滤波器件的第一端、所述第五滤波器件的第一端、所述第六滤波器件的第一端相连接，所述第七滤波器件的第二端与所述第六滤波器件的第二端、所述第九滤波器件的第二端、所述第十滤波器件的第一端相连接，所述第八滤波器件的第二端与所述第九滤波器件的第一端、所述第十一滤波器件的第一端相连接，所述第十一滤波器件的第二端与所述第十二滤波器件的第一端相连接。
结合本发明实施例的第一方面和第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述第一优化电路包括：第二电容、第三电容、第一电感、第二电感、第一电阻和第一mcu；
所述第一电感的输出端与所述第二电感的输入端、所述第二电容的输入端相连接，所述第二电容的输出端与所述第三电容的输出端、所述第一电阻的第二端相连接，所述第二电感的输出端与所述第三电容的输入端、所述第一电阻的输入端相连接，所述mcu用于控制所述第一优化电路的优化度。
结合本发明实施例的第一方面和第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述第二优化电路包括：第四电容、第三电感、第二电阻、第三电阻和第二mcu；
所述第二电阻的第一端与所述第三电感的第一端、所述第四电容的第一端相连接、所述第二电阻的第二端与所述第三电感的第二端、所述第三电阻的第二端相连接，所述第四电容的第二端与所述第三电阻的第一端相连接，所述第二mcu用于控制所述第二优化电路的匹配度。
结合本发明实施例的第一方面和上述第一方面的第一种至第三种可能的实现方式中的任一项，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述混频电路包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第四电感、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电源和第二电源；
所述第一晶体管的源极与所述第二晶体管的源极、地相连接，所述第一晶体管的漏极与所述第三晶体管的源极、所述第四晶体管的源极相连接，所述第三晶体管的漏极与所述第四电感的第一端、所述第五晶体管的漏极相连接，所述第三晶体管的栅极与所述第六晶体管的栅极相连接，所述第四电感的第二端与所述第七晶体管的漏极、所述第五电容的第二端、所述第四电阻的第二端、所述第七电容的第一端、所述第七电阻的第一端相连接，所述第七电容和所述第七电阻的第二端接地，所述第七晶体管的源极与所述第一电源的输出端、所述第五电容的第一端、所述第四电阻的第一端相连接，所述第二晶体管的漏极与所述第五晶体管的源极、所述第六晶体管的源极相连接，所述第五晶体管的栅极与所述第四晶体管的栅极相连接，所述第六晶体管的漏极与所述第四晶体管的漏极、所述第八晶体管的漏极相连接，所述第八晶体管的源极与所述第六电容的第一端、所述第五电阻的第一端、所述第二电源的输出端相连接，所述第六电容的第二端与所述第五电阻的第二端、所述第六电阻的第一端、所述第八电容的第一端相连接，所述第六电阻和所述第八电容的第二端接地。
结合本发明实施例的第一方面，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述开关电路包括：2路收发电路和4路接收电路，所述2路收发电路中的每一路收发电路均支持接收与发射信号，所述4路接收电路中的每一路接收电路仅支持接收信号。
结合本发明实施例的第一方面和上述第一方面的第一种至第五种可能的实现方式中的任一项，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述电路还包括保护电路，所述保护电路用于在所述天线遭受预设电压时为所述电路提供保护。
本发明实施例的第二方面提供了一种芯片，该芯片包括处理器、电源电路和上述任第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所提供的信号处理电路。
本发明实施例的第三方面提供了一种电路板，该电路板包括调制解调器、信号处理器和本发明实施例第二方面提供的芯片。
本发明实施例的第四方面提供了一种物联网终端，该物联网终端包括壳体和本发明实施例第三方面提供的电路板。
本发明实施例具有如下有益效果：
可以看出，通过本发明实施例，pifa天线包括辐射贴片、馈电单元和第一电容，第一电容位于辐射贴片与馈电单元之间，用于调节天线的输入阻抗，以及低噪声放大电路包括第一优化电路和第二优化电路，第一优化电路用于调节低噪声放大电路的稳定性，第二优化电路用于调节低噪声放大电路的匹配度，以此，通过在辐射贴片与馈电单元之间设置可以调节天线输入阻抗的电容，能够一定程度上改善天线的输入阻抗，提上天线的匹配度，在低噪声放大电路中设置第一优化电路和第二优化电路，从而可以一定程度上提升低噪声放大电路的稳定性和匹配度，进而能够一定程度上提升电路整体的性能，提升对射频信号的接收与处理的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例提供了一种信号处理电路的结构示意图；
图2为本发明实施例提供了一种pifa天线的结构示意图；
图3为本发明实施例提供了一种pifa天线的结构示意图；
图4为本发明实施例提供了一种第一滤波网络的结构示意图；
图5a为本发明实施例提供了一种低噪声放大电路的结构示意图；
图5b为本发明实施例提供了一种第一优化电路的结构示意图；
图6为本发明实施例提供了一种第二优化电路的结构示意图；
图7为本发明实施例提供了一种可能的混频电路的结构示意图；
图8为本发明实施例提供了一种保护电路可能的结构示意图；
图9为本发明实施例提供了芯片的一种可能的结构示意图；
图10为本发明实施例提供了电路板的一种可能的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
在本发明中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本发明所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
请参阅图1，图1为本发明实施例提供了一种信号处理电路的结构示意图。如图1所示，信号处理电路应用于物联网终端，该电路包括：pifa天线101、滤波器102、开关电路103、第一滤波网络104、低噪声放大电路105、第二滤波网络106和混频电路107；
pifa天线101的输出端与滤波器102的输入端相连接，滤波器102的输出端与开关电路103的输入端相连接，开关电路103的输出端与第一滤波网络104的输入端相连接，第一滤波网络104的输出端与低噪声放大电路105的输入端相连接，低噪声放大电路105的输出端与第二滤波网络106的输入端相连接，第二滤波网络106的输出端与混频电路107的输入端相连接；
pifa天线101包括辐射贴片、馈电单元和第一电容，第一电容位于辐射贴片与馈电单元之间，用于调节pifa天线101的输入阻抗；
低噪声放大电路105包括第一优化电路和第二优化电路，第一优化电路用于调节低噪声放大电路105的稳定性，第二优化电路用于调节低噪声放大电路105的匹配度。
可以看出，通过本发明实施例，pifa天线包括辐射贴片、馈电单元和第一电容，第一电容位于辐射贴片与馈电单元之间，用于调节天线的输入阻抗，以及低噪声放大电路包括第一优化电路和第二优化电路，第一优化电路用于调节低噪声放大电路的稳定性，第二优化电路用于调节低噪声放大电路的匹配度，以此，通过在辐射贴片与馈电单元之间设置可以调节天线输入阻抗的电容，能够一定程度上改善天线的输入阻抗，提上天线的匹配度，在低噪声放大电路中设置第一优化电路和第二优化电路，从而可以一定程度上提升低噪声放大电路的稳定性和匹配度，进而能够一定程度上提升电路整体的性能，提升对射频信号的接收与处理的性能。
请参阅图2和图3，图2和图3为本发明实施例提供了一种pifa天线的结构示意图。如图2和图3所述，该天线包括：辐射贴片201、馈电单元202和第一电容203，第一电容203位于辐射贴片201和馈电单元202之间。
可选的，馈电单元202可以为馈电探针等，此处不做具体限定，馈电单元202通过第一电容203为辐射贴片进行馈电，同时第一电容203为可变电容，可以根据实际环境的不同，调节其电容，使得天线的匹配度达到最优值。
可选的，滤波器件例如可以是声表面波滤波器件，声表面波滤波器将信号通过电信号转化为声波信号，然后再将声波信号转化为电信号，从而具有良好选频特性能够滤除信号中的噪声信号，在一定程度上增强了滤波效果，从而能够在一定程度上抑制经过声表面波滤波电路后信号中的带外噪声。
请参阅图4，图4为本发明实施例提供了一种第一滤波网络的结构示意图。如图4所示，滤波网络包括：第一滤波器件401、第二滤波器件402、第三滤波器件403、第四滤波器件404、第五滤波器件405、第六滤波器件406、第七滤波器件407、第八滤波器件408、第九滤波器件409、第十滤波器件410、第十一滤波器件411和第十二滤波器件412；
第一滤波器件401的第一端与第二滤波器件402的第一端相连接，第一滤波器件401的第二端与第四滤波器件404、第五滤波器件405、第十滤波器件410、第十二滤波器件412的第二端相连接，第二滤波器件402的第二端与第三滤波器件403、第七滤波器件407、第八滤波器件408的第一端相连接，第三滤波器件403的第二端与第四滤波器件404的第一端、第五滤波器件405的第一端、第六滤波器件406的第一端相连接，第七滤波器件407的第二端与第六滤波器件406的第二端、第九滤波器件409的第二端、第十滤波器件410的第一端相连接，第八滤波器件408的第二端与第九滤波器件409的第一端、第十一滤波器件411的第一端相连接，第十一滤波器件411的第二端与第十二滤波器件412的第一端相连接。
请参阅图5a，图5a为本发明实施例提供了一种低噪声放大电路的结构示意图。如图5a所示，低噪声放大电路包括放大电路501、第一优化电路502和第二优化电路503，放大电路501的输出端与第一优化电路501的输入端相连接，第一优化电路501的输出端与第二优化电路503的输入端相连接，第二优化电路503的输出端与低噪声放大电路的输出端相连接。
请参阅图5b，图5b为本发明实施例提供了一种第一优化电路的结构示意图。如图5b所示，该电路包括：第二电容c2、第三电容c3、第一电感l1、第二电感l2、第一电阻r1和第一mcu501；
第一电感l1的输出端与第二电感l2的输入端、第二电容c2的输入端相连接，第二电容c2的输出端与第三电容c3的输出端、第一电阻r1的第二端相连接，第二电感l2的输出端与第三电容c3的输入端、第一电阻r1的输入端相连接，第一mcu501用于控制第一优化电路的优化度。
可选的，第一mcu501可周期性的检测检测优化电路的阻抗，其中，mcu为微控制单元(microcontrollerunit)，在优化电路低噪声放大电路的阻抗发生不匹配时，调节优化电路中电容、电感和电阻的值，从而达到使得低噪声放大电路的阻抗匹配的效果，从而提升第一优化电路的优化度，其中，所述检测周期可以根据信号处理电路的环境不同而具体设定，例如，信号处理电路受环境影响较大(雷雨天气等)，则检测周期可以较短，如2分钟、5分钟等，信号处理电路受环境影响较小，则检测周期可以较长，如60分钟、5小时等。
请参阅图6，图6为本发明实施例提供了一种第二优化电路的结构示意图。如图6所示，该电路包括：第四电容c4、第三电感l3、第二电阻r2、第三电阻r3和第二mcu601；
第二电阻r2的第一端与第三电感l3的第一端、第四电容c4的第一端相连接、第二电阻r2的第二端与第三电感l3的第二端、第三电阻r3的第二端相连接，第四电容c4的第二端与第三电阻r3的第一端相连接，第二mcu601用于控制第二优化电路的匹配度。
可选的，第二mcu601可周期性的检测第二优化电路的匹配度，在第二优化电路的匹配度降低到不能使信号处理电路不能正常工作时，调节电阻、电容和电感的值，使得低噪声放大电路的匹配度提升，从而达到信号处理电路正常工作的匹配度，其中，信号处理电路正常工作为：信号处理电路能够对接收的信号进行处理，能够达到在具体环境中的具体指标，该指标可由用户自行设定，也可以由系统预设，其中，所述检测周期可以根据信号处理电路的环境不同而具体设定，例如，信号处理电路受环境影响较大(雷雨天气等)，则检测周期可以较短，如2分钟、5分钟等，信号处理电路受环境影响较小，则检测周期可以较长，如60分钟、5小时等。
请参阅图7，图7为本发明实施例提供了一种可能的混频电路的结构示意图。如图7所示，混频电路包括：第一晶体管t1、第二晶体管t2、第三晶体管t3、第四晶体管t4、第五晶体管t5、第六晶体管t6、第七晶体管t7、第八晶体管t8、第四电感l4、第五电容c5、第六电容c6、第七电容c7、第八电容c8、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第一电源701和第二电源702；
第一晶体管t1的源极与第二晶体管t2的源极、地相连接，第一晶体管t1的漏极与第三晶体管t3的源极、第四晶体管t4的源极相连接，第三晶体管t3的漏极与第四电感k4的第一端、第五晶体管t5的漏极相连接，第三晶体管t3的栅极与第六晶体管t6的栅极相连接，第四电感l4的第二端与第七晶体管t7的漏极、第五电容c5的第二端、第四电阻r4的第二端、第七电容c7的第一端、第七电阻r7的第一端相连接，第七电容c7和第七电阻r7的第二端接地，第七晶体管t7的源极与第一电源701的输出端、第五电容c5的第一端、第四电阻r4的第一端相连接，第二晶体管t2的漏极与第五晶体管t5的源极、第六晶体管t6的源极相连接，第五晶体管t5的栅极与第四晶体管t4的栅极相连接，第六晶体管t6的漏极与第四晶体管t4的漏极、第八晶体管t8的漏极相连接，第八晶体管t8的源极与第六电容c6的第一端、第五电阻r5的第一端、第二电源702的输出端相连接，第六电容c6的第二端与第五电阻r5的第二端、第六电阻r6的第一端、第八电容c8的第一端相连接，第六电阻r6和第八电容c8的第二端接地。
一个可能的示例中，开关电路包括：2路收发电路和4路接收电路，2路收发电路中的每一路收发电路均支持接收与发射信号，4路接收电路中的每一路接收电路仅支持接收信号，每路收发电路和接收电路均支持物联网频段，如，2.4ghz等频段。
一个可能的示例中，信号处理电路还包括保护电路，保护电路用于在所述天线遭受预设电压时为所述电路提供保护。
一个可能的示例中，请参阅图8，图8为本发明实施例提供了一种保护电路可能的结构示意图。如图8所示，电路还包括保护电路，保护电路用于在天线遭受预设电压时为电路提供保护，保护电路包括：第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13、第一稳压管d1、第二稳压管d2、第三稳压管d3、第四稳压管d4、第五稳压管d5、可控硅d6、第八电容c8、第九电容c9、第十电容c10、第五电感l5、第六电感l6、第七电感l7、第八电感l8、第九电感l9、第十电感l10、带阻滤波器808、静电检测单元811、泄放单元810和晶体管t；
第八电阻r8的第一端通过带阻滤波器808与天线801的输出端相连接，第八电阻r8的第二端与第一稳压管的阳极d1、第九电阻r9的第一端相连接，第一稳压管d1的阴极接地，第九电阻r9的第二端与第二稳压管d2的阳极相连接，第二稳压管d2的阴极接地，第十电阻r10的第一端通过带阻滤波器808与天线801的输出端相连接，第十电阻r10的第二端与第十一电阻r11的第一端、第四稳压管d4的阳极相连接，第四稳压管d4的阴极接地，第十一电阻r11的第二端与第三稳压管d3的阳极相连接，第三稳压管d3的阴极接地，第九电感l9的第一端与天线801的输出端相连接，第九电感l9的第二端与第五稳压管d5的阳极相连接，第五稳压管d5的阴极与第十二电阻r12的第一端相连接，第十二电阻r12的第二端与第五电感l5的第一端、第十三电阻r13的第一端相连接，第十三电阻r13的第二端接地，第五电感l5的第二端与第八电容c8的第一端、第九电容c9的第一端、第六电感l6的第一端、晶体管t的栅极相连接，第八电容c8的第二端接地，第九电容c9的第二端与第六电感l6的第二端、mcu相连接，晶体管t的漏极与第十电感l10的第二端相连接，第十电感l10的第一端与电源809的输出端相连接，晶体管t的源极与可控硅d6的控制极相连接，可控硅d6的阳极与第八电感l8的第二端相连接，第八电感l8的第一端与开关电路803相连接，可控硅d6的阴极接地，mcu通过带阻滤波器808和静电检测单元811与滤波电路802的输出端相连接，mcu通过第十电容c10和第七电感l7组成的滤波电路与开关电路803相连接，mcu通过静电检测单元811、带阻滤波器808与开关电路803的输出端、低噪声放大电路804的输出端、混频电路805的输出端、pga806的输出端相连接，泄放单元810的第一端与信号处理电路相连接，泄放单元810的第二端接地，mcu与泄放单元810相连接。
上述保护电路的工作原理为，在信号接收电路遇到高于预设电压时，预设电压为该信号接收电路能承受的最大电压，该电压由信号接收电路的电路本身所决定，保护电路中的d1的截止电压低于该预设电压，带阻滤波器的带阻为信号处理电路所能处理的信号的频段，设置此带阻滤波器主要用于防止信号处理电路的发射或接收信号从该支路通过，从而降低信号处理电路的性能，在处理电路中天线输出端的电压高于预设电压时，该电压使得d1、d2、d3、d4和d5导通，从而对该电压进行泄放，对信号处理电路做出保护，同时通过将d1、d2和d3、d4并联设置，在电路遭受到强电流时能够提升电路对该电流的泄放效果，提供第一级防护，避免r8、r9、r10、r11上的功率过大，而出现高放能现象，从而损坏保护电路。
在考虑到，可能前述泄放电路对电压未能完全泄放，有部分电流击穿滤波电路，到达开关电路，此处设置第二级防护，在d5导通后，mcu检测到晶体管的栅极处存在电压时，直接控制开关电路完全断开，完全断开为与所有的发射通路和接收通路均断开，同时电压通过l5和c8构成的滤波网络后，为晶体管t提供偏置电压，使得晶体管t的导通，从而晶体管的源极为可控硅d6提供控制电压使得可控硅导通，对电流进行泄放，从而实现第二级防护。
mcu还可控制静电检测单元对信号处理电路中的静电进行检测，在该静电达到预设电压时，该预设电压为静电可放电电压，控制泄放单元对信号处理电路中的静电进行泄放，从而达到对信号处理电路的保护。
mcu还可通过电荷检测传感器对物联网终端所处的环境中的电荷进行检测，当检测到密集电荷时，可判断出该区域可能具有强电场或者将会出现雷击现象，则直接控制开关电路完全断开，能够一定程度避免在强电压进入电路后对开关电路后的元器件的存在损坏的可能性，从而达到对物联网终端进行保护的目的。
本发明的另一实施例中提供了一种芯片，该芯片包含如图1所描述的信号处理电路、电源电路和处理器。请参阅图9，图9为本发明实施例提供了芯片的一种可能的结构示意图。如图9所示，芯片包括：电源电路901、处理器902和射频信号接收电路903。上述电源电路901其主要功能为给该芯片提供电源，上述处理器902例如可以是例如可以是中央处理器(centralprocessingunit，cpu)，通用处理器，数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)，专用集成电路(application-specificintegratedcircuit，asic)，现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、硬件部件或者其任意组合，射频信号接收电路903为上述实施例中所描述的任一电路。
本发明实施例的另一实施例提供了一种电路板，该电路板包括调制解调器、基带信号处理器和上述实施例中提供的芯片。请参阅图10，图10为本发明实施例提供了电路板的一种可能的结构示意图。如图10所示，该电路板包括：调制解调器110、信号处理器120、芯片130和总线140。调制解调器110、信号处理器120、芯片130通过总线140连接。调制解调器110主要用于处理无线信号经过芯片130处理后的基带信号，信号处理器120主要用于处理经过调制解调器110解调后的信号，芯片130主要用于对无线射频信号进行处理得到基带信号。
本发明的另一实施例中提供了一种物联网终端，该物联网终端包含上述电路板和壳体。
以上的具体实施方式，对本发明实施例的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明实施例的具体实施方式而已，并不用于限定本发明实施例的保护范围，凡在本发明实施例的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。